真空助力系统（共4篇）
真空助力系统 篇1
前言
目前,轻型载货车根据制动形式分为液压式和气压式,在液压式轻型载货车上,为减轻离合、制动踏板力,现在多采用真空助力系统。制动系统、离合系统有各自独立的真空助力器,共用真空源,发动机上真空泵提供的真空直接或经真空筒作用到真空助力器上,实际应用中,存在一个安全隐患:离合系统真空故障,不仅导致离合踏板力重,严重影响的是制动踏板力(真空失效,制动踏板力约为700N),制动失效,将导致严重的安全事故。
1、真空助力系统匹配设计
1.1 真空助力原理
通常真空助力系统包括真空泵6,真空助力器1、2,真空筒5以及连接的真空管路装置。如图1所示:发动机真空泵6产生的真空,储存到真空筒5内,作用到真空助力器上,真空助力器与踏板产生的力叠加在一起,作用到总泵上,当进行离合或制动时,离合或制动踏板1、2被踏下,踏板力经杠杆放大后作用在真空助力器带总泵上,机械液压转换实现其行驶与制动的功能性。
1、离合踏板2、制动踏板3、真空助力器带离合总泵4、真空助力器带制动总泵5、真空筒6、真空泵
1.2 真空助力器确定
真空助力器是利用真空负压来增补司机施加于踏板上力的部件,它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,所提供的助力大小取决于其常压室与变压室气压差值大小,当变压室的真空度达到室外大气压时,真空助力器可以提供最大的助力[1]。
一般来说,整车参数进行匹配计算后,制动系统:前后制动器的规格、踏板杠杆比、主泵的缸径;离合系统:离合器规格、踏板杠杆比,主、分泵的缸径,已被确定后,需计算匹配真空助力器的性能参数:
以离合系统为例,根据离合系统匹配计算[2],无助力时,既助力比为1时,经程序计算结果如表1所示;
如表1所示:无助力时,离合踏板行程等其他设计参数满足要求,离合踏板力为256.9N不满足要求,为满足设计要求(90～125N),设定真空助力器主力比2.4,计算得离合踏板力115.8N,确定离合真空助力器。
设计中制动真空助力器助力比理论计算需要8.5,因此使用双膜片真空助力器。
1.3 真空筒确定
真空筒作为一个储能装置,对车辆的真空助力系统内的真空起到存储和稳定用,在真空助力系统,真空筒容积设定一方面与真空泵抽真空能力相匹配(发动机确定,真空泵抽真空能力已确定),另一方面考虑整车空间布置[3],在本真空助力系统中,真空筒为双真空腔,既要对制动真空腔容积进行设计,又要对离合真空腔容积进行设计,离合真空腔为1L,制动真空腔为6升。。
2、真空助力系统控制管路
在常用真空助力系统管路中,如果离合侧真空泄露,影响的不仅是离合系统,制动真空也会失效,因制动真空管路与离合真空管路的相通性,导致整个真空系统故障。如何保障在离合侧真空泄露状态下,仍能够有效提供充足真空以供制动,是控制管路设计的重点。真空管路控制系统设计如图2所示:
1、离合踏板2、制动踏板3、真空助力带离合总泵4、真空助力带制动总泵5、三通Ⅰ6、单向阀Ⅰ7、三通Ⅱ8、三通Ⅲ9、双真空筒10、单向阀Ⅱ11、真空泵
