China university of mining and technology
China University of Mining and Technology
科研训练
题 目: 客车制动系统
学 院: 机电工程学院
专 业: 机械设计
班 级: 机自09-1班
姓 名: 翟宇佳
学 号: 030905
指导老师 杨金勇 老师
一、汽车制动系统简介
汽车制动系是用于使行驶中的汽车减速或停车,使下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。汽车制动系直接影响着汽车行驶的安全性和停车的可靠性。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大,为了保证行车安全,停车可靠,汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。也只有制动性能良好,制动系工作可靠的汽车,才能充分发挥其动力性能。
汽车制动系至少应有行车制动装置和驻车制动装置。行车制动装置用于使行驶中的汽车强制减速或停车,并使汽车在下段坡时保持适当的稳定车速。驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间地停住在一定位置甚至在斜坡上,它也有助于汽车在坡路上起步。
二、汽车制动系统的组成
任何制动系统都有以下四个基本组成部分:
1)功能装置: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零件,其中生产制动能量的部分称为制动能源。
2)控制装置:包括产生制动动作和控制动作和效果的各种部件,制动踏板机构即是最简单的一种控制装置。
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。
4)制动器:产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件,其中也包括辅助制动系中的缓速装置。
较为完善的制动系统还具有制动力调节装置,压力保护装置等。
三、汽车制动系统的类型
1)按制动系统的功用分类
(1)行车制动系统——使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。
(2)驻车制动系统——使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。
(3)第二制动系统——在行车制动系统失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。
(4)辅助制动系统——在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。
2)按制动系统的制动能源分类
(1)人力制动系统——以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。
(2)动力制动系统——完全依靠发动机动力转化成的气压或液压进行制动的制动系统。
(3)伺服制动系统——兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。
按照制动能量的传输方式,制动系统又可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。同时采用两种传能方式的制动系统可称为组合式制动系统,如气顶液制动系统。
四、汽车制动系统的功用
汽车制动系必须具备如下基本功能:
1在行车过程中能以适当的减速度使汽车降低到所需值(包括零值);
2使汽车在下坡行驶时保持适当的稳定速度;
3使汽车可靠地在原地(包括在斜坡上)停驻。
因此,制动系中至少应有两套的制动装置——行车制动装置和驻车制动装置。前者用以保证第一项功能,并在坡道不长的情况下保证第二项功能;后者则主要保证第三项功能,并有助于汽车在坡道上起步。
