制动系统的检测与诊断.ppt

4.3 制动系统的检测与诊断 一、制动性能的检测,“梅赛德斯-奔驰（Mercedes-Benz）”B200制动系统,1.制动性能的检测指标 制动性能是指汽车行驶时，能在短距离内停车且维持行驶方向的稳定和下长坡时能维持一定车速，以及保证汽车长时间停驻坡道的能力。制动性能的好坏，可通过其检测指标与检测标准的比较加以评价。汽车制动性能的检测指标主要有：制动力、制动距离、制动减速度、制动协调时间及制动时的方向稳定性。 制动力 制动力是指汽车制动时，通过车轮制动器的作用，地面提供的对车轮的切向阻力。它是评价汽车制动性能的最本质因素。为此，应保证汽车有足够 大的制动力。然而，汽车制动力的增加， 首先得取决于制动器制动力，同时又受到 地面附着力的限制。因此，制动力的大小 与汽车制动系统的结构、技术状况以及轮,胎与路面的附着条件有关。 制动距离 制动距离是指汽车在规定的道路条件、规定的初始车速下紧急制动时，从脚接触制动踏板起至汽车停住时止汽车驶过的距离。它包括制动系统反映时间、制动力增长时间和最大制动力持续制动时间所行驶的距离。其制动距离可按下列关系式估算： 式中：S制动距离（m）； v0制动初速度（km/h）； a制动减速度（m/s2）； t2制动系统反映时间（s）； t2制动力增长时间（s）。,制动减速度 制动减速度是指汽车制动时，汽车速度下降的快慢程度。对某一具体车辆而言，汽车制动力越大，则制动减速度越大，制动效果就越好，因而汽车制动减速度与制动力具有等效的意义。因此，常用制动减速度作为汽车制动性能的检测指标。制动减速度在一次制动过程中是变化的，在制动器作用时间内，其制动减速度由小变大。在我国的安全法规中，采用充分发出的平均减速度FMDD作为评价汽车制动性能的检测指标。其表达式如下： 式中：FMDD充分发出的平均减速度（m/s2）； vb0.8v0时的车速（km/h）； ve0.1v0时的车速（km/h）；,v0制动初速度（km/h）； Sb在速度v0和vb之间车辆驶过的距离（m）； Se在速度v0和ve之间车辆驶过的距离（m）； 下图表示了这些数值间的关系。,制动时间 制动过程所经历的时间即为制动时间，如图所示。t1为驾驶员反应时间，从接受需制动的信号起至脚踩到制动踏板止，一般为0.31.0s；t2为制动器作用时间，它是制动系消除传动间隙反应时间t2与制动力增长所需时间t2之和，其长短取决于驾驶员踩踏板的速度、制动系的结构型式及技术状况，一般为0.20.7s；t3为持续制动时间，其长短是不一定的。这取决于制动前汽车的初速度、制动力的 大小、制动器的性能以 及路面情况等。在进行 检测时，制动持续时间 大约维持2s左右即可。 t4为制动释放时间，一 般为0.20.8s。,制动时间t2和t3具有间接评价汽车制动性能的能力，其制动时间越短，制动性能就越好。但一般情况下，制动时间不单独作为检测指标。在我国安全法规中，将制动协调时间作为辅助性检测指标。制动协调时间是指在紧急制动时，从制动踏板开始动作至车辆减速度（或制动力）达到标准规定的充分发出的平均减速度（或标准中规定的制动力）75时所需的时间。显然，制动协调时间是制动器作用时间t2的主要部分。 制动稳定性 制动稳定性是指汽车制动过程中维持直线行驶的能力或按预定弯道行驶的能力。