“路虎自由人”磁性编码型ABS 系统的故障诊断

周丽燕

（广州市交通运输职业学校， 广东 广州 510450）

1 ABS防抱死制动系统的总体功能

ABS防抱死制动系统降低车辆行驶速度，并通过制动片与制动盘之间的摩擦使全部或部分动能转换成热能，并且尽量利用最大制动力的制动效果，防止车轮抱死，从而可以让汽车在制动情况下仍然进行转向，有利于确保车辆在制动过程中的方向稳定，防止车辆产生跑偏及侧滑，如图1所示。

图1 ABS防抱死制动系统的物理性

2 常见的ABS结构

ABS系统通常由电子控制单元ECU、液压控制单元、传感器3部分组成，如图2所示。

2.1 轮速传感器（Wheel Speed Sensor）

轮速传感器的作用是检测车轮的速度，并将速度信号输入ABS的电控单元。目前用于ABS系统的轮速传感器主要有电磁式和霍尔式两种。

常见的电磁式轮速传感器是利用安装在车轮或驱动轴上的传感齿圈，传感器测出车轮或驱动轴的回转速度，并将它转换为一定频率的交流信号，这个频率和车轮的回转速度成正比。

霍尔式轮速传感器利用在车轮轴承密封圈上的磁场（磁性编码器） 测出车轮的回转速度，并通过霍尔式轮速传感器产生霍尔效应——当电流以垂直于磁场方向通过置于磁场中的半导体基片 （称霍尔元件） 时，在垂直于电流和磁场的霍尔元件横向侧面上，产生一个与电流和磁场强度成正比的电压。

图2 ABS系统组成

2.2 电子控制单元ECU

电子控制单元ECU具有运算能力、控制功能和监视功能。当电子控制单元ECU接收到来自每个传感器的信号（如：轮速传感器、方向盘位置传感器、横向偏摆/加速度传感器等），然后通过电脑运算出车轮的回转速度，再根据车轮速度运算出滑移率、车轮加速度、车轮减速度等控制参数，按照这些控制参数对液压控制单元发出控制指令。电子制动控制模块还具有对各种组成部件进行监视的功能，当发现其中的部件有故障时，点亮仪表上的ABS故障报警灯，将故障信号反映给驾驶员，同时停止ABS系统工作，保留常规的制动系统的性能。

2.3 液压控制单元（Hydraulic Unit）

液压控制单元安装在制动主缸 （总泵） 和轮缸 （分泵）之间，接收到来自电子制动控制模块的指令后，通过电磁阀和压力泵的动作，来直接或间接地控制制动器压力的增减或保持，实现控制车轮减速的目的。

3 TEVES Mk 25 ABS系统特点

TEVES （泰威士） Mk 25 ABS制动系统配置如下：电脑感应全地形4管路防抱死制动系统ABS、电脑感应制动分配系统EBD、电脑感应稳定循迹防侧滑系统ETC、陡坡缓降车速控制系统HDC。

3.1 采用新型磁性编码型车速传感器

在4个车轮的每个轮毂上安装了主动式ABS车速传感器，这些传感器给电子控制单元ECU提供轮速信息。

每个ABS车速传感器的发生器位于车轮轴承上，并且与轴承内圈、轴承密封圈制作成一体。密封圈随车轮运转，包含有48对磁极，如图3所示。

图3 ABS车速传感器

车速传感器利用霍尔效应原理工作，在传感器内的永久磁铁给半导体提供磁场, 该半导体从电子控制单元ECU获得电源供应。当车轮旋转时，密封圈上的磁极在车速传感器上产生感应电流，该感应电流被转换成矩形波信号，输出到电子控制单元ECU，该信号的频率与车轮速度成正比。

车速传感器由电子控制单元ECU供电，供电电压为12V。车速传感器内有电阻器，磁环的磁场会影响其电阻值，电阻值的变化使车速传感器的耗电量随之变化。根据磁环位置的不同，工作电流（耗电量） 在7mA和14mA之间变化。车速传感器产生方波信号，该信号脉动比率固定，但频率会随车轮转速增大。如图4所示。

