威伯科公司是世界领先的商用汽车电子制动、稳定、悬架和变速控制系统的供应商。尤其是车辆的制动系统关系到人车安全,针对不同的车型威伯科公司可提供不同的方案,来满足法规和车辆制动系统的要求。
本文介绍的是威伯科公司用于轻型商用车具有ABS和液压助力制动系统HPB(Hydraulic Power Braking System)。
液压助力制动系统
液压助力制动系统(HPB)是威伯科公司全新设计的带有防抱制动功能(4S/4M)并且能提供助力的双回路液压助力制动系统,当其中一个回路失效或有故障时能保证另一回路的正常工作,保证了车辆的安全性和稳定性。液压助力制动系统有用于12V和24V供电电压的不同变型,带有精确的故障检测和自诊断功能。满足了亚洲、欧洲等国家的法规要求,并在北美、亚洲等国家实现了大量的销售。由于系统本身能提供动力,因此液压助力制动系统是由不带真空助力器的制动主缸,调节器(由液压泵、蓄能器、继动阀、驻车制动供压阀等零件组成)、轮速传感器等零部件组成。打开点火开关后,前桥和后桥制动回路的液压泵开始工作,制动液按照设定的压力值被泵入前后桥的蓄能器中,为制动系统提供了制动能量。HPB系统的布置图(见图1)。
液压助力制动系统(HPB)不同于目前带有真空助力器的液压助力制动系统,带有真空助力器的液压助力制动系统的能量来源于真空助力器。而HPB的能量来源于液压泵。制动主缸仅仅提供制动信号和踏板行程信号。因此可用于较大型车辆,如:轻货、中型客车等车型。
系统组成
液压助力制动系统由不带真空助力器的制动主缸、带有蓄能器、继动阀、液压泵和电控单元等组成的调节器、轮速传感器、齿圈、衬套等零部件组成。
1.制动主缸
制动主缸是由两个活塞组成的双回路系统,并由同一个储液罐供给制动液,在制动过程中踩下制动踏板,第一活塞和第二活塞在顶杆的作用下同时向前移动,直到两个活塞的密封圈掩盖主缸上的补偿孔。这时制动液的压力在两腔内同时增加,并分别向液压调节器的前、后继动阀提供控制信号。HPB的制动主缸同时还带有制动开关、制动液位传感器等功能。由于不需要安装真空助力器,使制动主缸的安装更方便,减少了安装空间和重量。提高了制动踏板的舒适性和可靠性见图2。
2.液压调节器
液压调节器是HPB中保证前桥和后桥制动回路独立的控制,并为HPB提供制动需要的能量并集防抱制动功能于一体的控制调节单元。由于液压调节器集成了电控单元(ECU)、蓄能器、继动阀、液压泵、压力传感器等相关的零部件,所以每次打开点火开关系统自检完成后,前、后桥制动回路的液压泵开始工作,把调节器储液罐中的制动液按照设定值泵入到蓄能器中。由于液压助力制动系统所需要的制动液的压力非常的高,如果制动压力过高会造成整个零部件的损坏,所以蓄能器中的压力传感器不断的把压力信号输入到HPB的电控单元,当压力达到设定值时液压泵停止工作。为防止压力过载,蓄能器中带有限压阀装置。
实施制动的过程中,踩下制动踏板,制动主缸提供制动控制信号给液压调节器的继动阀,蓄能器按照继动阀的开启行程把高压制动液压入制动轮缸中,实现车辆的制动。同时在制动过程中,车辆蓄能器中的压力下降,HPB电控单元控制相应回路的液压泵工作,使蓄能器中的压力重新达到设定值。为防止压力过载,蓄能器中带有限压阀。当制动踏板被释放后,制动轮缸的制动液回流到制动储液罐中,此时制动轮缸的压力变为零,制动解除。
HPB是带有防抱制动功能的液压助力制动系统,防抱制动控制系统的电磁阀和电控单元集成安装在液压调节器中。汽车行驶过程中,安装在4个轮子上的轮速传感器时刻监测4个车轮的运动状态,并将车轮的轮速信号输入到HPB的电控单元(ECU)。如果在制动过程中,4个车轮都处于滚动状态(不抱死), HPB电控单元不输出控制信号,防抱制动控制系统不工作。如果在制动过程中,HPB电控单元检测到某个车轮接近抱死打滑时,他将输出控制信号至液压调节器,控制防抱死系统中相应的电磁阀,调节该车轮制动轮缸的控制压力,实现车轮的防抱制动控制。提高了汽车的制动效能和制动时的方向稳定性,减轻了在制动过程中轮胎的剧烈磨损(见图3)。
