自動變速器與ABS系統(tǒng)綜合故障探密及研究

文：王勇軍

第一臺自動變速器（AT）于1908年安裝在福特汽車上，雖然只有2個速率比，但是被大家所公認(rèn)劃時代的產(chǎn)品與設(shè)計。而世界上第一款真正意義上量產(chǎn)的自動變速器，是1939年由通用公司研發(fā)的Hydra-Matic。

那時候自動變速器沒有任何的電子元件，自動變速器的故障僅僅是機(jī)械性傳輸問題。隨著計算機(jī)控制的引入，一切都發(fā)生了變化。比如，若電路中插頭上有一絲腐蝕，可能會造成控制閥體不正常，產(chǎn)生各種傳輸問題。電控自動變速器修理從其他車輛維修項目中獨立出來，傳統(tǒng)技師必須熟悉發(fā)動機(jī)原理、計算機(jī)控制和電氣診斷等。

如今 ABS 系統(tǒng)也介入到了自動變速器的控制當(dāng)中，幫助控制牽引力和減少打滑，并在所有道路條件下提供更多的穩(wěn)定性。

本文將探討ABS系統(tǒng)控制自動變速器的策略，并進(jìn)行典型故障分析。

1.ABS系統(tǒng)控制溯源

在相當(dāng)長的一段時間里（1928～1975），ABS系統(tǒng)都是采用模擬式電子控制裝置。進(jìn)入20世紀(jì)70年代后期，博世公司在1978年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的制動防抱死系統(tǒng)——博世ABS2，并且裝置在奔馳轎車上，由此揭開了現(xiàn)代ABS系統(tǒng)發(fā)展的序幕。一直到80年代，ABS系統(tǒng)僅僅用于控制4個車輪的制動防抱死，不對發(fā)動機(jī)動力進(jìn)行控制。

80年代后，博世公司發(fā)明了ASR系統(tǒng)，該系統(tǒng)與ABS配合，通過減少節(jié)氣門開度來降低發(fā)動機(jī)功率，或者由制動器控制車輪打滑來發(fā)揮作用。裝有ASR的汽車綜合這兩種方法來工作，也就是ABS/ASR形式，也稱為汽車牽引力控制。

裝有ASR的車輛上，從加速踏板到汽油機(jī)節(jié)氣門（柴油機(jī)噴油泵操縱桿）之間的機(jī)械連接被電控加速踏板裝置所取代。當(dāng)傳感器將加速踏板的位置及輪速信號送至控制單元時，控制單元就會產(chǎn)生控制電壓信號，伺服電機(jī)依此信號重新調(diào)整節(jié)氣門的位置（或者柴油機(jī)操縱桿的位置），然后將該位置信號反饋至控制單元，以便及時調(diào)整制動器。

所以，八九十年代，ABS/ASR用在發(fā)動機(jī)的節(jié)氣門控制上，還未涉及自動變速器控制。到了21世紀(jì)前后，自動變速器開始運用電子元件，比如電磁閥和轉(zhuǎn)速傳感器等。如今發(fā)展出許許多多與ABS協(xié)同控制的新系統(tǒng)，統(tǒng)計了一下大概有十幾個（表1）。

表1 ABS衍生系統(tǒng)

10 EBA 緊急制動輔助裝置 感應(yīng)駕駛者對制動踏板的需求程度11 BA 機(jī)械制動輔助系統(tǒng)能判斷駕駛者制動動作，在緊急制動時增加制動力，縮短制動距離12 ABD 自動制動差速器 主要作用是縮短制動距離13 ABC 車身主動控制系統(tǒng)車對側(cè)傾、俯仰、橫擺、跳動和車身高度的控制都能更加迅速、精確14 DAC 下坡行車輔助控制系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)制動的道理相同，為了避免制動系統(tǒng)負(fù)荷過大，減輕駕駛員負(fù)擔(dān)15 HDC 坡道控制系統(tǒng)能主動感測坡道的斜度及路面狀況，自動控制抓地力、制動力及速度，以便在前進(jìn)、后退時完全控制速度、穩(wěn)定性及安全性16 TRC 牽引力控制系統(tǒng) 牽引力發(fā)動機(jī)

實際上，自動變速器完全實現(xiàn)電子控制后，也在好長時間內(nèi)ABS系統(tǒng)沒有對其進(jìn)行反向控制。大概在CAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛運用在車輛中，自動變速器控制才與ABS系統(tǒng)進(jìn)一步集成，幫助控制牽引力、減少打滑。

