制动系统
制动系统是对汽车传动系统或驱动系统运动部件施加一定阻力,从而对车辆进行减速、强制制动的专门装置。其工作原理,是利用与车身相连的非旋转元件和与车轮相连的旋转元件之间的相互摩擦,阻止车轮转动。有了制动系统,行驶中的车辆可以按照驾驶员的要求强制减速甚至停止,也可确保车辆安全停在坡道上,还可以让下坡行驶的汽车保持稳定的速度。
制动系统可分为行车制动、驻车制动、应急制动以及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低速度甚至停车的制动系统,称为行车制动系统;用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动系统,称为驻车制动系统;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制动系统,称为应急制动系统;在行车过程中,辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定,但不能将车辆紧急制停的制动系统,称为辅助制动系统。其中,行车制动系统和驻车制动系统是每辆汽车都必须具备的。
盘式制动器需加快推广
汽车制动简单来讲,就是利用摩擦将动能转换成热能,使汽车失去动能、势能而停下来。制动系统的主要部件就是制动器,有鼓式制动器和盘式制动器两种结构。
与鼓式制动器相比,盘式制动器的优点比较明显,如散热效能好,受摩擦系数影响较小;即使浸水后效能降低,也只需经一两次制动就可恢复正常;盘式制动器的热膨胀量小,制动器间隙变化小,容易实现间隙自动调整。盘式制动器不足之处是制动效能较低,需要安装辅助制动装置。
目前,盘式制动器已广泛应用于轿车和欧美卡车,国内除一些中高级轿车的全部车轮使用盘式制动器外,受价格制约,其他车辆只用作前轮制动,后轮依然使用鼓式制动器。
在制动效能、散热性、制动力稳定性等方面,虽然鼓式制动器明显不如盘式制动器,但鼓式制动器也并非一无是处。鼓式制动器结构简单、刚性好,并且质量轻,操纵力低,有良好的防污染和防潮能力,还有最重要的一点,就是价格较低。对于重型卡车来说,由于车速一般不高,许多车型至今仍全部使用鼓式制动器,但未来盘式制动器必将逐步扩大应用范围。
制动间隙自动调节装置,加强制动保障
制动间隙就是制动蹄在原始位置时,摩擦片与制动鼓之间应有合适的间隙,主要由汽车制造厂设定,一般在0.25mm~0.5mm之间。如果制动间隙过小,就难以彻底解除制动,造成摩擦副拖磨;间隙过大,将使制动踏板行程太长,不仅驾驶员操作不便,而且会影响制动器响应效果。
在制动器的实际工作过程中,摩擦片不断磨损必然导致制动器间隙逐渐增大。大多数车辆装有制动间隙自动调节装置,与早期的手工调节相比,此装置能降低维护保养的工作强度,提高制动性能保障能力。但是,目前仍有一些载货车采用手工调节,相信不久会被自动调节装置所取代。
防抱死制动系统,保持最佳控制状态
汽车防抱死制动系统(ABS)可在汽车制动时,充分利用车轮附着力,使车轮处于“高频点刹”的最佳制动状态,既缩短制动距离,又保证汽车制动时方向的稳定性,防止产生侧滑和跑偏。其工作原理是:速度传感器检测车轮速度,并将车轮速度信号传给微电脑,微电脑根据数据,通过重复增加或减少制动压力来控制车轮打滑,保持车轮正常转动。
ABS的优点十分明显,首先,可加强对车辆的控制。装有ABS的汽车,驾驶员在紧急制动过程中仍能保持较好的操控性,可有效调整方向,对前面的障碍或险情进行必要的躲避,提高汽车被动安全性。未配备ABS的车辆,紧急制动时容易产生侧滑、甩尾、转向失控等意外情况。
其次,减少浮滑现象。没有装配ABS的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动时,车轮抱死后车辆可能在路面上继续向前滑动。由于ABS降低了车轮抱死的几率,也就降低了制动过程中浮滑的几率。
再次,减轻轮胎磨损。没有装配ABS的车辆,在紧急制动过程中,抱死的车轮易在道路上留下较长刹车痕迹,使轮胎的某一处过度磨损。而装备ABS的车辆,只会留下轻微的刹车痕迹,并且是一段一段的,明显降低了轮胎的磨损程度。