五、详细介绍几种制动系统
5-1 空气制动器概述
重型汽车采用压缩空气与油液作为制动能源。压缩空气是经过压缩的空气,所占的空间比处于大气状态下的正常形态要小。
压缩空气在汽车领域有很多用途。压缩空气在汽车气压制动器中的应用原理比较简单。压缩空气被吸入一个包含有活塞的气缸。压缩空气使活塞移动,直到所遇阻力与压缩空气所发的力相等为止。例如,图中活塞的面积为10cm2,压缩空气的压力为10㎏/cm2。压缩空气在活塞上所形成的总压力为10×10即100㎏/cm2,其效果与液力是相似的。
注意,作用于活塞的空气数量对所形成的力并无影响。这里唯一的决定因素是空气压力与气压所作用的活塞面积。
空气制动系统有两种型式,一个是气顶油式,另一个为全空气式。
对于气顶油式制动系统,当司机踩下制动踏板时,压缩空气通过双腔制动阀送入气动伺服制动器,由此将气压能转换为液压能,并将制动液送入制动分泵。气动伺服制动器的输出功率决定于其活塞的截面积。
对于全空气制动系统,由发动机驱动的压缩机给贮气筒提供压缩空气,只使用压缩空气作为制动的源功率。因此,全空气制动系统需要有压缩机、贮气筒、制动/弹簧室与阀门。制动力由阀门控制,这样用小的制动操纵力就可以产生很大的制动功率。
由于空气可以压缩,即使有小泄漏,也不至于影响到制动器性能。
气压制动系统不需要更换制动液,也不需要进行放气处理。气压制动系统一般用于大中型公共汽车与重型卡车。
5-1-1 气顶油式系统
气顶油式系统布置(如下图):
气顶油式系统工作原理图(如下图)
5-1-2 全空气式系统
全空气式系统布置(如下图)
全空气式系统工作原理 :
当司机踩下制动踏板时,双腔制动阀动作,贮气筒的压缩气加到继动阀的检修口。
当压缩空气加到继动阀的继动活塞上部时,继动活塞向下运动,如图所示排气口闭合,进气阀开启。与从贮气筒来的压缩气合在一起通过出气口流向后轮制动气室。
当司机轻踩制动踏板并保持时,加给制动气室的压缩气作用于继动活塞的底面,继动活塞的上部与底部受力相同。此时,由于内置的弹簧力,继动活塞会稍稍向上运动。于是进气阀关闭,继动阀中无气流通过。
当司机松开制动踏板时,检修口的压缩气在双腔制动阀处放入大气。继动阀的继动活塞向上运动,进气阀关闭,排气口开启。加到制动气室的空气经过排气口排到大气中。
5-2 防抱死制动系统 ABS
在制动器有故障或路面湿滑的情况下进行汽车制动很容易产生打滑现象。制动打滑会减小制动力,增加制动距离,侧向打滑会使车头调转并失去转向控制能力,因而造成事故。因此采用ABS系统来防止制动中车轮抱死和打滑以保证:
1. 稳定性
在湿滑路面上行驶时,ABS可防止车轮过度打滑,使汽车不会飘移或驶下路面。
2. 操纵性
当汽车减速通过弯道时,ABS可以减小因车轮抱死造成的打滑,保证转向稳定。
3. 最佳制动距离
ABS通过减少因车轮抱死造成的打滑能够提供最佳的制动距离,保证良好的制动能力。防抱死制动系统(A.B.S)在紧急制动时可以自动调节加给制动器的气压,防止车轮抱死,最大限度地利用可用牵引力。ABS通过在制动中防止车轮抱死,使汽车能够保持稳定并具有转向能力。通过最佳利用可用牵引力,ABS还可以使制动距离得到缩短。安装ABS时,还可以加装一个防滑调节( ASR)系统。在起动加速时ASR可自动防止驱动轮打滑。ASR还可以将驱动扭矩传给具有最大牵引力的车轮。
5-2-1 ABS工作原理:
1-空气压缩机; 2-带有卸荷阀的干燥器; 3-再生储气筒; 4-四回路保护阀; 511-前制动储气瓶; 512-后制动储气瓶; 513-驻车制动储气瓶; 6-气压传感器; 7-电子双针气压表; 8-气压过低报警灯; 9-脚制动阀; 10-气压调节阀; 11-前制动气室; 1211-前轮盘式制动器;1212-后轮盘式制动器; 13-双向阀; 14-继动阀; 15-双向阀; 16-后储能弹簧制动气室; 17-气压传感器; 18-电子气压表; 19-手制动阀;20-继动阀; 21-双向阀; 22-气压开关; 23-驻车指示灯; 24-排气制动电磁阀; 25-排气制动操纵缸; 26-电磁阀; 27-减压阀; 28-齿圈; 29-车轮转速传感器; 30-电子控制单元; 31-ABS指示灯; 32-ASR指示灯; 33-ASR制动阀; 34-放水阀; 35-系统测试接口