制动稳定性差的汽车，路试时会产生偏离规定宽度通道的现象。因此，在我国安全法规中，路试时制动稳定性的检测指标是试车道的宽度。由于汽车左右车轮制动器制动力增长快慢不一致或左右车轮制动力不等，容易造成汽车制动跑偏，使制动,稳定性变差。因此，在我国安全法规中，台试 时制动稳定性的检测指标是同轴左右轮制动力 差。 2.汽车制动性能的台架试验 台试检测就是利用汽车制动试验台进行检 测。汽车制动试验台有多种类型，按测试原理 的不同，可分为反力式和惯性式两类；按试验 台支承车轮形式不同，可分为滚筒式和平板式 两类。目前，国内使用最多的是单轴反力式滚 筒制动试验台。 用反力式滚筒试验台检测制动性能 常用的反力式滚筒制动试验台是一种低速静态测力式的试验台，它检测的是各车轮的制动力。 反力式滚筒制动试验台结构 下图为单轴反力式滚筒制动试验台。它主要由驱动,装置、滚筒装置、测量 装置、举升装置、指示 与控制装置等组成。 驱动装置：该装置 由电动机、减速器和链 传动组成。电动机的动 力经减速器后驱动主动滚筒，主动滚筒又通过链传动带动从动滚筒旋转。 滚筒装置：该装置由左、右独立设置的两对滚筒构成。被测车轮置于两滚筒之间，滚筒相当于活动路面，用力支承被检车轮并在制动时承受和传递制动力。 测量装置：该装置由测力杠杆和传感器组成，测力杠杆一端与减速器壳体连接，另一端与传感器相连。而传感器则装于试验台支架上，被测车轮制动时，减速器浮动壳体带动测力杠杆绕主动滚筒轴线摆动并作用于传,感器上，传感器将测力杠杆传来的力或位移转变成电信号，送入指示与控制装置。 举升装置：该装置由举升器、举升平板和控制开关等组成。举升装置的功用是便于汽车平稳地出入制动试验台。 指示与控制装置：目 前制动试验台控制装置都 采用电子式。为提高自动 化与智能化程度，有的控 制装置中配置微机。指示 装置有数字显示和指针式 两种，带微机的控制装置多配置数字式显示器。 反力式滚筒试验台的检测原理 检测时，将被测汽车驶上制动试验台，车轮置于主、从动滚筒之间，放下举升器。起动电动机，通过减速器,及链传动驱动滚筒从而带动车轮低速旋转。当驾驶员踩制动踏板，在制动器摩擦力矩M作用（见图），车轮开始减速旋转。此时，电动机驱动滚筒，而滚筒则对车轮轮胎周缘的切线方向作用着制动力FX1、FX2，以克服制动器摩擦力矩，维持车轮继续旋转。与此同时，车轮轮胎对滚筒表面切线方向作用着与制动力数值相等而方向相反的反作用力FX1、FX2，在FX1、FX2对滚筒轴线形成的反作用力矩作用下，其浮动的减速器壳体 与测力杠杆一起朝滚 筒转动相反的方向摆 动（见图），而测力 杠杆另一端的力F1经 传感器转换成与制动 力大小成比例的电信 号。此信号经放大变,换处理后，由指示装置显示制动力。检测过程结束后，将举升器举起，车辆即可驶离试验台。 制动协调时间的测量是与测量制动力同步进行的，它以驾驶员踩踏板的瞬间作为计时起点，由制动踏板上套装的踏板开关向控制装置发出一个“开关”信号，开始时间计数，直到制动力达到标准规定的75时为止。 车轮阻滞力的测量是汽车和驻车制动装置处于完全释放状态，变速器置于空档位置时进行。此时，电动机通过减速器、链传动及滚筒来带动车轮维持稳定转动所需的力，即为车轮的阻滞力，该力可通过指示装置读取。 