分析几款国产汽车的制动系统.doc

个人设计（论文）题 目 关于几款国产汽车制动系统的分析姓 名 张 冲 专 业 汽 车 工 程 指导教师 陈 国 平 南京航空航天大学2011 年 7 月目 录摘要2第一章 制动系统的基本结构、类型和原理31.1最初的制动系统31.2当前主流制动系统4第二章 国内大部分汽车综合检测72.1用滚筒反力式制动检测台82.2 GPS测速原理8第三章 国产汽车制动系统常见故障分析93.1 制动失效或不灵93.2 制动跑偏与制动侧滑113.3制动“发咬”或拖滞123.4 汽车制动系统不灵应该如何排除13第四章 国产汽车制动系统的维护与保养134.1制动系统的维护周期和项目14第五章 国产汽车的制动系统前景和发展趋势165.1从ABS/ASR演进趋势看165.2制动系统的长期发展趋势18参考文献：18关于几款国产汽车制动系统的分析摘 要近年来，国产汽车制造取得了跨越式的发展，尤其是对行车安全影响重大的制动系统可靠性的关注度逐步提高。由汽车制动系统基本检测原理出发，进行常见故障和综合故障诊断与排除，做好日常维护和保养，是确保车辆安全行驶的基本前提。文中以国产汽车制动系常见故障的现象及解决方案分析为主，辅以制动系统维护方案，展望国产汽车制动系统的前景与发展趋势。关键字:国产汽车，制动系统，故障诊断与排除Analysis on breaking systems of several domestic automotive Abstract：In recent years, domestic automakers have have a leaping development, concerns on the reliability of braking system that was particularly significant impact on traffic safety are increasing. Form the basic principles of automotive brake systems starting to diagnosis and rule out common faults and integrated fault, do routine maintenance, which ishe basic premise to ensure the safety of vehicles traveling. Article mainly analysis the phenomenon and solutions of automobile brake system common faults, supplemented by brake system maintenance programs; expect the domestic automotive braking systems and development trends and future prospects.Key words: domestic automotive, brake systems, fault diagnosis and rule out第一章 制动系统的基本结构、类型和原理1.1最初的制动系统 最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动只能满足车辆制动的需要。汽车质量的增加，出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。 随即，Duesenberg Eight车率先使用了轿车液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。到20世纪50年代，液压助力制动器才成为现实。 20世纪80年代后期，随着电子技术的发展，世界汽车技术领域最显著的成就就是防抱制动系统(ABS)的实用和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体，是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包括三部分：传感器、控制器(电子计算机)与压力调节器。传感器接受运动参数，如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置，控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调节器发出指令。 1936年，博世公司申请一项电液控制的ABS装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1969年的福特使用了真空助力的ABS制动器；1971年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS装置。