“氣頂液”制動(dòng)系統(tǒng)中加力增壓器性能的應(yīng)用

曹君

“氣頂液”制動(dòng)系統(tǒng)中加力增壓器性能的應(yīng)用

曹君

（陜西萬(wàn)安汽車(chē)零部件有限公司，陜西 西安 710200）

針對(duì)目前專(zhuān)用車(chē)及重型卡車(chē)的“氣頂液”制動(dòng)系統(tǒng)，分析了“氣頂液”制動(dòng)系統(tǒng)的布置形式。對(duì)加力增壓器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，對(duì)輸出液壓進(jìn)行了臺(tái)架測(cè)試。得出了影響“氣頂液”制動(dòng)性能的因素。分析了加力增壓器在制動(dòng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的問(wèn)題，提出了制動(dòng)液排氣要點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易加力增壓器用測(cè)試儀表。

混合制動(dòng)系統(tǒng)；氣液轉(zhuǎn)換；加力增壓器；加力泵；排氣

前言

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，輪邊制動(dòng)要求越來(lái)越緊湊。在某些專(zhuān)用車(chē)及重型卡車(chē)轉(zhuǎn)向軸中，傳統(tǒng)的氣壓制動(dòng)氣室占用空間大，由于轉(zhuǎn)向節(jié)布局干涉等問(wèn)題，選用了占用空間更小的液壓盤(pán)式制動(dòng)器。故此制動(dòng)系統(tǒng)大多數(shù)采用了制動(dòng)控制采用氣壓式，制動(dòng)執(zhí)行采用輪邊液壓式布置結(jié)構(gòu)。其中，加力增壓器就是“氣壓轉(zhuǎn)液壓”的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1 中央駐車(chē)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及工作原理

行車(chē)制動(dòng)過(guò)程如下：柴油機(jī)上的空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮氣體進(jìn)入前后橋儲(chǔ)氣筒儲(chǔ)存。當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，踩下制動(dòng)踏板并帶動(dòng)腳閥，儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣經(jīng)前、后繼動(dòng)閥再經(jīng)過(guò)ABS電磁閥進(jìn)入前后橋加力增壓器，推動(dòng)加力增壓器氣缸活塞帶動(dòng)液壓活塞，使加力增壓器內(nèi)的剎車(chē)油形成高壓油進(jìn)入前后輪制動(dòng)卡鉗，推動(dòng)液壓卡鉗活塞及摩擦片壓向制動(dòng)盤(pán)，使摩擦片與轉(zhuǎn)動(dòng)的車(chē)輪之間產(chǎn)生摩擦力矩而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)[2]。

2 加力增壓器性能試驗(yàn)

試驗(yàn)采用數(shù)據(jù)采集儀對(duì)制動(dòng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。4只量程為0~1.6MPa的氣壓壓力傳感器布置在加力增壓器的入口處測(cè)量氣壓壓力，4只量程為0~20MPa的壓力傳感器分別布置在前后輪液壓卡鉗進(jìn)液端入口處測(cè)量液壓壓力[3]。

2.1 曲線分析

從曲線可以看出，在輸出氣壓約360KPa以下，液壓輸出效率小于理論效率下限，故在實(shí)車(chē)輕踩情況下踏板感不好：約在踏板行程1/3以內(nèi)，減速度不明顯，直觀感受：輕踩制動(dòng)偏軟。

圖1 某4×4“氣頂液”制動(dòng)系統(tǒng)布置形式

圖2 加力增壓器輸入氣壓與輸出液壓分析表

圖3 加力增壓器輸入氣壓與輸出液壓效率分析表

2.2 加力增壓器結(jié)構(gòu)及工作原理分析

（1）非工作狀態(tài)：在回位彈簧作用下，氣缸g中的活塞a處于最右側(cè)位置，活塞桿b與液壓主缸h中的活塞d通過(guò)銷(xiāo)i連接，使U型卡子e推動(dòng)閥芯，閥芯f處于打開(kāi)狀態(tài)，油壺c中的制動(dòng)液流入D腔，通過(guò)主缸h中的活塞d的中心孔流入主缸h的c腔中。

（2）工作狀態(tài)：給氣缸g的A腔通入壓縮空氣，推動(dòng)活塞a向左移動(dòng)，帶動(dòng)主缸h中的活塞向左運(yùn)動(dòng)，主缸中的制動(dòng)液是閥門(mén)f關(guān)閉，主缸中的制動(dòng)液按比例建立壓力，推動(dòng)液壓卡鉗活塞及摩擦片壓向制動(dòng)盤(pán)，使摩擦片與轉(zhuǎn)動(dòng)的車(chē)輪之間產(chǎn)生摩擦力矩而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

