Vol. 1 no. 2 printemps
2002
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Système
ABS Bosch 5.3 avec antipatinage: chutes de tension destructrices Véhicule:
Lincoln Town Car 2001 Vérifications préliminaires Nous avons effectué
la lecture des codes d'erreur du module de freinage antiblocage (ABS).
Il y avait 4 codes en mémoire. Un essai routier effectué en examinant les paramètres des vitesses des roues a dévoilé que la roue avant gauche montrait une vitesse nulle, alors que les autres roues avaient une vitesse reflétant celle du véhicule. Fonctionnement du système Le Lincoln Town Car 2001 est équipé d'un système de freinage antiblocage (ABS) à quatre (4) canaux de type Bosch 5.3, auquel s'incorpore un système antipatinage (TCS).
Celui-ci contrôle le patinage des roues en modulant le couple du moteur et en appliquant et relâchant le frein arrière de la roue appropriée, afin de regagner de la traction sur les surfaces glissantes. Le système comprend également un dispositif électronique contrôlant la pression hydraulique aux roues arrières (EBD). Celui-ci équivaut à une valve modulatrice électronique. Le EBD demeure fonctionnel si un ou deux capteurs de vitesse de rotation des roues (WSS) sont défectueux. Lorsque le système EBD est désactivé, le témoin rouge de défectuosité des freins s'allume dans le tableau de bord. Système antiblocage Le système antiblocage fonctionne comme suit. Lorsque les freins sont appliqués, le liquide de freinage est expulsé des orifices de sortie du maître cylindre vers les orifices d'entrée de la centrale de commande hydraulique. Cette pression est acheminée vers quatre valves électromécaniques à circuit normalement ouvert incluses dans la centrale. Le liquide est redirigé par la suite vers chaque roue. Le circuit primaire du maître cylindre alimente les roues avant tandis que le circuit secondaire alimente les roues arrières. Si la centrale électronique de freinage antiblocage détermine qu'une roue est sur le point de bloquer (la décision est relative au taux de décélération des roues, dont la vitesse est transmise par chaque capteur de vitesse jusqu'à la centrale électronique), celle-ci ferme la valve correspondante. Cela empêche le liquide de frein d'atteindre le circuit ainsi isolé. La centrale électronique
continue d'examiner la vitesse de la roue. Si celle-ci continue de décélérer
trop rapidement, la centrale ouvre la valve normalement fe Lorsque la roue atteint une vitesse de décélération normale, la centrale remet le système en mode de fonctionnement normal. Le moteur de la pompe du système antiblocage est aussitôt désactivé (s'il avait été commandé au préalable). La centrale surveille chaque élément électromécanique du système et lorsqu'une défaillance survient, elle arrête ou empêche le système de fonctionner. Toutefois, le système de freinage servo-assisté usuel continue de fonctionner. La centrale illumine alors le témoin de défectuosité "ABS" ambre du tableau de bord. Le système antiblocage est capable d'effectuer un auto-diagnostic. Lorsque le contact est à la position "marche", la centrale effectue des tests à l'intérieur du circuit électrique du système. Cela est indiqué par l'illumination du témoin "ABS" du tableau de bord pendant 3 secondes. Lors du fonctionnement normal du véhicule (incluant les freinages normaux ainsi que ceux où l'antiblocage est actif), la centrale surveille toutes les fonctions électriques du système ainsi que certaines fonctions hydrauliques. Lorsque le véhicule atteint la vitesse de 12,5 km/h, elle actionne le moteur de la pompe pendant environ 0,5 secondes. La plupart des défaillances attribuables au système antiblocage et au système antipatinage (si équipé) entraînent l'illumination du témoin de défectuosité jaune "ABS". Système antipatinage Le système