(1)充气
压缩空气通过发动机上的空压机1产生,经过带有卸荷阀的干燥器2进入再生储气筒3和四回路保护阀4。当气压超过四回路保护阀4的开启压力时,压缩空气通过四回路保护阀进入前制动储气筒511和后制动储气筒512,压缩空气被引到气压传感器6中,压缩空气从前、后制动储气筒出来,分别进入脚制动阀9的进气口11、12,电磁阀26和继动阀14也从后制动储气筒512取气。当气压达到规定值时,气压传感器6内的欠压保护开关关闭,气压过低报警灯8灭。另一方面,压力通过气压传感器6转换成电压信号,再通过电子双针气压表7转换成指针的位置,通过肉眼读出。
其它设备的充气在前后制动回路充气结束后才开始,顺序由四回路保护阀控制。驻车制动回路的压力信号通过气压传感器17取出,由电子气压表18读出。压缩空气从驻车制动储气筒513出来,通过管路输送到手制动阀19和继动阀20。空气悬架、排气制动电磁阀24和ASR制动阀33直接从四回路保护阀中取气。系统充气直至达到卸荷压力,集成在干燥器2上的卸荷阀打开,从空压机出来的压缩空气被连接到大气,而空压机则继续工作。同时,再生储气筒内的压缩空气通过连接管反过来进入干燥器,经过干燥器滤芯由排水口排出,从而把干燥器内积聚的水分吹走,再生储气筒内的压缩空气因而排空,直至气压下降到卸荷压力以下,卸荷阀关闭,空压机出来的压缩空气又经过干燥器进入再生
储气筒和四回路保护阀,进入下一个工作循环。再生储气筒必须和干燥器一起使用,其作用是储存少量的压缩空气,以在卸荷阀卸荷的同时把干燥器滤芯内的水分吹走。
(2)行驶
车辆行驶时前制动气室11和后储能弹簧制动气室16的行车制动缸是没有压力的,来自驻车制动储气瓶的压缩空气经过手制动阀19通至继动阀20,后者开启使压缩空气经过双向阀21向后储能弹簧制动气室16的驻车制动缸充气。当气压达到一定值时,储能弹簧被压缩,后制动钳回位,驻车制动解除,车辆处于行驶状态,气压开关22关闭,驻车指示灯23灭。同时,来自四回路保护阀的压缩空气经过手制动阀19通至双向阀21。
(3)制动
(1)行车制动。通过踏下制动踏板操纵脚制动阀9,制动气压供给到前、后制动回路。前制动气室11直接充气。来自脚制动阀的压缩空气经过双向阀13通至继动阀14的控制端口,作为一个控制信号,该气压使继动阀的排气口关闭,进而将继动阀的进气口打开,来自后制动储气筒的压缩空气通过继动阀14、双向阀15和气压调节阀10进入后储能弹簧制动气室的行车制动缸,达到/快充0目的。当后储能弹簧制动气室的行车制动缸气压上升到与继动阀的控制气压相等时,继动阀的进气门关闭,使制动气压不再上升,从而达到与制动踏板行程同步。前制动气室11和后储能弹簧制动气室16分别控制前轮盘式制动器1211和后轮盘式制动器1212的制动钳动作,车辆制动。抬起制动踏板操纵脚制动阀9,充满在前制动气室11上的压缩空气通过脚制动阀排入大气(根据实际需要,可以通过快放阀完成/快放0功能),加在继动阀14的控制端口上的压缩空气通过脚制动阀排入大气,继动阀的排气口打开,后储能弹簧制动气室的行车制动缸内的压缩空气通过继动阀14迅速排入大气,达到/快放0目的,从而快速解除行车制动。
(2)驻车制动。通过操纵手制动阀19至/驻车制动0位置,加在双向阀21上的气压撤消,加在继动阀20的控制端口上的压缩空气通过手制动阀排入大气,继动阀的排气口打开,后储能弹簧制动气室16的驻车制动缸内的压缩空气通过继动阀20迅速排入大气,气压开关22闭合,车辆被储能弹簧产生的制动力所制动,驻车指示灯23亮。通过操纵手制动阀19至/行驶0位置,来自驻车制动储气瓶的压缩空气经过手制动阀19通至继动阀20,后者开启使压缩空气经过双向阀21向后储能弹簧制动气室16的驻车制动缸充气。当气压达到一定值时,储能弹簧被压缩,后制动钳回位,驻车制动解除,车辆处于行驶状态,气压开关22关闭,驻车指示灯23灭。