2.ABS 系統(tǒng)控制影響范圍

我們先了解普通不帶ABS功能的制動系統(tǒng)。如果制動總泵及分泵不回位，就會出現(xiàn)制動輪轂發(fā)熱，進(jìn)而發(fā)展到制動抱死、車輪轉(zhuǎn)不動，有一個專業(yè)名稱為“拖剎”。如果是自動變速器車輛，制動抱死后會出現(xiàn)車輛加速無力、打滑、不升擋等故障，影響到自動變速器和發(fā)動機(jī)，并波及到許多系統(tǒng)。假如維修技師誤以為是自動變速器故障而去維修自動變速器，那就無異于“頭痛醫(yī)腳”，永遠(yuǎn)修不好了。

帶ABS系統(tǒng)的車輛，當(dāng)ABS傳感器信號不良，如果誤報車輪打滑，那么ABS系統(tǒng)將對打滑車輪施加制動力，也就會出現(xiàn)與普通制動系統(tǒng)“拖剎“一樣的故障現(xiàn)象。在此筆者為大家列舉幾個與ABS系統(tǒng)有關(guān)的自動變速器故障案例（表2）。

表2 與ABS相關(guān)的自動變速器故障案例

3 奔騰X80儀表故障燈亮，顯示變速器系統(tǒng)故障、ABS系統(tǒng)故障、防側(cè)滑系統(tǒng)故障檢測是輪速傳感器故障，更換后故障消除4 雪鐵龍C5 ESP故障碼，ABS系統(tǒng)故障碼，后出現(xiàn)變速器故障碼清洗ABS傳感器與齒輪，故障排除5 君威 100 km/h左右，加速無力 后分泵拖剎，清洗，故障排除6 標(biāo)致AL4 起步無力 無1擋起步，前輪ABS輪速傳感器7 寶馬6HP 打滑，無力，無故障碼 橫擺角速度傳感器8 寶馬6HP直行正常，有時轉(zhuǎn)彎無力、降速 側(cè)向加速度傳感器

上述車輛故障中，有反復(fù)修發(fā)動機(jī)的，也有進(jìn)行了自動變速器大修的，其中不乏多次返工的，最后真正原因卻在ABS系統(tǒng)上。

3.ABS 系統(tǒng)主動控制設(shè)計

車輛的安全系統(tǒng)分主動安全與被動安全兩大類。比如：制動系統(tǒng)、安全帶是屬于主動安全控制；安全氣囊是屬于被動安全控制。

車載網(wǎng)絡(luò)的各種通信協(xié)議，如CAN總線和LIN總線的作用是相同的：電控系統(tǒng)之間信號傳輸，開關(guān)信號、傳感器信號、控制信號互通互用。我們僅知道這些。但是在電控系統(tǒng)（ECU/ECM/ECT/TCU/AC/ABS/TCM）設(shè)計中，講究程序邏輯和控制策略。下面，我們通過幾款車型進(jìn)一步了解控制過程。

（1）豐田車系典型的ABS綜合控制系統(tǒng)

圖1中“4WD ECU”是自動變速器控制單元，CAN、網(wǎng)關(guān)ECU與幾個系統(tǒng)互通，彼此信號傳輸。

（2）日產(chǎn)車系典型的ABS綜合控制系統(tǒng)（以天籟為例）

天籟ABS系統(tǒng)集VDC、TCS、ABS、EBD和制動器防滑差速器(BLSD)功能，車上元件位置如圖2所示。

圖2 日產(chǎn)車系典型的ABS綜合控制系統(tǒng)元件位置

圖3 天籟ABS系統(tǒng)控制原理

圖3為通過天籟ABS系統(tǒng)控制原理，圖中也很清晰地看到發(fā)動機(jī)控制單元ECM、自動變速器控制單元TCM也在系統(tǒng)中。

在此介紹一下上面提到的VDC系統(tǒng)。

Vehicle Dynamics Control（汽車動態(tài)控制系統(tǒng)），簡稱VDC。這個系統(tǒng)把汽車的制動、驅(qū)動、懸架、轉(zhuǎn)向及發(fā)動機(jī)等各主要總成的控制系統(tǒng)在功能上和結(jié)構(gòu)上有機(jī)地結(jié)合在一起，可使汽車在各種惡劣工況下，如冰雪路面上、彎道路面上以及采取規(guī)避動作變線、制動、加速和下坡等工況行駛時，針對不同承載、不同輪胎氣壓和不同程度的輪胎磨損，都能保持良好的方向穩(wěn)定性，表現(xiàn)出最佳的行駛性能。

日產(chǎn)的VDC最早是配置在1998年的Cima車型(日規(guī)Infiniti Q45)，之后陸續(xù)配置在Nissan與Infiniti品牌的車型之上，現(xiàn)今的Infiniti Q45、M45、G35、FX35等車型，更是將VDC列為標(biāo)準(zhǔn)配備。

