余姚東江名車專修廠 葉正祥

葉正祥，Tech Gear汽車診斷學院汽車免拆診斷專家，現(xiàn)任余姚東江名車專修廠廠長兼技術總監(jiān)，被聘為哈弗汽車區(qū)域技術專家；2015年獲得首屆中國汽車診斷師大賽總決賽三等獎；2016年取得中國汽車工程學會汽車診斷專業(yè)領域中級工程師資格證書。

故障現(xiàn)象一輛2010款奇瑞A3車，累計行駛里程約為12.8萬km，因ABS故障燈異常點亮在其他維修廠維修。維修人員用故障檢測儀檢測，發(fā)現(xiàn)ABS控制單元中存儲有左前輪速傳感器電路類的故障代碼（具體故障代碼當時沒有記錄）。檢查發(fā)現(xiàn)，左前輪速傳感器的導線連接器有進水痕跡，且端子氧化腐蝕嚴重（圖1），因為不好修復，所以就更換了左前輪速傳感器（與導線連接器是一體的）。進行路試，ABS故障燈仍異常點亮，接著先后又更換了2個左前輪軸承和1個左前輪速傳感器，但故障依舊，于是向筆者請求支援。

故障診斷接車后試車，起動發(fā)動機，組合儀表上的ABS故障燈異常點亮（圖2）。用故障檢測儀檢測，發(fā)現(xiàn)ABS控制單元中存儲有故障代碼“C0031 左前輪速傳感器故障 超限、性能錯誤、信號斷續(xù)”（圖3）；記錄并清除故障代碼，故障代碼可以清除，且ABS故障燈熄滅；進行路試，ABS故障燈再次異常點亮，且故障代碼C0031再現(xiàn)。路試的同時用故障檢測儀讀取ABS控制單元中的輪速信號（圖4），發(fā)現(xiàn)左前輪速比其他輪速高；用故障檢測儀的數(shù)據(jù)波形顯示功能觀察4個輪速信號的變化（圖5），發(fā)現(xiàn)左前輪速始終比其他輪速高，且車速越高，差值越大，而其他輪速信號的變化基本一致，由此可知左前輪速信號確實異常，推斷可能的原因有：左前輪速傳感器故障；左前輪軸承（與信號盤集成一體）故障；輪胎直徑比其他車輪?。籄BS控制單元故障；相關線路故障。

圖1 原車左前輪速傳感器的導線連接器端子氧化腐蝕嚴重

圖2 組合儀表上的ABS故障燈異常點亮

圖3 ABS控制單元中存儲的故障代碼（截屏）

圖4 故障車ABS控制單元中的輪速信號（截屏）

圖5 波形顯示4個輪速信號的變化（截屏）

首先對調(diào)左前和右前車輪后試車，依舊存儲故障代碼C0031，說明該車故障與輪胎直徑無關。由于維修人員之前已更換了2個左前輪軸承和左前輪速傳感器，如果繼續(xù)盲目換件，可行性不高，決定用示波器采集輪速信號波形進行分析。

將車輛舉升，檢查發(fā)現(xiàn)左前輪速傳感器上有2根導線；進一步測量得知，其中一根為12 V供電線，另外一根為信號線；在車輪上做標記（圖6），轉(zhuǎn)動車輪1圈，測得左前輪速信號波形如圖7所示，用相同方法測得右前輪速信號波形如圖8所示。對比分析可知，左前、右前輪速信號均為方波脈沖信號，高電位約為1 V，低電位約為0.5 V，且高、低電位不會隨著輪速變化而變化；在同樣轉(zhuǎn)動車輪1圈的情況下，左前輪速信號波形上有45個脈沖信號，而右前輪速信號波形上有44個脈沖信號。如果ABS控制單元根據(jù)脈沖信號個數(shù)來計算輪速，則在轉(zhuǎn)動相同圈數(shù)的情況下，ABS控制單元計算的左前輪速會比右前輪速高，由此推斷故障正是由此信號錯誤引起的。

圖6 在車輪上做標記

圖7 故障車左前輪速信號波形（截屏）

圖8 故障車右前輪速信號波形（截屏）

查看維修資料得知，該車采用霍爾式輪速傳感器（圖9），它的信號盤是一個多極磁環(huán)，鑲嵌在軸承內(nèi)圈上。多極磁環(huán)上的北極（N極）和南極（S極）相當于磁電式輪速傳感器（圖10）信號盤上的齒和齒隙。多極磁環(huán)隨車輪旋轉(zhuǎn)，輪速傳感器上的霍爾元件受磁環(huán)上不斷交替的磁場變化而產(chǎn)生霍爾電壓，霍爾電壓經(jīng)芯片（IC）處理后以脈沖信號發(fā)送至ABS控制單元。

