2011款宝马120i折叠式顶棚无法完全打开或关闭

检修描述：一辆2011款宝马120i，搭载N46发动机，累计行驶里程约为13万km。车主反映，折叠式车顶无法完全打开，打开一条缝隙后就不动了。

故障检测：接车后试车，长按折叠式车顶打开键，折叠式车顶可以解锁并打开一条缝隙（图1），之后便没有任何反应；手动将折叠式车顶收回到行李厢内，长按折叠式车顶关闭键，车顶开启至中间位置便停下，且张紧架无法竖起（图2）。

图1　折叠式车顶只能打开一条缝隙

图2　折叠式车顶无法完全关闭且张紧架无法竖起

查阅资料得知，折叠式车顶从敞开到完全关闭需要经过5个步骤：折叠式车顶收回行李厢内（图3a，步骤1）→折叠式车顶盖打开（图3b，步骤2）→折叠式车顶位于中间位置（图3c，步骤3）→折叠式车顶盖关闭（图3d，步骤4）→折叠式车顶关闭（图3e，步骤5）。通过比较可以发现，故障车的折叠式车顶在运行到第3个步骤（折叠式车顶位于中间位置）时发生了故障，无法再进行下一个步骤。

图3　折叠式车顶从敞开到完全关闭经过的步骤

查阅折叠式车顶系统电路（图4）得知，折叠式车顶系统电路主要由敞篷车折叠式车顶模块（CVM）、中控台开关中心、液压单元及用于识别折叠式车顶动作位置的各个传感器等部件组成。

1—便捷登车及起动系统模块（CAS）；2—脚步空间模块（FRM）；3—组合仪表（KOMBI）；4—中控台开关中心（SZM）；5—暖风和空调系统模块；6—接线盒电子装置（JBE）；7—接线盒内的配电盒；8—后部配电盒；9—探测折叠式车顶盖锁止状态的霍尔传感器；10—液压单元；11—敞篷车折叠式车顶模块（CVM）；12—折叠式车顶厢底板开关；13—探测折叠式车顶盖打开状态的霍尔传感器；14—探测风窗框板锁止状态的霍尔传感器；15—探测张紧架松开状态的霍尔传感器；16—探测张紧架竖起状态的霍尔传感器；17—探测张紧架回收状态的霍尔传感器；18—增量传感器；19—风窗框板锁止装置驱动单元；20—探测主支柱竖起状态的霍尔传感器；21—探测主支柱回收状态的霍尔传感器。

图4　折叠式车顶系统电路

CVM通过车身CAN总线（K-CAN）接收到来自中控台开关中心的折叠式车顶关闭请求信号后，对液压单元发送工作指令，控制各个步骤折叠式车顶的动作执行，同时通过识别折叠式车顶位置的各个传感器来监测折叠式车顶的各个动作执行情况。其中，用于识别折叠式车顶位置的传感器分别为8个霍尔传感器、1个微型开关和1个增量传感器（图5）。

1—增量传感器；2—探测风窗框板锁止状态的霍尔传感器；3—探测主支柱竖起状态的霍尔传感器；4—探测主支柱回收状态的霍尔传感器；5—探测张紧架松开状态的霍尔传感器；6—探测折叠式车顶盖锁止状态的霍尔传感器；7—探测张紧架竖起状态的霍尔传感器；8—探测张紧架回收状态的霍尔传感器；9—折叠式车顶厢底板开关；10—探测折叠式车顶盖打开状态的霍尔传感器。

图5 用于识别折叠式车顶动作位置的各个传感器及开关的位置

增量传感器集成在折叠式车顶锁止装置的驱动单元内（图6），通过监测驱动电动机的转数，以区分锁止装置的“关闭”“中间位置”“打开”3种状态。折叠式车顶从敞开到完全关闭过程中相关传感器及开关的状态见表1所列。

图6　驱动电动机的安装位置

表1　折叠式车顶从敞开到完全关闭过程中相关传感器的接通状态

用故障检测仪读取CVM中各个传感器及开关的状态信号（故障检测仪与宝马维修资料中显示的传感器及开关名称有差异，具体对应关系见表2所列），发现张紧架竖起状态为“否”（图7），手动将张紧架竖起，此时张紧架竖起状态变为“是”，说明探测张紧架竖起状态的霍尔传感器及其相关线路工作正常；增量传感器的状态信号为“锁止件在中间位置”（图8），与折叠式车顶位于中间位置（表1，步骤3）时增量传感器的标准接通状态有差异，但资料并未说明此时增量传感器应显示“锁止件在中间位置”还是“锁止件已打开”。由于没有车辆对比，无法进行验证，决定先从张紧架无法竖起故障入手。

