特種汽車離合主泵無法建壓故障的分析

□ 李 想 □ 宋玉超 □ 常 明 □ 尚富麗 □ 李玉成

泰安航天特種車有限公司 山東泰安 271025

1 離合踏板總成原理

汽車離合操縱系統是駕駛員用于控制離合器分離并使之平順接合的一套系統。

離合踏板總成由踏板底座、離合踏板、頂桿總成、隔套、頂桿軸焊合、頂桿回位彈簧、防塵套、離合主泵等組成,結構如圖1所示。

圖1 離合踏板總成結構

當踩踏離合踏板時,離合踏板向下運動,頂桿總成隨踏板一起向下運動,從而推動離合主泵活塞向下運動,帶動制動液傳遞至離合助力器。離合助力器推動離合器分離軸承,分開離合器壓盤,切斷發動機與變速箱之間的動力傳輸。

當松開離合踏板時,在離合主泵回位彈簧和踏板回位彈簧的作用下,頂桿總成末端推動踏板向上運動,至踏板上限位。離合助力器內油液回流至離合油壺,離合器壓盤重新壓緊從動盤,恢復發動機與變速箱之間的動力傳輸。

2 離合主泵原理

離合主泵結構如圖2所示。

圖2 離合主泵結構

駕駛員踩下離合器踏板,離合主泵推桿推動活塞在離合主泵內移動,工作腔容積逐漸減小。在主皮圈作用下,工作腔形成一個密閉空間,壓力增大,迫使工作腔內的制動液經油管流入離合器助力器,離合器助力器實現離合器分離。活塞回位時,離合器助力器及油管內的制動液未能及時返流至離合主泵工作腔,導致儲液腔和工作腔壓差逐漸增大。在壓差作用下,儲液腔內的制動液通過主皮圈的過油槽,快速流入工作腔,實現快速補油。活塞回退到位后,由儲液腔流入工作腔的制動液通過補償孔回流至離合油壺內,完成一個工作循環。

3 故障診斷與排除

某特種汽車因駕駛員操作不當導致離合器摩擦片燒蝕,在更換離合器摩擦片后需對離合系統重新加注制動液。在制動液加注過程中,發現離合器主泵工作異常。通過正向排氣加注制動液,離合主泵無法建壓。以下通過故障排除法,對離合主泵無法建壓故障進行診斷與分析。

根據離合系統原理及離合主泵結構,基本可得到離合主泵無法建壓的三個故障原因方向,即離合主泵存在故障、管道密封失效、加注過程有問題。通過進一步具體分析,離合主泵存在故障可分為活塞卡滯、油孔堵塞、主皮圈密封失效,管道密封失效可分為管道損傷或膨脹、管道接口處密封不良,加注過程有問題主要懷疑正向排氣加注制動液不適用于該離合主泵。

綜合以上分析,對故障進行逐一排除。

(1) 活塞卡滯。離合主泵活塞卡滯會導致離合踏板無法踩踏或者離合踏板無法正常回位。當駕駛員踩踏離合踏板時,踩踏順暢,回位也正常,因此活塞卡滯因素可以排除。

(2) 油孔堵塞。離合主泵油孔堵塞會導致在正向排氣過程中駕駛員踩踏離合踏板時,離合油壺內的制動液無法進入離合主泵,離合主泵無法建壓。將離合主泵拆開后,用制動液對離合主泵進行沖洗,油孔可進出油,無堵塞。重新安裝后進行正向排氣,結果故障未解除,因此油孔堵塞因素可以排除。

(3) 主皮圈密封失效。駕駛員踩下離合器踏板,使離合主泵推桿推動活塞在離合主泵內移動,工作腔容積逐漸減小。在主皮圈的作用下,使工作腔形成一個密閉空間,壓力增大。若主皮圈失效,將導致工作腔壓力無法建立,離合系統無法正常工作。在更換離合主泵后故障未解除。

對無法建壓的離合主泵進行臺架試驗,試驗證明離合主泵的氣密性良好,符合生產標準,因此主皮圈密封失效因素可以排除。

(4) 管道損傷或膨脹。當管道存在損傷或膨脹的情況時,離合主泵在排氣過程中,儲液腔和工作腔之間無法形成壓差,導致制動液無法順利被壓入離合系統。對離合系統管道進行檢查,未發現管道出現裂紋、膨脹等情況,因此管道損傷或膨脹因素可以排除。

(5) 管道接口處密封不良。管道接口處密封不良時,離合主泵在排氣過程中儲液腔和工作腔之間無法形成壓差,導致制動液無法順利被壓入離合系統。對離合系統管道各接口處噴灑檢漏噴劑,頻繁踩踏離合踏板進行檢查,未發現管道接口出現漏氣的情況,因此管道接口處密封不良因素可以排除。

(6) 正向排氣加注制動液不適用于該離合主泵。車輛在更換完離合器摩擦片后,需重新向離合系統內加注制動液。當采用正向排氣加注制動液時,離合主泵無法建壓。

為排查原因,對車輛更換新的離合主泵,重新進行制動液加注,離合主泵依然無法建壓,因此可排除離合主泵的問題。

因正向加注始終無法建壓,利用簡易的離合制動液加注工具,使用反向排氣方法向離合系統內加注制動液后,離合主泵無法建壓的故障消除,因此該特種汽車離合主泵無法建壓問題定位于正向排氣加注制動液不適用于該離合主泵。