由于对汽车制动性能的评判与轴重有关，因此，检测时，必须配备轴重计，但有些制动试验台本身带有轴重测量装置。,用平板试验台检测制动性能 平板试验台是一种低速动态式试验台，它检测的是各车轮的制动力。 平板式制动试验台结构 平板式制动试验台主要由测试平 板、控制和显示装置、辅助装置等组 成，如图所示。 测试平板：测试平板共四块，且 相互独立，一次制动试验可同时检测 4个车轮的制动力及轮重。测试平板 由面板、底板、钢球和力传感器等组 成。底板作为底座固定在水平地面 上，面板通过压力传感器和钢球支承在底板上，其纵向则通过拉力传感器与底板相连。 控制与显示装置：控制与显示装置是一个以计算机,为核心的数据采集、分析、处理和显示的系统。计算机对传感器的各路输出信号进行高速采样。并将其转换为数字信号，然后对这些信号进行处理、计算，按要求显示出各轮制动力、轴制动力、左右轮制动力差、全车制动力、制动协调时间、制动释放时间等测试结果，并判定制动性能是否合格。 辅助装置：辅助装置包括前、后引板和中间过渡板，其作用是方便汽车平稳地上下制动试验台。 平板式制动试验台检测原理 它是凭借汽车在测试平板上的实际紧急制动过程来测定汽车前、后轮制动力的。检测时，汽车以510km/h速度驶上平板，置变速器于空档并紧急制动，车轮则在汽车惯性力作用下，对测试平板作用一大小与车轮制动力相等、方向与汽车行驶方向相同的作用力Fxb，该作用力通过纵向拉杆传给纵向拉力传感器，传,感器则将该作用力转换成相应大小的信号输入放大器，与此同时压力传感器将各轮荷的大小转换成电信号输入放大器，然后通过控制装置处理并由显示装置显示检测结果。 3.汽车制动性能的路试检测 路试检测是指利用必要的仪器，通过道路试验进行汽车性能的检测。其检测方法有制动距离法和制动减速度法。 制动距离法 制动距离法是指路试时采用速度计、第五轮仪或其他测试方法检测汽车的制动距离及制动稳定性。 检测方法 路试检测制动距离应在平坦（坡度不应超过1）、干燥和清洁的硬路面（轮胎与路面之间附着系数不小于0.7）上进行，在试验路面上应画出与制动稳定性要求相,应宽度的试车道边线。检测时，在制动踏板上装上提供信号用的踏板套，在汽车适当位置装上第五轮仪，被测汽车沿着试车道中线行驶至高于规定的初速度后，置变速器于空档，当滑行到规定的初速度时，急踩制动，使汽车停住，并同时操作第五轮仪，利用第五轮仪打印出汽车的制动距离。在紧急制动的同时，检查汽车制动稳定性，看制动时汽车是否超出车道边线。 制动距离法特点 检测制动性能直观、简便，能真实反映汽车在实际行驶过程中的动态制动性能。 能综合反映汽车其他系统的结构性能对汽车制动性能的影响。 只能反映整车制动性能的好坏，不能定量反映各车轮的制动状况及制动力分配，其检测不能为制动系故障诊断提供可靠依据，因而对故障发生的具体部位不易诊,断。 制动距离的长短对制动的初始车速以及驾驶员的操作方法依赖性较高。 紧急制动时轮胎磨损严重，同时其冲击载荷对汽车各部件均有不利影响。 路试时要求良好的道路条件及气候条件。 制动减速度法 制动减速度法是指路试时采用速度计、第五轮仪或其他测试方法检测汽车制动时充分发出平均减速度，同时检测制动协调时间和汽车制动稳定性。 检测方法 制动减速度法的试验条件与制动距离法相同，它是利用规定仪器测出汽车充分发出的平均减速度计算公式中的相关参数，然后通过其公式计算确定FMDD的。