制動系統(tǒng)工作原理.ppt

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制動系統(tǒng)的工作原理 制動系統(tǒng)的分類 行車制動 腳剎 和駐車制動 手剎 在行車過程中 一般都采用行車制動 腳剎 便于在前進(jìn)的過程中減速停車 不單是使汽車保持不動 若行車制動失靈時才采用駐車制動 當(dāng)車停穩(wěn)后 就要使用駐車制動 手剎 防止車輛前滑和后溜 停車后一般除使用駐車制動外 上坡要將檔位掛在一檔 防止后溜 下坡要將檔位掛在倒檔 防止前滑 制動系統(tǒng)的組成及作用 制動踏板 制動力的施動者 且具有助力的作用 杠桿原理 真空助力泵 利用發(fā)動機(jī)吸氣原理產(chǎn)生助力作用制動主缸 液壓力的施動者儲液壺 儲藏備用油液制動油管 傳遞液壓油的動力制動器 制動力的執(zhí)行者 直接參與制動 制動系統(tǒng)的發(fā)展 基本制動系統(tǒng) 組成 制動踏板 真空助力泵 制動主缸 儲液壺 制動油管 盤式制動器 鼓式制動器 基本原理 腳踏板上的力經(jīng)過制動踏板 真空助力泵和液壓油路放大以后 傳到盤式或者鼓式制動器上面 使制動器產(chǎn)生作用 對輪盤產(chǎn)生制動摩擦力 產(chǎn)生制動效果 達(dá)到減速或者駐車的目的 制動力放大原理 制動模型簡化圖 在左圖中 真空助力泵沒有畫出 后面做單獨(dú)分析 制動踏板 對A點(diǎn)取力矩 4x x 0F 4P液壓管路 在液壓油管路中 液體的壓力可以看作處處相等 故對橫截面的壓力大小只與半徑的平方有關(guān)系 即 F1 9F既而F1 36P即只需要在踏板上施加1牛的力就能將其放大36倍 A F1 真空助力泵力放大原理 在剎車踏板工作之前 真空助力泵內(nèi)部與外界處于一個隔離的狀態(tài) 互不交換氣體 A腔室和C腔室處于連通狀態(tài) B通道 與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管相連 在發(fā)動機(jī)工作過程中 發(fā)動機(jī)吸氣作用使整個助力泵內(nèi)部形成真空 實(shí)際上是低壓或者負(fù)壓 即壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大氣壓 當(dāng)制動踏板工作時 D口打開 與外界導(dǎo)通 E通道被閥體關(guān)閉 此時A腔室和C腔室隔離 此時A腔室仍然處于真空 而C腔室與大氣連通 在A C腔室之間形成壓力差 起到助力作用 助力效果大概在4 5倍 萬都的產(chǎn)品助力效果為5倍 當(dāng)松下剎車時 D口關(guān)閉 A C重新連通 整個助力泵內(nèi)部與外界隔離且處于真空 B A C D E 綜上所述 制動系統(tǒng)力放大的過程主要由三部分組成 制動踏板 真空助力泵 制動器活塞 力的放大效果能達(dá)到100倍以上 這樣 就使踩剎車變得很容易了 盤式制動器和鼓式制動器 盤式制動器組成 制動盤 制動鉗和摩擦片 以及磨損提示片 工作時 液壓油通過活塞推動剎車片向制動盤方向移動 產(chǎn)生很大的壓力以達(dá)到摩擦制動的效果 由于 其形狀很像一個鉗子 所以又叫鉗盤式制動器 鼓式制動器組成 制動蹄片 制動鼓 回位彈簧 固定銷等組成 位于制動鼓內(nèi)有制動蹄塊在一端受到促動力時 可繞其另一端的支點(diǎn)向外轉(zhuǎn)動 壓靠在制動鼓內(nèi)圓面上 產(chǎn)生磨擦力矩 所以又稱這種制動器為內(nèi)張式制動器 對制動蹄塊的一端施加力使之轉(zhuǎn)動稱為制動蹄塊促動置 施加的力稱為促動力 一般采用凸輪或頂桿作為驅(qū)動裝置 因此又稱為凸輪或頂杠制動器 當(dāng)停止制動時 通過回位彈簧制動蹄片回位 盤式制動器和鼓式制動器優(yōu)缺點(diǎn)比較 盤式制動器優(yōu)點(diǎn) 1 盤式制動器在液力助力下制動力大且穩(wěn)定 2 空氣直接通過盤式制動盤 故盤式制動器的散熱性很好 缺點(diǎn) 1 結(jié)構(gòu)相對于鼓式制動器來說比較復(fù)雜 2 制動鉗 管路系統(tǒng)要求也較高 而且造價高于鼓式制動器 鼓式制動器優(yōu)點(diǎn) 1 結(jié)構(gòu)簡單 易于維護(hù) 2 成本較低 缺點(diǎn) 1 制動效能和散熱性差 制動力穩(wěn)定性差 