“路虎自由人”磁性編碼型ABS 系統的故障診斷

周麗燕

（廣州市交通運輸職業學校， 廣東 廣州 510450）

1 ABS防抱死制動系統的總體功能

ABS防抱死制動系統降低車輛行駛速度，并通過制動片與制動盤之間的摩擦使全部或部分動能轉換成熱能，并且盡量利用最大制動力的制動效果，防止車輪抱死，從而可以讓汽車在制動情況下仍然進行轉向，有利于確保車輛在制動過程中的方向穩定，防止車輛產生跑偏及側滑，如圖1所示。

圖1 ABS防抱死制動系統的物理性

2 常見的ABS結構

ABS系統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車輪的速度，并將速度信號輸入ABS的電控單元。目前用于ABS系統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動軸上的傳感齒圈，傳感器測出車輪或驅動軸的回轉速度，并將它轉換為一定頻率的交流信號，這個頻率和車輪的回轉速度成正比。

霍爾式輪速傳感器利用在車輪軸承密封圈上的磁場（磁性編碼器） 測出車輪的回轉速度，并通過霍爾式輪速傳感器產生霍爾效應——當電流以垂直于磁場方向通過置于磁場中的半導體基片 （稱霍爾元件） 時，在垂直于電流和磁場的霍爾元件橫向側面上，產生一個與電流和磁場強度成正比的電壓。

圖2 ABS系統組成

2.2 電子控制單元ECU

電子控制單元ECU具有運算能力、控制功能和監視功能。當電子控制單元ECU接收到來自每個傳感器的信號（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），然后通過電腦運算出車輪的回轉速度，再根據車輪速度運算出滑移率、車輪加速度、車輪減速度等控制參數，按照這些控制參數對液壓控制單元發出控制指令。電子制動控制模塊還具有對各種組成部件進行監視的功能，當發現其中的部件有故障時，點亮儀表上的ABS故障報警燈，將故障信號反映給駕駛員，同時停止ABS系統工作，保留常規的制動系統的性能。

2.3 液壓控制單元（Hydraulic Unit）

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

3 TEVES Mk 25 ABS系統特點

TEVES （泰威士） Mk 25 ABS制動系統配置如下：電腦感應全地形4管路防抱死制動系統ABS、電腦感應制動分配系統EBD、電腦感應穩定循跡防側滑系統ETC、陡坡緩降車速控制系統HDC。

3.1 采用新型磁性編碼型車速傳感器

在4個車輪的每個輪轂上安裝了主動式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ABS車速傳感器的發生器位于車輪軸承上，并且與軸承內圈、軸承密封圈制作成一體。密封圈隨車輪運轉，包含有48對磁極，如圖3所示。

圖3 ABS車速傳感器

車速傳感器利用霍爾效應原理工作，在傳感器內的永久磁鐵給半導體提供磁場, 該半導體從電子控制單元ECU獲得電源供應。當車輪旋轉時，密封圈上的磁極在車速傳感器上產生感應電流，該感應電流被轉換成矩形波信號，輸出到電子控制單元ECU，該信號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。車速傳感器內有電阻器，磁環的磁場會影響其電阻值，電阻值的變化使車速傳感器的耗電量隨之變化。根據磁環位置的不同，工作電流（耗電量） 在7mA和14mA之間變化。車速傳感器產生方波信號，該信號脈動比率固定，但頻率會隨車輪轉速增大。如圖4所示。

車速傳感器是主動式的, 當車輪不旋轉的時候也有輸出信號，這樣在車輛靜止的時候，也能夠讓電子控制單元ECU檢查傳感器的狀況。

注意事項：如果維修時發現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

3.2 TEVES Mk 25 ABS裝配有陡坡緩降系統

陡坡緩降系統HDC（Hill Decent Control） 在駕駛過程中，駕駛員按下HDC開關（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控制下陡坡時的速度，因此可提高在復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就是在復雜路況中下陡坡。在附著力的限制范圍內，HDC可提供很好的行駛控制能力且無須使用低速擋或制動器。通過使用牽引力控制，它在任何陡坡上都可保持目標下坡速度，而且在陡坡、越野斜坡上強制制動力不足，它可進行控制，保持平穩、舒適的行駛速度。

圖5 HDC開關

4 故障案例分析

4.1 故障現象

一輛2005款路虎自由人采用的是TEVES （泰威士） Mk 25 ABS制動系統。根據客戶對該車的故障描述，表現為儀表板上的ABS、ETC、HDC故障指示燈都點亮，制動時車輪出現抱死現象。

4.2 故障綜合分析

引起ABS系統不工作（燈亮） 的故障，從系統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傳感器感應極上吸附著鐵屑；③傳感器安裝出現松動或間隙不當；④傳感器連接線接觸不良或短路（磨損）、斷路。

