汽車制動液壓系統
    汽車制動系統的功能就是使行駛中的汽車按駕駛員意圖減速或停止,其方法通常是靠壓緊裝在車體上的固定摩擦元件和裝在乍輪上的旋轉摩擦元件,使它們之間產生摩擦力矩,從而使車輪和地面之間產生使輛減速的制動力。摩擦元的壓緊力則來自駕駛員的制動踏板。因此,汽市制動系統一般由制動傳動裝置和制動執行元件兩部分組成,前者將駕駛員加在踏板的力或由制動踏板控制的其他動力源傳遞到車輪上,后者是裝在車輪上的制動器,它將傳動裝置傳來的動力變為摩擦力矩。現代汽車的制動傳動裝置有液壓式、氣壓式和氣一液綜合式三種。液壓式最簡單,它直接將駕駛員加在踏板上的力通過液體傳遞到車輪上的制動器,而不需要其他動力源。氣壓式則需要有發動機帶動的空氣壓縮機等一整套輔助設備,比較復雜.因它有外來的動力源,所以可提供較大的制動力而不受駕駛員踏板力的限制,踏板只起控制作用。因此,原則上液壓式制動裝置適用于較小的汽車。對較重型的汽車,因需要的制動力大,故多采用氣壓式。氣液綜合式則基本上介于兩者之間。除此之外,液壓式還有下列優點:介質壓力高,可達8-9MPa(氣壓式一般不超過lMPa),故結構緊湊;因液體不可壓縮,故壓力建立快,動作靈敏;不需要特別的潤滑裝置。但它也有一些缺點:散熱效果較差;對介質(制動液)的物理特性(如沸點、凝點、粘溫特性等)要求較嚴。
    圈1單回路液壓式汽車制動系統示意圖
1- 后輪制動器2一前輪制動器3-主缸4-制動液杯5-制動輪缸6-制動蹄
圖1是最簡單的單回路液壓制動系統。有的車輪制動器有一個輪缸,稱為領從蹄式制動器(如圖中的后輪制動器),有的車輪制動器有兩個輪缸,稱為雙領蹄式制動器(如圖中的前輪制動器)。當駕駛員踏下制動踏板時,主缸的活塞就將制動液體壓到前、后制動器的輪缸中,推動輪缸中的活塞使制動蹄(固定磨擦元件)張開,壓緊在制動蹄外面旋轉著的車輪制動鼓(旋轉磨擦元件,圖上未畫出)上,使制動蹄和制動鼓之間產生磨擦力矩。這種簡單的液壓系統便能滿足汽車制動的基本要求,目前仍在一些汽車上(如老國產躍進牌汽車)使用。但它的主要缺點是整個系統形成一個封閉回路,如果在管路的某處漏油,就會造成整個系統失效。因此,在現代汽車上多采用雙同路的制動系統,即整個系統由兩個獨立的封閉回路(如前、后輪有各自獨立的剛路)組成,若一個路發生故障或漏油,另一回路仍能繼續發揮作用,這就大大提高了汽車制動時的可靠性和行駛中的安全性。這種系統與單回路系統的主要區別在于主缸分為兩部分(稱為雙腔主缸),各管一個回路,兩回路瓦不相通。雙腔主缸又分為串列式和并列式兩種。
圖2是一種串列式雙腔主缸的結構示意圖。主缸內的前后兩個活塞1、2將主缸分隔成兩個貯液腔9(即活塞周圍的環形空間)和兩個工作腔10(內有回位彈簧)。在缸壁上有兩個較大的旁通孔7和兩個較小的補償孔8。在主缸處于非工作狀態時,大孔、小孔、貯液腔工作腔與主缸制動液杯相通。使系統任何部分的滲漏損失的油液及時從制動液杯得到補償。

   

