商用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法的發(fā)展

商用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法的發(fā)展

隨著車(chē)輛技術(shù)的進(jìn)步和車(chē)輛行駛速度的提高，發(fā)達(dá)國(guó)家正在應(yīng)用大量先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提高商用車(chē)的懸掛性能。除了傳統(tǒng)的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS)、驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR)、電子制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)、電子穩(wěn)定裝置(ESP)、巡航控制系統(tǒng)(ACC)等系統(tǒng)外,制動(dòng)系統(tǒng)的零部件如空壓機(jī)、制動(dòng)器等技術(shù)領(lǐng)域也日益向模塊化、高可靠性發(fā)展。近幾年伴隨著中國(guó)商用車(chē)的迅猛發(fā)展,其制動(dòng)系統(tǒng)也在發(fā)生著深刻的變化,主要體現(xiàn)在制動(dòng)系統(tǒng)總體性能的逐步提高和電子化裝置的應(yīng)用方面。1國(guó)內(nèi)商用車(chē)管理系統(tǒng)的總結(jié)1.1汽車(chē)制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)目前針對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB12676-1999《汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》為汽車(chē)制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中最為重要的,它對(duì)汽車(chē)行車(chē)制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能要求和評(píng)價(jià)方法都做出了明確的規(guī)定。其中,有關(guān)應(yīng)急制動(dòng)、制動(dòng)系統(tǒng)部分失效時(shí)的剩余制動(dòng)性能和行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)雙回路控制的規(guī)定對(duì)商用車(chē)安全性能的提高更是具有重要的意義。該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)ECER13法規(guī)《關(guān)于M、N、O類(lèi)機(jī)動(dòng)車(chē)制動(dòng)的統(tǒng)一規(guī)定》和ISO7634-1995《被牽引車(chē)輛氣制動(dòng)系試驗(yàn)方法》、ISO7635-1991《道路車(chē)輛氣壓、氣液制動(dòng)系性能試驗(yàn)方法》等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)制定的。有關(guān)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能方面的技術(shù)內(nèi)容與ECER13等效。ABS方面,國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB13594-2003《機(jī)動(dòng)車(chē)和掛車(chē)防抱制動(dòng)性能和試驗(yàn)方法》也是非等效采用了ECER13附件13《裝備防抱制動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛的試驗(yàn)要求》。因此我國(guó)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系基本與歐洲是一致的。此外,GB7258-2004《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》也對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了較為全面的規(guī)定,國(guó)家車(chē)輛管理部門(mén)基本上是按此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行檢驗(yàn)的。制動(dòng)系統(tǒng)零部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要參照了日本、美國(guó)及ISO等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的。如GB16897-1999《制動(dòng)軟管》參考美國(guó)FMVSS106、GB/T5922-1986《汽車(chē)和掛車(chē)氣壓制動(dòng)裝置壓力測(cè)試連接器尺寸》參照ISO3583等等。1.2制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展商用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式主要有氣動(dòng)式、液壓式、氣液混合式。