商用車氣壓ABS電磁閥對彈簧制動氣室制動力的影響研究

2021-09-09 02:15:30曹君

汽車實用技術(shù) 2021年16期

曹君

（陜西萬安汽車零部件有限公司，陜西西安 710200）

1 彈簧制動氣室的駐車制動工作原理

彈簧制動氣室的駐車制動工作原理如圖1所示。

圖1 彈簧制動氣室駐車制動工作原理圖

1.1 未駐車制動狀態(tài)

手制動閥扳至“行車”狀態(tài)，儲氣筒內(nèi)的氣壓經(jīng)差動繼動閥進入彈簧制動氣室的12口，推動活塞將大彈簧進行壓縮，推桿回縮至初始位置（帶動調(diào)整臂及鼓式制動器凸輪等，將制動鼓與制動蹄片分離），此時車輛無駐車制動力。

1.2 駐車制動狀態(tài)

手制動閥扳至“駐車”狀態(tài)，彈簧制動氣室12口內(nèi)的氣壓經(jīng)差動繼動閥的3口排向大氣，大彈簧由于氣壓撤除進行釋放，在彈簧力的作用下，推桿伸出至終止位置（帶動調(diào)整臂及鼓式制動器凸輪等，將制動鼓與制動片壓緊），此時車輛達到最大駐車制動力[1]。

但是，由于整個制動管路系統(tǒng)是密閉的，在推桿伸出過程中，大彈簧活塞前部與12口相連壓力逐步撤除，大彈簧活塞后部與11口相連，11口則逐步向彈簧缸內(nèi)吸氣，電磁閥的2口與彈簧制動氣室11口相連且電磁閥內(nèi)部此時是密閉的（如圖2，上下閥片均處于關(guān)閉狀態(tài)），這樣彈簧制動氣室11口與電磁閥2口之間會逐步形成“抽真空”。因為彈簧制動氣室11口吸氣不足，大彈簧活塞運動受阻，大彈簧釋放力會減弱，車輛的最大駐車制動力也會衰退。

圖2 氣壓ABS電磁閥上下閥片均處于關(guān)閉狀態(tài)圖

以規(guī)格為16駐車氣室進行試驗，彈簧制動氣室11口不接ABS電磁閥及接入ABS電磁閥分別進行駐車力靜特性試驗（如圖3），可以看出，其在推桿伸出最大位置處時△駐車力差值達到了約500 N，故在極限情況下，可能會導(dǎo)致車輛駐車溜坡的現(xiàn)象的發(fā)生。

圖3 彈簧制動氣室是否接ABS電磁閥的駐車力靜特性分析

2 彈簧制動氣室的行車制動工作原理

彈簧制動氣室的行車制動工作原理如圖4 所示：

圖4 彈簧制動氣室行車制動工作原理圖

手制動閥扳至“行車”狀態(tài)，踩下制動踏板，腳閥的促動氣壓經(jīng)過行車繼動閥、儲氣筒及管路進入ABS電磁閥，之后進入彈簧制動氣室11口并推動氣室膜片，推桿伸出至終止位置（帶動調(diào)整臂及鼓式制動器凸輪等，將制動鼓與制動片壓緊），此時車輛達到最大行車制動力。

3 氣壓ABS電磁閥的工作原理

3.1 加壓

加壓閥和減壓閥均不通電。兩閥的銜鐵靠回位彈簧預(yù)緊力將閥口j和閥口f封閉。腔A中的氣壓迅速頂起進氣膜片a，打開進氣口，氣流進入B腔，進而進入制動氣室。同時，信號氣順著通道b，進入d腔，頂起排氣膜片c，關(guān)閉排氣口。這樣，空氣直接由A腔進行B腔，繼而進行行車制動氣室[2]。

圖5 氣壓ABS電磁閥工作原理圖

3.2 減壓

加壓閥和減壓閥同時通電。加壓閥通電吸合，關(guān)閉閥口h，打開閥口j，信號氣經(jīng)通道k至E腔，壓下膜片a，關(guān)閉進氣口，阻斷空氣由腔A進入腔B。同時，減壓閥通電吸合，關(guān)閉閥口g，打開閥口f，B腔中的空氣將膜片c壓下，排氣口打開，空氣經(jīng)C腔，再通過通道e進入大氣。這樣，B腔中的空氣由排氣口排出，行車制動氣室中氣壓降低。

3.3 保壓

加壓閥通電，減壓閥不通電。由于減壓閥不通電，信號氣經(jīng)通道b進入d腔，封住排氣口。同時，加壓閥通電吸合，同減壓狀態(tài)一樣，阻斷空氣進入腔B。這樣，保持制動氣室壓力不變。

4 車輛異常現(xiàn)象

在ABS電磁閥工作過程中，控制器根據(jù)路面工況控制ABS電磁閥內(nèi)部加壓閥和減壓閥在不停的動作（加壓-減壓-保壓）來調(diào)整氣壓（如圖6）來達到所需要的制動力。但在某種個例情況下，ABS電磁閥在減壓過程中關(guān)閉閥口g后，打開閥口f，B腔中的空氣將膜片c壓下，排氣口打開，空氣經(jīng)C腔，再通過通道e進入大氣。B腔中的空氣排氣口排出不完全，會在B腔形成殘留壓力，當殘留壓力達到一定壓力時，會使彈簧制動氣室的推桿回位不能回到初始位置，使得輪邊制動鼓與制動蹄片（或制動卡鉗制動片與制動盤）分離不徹底，導(dǎo)致拖磨，嚴重的會導(dǎo)致輪邊著火，有著嚴重的安全隱患。故在QC/T 1006－2015《汽車防抱死系統(tǒng)氣壓電磁調(diào)節(jié)器性能要求及臺架試驗方法》[3]4.5中也明確要求，如下表1：

圖6 氣壓ABS電磁閥出氣口壓力－制動時間曲線

表1 殘留壓力要求

5 對彈簧制動氣室殘余壓力與推桿伸出長度進行試驗（不模擬調(diào)整臂及制動器的負載）

將彈簧制動氣室11口與12口與截止閥1、截止閥2、壓力表與氣源按下圖進行聯(lián)接。將11口與12口與氣源聯(lián)接后，使得行車制動腔與駐車制動腔內(nèi)充入額定壓力并平衡，然后關(guān)閉截止閥1，逐步打開并關(guān)閉截止閥2，觀察壓力表的壓力及位移傳感器的位移，并形成曲線關(guān)系。如圖7所示：

圖7 壓力及傳感器位移曲線圖

由上圖可以看出，在彈簧制動氣室不帶負載的情況下，在殘留壓力35 kPa時，推桿可達到60 mm的伸出長度。但在實際的情況下，彈簧制動氣室的回位彈簧及制動器的回位彈簧力會形成一定的氣室推桿叉回位力，故殘留壓力一般情況下不會形成拖滯。但在某些個例情況下或“氣頂液”的混合制動系統(tǒng)型式中，ABS電磁閥的殘留壓力會導(dǎo)致制動器拖滯。