 圖42串列式雙腔主缸結構圖

1-后活塞2一前活塞3、4一油口(均接制動油液杯)5-油口(接后輪缸)6-油口(接前輪缸)7一旁通孔8一補償孔9后活塞蓄油腔10一后塞工作腔11一前活塞蓄液腔l2一前活塞工作腔
    另一方面,由于溫度升高或其他原因引起的多余制動液也可及時返回制動液杯。在正常制動時,推桿推動后活塞,后活塞前腔的工作液再推動前活塞,直到皮碗唇部蓋住補償孔8之后,兩個工作腔均被封住,前、后輪兩系統基本上在等壓力下制動。駕駛員放松踏板時,前、后活塞都在各自回位彈簧的作用下復位,制動液從輪缸流回主缸,壓力下降制動解除。
    如駕駛員迅速放開制動踏板,前、后活塞也隨之迅速復位。但制動液由于本身粘性及管路阻力的影響,不能及時流回主缸,這就在兩作腔內形成一定的負壓,制動液杯中的制動液便從補償孔8進入工作腔,以保證需連續制動時的需要。若后制動回路失效,活塞l向左移動直到和活塞2的左端面接觸,前活塞工作腔12中的壓力上升,完成前輪制動。若前制動回路失效,則活塞2右移直到右端和缸體端蓋接觸,工作腔10中的壓力增高,完成后輪制動
    氣-液綜合式制動系統是在液壓系統上加上氣體助力裝置,以彌補液壓系統只依靠駕駛員的踏板力而使制動力受到限制的缺點。
    圖3a是帶真助力器的雙回路制動系統,助力器內腔用膜片將其分隔為兩室,一室接發動機進氣管,另一室通大氣,發動機運轉時,進氣管總有一定的負壓,助力器的兩室間便產生壓力差,給于踏板桿相連的膜片一側上產生一個推力,與踏板力一起推動雙腔主缸的活塞,從而減小了駛員施加在踏板上的力。圖3b是帶氣壓助力器的系統,駕駛員的踏板控制一個雙連空氣閥,該閥控制兩條獨立的空氣路到雙腔空氣室。當踏下踏板時,壓縮空氣便進入空氣室,并代替踏板推動雙腔液壓主缸的活塞。
    前、后輪制動壓力的大小對汽車的制動性能著很重要的影響。汽車在制動時如制動力矩過火,車輪就會停止轉動而車輛由于慣性仍在向前移動,造成車輪在地面上的滑移,稱為車輪的“抱死”現象。此種現象既不利于發揮最大制動效能也不利于車輛的安全行駛,需水量避免。研究表明,后輪先抱死的可能性最大,危害性也最大。因此,需防止后輪先抱死現象的發生,應該使前、后輪同時抱死。
                    真空助力器
 