如图2所示,真空泵11提供的真空经单向阀10流向真空筒9,单向阀的设计,保证发动机故障时,仍能踩踏制动2、离合踏板1,有效刹车,保证安装性;
如图2所示,真空泵11提供的真空即可储存到双真空筒10,又可以直接经2个三通8、5流向真空助力器带离合总泵,同时经单向阀6、三通7供真空助力器带制动总泵使用,多通路真空的设计,保证真空的有效性;
如图2所示,双真空筒9储存的真空直接供可以直接经2个三通8、5流向真空助力器带离合总泵,同时经单向阀6、 三通7供真空助力器带制动总泵使用;
如图2所示,单向阀6的设计,保证离合真空助力器故障,制动踏板2可以短时间正常工作,有效刹车,保证安全性;
如图2所示:双真空筒9的设计,包括离合真空腔、制动真空腔,独立双腔设计,区分制动、离合真空源。
3、真空助力系统在开发中的应用
在某车辆的开发过程中,采用真空助力系统:主要通过踏板力与行程曲线,制动应急性能曲线,对比其各项参数的优劣[4],最终为车辆离合制动性能的优化提出改进方向,以下是针对其中几个重要项的测试分析进行的说明:
3.1 离合踏板力和行程测试
通过在离合踏板上安装位移传感器和力传感器,踩下离合踏板全行程,如此便可测试出车辆的离合踏板力与行程的关系曲线。测得的离合踏板力曲线如下图3所示:
搭载新真空助力系统,离合踏板力峰值为108.4N～112.3N,与无助力相比更轻盈、舒适。
3.2 制动应急性能
所谓制动应急性能,指在离合系统真空失效状态下,考虑汽车的制动能力,能否在适当的距离内将汽车停住。
按规定的载荷和试验初速度,离合真空失效,测定制动距离、制动跑偏量及踏板力,实验结果如图4所示:
如图4所示:在制动初速度为50 km/h的条件下,整个制动过程,以平均2.7 m/s2的减加速度制动,在制动距离39.6m内将车刹住,且制动踏板力为423小于设计值,在实验过程中制动不跑偏不甩尾,制动性能满足法规要求,充分验证离合真空失效条件下,制动性能的可靠性。
4、结论
真空助力系统设计在整车匹配参数确定情况下,首要考虑真空助力器的匹配设计,真空筒的匹配设计;
真空助力系统设计针对真管路控制系统设计,保证在离合系统真空故障状态下,制动的有效性,同时解决了离合踏板力大的问题,且对踏板行程无影响;
本真空助力系统设计方案通过某车型验证了可靠性,符合设计理论。
摘要：通过对某液压制动车型真空助力系统设计,研究制动、离合真空系统的参数匹配设计,优化真空助力系统控制管路,实现在离合真空失效工况下,保证制动的安全性;实车验证,真空助力系统可以作为改善制动、离合操纵舒适性的有效措施,为新车型开发提供了改进方向及设计方法。
关键词：真空助力系统,系统匹配,控制管路
参考文献
[1]陈家瑞.汽车构造(第3版).北京:人民交通出版社,2000.
[2]徐石安,江发潮.汽车离合器.北京:清华大学出版社,2005.
[3]谢桃新.液压制动真空助力系统的匹配设计.汽车零部件2013[3].
[4]唐俊,胡俊生,吕孟理,马勇,马成.离合系统操纵舒适性的设计与研究.客车技术2012[3].
