轎車液壓制動(dòng)系統(tǒng)存在空氣對(duì)車輛的影響

謝國(guó)文 張艷

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣汽柳州市 545007

1 引言

制動(dòng)系統(tǒng)是保證整車行駛安全的最關(guān)鍵系統(tǒng)。駕駛員通過控制制動(dòng)踏板來讓車輛減速行駛或通過駐車制動(dòng)系統(tǒng)讓車輛減速或者讓已經(jīng)停駛的汽車在原地或者斜披上保持不動(dòng)（查汽車構(gòu)造）。

車輛在下線前，廠家會(huì)在生產(chǎn)線上用專用設(shè)備對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行抽真空，然后通過正壓向整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)加注制動(dòng)液。生產(chǎn)線在遇見加注失敗情況，或者更換制動(dòng)管路、制動(dòng)卡鉗等零部件后，常對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行正壓加注。售后維修在更換制動(dòng)硬管、制動(dòng)卡鉗等部件后，一般采用重力加注法。同時(shí)，主機(jī)廠開發(fā)測(cè)試時(shí)，也經(jīng)常用人工踩踏板排氣法對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行排氣。

對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行排氣有一定的技術(shù)含量，為了保證制動(dòng)系統(tǒng)里的空氣已經(jīng)排除干凈，相關(guān)人員需經(jīng)過培訓(xùn)才能上崗。如果車輛制動(dòng)系統(tǒng)排氣不干凈，管路內(nèi)存在空氣，由于氣體可壓縮性比液體大，在剎車的時(shí)候駕駛員就會(huì)感覺到制動(dòng)踏板行程長(zhǎng)，踏板感覺偏軟，車輛制動(dòng)距離長(zhǎng)等問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)剎不住車，導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重安全事故。

2 常用排氣方法

2.1 抽真空后正壓加注法

該方法僅用于主機(jī)廠在生產(chǎn)線上對(duì)即將下線的車輛第一次進(jìn)行制動(dòng)液加注。因?yàn)樾枰檎婵?，因此ABS 或ESC 模塊應(yīng)該為干式件，制動(dòng)系統(tǒng)未加注過制動(dòng)液，否則會(huì)損壞抽真空設(shè)備。

2.1.1 抽真空

將設(shè)備連接上車上專用加注通訊口，目的是發(fā)送指令打開ABS 或ESC 正常狀態(tài)下常閉的第二回路，以便后續(xù)抽出第二回路的空氣并對(duì)其加注制動(dòng)液。將加注槍固定到主缸儲(chǔ)液壺，按下預(yù)設(shè)程序的開始按鈕，設(shè)備會(huì)將系統(tǒng)抽至200pa，并保持5s，檢查制動(dòng)系統(tǒng)是否有泄漏，然后再次抽真空至200pa，保壓5s。

2.1.2 正壓加注

抽真空完成后，下一步就是向液壓制動(dòng)系統(tǒng)正壓加注制動(dòng)液，設(shè)備以2bar 壓力加注制動(dòng)液，直到加滿，然后通過回吸管將制動(dòng)液回抽至標(biāo)準(zhǔn)液位。

2.2 正壓排氣法

此方法主要用于整車廠抽真空加注失敗后下線進(jìn)行次二次加注，一般仍需要與ABS或ESC 通訊打開封閉的第二回路進(jìn)行排氣。將設(shè)備與儲(chǔ)液壺連接密封后即可啟動(dòng)設(shè)備增壓，然后依次打開各個(gè)回路控制閥和各個(gè)輪缸放氣螺釘進(jìn)行排氣。長(zhǎng)時(shí)間通電打開第二回路會(huì)導(dǎo)致ABS 或ESC 電磁閥發(fā)熱，一般控制在排氣20 秒后休息5 秒，然后再繼續(xù)排氣，直到4 個(gè)輪均完成排氣。

2.3 重力排氣法

此方法一般用于汽車修理店更換ABS 或ESC 模塊、制動(dòng)卡鉗等部件后進(jìn)行排氣，由于ABS 或ESC 模塊售后件為濕式件，已經(jīng)加注過制動(dòng)液，因此不需要對(duì)ABS 或ESC進(jìn)行通訊打開第二回路進(jìn)行排氣。

該方法基本操作如下，打開儲(chǔ)液壺蓋，往里加滿制動(dòng)液，然后打開輪缸排氣螺釘，讓制動(dòng)液在重力作用下由儲(chǔ)液壺流經(jīng)各個(gè)制動(dòng)管路，最后將空氣由輪缸排氣螺釘流出。待氣體排干凈后擰緊放氣螺釘。該方法一個(gè)人即可操作，而且可以四個(gè)輪缸同時(shí)進(jìn)行排氣。

打開儲(chǔ)液壺蓋之前需進(jìn)行清理，避免將雜質(zhì)帶入儲(chǔ)液壺，損壞液壓制動(dòng)系統(tǒng)皮碗或堵塞制動(dòng)管路。