这些早期的ABS装置性能有限，可靠性不够理想，且成本高。 1979年，默本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的ABS制动装置。1985年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS防抱装置。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS以成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用前景的成熟产品。1992年ABS的世界年产量已超过1000万辆份，世界汽车ABS的装用率已超过20%。一些国家和地区(如欧洲、日本、美国等)已制定法规，使ABS成为汽车的标准设备。1.2当前主流制动系统考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了防抱制动(ABS)功能后，传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得微不足道。 传统的制动控制系统只做一样事情，即均匀分配油液压力。当制动踏板踏下时，主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并通过一个比例阀使前后平衡。而ABS或其他一种制动干预系统则按照每个制动器的需要时对油液压力进行调节。 目前，车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。方法虽然简单实用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未达到最佳的制动效果。 另外，由于编制逻辑门限ABS有许多局限性，所以近年来在ABS的基础上发展了车辆动力学控制系统(VDC)。结合动力学控制的最佳ABS是以滑移率为控制目标的ABS，它是以连续量控制形式，使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率，理论上是一种理想的ABS控制系统。 滑移率控制的难点在于确定各种路况下的最佳滑移率，另一个难点是车辆速度的测量问题，它应是低成本可靠的技术，并最终能发展成为使用的产品。对以滑移率为目标的ABS而言，控制精度并不是十分突出的问题，并且达到高精度的控制也比较困难；因为路面及车辆运动状态的变化很大，多种干扰影响较大，所以重要的问题在于控制的稳定性，即系统鲁棒性，应保持在各种条件下不失控。防抱系统要求高可靠性，否则会导致人身伤亡及车辆损坏。 因此，发展鲁棒性的ABS控制系统成为关键。现在，多种鲁棒控制系统应用到ABS的控制逻辑中来。除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外，增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统，是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是基于经验规则的控制，与系统的模型无关，具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性，但调整控制参数比较困难，无理论而言，基本上是靠试凑的方法。然而对大多数基于目标值的控制而言，控制规律有一定的规律。 另外，也有采用其它的控制方法，如基于状态空门及线性反馈理论的方法，模糊神经网络控制系统等。各种控制方法并不是单独应用在汽车上，通常是几种控制方法组合起来实施。如可以将模糊控制和PID结合起来，兼顾模糊控制的鲁棒性和PID控制的高精度，能达到很好的控制效果。 车轮的驱动打滑与制动抱死是很类似的问题。在汽车起动或加速时，因驱动力过大而使驱动轮高速旋转、超过摩擦极限而引起打滑。此时，车轮同样不具有足够的侧向力来保持车辆的稳定，车轮切向力也减少，影响加速性能。由此看出，防止车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率，所以在ABS的基础上发展了驱动防滑系统(ASR)。 ASR是ABS的逻辑和功能扩展。ABS在增加了ASR功能后，主要的变化是在电子控制单元中增加了驱动防滑逻辑系统，来监测驱动轮的转速。ASR大多借用ABS的硬件，两者共存一体，发展成为ABS/ASR系统。 目前，ABS/ASR已在欧洲新载货车中普遍使用，并且欧共体法规EEC/71/320已强制性规定在总质量大于3。