车速传感器是主动式的, 当车轮不旋转的时候也有输出信号，这样在车辆静止的时候，也能够让电子控制单元ECU检查传感器的状况。

注意事项：如果维修时发现前轮轴承上的磁性编码器吸附着铁屑，不能用磁铁来清理磁性编码器上的铁屑，否则可能使磁性编码器失效；用抹布擦铁屑的时候要小心，避免铁屑划伤磁性编码器。

图4 车速传感器方波信号

3.2 TEVES Mk 25 ABS装配有陡坡缓降系统

陡坡缓降系统HDC（Hill Decent Control） 在驾驶过程中，驾驶员按下HDC开关（图5）。

电子控制单元ECU接收到偏航率和横向加速度传感器信号判断车辆是否在下陡坡。驾驶员仅使用油门踏板就可以自动控制下陡坡时的速度，因此可提高在复杂地形条件下车辆行驶的安全性和舒适性。越野行驶的最大挑战就是在复杂路况中下陡坡。在附着力的限制范围内，HDC可提供很好的行驶控制能力且无须使用低速挡或制动器。通过使用牵引力控制，它在任何陡坡上都可保持目标下坡速度，而且在陡坡、越野斜坡上强制制动力不足，它可进行控制，保持平稳、舒适的行驶速度。

图5 HDC开关

4 故障案例分析

4.1 故障现象

一辆2005款路虎自由人采用的是TEVES （泰威士） Mk 25 ABS制动系统。根据客户对该车的故障描述，表现为仪表板上的ABS、ETC、HDC故障指示灯都点亮，制动时车轮出现抱死现象。

4.2 故障综合分析

引起ABS系统不工作（灯亮） 的故障，从系统组成部分分析有以下3方面的原因。

1） 车轮速度传感器故障原因：①车轮速度传感器损坏；②传感器感应极上吸附着铁屑；③传感器安装出现松动或间隙不当；④传感器连接线接触不良或短路（磨损）、断路。

2） ABS系统线路故障原因：①故障灯信号线与仪表之间线路是否短路、断路；②每个传感器与电脑之间线路是否短路、断路；③电子控制单元ECU电源及信号搭铁线是否正常；④电子控制单元ECU供给电源（常电、经钥匙电） 是否正常；⑤开关信号（ETC开关、HDC开关、制动灯开关） 线路是否正常。

3） 其他原因：①电子控制单元ECU电源熔断丝是否损坏；②电子控制单元ECU损坏；③电脑程序及方向角度数据是否匹配正常；④ABS系统机械问题，如：车轮速度传感器发生器损坏、液压控制单元的电磁阀、液压泵是否卡住。

4.3 故障检测与排除过程

4.3.1 故障检测

4.3.1.1 利用故障灯检查方法对故障进行检验

当接通点火开关时，仪表上的ABS、ETC和HDC报警灯被点亮了，而且是一直被点亮 （时间超过5s）。表明故障存在，需要对车辆系统进行维修。

正常的TEVES Mk 25 ABS系统，ABS、ETC和HDC报警灯点亮1.3～2s后很快就熄灭, 然后再次点亮0.5s后熄灭。

4.3.1.2 电脑检测

用检测电脑TestBook/T4 连接诊断插座 （诊断插座位于副驾驶员侧的手套箱下方熔断丝盒子里），然后对车辆进行故障诊断，读出故障代码为：C1035——右前车速传感器信号太低。清除故障码后进行路试，试车过程中故障指示灯再次点亮，紧急制动时车轮出现抱死现象，证明该故障为当前故障。

4.3.1.3 测量及检查

针对该故障进行了以下几个步骤的测量及检查。

根据故障码C1035的含义和电路图，我们首先对右前车速传感器及发生器进行外观检查，发现无异常，然后重点检查右前车速传感器与线路电阻、电压。

1） 右前车速传感器线路的电阻检查

首先对右前车速传感器线路与电源（+B） 及搭铁的（短路、断路情况） 电阻测量。断开电池负极，拔下ABS电脑插头C0501与右前车速传感器插头C0517。测量ABS电脑插头C0501的33脚与34脚线路和电源+B与搭铁的电阻，均为∞，无短路现象。