真空助力系统 篇2
一、真空助力器的结构
图1为助力器的结构图
二、助力器的工作过程
1. 真空助力器未工作时 (图2)
推杆回位弹簧6将推杆连同控制阀柱塞8推到后极限位置 (即真空阀开启) , 橡胶阀门5则被弹簧压紧在空气阀座4上 (即空气阀关闭) 。伺服气室前、后腔经通道A、控制阀腔和通道B互相连通, 并与空气隔绝。在发动机开始工作且真空单向阀被吸开后, 伺服气室左右两腔内都产生一定的真空度。
2. 刚踩下制动踏板时 (图3)
加力气室尚未起作用, 阀体固定不动, 来自踏板机构的控制力可以推动推杆和控制阀柱塞相对于阀体左移, 当与橡胶反作用盘之间的间隙消除后, 控制力便经反作用盘、推杆传给制动主缸。此时, 主缸内的制动液以一定压力流入制动轮缸。与此同时, 阀门也在弹簧作用下左移, 直至与控制阀体上的真空阀接触, 使通道A和B隔断。
3. 继续踩下踏板 (图4)
推杆继续推动铰连杆左移到其后端面离开阀门一定距离。于是外界空气经过滤环、控制阀腔和通道B充入助力气室的后腔, 使其中真空度降低, 在加力气室前、后腔之间产生一个压力差, 推动主缸活塞增加制动压力。
4. 停止踩下踏板 (图5)
膜片与阀座也不断左移, 直到阀门重新与大气阀座接触而达到平衡状态为止。因此, 在任何一个平衡状态下, 加力气室后腔中的稳定真空度均与踏板行程成递增函数关系, 从而体现控制阀的随动作用。
1-隔架2-橡胶膜片3-回位弹簧4-制动主缸推杆5-单向阀6-空气滤清器7-通大气孔8-安装螺栓9-控制阀推杆10-控制阀柱塞11-橡胶反作用盘12-伺服活塞A-真空腔B-大气腔
1-制动主缸推杆2-橡胶反作用盘3-伺服活塞4-空气阀座5-橡胶阀门 (真空阀) 6-推杆回位弹簧7-控制阀推杆8-控制阀柱塞A-真空腔B-大气腔
5. 再次继续踩下踏板
大气阀又打开, 助力又开始, 重复图4过程。
从上述可见, 助力器工作本质上是依靠大气与真空的压力差来实现帮助驾驶员减轻踏板力, 所以只要真空腔室不发生泄露, 真空助力器基本工作正常。由结构图可见, 真空气室A和大气腔室B是由橡胶膜片隔开, 橡胶膜片外侧与壳体铆接, 内侧与伺服活塞过盈配合, 密封性很好, 一般很少发生泄漏, A、B两个气室也不会互相串气, 但膜片出现疲劳裂纹, 会导致A、B两个气室互通, 助力器失效。2009年丰田凯美瑞召回就是因为助力器膜片存在质量问题。所以, 当维修制动系统时, 如果踩制动踏板感觉轻松, 基本可以排除真空助力器的故障, 但是感觉踏板沉重, 却不能判定就是真空助力器的故障, 因为主缸、轮缸等故障也可能导致踏板沉重。
三、维修中常用的检查真空助力器方法
方法1:
起动发动机2～3min, 熄火, 进驾驶室踩制动踏板, 如果第一脚踩下踏板感觉很轻且行程较大, 以后几脚踏板越来越重, 且踏板越来越高, 表明真空助力器是正常的。因为熄火后, 真空气室内残留的真空一脚一脚地被消耗殆尽, 直至两气室都充满大气, 没有压力差, 也就没有助力产生。相反, 如果熄火后, 踩制动踏板第一脚与第二、三脚没有明显差别, 说明助力器或管路本身存在漏气, 需要修复管路或更换助力器。
方法2:
进驾驶室, 连续踩制动踏板, 直至踏板高度无变化, 消耗残留的真空, 然后用脚踩住踏板 (不用力) , 起动发动机, 如果踏板高度突然下降, 说明真空助力器工作良好, 如果踏板高度无变化, 说明助力器已漏气。
另外, 真空助力器有一个关键零件是单向阀, 如图6。单向阀只允许将空气吸出真空助力器。如果关闭发动机, 或者真空管发生泄漏, 则单向阀将确保空气不进入真空助力器。这点很重要, 因为在发动机停止运转时, 真空助力器必须得提供几脚助力来让驾驶员再制动几次车辆。在下坡驾车行驶时, 如果汽油耗尽或突然熄火, 您当然不希望在此时失去制动功能。