表2　故障检测仪读取的传感器名称和宝马资料中的传感器名称的对应关系

图7　故障车张紧架状态信号（截屏）

图8　故障车增量传感器状态信号（截屏）

张紧架的竖起动作执行需要行李厢左右两侧的液压撑杆正常工作。查阅资料得知，折叠式车顶的驱动装置主要由1个双转向液压泵、2个继电器、3个电磁阀及相关液压管路组成（图9）。双转向液压泵安装在液压单元内，最大能为液压缸提供200 bar（1 bar=100 kPa）油压；CVM通过2个继电器控制双转向液压泵的转动方向，以调节油压方向；3个电磁阀分别控制3个液压缸的进油和出油，以此分别控制主支柱 、张紧架 、折叠式车顶盖的动作执行。决定分别对液压油有无渗漏和继电器、电磁阀和双转向液压泵的工作状况进行排查。

图9　折叠式车顶驱动装置

检查液压撑杆外观和液压油位，正常，油液比较干净，无相关配件更换，无油液渗漏故障；检查2个继电器触点，无烧蚀，可以正常吸合；将张紧架电磁阀与主支柱电磁阀对调，主支柱可以正常工作，但是张紧架仍然无法正常工作，排除张紧架电磁阀故障的可能；仔细听继电器的吸合和断开声音，多次测试发现，当折叠式车顶上升到中间位置时（步骤3），继电器便断开，说明此时CVM中断了对双转向液压泵的供电控制。手动接通继电器，张紧架可以继续工作，说明双转向液压泵和液压撑杆工作正常。诊断至此，排除折叠式车顶驱动装置故障的可能。由于折叠式车顶可以完成步骤1和步骤2动作，CVM故障可能性较低，决定将诊断目标放到识别折叠式车顶动作位置的各个传感器上。

由于在步骤3时测得的增量传感器状态信号与标准值有差异，决定先从增量传感器入手。用内六角扳手将风窗框板锁止装置旋转至锁止状态后（图10），使用故障检测仪读取探测风窗框板锁止状态的霍尔传感器和增量传感器状态（图11），风窗框板锁止状态变为“是”，增量传感器状态显示为“锁止件已关闭”，探测风窗框板锁止状态的霍尔传感器及其相关线路工作正常。但经过多次测试发现，增量传感器状态始终只显示“锁止件在中间位置”和“锁止件已关闭”2种状态，无法显示“锁止件已打开”状态，异常。检查锁止装置的机械部件，无变形和卡滞，推测增量传感器及其相关线路故障。

图10　使用内六角扳手将风窗框板旋转至锁止状态

图11　增量传感器的状态信号为“锁止件已关闭”状态（截屏）

根据增量传感器相关电路（图12），测量CVM侧的导线连接器X13038的端子5电压，为12 V，正常；测量增量传感器的导线连接器X11382端子3电压，为0 V，异常；断开蓄电池负极接线柱，测量导线连接器X13038端子5与导线连接器X11382端子3之间线路的电阻，为∞，说明信号线路存在断路。

图12　增量传感器相关电路

将导线连接器X13038的端子5与导线连接器X11382端子3进行“飞线”连接后试车，折叠式车顶可以正常关闭和打开，读取增量传感器状态信号，CVM可以正常显示“锁止件已打开”“锁止件在中间位置”“锁止件已关闭”3种状态信号。其中，在折叠式车顶关闭的一瞬间读取的增量传感器状态信号才会为“锁止件在中间位置”，完全关闭后为“锁止件已关闭”，在折叠式车顶执行步骤2、步骤3、步骤4动作时为“锁止件已打开”（图13），与折叠式车顶执行各个步骤动作时的增量传感器标准状态相符。找到增量传感器信号线断路位置（图14），修复线束后试车，折叠式车顶可以正常关闭和打开。

图13　增量传感器的状态信号为“锁止件已打开”（截屏）

图14　增量传感器信号线的断路位置

由此推断，在增量传感器信号线断路情况下，CVM参考探测风窗框板锁止状态的霍尔传感器状态信号显示增量传感器的2种状态信号，在折叠式车顶执行步骤3动作时，CVM无法获得增量传感器的“锁止件已打开”状态信号，从而中断对双转向液压泵的供电控制，使张紧架撑杆无法获得油压，停止动作执行，以防止关闭过程中机械部件损坏。同理，由于CVM无法获取增量传感器的“锁止件已打开”状态信号，折叠式车顶由关闭到打开时，只可以解锁并打开一个间隙，无法进行下一步骤的动作执行。

故障排除：修复增量传感器的信号线后试车，折叠式车顶打开和关闭功能恢复正常，至此故障排除。