“路虎自由人”磁性編碼型ABS 系統(tǒng)的故障診斷

周麗燕

（廣州市交通運(yùn)輸職業(yè)學(xué)校， 廣東 廣州 510450）

1 ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的總體功能

ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)降低車輛行駛速度，并通過制動(dòng)片與制動(dòng)盤之間的摩擦使全部或部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能，并且盡量利用最大制動(dòng)力的制動(dòng)效果，防止車輪抱死，從而可以讓汽車在制動(dòng)情況下仍然進(jìn)行轉(zhuǎn)向，有利于確保車輛在制動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定，防止車輛產(chǎn)生跑偏及側(cè)滑，如圖1所示。

圖1 ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的物理性

2 常見的ABS結(jié)構(gòu)

ABS系統(tǒng)通常由電子控制單元ECU、液壓控制單元、傳感器3部分組成，如圖2所示。

2.1 輪速傳感器（Wheel Speed Sensor）

輪速傳感器的作用是檢測(cè)車輪的速度，并將速度信號(hào)輸入ABS的電控單元。目前用于ABS系統(tǒng)的輪速傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種。

常見的電磁式輪速傳感器是利用安裝在車輪或驅(qū)動(dòng)軸上的傳感齒圈，傳感器測(cè)出車輪或驅(qū)動(dòng)軸的回轉(zhuǎn)速度，并將它轉(zhuǎn)換為一定頻率的交流信號(hào)，這個(gè)頻率和車輪的回轉(zhuǎn)速度成正比。

霍爾式輪速傳感器利用在車輪軸承密封圈上的磁場(chǎng)（磁性編碼器） 測(cè)出車輪的回轉(zhuǎn)速度，并通過霍爾式輪速傳感器產(chǎn)生霍爾效應(yīng)——當(dāng)電流以垂直于磁場(chǎng)方向通過置于磁場(chǎng)中的半導(dǎo)體基片 （稱霍爾元件） 時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的霍爾元件橫向側(cè)面上，產(chǎn)生一個(gè)與電流和磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的電壓。

圖2 ABS系統(tǒng)組成

2.2 電子控制單元ECU

電子控制單元ECU具有運(yùn)算能力、控制功能和監(jiān)視功能。當(dāng)電子控制單元ECU接收到來自每個(gè)傳感器的信號(hào)（如：輪速傳感器、方向盤位置傳感器、橫向偏擺/加速度傳感器等），然后通過電腦運(yùn)算出車輪的回轉(zhuǎn)速度，再根據(jù)車輪速度運(yùn)算出滑移率、車輪加速度、車輪減速度等控制參數(shù)，按照這些控制參數(shù)對(duì)液壓控制單元發(fā)出控制指令。電子制動(dòng)控制模塊還具有對(duì)各種組成部件進(jìn)行監(jiān)視的功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其中的部件有故障時(shí)，點(diǎn)亮儀表上的ABS故障報(bào)警燈，將故障信號(hào)反映給駕駛員，同時(shí)停止ABS系統(tǒng)工作，保留常規(guī)的制動(dòng)系統(tǒng)的性能。

2.3 液壓控制單元（Hydraulic Unit）

液壓控制單元安裝在制動(dòng)主缸 （總泵） 和輪缸 （分泵）之間，接收到來自電子制動(dòng)控制模塊的指令后，通過電磁閥和壓力泵的動(dòng)作，來直接或間接地控制制動(dòng)器壓力的增減或保持，實(shí)現(xiàn)控制車輪減速的目的。

3 TEVES Mk 25 ABS系統(tǒng)特點(diǎn)

TEVES （泰威士） Mk 25 ABS制動(dòng)系統(tǒng)配置如下：電腦感應(yīng)全地形4管路防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS、電腦感應(yīng)制動(dòng)分配系統(tǒng)EBD、電腦感應(yīng)穩(wěn)定循跡防側(cè)滑系統(tǒng)ETC、陡坡緩降車速控制系統(tǒng)HDC。