2.4 人工踩踏板排氣法

該方法需要兩個(gè)人配合完成，并需要一定的默契配合。其中一個(gè)人在主駕駛位置負(fù)責(zé)踩制動(dòng)踏板，另外一個(gè)人在車外負(fù)責(zé)打開輪缸進(jìn)行排氣，并及時(shí)對(duì)儲(chǔ)液壺補(bǔ)充制動(dòng)液。最后一個(gè)步驟需要注意，當(dāng)排氣干凈后，駕駛員踩下制動(dòng)踏板后并穩(wěn)住不松腳，待另一人擰緊輪缸放氣螺釘后，駕駛員才能松腳抬起制動(dòng)踏板。

需要注意在每次抬腳時(shí)候一定要將制動(dòng)踏板復(fù)位到最高處，并維持2 秒鐘，這么做的目的就是讓儲(chǔ)液壺里的制動(dòng)液能通過進(jìn)液孔順利進(jìn)入制動(dòng)主缸，否則有可能只有管路里面的制動(dòng)液來來回回循環(huán)，氣體也在管路里來回?zé)o法被制動(dòng)液排出。

3 制動(dòng)系統(tǒng)排氣不干凈對(duì)車輛的影響

3.1 對(duì)制動(dòng)距離、減速度的影響

對(duì)車輛制動(dòng)性能的考核，我們一般以100km/h 制動(dòng)距離為考核項(xiàng)，即將車速加速至105km/h，然后滑行到100km/h 時(shí)快速踩下制動(dòng)踏板，激活A(yù)BS，直到車輛完全停止。100km/h 制動(dòng)到0km/h 車輛通過的距離即為我們需要考核的100km/h 制動(dòng)距離。下表是同一臺(tái)車排氣干凈和人為對(duì)兩個(gè)前卡鉗放入空氣的100km/h 制動(dòng)距離對(duì)比。

從表1 可以看出，制動(dòng)系統(tǒng)排氣不干凈的車輛，平均制動(dòng)距離會(huì)有1.34m 的增長(zhǎng)。

表1 液壓制動(dòng)系統(tǒng)有/無空氣制動(dòng)距離對(duì)比結(jié)果

圖1為液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)兩個(gè)前卡鉗人為放入空氣的數(shù)據(jù)曲線對(duì)比，可以很清楚顯示，卡鉗有空氣的車輛減速度建立較慢，由此引起了制動(dòng)距離增長(zhǎng)。同時(shí)我們還可以看出，只要ABS 激活后，車輛減速度大小幾乎不受卡鉗是否有空氣的影響。也就是說，卡鉗內(nèi)部有空氣只影響制動(dòng)器的建壓時(shí)間，從而影響減速度的建立時(shí)間，并不影響車輛在路面所能達(dá)到的最大減速度。

圖1 100km/h制動(dòng)距離原始數(shù)據(jù)

由此可以引申到110km/h 制動(dòng)測(cè)試，即車輛加速至110km/h 然后緊急制動(dòng)至車輛停止，取車輛從100km/h 減速至0km/h 制動(dòng)距離。該測(cè)試方法排除了系統(tǒng)是否有空氣、系統(tǒng)本身建壓速率、以及駕駛員踩踏板速率的影響，可用于單獨(dú)考核ABS 所能達(dá)到的最大減速度和維持效果，以及基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)盤和摩擦片的制動(dòng)效能和穩(wěn)定性。

3.2 對(duì)制動(dòng)踏板感覺（BFI）的影響

制動(dòng)踏板感覺評(píng)價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)如下表2。

表2 BFI評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

3.2.1 對(duì)踏板預(yù)緊的影響

圖2為某車型液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)兩個(gè)前卡鉗人為放入空氣的數(shù)據(jù)曲線對(duì)比，可以很清楚顯示，卡鉗有空氣后踏板預(yù)緊力由20N 降至10N，會(huì)有顯著減小。

圖2 液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)兩個(gè)前卡鉗人為引入空氣的踏板預(yù)緊數(shù)據(jù)曲線對(duì)比

3.2.2 對(duì)踏板力和踏板位移的影響

圖3為某車型液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)兩個(gè)前卡鉗人為引入空氣的數(shù)據(jù)曲線對(duì)比。很明顯能看出制動(dòng)卡鉗有空氣后初始制動(dòng)踏板行程明顯增長(zhǎng)，這與我們主觀感受到的踏板行程變長(zhǎng)相匹配。

圖3 液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)兩個(gè)前卡鉗人為引入空氣的踏板力和位移數(shù)據(jù)曲線對(duì)比