2 由于散熱性不好 鼓式制動器存在熱衰退現(xiàn)象 導(dǎo)致剎車性能變差 駐車制動 手剎 手制動柄以拉線拉動制動索 使后輪制動蹄片或制動鉗鎖死的停車制動狀態(tài) 制動輔助系統(tǒng)發(fā)展歷程 由上圖可以看出 隨著人們對安全性越來越高的要求 制動系統(tǒng)安全性能的要求也會越來越高 因此由此衍生出來一系列保障制動過程中安全的產(chǎn)品 根據(jù)產(chǎn)品出現(xiàn)的先后 以及功能由低級到高級 由單一到多功能 這批產(chǎn)品分別為ABS TCS ESC或者ESP 帶ABS TCS ESP的制動系統(tǒng) ABS TCS ESC出現(xiàn)的背景 如上圖所示 汽車在制動過程中如果制動力過大 出現(xiàn)前輪抱死的情況 就會使前輪失去與地面的附著力而使汽車不能轉(zhuǎn)向 只能沿著一個方向前進(jìn) 出現(xiàn)跑偏的情況 如果后輪抱死 則同樣道理 只要一打方向盤便會出現(xiàn)甩尾的現(xiàn)象 而不論是跑偏還是甩尾 都很可能造成很嚴(yán)重的交通事故 所以ABS就在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生了 ABS 全名是Anti lockBrakeSystem 防鎖死制動系統(tǒng) 或Anti skidBrakingSystem 防滑移制動系統(tǒng) ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能 又能防止車輪鎖死 使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向 保證汽車的制動方向穩(wěn)定性 防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏 是目前汽車上最先進(jìn) 制動效果最佳的制動裝置 轉(zhuǎn)向不足 轉(zhuǎn)向過度 ABS在制動系統(tǒng)中的位置 ABS TCS ESC位于真空助力泵和制動油管之間 在這之間起到調(diào)節(jié)油壓的具體作用 下面詳講ABS單元作用 ABS ABS單元組成 ABS控制系統(tǒng)由輪速傳感器 控線束和ABS單元組成 控制線束將輪速傳感器的轉(zhuǎn)速信號傳遞給ABS單元的ECU ECU判斷汽車車輪是否抱死 以決定是否采取相關(guān)行為防抱死 ABS模塊具體構(gòu)造 ABS相關(guān)單元的作用 ECU 接收傳感器的信號 計算并判斷是否啟動ABS馬達(dá) 泵 將由輪缸流出的制動液經(jīng)蓄能器泵回主缸 以防止ABS工作時制動踏板行程發(fā)生變化 電磁閥 控制輪缸油路的通斷 油管接口 與制動主缸相連 傳輸或者返回制動油 控制裝置和ABS警示燈等組成 在不同的ABS系統(tǒng)中 制動壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理往往不同 電子控制裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制邏輯也可能ABS通常都由車輪轉(zhuǎn)速傳感器 制動壓力調(diào)節(jié)裝置 電子不盡相同 在常見的ABS系統(tǒng)中 每個車輪上各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器 將有關(guān)各車輪轉(zhuǎn)速的信號輸入電子控制裝置 電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號對各個車輪的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和判定 并形成相應(yīng)的控制指令 制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成 電動泵組成和儲液器等組成一個獨(dú)立的整體 通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連 制動壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制 對各制動輪缸的制動壓力進(jìn)行調(diào)節(jié) ABS的工作過程可以分為常規(guī)制動 