3.1 采用新型磁性編碼型車速傳感器

在4個(gè)車輪的每個(gè)輪轂上安裝了主動(dòng)式ABS車速傳感器，這些傳感器給電子控制單元ECU提供輪速信息。

每個(gè)ABS車速傳感器的發(fā)生器位于車輪軸承上，并且與軸承內(nèi)圈、軸承密封圈制作成一體。密封圈隨車輪運(yùn)轉(zhuǎn)，包含有48對(duì)磁極，如圖3所示。

圖3 ABS車速傳感器

車速傳感器利用霍爾效應(yīng)原理工作，在傳感器內(nèi)的永久磁鐵給半導(dǎo)體提供磁場(chǎng), 該半導(dǎo)體從電子控制單元ECU獲得電源供應(yīng)。當(dāng)車輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封圈上的磁極在車速傳感器上產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流被轉(zhuǎn)換成矩形波信號(hào)，輸出到電子控制單元ECU，該信號(hào)的頻率與車輪速度成正比。

車速傳感器由電子控制單元ECU供電，供電電壓為12V。車速傳感器內(nèi)有電阻器，磁環(huán)的磁場(chǎng)會(huì)影響其電阻值，電阻值的變化使車速傳感器的耗電量隨之變化。根據(jù)磁環(huán)位置的不同，工作電流（耗電量） 在7mA和14mA之間變化。車速傳感器產(chǎn)生方波信號(hào)，該信號(hào)脈動(dòng)比率固定，但頻率會(huì)隨車輪轉(zhuǎn)速增大。如圖4所示。

車速傳感器是主動(dòng)式的, 當(dāng)車輪不旋轉(zhuǎn)的時(shí)候也有輸出信號(hào)，這樣在車輛靜止的時(shí)候，也能夠讓電子控制單元ECU檢查傳感器的狀況。

注意事項(xiàng)：如果維修時(shí)發(fā)現(xiàn)前輪軸承上的磁性編碼器吸附著鐵屑，不能用磁鐵來清理磁性編碼器上的鐵屑，否則可能使磁性編碼器失效；用抹布擦鐵屑的時(shí)候要小心，避免鐵屑劃傷磁性編碼器。

圖4 車速傳感器方波信號(hào)

3.2 TEVES Mk 25 ABS裝配有陡坡緩降系統(tǒng)

陡坡緩降系統(tǒng)HDC（Hill Decent Control） 在駕駛過程中，駕駛員按下HDC開關(guān)（圖5）。

電子控制單元ECU接收到偏航率和橫向加速度傳感器信號(hào)判斷車輛是否在下陡坡。駕駛員僅使用油門踏板就可以自動(dòng)控制下陡坡時(shí)的速度，因此可提高在復(fù)雜地形條件下車輛行駛的安全性和舒適性。越野行駛的最大挑戰(zhàn)就是在復(fù)雜路況中下陡坡。在附著力的限制范圍內(nèi)，HDC可提供很好的行駛控制能力且無須使用低速擋或制動(dòng)器。通過使用牽引力控制，它在任何陡坡上都可保持目標(biāo)下坡速度，而且在陡坡、越野斜坡上強(qiáng)制制動(dòng)力不足，它可進(jìn)行控制，保持平穩(wěn)、舒適的行駛速度。

圖5 HDC開關(guān)

4 故障案例分析

4.1 故障現(xiàn)象

一輛2005款路虎自由人采用的是TEVES （泰威士） Mk 25 ABS制動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)客戶對(duì)該車的故障描述，表現(xiàn)為儀表板上的ABS、ETC、HDC故障指示燈都點(diǎn)亮，制動(dòng)時(shí)車輪出現(xiàn)抱死現(xiàn)象。

4.2 故障綜合分析

引起ABS系統(tǒng)不工作（燈亮） 的故障，從系統(tǒng)組成部分分析有以下3方面的原因。

1） 車輪速度傳感器故障原因：①車輪速度傳感器損壞；②傳感器感應(yīng)極上吸附著鐵屑；③傳感器安裝出現(xiàn)松動(dòng)或間隙不當(dāng)；④傳感器連接線接觸不良或短路（磨損）、斷路。