antipatinage comprend ou utilise les composantes suivantes: L'antipatinage est opérationnel lorsque le contact est en position "marche". Il peut cependant être désactivé à l'aide du commutateur de commande situé dans le tableau de bord. Le système sera réinitialisé lorsque le contact passera à nouveau de la position "arrêt" à la position "marche" ou lorsque le conducteur aura appuyé une nouvelle fois sur le commutateur de commande. La centrale de commande des freins antiblocage contrôle le système antipatinage. Elle applique et relâche la pression hydraulique aux freins arrières sur la ou les roues qui patinent. De plus, elle interagit avec le PCM afin que ce dernier réduise le couple transmis aux roues arrières. S'il advenait une panne hydraulique du système, le contrôle du couple est aussitôt désactivé. Lorsqu'il y a patinage, la pression hydraulique est modulée comme suit. La centrale ferme les valves d'isolation des circuits des roues qui ne patinent pas, puis elle actionne le moteur de la pompe de liquide de freinage afin de pressuriser le circuit hydraulique de la roue qui patine. Quant au couple, il est modulé par le PCM qui, selon la demande de la centrale électronique ABS, contrôle l'injection d'essence et l'allumage. Centrale hydraulique La centrale hydraulique est située à l'avant gauche du compartiment moteur, attachée au châssis. Elle comprend un bloc hydraulique incluant 8 valves (4 soupapes électro-hydrauliques d'isolation ainsi que 4 soupapes électro-hydrauliques de décharge) ainsi qu'une pompe électrique, et doit être remplacée d'un bloc. Centrale électronique de contrôle des freins antiblocage La centrale électronique est montée sur la centrale hydraulique. Les amplificateurs d'entrée de la centrale reçoit les signaux de chaque capteur de vitesse de roue et les transforme en signal à onde carrée. La fréquence du signal sert à déterminer la vitesse de chaque roue. Les deux microprocesseurs évaluent ces données afin de d'élablir la vitesse des roues ainsi que leur taux d'accélération (positif ou négatif). Toutes les fonctions (traitement des signaux, opérations arithmétiques, logiciel de détection de défaillance) sont présentes dans chacun des microprocesseurs afin d'assurer une redondance. La centrale communique avec le PCM par l'intemédiaire du bus SCP (Standard Corporate Bus). Il est possible de la remplacer séparément du bloc hydraulique. Témoins indicateurs Le système antiblocage utilise un témoin de couleur ambre (ABS) afin d'avertir le conducteur qu'une défaillance est survenue. Cet indicateur peut s'allumer pour différentes raisons. Il indique que les systèmes antiblocage et antipatinage ont été désactivés à la suite d'un problème à l'intérieur du système. Le témoin ABS ainsi que le témoin rouge des freins s'allument lorsqu'il y a une défaillance du système EBD. L'indicateur "TRAC ACTIVE" s'illumine lorsque l'antipatinage est actif, tandis que le témoin "TRAC OFF" s'allume lorsque le conducteur désactive manuellement l'antipatinage. Capteurs de vitesse des roues Le système antiblocage/antipatinage (ABS/TC) utilise quatre capteurs à réluctance variable afin de déterminer la vitesse de chaque roue. Une roue dentelée est pressée sur chaque moyeux avant ainsi que sur chaque essieu arrière. L'écartement capteur/roue dentelée n'est pas ajustable. Diagnostic Lorsque plusieurs codes d'erreur sont lus, il est important de vérifier quels problèmes sont présents au moment des tests. C'est pourquoi, au lieu de descendre la charte de diagnostic pour le code C1165, on a vérifié les paramètres de la centrale électronique lors d'un essai routier. On a alors remarqué qu'une vitesse nulle était indiquée à la roue avant gauche. La définition des autres codes montrent que la centrale électronique a remarqué une différence assez notoire dans les signaux pour signaler une erreur C1222, indiquant qu'une ou plusieurs roues dentelées pourraient être endommagées ou ne pas être conçues pour ce modèle de véhicule en particulier. On a alors levé le véhicule et effectué une vérification visuelle de chaque roue dentelée, en portant une attention particulière à la roue avant gauche. Tout semblait être en ordre. Le signal du capteur avant gauche a alors été vérifié à l'aide d'un oscilloscope. Le test a été effectué au connecteur de la centrale de commande, celle-ci étant débranchée. On a observé un signal typique en faisant tourner la roue à 1 tour/seconde.
La charte de diagnostic demande alors le remplacement de la centrale. Il est toutefois intéressant de chercher plus loin, lorsque l'on en a le loisir. Nous avons donc repris le test précédent en rebranchant la connecteur dans la centrale tout en surveillant le signal du capteur. C'est alors que le signal s'est effondré. Il y a donc un court-circuit interne dans la centrale électronique. Le diagramme électrique du manufacturier n'est pas explicite quant aux composantes internes de celle-ci. Il est par conséquent difficile d'expliquer la nature exacte du problème.