它們的工作原理基本是一樣的,都是利用制動(dòng)裝置工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱來(lái)逐漸消耗車(chē)輛所具有的動(dòng)能,以達(dá)到車(chē)輛制動(dòng)減速或直至停車(chē)的目的。其中,氣壓制動(dòng)是發(fā)展最早的一種動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)。它利用空氣壓縮機(jī)提供氣壓,經(jīng)濟(jì)性較好,是目前得到廣泛應(yīng)用的一種制動(dòng)系統(tǒng)。下面就以氣制動(dòng)系統(tǒng)為例簡(jiǎn)要介紹一下國(guó)產(chǎn)商用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展情況。國(guó)產(chǎn)重型汽車(chē)的歷史基本是從上世紀(jì)60年代開(kāi)始的。一些早期車(chē)型的制動(dòng)系統(tǒng)為單回路,系統(tǒng)中沒(méi)有保護(hù)裝置,一處漏氣全車(chē)失去制動(dòng)能力。制動(dòng)系統(tǒng)中只有簡(jiǎn)單的油水分離器、防凍泵、高壓控制器、單腔制動(dòng)總閥等。此后,以JN162等車(chē)型為代表的重型車(chē)開(kāi)始使用雙回路保護(hù)閥。行車(chē)制動(dòng)前后橋采用雙回路制動(dòng)系統(tǒng),一條回路漏氣時(shí),另一條完好回路仍能保持一定氣壓。但輔助用氣仍從前后橋管路中引出,存在安全隱患,并且基本不具備應(yīng)急制動(dòng)功能。80年代我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)斯太爾系列、日產(chǎn)柴8t系列等國(guó)外重型汽車(chē),這些車(chē)型制動(dòng)系統(tǒng)都采用了四回路保護(hù)閥、空氣干燥器等先進(jìn)零部件,制動(dòng)系統(tǒng)基本為四回路制動(dòng)系統(tǒng),技術(shù)水平較高,制動(dòng)性能優(yōu)異。制動(dòng)系統(tǒng)主要包括行車(chē)制動(dòng)、駐車(chē)制動(dòng)(兼應(yīng)急制動(dòng))、輔助制動(dòng)系統(tǒng)。輔助用氣管路與行車(chē)和駐車(chē)制動(dòng)徹底分離。四回路保護(hù)閥設(shè)有最低安全氣壓保護(hù)裝置,其中任何一條氣路氣壓泄漏時(shí)其余回路仍能保持一定制動(dòng)氣壓,保證整車(chē)行駛的安全性。較典型的商用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖。1.2.1軸和后橋制動(dòng)回路行車(chē)制動(dòng)采用雙回路制動(dòng)系統(tǒng),分別控制汽車(chē)前軸和后橋制動(dòng)回路。當(dāng)其中一條回路失效時(shí),另一回路不受影響,使整車(chē)仍保持一定制動(dòng)效能。雙回路制動(dòng)總閥一般安裝在駕駛室內(nèi)部或前圍上。1.2.2手制動(dòng)閥的隨動(dòng)作用駐車(chē)制動(dòng)一般通過(guò)彈簧制動(dòng)氣室(一般安裝在后橋上)斷氣制動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的,由安裝在駕駛室內(nèi)的手制動(dòng)閥操縱。需要駐車(chē)制動(dòng)時(shí),操縱手制動(dòng)閥手柄使其置于駐車(chē)位置,彈簧制動(dòng)氣室內(nèi)的壓縮空氣排入大氣,壓縮彈簧伸長(zhǎng),氣室推桿推動(dòng)調(diào)整臂,使得固定在上面的凸輪軸旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生與行車(chē)制動(dòng)相似的制動(dòng)。手制動(dòng)閥具有隨動(dòng)功能,其輸出氣壓隨手柄轉(zhuǎn)動(dòng)角度而變化,制動(dòng)力也就隨之不同。因此駐車(chē)制動(dòng)兼有應(yīng)急制動(dòng)功能。1.2.3制動(dòng)鼓臨床應(yīng)用國(guó)產(chǎn)商用車(chē)輔助制動(dòng)裝置一般為簡(jiǎn)單的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)。通過(guò)排氣制動(dòng)碟閥關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管,汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋反向驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),將汽車(chē)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能,以達(dá)到減速的目的。試驗(yàn)證明,該裝置是非常有效的。尤其是在山區(qū)公路上,當(dāng)車(chē)輛長(zhǎng)時(shí)間處于下坡時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)可以控制車(chē)速始終在某一范圍內(nèi),基本解決了由于頻繁行車(chē)制動(dòng)而產(chǎn)生的制動(dòng)鼓過(guò)熱問(wèn)題。