2） ABS系統線路故障原因：①故障燈信號線與儀表之間線路是否短路、斷路；②每個傳感器與電腦之間線路是否短路、斷路；③電子控制單元ECU電源及信號搭鐵線是否正常；④電子控制單元ECU供給電源（常電、經鑰匙電） 是否正常；⑤開關信號（ETC開關、HDC開關、制動燈開關） 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據是否匹配正常；④ABS系統機械問題，如：車輪速度傳感器發生器損壞、液壓控制單元的電磁閥、液壓泵是否卡住。

4.3 故障檢測與排除過程

4.3.1 故障檢測

4.3.1.1 利用故障燈檢查方法對故障進行檢驗

當接通點火開關時，儀表上的ABS、ETC和HDC報警燈被點亮了，而且是一直被點亮 （時間超過5s）。表明故障存在，需要對車輛系統進行維修。

正常的TEVES Mk 25 ABS系統，ABS、ETC和HDC報警燈點亮1.3～2s后很快就熄滅, 然后再次點亮0.5s后熄滅。

4.3.1.2 電腦檢測

用檢測電腦TestBook/T4 連接診斷插座 （診斷插座位于副駕駛員側的手套箱下方熔斷絲盒子里），然后對車輛進行故障診斷，讀出故障代碼為：C1035——右前車速傳感器信號太低。清除故障碼后進行路試，試車過程中故障指示燈再次點亮，緊急制動時車輪出現抱死現象，證明該故障為當前故障。

4.3.1.3 測量及檢查

針對該故障進行了以下幾個步驟的測量及檢查。

根據故障碼C1035的含義和電路圖，我們首先對右前車速傳感器及發生器進行外觀檢查，發現無異常，然后重點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） 電阻測量。斷開電池負極，拔下ABS電腦插頭C0501與右前車速傳感器插頭C0517。測量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∞，無短路現象。

然后測量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腳測量右前輪傳感器電阻為4.26～6.36MΩ。由于當時沒有標準的數據，不知傳感器是否正常，所以用對比法進行判斷。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腳測量左前輪車速傳感器進行數據對比，結果發現測量數據一樣（電阻為4.26～6.36MΩ），可以暫時排除傳感器線路及傳感器本身的問題。

3） 對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，接上電池負極，打開點火鑰匙。測量右前車速傳感器插頭兩線間開路電壓為11.5V。測量左前輪車速傳感器進行數據對比，發現測量數據一樣（11.5V）。

插上傳感器插頭，測量右前車速傳感器的兩根信號線相對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。測量左前輪車速傳感器進行數據對比，發現測量數據一樣。

插上傳感器插頭，測量右前車速傳感器的兩根信號線對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。測量左前輪車速傳感器進行數據對比，發現測量數據一樣。

4） 測量左/右前輪轉速傳感器間隙

用深度尺測量左/右前輪轉速傳感器的發生器 （軸承密封圈） 與轉向節的安裝傳感器上孔平面，發現測量左/右前輪數據一樣。

4.3.2 故障排除

4.3.2.1 元件互換法

由于當時故障診斷進入了盲點，我們將左/右前輪傳感器進行調換并路試，試車過程中故障指示燈再次點亮，故障依舊。

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

4.3.2.2 信號互換法

為了進一步判斷故障的具體所在部件，個人想辦法，動手做2條將近1.5m長的雙線信號線，將左/右前輪傳感器信號進行互換，如圖6所示。

圖6 雙線信號線

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

故障代碼由C1035 （右前車速傳感器信號太低） 變成了C1019 （左前車速傳感器信號太低），由此該故障原因可確定為機械部分。然后，將右前輪軸承拆出來做好記號（因為磁性編碼型車速傳感器的發生器與軸承密封圈制作成一體，外表看上去兩邊一樣）。結果發現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，發現有磁性。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行路試，故障排除。

后經路試并在行駛中多次制動和緊急制動試驗，ABS系統正常后交車。

5 故障分析

后經了解，該車車主在別的廠維修時更換了右前輪軸承，更換右前輪軸承后就出現了ABS燈亮的故障。

排除故障可能很簡單，連配件都不用換，只是裝配出了問題。但是這個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 （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的磁電式傳感器，其結構、電阻、使用電壓、產生的信號類型都不同。

6 結束語

排除故障就像外科醫生做手術一樣，要做到細致、周全。在維修資料、設備完備的情況下，維修技師在進行故障診斷時，表面看上去ABS燈亮往往會認為是電器引起的，于是會忽略機械方面影響。隨著汽車電子技術日新月異的變化，維修技師要不斷地在工作中去學習新的知識。分析汽車故障時要做到機電一體化綜合考慮，一個也不能忘。