    圖5氣液綜合式制動系統圖
    a)帶真空助力器的雙回路制動系統 b)帶氣壓助力器的雙回路制動系統
1一空氣壓縮機2事故切斷閥3一蓄能器4-壓力表s-腳踏制動閥6串聯氣動缸7串聯液壓缸8一蓄液杯9一至前制動輪缸10一至后制動輪缸11一空氣過濾器
    研究表明,當前輪制動壓力p1較小時,后輪制動壓力p2允許和p1相等。當p1較大時,應使p2小于p1。為此可采用定比減壓閥,該閥的結構原理圖見圖4.16-6。
    圖中活塞2在上腔壓力P2.下腔壓力P1和彈3的預緊力Q三力的作用下平衡,上腔壓力P2作用面積島比下腔壓力p1作用面積A1(環形面積)大。制動開始前,壓差活塞2在彈簧預緊力Q的作用下,處在上端位置,閥芯l和活塞2形成的減壓口開度最大。制動開始后,p1開始增長,因上、下腔相通,所以壓力相等(p1=p2)。隨著P1的上升,由于上、下腔液體作用面積不同,它們對活塞2的作用力的差p1(A1- A2)也逐漸增加,當這個差值上升到等于Q值時,活塞2便升始下移,減壓口減小,p2<p1,活塞2下移到減壓口為零時,活塞的上、下腔便被閥芯1隔斷。如果活塞2的下端與汽車的懸掛系統(其變形決定于汽車的載荷)相連,即在彈簧力Q上疊加一個與懸掛系統變形有關的力,并減少彈簧3的剛度,則此閥可根據載荷大小,來調節后輪制動壓力p2。
圖5感載定比減壓閥結構示意
    汽車防滑制動裝置
    汽車防滑制動裝置分后二輪控制方式與四輪控制方式。后二輪控制式可預防急剎車時后輪抱死所引起的車輛偏向,保證車輛的穩定性。四輪控制方式除控制后二輪外還控制前二輪,在保證車輛的穩定性同時還可保證轉向性。
  圖6汽車防滑制動裝置示意圖
  l一防滑制動裝置計算機2一停車尾燈開關3一制動總泵4-動力轉向葉片泵5一主繼電器
6一執行器7一前車速傳感器8一后車速傳感器
    圖6是典型的汽車四輪控制防滑制動裝置示意圖。
    該防滑制動裝置為前輪左右分別控制、后輪同時控制,帶診斷和安全功能。其驅動源為動力轉向泵,執行器為4個電磁閥,速度傳感器在左、右前輪與后輪(傳動系輸出軸)共計設置3個,由8位微型計算機收集、處理、計算、控制制動裝置的運行。
    正常運行時即裝置不工作時,當踏下制動踏板,制動總泵油液壓力升高,調節活塞移向左方,見圖7。因此,動力轉向系統的油路被節流,調節活塞左腔的動力轉向油液壓力也同時升高。減壓活塞和旁通活塞即使其右腔作用的制動總泵的油液壓力升高,于是由于各活塞左腔作用的動力轉向油液壓力也升高,所以被壓靠在右側。因此,制動總泵的油液壓力經I一>Ⅱ一>—>Ⅳ而分別作用于車輛各個制動分泵上。
    圖7防滑制動裝置系統圖
1-力轉向葉片泵  2-動力轉向器  3-制動總泵  4-車輪制動分泵  5一速度傳感器  6-切斷閥B  7-切斷閥A   8一凋節活塞  9一旁通話塞  10-減壓活塞11一節流  12-主電磁閥  13-執行器  14一節流C  15-副電磁閥  16一節流孔B   17-防滑制裝置計算機18-主繼電器
    緊急制動時,計算機根據個傳感器分別測出右前輪、左前輪及后輪的車輪速度。
    如果車輪速度大大落后于車速,計算機就根據該落后的程度以四種模式向執行器上的電磁鐵發出信號,及時、準確地控制各個車輪分泵的油液壓力,防止車輪抱死。
    當主電磁閥通電,減壓活塞的左腔與調節活塞腔的油路被切斷,同時與動力轉向油箱的油路接通大氣。因此,由于減壓活塞右腔的制動油液壓力是高壓,減壓活塞移向左方,關閉切斷閥A,切斷制動總泵與車輪制動分泵的油路。如“減壓”信號繼續存在,則減壓活塞進一步移向左方,把左腔的動力轉向油液經節流孔B、節流孔C排向動力轉向油箱,因此車輪制動分泵與切斷閥A間的容積增加,車輪制動分泵的袖液壓力相應地緩慢下降,這就是緩減壓模式。
    當主電磁閥通電時如果令副電磁閥通電,則在這前減壓活塞左腔的動力轉向油液經節流孔B和節流孔C排向動力轉向油箱的情況變成僅經節流孔C快速排出。因此,車輪制動分泵油液壓力的減壓速度提高,這就是急減壓模式。
    如果繼續減壓,使車輪的轉速恢復到車速,傳感器檢測出這一情況,經計算機判斷后發出“增壓”信號,并給出“增壓”的指令。
    控制方式的選擇是由三個車速傳感器信號算出車輪速度(右前輪、左前輪及后輪平均的速度),據此求出近似車速。作為判定抱死前兆的基準,可設定與近似車速相差很小Δv值為基準速度vs。三個車輪速度中有一個低于基準速度就開始控制,針對抱死的車輪向執行器發出緩和信號??伎刂坪?,不僅根據基準速度的緩和輸出,還由車輪加速度值選擇四種輸出模式,對各輪進行獨立地控制。根據△v值和車輪加速度的輸出模式選擇基準,因路面狀態的不同而有不同的適當值,由微型計算機判斷車輪速度的變化,進行自動切換。
該裝置具有診斷及安全功能,當系統發生異常時,制動危險警告燈閃亮,這時由計算機內的發光二極管的閃動次數來表示異常項目是什么,切斷主繼電器,停止向執行器的電磁鐵通電,恢復正常制動功能。

本文標題:汽車制動液壓系統


分類:液壓行業知識
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