近年來(lái)大客車(chē)開(kāi)始應(yīng)用專(zhuān)門(mén)的緩速器如電渦流緩速器或變速器內(nèi)置式液力緩速器,重型卡車(chē)也開(kāi)始批量采用諸如EVB等發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)裝置,逐漸提高了輔助制動(dòng)性能。1.3彈簧系統(tǒng)主要部件的應(yīng)用1.3.1重卡發(fā)動(dòng)機(jī)卸荷方式空壓機(jī)是制動(dòng)系統(tǒng)的能源供給裝置。國(guó)產(chǎn)商用車(chē)空壓機(jī)早期大多采用單缸式,部分為雙缸式,排量多數(shù)集中在300cc以?xún)?nèi)。如WD615等系列發(fā)動(dòng)機(jī)原型機(jī)所選單缸空壓機(jī)排量即為293cc?？諌簷C(jī)的額定工作壓力一般為8bar左右,卸荷方式有內(nèi)卸荷和外卸荷兩種。隨著國(guó)Ⅲ排放重卡發(fā)動(dòng)機(jī)日益向大功率邁進(jìn),空壓機(jī)排量也有了較大幅度的提高。如某型號(hào)國(guó)Ⅲ發(fā)動(dòng)機(jī)的空壓機(jī)排量已接近500cc?？諌簷C(jī)排量的提高有助于降低其工作負(fù)荷率,延長(zhǎng)使用壽命。某些在用車(chē)輛的空壓機(jī)不同程度地存在竄油現(xiàn)象。分析原因,有的是空壓機(jī)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)件存在質(zhì)量問(wèn)題,也有整車(chē)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)因素和用戶(hù)使用維護(hù)不當(dāng)造成的。除了提高空壓機(jī)自身質(zhì)量外,對(duì)于工地、礦山等粉塵污染嚴(yán)重,使用狀況惡劣的車(chē)輛,在設(shè)計(jì)上必須采取有效措施(如安裝沙漠空濾器、雙旋風(fēng)進(jìn)氣道等)使空壓機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)保持較高的清潔度,同時(shí)車(chē)輛用戶(hù)應(yīng)及時(shí)對(duì)空濾器進(jìn)行正確地維護(hù)保養(yǎng),從而減少竄油故障的發(fā)生。1.3.2防止空氣成為導(dǎo)壓閥的有效方法早期應(yīng)用的調(diào)壓閥現(xiàn)已很少見(jiàn),正在被空氣干燥器所替代,簡(jiǎn)易APU開(kāi)始推廣。簡(jiǎn)易APU實(shí)際上就是空氣干燥器和四回路保護(hù)閥的集成,從而節(jié)約空間便于總體布置?？諝飧稍锲骷染哂懈稍锟諝庥行Х乐箍諝夤苈芳皻鈩?dòng)元件的銹蝕以及寒冷地區(qū)空氣管路和氣動(dòng)元件結(jié)冰損壞的作用,同時(shí)又具有調(diào)壓閥的功能。由于它對(duì)下游管路的清潔起著至關(guān)重要的作用,因此其可靠性非常關(guān)鍵。如果空壓機(jī)排出的氣體含有機(jī)油,就會(huì)粘附在起空氣干燥作用的分子篩上,久而久之將使其失去水分吸附作用,使得下游閥類(lèi)、儲(chǔ)氣筒產(chǎn)生早期腐蝕甚至失效。為此有的公司專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了機(jī)油過(guò)濾器,安裝在空氣干燥器進(jìn)氣管路之前,或采用帶機(jī)油過(guò)濾功能的空氣干燥器,收到了較好的效果。但我們認(rèn)為解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于發(fā)動(dòng)機(jī)匹配合適的高品質(zhì)空壓機(jī)。1.3.3自動(dòng)間隙調(diào)整臂的安裝自動(dòng)間隙調(diào)整臂能自動(dòng)調(diào)節(jié)由于制動(dòng)磨損而增大的制動(dòng)襯片與制動(dòng)鼓之間的間隙,使制動(dòng)間隙恒定,保證汽車(chē)制動(dòng)安全可靠。GB12676-1999《汽車(chē)氣制動(dòng)產(chǎn)品性能、試驗(yàn)及檢測(cè)方法》要求車(chē)輛安裝制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整裝置。國(guó)內(nèi)企業(yè)自行研發(fā)的自動(dòng)間隙調(diào)整臂技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟,并批量投放市場(chǎng)。裝用自動(dòng)間隙調(diào)整臂后常見(jiàn)的故障是制動(dòng)鼓異常發(fā)熱,主要有以下原因:(1)自動(dòng)間隙調(diào)整臂自身質(zhì)量問(wèn)題。由于內(nèi)部調(diào)整機(jī)構(gòu)對(duì)材料及工藝要求較高,如達(dá)不到要求,使用過(guò)程中容易出現(xiàn)制動(dòng)過(guò)熱。(2)自動(dòng)間隙調(diào)整臂與原車(chē)制動(dòng)器匹配不合理。應(yīng)根據(jù)車(chē)輛制動(dòng)器狀況,經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際裝車(chē)匹配試驗(yàn)后,才能最終確定合理間隙。自動(dòng)間隙調(diào)整臂必須與制動(dòng)鼓的尺寸精度相匹配。如果制動(dòng)鼓表面圓度大于自動(dòng)間隙調(diào)整臂設(shè)定間隙,必然會(huì)造成制動(dòng)拖磨而產(chǎn)生過(guò)熱。(3)制動(dòng)器自身問(wèn)題。