汽车制动系统原理

汽车制动系统原理汽车制动系统原理第3节制动控制系统第4节制动传动系统第5节制动器第1节制动系统概述第2节制动供能系统汽车制动系统原理1.1汽车制动系统的定义汽车制动作用：让行驶中的汽车停车或减速行驶；让停止的汽车实现驻车；汽车下坡行驶时保持车速稳定。汽车的制动力：汽车滚动阻力、上坡阻力、空气阻力等，都具有让汽车减速的作用。不是制动力通过驾驶员操纵产生，并由驾驶员控制使汽车以一定的强度制动的力，称为汽车的制动力。第1节制动系统概述汽车制动系统原理1.2汽车制动系统的图示刹车踏板真空助力器制动主缸刹车油管刹车盘总成汽车制动系统原理制动蹄对制动鼓产生磨擦力矩Mμ；磨擦力矩使车轮对路面产生向前的力Fμ，同时路面给车轮一个向后的力FB。FB是路面给车轮的制动力。制动力越大，汽车的减速度越大。影响制动力的因素有：磨擦力矩Mμ和路面附着条件。Mμ1.3汽车制动力的产生汽车制动系统原理制动踏板感(路感)：在地面附着力范围内，地面制动力通过车轮反映到踏板上，并与踏板力成线性关系，制动系统的这种特性称为制动系统的路感或制动踏板感；作用：驾驶员可直接感觉到汽车制动强度，及时加以必要的调节和控制。制动系统踏板力和踏板行程的要求：踏板行程：小于150mm(轿车)，180mm（货车）。踏板力：小于350N(轿车)，550N（货车）。汽车制动系统原理1.4汽车制动力的类型行车制动系统：使行驶中的汽车减速或停止的制动系统。驻车制动系统：使停止的汽车在原地驻留的制动系统。第二制动系统：在行车制动失效时，使汽车减速、停车的系统。辅助制动系统：汽车下长坡时稳定车速的制动系统。人力制动系统：以驾驶员的体力为输入能源的制动系统。动力制动系统：完全靠发动机的动力转化而成的气压或液压能进行制动的系统。伺服制动系统：兼用人力和发动机动力的制动系统。按制动系统的功用分为：按制动系统的制动能源分为：汽车制动系统原理按传动系统的回路分为：单回路系统、双回路系统。双回路制动系统在一侧回路失效时，仍能提供部分制动力。目前汽车制动系统必须采用双回路制动系统。按制动力的变化方式分为：渐进制动系统：制动力矩和制动力在驾驶员的操纵控制下，在一定的范围内逐渐变化的制动系统。（行车制动系统必须是渐进制动系统）非渐进制动系统：无上述特点的制动系统。（驻车制动系统不必是非渐进的制动系统）按制动能量的传输形式分为：机械式、液压式、气压式、电磁式、组合式。汽车制动系统原理1.5汽车制动系统的组成1.供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中产生制动能量的部分称为制动能源。人的肌体也可作为制动能源，真空助力器。2.控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如制动踏板、ABS、EBD等。3.传动装置:包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。4.制动器:产生制动摩擦力矩的部件。较为完善的制动系统还具有制动力调节装置、报警装置、压力保护装置等附加装置。汽车制动系统原理第2节制动供能系统2.1真空助力器汽车制动系统原理•真空助力器图示真空助力器制动主缸刹车油壶汽车制动系统原理•真空助力器作用•Actuation：真空助力器+制动主缸（省力+制动）•真空助力器：将制动踏板产生的输出力放大后产生制动主缸的输入力。•制动主缸：将真空助力器的输出力转化为液压输出到制动管路。总结为一句：将机械力转化为液压力汽车制动系统原理•真空助力器结构真空助力器结构图汽车制动系统原理•真空助力器工作过程（1）内外腔气室相通真空阀门A开启空气阀门B关闭自然状态汽车制动系统原理•自然状态时，在阀圈弹簧和支撑弹簧的共同作用下，真空阀口A处于开启状态，而空气阀口B处于关闭状态，所以，真空助力器的前后腔是连通的，同时它们又是与大气隔绝的。–真空阀口A：阀圈底面与活塞外壳之间的间隙作用：连通前后腔–空气阀口B：阀圈底面与止动底座之间的间隙作用：连通后腔与大气•若发动机正在工作，由真空泵产生的真空会将真空助力器的真空阀（通常为单向阀）吸开，此时前后腔都处于真空状态。