路试的同时还应测出制动协调时间和检查汽车制动时的稳,定性。 制动减速度法特点 检测仪器结构简单、使用方便。 根据制动协调时间的长短可以判断制动系的调整情况。 制动减速度是一个整车性能参数，不能反映各车轮的制动性能状况。 制动减速度的大小受路面附着系数的影响较大。 路试法常用仪器第五轮仪 在路试法检测制动性能时，常用第 五轮仪检测制动距离、制动时间和制动 速度。第五轮仪分为接触式和非接触式 两类。 在接触式第五轮仪中，应用较多的 是微机式第五轮仪，它由传感部分和记,录仪部分组成。其传感部分主要包括第五 轮和安装在轮架上的磁电传感器及齿轮 盘，如图所示。当第五轮转动时，传感器 发出连续的脉冲信号送入记录仪部分。其 记录仪部分则通过整形、计数处理，便得 知行驶距离。在测试过程中，通过检测脉 冲周期，便可得出瞬时车速。 非接触式第五轮仪以计算机为核心部件，配以相应的I/O接口及外设，不需要与路面接触或设置任何测量标志，它由传感器和记录仪部分组成。 其传感器主要由一个光学系统和电池组 成，如图所示。这种传感器采用光电头 相关滤波技术，工作时，安装在车身上 的光电探测器（简称光电头）照射路面， 由于路面图像的移动使光电池输出宽带,随机信号，其主频与车速成正比，通过空间滤波器将与车速成正比的主频检出，送入记录仪部分进行速度运算和距离计算。 记录仪部分主要由单板机、微型打印机、控制器、显示器等组成。它们的作用是计算、处理传感器输送的信号和脚踏套输送的开关信号，并显示或打印试验曲线及检测结果。,二、制动系统的故障诊断 在行车制动装置中，液压制动系的常见故障有制动失效、制动不灵、制动跑偏和制动拖滞。对于这些故障，通常应根据故障现象，分析故障原因，通过一定的步骤，进行故障诊断。 1.制动失效 现象 汽车行驶时，踩下制动踏板，汽车不能减速和停车。 原因 制动主缸内无制动液 或制动液严重不足。 制动主缸皮碗踏翻或 损坏。 制动管路破裂或接头,处严重泄漏 制动踏板至主缸的连接部位脱落。 诊断 踩下制动踏板，如无连接感，则制动踏板至主缸之间连接脱开。在车下检视，即可发现脱开部位。 连续踩几下制动踏板，踏板不升高，同时又感到无阻力，应先检查制动主缸是否缺制动液，再检查前、后制动管路有无漏液和损坏部位，通常根据油迹可诊断故障所在。,踩下制动踏板，稍有阻力感，则多为主缸无制动液或缺制动液所致。 踩下制动踏板，有阻力感，但踏板位置保持不住，有明显的下沉现象，则多为主缸皮碗破裂所致。 如上述情况良好，则故障可能是主缸皮碗踩翻或损坏，可分解制动主缸确诊。,2.制动不灵 现象 汽车行驶时，将制动踏板踩到底，汽车不能立即减速和停车，制动距离过长。 原因 制动踏板自由行程过大。 制动管路和轮缸内有空气。 制动管路或管路接头漏油。,制动主缸、轮缸的皮碗、活塞、缸壁磨损过甚。 制动主缸、轮缸的皮碗老化、发粘、发胀，使制动时阻滞力大。 制动主缸阀门损坏或补偿孔、通气孔堵塞。 制动摩擦片与制动鼓（盘）的间隙过大，或接触不良。 制动摩擦片硬化、铆钉外露或有油污。 制动鼓（盘）磨损过甚或制动时变形严重。 助力器效能不佳或失效。,诊断 检查储液罐的制动液是否太少或无制动液，若制动液过少，说明制动系统内可能有漏液故障，可加满制动液后再诊断。 