制動壓力保持制動壓力減小和制動壓力增大等階段 在常規(guī)制動階段 ABS并不介入制動壓力控制 調(diào)壓電磁閥總成中的各進(jìn)液電磁閥均不通電而處于開啟狀態(tài) 各出液電磁閥均不通電而處于關(guān)閉狀態(tài) 電動泵也不通電運(yùn)轉(zhuǎn) 制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態(tài) 而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態(tài) 各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化 此時的制動過程與常規(guī)制動系統(tǒng)的制動過程完全相同 在制動過程中 電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的車輪轉(zhuǎn)速信號判定有車輪趨于抱死時 ABS就進(jìn)入防抱制動壓力調(diào)節(jié)過程 例如 電子控制裝置判定右前輪趨于抱死時 電子控制裝置就使控制右前輪刮動壓力的進(jìn)液電磁閥通電 使右前進(jìn)液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài) 制動主缸輸出的制動液不再進(jìn)入右前制動輪缸 此時 右前出液電磁閥仍末通電 ABS工作原理 而處于關(guān)閉狀態(tài) 右前制動輪缸中的制動液也不會流出 右前制動輪缸的刮動壓力就保持一定 而其它末趨于抱死車輪的制動壓力仍會隨制動主缸輸出壓力的增大而增大 如果在右前制動輪缸的制動壓力保持一定時 電子控制裝置判定右前輪仍然趨于抱死 電子控制裝置又使右前出液電磁閥也通電而轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài) 右前制動輪缸中的部分制動波就會經(jīng)過處于開啟狀態(tài)的出液電磁閥流回儲液器 使右前制動輪缸的制動壓力迅速減小右前輪的抱死趨勢將開始消除 隨著右前制動輪缸制動壓力的減小 右前輪會在汽車慣性力的作用下逐漸加速 當(dāng)電子控制裝置根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號判定右前輪的抱死趨勢已經(jīng)完全消除時 電子控制裝置就使右前進(jìn)液電磁閥和出液電磁閥都斷電 使進(jìn)液電磁閥轉(zhuǎn)入開啟狀態(tài) 使出液電磁閥轉(zhuǎn)入關(guān)閉狀態(tài) 同時也使電動泵通電運(yùn)轉(zhuǎn) 向制動輪缸泵輸送制動液 由制動主缸輸出的制動液經(jīng)電磁閥進(jìn)入右前制動輪缸 使右前制動輪缸的制動壓力迅速增大 右前輪又開抬減速轉(zhuǎn)動 ABS通過使趨于抱死車輪的制動壓力循環(huán)往復(fù)而將趨于防抱車輪的滑動率控制 在峰值附著系數(shù)滑動率的附近范圍內(nèi) 直至汽車速度減小至很低或者制動主缸的常出壓力不再使車輪趨于抱死時為止 制動壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達(dá)3 20HZ 在該ABS中對應(yīng)于每個制動輪缸各有對進(jìn)液和出液電磁閥 可由電子控制裝置分別進(jìn)行控制 因此 各制動輪缸的制動壓力能夠被獨(dú)立地調(diào)節(jié) 從而使四個車輪都不發(fā)生制動抱死現(xiàn)象 TCS ESC的工作原理 起步 假設(shè)在冰雪路面上起步 如果兩驅(qū)動輪所處的路面附著力不一樣 如果起步時驅(qū)動力過大 將會導(dǎo)致附著力低的一邊的車輪先打滑 而失去驅(qū)動能力 而附著力高的一邊的車輪正常驅(qū)動 這樣的話起步時汽車就會跑偏 安裝了TCS的汽車 如果檢測到附著力低的車輪打滑 就會通過降低發(fā)動機(jī)供油量的方式降低驅(qū)動力 以達(dá)到正常起步的效果 過彎 汽車在轉(zhuǎn)彎時 如果節(jié)氣閥開度過大 將使驅(qū)動輪打滑 前輪驅(qū)動汽車的前輪如果打滑 汽車將出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足的現(xiàn)象 即汽車偏離了轉(zhuǎn)向圓弧 跑到轉(zhuǎn)向圓弧之外去了 