(3)排气制动。需要进行排气制动时,通电打开电磁阀24,来自贮气筒的压缩空气经过电磁阀充入排气制动操纵缸25,推动活塞,通过连杆机构使蝶阀阀门能关闭发动机的排气管,从而把发动机作为辅助减速器使用,把汽车的能量由发动机吸收掉。
(4)辅助设施
(1)特殊情况下驻车制动的解除。车辆长期停放,可能处于无气压状态,此时车辆驻车制动,发动机不能起动,想要将车辆拖走时,可用扳手旋转两个后储能弹簧制动气室的解除制动螺栓,解除后轮驻车,要恢复驻车时旋回这个螺栓。也可以设置拖车管,把外部气压引入系统内,以解除驻车制动。注意:在解除驻车制动前,必须保证车辆安全停靠,用三角木固定好四个轮胎。
(2)客车停站制动。通电打开电磁阀26,压缩空气通过后制动回路到达减压阀27,出来后经过双向阀13到达继动阀14的控制端口,作为一个控制信号,该气压使继动阀的排气口关闭,进而将继动阀的进气口打开,来自后制动储气筒的压缩空气通过继动阀14、双向阀15和气压调节阀10进入后储能弹簧制动气室的行车制动缸,通过机械传动机构驱动两个后制动钳,后轮被制动。
断电关闭电磁阀26,加在继动阀14的控制端口上的压缩空气通过电磁阀26的排气口排入大气,继动阀14的排气口打开,后储能弹簧制动气室的行车制动缸内的压缩空气通过继动阀迅速排入大气,后制动钳回位,制动解除。这种制动方式一般在客车停站时使用。ABS和ASR
(1)速度感应。齿圈28跟随车轮转动,通过电磁式车轮转速传感器29产生一个交变的电压,电压变化的频率能精确反映出车轮转速的变化,交变电压的频率与车轮的转速成正比,此电压经过整形放大后送至电子控制单元30,电子控制单元通过比较车辆的速度和轮子的转速,识别出各个轮子是否有抱死的趋势。
(2) ABS(制动防抱死系统)。ABS系统一般是在当一个或多个轮子的制动有抱死的趋势时起作用的。在这种情况下,制动气室内的气压是由电子控制单元30发出指令,通过各个气压调节阀10来控制的。这个气压调节使车轮避免抱死,使车辆充分发挥制动效能,缩短制动时间和制动距离,有效防止紧急制动时的侧滑、甩尾,获得良好的行驶稳定性,并且使车辆可以在紧急制动时转向,具有良好的转向操纵性,还可避免轮胎与地面的剧烈摩擦,减少轮胎磨损。
由于电磁式车轮转速传感器在车轮转速很低时产生的电压很低,以致不能检测车轮转速,故在电子控制单元30中设置了车速下限控制器,当车速低于某一值时,系统停止制动力的自动调节,制动气压增加直至停车。ABS/ASR系统的故障通过指示灯31的点亮或熄灭显示出来(车速高于下限车速时),这表示ABS/ASR系统部分或全部因故障而失效。
(3) ASR(牵引力控制系统)。ASR系统一般是在驱动轴的牵引力不足,导致一个或两个驱动轮打滑的时候起作用的。在这个过程中,ASR制动阀33受到电子控制单元30的控制,通过双向阀15和气压调节阀10向打滑的驱动轮的制动气室充气制动打滑驱动轮。气压是通过电子控制单元30向气压调节阀10发出的指令控制的。
当电子控制单元30识别到牵引力不足是因为发动机的输出功率过高时,就会发出指令,通过伺服机构减小发动机的油门开度(图中未表示出)。
对打滑驱动轮的制动作用在车速超过一定数值的时候结束,因为这时车辆的加速已经在有效控制范围内。每次牵引力控制系统工作的时候,ASR指示灯32亮。