如制動(dòng)器尺寸精度低、受熱變形量大;制動(dòng)蹄的剛度較小,自動(dòng)間隙調(diào)整臂調(diào)出的間隙要比理論計(jì)算的小;制動(dòng)器回位彈簧彈性不足或失效,造成制動(dòng)器不回位等等,都會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)鼓過(guò)熱。1.3.4板式混合制動(dòng)的應(yīng)用和完善制動(dòng)器是制動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分,目前商用車(chē)制動(dòng)器基本分為鼓式和盤(pán)式兩大類(lèi)。由于盤(pán)式制動(dòng)器熱和水穩(wěn)定性以及抗熱衰退性能較鼓式制動(dòng)器好,國(guó)外商用車(chē)裝用較多。以前盤(pán)式制動(dòng)器昂貴的價(jià)格阻礙了它在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用,但隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)的盤(pán)式制動(dòng)器產(chǎn)品的逐漸成熟,其價(jià)格因素開(kāi)始逐漸消除。相對(duì)于歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō),國(guó)產(chǎn)商用車(chē)對(duì)于盤(pán)式制動(dòng)器的應(yīng)用還處于初級(jí)階段。尤其對(duì)于前盤(pán)后鼓配置車(chē)型的制動(dòng)匹配,還有不少問(wèn)題亟待解決。如前后橋制動(dòng)力的分配,以及由此產(chǎn)生的制動(dòng)協(xié)調(diào)性等等。目前盤(pán)式制動(dòng)器在一些高端客車(chē)上應(yīng)用較多,重型卡車(chē)匹配設(shè)計(jì)時(shí)可以部分借鑒客車(chē)的經(jīng)驗(yàn),最重要的是通過(guò)大量的道路試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,確保整車(chē)獲得最佳的制動(dòng)性能。2監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)2.1制動(dòng)可靠性和制動(dòng)系統(tǒng)健全國(guó)內(nèi)制動(dòng)系統(tǒng)零部件與國(guó)外先進(jìn)水平的差距在逐漸縮小,部分中外合資企業(yè)的產(chǎn)品基本性能與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品基本相當(dāng)。如閥類(lèi)零部件的可靠性已由30~50萬(wàn)次逐漸提高到100萬(wàn)次以上。另外為滿(mǎn)足制動(dòng)噪聲要求,空氣干燥器、制動(dòng)總閥等已開(kāi)始采用消音器。同時(shí),國(guó)產(chǎn)商用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)逐漸向歐洲車(chē)型靠攏。行車(chē)制動(dòng)、駐車(chē)制動(dòng)及輔助制動(dòng)等功能日趨完備,發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、緩速器等輔助制動(dòng)裝置的應(yīng)用將越來(lái)越普遍。這些方面的進(jìn)步必將促進(jìn)整車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)性能的提高。2.2采用大排量發(fā)電機(jī)空壓機(jī)排量的大小,影響著制動(dòng)系統(tǒng)工作中氣源補(bǔ)充速度的快慢,直接關(guān)系到整車(chē)安全性。國(guó)產(chǎn)商用車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)日益向大功率邁進(jìn),選用大排量空壓機(jī)成為可能。國(guó)內(nèi)有的企業(yè)已在國(guó)Ⅲ、國(guó)Ⅳ排放發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了這方面的嘗試。有的空壓機(jī)排量已超過(guò)到600cc,額定工作壓力也由8bar提高至10bar或更高。高氣壓的優(yōu)點(diǎn)是不言而喻的。為了提高制動(dòng)效率和方便整車(chē)總體布置,歐洲重卡的空壓機(jī)額定工作氣壓大多數(shù)已采用12.5bar甚至更高。國(guó)產(chǎn)商用車(chē)采用大排量、高輸出氣壓空壓機(jī)是大勢(shì)所趨。2.3空氣處理單元隨著車(chē)輛用氣系統(tǒng)的不斷增加以及各系統(tǒng)對(duì)氣壓要求的差異,單一壓力輸出的四回路保護(hù)閥已無(wú)法滿(mǎn)足車(chē)輛的要求。多氣壓空氣處理單元(APU)的應(yīng)用已成為發(fā)展趨勢(shì)?？諝馓幚韱卧闪烁稍锲鳌⒈Ｗo(hù)閥、壓力控制等多種功能于一體,便于整車(chē)總體布置。同時(shí)電控空氣處理單元可以通過(guò)CAN線系統(tǒng)與車(chē)輛進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)了對(duì)整車(chē)氣壓系統(tǒng)的智能控制。在不久的將來(lái),在某些高端車(chē)型上肯定會(huì)看到這種APU的身影。2.4新車(chē)型電子技術(shù)的應(yīng)用在國(guó)外重型卡