然后测量C0501的34脚与C0517的1脚电阻和C0501的33脚与C0517的2脚电阻均为1Ω，无断路。

2） 车速传感器电阻检查

拔出右前车速传感器插头C0517，从右前车速传感器插头处1脚与2脚测量右前轮传感器电阻为4.26～6.36MΩ。由于当时没有标准的数据，不知传感器是否正常，所以用对比法进行判断。拔开左前车速传感器插头C0516，从左前车速传感器插头处1脚与2脚测量左前轮车速传感器进行数据对比，结果发现测量数据一样（电阻为4.26～6.36MΩ），可以暂时排除传感器线路及传感器本身的问题。

3） 对右前车速传感器的线路电压检查

断开右前车速传感器插头，接上电池负极，打开点火钥匙。测量右前车速传感器插头两线间开路电压为11.5V。测量左前轮车速传感器进行数据对比，发现测量数据一样（11.5V）。

插上传感器插头，测量右前车速传感器的两根信号线相对于搭铁线之间的电压，右前轮传感器1脚与搭铁间的电压为11.5V，而2脚与搭铁间的电压为1.1V。测量左前轮车速传感器进行数据对比，发现测量数据一样。

插上传感器插头，测量右前车速传感器的两根信号线对于电源线之间的电压，右前轮传感器1脚与电源+B间的电压为1.05V，而2脚与电源+B间的电压为11.45V。测量左前轮车速传感器进行数据对比，发现测量数据一样。

4） 测量左/右前轮转速传感器间隙

用深度尺测量左/右前轮转速传感器的发生器 （轴承密封圈） 与转向节的安装传感器上孔平面，发现测量左/右前轮数据一样。

4.3.2 故障排除

4.3.2.1 元件互换法

由于当时故障诊断进入了盲点，我们将左/右前轮传感器进行调换并路试，试车过程中故障指示灯再次点亮，故障依旧。

然后回来在另一台同型号、无故障的车上，把该车的ABS电脑和右前轮传感器都拆过来，装复后进行路试，试车过程中故障指示灯再次点亮，故障依旧。

4.3.2.2 信号互换法

为了进一步判断故障的具体所在部件，个人想办法，动手做2条将近1.5m长的双线信号线，将左/右前轮传感器信号进行互换，如图6所示。

图6 双线信号线

将自做的信号线固定好后进行路试，试车过程中故障指示灯再次点亮。然后，回厂对车辆进行故障诊断，读出故障代码为：C1019——左前车速传感器信号太低。

故障代码由C1035 （右前车速传感器信号太低） 变成了C1019 （左前车速传感器信号太低），由此该故障原因可确定为机械部分。然后，将右前轮轴承拆出来做好记号（因为磁性编码型车速传感器的发生器与轴承密封圈制作成一体，外表看上去两边一样）。结果发现前轮轴承密封圈一边有磁，一边无磁（图7），无磁那边正是靠右前轮传感器那边。

为了确认左前轮轴承安装方向，拆开左前车速传感器，将铁片插入传感器坐孔内，发现有磁性。由此证明，右前轮轴承安装方向装反了，按正确方向重新安装右前轮轴承进行路试，故障排除。

后经路试并在行驶中多次制动和紧急制动试验，ABS系统正常后交车。

5 故障分析

后经了解，该车车主在别的厂维修时更换了右前轮轴承，更换右前轮轴承后就出现了ABS灯亮的故障。

排除故障可能很简单，连配件都不用换，只是装配出了问题。但是这个过程却值得汽车维修技师深思。原来路虎自由人使用的ABS系统 （TEVES Mk 25 ABS） 是采用了一种新型的ABS车速传感器——磁性编码型车速传感器。磁性编码型车速传感器与传统的磁电式传感器，其结构、电阻、使用电压、产生的信号类型都不同。

6 结束语

排除故障就像外科医生做手术一样，要做到细致、周全。在维修资料、设备完备的情况下，维修技师在进行故障诊断时，表面看上去ABS灯亮往往会认为是电器引起的，于是会忽略机械方面影响。随着汽车电子技术日新月异的变化，维修技师要不断地在工作中去学习新的知识。分析汽车故障时要做到机电一体化综合考虑，一个也不能忘。