圖9 霍爾式輪速傳感器工作原理

圖10 磁電式輪速傳感器工作原理

圖11 新軸承外觀

分析霍爾式輪速傳感器工作原理，懷疑左前輪速傳感器信號盤上多了1對磁極。訂購左前輪軸承，由于維修人員之前已更換過2個，配件到貨后不敢冒然安裝，因為一旦配件錯誤，軸承壓裝后再拆下來就無法繼續(xù)使用，于是決定先驗證配件上的磁極對數(shù)是否正確。觀察軸承（圖11），多極磁環(huán)上并沒有標注磁極，那么怎么驗證磁極對數(shù)是否正確呢？經(jīng)過思考，決定嘗試用鐵粉進行測試。收集磨制動盤留下的鐵屑，用油漆過濾紙篩出細鐵粉；將細鐵粉平攤開來，用塑料袋包裹住軸承，然后輕輕地將軸承平放在細鐵粉上；再輕輕拿起軸承，此時軸承上吸附了很多鐵粉（圖12），且分布十分規(guī)律，而這與磁極是相對應的。經(jīng)統(tǒng)計，多極磁環(huán)上共88個磁極，即44對N極和S極，這與右前輪速信號波形上的44個脈沖信號相對應，說明配件上的磁極對數(shù)正確。

圖12 新軸承上吸附的鐵粉

拆下故障車上的左前輪軸承，用相同方法統(tǒng)計軸承上的磁極對數(shù)（圖13），發(fā)現(xiàn)共有96個磁極，即48對N極和S極。之前測得左前輪速信號波形上共有45個脈沖信號，應對應45對磁極，怎么拆下的左前輪軸承上是48對磁極呢？是之前的分析方法錯誤，還是存在其他故障呢？梳理維修思路，認為存在其他故障的可能性比較大。

圖13 故障車左前輪軸承上吸附的鐵粉

更換上新的左前輪軸承后再次測量左前輪速信號波形（圖14），發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動車輪1圈，波形上只有41個脈沖信號，仍與44對磁極無法對應，且與之前一樣少了3個脈沖波形?；叵氚惭b左前輪速傳感器（是之前維修人員更換的，并不是原車的）的過程，感覺左前輪速傳感器頭部與信號盤的間隙偏大（圖15），這會不會影響輪速信號呢？還是傳感器有問題？將從原車上拆下的左前輪速傳感器與更換的左前輪速傳感器進行對比（圖16），發(fā)現(xiàn)更換的左前輪速傳感器上的凸起部分比原車的要高一些，而這會影響傳感器頭部與信號盤間的間隙，由此推斷更換的左前輪速傳感器也有問題。

圖14 更換上新軸承后左前輪速信號波形（截屏）

圖15 左前輪速傳感器頭部與信號盤的間隙過大

圖16 對比原車與更換的左前輪速傳感器

故障排除考慮到原車左前輪速傳感器部分可能是好的，只是導線連接器部分有問題，于是將更換的左前輪速傳感器的導線連接器部分剪下來，與原車左前輪速傳感器部分連接后裝復，再次測量左前輪速信號波形，信號波形上共有44個脈沖信號，恢復正常；進行路試，ABS故障燈不再異常點亮；用故障檢測儀讀取ABS控制單元中的輪速信號，4個輪速信號的變化始終一直，故障排除。

編者按

梳理整個診斷過程可以發(fā)現(xiàn)，其實該車最初的故障是左前輪速傳感器導線連接器進水氧化腐蝕，導致ABS故障燈點亮，只要更換左前輪速傳感器就可以排除故障，但由于購買的配件有問題，在更換上左前輪速傳感器后ABS故障燈依舊異常點亮，于是維修人員誤以為還有其他故障，就更換了左前輪軸承，而更換的左前輪軸承也是有問題的。左前輪速傳感器的問題是安裝后的間隙不對，左前輪軸承的問題是磁極對數(shù)不對，只有同時解決這2個問題，故障才能排除，而維修人員最多只意識到其中一個部件可能有問題，于是反復更換配件也未能將故障排除。

這是一起典型的因配件質(zhì)量問題導致擴大維修的案例。究其原因，主要有2方面：一是維修人員缺乏對配件型號和質(zhì)量的識別能力，首先要確認所購買的配件型號是不是適用于所維修的車輛，其次要確認配件質(zhì)量是否合格；二是維修人員缺乏科學的診斷思路，只要維修人員對故障系統(tǒng)的工作原理有清晰的認識，對故障有明確的診斷思路，即便因更換的問題配件引起了二次故障，也能很快鎖定故障原因，而不是一味盲目地更換配件。

目前汽車上采用的輪速傳感器主要分為主動式和被動式2種。被動式即磁電式輪速傳感器，如圖17所示，該傳感器不需要供電，通常有3根導線，其中2根為信號線，1根為屏蔽線；信號波形為正弦波，車速越快，信號幅值越高；優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，缺點是抗干擾能力弱，車速過低（小于3 km/h）時無法檢測，且無法檢測車輪旋轉(zhuǎn)方向。主動式即霍爾式輪速傳感器，如圖18所示，該傳感器需要供電，通常有2根導線，1根為電源線，1根為信號線；信號波形為脈沖信號，波形幅值不隨車速變化而變化；優(yōu)點是抗干擾能力強，車速較低也能精確檢測，還能檢測車輪旋轉(zhuǎn)方向，缺點是結(jié)構(gòu)比較復雜。

圖17 磁電式輪速傳感器控制電路

圖18 霍爾式輪速傳感器控制電路

值得一提的是，霍爾式輪速傳感器有2種信號盤（圖19），一種為多極磁環(huán)，對應的傳感器自身無磁性；另一種為脈沖齒輪（與磁電式輪速傳感器的信號盤類似），對應的傳感器自身有磁性。

圖19 霍爾式輪速傳感器的信號盤