四、安装注意事项
在装配真空助力器时, 应特别注意两个尺寸:
1. 尺寸L1 (图1) 是制动主缸推杆与制动主缸的配合尺寸 (见图7) , 这个尺寸精度要求很高, 一般出厂的时候就调整好, 如果尺寸L1偏大, 则推杆头与主缸活塞的距离远, 配合间隙较大, 反应到踏板上则空行程较大;如果尺寸L1偏小, 则装配上主缸后, 很可能减小主缸的空行程, 甚至堵住补偿孔 (见图8) , 造成制动主缸失效。
真空助力系统 篇3
一、电动真空助力系统工作原理
纯电动汽车因为采用电驱动, 缺乏传统的发动机进气歧管真空源, 需要重新设计配置制动助力系统的真空输入, 目前普遍采用的是电动真空泵控制。真空助力器通过真空软管与真空罐连通, 真空泵控制器通过压力开关监测真空罐内的压力, 当真空罐内负压不足时, 真空泵控制器控制真空泵工作, 对真空罐抽气, 直至真空罐内负压达到限值, 电动真空助力工作原理见图1 所示, 电动真空助力的控制逻辑按照建立负压与工作过程、故障诊断3 个部分列述。
1.建立负压
真空罐内负压不足时, 真空罐上的压力开关断开, 并向真空泵控制器输出信号, 真空泵控制器控制真空泵电源接通, 真空泵开始抽气, 增大真空罐内的负压; 当负压达到限值时, 真空泵控制器延时10s后断开真空泵电源。
2.工作过程
真空罐压力开关在罐内真空度不足时会断开, 负压较高时关闭。 当踩制动后空气进入真空罐, 踩过3 次后罐内真空度不足, 压力开关会断开, 然后ECU给真空泵供电, 真空泵开始工作, 抽出空气, 罐内负压逐渐增大, 大到一定的阈值后压力开关关闭, 此时ECU会继续给真空泵供电12s然后停止供电。
3.故障诊断
当由于意外工况, 如真空罐漏气、真空泵损坏等, 造成真空罐负压无法满足系统需求时, 真空罐上的真空报警开关将输出报警信号给组合仪表, 仪表上的制动系统故障警示灯点亮。
二、市场典型故障案例分析
故障案例1:真空泵不工作
1.故障现象
1 辆江淮IEV纯电动车, 行驶里程5400km, 因车辆制动失效而报修, 客户反馈该车制动踏板发硬、 踩不动, 无法正常使用。
2.故障排除
首先试车确认故障现象属实, 初步判断为制动真空助力系统故障, 接连深踩制动踏板后, 打开前舱, 发现电动真空泵不工作, 临时搭线直接从蓄电池引12V电源给真空泵供电, 真空泵启动工作, 说明真空泵正常;拆除外接线后再进一步拔除真空罐压力开关接插件, 真空泵恢复工作, 说明压力开关损坏, 更换压力开关后, 制动恢复正常, 故障排除, 故障点与压力开关控制策略见图2 所示。
3.故障总结
该车故障排查虽然最后完成了故障点确认与修复, 但走了弯路, 真空泵不工作引起的制动故障, 首先应判断压力开关是否正常, 再检查真空泵控制器供电和搭铁是否正常, 若相关线路正常, 则说明是真空泵控制器故障, 需更换控制器总成。
故障案例2 : 真空泵一直工作
1.故障现象
1 辆江淮IEV纯电动车, 行驶里程2.5万km, 客户反馈车辆前舱存在噪声, 电动真空泵一直工作, 无法停止, 而电话报修。
2.故障排除
