基于汽車制動(dòng)液更換的自動(dòng)加注裝置設(shè)計(jì)

楊省云

(大連納思達(dá)汽車設(shè)備有限公司 技術(shù)部，遼寧 大連 116600)

基于汽車制動(dòng)液更換的自動(dòng)加注裝置設(shè)計(jì)

楊省云

(大連納思達(dá)汽車設(shè)備有限公司 技術(shù)部，遼寧 大連 116600)

通過(guò)對(duì)汽車制動(dòng)液的更換過(guò)程和注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹，論述了一種氣動(dòng)汽車制動(dòng)液自動(dòng)更換裝置的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，同時(shí)介紹了該裝置的研發(fā)背景,分析了其技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)。

制動(dòng)液;氣動(dòng)泵;液位報(bào)警器;邏輯控制器

制動(dòng)系統(tǒng)是確保汽車安全行駛的重要組成部件，它的作用是控制行駛中汽車的車速，保證汽車以適當(dāng)?shù)姆葘④囁俳档?，并在緊急情況下，使汽車在最短的制動(dòng)時(shí)間(或距離)內(nèi)穩(wěn)定可靠地停止行駛。

目前，汽車制動(dòng)系統(tǒng)按介質(zhì)分主要有液壓式和氣壓式兩種，大型載重貨車通常為氣壓式制動(dòng)系統(tǒng)，而中小型乘用車則一般采用液壓式制動(dòng)系統(tǒng)。液壓式制動(dòng)系統(tǒng)是利用特制油液作為介質(zhì)，將駕駛員施加在制動(dòng)踏板上的力放大后傳至制動(dòng)器，產(chǎn)生制動(dòng)力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制動(dòng)滯后時(shí)間短，沒(méi)有摩擦件的影響，制動(dòng)穩(wěn)定性好，能適應(yīng)多種制動(dòng)器，故廣泛應(yīng)用在中小型汽車上。

液壓制動(dòng)系統(tǒng)由制動(dòng)踏板、推桿、制動(dòng)主缸、真空增壓泵、貯液室、制動(dòng)輪缸、油管、制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)、制動(dòng)燈、比例閥、制動(dòng)鉗等組成，其制動(dòng)效果的好壞主要取決于制動(dòng)液的質(zhì)量特性。因?yàn)橹苿?dòng)液和制動(dòng)鉗直接接觸，而在連續(xù)或緊急制動(dòng)中，制動(dòng)鉗的溫度往往非常高，這就導(dǎo)致制動(dòng)液的溫度也會(huì)很高。由于氣體所具有的可壓縮性會(huì)嚴(yán)重影響制動(dòng)效果，因此要求制動(dòng)液必須具有非常高的沸點(diǎn)，確保其在高溫時(shí)不氣化。目前汽車常用的DOT4制動(dòng)液，主要成分為乙二醇和添加劑(聚乙二醇)，其沸點(diǎn)高達(dá)230℃，但同時(shí)它也是一種具有極強(qiáng)吸濕性的物質(zhì)。眾所周知，常壓下水的沸點(diǎn)只有100℃，一旦制動(dòng)液吸收了過(guò)多的水蒸氣，那么在緊急制動(dòng)的高溫情況下，這些水分將會(huì)在密閉的制動(dòng)系統(tǒng)管路中氣化成大量水蒸氣，從而產(chǎn)生氣阻現(xiàn)象，使汽車的制動(dòng)性能下降甚至制動(dòng)失靈[1]。因此，如何確保更換過(guò)程中新制動(dòng)液不接觸空氣，就成了汽車保養(yǎng)過(guò)程中一個(gè)重要的注意事項(xiàng)。本文所論述的汽車制動(dòng)液自動(dòng)加注裝置，就是確保在密封環(huán)境下完成制動(dòng)液更換的一種專用設(shè)備。

長(zhǎng)期以來(lái)，汽車制動(dòng)液抽排系統(tǒng)一直使用進(jìn)口設(shè)備，進(jìn)口設(shè)備不但價(jià)格昂貴，而且需要使用汽車電瓶驅(qū)動(dòng)，這不僅會(huì)大大降低車載電瓶的使用壽命，而且操作不當(dāng)還會(huì)產(chǎn)生火花，存在安全隱患。為了解決這一問(wèn)題，本文論述了一種氣動(dòng)的制動(dòng)液加注裝置。

