轎車液壓制動系統存在空氣對車輛的影響

謝國文 張艷

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣汽柳州市 545007

1 引言

制動系統是保證整車行駛安全的最關鍵系統。駕駛員通過控制制動踏板來讓車輛減速行駛或通過駐車制動系統讓車輛減速或者讓已經停駛的汽車在原地或者斜披上保持不動（查汽車構造）。

車輛在下線前，廠家會在生產線上用專用設備對液壓制動系統進行抽真空，然后通過正壓向整個制動系統加注制動液。生產線在遇見加注失敗情況，或者更換制動管路、制動卡鉗等零部件后，常對液壓制動系統進行正壓加注。售后維修在更換制動硬管、制動卡鉗等部件后，一般采用重力加注法。同時，主機廠開發測試時，也經常用人工踩踏板排氣法對液壓制動系統進行排氣。

對液壓制動系統進行排氣有一定的技術含量，為了保證制動系統里的空氣已經排除干凈，相關人員需經過培訓才能上崗。如果車輛制動系統排氣不干凈，管路內存在空氣，由于氣體可壓縮性比液體大，在剎車的時候駕駛員就會感覺到制動踏板行程長，踏板感覺偏軟，車輛制動距離長等問題，嚴重時會剎不住車，導致發生嚴重安全事故。

2 常用排氣方法

2.1 抽真空后正壓加注法

該方法僅用于主機廠在生產線上對即將下線的車輛第一次進行制動液加注。因為需要抽真空，因此ABS 或ESC 模塊應該為干式件，制動系統未加注過制動液，否則會損壞抽真空設備。

2.1.1 抽真空

將設備連接上車上專用加注通訊口，目的是發送指令打開ABS 或ESC 正常狀態下常閉的第二回路，以便后續抽出第二回路的空氣并對其加注制動液。將加注槍固定到主缸儲液壺，按下預設程序的開始按鈕，設備會將系統抽至200pa，并保持5s，檢查制動系統是否有泄漏，然后再次抽真空至200pa，保壓5s。

2.1.2 正壓加注

抽真空完成后，下一步就是向液壓制動系統正壓加注制動液，設備以2bar 壓力加注制動液，直到加滿，然后通過回吸管將制動液回抽至標準液位。

2.2 正壓排氣法

此方法主要用于整車廠抽真空加注失敗后下線進行次二次加注，一般仍需要與ABS或ESC 通訊打開封閉的第二回路進行排氣。將設備與儲液壺連接密封后即可啟動設備增壓，然后依次打開各個回路控制閥和各個輪缸放氣螺釘進行排氣。長時間通電打開第二回路會導致ABS 或ESC 電磁閥發熱，一般控制在排氣20 秒后休息5 秒，然后再繼續排氣，直到4 個輪均完成排氣。

2.3 重力排氣法

此方法一般用于汽車修理店更換ABS 或ESC 模塊、制動卡鉗等部件后進行排氣，由于ABS 或ESC 模塊售后件為濕式件，已經加注過制動液，因此不需要對ABS 或ESC進行通訊打開第二回路進行排氣。

該方法基本操作如下，打開儲液壺蓋，往里加滿制動液，然后打開輪缸排氣螺釘，讓制動液在重力作用下由儲液壺流經各個制動管路，最后將空氣由輪缸排氣螺釘流出。待氣體排干凈后擰緊放氣螺釘。該方法一個人即可操作，而且可以四個輪缸同時進行排氣。

打開儲液壺蓋之前需進行清理，避免將雜質帶入儲液壺，損壞液壓制動系統皮碗或堵塞制動管路。

2.4 人工踩踏板排氣法

該方法需要兩個人配合完成，并需要一定的默契配合。其中一個人在主駕駛位置負責踩制動踏板，另外一個人在車外負責打開輪缸進行排氣，并及時對儲液壺補充制動液。最后一個步驟需要注意，當排氣干凈后，駕駛員踩下制動踏板后并穩住不松腳，待另一人擰緊輪缸放氣螺釘后，駕駛員才能松腳抬起制動踏板。

需要注意在每次抬腳時候一定要將制動踏板復位到最高處，并維持2 秒鐘，這么做的目的就是讓儲液壺里的制動液能通過進液孔順利進入制動主缸，否則有可能只有管路里面的制動液來來回回循環，氣體也在管路里來回無法被制動液排出。

3 制動系統排氣不干凈對車輛的影響

3.1 對制動距離、減速度的影響

對車輛制動性能的考核，我們一般以100km/h 制動距離為考核項，即將車速加速至105km/h，然后滑行到100km/h 時快速踩下制動踏板，激活ABS，直到車輛完全停止。100km/h 制動到0km/h 車輛通過的距離即為我們需要考核的100km/h 制動距離。下表是同一臺車排氣干凈和人為對兩個前卡鉗放入空氣的100km/h 制動距離對比。

從表1 可以看出，制動系統排氣不干凈的車輛，平均制動距離會有1.34m 的增長。

表1 液壓制動系統有/無空氣制動距離對比結果

圖1為液壓制動系統無空氣和對兩個前卡鉗人為放入空氣的數據曲線對比，可以很清楚顯示，卡鉗有空氣的車輛減速度建立較慢，由此引起了制動距離增長。同時我們還可以看出，只要ABS 激活后，車輛減速度大小幾乎不受卡鉗是否有空氣的影響。也就是說，卡鉗內部有空氣只影響制動器的建壓時間，從而影響減速度的建立時間，并不影響車輛在路面所能達到的最大減速度。