Le remplacement de la centrale électronique du système ABS/TC a convenablement remis ce dernier en état de marche; du moins, pour quelque temps. En effet, le véhicule est revenu moins de 500km après le remplacement de la centrale. Les codes présents étaient C1165 et C1296. Étant donné que le module de commande vient tout juste d'être remplacé, une vérification des données provenant de la réparation précédente a été effectuée. On a pu voir que le signal du capteur de vitesse de roue avant gauche n'était pas présent mais que celui de la roue arrière gauche était présent à ce moment. De plus, le moteur de la pompe ABS fonctionnait de lui-même, et ce, par intermittence. Les paramètres du module de commande ont ensuite été vérifiés. Tout semblait normal (clé en position marche, moteur arrêté). Cependant, il était impossible d'obtenir un signal sur les roues avant et arrière gauche. Une vérification à l'aide d'un oscilloscope a montré que le signal était inexistant, et ce, lorsque le module était branché. Lorsque les capteurs n'étaient plus reliés au module ABS, le signal pouvait être vérifié à l'aide d'un oscilloscope. L'amplitude était normale, sans défaillance. Les sorties du module ont alors été vérifiées par insertion d'une sonde par l'arrière du connecteur avec le module branché (backprobe). Il a été possible de remarquer qu'il y avait environ 12V au terminal 22 (lg/rd: l'un des circuits - ckt 518 - qui se rend au capteur de vitesse de roue arrière gauche). Les autre terminaux des différents capteurs n'avaient pas ce problème, un voltage de l'ordre du mV étant présent (env. 2mV)
Un examen approfondi des diverses entrées et sorties a été entrepris. Cela a montré que tous les voltages ainsi que les masses étaient normales (12V pour les alimentations et moins de 20mV pour les masses). Aussi, les capteurs de vitesse de roues ont été vérifiés au niveau de la résistance électrique ainsi qu'au niveau de leur isolation à la masse et entre leurs circuits respectifs. La résistance des différents circuits à la masse ainsi qu'entre eux était infinie, tandis que la résistance des capteurs était normale.
Quant au moteur de la pompe ABS, il n'en est pas fait mention dans le manuel de réparation du manufacturier. Cependant, un test de résistance statique a été effectué et le résultat comparé à celui d'un véhicule identique se comportant normalement. La résistance était de 3 ohms dans les deux cas. Le moteur a par la suite été testé au niveau de l'ampérage demandé ainsi que de la qualité de la courbe du signal de l'intensité. Il a été impossible de faire démarrer le moteur à l'aide du module actuel. L'ancien module a donc été branché temporairement afin de faire fonctionner la pompe. On a pu déterminer que l'intensité demandée était de 4A, ce qui était semblable à celle du moteur du véhicule témoin. La vitesse de la pompe n'a pas pu être établie puisque nous ne connaissons pas le nombre de commutateurs que comporte l'induit du moteur. Cependant, il est possible d'affirmer qu'elle était équivalente à celle de la pompe du véhicule témoin.
Le module a été ré-installé et on a surveillé le voltage du terminal #22 du module de commande. De plus, les paramètres des vitesses de rotation de chaque roue étaient surveillés. On a pu remarquer que la vitesse de rotation de la roue arrière gauche passait de 2km/h (au repos; une vitesse de 0km/h n'étant jamais indiquée) à plus de 80km/h lorsque la pompe était commandée (elle n'a, cependant, jamais tourné), et ce, à plusieurs reprises. Le voltage du terminal #22 était erratique (passait de 1,62V à 5,10V) alors qu'il était de 12V un peu plus tôt. Cela indiquait donc une défaillance interne du module. La cause de cette défaillance étant quelque peu obscure, une nouvelle vérification des circuits des capteurs affectés ainsi que des masses du module de commande a été effectuée. Les résistances des circuits étant sous les 2ohms, ceux-ci ont été chargés à l'aide d'une lampe témoin (env. 1,2A) et la chute de voltage a été mesurée. Le résultat était sous les 20mV. Ensuite, les circuits de masse du module ont été chargés à l'aide d'une lampe de type H6054. La chute de tension a été établie à 51,1mV pour le terminal #12 et à 71mV pour le terminal #15. Il existait donc une différence notable entre la chute de tension dans un circuit ayant une charge nominale et celui astreint à une charge plus agressive (qui pourrait survenir lorsque la pompe est froide, par exemple).
