自动变速器与ABS系统综合故障探密及研究

文：王勇军

第一台自动变速器（AT）于1908年安装在福特汽车上，虽然只有2个速率比，但是被大家所公认划时代的产品与设计。而世界上第一款真正意义上量产的自动变速器，是1939年由通用公司研发的Hydra-Matic。

那时候自动变速器没有任何的电子元件，自动变速器的故障仅仅是机械性传输问题。随着计算机控制的引入，一切都发生了变化。比如，若电路中插头上有一丝腐蚀，可能会造成控制阀体不正常，产生各种传输问题。电控自动变速器修理从其他车辆维修项目中独立出来，传统技师必须熟悉发动机原理、计算机控制和电气诊断等。

如今 ABS 系统也介入到了自动变速器的控制当中，帮助控制牵引力和减少打滑，并在所有道路条件下提供更多的稳定性。

本文将探讨ABS系统控制自动变速器的策略，并进行典型故障分析。

1.ABS系统控制溯源

在相当长的一段时间里（1928～1975），ABS系统都是采用模拟式电子控制装置。进入20世纪70年代后期，博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防抱死系统——博世ABS2，并且装置在奔驰轿车上，由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。一直到80年代，ABS系统仅仅用于控制4个车轮的制动防抱死，不对发动机动力进行控制。

80年代后，博世公司发明了ASR系统，该系统与ABS配合，通过减少节气门开度来降低发动机功率，或者由制动器控制车轮打滑来发挥作用。装有ASR的汽车综合这两种方法来工作，也就是ABS/ASR形式，也称为汽车牵引力控制。

装有ASR的车辆上，从加速踏板到汽油机节气门（柴油机喷油泵操纵杆）之间的机械连接被电控加速踏板装置所取代。当传感器将加速踏板的位置及轮速信号送至控制单元时，控制单元就会产生控制电压信号，伺服电机依此信号重新调整节气门的位置（或者柴油机操纵杆的位置），然后将该位置信号反馈至控制单元，以便及时调整制动器。

所以，八九十年代，ABS/ASR用在发动机的节气门控制上，还未涉及自动变速器控制。到了21世纪前后，自动变速器开始运用电子元件，比如电磁阀和转速传感器等。如今发展出许许多多与ABS协同控制的新系统，统计了一下大概有十几个（表1）。

表1 ABS衍生系统

10 EBA 紧急制动辅助装置 感应驾驶者对制动踏板的需求程度11 BA 机械制动辅助系统能判断驾驶者制动动作，在紧急制动时增加制动力，缩短制动距离12 ABD 自动制动差速器 主要作用是缩短制动距离13 ABC 车身主动控制系统车对侧倾、俯仰、横摆、跳动和车身高度的控制都能更加迅速、精确14 DAC 下坡行车辅助控制系统与发动机制动的道理相同，为了避免制动系统负荷过大，减轻驾驶员负担15 HDC 坡道控制系统能主动感测坡道的斜度及路面状况，自动控制抓地力、制动力及速度，以便在前进、后退时完全控制速度、稳定性及安全性16 TRC 牵引力控制系统 牵引力发动机

实际上，自动变速器完全实现电子控制后，也在好长时间内ABS系统没有对其进行反向控制。大概在CAN网络技术广泛运用在车辆中，自动变速器控制才与ABS系统进一步集成，帮助控制牵引力、减少打滑。

2.ABS 系统控制影响范围

我们先了解普通不带ABS功能的制动系统。如果制动总泵及分泵不回位，就会出现制动轮毂发热，进而发展到制动抱死、车轮转不动，有一个专业名称为“拖刹”。如果是自动变速器车辆，制动抱死后会出现车辆加速无力、打滑、不升挡等故障，影响到自动变速器和发动机，并波及到许多系统。假如维修技师误以为是自动变速器故障而去维修自动变速器，那就无异于“头痛医脚”，永远修不好了。

带ABS系统的车辆，当ABS传感器信号不良，如果误报车轮打滑，那么ABS系统将对打滑车轮施加制动力，也就会出现与普通制动系统“拖刹“一样的故障现象。在此笔者为大家列举几个与ABS系统有关的自动变速器故障案例（表2）。

表2 与ABS相关的自动变速器故障案例

3 奔腾X80仪表故障灯亮，显示变速器系统故障、ABS系统故障、防侧滑系统故障检测是轮速传感器故障，更换后故障消除4 雪铁龙C5 ESP故障码，ABS系统故障码，后出现变速器故障码清洗ABS传感器与齿轮，故障排除5 君威 100 km/h左右，加速无力 后分泵拖刹，清洗，故障排除6 标致AL4 起步无力 无1挡起步，前轮ABS轮速传感器7 宝马6HP 打滑，无力，无故障码 横摆角速度传感器8 宝马6HP直行正常，有时转弯无力、降速 侧向加速度传感器

上述车辆故障中，有反复修发动机的，也有进行了自动变速器大修的，其中不乏多次返工的，最后真正原因却在ABS系统上。

3.ABS 系统主动控制设计

车辆的安全系统分主动安全与被动安全两大类。比如：制动系统、安全带是属于主动安全控制；安全气囊是属于被动安全控制。

车载网络的各种通信协议，如CAN总线和LIN总线的作用是相同的：电控系统之间信号传输，开关信号、传感器信号、控制信号互通互用。我们仅知道这些。但是在电控系统（ECU/ECM/ECT/TCU/AC/ABS/TCM）设计中，讲究程序逻辑和控制策略。下面，我们通过几款车型进一步了解控制过程。

