Kia Carnival met ABS-probleem

Auto-informatie

Merk:Kia
Model:Carnival
Jaar:2000
Motor:2.5L V6
Motorcode:KV6
Aantal cylinders:6
Brandstoftype:Benzine
Motormanagementsysteem:Siemens K62
Kia Carnival 2000 2.5L V6 KV6 6 Benzine Siemens K62

Gebruikte apparatuur

Automotive scope ATS5004D

4-kanaals automotive-oscilloscoop met differentiële ingangen

De Automotive scope ATS5004D-oscilloscoop wordt in dit artikel ook naar verwezen als automotive-oscilloscoop, als diagnose-oscilloscoop en als labscoop.

Probleembeschrijving

en klant van GMTO werd geconfronteerd met een probleem in een KIA Carnival. Deze auto bezat een specifiek probleem in het Anti Blokkeer Systeem (ABS). Het leek een probleem dat niet moeilijk op te lossen zou zijn omdat het elke keer de kop opstak bij een snelheid boven de 130 km/uur. Het probleem manifesteerde zich doordat het ABS-lampje telkens ging branden boven deze snelheid. Dit maakt het storingzoeken meestal een stuk eenvoudiger. De KIA is zowel met een serieel uitleesapparaat als d.m.v. knippercode uit te lezen. Met het oplichten van het ABS-storingslampje was er een defect geconstateerd aan de linker wielsensor en leek er dus een eenvoudig probleem te zijn. De betreffende sensor werd vervangen en hup, rijden maar weer. Niet goed dus, want het ABS-lampje ging weer branden boven de 130 km/uur. Ook nu werd er weer een foutcode opgeslagen en betrof weer de linker wielsensor. Er werd weer een nieuwe sensor besteld met het argument dat de nieuwe sensor misschien wellicht ook wat mankeerde. Leveranciers van deze onderdelen zullen wel eens tureluurs worden van deze onnodige acties, want zij krijgen de garantieclaims.

ABS-wielsensor

Wielsensoren van antiblokkeersystemen functioneren volgens een gangbaar principe dat ook veel wordt toegepast voor krukas- en nokkenassensoren. De sensor bestaat uit een spoel en een permanente magneet. Een spoel heeft de eigenschap dat deze een spanning opgewekt als er een bewegend magnetisch veld aanwezig is. Het draaiende deel, in dit geval het wiel, bezit een schijf met metalen tanden. Bij stilstaand wiel is het permanent magnetisch veld uiteraard aanwezig maar verandert niet en zal dus geen enkel effect in de spoel veroorzaken. De werking van de wielsensor berust op de aan- of afwezigheid van metaal voor de neus van de sensor. Als er geen metaal voor de sensor aanwezig is zullen de magnetische krachtlijnen op een bepaalde manier, vanuit de permanente magneet, van noord naar zuid lopen. Deze krachtlijnen zullen dus ook de spoelwindingen doorkruisen. Bij een draaiend wiel komt er op een bepaald moment een metalen tand voor de sensorneus te staan. De krachtlijnen in deze situatie zullen dan geheel anders lopen en er zal dus ook een verandering plaatsvinden van het magnetisch veld in de spoel. Deze magnetische verandering zorgt voor een, eenmalige, opgewekte spanningspiek. Laten we aannemen dat dit een positieve spanning is. Deze spanningspiek ontstaat dus bij de overgang van geen metaal naar wel metaal aanwezig voor de sensorneus. Als het metaal aanwezig blijft (wiel staat weer stil) dan keert de spanning weer terug naar 0 V. Het omgekeerde zal zich voordoen als het wiel doordraait en het metaal weer verdwijnt voor de sensor. Een negatieve spanningspiek ontstaat op dat moment in de spoel omdat het magnetisch veld weer terug komt in de oude situatie. Als het wiel draait zullen de tanden zich in een constant tempo afwisselen. Deze wisselingen veroorzaken dan een aaneengesloten afgegeven wisselspanning. De afstand tussen de sensorneus en de metalen tand is zeker belangrijk omdat een grotere opening tussen beide een kleinere magnetische verandering tot gevolg heeft en dus minder spanning zal genereren. In het geval van deze sensoren mag de speling tussen de 0,1 tot 1,5 mm.