ASR的作用是当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内,从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力;二是保持汽车的行驶稳定。没有ASR的汽车行驶在易滑路面上加速时驱动轮容易打滑;如是后驱动的车辆容易甩尾,如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时,汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时,如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移,当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向。
如果司机踩制动时用力过大,车轮就可能抱死。通过监测车轮转速,ABS的电子控制模块( ECM)可以确定何时就要发生抱死。当轮速与车速达到规定的差值时,一个或多个车轮会显出抱死的倾向,ECM便对相应车轮的制动压力进行调节,防止车轮抱死,保证有最佳的附着力。制动压力由压力控制阀(PCV)控制,该阀可以精确的增量减少、保持或增加气压(直到达到司机所给的压力)。
除非车轮有要抱死的迹象,否则ABS不会激活。ABS有故障时会关闭系统中受影响的部分,同时点亮ABS警告灯。ABS关闭后,剩下的部分还可以进行非ABS的一般制动。
在极端的条件下ABS系统提供稳定的制动。甚至在冰雪路面上也能迅速制动,车轮不会抱死并与路面保持最大磨擦力,提供最佳制动距离。通过在路面上抱死车轮侧的气室压力,系统保证了汽车得以直行。司机稍加转动方向盘就可以使汽车保持正确方向
5-2-2 ASR 工作原理:
在不利的行驶条件下起步或加速时驱动轮可能打滑。
如汽车两侧牵引力不同,牵引力最小的车轮可能打滑,汽车往往被陷住。
ASR(牵引力控制)通过使用ASR电磁阀与ABS压力控制阀制住打滑车轮,可以对这种情况给以补救。驱动扭矩转给有牵引力的车轮,使汽车能够开走。这样,ASR起了自动差速锁的作用
当一侧车轮被湿滑或泥泞的路面陷住时,打滑车轮空转,汽车无法行驶,传动系统(差速器、半轴)也无法正常发挥作用。为了补偿滑转,保证稳定性,ASR功能可以对滑转车轮适当制动并将扭矩转给其它车轮以便使汽车脱出。ASR功能就是所谓牵引力控制,是ABS系统应用的一种扩展。只有ABS系统中集成的ASR控制阀(电磁阀)提供ASR功能。
汽车在湿滑路面起步或加速时,车轮可能滑转。汽车可能无法起步或者行驶不稳而导致事故。当两侧车轮转速不同时,ASR系统对转得较快的车轮(滑转车轮)实施制动使两侧车轮的速度变得相等。当车速高于30公里/时,ASR系统不作用。
1.在一侧路面结冰的情况下起步(比如在公共汽车站)或在弯道加速或起步,系统可以提供最佳行驶性能。
2.滑转车轮及抱死车轮不能传递驱动力,并降低汽车的可控性,使汽车甩尾。ASR系统可以使司机保持对汽车的控制。
3.系统还可以减少传动机构(差速器、车桥)与轮胎的磨损。
系统布局
5-2-4 ABS电子控制模块
ECM设置
ECM在设置过程中会通过检查所装ASR部件的汽车线束和电系电压来自动检测扩展的程度。
ECM自检功能
当点火开关接通时,ECM微处理器进行自检。自检包括检查计算机存储器、定时器和一系列计算及逻辑功能。工作中,ECM不断进行对永久存储器的测试。
压力控制阀(PCV)
Bosch 4通道ABS使用四个压力控制阀。压力控制阀由两个膜片阀组成,膜片阀由两个电磁阀做引导控制。司机通过脚阀控制制动压力。压缩气自由通过压力控制阀到达制动气室。如果ECM发现某车轮要抱死,则须降低该车轮制动气室的压力。为此,两个电磁阀须同时接通。制动气室中的压力通过接通进气阀来保持。要使压力增加,电磁阀均要断开。
压力增加模式:电磁阀A:断开 电磁阀B:断开
压力保持模式:电磁阀A:接通 电磁阀B:断开
压力泄放模式:电磁阀A:接通 电磁阀B:接通
六、制动系统的发展