在实际操作过程中,带有ABS的制动系统与普通制动系统没有什么不同,驾驶员只要把脚踩在制动踏板上正常制动即可。需要强调的是,紧急情况下,驾驶员一定要把制动踏板踩到底激活ABS系统,这时制动踏板会发生一些抖动,可能还有些声音,此时千万不能松开,这表明ABS系统开始工作了。
排气制动 简单有效
排气制动是采用关闭发动机排气通道的办法,使发动机活塞在排气行程中,受到气体的反压力,停止燃油供给,发动机由输出能量,变为消耗能量,产生制动作用。车辆在冰雪及湿滑的路面行驶时,使用排气制动可减少侧滑发生率;在下长坡时,使用排气制动可减少行车制动的次数,降低制动鼓的升温幅度,提高制动的可靠性。
大型载货汽车采用排气制动的效果十分明显,但多数车主并不使用,主要是对排气制动存在误解,认为此功能会损伤发动机。实际上,排气制动时,发动机润滑、冷却系统仍正常工作,对发动机的性能不会产生影响。但需要注意,使用排气制动时,不可挂空挡,不能分离离合器。
辅助制动系统,降低下长坡路况事故发生率
辅助制动系统可使行驶中的车辆速度降低或稳定在一定范围内。与主制动系统相比,辅助制动系统虽在短时间内吸收的功率较小,但它吸收功率的效果可在较长时间内保持不变,特别适用于下长坡路行驶的车辆。
加装辅助制动系统的汽车制动效果明显,既能使汽车下长坡时保持均匀的行驶速度,增强驾驶员下长坡时的安全感,也能延长轮胎、制动衬片的寿命,还能使制动过程柔和、平稳,增强车辆的乘坐舒适性。
在国外,许多国家的交通法规已将辅助制动装置作为商用车的必备系统。在我国,早在2002年,相关法律法规就已要求一定规格的客车必须安装辅助制动系统。前不久,汽车标准修订单位在北京召开了GB7258《机动车运行安全技术条件》修订研讨会,新标准将要求超过12吨以上的卡车和危险品运输车强制安装辅助制动装置。
实现车辆辅助制动的相关装置很多,前面提到的排气制动就是其中之一,然而,商用车中较常见的辅助制动装置是缓速器。缓速器可分为液力缓速器、电涡流缓速器、永磁式缓速器和自励式缓速器四大类。
液力缓速器的工作原理,是转子旋转带动缓速器内的液体转动,运动的液体冲击到定子上,根据力学平衡原理,定子也对液体产生一个反向作用力,液体再流回转子时,阻碍转子的转动,从而实现车辆减速。液力缓速器主要是在车辆下坡时使用,特别适用于高速、大功率的车辆。液力缓速器的结构复杂,体积和质量较大,显得较笨拙。
电涡流缓速器是利用电磁学原理,把汽车行驶的动能转化为热能,从而实现车辆减速和制动。电涡流缓速器的特点是结构简单,生产制造成本不高,故障率低,并且制动力矩范围广,大小车辆均适用。另外,电涡流缓速器工作时,响应速度比液力缓速器快20倍,并且工作效果不受车辆行驶速度的影响。电涡流缓速器的缺点,除了显而易见的质量体积较大外,电力消耗也是个不容忽视的问题。电涡流缓速器因有电磁线圈,与普通电控系统相比,耗电量要大很多,从而增加了蓄电池的负荷。据了解,目前国内客车企业主要采用电涡流缓速器。
永磁式缓速器克服了电涡流缓速器高耗电的缺点,它采用永久磁铁进行励磁,取代了电涡流缓速器中的电磁铁。根据转子外形,永磁式缓速器可分为鼓式和盘式两种。盘式永磁缓速器的结构和普通电涡流缓速器基本相似,由于这种结构存在体积大、难以控制等缺点,当今永磁缓速器制造商基本不采用这种结构,转而采用鼓式结构。鼓式永磁缓速器是目前国外汽车企业采用的主流产品,结构紧凑、质量轻、便于布置、保养简单,符合现代汽车设计的理念。同时,连续工作时自身不过热,能保持制动力的稳定性和持久性。受磁铁磁场的制约,产生的制动力矩较小,并且其磁铁需要使用永磁稀土材料,价格较贵。
自励式缓速器是一种无需外接电源,具有自发电功能的辅助制动装置。这种缓速器能把汽车惯性转化为制动力矩,也就是利用惯性来发电,然后形成励磁磁场,进行缓速制动。自励式缓速器优于液力缓速器、电涡流缓速器和永磁式缓速器,在各种缓速器中,它的质量最轻,体积最小,不但降低了蓄电池的工作负担,而且安装、维护都比较简单、方便。尽管如此,自励式缓速器也并非十全十美,由于它也是基于电磁场的原理工作,产生的制动力矩较小,并且制造工艺比较复杂,散热效果较差。