Sensorsignaal

In figuur 1 is het signaal van de ABS-wielsensor te zien bij een snelheid van 30 km/uur. De top-top waarde van deze wisselspanning bedraagt ongeveer 3 V en typerend is de zogenaamde offset in het signaal want de spanning wisselt niet keurig om de nul-as maar "hangt" daar iets boven (0,8 V). Deze "vaste" 0,8 V is te meten als het wiel stilstaat en bij draaiend wiel wordt de wisselspanning als het ware op deze 0,8 V gezet. Deze offsetspanning wordt tegenwoordig wel gebruikt om diagnostische redenen, zodat het ABS-stuurapparaat (ECU) massasluiting beter kan detecteren.

ABS-wielsensorsignaal bij 30 kilometer per uur

Figuur 1: ABS-wielsensorsignaal bij 30 kilometer per uur

Meten

Nadat de tweede sensor gemonteerd was bleef het ABS-storingslampje oplichten. Met een universeelmeter is de opgewekte spanning gemeten (zet meter altijd op wisselspanning, AC) en de bedrading met de ohmmeter gecontroleerd. Beide metingen gaven geen reden tot ongerustheid en een raadsel was geboren. Deze wagen is toen voor controle naar GMTO gebracht. In dit geval gaat GMTO direct met de oscilloscoop aan de slag omdat het uitlezen van het storingsgeheugen en het bekijken van de data (snelheid weergave) al door de betreffende garage was gedaan en dit geen uitkomst bood.

In zulke situaties meten de specialisten van GMTO altijd met de Automotive scope ATS5004D. Er wordt een functie gebruikt die continu de ingangssignalen bemonstert, maar pas het signaal opslaat en naar de PC transporteert als de gebruiker de diagnose-oscilloscoop triggert. Het grote interne geheugen maakt het mogelijk een lange meting uit te voeren met veel meetgegevens. Na deze meting gedaan te hebben zagen we bij GMTO direct een probleem. Zie figuur 2.

ABS-wielsensorsignaal

Figuur 2: ABS-wielsensorsignaal

Oorzaak gevonden

Opvallend in dit scopebeeld zijn de vreemde uitslingeringen, op twee plaatsen. Omdat deze afwijkende uitslingeringen regelmatig voorkomen (om de zoveel pulsen) kan het geen elektrisch probleem zijn maar moet gezocht worden aan de mechanische kant. De herhaling wordt veroorzaakt door het steeds voor de sensor komen van de tanden van de ABS-wielschijf. Het signaal vertoont ook nog een lichte slingering over de toppen van het wisselspanningsignaal maar dat komt vaker voor en wordt veroorzaakt door een kleine onrondheid van de ABS wielschijf. Na deze constatering dat het een mechanisch probleem moet zijn, werd direct gekeken naar de wielschijf en de oorzaak was snel gevonden. In figuur 3 is duidelijk het defect aan de tanden te zien.

Defecte tanden op de ABS-wielschijf

Figuur 3: Defecte tanden op de ABS-wielschijf

De vraag bleef alleen waarom de storingsmelding alleen optreedt bij 130 km/uur en niet bij 30 km/uur. Ook op deze vraag kwam snel een antwoord nadat we het signaal gemeten hadden bij deze hoge snelheid, zie figuur 4.

Vermindering in signaalamplitude

Figuur 4: Vermindering in signaalamplitude

Duidelijk is te zien dat de amplitude bij het passeren van de defecte tanden behoorlijk in elkaar zakt. Was de amplitude tijdens passeren van de defecte tanden bij lage snelheid nog 1,5 V, in dezelfde situatie bij 130 km/uur was de top-top spanning al gezakt naar 1,0 V. Deze vermindering van amplitude is duidelijk een gevolg van het defect aan de tanden.

Conclusie

De ABS-ECU stelt limieten aan de signaalspanning van de ABS-wielsensoren. Dit kan een vaste waarden zijn waarbij het signaal altijd boven of onder een bepaalde waarde moet blijven. Maar de limiet kan ook dynamisch ingesteld worden, afhankelijk van de snelheid van de auto. De limieten bij lage snelheid kunnen dan ruimer zijn dan bij hoge snelheid. Duidelijk is dat in dit geval de ABS-ECU een aantal 'tanden' niet meer herkende bij een amplitude die niet boven de 1 V uitkomt. De ECU genereerde een foutcode en schakelde het ABS uit (lampje aan). Het ABS kan immers niet goed functioneren als er foutieve informatie binnen komt en de kans groot is dat verkeerde "rem-beslissingen" worden genomen. Met vloeibaar metaal zijn de gebroken tanden in eerste instantie provisorisch gerepareerd naar de oorspronkelijke grootte en het probleem was verholpen. Later is een nieuwe ABS-schijf gemonteerd.

R. Metzelaar