Système ABS Teves Mark 20 avec antipatinage: aux frontières de l'illusion
Par Eric Charron CMAT

Système: Freinage conventionnel avec ABS-TCS (Anti-lock brakes system – Traction control system)
Voiture : Ford Crown Victoria 1999
Plainte : La voiture freine et le moteur coupe dès qu'on appuie sur l'accélérateur, manque de performance du système de freinage.

J'aimerais vous faire part d'un problème plutôt inusité. Par un beau matin, le propriétaire du dit véhicule me laisse les clés et m'explique sommairement les symptômes. Plutôt curieux, j'en fais vite l'essai. Pour arriver à déplacer ce véhicule, il faut désactiver l'anti-patinage sinon le freinage arrière s'applique à près de 100% et la puissance-moteur s'estompe dès que l'on appuie sur l'accélérateur. Il y a un interrupteur dans le coffre à gants. On a l'option d'activer ou désactiver l'antipatinage (Traction control). Mais encore là, les problèmes ne sont pas terminés, la performance du freinage est faible, on entend le système ABS réagir; il ne faut pas rouler trop vite car un accident pourrait survenir. Je dirais que le système est amputé de plus de 50% de son efficacité nominale.

Le système de freinage conventionnel se compose d'un maître-cylindre, d'un servofrein à dépression et d'une valve proportionnelle pour les freins arrières. Pour ce modèle, les deux circuits du maître-cylindre se divisent comme suit: le primaire sert pour le freinage avant et le secondaire pour l'arrière.

Le système de freins antiblocage à quatre canaux et l'antipatinage est géré par le même module, un Teves Mark 20. Il est situé sous le filtre à air. C'est un système compact composé de trois pièces; la pompe hydraulique (Pump motor), le module électronique (ABS-TCS module) et le bloc hydraulique (Brake pressure control valve block). Les signaux d'entrées au module sont:

• les capteurs de vitesse de chaque roue: signal A/C dont l'amplitude et la
• fréquence sont proportionnels à la vitesse.
• l'interrupteur de pédale à frein : OFF/ON (0/12 volts)
• l'interrupteur 'Traction Control': OFF/ON (0/12 volts)

Les sorties sont:

• le moteur de pompe hydraulique
• les soupapes hydrauliques: 10 soupapes activées par solénoïde; 2 pour chaque roue (INLET et OULET) et 2 ISOLATION pour l'anti-patinage.
• les indicateurs au tableau de bord 'TRAC ASST' et 'ANTI-LOCK'.

Par ailleurs, un bus de données (Standard Communication Protocol; SCP, à 2 fils) permet l'échange d'informations et la demande de tâches d'un module à l'autre. Ce petit réseau comprend le module ABS-TCS, le PCM, le EATC (système de climatisation) et le PATS (système anti-vol). Ce réseau est utile pour le module ABS-TCS car lorsque l'action des freins est insuffisante pour éliminer le patinage des roues motrices arrières, il commandera au PCM de réduire la puissance du moteur jusqu'à 75% en retardant l'allumage et en réduisant le temps d'injection.

Fonctionnement

Freinage conventionnel

Les soupapes INLET et OUTLET sont respectivement ouvertes et fermées. La soupape INLET laisse passer la pression du maître-cylindre vers l'étrier. La soupape OUTLET est fermée pour empêcher tout fluide de passer vers l'accumulateur; sinon il y aurait une baisse de pression dans le freinage conventionnel.

Freins en mode antiblocage

Le véhicule roule à 50 km/h sur une chaussée enneigée. Voilà qu'un freinage d'urgence est requis. Le conducteur appuie sur les freins, le module ABS reçoit un signal de l'interrupteur de pédale à frein (BOO; Brake ON/OFF). À ce moment, le module compare la vitesse de chacune des roues pour vérifier s'il y a tendance vers un blocage. Voilà que la roue arrière gauche décélère plus rapidement que les autres;

1. le module ferme la soupape INLET normalement ouverte qui a pour effet de stopper la pression provenant du maître-cylindre. La pression d'application des plaquettes ne change plus après la fermeture de la INLET VALVE; le frein arrière gauche est maintenant isolé du reste du système.

   Freinage ABS, première étape

2. si la roue tend toujours à bloquer, le module garde la INLET VALVE fermé et ouvre la OUTLET VALVE normalement fermé. Cette soupape ouvre le passage vers un accumulateur qui a pour effet de diminuer la pression dans ce circuit. Donc l'application des freins de la roue arrière gauche diminue. La pompe hydraulique se met en marche, elle a pour rôle d'évacuer le liquide à frein de l'accumulateur vers le circuit de pression arrière du maître-cylindre, donc fait diminuer encore plus la pression. Avec toutes ces actions, la roue reprend sa vitesse et la traction.

