谢桃新
南京依维柯汽车有限公司
【摘要】分析了液压制动真空助力系统研究的必要性。分别对液压真空助力系统的各个部件（包含真空助力器、真空筒、真空泵）进行性能匹配计算，阐述制动真空泵的匹配性能要求。以依维柯Z35车型为例，给出完整的计算流程。整车初步试验表明，所匹配的液压制动真空助力系统的匹配计算能够满足依维柯的相关标准要求，其系统匹配参数合理。
关键词：真空助力系统；真空助力器；真空筒；真空泵
0 引言
在进行制动系统匹配计算和整车制动专项试验时，通常仅考虑真空度达到最大的工况及真空助力失效的两种情况，而在实际运用中，在交通堵塞及车辆下长缓坡两种工况下，会连续踩离合和制动踏板，其系统中的真空度是一个动态变化的过程，若真空度达不到一定的要求，其制动效能差，会直接导致安全事故。本文作者对液压制动真空助力系统进行系统化设计，设计不仅能够满足常规制动标准要求，还能够满足连续制动效能要求。
1 真空助力器性能参数的确定
液压制动真空助力系统是液压制动的侍服助力机构，其性能设计的好坏直接影响着车辆制动性能，尤其对于长期在山区使用的车辆。若真空助力系统的性能匹配不佳，将直接导致车辆在下长坡时制动踏板硬，制动力不足；或者在车辆刚起步时，车辆无制动力。
通常真空助力系统包括真空泵、真空助力器、真空泵及连接的真空管路装置。如图1所示。
真空助力器是利用真空负压来增补司机施加于制动踏板上力的部件，助力器与踏板产生的力叠加在一起作用在制动主缸推杆上，以提高制动主缸的输出压力。真空助力器的真空伺服气室由带有橡胶膜片的活塞分为常压室与变压室（大气阀打开时可与大气相通）。真空助力器所能提供助力的大小取决于其常压室与变压室气压差值的大小。当变压室的真空度达到外界大气压时，真空助力器可以提供最大的制动助力。
（a）第一次制动时，若制动前真空度为－83 kPa，进行制动后，真空系统剩余真空度为－65 kPa。要保证第二次真空系统的真空度达到－70 kPa，则真空泵在6 s内使真空系统的真空度从－60kPa达到－70kPa；
（b）假设后续4次制动，其真空系统真空度均保持在－70kPa。而－70kPa的原始真空度下，进行制动一次，其真空系统的剩余真空度为－60kPa，而每次制动的间隔时间为6 s，则得出真空泵需要在6 s内使真空系统的真空度从－60 kPa达到－70 kPa。
根据（a）和（b）分析，（b）的技术要求包含了（a）的技术要求，因此真空泵需要在6s内使真空系统的真空度从－60kPa达到－70 kPa。
综上所述，为了满足液压制动的真空系统的匹配，真空泵需要满足：
- 发动机怠速3 s，真空系统所必须达到的最小真空度为－27.7 kPa以上；
- 发动机怠速30s，真空系统所必须达到的最小真空度为－83 kPa以上；
- 发动机怠速，真空系统的真空度从－60 kPa达到－70kPa所需要的时间为6 s。
选取真空泵的性能曲线如图6所示。
5 试验验证
按照IVECO试验标准，在依维柯Z35整车上进行试验验证：
(1) 发动机起动怠速3 s后，管路压力达到5 MPa，其踏板力为300N，满足制动踏板力不超过400 N的要求，如图7所示。
(2) 发动机起动怠速30 s后，管路压力达到10 MPa，其首次踏板力为193 N，后续4次制动分别为290，362，407，444N，满足首次制动踏板力不超过300N，后续4次的制动踏板力不大于500 N的要求，如图8所示。
6 结论
液压制动真空助力系统，在设计初期就应该确定真空助力器性能参数、真空筒的容积及抽真空能力。而其设计的重点就在于真空助力器的性能参数确认后，如何匹配真空筒的容积与真空泵的性能指标。通过整车Z35的试验验证，此套设计方案符合液压制动真空助力系统的设计理论，达到了优化设计目的。