（1）丰田车系典型的ABS综合控制系统

图1中“4WD ECU”是自动变速器控制单元，CAN、网关ECU与几个系统互通，彼此信号传输。

（2）日产车系典型的ABS综合控制系统（以天籁为例）

天籁ABS系统集VDC、TCS、ABS、EBD和制动器防滑差速器(BLSD)功能，车上元件位置如图2所示。

图2 日产车系典型的ABS综合控制系统元件位置

图3 天籁ABS系统控制原理

图3为通过天籁ABS系统控制原理，图中也很清晰地看到发动机控制单元ECM、自动变速器控制单元TCM也在系统中。

在此介绍一下上面提到的VDC系统。

Vehicle Dynamics Control（汽车动态控制系统），简称VDC。这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向及发动机等各主要总成的控制系统在功能上和结构上有机地结合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下，如冰雪路面上、弯道路面上以及采取规避动作变线、制动、加速和下坡等工况行驶时，针对不同承载、不同轮胎气压和不同程度的轮胎磨损，都能保持良好的方向稳定性，表现出最佳的行驶性能。

日产的VDC最早是配置在1998年的Cima车型(日规Infiniti Q45)，之后陆续配置在Nissan与Infiniti品牌的车型之上，现今的Infiniti Q45、M45、G35、FX35等车型，更是将VDC列为标准配备。

VDC车辆动态控制系统能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。例如当汽车转向行驶时，不可避免地受到侧向和纵向力的作用，只有当地面能够提供充分的侧向和纵向力时，驾驶员才能控制住车辆。如果地面侧向附着能力比较低，就会损害汽车按预定方向行驶的能力。雨天汽车高速转向行驶时，常常侧向滑出，就是地面侧向附着能力不足的缘故。VDC系统传感器如表3所示。

（3）宝马车系典型的ABS综合控制系统

宝马DSC控制单元通过制动作用进行控制，或在特定情况下通过发动机负荷控制系统进行控制。它包括以下子系统：防抱死制动系统（ABS）、自动稳定控制系统（ASC）、发动机牵引力矩控制系统（MSR）、动态稳定控制系统（DSC）、动态制动控制系统（DBC）、弯道制动控制系统（CBC）、电子减速控制系统（ECD）、制动衰退支持系统（FBS）、动力性能控制系统（FLR）、动态牵引力控制系统（DTC）以及驻车制动器液压部分，有近10个左右的子系统，主动控制超群。

宝马新一代系统：主动侧翻稳定装置（ARS）、垂直动态控制系统（VDC）和车辆高度电子控制系统（EHC）等广泛运用在车辆上，控制更加趋向完美。这些系统通过CAN、网关与ECM/TCU联合控制。

4.ABS系统控制逻辑与故障诊断

控制逻辑：ABS-TCM/TCU-AT(CVT)；ABS-ECM/ECU。

假设4个车轮的某个轮速传感器测出来转速与其他车轮不一致，那么TCM/TCU从ABS得到的信息后，认定行驶中的车辆出现某车轮打滑现象，此时TCM/TCU反向控制AT/CVT处于防滑模式，为了增加整车的牵引力而不能提高车速。同时，ABS对发动机ECM/ECU也提供某车轮打滑的信息，ECM/ECU也使其控制发动机的转速、动力和扭矩，以保证行车安全。这些控制策略都会对自动变速器造成换挡和升速的影响。

如果车辆真正遇到冰雪、雨水和泥泞路面打滑，这种控制是可以接受的。但当ABS系统出现问题，导致良好的路面经常出现这个“打滑”控制，那车辆就没办法开了，是无法接受的。

判断自动变速器故障是否属于ABS系统范围内引起的，我们要掌握以下几方面。

第一，已经修过的自动变速器，还出现原故障，又确认自己维修的自动变速器没有问题的前提下。

第二，未修过的自动变速器，要参照上面表2和表3进行与故障现象对比。

第三，了解车型是否配置了表1和表2中系统与元件，结合故障判断。

ABS传感器间隙、电阻、性能、泥沙和铁屑，以及转子齿轮缺陷、泥沙和铁屑等可能导致信号失准，但是不一定出现故障码，以读取数据流为准。

制动总泵和分泵不回位、制动液过脏，引起拖刹，我们要用手感觉车轮毂的温度，顶车转动车轮确认是否抱死。

ABS对发动机ECM(ECU)控制同样影响到自动变速器的输出，通过发动机声音是否沉闷加以判断。

冰雪和弯道路面、制动、加速、下坡等路况，以及发动机负荷控制情况下，如出现类似自动变速器的故障，我们要认真分析，不要武断。

现代汽车电子控制系统及网关系统牵扯面广，线路相对难处理，所以自动变速器系统出现故障可能涉及多方面原因。我们不断积累经验，采取正确诊断方法，方能快速并精准地处理好各种故障。

表3 VDC系统传感器