   Freinage ABS, deuxième étape

3. Les 2 soupapes reprennent leurs positions normales (INLET:ouvert OUTLET:fermé). C'est maintenant la pression du maître-cylindre qui fait fonctionner le frein arrière gauche. Fait à noter: le maître-cylindre doit rebâtir la pression dans ce circuit étant donné qu'il peut être près de 0 psi, ce qui pourrait faire baisser soudainement la hauteur de la pédale à frein. Pour empêcher cela, la pompe hydraulique reste activée afin de reprendre le liquide de frein dans l'accumulateur et l'envoie vers le circuit de pression arrière du maître-cylindre, question de remettre le volume initial de liquide à frein dans le système conventionnel et de purger toute pression résiduelle emprisonnée dans l'accumulateur.

   Freinage ABS, dernière étape

L'antipatinage

Sur une surface glacée, le véhicule est arrêté. Je décide de mettre l'accélérateur à plein gaz. Le module ABS-TCS compare les capteurs de vitesse et enregistre une plus grande accélération des roues arrières que des roues avant. Le module détecte à ce moment une perte de traction des roues motrices. Il entre en mode antipatinage:

Supposons que la roue droite patine;

1. le module ferme les deux ISOLATION VALVE pour isoler les freins arrières des
   freins avants. Le pompe hydraulique démarre pour appliquer la pression à la roue
   en perte de traction. Comme la INLET VALVE est normalement ouverte, le module n'active pas de soupapes pour la roue fautive mais doit isoler l'autre côté en fermant la INLET VALVE arrière gauche. De même, le module envoie des instructions au PCM afin de réduire la puissance-moteur.
2. Dès que la roue droite regagne en traction, le module ferme la INLET VALVE arrière droite afin d'arrêter la pression provenant de la pompe. Il commande à la OUTLET VALVE arrière droite d'ouvrir afin de purger la pression hydraulique résiduelle dans le frein arrière droit.
3. C'est une alternance d'une roue à l'autre. Le cycle continue jusqu'à ce que le véhicule n'ait plus de problème de traction ou que lorsqu'il a atteint une vitesse de 56 km/h. À noter: le module ABS-TCS peut désactiver l'antipatinage avant un risque de surchauffe des freins arrières.

Diagnostique

Après l'essai routier de cette Crown Victoria 1999, je branche le scanner afin de vérifier s'il y a un code d'erreur enregistré dans la mémoire du module antiblocage; aucun code. La prochaine étape, c'est une inspection visuelle des capteurs, de leurs câblages et des roues dentelées (rélucteur). Voici quelques problèmes que l'on peut rencontrer:

• Capteur endommagé
• Fil de capteur frottant sur la roue
• Limaille de métal sur le capteur
• Corrosion dans les connecteurs
• Rélucteur craqué, endommage ou manquant
• Bobine du capteur mal isolé de la masse
• Fil dont l'isolant est percé (possibilité d'un code d'erreur, surtout par temps humide)

Une inspection visuelle a tout de suite révélé le problème; les deux capteurs avants ont été gauchis. Mais par quel objet? Aucune autre pièce n'est endommagée. Serait-ce l'oeuvre des conditions météorologiques? On est en plein mois de janvier…

Voici quelques mesures prises aux capteurs:

Le module ABS n'a jamais codé car les bobines sont dans les spécifications et malgré le grand écartement de la pointe du capteur, le module pouvait lire un signal acceptable de la part des deux capteurs, mais seulement à des vitesses supérieures à 20 km/h (estimation de ma part). Pour tester les capteurs avec un multimètre; on règle l'appareil en voltage AC et on prend la mesure lorsque les roues tourne à au moins un tour à la seconde. On doit obtenir entre 100 et 3500 mV AC RMS. Regardez les deux images ci-dessous.

En sachant qu'il y a 50 dents sur le rélucteur, on sait que la roue tourne 1.56 tour à la seconde. On doit transformer le voltage PEAK TO PEAK en voltage AC RMS, ce qui donne respectivement 45 et 27 mV. Et maintenant avec deux nouveaux capteurs:

Avant le remplacement des deux capteurs avants, le module ABS interprétait les signaux comme suit:
Accélération après un arrêt complet: les roues tournent à l'arrière et rien en avant… donc les roues patinent à l'arrière! On va te régler cela…

Même chose en freinage; vers 30 km/h, les freins ABS activaient inutilement. Le module croyait que les roues avants bloquaient et il tentait de corriger la situation.

Maintenant, le véhicule se comporte normalement. En sachant que les capteurs avants ne se vendent que $40 l'unité, il n'y a vraiment pas eu d'hésitation de la part du client à réparer un problème qui cause bien des maux de tête.

Références:

BOSCH, Automotive Handbook, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 1996, 892p.

CARLEY, L., ABS Series:Teves Mark 20, Brake & Front End, Babcox inc., décembre 2000, http://www.babcox.com/editorial/bf/bf120014.htm

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