液压调节器的组成部件:
2个蓄能器
2个压力传感器
2个液压泵
驻车制动供压阀
2个继动阀
储液罐
电控单元(ECU)
8或10个电磁阀
2个限压阀
3.电控单元
电控单元是在车辆行驶过程中监测车辆的轮速运动状态和控制整个HPB零部件的工作状态。例如:储液罐液面高度、液压泵、电磁阀等。在制动过程中实现车轮的防抱制动控制。HPB的电控单元集成在液压调节器上,实现了电控单元的车架安装,这样减少了底盘线束的安装成本,增加了HPB的可靠性。另外相对驾驶室安装,车架安装提高了防水的保护等级(见图4)。
4.蓄能器
蓄能器是与制动管路相连接,并为制动系统储存高压的制动液,提供制动时需要的能量。蓄能器是由密闭的气体(氮气)、膜片等零部件组成。在打开点火开关后,相对应的液压泵开始工作,制动液通过内部管路被泵入蓄能器中(图5中红色部分), 同时由于制动液的不断流入,蓄能器中的密闭气体被压缩(图5中青绿色部分),由于力的相互作用,从而实现了制动时需要的高压制动液。另外蓄能器的膜片带有保护阀,当蓄能器中不含有高压制动液时,保护阀会关闭进油口。实现了对膜片的保护(图5)。
蓄能器是HPB的重要组成部件,所以必须定期的检查,而且蓄能器中含有高压的密闭气体,所以必须经过专业培训的人员才能进行检测和维修。另外蓄能器的容积和密闭气体的初始压力是根据车辆的参数决定的。不同配置的车辆需要配置不同的蓄能器。蓄能器的参数见表。
5.压力传感器
液压调节器中的前后桥制动回路中安装有压力传感器,是HPB中的另一个关键部件,此压力传感器提供蓄能器中制动液的压力值,电控单元根据此压力值控制前后桥制动回路液压泵的工作状态。由于传感器是精度非常高的零部件,所以在维修保养时,不应触摸压力传感器。
6.继动阀
继动阀是在制动过程中接收制动踏板的行程信号(图6中红色部分),控制前后桥车轮的制动。在踩下制动踏板后,继动阀的活塞向下移动,接通继动阀的进油口和出油口,制动液流入制动轮缸,实现车轮的制动。释放制动踏板后,继动阀的活塞向上运动,接通继动阀的出油口和回油口。制动轮缸中的制动液回流到制动储液罐中,制动解除。
7.限压阀
由于制动系统的前后桥制动回路的压力是通过液压泵的工作所建立的,防止制动系统的压力过高造成调节器的损坏,保证系统的安全性和可靠性,系统中安装有限压阀装置。
上述零部件为HPB中的关键零部件,具体的位置及零部件的布置形式参见详细的系统布置图(图7)。图7中的红色虚线内为液压调节器的内部结构布置图。红色线内部分为后制动回路、绿色线内部为前桥制动回路、蓝色线内部分为防抱制动控制零部件。
附加功能
HPB除了带有传统的防抱制动控制系统外还有可选择的附加功能。
胎压检测系统(TPM-Tire PressureMonitor)
电子制动力分配(EBD—Electronic Brake performanceDistribution)
电子牵引力控制(ATC—AutomaticTraction Control)
驻车制动(Parking brake)(可选装)
威伯科公司液压助力制动系统(带ABS功能)是一套能提供制动能量的完整的制动系统,具有较好的制动舒适性和可靠性。适合用于轻型货车和中型客车的液压助力制动系统,对于装用柴油发动机的车辆可发挥其独特的优势(无需真空助力)。随着法规以及人们对制动性能要求(ABS系统)的逐步提高,威伯科公司液压助力制动系统将会有广阔的市场前景。