4 原因分析

根據離合主泵結構和原理,駕駛員踩下離合器踏板,離合主泵推桿推動活塞在離合主泵內移動,工作腔容積逐漸減小,在主皮圈作用下使工作腔形成一個密閉空間。由于壓力增大,迫使工作腔內的制動液經油管流入離合器助力器,實現離合器分離工作。活塞回位時,離合主泵活塞在回位彈簧的作用下快速回位,離合助力器及油管內的制動液無法及時返流至離合主泵工作腔,此時儲液腔和工作腔壓差逐漸增大。在壓差作用下,儲液腔內的制動液通過主皮圈的過油槽,快速流入工作腔,實現快速補油。

離合主泵單向閥拆解如圖3所示。對離合主泵進行拆解后發現,該離合主泵單向閥被回位彈簧持續壓縮,導致單向閥處于常閉狀態。由于回位彈簧阻力較大,僅通過踩踏離合踏板較難使工作腔與儲液腔之間建立壓差。

圖3 離合主泵單向閥拆解

在相同條件下,氣體分子的間隔大,液體分子的間隔小,所以氣體容易被壓縮。在該特種汽車的離合系統內,從離合主泵到離合助力器的管道長度約為2 000 mm,管道內徑為8 mm,氣體體積為100 480 mm3。當管道內存在大量空氣時,踩下離合踏板之后,空氣被壓縮。松開踏板時,空氣被瞬間釋放,導致儲液腔和工作腔之間無法形成壓差,所以離合油壺內油液無法流入工作腔內,從而導致離合主泵無法建壓。

當采用反向排氣法加注制動液時,制動液未經過單向閥,而是直接通過離合主泵的補償油孔進入離合油壺,使整個離合系統充滿制動液。相較于空氣,制動液不容易被壓縮。踩下離合制動踏板,制動液充入離合助力器。松開離合踏板時,制動液的回位速度低于離合主泵彈簧回位速度,使離合主泵工作腔壓力低于儲液腔壓力,制動液推動單向閥打開,制動液從儲液腔流入工作腔。此時隨著離合助力器推動制動液回位,造成工作腔內制動液過多。多余的制動液從離合主泵補償油孔流回離合油壺,實現儲液腔和工作腔之間的壓力平衡,完成一次制動液循環,從而可以實現離合主泵的建壓。

5 解決措施

為解決單向閥受離合主泵回位彈簧的持續壓力而導致單向閥處于常閉狀態的情況,對單向閥加裝防護罩,使離合主泵回位彈簧壓力作用在防護罩上,而不直接作用于單向閥,使離合主泵單向閥在防護罩內處于自由狀態。當踩踏離合踏板時,工作腔內制動液向儲液腔內流動,從而帶動單向閥關閉。離合主泵活塞可推動制動液向離合助力器傳導壓力,實現整車的離合功能。當松開離合踏板時,制動液的回位速度低于離合主泵彈簧回位速度,使離合主泵工作腔壓力低于儲液腔壓力,制動液推動單向閥打開,制動液從儲液腔流入工作腔。此時隨著離合助力器推動制動液回位,造成工作腔內制動液過多。多余的制動液從離合主泵補償油孔流回離合油壺,實現儲液腔和工作腔之間的壓力平衡,完成一次制動液循環,此結構不影響離合功能實現。

同理,當重新加注制動液時,旋松離合助力器排氣螺釘,踩下離合器踏板,使離合主泵活塞向下運動,推動工作腔內的空氣從排氣螺釘處排出。擰緊排氣螺釘后,松開離合踏板,離合主泵活塞回位,工作腔內壓力低于儲液腔內壓力。壓差將帶動制動液從離合主泵儲液腔向工作腔流動,直至離合系統內充滿制動液,從而使離合主泵建壓,實現整車的離合功能。

6 結束語

由于受離合主泵單向閥結構限制,在進行離合系統正向排氣操作時,離合主泵單向閥受回位彈簧的持續壓力,導致自身處于常閉狀態,因此離合主泵的儲液腔和工作腔之間無法建立壓差,使制動液無法從儲液腔向工作腔流動。通過反向加注制動液,制動液不經過單向閥,而是通過離合主泵的補償油孔直接進入離合油壺,使整個離合系統充滿制動液。相較于空氣,制動液不容易被壓縮。當踩下離合踏板時,制動液充入離合助力器。松開離合踏板時,制動液的回位速度低于彈簧回位速度,使離合主泵工作腔壓力低于儲液腔壓力,制動液推動單向閥打開,制動液流入工作腔,使離合主泵可以建壓。由此驗證制動液只能采用反向排氣法進行加注,無法通過正向排氣法進行加注。通過對單向閥增加防護罩,使單向閥處于自由狀態,可以充分發揮單向閥作用,從而在根本上解決故障問題。