首先检查该车的真空罐是否有泄漏, 因为如果真空罐漏气, 会导致真空度不足, 压力开关不能闭合, 真空泵控制器接收不到压力开关信号, 就会控制真空泵一直抽真空工作, 但目视与用肥皂水检测均未发现泄漏问题, 所以进一步检查压力开关是否损坏。 利用万用表导通挡测量 ( 真空罐内为真空时, 压力开关为闭合状态, 真空度不足时, 压力开关为断开状态) , 压力开关正常;最后检查压力开关到真空泵控制器的线路, 将压力开关上的插头拔下, 用临时导线将该插头的2 个针脚短接, 直接传递闭合信号给真空泵控制器, 但仍不能控制真空泵断开, 仔细查看压力开关到真空泵控制器的插头, 发现有退针情况, 见图3 所示, 重新处理后, 试车, 故障排除。
3.故障总结
真空助力系统 篇4
1 制动不良或失效
动总泵漏油会造成车辆制动不良或失效。制动总泵漏油有二种，即外漏和内漏。
1.1 外漏：从外表面可以看见漏油处，一般存在三个方面：
(1)制动总泵与助力器连接处漏油。
(2)活塞限位螺钉处漏油。
(3)缸体有气孔造成渗漏。
对于限位螺钉处漏油，可用扳手拧紧即可，对于另外两种须更换制动总泵，但不必更换助力器。
1.2 内漏：内漏是制动总泵最常见的一种故障现象。故障表现为，制动踏板可踏到底或逐渐
沉到底，但仍刹车不良或失效。此种情况必须与制动踏板低但刹车良好区分处理，前者是
属于总泵内漏，故障部位在制动总泵上，而后者则无内漏，只是助力器的助力比偏大，故障部位在真空助力器上。
2 刹车抱死
刹车抱死主要有二种原因：
2.1 制动总泵回油小孔被堵死，这种情况最常见。其原因有二：一是助力器装车时,其带叉的控制推杆与踏板杠杆连接时调整不当，使控制推杆太长，推动主缸活塞前移而堵塞缸体上的回油小孔。二是刹车液脏，杂物堵塞回油小孔。以上可根据不同情况分别维修或调整处理，无需更换制动总泵。
2.2 助力器控制推杆不回位，或回位太慢，造成踏板不回位或回位太慢，致使刹车抱死或严重拖刹，车轮发烫，此时应更换助力器而不必更换主缸。
3 制动踏板硬，刹车踩不动
这种故障现象主要是因真空助力器漏气造成。真空助力器是否存在漏气，可用以下两种方法进行判断：
3.1 打开发动机，运行1～2分钟后关闭，然后分三次踩踏板。
正常工作的真空助力器踩第一脚时，由于真空助力器存在足够真空，其踏板行程正常;第二脚，由于助力器内已损失一些真空，所以踏板行程会减小很多;待踏第三脚时，真空助力器内真空已很少，所以踏板行程也很少，再踏下去就踏不动了。以上即所谓“一脚比一脚高”。这证明助力器无漏气，工作正常。如果每一脚踏板行程都很小，且行程都不变，即所谓的“脚特别硬”，则说明助力器漏气失效。漏气严重的，可听到漏气声音。对于漏气的助力器需予以更换。
3.2 关闭发动机，踩踏板数次，将真空助力器内真空“放掉”。
然后踩住踏板，打开发动机，此时踏板应随着发动机抽真空而自动下降，待下降到正常位置后，关闭发动机，1分钟内踩踏板的脚应无反弹感觉。若踩踏板脚逐渐被抬起，说明助力器漏气，应予以更换。
这里需要特别注意的是，对于正常的助力器，如果用正常踏板力踩踏板并使踏板停在某处后继续加大力度踩踏板，踏板还会继续往下沉，这种情况决不是助力器漏气，因为漏气的助力器只能使你踏不下去，即所谓“脚硬”，并且会把你的脚向回推(即向上推)。对于这种所谓“脚低”的助力器有两种可能，一是因助力器仍工作在助力状态，只要你再继续加力，踏板肯定会继续往下沉，这时，刹车己经非常可靠，属正常现象。二是制动总泵漏油，此时可能一脚踩到底，且无刹车。
4 真空助力器异响
不良的助力器会发生异响，有的是“卡嗒”一声，有的是“朴朴”声，异响一般不影响刹车性能，但属于噪声，影响驾驶的舒适性。明显的异响可更换助力器，但不必更换制动总泵。
当出现下列故障现象时(详见表1)，可判断为真空助力器故障：
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