从汽车诞生时起,车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来,随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高。这种重要性表现得越来越明显,汽车制动系统种类很多形式多样。传统的制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气—液混合式。它们的工作原理基本都一样,都是利用制动装置。用工作时产生的摩擦热来逐渐消耗车辆所具有的动能,以达到车辆制动减速或直至停车的目的。伴随着节能和清洁能源汽车的研究开发,汽车动力系统发生了很大的改变。出现了很多新的结构型式和功能形式,新型动力系统的出现也要求制动系统结构型式和功能形式发生相应的改变,例如电动汽车没有内燃机,无法为真空助力器提供真空源.一种解决方案是利用电动真空泵为真空助力器提供真空。
汽车制动系统的发展是和汽车性能的提高及汽车结构型式的变化密切相关的,制动系统的每个组成部分都发生了很大变化。
6-1 供能装置的发展
供能装置主要是指制动能源,制动能源有人力制动、伺服制动、动力制动或者上述任两者的结合使用。
人力制动是开始有制动系统时的制动能源,它有机械式制动、液压式制动两种形式。机械式制动主要用于驻车制动系统中,驻车制动系统中要求用机械锁止方法保证汽车在原地停止不动,在任何情况下不至于滑动。液压式制动是通过制动踏板推动制动主缸,进而使制动器进入工作状态。伺服制动兼用人力和发动机作为制动能源,正常情况下制动能量由动力伺服系统供给。动力伺服系统失效时可由人力供给制动能量,这时伺服制动就变为人力制动。伺服制动可用气压能、真空能(负气压能)以及液压能作为伺服能量。形成各种形式的助力器。动力制动系统的制动能源是发动机所驱动的油泵或者气泵,人力仅作为控制来源。可分为气压制动、气顶液制动、液压制动。其中气压制动是发展最早的一种动力制动系统。它用空气压缩机提供气压,气顶液制动是用气压推动液压动作,产生制动作用。液压制动是目前得到广泛应用的一种制动系统。技术已经非常成熟。目前正在发展的电液复合制动以及电子制动中使用了电机作为制动能源,人力踩制动踏板作为控制来源。
6-2 控制装置的发展
最早的人力制动通过机械的连接产生制动动作。发展到人力控制制动,通过踩制动踏板启动制动。再由传力装置把制动踏板力传到真空助力器,经过真空助力器的助力扩大后,传递到制动主缸产生液压力。然后通过油路把液压力传递到每个轮缸,开始制动。随着清洁能源汽车和电动汽车的研究应用,以及电子技术在汽车上面的广泛应用。制动系统的控制装置也出现了电子化的趋势,其中电制动完全改变了制动系统的控制和管理。会使汽车制动系统发生性的变化,它采用电子控制。可以更加准确、更高效率地实现制动。
6-3 传动装置的发展
人力制动时代是采用机械式的传动装置,气(液)压制动是利用气(液)压力和连接管路把制动力传递到制动器。电子制动则是利用制动电机产生制动力直接作用到制动器,它的控制信号来自控制单元(ECU),用信号线传递制动信号和制动力信息。
6-4 制动器的发展
制动器是制动的主要组成部分,目前汽车制动器基本都是摩擦式制动器。按照摩擦副中旋转元件的不同分为鼓式和盘式两大类制动器。
鼓式制动器又有领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向自增力式、双向自增力式制动器等结构型式。盘式制动器有固定钳式、浮动钳式、浮动钳式包括滑动钳式和摆动钳盘式两种型式。滑动钳式是目前使用广泛的一种盘式制动器。由于盘式制动器热和水稳定性以及抗衰减性能较鼓式制动器好。可靠性和安全性也好,而得到广泛应用。但是盘式制动器效能低,无法完全防止尘污和锈蚀,兼做驻车制动时需要较为复杂的手驱动机构,因而在后轮上的应用受到。很多车是采用前盘后鼓的制动系统组成。电动汽车和混合动力汽车上具有再生制动能力的电机,在回收制动能量时起制动作用,它引入了新型的制动器。作为一种新的制动器型式,势必引起制动器型式的变革。电制动系统制动器是基于传统的制动器,也分为盘式电制动器和鼓式电制动器。鼓式电制动器由于制动热衰减性大等缺点,将来汽车上会以盘式电制动器为主。