5t的某些载货车上使用，重型车是首先装用的。然而ABS/ASR只是解决了紧急制动时附着系数的利用，并可获得较短的制动距离及制动方向稳定性，但是它不能解决制动系统中的所有缺陷。因此ABS/ASR功能，同时可进行制动强度的控制。 ABS只有在极端情况下(车轮完全抱死)才会控制制动，在部分制动时，电子制动使可控制单个制动缸压力，因此反应时间缩短，确保在任一瞬间得到正确的制动压力。近几年电子技术及计算机控制技术的飞速发展为EBS的发展带来了机遇。德国自20世纪80年代以来率先发展了ABS/ASR系统并投入市场，在EBS的研究与发展过程中走到了世界的前列。 德国博世公司在1993年与斯堪尼公司联合首次在Scania牵引车及挂车上装用了EBS。然而EBS是全新的系统，它有很大的潜力，必将给现在及将来的制动系统带来革命性的变革。第二章 国内大部分汽车综合检测存在影响因素从汽车理论上讲，汽车制动性能评价指标包括：制动效能（通常以制动距离、制动力、制动减速度来表示）；制动效能的恒定性（通常用抗热衰退能力和水湿恢复能力表示）和制动时方向的稳定性（主要指制动跑偏和制动侧滑）。其中制动效能的恒定性主要是车辆制动系统设计时要考虑的问题，因此，在日常的车辆安全性能检测和综合性能检测中主要以制动效能和制动时方向的稳定性为主要检测内容。我国现有的汽车制动性能主要评价指标包括制动距离、制动减速度、制动协调时间、制动力平衡、制动力前后轮分配及制动力大小。检验过程汽车制动性能的好坏直接关系到行车安全，性能良好和可靠的制动系统可保证行车安全，避免交通事故。反之，很容易造成车毁人亡的恶性事故，同时，制动性能的好坏还影响到汽车动力性的发挥。因此，无论时新车出厂检测还是在用车辆，都将其作为重点检测项目之一。2.1用滚筒反力式制动检测台反力式滚筒制动试验台由于其测试受外界环境影响小，占地少，结构简单，操作安全性能好，检测结果重复性较好，省工省时等优点，目前在我国汽车检测站中得到广泛的应用。随着高速公路的快速发展和汽车技术的不断提高，汽车的速度也越来越高。为了适应汽车高速的发展，国家标准规定的路试检测初速度从30km/h已提高到了50km/h。随着车辆行驶速度的提高，该设备在实际检测中表现出来的弊病也就越来越明显了。2.2 GPS测速原理GPS接收机根据两个点的定位数据及两点间时间差即可解算出速度数据。GPS测速仪即是利用接收机解算出的速度数据，这个数据即是GPS接收机所安装的载体的运动速度。首先，从GPS测速仪的构成而言：GPS测速仪由一套GPS接收机及适配天线组成，采用双解码，驱动显示单元方案，测速仪供电采用车载230VAC电源，内部通过电源适配电路提供设备所需各种电源。微处理器控制GPS接收机工作，并提取出车速测量数据结果，同时驱动数码管显示测量结果；两个解码、驱动显示单元之间采用RS485通讯方式，实现数据的远距离传输。其次，GPS测速仪的应用看，GPS测速仪以其精确的测量精度，体积小，使用安装方便等特点，广泛的应用与航海（船舶），交通（车辆及火车）等领域，尤其适用于各种车辆的检测设备使用。第三章 国产汽车制动系统常见故障分析3.1 制动失效或不灵现象制动失效或制动不灵表现为：踩下制动踏板制动时，车轮制动器没有制动或制动力不足制动距离过长。制动时，需要早踩制动滑板或增大踏板行程和踏板力；但在紧急制动时，制动距离明显增长，容易出现交通事故。究其原因主要是：制动液不足，贮液缸内液面太低；制动液内进水或混进其他液体；制动管路内进入空气，或产生气阻；总泵与分泵的活塞磨损过甚配合松旷；皮碗老化，密封不良制动软管老化；管路有漏油处或者是制动器的其他原因。故障诊断与排除方法在进行制动失效或不灵故障的诊断与排除时，可按如下方法根据其具体表现，具体分析故障原因，采取正确的方法排除故障：对于快速连续踩制动踏板，直至踏板不再升高时:踏板高度正常，踩住踏板，踏板高度不下降，制动效果有改善，多为制动间隙过大，或者踏板自由行程过大；踏板高度正常，踩住踏板，踏板高度逐渐下降，说明制动系统有泄漏处(内泄漏或外泄漏)，如皮碗不密封，某处管路破裂或接口松动等。若制动管路存在泄漏时，经仔细检查，总能找到漏油之处。如在短时间内大量制动液泄漏导致制动效能不良甚至失效，很可能是由于总泵和分泵皮碗踩翻所致。若连续发生皮碗踩翻现象，很可能是制动液对天然橡胶腐蚀所致，此时，应使用耐油橡胶皮碗并检查制动液性能；(2)连续几次踩下制动踏板，制动踏板不升高，脚下感觉无阻力。可能是制动主缸活塞回位弹簧过软，或者主缸皮碗破裂，或者制动液严重亏损；(3)连续几次踩制动踏板，踏板高度有增高，但始终有弹性感，说明制动管路内进空气或者产生气阻；(4)若踏板行程及感觉正常，而制动力不足，很可能是制动蹄与制动鼓之间摩擦力过小所致，如蹄片粘油、制动器进水、制动鼓失圆及磨出沟槽等；(5)停车所需的制动踏板力过大，原因可能是:制动助力器有故障；制动钳活塞和轮缸卡住；制动块磨损严重或有油污；制动蹄安装不正确；制动管路故障，双管路制动系统的踏板自由行程突然增大，所需踏板力增加时，很可能是有一条管路发生泄漏。