分享丨宝马空气悬架系统的特点、结构、原理

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一、空气悬架结构特点为了确保行驶舒适性不受负荷影响，保持不变，在前桥和后桥上标配安装空气悬架。


▲ 双车桥高度调节系统的系统概览A-右前压缩空气管路（颜色代码:黑色）；B-右后压缩空气管路（颜色代码:蓝色）；C-左后压缩空气管路（颜色代码:红色）；D-左前压缩空气管路（颜色代码:绿色）；E-蓄压器压缩空气管路（颜色代码:黄色）；1-右前空气弹簧减振支柱；2-右前EDC阀（电子减振器控制系统）；3-右前车辆高度传感器；4-右后配电盒；5-空气供给装置继电器；6-垂直动态管理平台VDP（中央控制单元）；7-右后空气弹簧减振支柱；8-蓄电池正极配电盒；9-左后空气弹簧减振支柱；10-21蓄压器；11-41蓄压器；12-空气供给装置；13-高度调节开关；14-左前空气弹簧减振支柱



▲ 空气悬架输入输出
1-垂直动态管理平台VDP；2-压缩机；3-电磁阀体；4-驾驶体验开关；5-车门触点开关；6-高度调节开关；7-温度传感器（在压缩机内）；8-压力传感器（在电磁阀体内）；9-车辆高度传感器；10-车载网络电压；11-车速



▲ 双车桥高度调节系统的系统电路1-左前车辆高度传感器；2-左前EDC阀（电子减振器控制系统）；3-右前EDC阀（电子减振器控制系统）；4-右前车辆高度传感器；5-右前配电盒；6-车身域控制器BDC；7-右后配电盒；8-垂直动态管理平台VDP；9-右后车辆高度传感器；10-右后EDC阀（电子减振器控制系统）；11-空气供给装置继电器；12-蓄电池正极配电盒；13-压缩机；14-电磁阀体；15-空气供给装置；16-左后EDC阀（电子减振器控制系统）；17-左后车辆高度传感器；18-碰撞和安全模块ACSM；19-高度调节开关；20-动态稳定控制系统DSC
空气悬架用于提高行驶舒适性，主要在静止状态下进行系统调节，从而补偿因车辆负荷产生的高度变化。在惯性作用下，系统无法对因快速驶过转弯路段等产生的行驶动态干扰参数做出反应。行驶期间进行动态调节仅用于补偿因燃油箱容积降低和空气弹簧减振支柱空气温度变化产生的高度变化。空气悬架具有以下优点。① 由于高度调节系统可在所有负荷状态下将车身高度自动保持在规定水平，因此可提高行驶安全性。② 通过根据车重自动调节振动特性可确保较高行驶舒适性。③ 通过高度调节开关手动调节高度可使客户获得更多好处。用于调节空气悬架的中央控制单元是垂直动态管理平台VDP。垂直动态管理平台VDP控制单元通过四个车辆高度传感器读取当前车辆高度。在调节过程中，垂直动态管理平台VDP对电磁阀体的相应电磁阀进行控制。在静止状态下和低车速下（0~20km/h）根据两个蓄压器的储存容积进行调节。在行驶期间（20km/h以上）进行调节时，所需压缩空气不由蓄压器提供，而是由压缩机产生并直接输送至相应空气弹簧减振支柱。在特殊情况下也会在静止状态下接通压缩机。空气弹簧减振支柱内容积增大时会使车身升高，通过四个车辆高度传感器识别出达到规定高度并终止控制相应电磁阀。为了避免频繁进行调节，通过一个三点调节装置进行处理。在此单独通过两个车辆高度传感器来调节后桥，在前桥处根据一个平均值调节相应车辆高度。为了避免进行电磁阀体维修作业时发生混淆，压缩空气管路采用不同颜色设计。

黄色：蓄压器

蓝色：右后空气弹簧减振支柱

黑色：右前空气弹簧减振支柱

红色：左后空气弹簧减振支柱

绿色：左前空气弹簧减振支柱

二、空气供给装置
如下图，空气供给装置由电动压缩机、电磁阀体以及带减振器的支架等组件构成。



▲ 空气供给装置结构1-2L蓄压器；2-进气软管；3-电动压缩机；4-带减振器的支架；5-电磁阀体；6-4L蓄压器；7-2L蓄压器压缩空气管路；8-4L蓄压器压缩空气管路；9-用于为电磁阀体供给空气的压缩空气管路；10-大气通风装置；11-进气软管接口；12-空气滤清器壳体端盖；61-电动空气压缩机插接触点；62-电动排放电磁阀插接触点；63-电磁阀体插接触点；64-温度传感器插接触点
空气供给装置用于产生所需压缩空气并根据要求对电动压缩机、压缩空气室以及四个空气弹簧减振支柱间的空气流进行协调，由垂直动态管理平台VDP进行所需计算。为了节省安装空间，该装置由两个独立的蓄压器构成，总容积为6L，最大蓄压器压力为1.75MPa。达到最大压力时可提供105L的总容积。电动压缩机通过一个继电器接通，由垂直动态管理平台VDP控制继电器。为在压缩机运转状态下不向车内传输振动，空气供给装置通过一个带减振器的支架固定在车身上。为了避免压缩机启动噪声让驾驶员感到不适，几乎仅在行驶期间才会将其接通。如果下列情况同时出现，也会在车辆静止状态下接通压缩机:① 车辆处于“停留”状态；② 车载网络电压充足；③ 车辆高度达到初始化值-40mm；④ 蓄压器内压力不足以进行调节。
吸入的空气在压缩机前经过空气滤清器净化并在压缩机后经过空气干燥器干燥。进行清洁是为了防止阀体受到污染，在此将水从空气中吸出从而防止车外温度较低时阀体结冰。如果由于空气供给装置内空气湿度过高导致阀体结冰，则无法再进行空气悬架高度调节。为了避免出现这种情况，持续对空气干燥器进行清洁和排水。
空气干燥器内的颗粒物在压力较高时增大空气湿度，在压力较低时再降低空气湿度。如果加注系统时有压缩空气流过颗粒物，颗粒物就会吸收湿气。车辆高度降低时会以较低压力通过空气干燥器引导多余空气，在此所存储的湿气会再次释放到流经的空气中。通过持续进行空气干燥器再生可确保系统正常运行，无须保养。