1 氣動(dòng)加注裝置的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

1.1氣動(dòng)加注裝置的結(jié)構(gòu)組成

汽車制動(dòng)液自動(dòng)加注裝置首開(kāi)國(guó)內(nèi)氣動(dòng)制動(dòng)液加注之先河，率先實(shí)現(xiàn)了利用壓縮空氣進(jìn)行制動(dòng)液的抽排及加注，使該系統(tǒng)能夠不需要電源就可以完成加注、抽排、報(bào)警等一系列功能，特別是在對(duì)于汽車維修車間等充滿汽油分子的危險(xiǎn)環(huán)境下使用極具意義，可以在很大程度上提升維修作業(yè)時(shí)的安全性，同時(shí)兼顧使用者對(duì)工作效率的要求。本設(shè)備由空氣濾清器、調(diào)速閥、壓力表、真空負(fù)壓器、邏輯控制器、磁性感應(yīng)器、低液位報(bào)警器、廢油收集瓶、氣動(dòng)泵、過(guò)濾器、溢流閥、調(diào)壓閥、換向閥等零部件組成，如圖1所示。

1.2氣動(dòng)加注裝置的工作原理

1.2.1氣動(dòng)系統(tǒng)原理

壓縮空氣經(jīng)減壓閥BOSCH-R412010497過(guò)濾干燥后，調(diào)整壓力至(5±3)bar，分別與FESTO-VAD-1/8真空負(fù)壓器1、真空負(fù)壓器2、氣壓表、邏輯控制器W360400005等元器件連接，如圖2所示。

圖1 裝置結(jié)構(gòu)圖

圖2 氣路連接圖

真空負(fù)壓器1在開(kāi)關(guān)接通后，會(huì)形成0.5bar的負(fù)壓，將汽車制動(dòng)液壺里面的舊液吸取到廢油收集瓶中，在這一過(guò)程中通過(guò)山耐斯RE-01調(diào)速閥可以控制負(fù)壓的壓力值。

真空負(fù)壓器2接通后會(huì)將新制動(dòng)液抽入到液位報(bào)警器里面，然后邏輯控制器啟動(dòng)氣動(dòng)泵，將制動(dòng)液從液位報(bào)警器中抽出，并經(jīng)過(guò)過(guò)濾器、調(diào)壓閥MOO4-R21、換向閥432.3110AA-RC，最后加注到汽車的制動(dòng)液存儲(chǔ)壺里面。

當(dāng)加注完畢，磁性感應(yīng)器FESTO-SMPO-1-H-B會(huì)由斷路狀態(tài)變成通路狀態(tài)，使經(jīng)過(guò)其內(nèi)的氣流吹響報(bào)警笛，通知操作者加注完成，同時(shí)使邏輯控制器動(dòng)作，切斷氣動(dòng)泵的供氣，使其停止工作。設(shè)備工作原理圖如圖3所示。

1.2.2液壓系統(tǒng)原理

真空負(fù)壓器2接通后會(huì)將液位報(bào)警器玻璃管中的空氣抽走，使新制動(dòng)液在外界大氣壓作用下進(jìn)入到液位報(bào)警器內(nèi)。當(dāng)液位高于安全值時(shí)，可以通過(guò)邏輯控制器啟動(dòng)氣動(dòng)泵，將制動(dòng)液從液位報(bào)警器中抽出，并經(jīng)過(guò)過(guò)濾器、單向閥、調(diào)壓閥后，由油壺接頭控制制動(dòng)液的流向，內(nèi)循環(huán)自檢或加注到車?yán)铮鐖D4所示。

圖4 油路連接圖

1.2.3液位報(bào)警系統(tǒng)原理

在真空負(fù)壓器的作用下，新制動(dòng)液從油桶中由進(jìn)油口進(jìn)入到液位報(bào)警器的玻璃管中。磁性浮球在浮力作用下始終漂浮于液面上。當(dāng)玻璃管內(nèi)充滿制動(dòng)液后，真空負(fù)壓器停止工作。此時(shí)開(kāi)啟邏輯控制器啟動(dòng)氣動(dòng)泵，開(kāi)始從出油口抽油，在大氣壓作用下，新液會(huì)源源不斷地從進(jìn)油口補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，維持磁性浮球的漂浮高度不變，直到新液從桶中抽光后，隨著液面的降低，磁性浮球高度也會(huì)下降。當(dāng)磁性浮球下降到磁性感應(yīng)器的高度后，磁性浮球內(nèi)的磁性感應(yīng)環(huán)會(huì)使磁性感應(yīng)器動(dòng)作，使其內(nèi)部由斷路狀態(tài)變?yōu)橥罚藭r(shí)得以通過(guò)的氣流就會(huì)吹響報(bào)警笛，同時(shí)推動(dòng)邏輯控制器動(dòng)作，關(guān)閉氣動(dòng)泵的進(jìn)氣道，使其停止工作，如圖5所示。