（3）制動(dòng)時(shí)（氣缸中的活塞左移時(shí)），B腔中的空氣從呼吸孔排除，解除制動(dòng)時(shí)，A腔中的氣體放空，高壓制動(dòng)液推動(dòng)主缸中的活塞d向右運(yùn)動(dòng)，B腔從呼吸口補(bǔ)氣，直至U型卡子e與用作氣液隔離的密封座k解除，反向推動(dòng)閥芯f，打開(kāi)閥門(mén)，主缸與油壺連通，泄掉主缸中的壓力。

2.3 總結(jié)分析

在制動(dòng)時(shí)，加力增壓器對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的低壓力工況下存在氣轉(zhuǎn)液效率低的現(xiàn)象，原因主要為氣體特性，即制動(dòng)壓力是由儲(chǔ)氣罐中的氣體壓力通過(guò)加力增壓器轉(zhuǎn)換成液體壓力建立起來(lái)的，而制動(dòng)液的可壓縮性要遠(yuǎn)小于氣體的可壓縮性[1]，因此制動(dòng)壓力上升階段（小于360KPa）加力增壓器對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)的建立壓力及響應(yīng)滯后比較大。壓力越低，影響越大。

故在此類(lèi)專(zhuān)用車(chē)及重型卡車(chē)選用加力增壓器的混合制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要考慮此低氣壓輸出效率低的特性，選用特制腳閥，可變杠桿比踏板機(jī)構(gòu)等措施來(lái)部分彌補(bǔ)低氣壓效率低的問(wèn)題。

3 加力增壓器排氣要點(diǎn)

目前，某些專(zhuān)用車(chē)及重型卡車(chē)輪邊采用液壓制動(dòng)，一旦在液壓制動(dòng)系統(tǒng)中有空氣滲入，第一，會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)效果下降，第二，會(huì)導(dǎo)致輪邊發(fā)熱甚至是抱死，因此液壓制動(dòng)排氣方法正確與否至關(guān)重要。不合適的液壓制動(dòng)排氣法是不能排凈其管路內(nèi)的空氣，但在排氣中若注意了以下幾個(gè)問(wèn)題，徹底排凈空氣，保持汽車(chē)有良好的制動(dòng)推動(dòng)力，多次的排氣實(shí)踐證明，是很有效的。

（1）注意在排氣前，應(yīng)先加滿制動(dòng)液。制動(dòng)液貯液罐中若制動(dòng)液未滿，在排氣時(shí)由于制動(dòng)液將隨空氣泡一并排出，容易造成因儲(chǔ)液罐油液液面過(guò)低而使空氣從儲(chǔ)液罐滲入，進(jìn)而造成舊氣未凈新氣又進(jìn)的不良局面。

（2）注意正確的排氣順序。由于制動(dòng)液各液壓制動(dòng)器距加力增壓器器距離不盡相同，其管道內(nèi)的空氣流動(dòng)方向與距離也各不一樣，因此，排氣時(shí)應(yīng)遵循距加力增壓器由遠(yuǎn)而近的原則進(jìn)行排氣。具體地講，排氣順序（距加力增壓器）應(yīng)為：先下后上，由遠(yuǎn)至近。

（3）優(yōu)先推薦采用抽真空的制動(dòng)液灌裝工藝并進(jìn)行相應(yīng)排氣。

如采用油壺灌入工藝，注意排氣時(shí)兩人動(dòng)作的協(xié)調(diào)性。對(duì)任一液壓制動(dòng)器進(jìn)行排氣時(shí)，均需兩人配合動(dòng)作。一人緩慢地踩下制動(dòng)踏板，并踩住不動(dòng)；之后，另一人開(kāi)始放松液壓制動(dòng)器放氣螺釘，并將塑料管插入放氣螺釘上，塑料管的另一頭放入干凈的容器中，然后松開(kāi)放氣螺釘 1/2 圈放氣，再將螺釘擰緊。上述過(guò)程一般要重復(fù)4～5次，但同時(shí)應(yīng)注意觀察容器內(nèi)小塑料管口若確無(wú)氣泡冒出，才可停止排氣，否則，應(yīng)繼續(xù)上述操作過(guò)程，直到無(wú)氣泡冒出為止。

液壓制動(dòng)器放氣完成后再次按上述步驟對(duì)加力增壓器進(jìn)行放氣。

（4）注意新加制動(dòng)液與原制動(dòng)液品牌性能的一致性。不同的汽車(chē)采用的制動(dòng)液品牌，生產(chǎn)廠家略有差別，一般情況下對(duì)于特定車(chē)型應(yīng)選用廠家推薦的制動(dòng)液品牌，禁止兩種品牌不同的制動(dòng)液混合使用，否則會(huì)造成汽車(chē)的制動(dòng)性能下降，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致制動(dòng)失效的嚴(yán)重后果，因此，應(yīng)特別加以注意。