Une vérification sur le système OASIS (On-Line Automotive Service Information System) a été effectuée afin de savoir si un problème semblable avait été rencontré auparavant. Le résultat étant négatif, un appel à la ligne technique de Ford a donc été placé. La situation fut alors examinée en profondeur, et il a été décidé de remplacer les circuits de masse du module par de nouveaux circuits, entre le module et le point de masse G102. Les chutes de tension (vérifiées à l'aide de la lampe H6054) après réparation étaient de 23,5mV pour le terminal #12 et de 34,9mV pour le terminal #15, ce qui se traduit par une amélioration considérable. Le module a également été remplacé, puis un essai routier fut effectué. Tout était rentré dans l'ordre.
On a disséqué le premier module de commande afin de vérifier s'il était possible de voir la défaillance interne de celui-ci. À première vue, il est possible de remarquer que le connecteur principal montre des signes qu'un liquide verdâtre s'est écoulé de l'intérieur du module vers l'extérieur. Après avoir découpé le couvercle, il a été possible de voir que la partie du circuit se connectant aux terminaux de la pompe était corrodée et avait chauffé. Il a été possible de vérifier que le terminal #13 (alimentant le moteur de pompe ABS) portait des signes de surchauffe extrême. Cela peut être le résultat d'un circuit de masse déficient (voir théorie sur la notion de puissance [Grob, B., 1983]). Les autres parties internes du module étaient en parfait état.
Le fait que le véhicule ait parcouru plus de 17 000 km depuis la réparation du circuit de masse de la pompe permet d'affirmer que les chutes de tension dans le circuit de masse étaient assez significatives pour entraîner une surchauffe des circuits de masse et d'alimentation à l'intérieur du module, engendrant ensuite de la corrosion à l'intérieur de celui-ci et qu'il s'agissait donc de la cause primaire de la défaillance. La vérification des chutes de tension est donc primordiale lorsque l'on fait face à des problèmes intermittents. De plus, il peut être nécessaire de charger le circuit jusqu'à un ampérage suffisant, et ce, afin de déterminer l'état de ses connections sous une charge optimale. Il est alors possible d'utiliser un accessoire permettant de charger le circuit de façon soutenue, comme la lampe H6054 utilisée plus haut. Il est important de souligner que le circuit ne doit pas être chargé de façon excessive afin de ne pas l'endommager. Les techniciens
ont avantage à maîtriser les techniques de vérification
des chutes de tension. En effet, leur familiarité avec les nouvelles
avancées technologiques passe inévitablement par la compréhension
des techniques de base en électricité et électronique.
Une mise à jour périodique de nos connaissances est donc
critique et nous permettra de rester synchronisés avec la technologie. Notes post scriptum: Un autre véhicule équipé de ce système s'est présenté depuis la rédaction de cet article avec les mêmes problèmes. Il s'agit d'un Ford Taurus 2002. Les codes étaient C1155 et 1175 (défaillance des circuits des capteurs AvGa et ArGa). Un examen visuel a déterminé que le circuit de masse de la pompe avait surchauffé (le fil à l'intérieur de la gaine était même décoloré). La procédure décrite ci-dessus a été effectuée afin de régler le problème. Réféfences: BECKER, R., Sowa, P., Czinczel, A., Melßner, M., et. al., Brake systems for passenger cars, Robert Bosch GMBH, Stuttgart, 1995, 55p. CARLEY, L., ABS Series: Bosch 5.3, Beyound ABS, Brake & Front End, Babcox inc., février 2001, http://www.babcox.com/editorial/bf/bf20136.htm. Ford Motor Company, Service Information V. 1.2, Ford Motor Company, 2001. GRUB, B., L'électronique, 2e édition, Chenelière/McGraw Hill, Montréal, 1983, 856p. Vous pouvez rejoindre l'auteur de ce texte à: chayer.eloi@aqtda.org . |
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