圖5 液位報(bào)警器結(jié)構(gòu)圖

1.2.4氣動(dòng)加注裝置的工作過(guò)程

本設(shè)備利用2～8bar的壓縮空氣進(jìn)行工作，設(shè)備通氣啟動(dòng)后，首先利用真空負(fù)壓器1形成0.5 bar的負(fù)壓對(duì)車上制動(dòng)液壺內(nèi)的舊制動(dòng)液進(jìn)行抽取，抽完后關(guān)閉真空負(fù)壓器1的開(kāi)關(guān)。將進(jìn)油管插入新制動(dòng)液桶內(nèi)，利用真空負(fù)壓器2將其吸入液位報(bào)警器內(nèi)，然后選擇自檢模式，啟動(dòng)邏輯控制器，氣動(dòng)泵抽取低液位報(bào)警器內(nèi)的制動(dòng)液開(kāi)始內(nèi)循環(huán)，同時(shí)通過(guò)自檢觀測(cè)窗進(jìn)行觀察，當(dāng)管路內(nèi)不再出現(xiàn)氣泡時(shí)，自檢完成，關(guān)閉邏輯控制器。之后將汽車4個(gè)輪胎處的剎車分泵處放油螺栓擰松，將分泵接頭分別套在放油螺栓上，并連接好廢油收集瓶。最后將油壺接頭與車上制動(dòng)液壺連接好，啟動(dòng)邏輯控制器，設(shè)備便開(kāi)始自動(dòng)更換制動(dòng)液，直到報(bào)警笛響，系統(tǒng)自動(dòng)停止工作。此時(shí)制動(dòng)液桶里的1L新制動(dòng)液已經(jīng)完全加進(jìn)到車?yán)?轎車制動(dòng)系統(tǒng)管路內(nèi)的儲(chǔ)油量為0.9L，1L新液進(jìn)入后能夠把管路內(nèi)的舊液完全頂出)。依次擰緊4個(gè)剎車分泵處的放油螺栓，取下分泵接頭和集油瓶，然后旋轉(zhuǎn)換向閥，將設(shè)備管路內(nèi)的壓力泄掉，取下油壺接頭，更換制動(dòng)液的工作完成。

需要說(shuō)明的是，轎車制動(dòng)系統(tǒng)中真空助力泵單向閥所能承受的反向壓力最大只有3bar，超過(guò)這一壓力將會(huì)損壞單向閥，使制動(dòng)液出現(xiàn)泄漏，因此外部施加給制動(dòng)系統(tǒng)管路內(nèi)部的壓力決不可超過(guò)3bar。

本裝置中制動(dòng)液的壓力由特制的專用柱塞泵提供，其可以將空氣和制動(dòng)液進(jìn)行完全隔絕，同時(shí)內(nèi)部所有部件均能承受制動(dòng)液腐蝕。由于其比率為1∶1，因此理論上輸出的制動(dòng)液壓力與進(jìn)入的壓縮空氣壓力相同，所以需要利用MOO4-R21調(diào)壓閥進(jìn)行精密降壓，使輸出壓力嚴(yán)格控制在0.5～2.5 bar之間，這一壓力可以在設(shè)備控制面板上的油壓表中直觀地讀取，從而確保該設(shè)備輸出端既具備一定的壓力，能將舊油頂出，又不至于壓力過(guò)大，損傷汽車。