同時(shí)從數(shù)據(jù)還能看出兩點(diǎn)：一是制動(dòng)制動(dòng)卡鉗有空氣在相同減速度時(shí)不只會(huì)讓踏板行程增長(zhǎng)，同時(shí)踏板力也會(huì)有相應(yīng)的增長(zhǎng)。分析原因?yàn)殡S著踏板行程的增長(zhǎng)，踏板上和助力器內(nèi)的復(fù)位彈簧壓縮更厲害，因此踏板力也有小幅增長(zhǎng)。二是從BFI 數(shù)據(jù)處理上分析，0.5g情況下的踏板力和踏板行程名義值是已經(jīng)減去初始時(shí)的制動(dòng)踏板力和踏板行程，即0.5g時(shí)踏板力實(shí)際值為22.92+94.47=117.39N 和29.40+100.52=129.92N，但是制動(dòng)制動(dòng)卡鉗有空氣的踏板力和踏板行程的名義值數(shù)據(jù)還是稍微有增長(zhǎng)，但是差距沒有初始時(shí)大。即隨著減速度越來越大，空氣的影響越來越小。

3.2.3 對(duì)滿載制動(dòng)時(shí)的最大制動(dòng)減速度時(shí)的踏板力影響

由圖4 可知，無空氣的制動(dòng)系統(tǒng)在184N踏板力和63.4mm 踏板位移下能產(chǎn)生1.022g最大減速度，有空氣的制動(dòng)踏板力在218N 踏板力和94.9mm 踏板位移下能產(chǎn)生1.081g 最大減速。說明制動(dòng)系統(tǒng)排氣不干凈所能產(chǎn)生的最大減速度不受影響，但是產(chǎn)生最大減速度的踏板力有小幅增長(zhǎng)，踏板行程則需要大幅增長(zhǎng)。

圖4 液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)兩個(gè)前卡鉗人為放入空氣的滿載時(shí)踏板力數(shù)據(jù)曲線對(duì)比

2.2.4 對(duì)響應(yīng)時(shí)間的影響

圖5上部為排氣干凈的壓力響應(yīng)測(cè)試曲線，可以看出右前壓力稍快于左前壓力，原因是測(cè)試車輛的ABS模塊安裝在車輛右前方，因此右前輪壓力響應(yīng)快于左前輪壓力。

圖5 液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)右前卡鉗人為引入空氣的壓力響應(yīng)數(shù)據(jù)曲線對(duì)比

圖5下部為右前卡鉗人為放入空氣的壓力響應(yīng)測(cè)試曲線，可以看出右前輪壓力響應(yīng)明顯慢于左前輪壓力，按BFI 公式計(jì)算，實(shí)際計(jì)算出左前輪壓力響應(yīng)為0.11 秒，右前輪壓力響應(yīng)為0.2 秒。

兩次測(cè)試結(jié)果最終左右輪的壓力都會(huì)增長(zhǎng)到一致，說明制動(dòng)踏板力一定情況下管路有空氣對(duì)制動(dòng)管路穩(wěn)態(tài)壓力影響較小，對(duì)壓力的建立時(shí)間，即壓力響應(yīng)，有較大影響。

3.2.5 對(duì)線性指數(shù)的影響

對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)兩個(gè)前卡鉗人為引入空氣的踏板力和位移數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行擬合，無空氣的測(cè)量數(shù)據(jù)擬合平均值為0.78，有空氣的測(cè)量數(shù)據(jù)擬合平均值為0.98。說明空氣對(duì)線性指數(shù)有較大的影響。

3.3 對(duì)踏板回震的影響

從表3 測(cè)試結(jié)果可以知道，制動(dòng)系統(tǒng)排氣不干凈對(duì)制動(dòng)踏板回震的影響較小。

表3

4 結(jié)語(yǔ)

從以上測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)合測(cè)試主觀評(píng)價(jià)結(jié)果可以明確得出以下結(jié)論:

圖6 液壓制動(dòng)系統(tǒng)無空氣和對(duì)兩個(gè)前卡鉗人為放入空氣的線性指數(shù)數(shù)據(jù)曲線對(duì)比

轎車車液壓制動(dòng)系統(tǒng)排氣不干凈，車輛100km/h 制動(dòng)距離會(huì)增長(zhǎng)。原因是卡鉗有空氣影響制動(dòng)器的建壓時(shí)間，引起車輛減速度建立較慢，從而導(dǎo)致制動(dòng)距離增長(zhǎng)。

車輛卡鉗內(nèi)部有空氣只影響減速度的建立時(shí)間，并不影響車輛在路面所能達(dá)到的最大減速度。因此需要評(píng)價(jià)制動(dòng)系統(tǒng)本身制動(dòng)能力及ABS 標(biāo)定好壞時(shí)，可以用110km/h制動(dòng)工況測(cè)試方法來進(jìn)行。

液壓制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)存在空氣，對(duì)整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)只有壞處，沒有好處，所以需要將液壓制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的空氣排干凈，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查，保證行車安全。