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制动系统的定义和分类

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制动系统的定义和分类

    一、制动系统定义和功能分类

    除了正常滑行减速以外,能使汽车减速或保持原地不动的功能称为制动功能,有制动功能不一定能称为制动系统。行车制动系统、驻车制动系统和辅助制动系统有自己独立的部件,可以称为制动系统。而发动机制动、能量回馈制动、应急制动只有制动功能。

    按系统和功能进行分类,目前有以下6种。

    1.行车制动系统

    行车制动系统也称“脚刹”,用脚踩刹车踏板实现“全轮制动”。对于轿车为四轮制动。

    2.驻车制动系统

    驻车制动系统也称“手刹”,在停车后,为保持车在原地不动,对汽车的部分车轮进行制动,对于轿车为后轮制动。驻车制动系统有独立部件,分为机械式和电子式两种控制。目前,多采用机械式,操作方式是用手或脚控制驻车制动杆来实现后轮制动,不能对前轮实施制动。这种方式可靠性高,成本低。少数车采用了电控驻车系统,利用按压开关将信号传给驻车控制器ECU,驻车控制器ECU控制电动机实现盘式驻车。这种方式节省了驻车制动操作的空间,系统能进行自诊断,但成本要增加很多。

    3.货车的辅助制动系统

    辅助制动是货车上保持低速行驶的一种制动系统,辅助制动目前常用有三种方法如下:

    (1)在辅助制动开关按下或拉下时,利用机械阀关闭排气管来增大发动机排气行程阻力的方式来增大发动机制动效果;

    (2)利动传动系统传动轴的转动,带动电力流缓速器将汽车动能转化为电能并以热能耗散到大气中去;

    (3)在变速器后部增加液力缓速器,利用传动系带动液力缓速器的泵轮将油液打向涡轮后再经发动机前部的散热器将热能耗散到大气中去。

    4.发动机制动功能

    发动机制动是将变速器移向低挡,实现车身的平动动能反向传递给传动系、发动机和发动机外挂部件,具体来说是通过提高传动系统部件、发动机和发动机外挂的发电机、空调压缩机和助力泵的转速来实现能量的转移,简称为发动机制动。任何汽车利用接合传动系都有发动机制动,没有发动机制动功能的变速器是不允许生产的。由于其完全没有自己独立的系统部件,只是对变速器的一个操作,因此不能称为系统。

    5.能量回馈制动功能

    电动汽车和混合动力汽车拥有能量回馈制动功能,通过车轮带动发电机的永磁转子扫描定子发电,实现机械能向电能的转化。它不是一个具有独立部件,且以回馈能量为主的系统,电机在车上主要作电动机。电机控制系统根据汽车的减速情况自动控制回馈能量的大小。

    6.应急制动功能

    在行车中,行车制动失灵时,不得不利用驻车制动和发动机制动来实现停车,汽车上没有独立的应急制动装置。在行车中使用驻车制动有甩尾的危险。

    [完成任务]传统轿车采用哪两个制动系统?__________;__________。货车采用哪三个制动系统?__________;__________;__________。应急制动本质是什么制动?__________。

    纯电动汽车采用哪两个制动系统?__________;__________。发动机制动是制动发动机,让发动机熄火,还是发动机转移了车的水平动能,发动机转速提高?__________。

    二、制动系统结构分类

    1.按制动力的来源分类

    制动系统按制动力的来源,分为人力制动、助力制动、人力+助力制动三种。

    1)人力制动

    人通过机械或液压油传力称为人力制动,只适用于小型车,不适用于轿车和货车。

    2)助力制动

    货车利用空气压缩机的压缩空气(相对压强为5~8bar)和空气大气压(相对压强为0)之间的压强差来助力,由于压差较大,可减小伺服机构尺寸实现制动。

    3)人力+助力制动

    轿车利用真空源(一般最大为-0.3bar)和大气压(相对压强为0)之间的压差助力,称为真空助力,压差最大为0.7bar,制动时是人力和真空制动力的叠加,这是轿车制动常用的方式。当真空助力失效后,只有人力制动,制动距离明显增长。真空源有三种:对于汽油机,利用发动机工作时进气歧管的真空度;对于柴油机,采用发电机后部或凸轮轴端部带动的一个叶片真空泵;也可采用电动真空泵。现在轿车配有自动变速器时,为增加制动助力效果,还有采用电动真空泵辅助发动机进气歧管形成真空源的设计方法。

    [完成任务]货车的气压助力和轿车的液压助力,在没有助力的情况,哪种还能实现人力制动?____________________。

    2.按制动传力介质分类

    制动系统按制动传力介质不同,分为机械式、液压式、气压式和电磁式。其中低速农用车一部分采用机械式,大部分采用液压传力方式;轿车全部采用液压传力方式;轻型货车可采用液压或气压作为传力介质,重型货车传力介质全部采用气压。