2） ABS系統(tǒng)線路故障原因：①故障燈信號(hào)線與儀表之間線路是否短路、斷路；②每個(gè)傳感器與電腦之間線路是否短路、斷路；③電子控制單元ECU電源及信號(hào)搭鐵線是否正常；④電子控制單元ECU供給電源（常電、經(jīng)鑰匙電） 是否正常；⑤開關(guān)信號(hào)（ETC開關(guān)、HDC開關(guān)、制動(dòng)燈開關(guān)） 線路是否正常。

3） 其他原因：①電子控制單元ECU電源熔斷絲是否損壞；②電子控制單元ECU損壞；③電腦程序及方向角度數(shù)據(jù)是否匹配正常；④ABS系統(tǒng)機(jī)械問題，如：車輪速度傳感器發(fā)生器損壞、液壓控制單元的電磁閥、液壓泵是否卡住。

4.3 故障檢測(cè)與排除過程

4.3.1 故障檢測(cè)

4.3.1.1 利用故障燈檢查方法對(duì)故障進(jìn)行檢驗(yàn)

當(dāng)接通點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，儀表上的ABS、ETC和HDC報(bào)警燈被點(diǎn)亮了，而且是一直被點(diǎn)亮 （時(shí)間超過5s）。表明故障存在，需要對(duì)車輛系統(tǒng)進(jìn)行維修。

正常的TEVES Mk 25 ABS系統(tǒng)，ABS、ETC和HDC報(bào)警燈點(diǎn)亮1.3～2s后很快就熄滅, 然后再次點(diǎn)亮0.5s后熄滅。

4.3.1.2 電腦檢測(cè)

用檢測(cè)電腦TestBook/T4 連接診斷插座 （診斷插座位于副駕駛員側(cè)的手套箱下方熔斷絲盒子里），然后對(duì)車輛進(jìn)行故障診斷，讀出故障代碼為：C1035——右前車速傳感器信號(hào)太低。清除故障碼后進(jìn)行路試，試車過程中故障指示燈再次點(diǎn)亮，緊急制動(dòng)時(shí)車輪出現(xiàn)抱死現(xiàn)象，證明該故障為當(dāng)前故障。

4.3.1.3 測(cè)量及檢查

針對(duì)該故障進(jìn)行了以下幾個(gè)步驟的測(cè)量及檢查。

根據(jù)故障碼C1035的含義和電路圖，我們首先對(duì)右前車速傳感器及發(fā)生器進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)無異常，然后重點(diǎn)檢查右前車速傳感器與線路電阻、電壓。

1） 右前車速傳感器線路的電阻檢查

首先對(duì)右前車速傳感器線路與電源（+B） 及搭鐵的（短路、斷路情況） 電阻測(cè)量。斷開電池負(fù)極，拔下ABS電腦插頭C0501與右前車速傳感器插頭C0517。測(cè)量ABS電腦插頭C0501的33腳與34腳線路和電源+B與搭鐵的電阻，均為∞，無短路現(xiàn)象。

然后測(cè)量C0501的34腳與C0517的1腳電阻和C0501的33腳與C0517的2腳電阻均為1Ω，無斷路。

2） 車速傳感器電阻檢查

拔出右前車速傳感器插頭C0517，從右前車速傳感器插頭處1腳與2腳測(cè)量右前輪傳感器電阻為4.26～6.36MΩ。由于當(dāng)時(shí)沒有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，不知傳感器是否正常，所以用對(duì)比法進(jìn)行判斷。拔開左前車速傳感器插頭C0516，從左前車速傳感器插頭處1腳與2腳測(cè)量左前輪車速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)一樣（電阻為4.26～6.36MΩ），可以暫時(shí)排除傳感器線路及傳感器本身的問題。

3） 對(duì)右前車速傳感器的線路電壓檢查

斷開右前車速傳感器插頭，接上電池負(fù)極，打開點(diǎn)火鑰匙。測(cè)量右前車速傳感器插頭兩線間開路電壓為11.5V。測(cè)量左前輪車速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)一樣（11.5V）。

插上傳感器插頭，測(cè)量右前車速傳感器的兩根信號(hào)線相對(duì)于搭鐵線之間的電壓，右前輪傳感器1腳與搭鐵間的電壓為11.5V，而2腳與搭鐵間的電壓為1.1V。測(cè)量左前輪車速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)一樣。