圖1 100km/h制動距離原始數據

由此可以引申到110km/h 制動測試，即車輛加速至110km/h 然后緊急制動至車輛停止，取車輛從100km/h 減速至0km/h 制動距離。該測試方法排除了系統是否有空氣、系統本身建壓速率、以及駕駛員踩踏板速率的影響，可用于單獨考核ABS 所能達到的最大減速度和維持效果，以及基礎制動系統的制動盤和摩擦片的制動效能和穩定性。

3.2 對制動踏板感覺（BFI）的影響

制動踏板感覺評價指標和標準如下表2。

表2 BFI評分標準

3.2.1 對踏板預緊的影響

圖2為某車型液壓制動系統無空氣和對兩個前卡鉗人為放入空氣的數據曲線對比，可以很清楚顯示，卡鉗有空氣后踏板預緊力由20N 降至10N，會有顯著減小。

圖2 液壓制動系統無空氣和對兩個前卡鉗人為引入空氣的踏板預緊數據曲線對比

3.2.2 對踏板力和踏板位移的影響

圖3為某車型液壓制動系統無空氣和對兩個前卡鉗人為引入空氣的數據曲線對比。很明顯能看出制動卡鉗有空氣后初始制動踏板行程明顯增長，這與我們主觀感受到的踏板行程變長相匹配。

圖3 液壓制動系統無空氣和對兩個前卡鉗人為引入空氣的踏板力和位移數據曲線對比

同時從數據還能看出兩點：一是制動制動卡鉗有空氣在相同減速度時不只會讓踏板行程增長，同時踏板力也會有相應的增長。分析原因為隨著踏板行程的增長，踏板上和助力器內的復位彈簧壓縮更厲害，因此踏板力也有小幅增長。二是從BFI 數據處理上分析，0.5g情況下的踏板力和踏板行程名義值是已經減去初始時的制動踏板力和踏板行程，即0.5g時踏板力實際值為22.92+94.47=117.39N 和29.40+100.52=129.92N，但是制動制動卡鉗有空氣的踏板力和踏板行程的名義值數據還是稍微有增長，但是差距沒有初始時大。即隨著減速度越來越大，空氣的影響越來越小。

3.2.3 對滿載制動時的最大制動減速度時的踏板力影響

由圖4 可知，無空氣的制動系統在184N踏板力和63.4mm 踏板位移下能產生1.022g最大減速度，有空氣的制動踏板力在218N 踏板力和94.9mm 踏板位移下能產生1.081g 最大減速。說明制動系統排氣不干凈所能產生的最大減速度不受影響，但是產生最大減速度的踏板力有小幅增長，踏板行程則需要大幅增長。

圖4 液壓制動系統無空氣和對兩個前卡鉗人為放入空氣的滿載時踏板力數據曲線對比

2.2.4 對響應時間的影響

圖5上部為排氣干凈的壓力響應測試曲線，可以看出右前壓力稍快于左前壓力，原因是測試車輛的ABS模塊安裝在車輛右前方，因此右前輪壓力響應快于左前輪壓力。

圖5 液壓制動系統無空氣和對右前卡鉗人為引入空氣的壓力響應數據曲線對比

圖5下部為右前卡鉗人為放入空氣的壓力響應測試曲線，可以看出右前輪壓力響應明顯慢于左前輪壓力，按BFI 公式計算，實際計算出左前輪壓力響應為0.11 秒，右前輪壓力響應為0.2 秒。

兩次測試結果最終左右輪的壓力都會增長到一致，說明制動踏板力一定情況下管路有空氣對制動管路穩態壓力影響較小，對壓力的建立時間，即壓力響應，有較大影響。

3.2.5 對線性指數的影響

對液壓制動系統無空氣和對兩個前卡鉗人為引入空氣的踏板力和位移數據曲線進行擬合，無空氣的測量數據擬合平均值為0.78，有空氣的測量數據擬合平均值為0.98。說明空氣對線性指數有較大的影響。

3.3 對踏板回震的影響

從表3 測試結果可以知道，制動系統排氣不干凈對制動踏板回震的影響較小。

表3

4 結語

從以上測試數據，結合測試主觀評價結果可以明確得出以下結論:

圖6 液壓制動系統無空氣和對兩個前卡鉗人為放入空氣的線性指數數據曲線對比

轎車車液壓制動系統排氣不干凈，車輛100km/h 制動距離會增長。原因是卡鉗有空氣影響制動器的建壓時間，引起車輛減速度建立較慢，從而導致制動距離增長。

車輛卡鉗內部有空氣只影響減速度的建立時間，并不影響車輛在路面所能達到的最大減速度。因此需要評價制動系統本身制動能力及ABS 標定好壞時，可以用110km/h制動工況測試方法來進行。

液壓制動系統內存在空氣，對整個制動系統只有壞處，沒有好處，所以需要將液壓制動系統內的空氣排干凈，對制動系統進行定期檢查，保證行車安全。