6-5 制动系统的发展趋势
已经普遍应用的液压制动现在已经是非常成熟的技术。随着人们对制动性能要求的提高,防抱死制动系统、驱动防滑控制系统、电子稳定性控制程序、主动避撞技术等功能逐渐融人到制动系统当中,需要在制动系统上添加很多附加装置来实现这些功能,这就使得制动系统结构复杂化,增加了液压回路泄漏的可能以及装配、维修的难度,制动系统要求结构更加简洁,功能更加全面和可靠,制动系统的管理也成为必须要面对的问题。电子技术的应用是大势所趋。
从制动系统的供能装置、控制装置、传动装置、制动器4个组成部分的发展历程来看.都不同程度地实现了电子化。人作为控制能源。启动制动系统,发出制动企图;制动能源来自储存在蓄电池或其它供能装置;采用全新的电子制动器和集中控制的电子控制单元(ECU)进行制动系统的整体控制,每个制动器有各自的控制单元。机械连接逐渐减少,制动踏板和制动器之间动力传递分离开来,取而代之的是电线连接,电线传递能量,数据线传递信号,所以这种制动又叫做线控制动。这是自从ABS在汽车上得到广泛应用以来制动系统又一次飞跃式发展。
电液复合制动系统是从传统制动向电子制动的一种有效的过渡方案。采用液压制动和电制动两种制动系统。这种制动系统既应用了传统的液压制动系统以保证足够的制动效能和安全性,又利用再生制动电机回收制动能量和提供制动力矩。提高汽车的燃料经济性,同时降低排放.减少污染。但是由于两套制动系统同时存在.结构复杂、成本偏高。结构的复杂性也增加了系统失效和出现故障的可能性,维护和保养难度增加。
电制动的优缺点和存在的问题 :
电子制动首先应用到飞机上,目前处于向汽车领域应用的研究和改进阶段。随着技术进步。各种问题会逐步得到解决。电制动系统最终会取代传统的以液压为主的制动控制系统以及电液复合制动系统。电制动或者线控制动(BBW)是未来制动系统发展的方向。电制动器和电制动控制单元、制动力模拟器是其重要组成部分,反馈制动力给制动踏板产生制动感觉。对于大部分人来说,电制动系统是全新的制动系统,它为将来的智能化车辆提供了条件。基于现在的技术条件,要全面应用电制动,还有很多问题需要面对:
1)驱动能源问题采用电子制动需要较多的电能,一个盘式制动器峰值需要lkW的驱动能量,目前12V的车辆电力系统无法提供这么大的能量,未来的车辆动力系统需要采用高压电,加大能源供应,以满足各系统能量的需求,同时解决好高压电的安全问题;
2)设计制动系统时必须要考虑的是制动系统的失效问题.电制动不存在主动的备用制动系统。不论是ECU、传感器、还是制动器本身、线束失效,都能使制动系统保证制动的基本性能.除了ECU可以采用冗余设计外。实现电制动的一个关键技术是相同失效时的信息交流协议如TTP/C等的研究应用;
3)实现和汽车底盘其他控制系统的集成.仍有待研究;
4)采用电制动后整车质量有所减少,但是非簧载质量可能会有所增加。这是要注意的;
5)制动器在持续制动或高强度制动过程会产生高温,这对电机和传动装置的性能和散热提出了高的要求。
6)成本比原有液压制动系统高。提高电制动系统的性价比是需要解决的问题。
随着技术的进步,上述的各种问题会逐步得到解决。戴姆勒-克莱斯勒汽车公司已经把一种电制动系统——测控一体化制动系统——安装在奔驰乘用车上,它是一种功能强大的机电一体化的系统。在汽车运行中,系统感知制动踏板的动作。并把相关信息传递给控制单元。控制单元发出指令给执行器进行各车轮的制动,它可以根据制动踏板的加速度来识别驾驶员是否正在进行紧急制动并做出迅速反应,缩短制动距离。这种系统会增加驾驶者的安全感和舒适感,使停车过程平顺。可以预见不久的将来会有更多的电制动系统得到装车应用。
在车辆模块化、集成化、电子化、车供能源的高压化的趋势驱动下.车辆制动系统也朝着电子化方向发展,很多汽车和零部件厂商都进行了电制动系统的研究和推广。博世、西门子、特维斯等公司已经研制出一些试验成果.电制动系统必将取代传统制动系统,汽车底盘进一步一体化、集成化.制动系统性能也会发生质的飞跃。