2 本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)

a.以往同類型設(shè)備是使用汽車電源驅(qū)動(dòng)，這不僅會(huì)大大降低車載電瓶的使用壽命，而且操作不當(dāng)還會(huì)產(chǎn)生火花，存在安全隱患。本系統(tǒng)采用壓縮空氣作為動(dòng)力源，既延長(zhǎng)了車載電瓶的使用壽命，又操作簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，安全可靠。同時(shí)，本系統(tǒng)采用原裝小桶制動(dòng)液加注，不僅方便操作，還能保證制動(dòng)液質(zhì)量，具有很高的性價(jià)比。

b.當(dāng)外部氣源壓力過(guò)低或加注完成時(shí)，本設(shè)備均會(huì)由氣動(dòng)邏輯開(kāi)關(guān)通過(guò)報(bào)警笛發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從而有效避免腐蝕性制動(dòng)液的外溢。

c.本設(shè)備附帶精密完善的自檢系統(tǒng)，可以有效確保每次工作時(shí)新液精準(zhǔn)加注和殘液徹底抽排。

d.傳統(tǒng)加注方式很容易會(huì)使制動(dòng)管路中混進(jìn)空氣，表現(xiàn)為制動(dòng)踏板發(fā)軟、制動(dòng)距離延長(zhǎng)等，此時(shí)即使采用手工放氣方法，短時(shí)間內(nèi)也不能解決問(wèn)題[2]。本設(shè)備則有針對(duì)性地徹底解決了這一難題。

e.精準(zhǔn)高效的低液位報(bào)警裝置。為了防止新液不足時(shí)氣動(dòng)泵將空氣打進(jìn)汽車的制動(dòng)管路中，本加注裝置根據(jù)實(shí)際使用工況特別設(shè)計(jì)了一套低液位報(bào)警裝置。該裝置以磁場(chǎng)作為信號(hào)的載體，可以完全不受腐蝕性制動(dòng)液的制約。通過(guò)漂浮在液面上的磁性浮球和感應(yīng)器之間的磁性感應(yīng)，對(duì)液面高度進(jìn)行實(shí)時(shí)的精準(zhǔn)監(jiān)控。一旦液面降低到預(yù)先設(shè)定的報(bào)警高度，報(bào)警裝置就可以自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)通過(guò)邏輯控制器關(guān)閉氣動(dòng)泵，從而徹底確保空氣不會(huì)進(jìn)入。

3 結(jié)束語(yǔ)

汽車制動(dòng)液自動(dòng)加注裝置的開(kāi)發(fā)成功，替代了進(jìn)口產(chǎn)品，為國(guó)內(nèi)用戶提供了一個(gè)新的選擇，同時(shí)也可以憑借較高的性價(jià)比出口到其他國(guó)家,參與國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。該設(shè)備迄今為止已累計(jì)生產(chǎn)300余臺(tái)，用戶遍及國(guó)內(nèi)外汽車修理行業(yè)，得到了廣大技師的一致好評(píng)與認(rèn)可，并榮獲遼寧省優(yōu)秀新產(chǎn)品三等獎(jiǎng)、實(shí)用新型專利(ZL201120004857.2)。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、便于操作，不但提高了技師的維修效率，同時(shí)也提升了4S店的維修水平，是一款非常實(shí)用、安全性能很高的汽車維修、保養(yǎng)用的必備產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)該設(shè)備結(jié)構(gòu)及原理的論述，可為今后設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)相關(guān)設(shè)備時(shí)提供一些有價(jià)值的借鑒和參考。

[1] 高磊，周偉祥.制動(dòng)液溫升與氣阻的成因分析及預(yù)防[J].汽車維修，2008(2)：9-11.

[2] 王宣鋒，吉國(guó)煌.紅旗轎車ABS的真空排氣加注制動(dòng)液[J].汽車技術(shù)，2000(3)：19-20.

TheDesignofAutomaticFillingDevicefortheBrakeFluidReplacement

YANG Xingyun

(Dalian Nasida Auto Equipment Co., Ltd., Liaoning Dalian, 116600, China)

It introduces the replacement process and matters for needing attention of motor vehicle brake fluid, presents a structure of the pneumatic brake fluid automatic replacement device structure and working principle, and analyses the device development background and technical innovation.

Brake Fluid; Pneumatic Pump; Level Alarm; Logic Controller

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.03.020

2014-02-27

楊省云(1979—)，男，吉林榆樹(shù)人，大連納思達(dá)汽車設(shè)備有限公司工程師，主要從事汽車維修及保養(yǎng)方面專用設(shè)備和專用工具的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。

U472.46

B

2095-509X(2014)03-0074-04