（5）注意加注制動(dòng)液時(shí)防止灰塵和其它水、油滴入儲(chǔ)液罐。否則，將會(huì)造成閥門(mén)堵塞或關(guān)閉不嚴(yán)等不良后果。

（6）注意排氣后需另外檢查并加滿制動(dòng)液。排完液壓制動(dòng)空氣后，儲(chǔ)液罐內(nèi)的制動(dòng)液面肯定會(huì)有所下降，因此排氣后需另加制動(dòng)液，對(duì)于有液面刻度指示的制動(dòng)儲(chǔ)液罐應(yīng)加到指定位置，對(duì)于無(wú)指示的，一般制動(dòng)液面高度應(yīng)距加液孔口下邊緣15～20mm為宜（注意：千萬(wàn)不可加滿，由于車(chē)輛顛簸，過(guò)滿的制動(dòng)液會(huì)溢出瓶蓋，腐蝕或污染其它零部件）。

4 制動(dòng)用加力增壓器測(cè)試專(zhuān)用儀表使用方法

（1）拔掉加力增壓器油壺及底部的快插接頭呼吸管。

（2）拆卸加力增壓器的放氣接頭，放在干凈無(wú)水的地方。

（3）觀察有制動(dòng)液呈線性連續(xù)性流出時(shí)，將過(guò)渡接頭+組合密封墊圈（M10*1）聯(lián)接至加力增壓器原放氣接頭處。

（4）將測(cè)試管管路與過(guò)渡接頭相聯(lián)結(jié)（注意O型圈壓入）。

（5）在測(cè)試管路油壓表及三通高于油壺，打開(kāi)三通的放氣接頭，連續(xù)踩下制動(dòng)踏板4~5次后，直到放氣接頭流出無(wú)泡且連續(xù)性的制動(dòng)液時(shí)，擰緊三通放氣接頭。

（6）踩下制動(dòng)踏板，觀察儀表總成的氣壓值與此測(cè)試管的液壓值是否滿足1:10（國(guó)標(biāo)在10%偏差內(nèi)）的關(guān)系。以及進(jìn)行相關(guān)的氣頂液壓力測(cè)試。

圖5 制動(dòng)用加力增壓器測(cè)試專(zhuān)用儀表

（7）測(cè)試完成后，拆卸下測(cè)試管，注意回收組合密封墊圈及O型圈。重新安裝加力增壓器原有放氣接頭并緊固（待制動(dòng)液流出時(shí)裝入，避免異物進(jìn)入加力增壓器）。

（8）再次踩下制動(dòng)踏板3次，觀察剛才拆裝的加力增壓器放氣接頭處是否漏液。

（9）將呼吸管重新插入快插接頭，在油壺中添入滿足液位要求的制動(dòng)液。

（10）將車(chē)輛及地面多余的制動(dòng)液擦除干凈。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）重型卡車(chē)選用加力增壓器的混合制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要考慮此低氣壓輸出效率低的特性。

（2）在實(shí)際工況中，大多數(shù)的故障來(lái)自于排氣不凈導(dǎo)致，故可參考上文的排氣要點(diǎn)在實(shí)際中得到應(yīng)用。

（3）在排查故障過(guò)程中，可采用制動(dòng)用加力增壓器測(cè)試專(zhuān)用儀表進(jìn)行排查，可大大縮短排查故障時(shí)間，提高排查效率。

[1] 李建籓.氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社, 1991.

[2] 唐經(jīng)世.工程機(jī)械底盤(pán)學(xué)[M].成都:西南交通大學(xué)豎版社,1999.

[3] 全國(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì),GB/T 25028-2010,輪胎式裝載機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)用加力器技術(shù)條件[S].

Application of Supercharger Performance in "Air Top Liquid" Brake System

Cao Jun

( Shaanxi VIE Auto Parts Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )

Aiming at the "air top liquid" brake system of special vehicle and heavy truck, the layout of "air top liquid" brake system is analyzed. The structure of supercharger is analyzed, and the output hydraulic pressure is tested. The factors that affect the brake performance of "air jacking fluid" are obtained. This paper analyzes the common problems of the supercharger in the brake system, puts forward the key points of brake fluid exhaust, and designs a simple testing instrument for supercharger.

Hybrid brake system; Gas-liquid conversion; Booster; Booster pump; Exhaust

A

1671-7988(2020)24-85-03

U463.5

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1671-7988(2020)24-85-03

曹君，男，中級(jí)工程師，就職于陜西萬(wàn)安汽車(chē)零部件有限公司，從事車(chē)輛制動(dòng)輪邊研究。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.029

CLC NO.: U463.5