    3.按制动主缸个数(气压制动按四通阀分出多少封闭的管路数目)分类

    液压传力的制动系统分为单管路和双管路制动两种,制动主缸采用一个管路时称为单路制动,采用两个管路时称为两管路制动。

    20世纪80年代以前,汽车制动系统多为单回路(也称单管路)。在单回路制动系统中,制动主缸有一个输出口连接到制动管路上,向所有车轮制动器提供制动力。该制动系统虽然结构简单,但只要系统中任意一处损坏而漏气或漏油,就会造成整个制动系统失效,即“刹车失灵”。为了可靠制动,各国先后采用“冗余技术”,通过法规强制推行双回路制动系统,以确保制动系统的可靠性,保证行驶安全。双回路制动系统也称为双管路制动系统,是指全车的所有行车制动器的液压或气压管路由两条相互独立的回路组成。双回路制动系统的制动主缸有2个独立的工作腔,分别与各自回路的管路连接。若其中一个回路失效后,仍能利用另一完好的回路起制动作用。

    目前只有极少数轻型低速货车仍在采用单管路液压制动,轿车全采用液压双管路制动。气压制动的货车采用上下腔的制动阀不能等同于双管路制动,因为制动阀本身并不产生制动力。所以应根据四通阀分出多少封闭的管路数目来确定,多轴货车会有两管路或三管路制动,余下的一个管路作为辅助制动控制用。

    气压制动系统的脚制动阀相当于液压制动主缸,气压制动系统的制动气室相当于液压制动系统的制动轮缸。目前气压制动系统的脚制动阀分为上下两层管路,下层管路为前转向轮制动,上层管路为后轮制动。

    4.按双回路制动系统管路布置形式分类

    双回路制动系统有以下5种不同的管路布置形式。

    1)Ⅱ式(前后式)

    Ⅱ式管路布置是指一条回路连接前桥(轴)车轮制动器,另一条回路连接后桥(轴)车轮制动器,如图4-1(a)所示,前桥车轮制动器与后桥车轮制动器各用一个回路。

    Ⅱ式管路布置简单,可与传统的单轮缸(或单制动气室)鼓式制动器配合使用,成本较低,目前在各类汽车特别是货车上应用广泛。一套回路失效,前轴或后轴车轮制动力丧失,将使整车的制动效率下降。后制动回路失效时,对无ABS装置的汽车,一旦前轮抱死则极易丧失转弯制动能力。最严重的是前轴制动失效,无ABS装置的汽车不仅会出现后轮抱死而丧失稳定性,而且因为停车制动装置是通过后轴起作用的,所以即使施加停车制动也无法弥补前轴制动力的丧失。

    2)X式(对角线式)

    一条回路连接左前轮和右后轮制动器,另一条回路连接右前轮和左后轮制动器,如图4-1(b)所示。前轴的一侧车轮制动器与后桥的对侧车轮制动器同属一个回路。

    图4-1 Ⅱ式管路布置和X式管路布置

    (a)Ⅱ式;(b)X式

    X式管路布置简单。直行制动时,任一套回路漏液,剩余总制动力都能保持正常值的50%,并且不会丧失稳定性,因为无制动力一侧的车轮可以承受侧向力。但是,一旦某一管路损坏发生漏液,将造成两侧制动力不平衡,此时前轮将朝制动力大的一边绕主销转动,出现制动跑偏。但可通过调整主销偏移距,使其为负值(即前轮接地点在主销延长线与地面交点的内侧,达20mm),这时不平衡的制动力使车轮反向转动,避免两侧的制动力不均而引起制动跑偏。但主销偏移距值不宜过小,否则不仅使转向沉重,而且在转向时,轮胎与路面间将产生较大的滑动,加剧轮胎磨损。

    双回路制动系统管路布置形式应采用Ⅱ式或X式。对于中型和重型等后轮重载荷的商用汽车宜采用Ⅱ式布置形式;对于质心偏前的汽车,如乘用车及轻型汽车多采用X式布置形式。

    5.按有无电控系统分类

    制动系统按有无电控系统,分为传统制动系统和电控制动系统,其中电控系统又分为ABS和ABS/ESP两种电控系统。

    传统制动系统设计时,在时间控制上,按后轮正常制动,前轮晚于后轮制动原则设计计量阀,这种功能在电控制动系统轿车上不再使用,软件上无计量阀功能。在制动强度控制上,后轮制动力要小于前轮(防止后轮抱死发生甩尾事故),原则上要设计比例阀或感载比例阀。

    采用电控ABS系统后,后轮采用了低选原则,也就是电子制动力分配功能,所以在电控制动系统中无计量阀和比例阀。当电控制动系统为ABS/ESP型时,除了有在行车制动中进行ABS的制动压力调节功能外,在汽车转弯行驶时,ESP功能提供自动制动“部分车轮”以实现驾驶员意图路径跟踪功能。

    6.按行车制动系统是否有能量回馈制动功能分类

    按行车制动系统是否有能量回馈制动功能,可分为机械摩擦制动和混合制动两种。电动汽车和混合动力汽车拥有机械摩擦和能量再生两种制动。

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