汽车制动系统原理•真空助力器工作过程（2）内外腔气室隔开真空阀门A关闭空气阀门B开启中间工作状态外界空气汽车制动系统原理•中间工作状态时，来自制动踏板的力推动操纵杆向前运动，止动底座也随之运动，使真空阀口A关闭，将前后腔隔离，接着空气阀口B开启，大气进入后腔，由此产生的前后腔压差推动膜片、膜板带着活塞外壳向前运动，此时，装配在推杆组件里的反馈板同时受到止动底座和活塞外壳的推力作用，再通过推杆组件施加在主缸第一活塞上，主缸内产生的油压一方面传递给制动轮缸，另一方面又作为反作用力经由助力器传递回制动踏板，使司机产生踏板感。汽车制动系统原理•真空助力器工作过程（3）内外腔气室隔开空气阀门B关闭平衡状态外界空气汽车制动系统原理•果制动踏板力保持不变，在经由反馈板传递的主缸向后的反作用力和膜片+膜板+活塞外壳+阀碗+支撑弹簧+阀圈向前运动趋势的共同作用下，空气阀口B封闭，达到平衡状态。此时，任何踏板力的增长都将破坏这种平衡，使空气阀口B重新开启，大气的进入将进一步导致后腔原有真空度的降低，加大前后腔压差。•真空助力器的工作过程是一个动平衡的过程。汽车制动系统原理•真空助力器工作过程（4）内外腔气室相通空气阀门B关闭松开制动状态外界空气真空阀门A开启汽车制动系统原理•松开踏板，在阀圈弹簧的作用下，操纵杆带动止动底座向后运动，首先关闭空气阀口B，继续的运动将开启真空阀口A，助力器前后腔连通，真空重新建立。与此同时，在回位弹簧的作用下，膜片+膜板+活塞外壳组件回到初始位置。汽车制动系统原理•真空助力器漏气•方式一：打开发动机，运行1～2分钟后关闭，然后分三次踩踏板。正常工作的真空助力器踩第一脚时，由于真空助力器存在足够真空，其踏板行程正常；第二脚，由于助力器内已损失一些真空，所以踏板行程会减小很多；待踏第三脚时，真空助力器内真空已很少，所以踏板行程也很少，再踏下去就踏不动了。以上即所谓“一脚比一脚高”。这证明助力器无漏气，工作正常。如果每一脚踏板行程都很小，且行程都不变，即所谓的“脚特别硬”，则说明助力器漏气失效。漏气严重的，可听到漏气声音。对于漏气的助力器需予以更换。汽车制动系统原理•真空助力器漏气•方式二：关闭发动机，踩踏板数次，将真空助力器内真空“放掉”。然后踩住踏板，打开发动机，此时踏板应随着发动机抽真空而自动下降，待下降到正常位置后，关闭发动机，1分钟内踏板的脚应无反弹感觉。若踩踏板脚逐渐被抬起，说明助力器漏气，应予以更换。•注意：对于正常的助力器，如果用正常踏板力踩踏板并使踏板停在某处后继续加大力度踩踏板，踏板还会继续往下沉，这种情况决不是助力器漏气，因为漏气的助力器只能使你踏不下去，即所谓“脚硬”，并且会把你的脚向回推（即向上推）。对于这种所谓“脚低”的助力器有两种可能，一是因助力器仍工作在助力状态，只要你再继续加力，踏板肯定会继续往下沉，这时，刹车己经非常可靠，属正常现象。二是主缸漏油，此时能一脚踩到底，且无刹车。汽车制动系统原理•真空助力器异响•不良的助力器会发生异响，有的是“卡嗒”一声，有的是“朴朴”声，异响一般不影响刹车性能，但属于噪声，明显的异响可更换助力器，但不必更换制动总泵。•当出现下列故障现象时，可判断为真空助力器故障：故障现象故障类别判定方法刹车性能差或无刹车1、静密封漏打开发动机数分钟后关闭，不踩踏板能够听到明显的漏气声2、动密封漏打开发动机数分钟后，踩下制动踏板并在中途停止，脚底能够明显感到踏板有向上的顶力汽车制动系统原理第3节制动控制系统3.1刹车防抱死系统ABS汽车制动系统原理•ABS结构图：(Anti－LockBreakSystem防抱死制动系统)汽车制动系统原理•ABS系统工作原理：•ABS是常规制动装置基础上的改进型技术。其工作原理是：依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器以及车身上的车速传感器，通过计算机控制。紧急制动时，一旦发现某个车轮抱死，计算机立即指令压力调节器使该轮的制动分泵泄（减）压，使车轮恢复转动。ABS的工作过程实际上是抱死－松开－抱死－松开的循环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态，有效地克服紧急制动时的跑偏、侧滑、甩尾，防止车身失控等情况的发生。