三、电磁阀体
如图所示，在电磁阀体内有不同电动电磁阀，通过这些电磁阀可将压缩空气传输到不同空气悬架组件。



▲空气供给装置的电磁阀体结构2.1-输出端1能量排出（左前空气弹簧减振支柱）；2.2-输出端2能量排出（右前空气弹簧减振支柱）；2.3-输出端3能量排出（左后空气弹簧减振支柱）；2.4-输出端4能量排出（右后空气弹簧减振支柱）；2.5.1-2L蓄压器能量排出；2.5.2-4L蓄压器能量排出；63.1-控制用于左前空气弹簧减振支柱的电磁阀；63.2-控制蓄压器电磁阀；63.3-控制用于左后空气弹簧减振支柱的电磁阀；63.4-控制用于右前空气弹簧减振支柱的电磁阀；63.5-接地；63.6-接地；63.7-传感器接地（压力传感器）；63.8-控制用于右后空气弹簧减振支柱的电磁阀；63.9-传感器供电（压力传感器）；63.10-传感器信号输出端（压力传感器）
在垂直动态管理平台VDP控制单元内进行所需计算从而控制电动电磁阀。以车桥方式发生高度变化时可通过系统达到以下调节速度:① 通过蓄压器进行调节，约10mm/s；② 通过电动压缩机进行调节，约2mm/s。
压力传感器的安装位置有一个优点，纯筛?菘刂魄榭鼋鐾ü?桓龃?衅鞫寥⌒钛蛊骱涂掌??杉跽裰е?某淦?沽ΑＦ粲眯钛蛊鞯缍?绱欧?保?桓鲅沽Υ?衅飨虼怪倍??芾砥教╒DP控制单元提供有关装置当前充气压力的数据。如果所存储的压力不足以完成高度变化，垂直动态管理平台VDP控制单元就会接通压缩机从而产生压力。但是为了不影响舒适性，在静止状态下仅在有限条件下接通压缩机。启用电磁阀从而控制空气压缩弹簧减振支柱时，压力传感器会提供相应空气弹簧减振支柱的充气压力。

四、空气弹簧减振支柱
如图所示，通过空气弹簧减振支柱内的压力可在所有负荷状态下自动调节车身高度，从而防止承受负荷时车身降低。通过一个电动驱动的压缩机和两个蓄压器为空气弹簧减振支柱供给空气。因此空气悬架工作时不受内燃机运行状态影响，可通过在后桥进行单车轮调节对不均衡负荷（例如通过不平衡负荷产生）进行补偿。



▲前桥和后桥空气弹簧减振支柱1-上部件顶部；2-下部件顶部；3-膜片折叠气囊；4-防尘套；5-电子减振器控制系统EDC调节阀；6-减振器筒；7-减振器调节装置电气接口；8-带集成式剩余压力保持阀的气动接口
空气弹簧减振支柱用一个膜片折叠气囊取代了螺旋弹簧。通过一个压缩空气接口将空气压入空气弹簧减振支柱内，压力升高使空气弹簧减振支柱膜片折叠气囊展开并使车身升高。
空气弹簧减振支柱通风时压力降低，膜片折叠气囊重新缩回且车身降低。为了避免空气弹簧减振支柱内压力完全降低，在气动接口内有一个剩余压力保持阀。因此松开压缩空气管路时可保持180~270kPa的剩余压力。
注意：空气弹簧减振支柱上带集成式剩余压力保持阀的气动接口无法单独更换。如果尝试取下带集成式剩余压力保持阀的气动接口会导致空气弹簧减振支柱损坏。
五、车辆高度传感器
垂直动态管理平台VDP控制单元通过四个车辆高度传感器读取当前车身高度。车辆高度传感器的最大测量角度为70°，输出0.5~4.5V模拟电压信号。车辆高度传感器有供电（5V）、接地连接、信号输出（0.5~4.5V）等电气接口。



▲车辆高度传感器1-支架；2-带球面接头的连杆；3-偏转杆；4-车辆高度传感器



▲车辆高度传感器的车辆高度信号
更换一个或多个车辆高度传感器后必须通过宝马诊断系统ISTA执行服务功能“车辆高度校准”。成功进行车辆高度校准后会将车辆高度数据存储在车身域控制器内并在此用于进行前灯高度调节。
六、运行策略如下图所示，可通过高度调节开关和驾驶体验开关手动调节车辆高度。


▲空气悬架调节方式1-驾驶体验开关上的运动按钮；2-高度调节开关
共有三种不同的车辆高度可供选择。


▲车辆高度A-运动高度（-10mm）；B-正常高度（±0mm）；C-较高高度（+20mm）
END