3.2 制动跑偏与制动侧滑制动跑偏与制动侧滑既有区别也有联系。区别在于制动跑偏时虽然行驶方向出现了偏离，但车轮与地面没有横向的相对滑移；联系在于严重跑偏有时会引起后轴侧滑，易于发生侧滑的汽车往往存在跑偏现象。制动跑偏与制动侧滑对行车安全的影响十分严重，交通事故中有30%以上与制动跑偏或制动侧滑有关。制动跑偏原因:主要是左右两侧车轮的制动力不等造成的。左右两侧制动生效和解除时间不一致，制动力的增减规律不对称，也会造成制动跑偏，具体原因如下:左右两侧轮制动器的某些参数相差较大，如制动间隙、蹄与鼓接触面积、制动鼓内径及回位弹簧弹力等；左右两侧轮轮胎气压相差过大；左右两侧轮中有下述故障:轮缸活塞与缸筒间隙过大；制动软管老化发软；制动鼓失圆；磨出沟槽；摩擦片油污、进水、铆钉外露等；前后轴不平行；车架、车桥变形，转向机构及行驶机构故障等。故障诊断与排除方法应先找出制动效能不良的车轮。一般汽车制动时向左跑偏，则右侧车轮制动不良；反之为左侧。找出制动不良的车轮后，应先检查轮胎气压。若气压正常，应检查调整制动间隙。若制动间隙正常，则应检查是不是轮缸内进入空气。必要时，应分解制动器进一步检查。制动侧滑是制动时汽车的某一轴或两轴发生横向滑移。高速制动时发生后轴侧滑，会使汽车发生不规则的急剧回转运动而失去控制，引起恶性交通事故。制动侧滑的原因是在汽车制动时除制动器摩擦力矩所产生的地面制动力外，车轮上还受到侧向干扰(侧向风道路横坡引起的重力的侧向分力或转向时的离心力等)力的作用。高速制动时方向盘抖动(1)现象汽车在高速行驶时踩下制动踏板(车速超过80km/h)，方向盘剧烈抖动，有时整个车身都会抖动，影响到方向的操控性，对行车安全极为不利。当车速降低到70km/h以下时，抖动减轻或消失。(2)原因汽车前制动盘偏摆超标；前制动盘强度不达标；转向传动机构松旷。(3)故障诊断与排除方法:检查转向传动机构有无松旷，如有松旷应及时排除。如转向传动机构无异常，则故障原因在制动盘，应拆检制动盘消除偏摆或更换新制动盘。3.3制动“发咬”或拖滞现象汽车在行驶中，不踩制动踏板时即存在制动现象，导致汽车行驶阻力增大，经一段路程行驶后，制动器温度明显升高为制动“发咬”；将制动踏板松开后，制动解除时间太长为制动拖滞。故障诊断与排除方法全轮发咬或拖滞，故障常在制动主缸；部分车轮发咬或拖滞，故障常在某轮缸或制动器。汽车全轮发咬时，全部车轮发热，双管路系统则可能为某一管路控制的车轮发热。部分车轮发咬或拖滞时，常会伴随汽车行驶跑偏。全轮发咬或拖滞时，应首先检查制动踏板自由行程和制动总泵。必要时，应拆检制动轮缸。个别车轮发咬，很可能是该轮制动器的制动间隙过小；若制动拖滞，则常为回位弹簧、轮缸回位弹簧等弹力不足或其他原因所致。该车轮制动管路堵塞时，也能造成该车轮制动发咬或拖滞。此时，将该轮缸放气螺栓旋松，制动液即急速喷出，且车轮随即能自由旋转。3.4 汽车制动系统不灵应该如何排除(1)紧固连接处或更换漏气的软管。(2)更换制动蹄片或衬块。(3)更换不合格的制动蹄。(4)更换导销和衬套，清除后制动支承底板上的铁锈污垢，或更换制动底板。(5)检修制动钳、制动分泵和制动总泵，必要时更换不合格的零件。(6)检查单向阀步骤:先起动发动机，把转速提高到1500转/分，立刻使发动机熄火。等2分钟后，再踩下制动踏板。如真空助力的作用次数不到二次，说明单向阀损坏。(7)检查助力器的方法:在发动机熄火的情况下，踩数次制动踏板，将系统中的真空用尽，再将脚置于制动踏板上，起动发动机。如果制动踏板高度降低，用较小的压力可使踏板保持在制动位置，说明真空助力系统工作正常，否则应更换助力器。(8)检修或更换制动总泵。(9)用压缩空气清洁管路污垢，更换不合格的零件。(10)更换全部橡胶零件、组合阀和软管，使用原厂规定的制动液。第四章 国产汽车制动系统的维护与保养汽车制动系统部件同其他部件一样，是随着汽车运行里程增长而变化的，其零件之间因摩擦而逐渐造成磨损，还有的材料如橡胶制品等，因受化学腐蚀而老化变质，会影响其使用性。因此，汽车在行驶中，制动系统常会出现磨损和松旷等故障，若不及时检修维护，消除隐患，不仅影响车辆完好，而且极易造成交通事故。制动失灵一般都是有前兆的。要想确保制动系统随时都灵敏可靠，驾驶员要坚持执行例保制度，认真做到勤检查、勤维护和勤修理。汽车在运行途中感觉有异常时，只要在思想上重视安全，许多故障都能及时发现，并设法排除，从而避免制动突然失灵事故的发生。4.1制动系统的维护周期和项目在新车行驶1000km、(或1 个月)和以后每行驶1万km(或6个月)时，应对制动总泵内的制动液量进行检查，若不足时，应随时加注；每行驶4 万km(或2 年)时，应彻底更换制动液。