•ABS系统并不是每次采取制动都工作，它只有在车轮接近于抱死时才起作用。其工作时并不是悄无声息的，在踩住制动踏板的同时如果ABS工作，会产生适当的噪音，制动踏板也会产生脉动而反复拱脚，这是ABS系统在自动调节制动油压属正常现象。在制动时始终用脚踩住刹车踏板不放松才是正确的。汽车制动系统原理•ABS系统工作过程•ABS系统工作过程汽车制动系统原理建压阶段：ABS不工作，电磁阀不通电，主缸可随时控制制动油压的增减。降压阶段：电磁阀通较大电流。柱塞移至最上方，主缸与轮缸的通路被截断。轮缸和储液器接通，轮缸压力下降。液压泵把制动液加压后送入主缸。保压阶段：向电磁线圈输入较小电流，柱塞处于保压位置。，制动主缸、轮缸和储液器相互隔离密封，制动轮缸中保持恒定的制动压力。增压阶段：当车轮滑转率趋于零时，电磁阀断电，柱塞又回到下极限位置，制动轮缸和主缸相通，轮缸加压。汽车制动系统原理3.2电子制动力分配系统EBD•作用:改善车轮间制动力的分布通过刹车信号灯和刹车液水平来提醒驾驶员此功能由ABS来管理EBDABS汽车制动系统原理•EBD系统:(ElectricBrakeforceDistribution电子制动力分配)•汽车制动时，如果四只轮胎附着地面的条件不同，四个轮子与地面的摩擦力不同，在制动时就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象。EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而各异的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力（牵引力）的匹配，以保证车辆的平稳和安全。•EBD在本质上可以说是ABS的辅助功能，可以提高ABS的功效。所以在安全指标上，汽车的性能更胜一筹。当重踩刹车时，EBD在ABS作用之前，依据车辆的重量和路面条件，自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率,如发觉此差异程度必须被调整时,刹车油压系统将会调整传至后轮的油压，以得到更平衡且更接近理想化刹车力的分布。所以EBD+ABS就是在ABS的基础上，平衡每一个轮的有效地面抓地力,改善刹车力的平衡，防止出现甩尾和侧移，并缩短汽车制动距离。汽车制动系统原理3.3车身电子稳定系统ESP•ESP综合了ABS、BAS（制动辅助系统）和ASR（加速防滑控制系统）三个系统，功能更为强大，在高端车型如奔驰上已经得以应用。ESP系统由传感器、ECU（中央控制处理单元）和执行器三大部分组成，在电脑实时监控汽车运行状态的前提下，对发动机及制动系统进行干预和调控。•ESP最重要的特点是它的主动性。如果说ABS、EBD+ABS是被动地作出反应，ESP却可以做到防患于未然。•ESP系统：(ElectronicStabilityProgram车身电子稳定系统)汽车制动系统原理•ESP系统组成控制单元制动助力器制动压力传感器动态液压泵液压控制单元侧向加速度传感器横摆率传感器轮速传感器方向盘角度传感器纵向加速度传感器ASR/ESP按钮E256制动灯开关F制动踏板开关F47转速传感器后右G44/前左G47前右G45/后左G46方向盘角度传感器G85侧向加速度传感器G200制动压力传感器G201横摆率传感器G202附加信号发动机管理变速箱管理动态控制液压泵V156进油阀N99,N101,N133,N134回油泵继电器J105回油泵V39电磁阀继电器J106动态控制阀1N225出油阀N100,N102,N135,N136动态控制阀2N226动态控制高压阀2N228动态控制高压阀1N227ABS警报灯K47制动系统警报灯K118ASR/ESP警报灯K115附加信号发动机管理变速箱管理导航管理自诊断控制单元J104传感器执行元件汽车制动系统原理汽车制动系统原理•ESP在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答：a、驾驶者想操纵