后輪驅(qū)動汽車的后輪如果打滑 汽車將出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向現(xiàn)象 即汽車偏離了轉(zhuǎn)向圓弧 跑到轉(zhuǎn)向圓弧之內(nèi)去了 嚴(yán)重時汽車會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 計算機(jī)通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器掌握司機(jī)的轉(zhuǎn)向意圖 然后利用左右車輪速度傳感器檢測左右車輪速度差 從而判斷汽車轉(zhuǎn)向程度是否和司機(jī)的轉(zhuǎn)向意圖一樣 如果檢測出汽車轉(zhuǎn)向不足 或過度轉(zhuǎn)向 計算機(jī)立即判斷驅(qū)動輪的驅(qū)動力過大 發(fā)出指令降低驅(qū)動力 以便實(shí)現(xiàn)司機(jī)的轉(zhuǎn)向意圖 TCS又叫牽引力控制系統(tǒng) 其功能是在ABS基礎(chǔ)上 加入了驅(qū)動力防滑系統(tǒng) 用于汽車在低附著系數(shù)路面上的起步或者過彎上面 當(dāng)TCS檢測到驅(qū)動力過大時 會通過降低發(fā)動機(jī)供油量以防止汽車起步蛇形或者過彎轉(zhuǎn)向不足 具體工作原理 蛇行 ESC的工作原理 電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng) electronicstabilitycontrol 有時又叫ESP ElectronicStabilityProgram 相對于ABS和TCS ESC在汽車的橫向穩(wěn)定性上 有一個更安全的保障 現(xiàn)分析一下汽車在轉(zhuǎn)彎時ESP如何產(chǎn)生作用 轉(zhuǎn)彎背景 眾所周知 汽車在過彎的時候 會承受一個離心力 這個力的大小為 F MV2 R M為車的整備質(zhì)量 V為車速 而R為轉(zhuǎn)彎半徑 在行駛中取決了方向盤的轉(zhuǎn)向角度 如果轉(zhuǎn)彎速度過快或者方向盤角度過大 都會的導(dǎo)致離心力超過地面的附著力 產(chǎn)生滑移的現(xiàn)象 不能完成正常的轉(zhuǎn)彎效果 下面分析一下前輪兩驅(qū)的車進(jìn)彎時ESP的作用 1 如果進(jìn)彎時速度過大 將會導(dǎo)致驅(qū)動輪不能按照方向盤的角度行使 出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足而使車頭跑到別的路面上去 這時候ESP首先通過方向盤轉(zhuǎn)角傳感器及各車輪轉(zhuǎn)速傳感器識別駕駛員轉(zhuǎn)彎方向 駕駛員意愿 ESP通過橫擺角速度傳感器 英文原稱為yawratesensor 識別車輛繞垂直于地面軸線方向的旋轉(zhuǎn)角度及側(cè)向加速度傳感器識別車輛實(shí)際運(yùn)動方向 若ESP判定為出現(xiàn)不足轉(zhuǎn)向 將制動內(nèi)側(cè)后輪 使車輛進(jìn)一步沿駕駛員轉(zhuǎn)彎方向偏轉(zhuǎn) 從而穩(wěn)定車輛 ECU 橫向側(cè)速度傳感器 轉(zhuǎn)向不足 制動內(nèi)側(cè)后輪 制動外側(cè)前輪 ESC的工作原理 轉(zhuǎn)向過度 2 如果進(jìn)彎時 后輪速度過大 將會導(dǎo)致轉(zhuǎn)向過度而產(chǎn)生甩尾 此時ESP判定為出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向 ESP將制動外側(cè)前輪 防止出現(xiàn)甩尾 并減弱過度轉(zhuǎn)向趨勢 穩(wěn)定車輛 如果單獨(dú)制動某個車輪不足以穩(wěn)定車輛 ESP將通過降低發(fā)動機(jī)扭矩輸出的方式或制動其它車輪來滿足需求 ABS TCS ESC的外形基本上都一樣 安裝位置也一樣 可以裝在真空助力泵和制動輪缸之間的任何位置 具體位置根據(jù)車身總布置情況而定 至此 現(xiàn)階段制動系統(tǒng)基本就是這樣幾種情況了 ABS TCS ESC的其他作用 由于這三種安全系統(tǒng)從本質(zhì)上來說都是防抱死系統(tǒng) 故都能夠減少汽車抱死時與地面的磨損 故從保護(hù)輪胎的角度說也是很有意義的 謝謝