连续踩几下制动踏板，踏板位置逐渐升高，但升高后不抬脚继续踩，感觉有弹力，则说明制动液压系统内有空气。,一脚制动不灵，连踩几下制动踏板，踏板位置逐渐升高并且效果良好，说明踏板自由行程过大或制动摩擦片与制动鼓（盘）间隙过大。 连续踩几下制动踏板，踏板位置能逐渐升高，但升高后不抬脚继续踩，踏板无弹力感且下沉至很低位置，说明制动液压系统中有漏油之处，可能是制动主缸、轮缸、管路、管路接头漏油或主缸、轮缸磨损严重、皮碗破裂损坏或密封不良。,当踩下制动踏板时，踏板位置很低，再踩几下踏板，位置不能升高，一般为主缸通气孔或补偿孔堵塞。 当踩下制动踏板时，踏板高度合乎要求，也深感有力且不下沉，但制动效果不好，则为车轮制动器有故障，多为摩擦片硬化、铆钉头露出、摩擦片油污、制动鼓（盘）磨损及变形引起；若踏板高度合适，但踩踏板时感到很硬，则故障可能是制动液太稠、管路内壁积垢太厚、油管凹瘪、软管内孔不畅通或助力器效能不佳所致。,3.制动跑偏 现象 汽车在平路上制动时，在转向盘居中情况下，自动向左或向右偏驶，紧急制动时尤为严重。 原因 左、右轮制动摩擦片与制动鼓（盘）间隙不同。 左、右轮制动摩擦片与制动鼓（盘）接触面积相差过大。 左、右轮制动摩擦片材质各异、新旧程度不同或安装修复质量不一样。 左、右轮制动蹄回位弹簧拉 力相差过大。 左、右轮气压不一致、直径 有差异、轮胎新旧不一及磨损程 度不同。,个别轮缸活塞运动不灵活、皮碗发胀、油管堵塞或有空气。 个别车轮摩擦片油污、硬化或铆钉外露。 车身变形以及前、后车轴不平行或两边悬架刚度不等。 诊断 进行路试。先进行减速制动，若汽车向左跑偏，则说明右边车轮制动迟缓或制动力不足；若汽车向右跑偏，则说明左边车轮有故障。 再进行紧急制动，并观察车轮 抱死后在地面上的印迹。若同 一轴两边车轮印迹不能同时发 生，其中印迹短的车轮为制动 迟缓，印迹轻的为制动力不足。,找出制动迟缓或制动力不足的车轮后，应仔细检查该轮制动管路有无碰瘪、漏油现象，检查该轮的轮胎气压是否正常，轮胎磨损是否严重。 若上述目检正常，则可对该轮轮缸进行放气。放气时若发现有空气或放完后制动跑偏现象消除，则故障在该轮轮缸内或管路内有气阻。 若无气阻现象，则检查并调整该轮制动摩擦片与制动鼓（盘）之间的间隙。调整后若制动跑偏现象消除，则说明故障在该轮的制动器间隙调整不当。,若上述制动器间隙符合要求，则应分解制动器及轮缸检查制动器的技术状况、轮缸活塞和皮碗的形态以及油管是否畅通，以确诊故障部位。 若上述均正常，而故障现象依存，则说明制动跑偏的故障不在制动系统本身，而故障可能是由车身变形或其他系统（悬架系统、转向机构、行驶系）的工作条件恶化所致。,4.制动拖滞 现象 抬起制动踏板时，全部或个别车轮的制动作用不能解除或解除缓慢，致使汽车起步困难或行驶无力、制动鼓发热。 原因 制动踏板无自由行程。 制动踏板回位弹簧脱落、拉断、过软或踏板轴锈蚀、卡住而回位困难。 制动主缸、轮缸皮 碗发胀、发粘或活塞移 动不灵活。 主缸活塞回位弹簧 折断、预紧力太小。,制动鼓严重变形，制动摩擦片与制动鼓（盘）间隙过小，制动蹄回位弹簧过软。 制动油管碰瘪、堵塞或制动液太脏、太稠而使回油困难。 真空助力器的空气阀漏气。 诊断 汽车行驶一段里程后，用手触摸各车轮制动鼓。若个别车轮制动鼓发热，则故障在车轮制动器；若全部车轮的制动鼓都发热，则进行下一步诊断。