插上傳感器插頭，測(cè)量右前車速傳感器的兩根信號(hào)線對(duì)于電源線之間的電壓，右前輪傳感器1腳與電源+B間的電壓為1.05V，而2腳與電源+B間的電壓為11.45V。測(cè)量左前輪車速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)一樣。

4） 測(cè)量左/右前輪轉(zhuǎn)速傳感器間隙

用深度尺測(cè)量左/右前輪轉(zhuǎn)速傳感器的發(fā)生器 （軸承密封圈） 與轉(zhuǎn)向節(jié)的安裝傳感器上孔平面，發(fā)現(xiàn)測(cè)量左/右前輪數(shù)據(jù)一樣。

4.3.2 故障排除

4.3.2.1 元件互換法

由于當(dāng)時(shí)故障診斷進(jìn)入了盲點(diǎn)，我們將左/右前輪傳感器進(jìn)行調(diào)換并路試，試車過程中故障指示燈再次點(diǎn)亮，故障依舊。

然后回來在另一臺(tái)同型號(hào)、無故障的車上，把該車的ABS電腦和右前輪傳感器都拆過來，裝復(fù)后進(jìn)行路試，試車過程中故障指示燈再次點(diǎn)亮，故障依舊。

4.3.2.2 信號(hào)互換法

為了進(jìn)一步判斷故障的具體所在部件，個(gè)人想辦法，動(dòng)手做2條將近1.5m長的雙線信號(hào)線，將左/右前輪傳感器信號(hào)進(jìn)行互換，如圖6所示。

圖6 雙線信號(hào)線

將自做的信號(hào)線固定好后進(jìn)行路試，試車過程中故障指示燈再次點(diǎn)亮。然后，回廠對(duì)車輛進(jìn)行故障診斷，讀出故障代碼為：C1019——左前車速傳感器信號(hào)太低。

故障代碼由C1035 （右前車速傳感器信號(hào)太低） 變成了C1019 （左前車速傳感器信號(hào)太低），由此該故障原因可確定為機(jī)械部分。然后，將右前輪軸承拆出來做好記號(hào)（因?yàn)榇判跃幋a型車速傳感器的發(fā)生器與軸承密封圈制作成一體，外表看上去兩邊一樣）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)前輪軸承密封圈一邊有磁，一邊無磁（圖7），無磁那邊正是靠右前輪傳感器那邊。

為了確認(rèn)左前輪軸承安裝方向，拆開左前車速傳感器，將鐵片插入傳感器坐孔內(nèi)，發(fā)現(xiàn)有磁性。由此證明，右前輪軸承安裝方向裝反了，按正確方向重新安裝右前輪軸承進(jìn)行路試，故障排除。

后經(jīng)路試并在行駛中多次制動(dòng)和緊急制動(dòng)試驗(yàn)，ABS系統(tǒng)正常后交車。

5 故障分析

后經(jīng)了解，該車車主在別的廠維修時(shí)更換了右前輪軸承，更換右前輪軸承后就出現(xiàn)了ABS燈亮的故障。

排除故障可能很簡(jiǎn)單，連配件都不用換，只是裝配出了問題。但是這個(gè)過程卻值得汽車維修技師深思。原來路虎自由人使用的ABS系統(tǒng) （TEVES Mk 25 ABS） 是采用了一種新型的ABS車速傳感器——磁性編碼型車速傳感器。磁性編碼型車速傳感器與傳統(tǒng)的磁電式傳感器，其結(jié)構(gòu)、電阻、使用電壓、產(chǎn)生的信號(hào)類型都不同。

6 結(jié)束語

排除故障就像外科醫(yī)生做手術(shù)一樣，要做到細(xì)致、周全。在維修資料、設(shè)備完備的情況下，維修技師在進(jìn)行故障診斷時(shí)，表面看上去ABS燈亮往往會(huì)認(rèn)為是電器引起的，于是會(huì)忽略機(jī)械方面影響。隨著汽車電子技術(shù)日新月異的變化，維修技師要不斷地在工作中去學(xué)習(xí)新的知識(shí)。分析汽車故障時(shí)要做到機(jī)電一體化綜合考慮，一個(gè)也不能忘。