VDC車輛動態(tài)控制系統(tǒng)能解決汽車轉(zhuǎn)向行駛時的方向穩(wěn)定性問題。例如當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時，不可避免地受到側(cè)向和縱向力的作用，只有當(dāng)?shù)孛婺軌蛱峁┏浞值膫?cè)向和縱向力時，駕駛員才能控制住車輛。如果地面?zhèn)认蚋街芰Ρ容^低，就會損害汽車按預(yù)定方向行駛的能力。雨天汽車高速轉(zhuǎn)向行駛時，常常側(cè)向滑出，就是地面?zhèn)认蚋街芰Σ蛔愕木壒?。VDC系統(tǒng)傳感器如表3所示。

（3）寶馬車系典型的ABS綜合控制系統(tǒng)

寶馬DSC控制單元通過制動作用進(jìn)行控制，或在特定情況下通過發(fā)動機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。它包括以下子系統(tǒng)：防抱死制動系統(tǒng)（ABS）、自動穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ASC）、發(fā)動機(jī)牽引力矩控制系統(tǒng)（MSR）、動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSC）、動態(tài)制動控制系統(tǒng)（DBC）、彎道制動控制系統(tǒng)（CBC）、電子減速控制系統(tǒng)（ECD）、制動衰退支持系統(tǒng)（FBS）、動力性能控制系統(tǒng)（FLR）、動態(tài)牽引力控制系統(tǒng)（DTC）以及駐車制動器液壓部分，有近10個左右的子系統(tǒng)，主動控制超群。

寶馬新一代系統(tǒng)：主動側(cè)翻穩(wěn)定裝置（ARS）、垂直動態(tài)控制系統(tǒng)（VDC）和車輛高度電子控制系統(tǒng)（EHC）等廣泛運用在車輛上，控制更加趨向完美。這些系統(tǒng)通過CAN、網(wǎng)關(guān)與ECM/TCU聯(lián)合控制。

4.ABS系統(tǒng)控制邏輯與故障診斷

控制邏輯：ABS-TCM/TCU-AT(CVT)；ABS-ECM/ECU。

假設(shè)4個車輪的某個輪速傳感器測出來轉(zhuǎn)速與其他車輪不一致，那么TCM/TCU從ABS得到的信息后，認(rèn)定行駛中的車輛出現(xiàn)某車輪打滑現(xiàn)象，此時TCM/TCU反向控制AT/CVT處于防滑模式，為了增加整車的牽引力而不能提高車速。同時，ABS對發(fā)動機(jī)ECM/ECU也提供某車輪打滑的信息，ECM/ECU也使其控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、動力和扭矩，以保證行車安全。這些控制策略都會對自動變速器造成換擋和升速的影響。

如果車輛真正遇到冰雪、雨水和泥濘路面打滑，這種控制是可以接受的。但當(dāng)ABS系統(tǒng)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致良好的路面經(jīng)常出現(xiàn)這個“打滑”控制，那車輛就沒辦法開了，是無法接受的。

判斷自動變速器故障是否屬于ABS系統(tǒng)范圍內(nèi)引起的，我們要掌握以下幾方面。

第一，已經(jīng)修過的自動變速器，還出現(xiàn)原故障，又確認(rèn)自己維修的自動變速器沒有問題的前提下。

第二，未修過的自動變速器，要參照上面表2和表3進(jìn)行與故障現(xiàn)象對比。

第三，了解車型是否配置了表1和表2中系統(tǒng)與元件，結(jié)合故障判斷。

ABS傳感器間隙、電阻、性能、泥沙和鐵屑，以及轉(zhuǎn)子齒輪缺陷、泥沙和鐵屑等可能導(dǎo)致信號失準(zhǔn)，但是不一定出現(xiàn)故障碼，以讀取數(shù)據(jù)流為準(zhǔn)。

制動總泵和分泵不回位、制動液過臟，引起拖剎，我們要用手感覺車輪轂的溫度，頂車轉(zhuǎn)動車輪確認(rèn)是否抱死。

ABS對發(fā)動機(jī)ECM(ECU)控制同樣影響到自動變速器的輸出，通過發(fā)動機(jī)聲音是否沉悶加以判斷。

冰雪和彎道路面、制動、加速、下坡等路況，以及發(fā)動機(jī)負(fù)荷控制情況下，如出現(xiàn)類似自動變速器的故障，我們要認(rèn)真分析，不要武斷。

現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)及網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)牽扯面廣，線路相對難處理，所以自動變速器系統(tǒng)出現(xiàn)故障可能涉及多方面原因。我們不斷積累經(jīng)驗，采取正確診斷方法，方能快速并精準(zhǔn)地處理好各種故障。

表3 VDC系統(tǒng)傳感器