,全部制动鼓发热时，应首先检查制动踏板自由行程。若自由行程符合要求，则检查制动主缸。可将主缸储液罐盖打开，并连续踩下和放松制动踏板，看其能否回液。若不能回液，说明回油孔堵塞；若回液缓慢，说明皮碗、皮圈发胀或回位弹簧无力，则故障在制动主缸。同时还应观察制动踏板的回位情况，若制动踏板不能迅速回位，说明回位弹簧过软或折断。若制动主缸回液正常，且制动踏板回位正常，则进行下一步诊断。,做车轮转动试验。松开制动踏板，让各车轮悬空并用手转动车轮，若各轮的转动阻力很大，则说明故障在各轮制动摩擦片与制动鼓（盘）间隙过小或调整不当；若各轮的转动阻力较小处于正常，则对采用真空助力器的制动系统，可将汽车变速器置于空档，使发动机处于怠速运转，在松开制动踏板的情况下，再次用手转动车轮，若此时阻力增大，则说明汽车制动拖滞的故障是由真空助力器的空气阀漏气所致。,若故障在单个车轮制动器，则应先拧松该制动器放气螺钉，若制动液急速喷出，制动蹄回位，则为油管堵塞致使轮缸不能回液所致。若制动蹄仍不能回位，则应调整摩擦片与制动鼓之间的间隙。 经上述检查调整均无效，则应拆下制动器检查轮缸活塞、皮碗、回位弹簧、制动鼓、制动摩擦片状况以及制动蹄片支承销的活动情况。,附录：复习提纲 一、制动性能的检测 1.汽车制动性能的定义。 2.汽车制动性能的六个检测指标。 3.制动力的定义以及与制动力大小有关的因素。 4.制动距离的定义及其包括的三个距离。 5.制动减速度的定义以及与制动力、制动效果的关系。 6.制动的平均减速度FMDD计算中的vb、ve、Sb、Se的定义以及它们之间的关系（能看图标识）。 7.制动时间所包含的四个时间段。 8.持续制动时间所取决的因素。 9.制动时间与制动性能的关系。 10.制动协调时间的定义。 11.制动稳定性的定义。,12.造成制动跑偏的原因。 13.制动性能试验的两种方法。 14.单轴反力式滚筒制动试验台的五个基本组成部分名称。 15.平板式制动试验台的三个基本组成部分名称。 16.平板式制动试验台的测试平板数量以及测试平板的四个组成部分。 17.在平板式制动试验台上测试时，汽车驶上试验台的车速。 18.汽车制动性能的路试检测的两种方法。 二、制动系统的故障诊断 1.制动系统常见的四种故障及其现象。 2.制动主缸内无制动液或制动液严重不足所引起的故障。 3.制动管路破裂或接头处严重泄漏所引起的故障。,4.制动踏板至主缸的连接部位脱落所引起的故障。 5.制动踏板自由行程过大所引起的故障。 6.制动管路和轮缸内有空气所引起的故障。 7.制动摩擦片与制动鼓（盘）的间隙过大，或接触不良所引起的故障。 8.制动摩擦片硬化、铆钉外露或有油污所引起的故障。 9.制动鼓（盘）磨损过甚或制动时变形严重所引起的故障。 10.左、右轮制动摩擦片与制动鼓（盘）间隙不同所引起的故障。 11.左、右轮制动摩擦片与制动鼓（盘）接触面积相差过大所引起的故障。 12.左、右轮制动摩擦片材质各异、新旧程度不同或安装修复质量不一样所引起的故障。,13.左、右轮气压不一致、直径有差异、轮胎新旧不一及磨损程度不同所引起的故障。 14.个别车轮摩擦片油污、硬化或铆钉外露所引起的故障。 15.制动踏板无自由行程所引起的故障。 16.制动摩擦片与制动鼓（盘）间隙过小所引起的故障。,