在新车行驶1000km(或1个月)和以后每行驶1万km(或6个月)时，应对驻车制动踏板、驻车制动杆和钢丝绳的技术状况进行检查，如不符合技术要求时，应予以调整或修理；还应检查制动蹄摩擦片和制动鼓的磨损情况，检查制动器的间隙，检查制动管路的连接是否良好和有无漏油现象，若状况不良时，应予调整和修理，必要时对损坏的部件进行更换。为预防制动系统突然失效，确保行车安全，应定期检查制动管路，保持良好技术状况，消除事故隐患。金属管不应有裂纹和凹陷，并不允许安装在容易碰刮地方；制动管路必须牢固可靠，固定夹松弛会引起管子的振动，而导致管子折断；制动油管接头处不允许有制动液泄漏现象；软管不应与矿物油脂接触。检查时，用力踩制动踏板，在软管上不应有凸起胀大现象，一旦出现老化或有裂纹，必须换新件。日常的制动系统维护，主要应注意以下几点1、制动系统需保持干燥传递制动力的制动液有极强的吸水性，如果有水进入制动液，在制动过程中摩擦产生高温会使水汽化，气体在制动液中被压缩，这就会造成制动减效甚至失效。在雨季等空气湿度大的季节，有些制动液吸水较严重，在制动液储液罐盖上就能看见水珠。另外，在车辆经过清洗或涉水后，制动系统也会变得潮湿，造成停车距离变长或车辆在停车时偏向一边。在制动器潮湿时，驾驶员最好是到维修点进行吹干处理，一方面恢复制动系统制动功能，另一方面也将雨水泥沙吹走，减少它们对制动系统的破坏。如果条件不允许，驾驶员可以在安全车速下，轻点制动，让制动蹄片与制动鼓或制动盘摩擦生热，将水分蒸发，驾驶员多踩几次刹车，便可达到使之干燥的目的。不过，点制动的动作要轻，防止制动系统过热。2、检查制冻总泵储液室液面高度若制动液液量不足会使空气进入，制动会变得不灵敏甚至失效。因此，最好每月定期检查制动液液面高度，注意制动液液面是否出现明显下降，品质是否变差，如果是就应及时添加或更换。制动液的储液罐为半透明树脂制，储液罐如果脏污只需用棉纱擦拭，就可以进行简单目视检查。制动液应达到储液罐的基准线，若制动液比前一次检查大量减少时，应检查是否发生漏液。如果液量减少而进入空气，就不能有效制动。3、行驶10 万km 检查一次制动液制动蹄摩擦片和制动鼓是有使用寿命的，当它们磨损到一定程度时必须更换。一般在城市行车中，制动鼓(碟)的寿命大约是5 万km，制动蹄片的寿命在3 万km 左右，但是具体情况还要看驾驶员的操作情况。制动蹄摩擦片最好是每1万km检查一次。制动液一般是每行驶1 万km就应更换一次，若长期在潮湿地区行驶，换油周期要适当缩短。4、常情况仔细查在车辆托底时很有可能会碰到制动液管；车辆托底后踩几脚制动，下车检查一下油管有没有变形或者漏油；如有，要及时到维修点进行检查。另外，长途行车后，应该对制动系统进行仔细检查，检查制动管路是否有磕碰、损伤和泄漏情况，因为车辆在高速行驶时，飞溅起的石子打到底盘的制动液管上，会导致制动液泄漏或制动失灵，如制动液管被磕扁后还会导致单个车轮制动失灵。第五章 国产汽车的制动系统前景和发展趋势汽车诞生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师在改进汽车制动性能的研究中倾注了大量的心血。目前关于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包括制动控制的理论和方法，以及采用新的技术。5.1从ABS/ASR演进趋势看已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设备ABS/ASR是车辆制动控制系统的发展主要是控制技术的发展。一方面是扩大控制范围、增加控制功能；另一方面是采用优化控制理论，实施伺服控制和高精度控制。 在第一方面，ABS功能的扩充除ASR外，同时把悬架和转向控制扩展进来，使ABS不仅仅是防抱死系统，而成为更综合的车辆控制系统。制动器开发厂商还提出了未来将ABS/TCS和VDC与智能化运输系统一体化运用的构想。随着电子控制传动、悬架系统及转向装置的发展，将产生电子控制系统之间的联系网络，从而产生一些新的功能，如：采用电子控制的离合器可大大提高汽车静止启动的效率；在制动过程中，通过输入一个驱动命令给电子悬架系统，能防止车辆的俯仰。在第二个方面，一些智能控制技术如神经网络控制技术是现在比较新的控制技术，已经有人将其应用在汽车的制动控制系统中。ABS/ASR并不能解决汽车制动中的所有问题。因此由ABS/ASR进一步发展演变成电子控制制动系统(EBS)，这将是控制系统发展的一个重要的方向。但是EBS要想在实际中应用开来，并不是一个简单的问题。除技术外，系统的成本和相关的法规是其投入应用的关键。 经过了一百多年的发展，汽车制动系统的形式