商用车气压ABS电磁阀对弹簧制动气室 制动力的影响研究

曹 君

（陕西万安汽车零部件有限公司，陕西 西安 710200）

1 弹簧制动气室的驻车制动工作原理

弹簧制动气室的驻车制动工作原理如图1所示。

图1 弹簧制动气室驻车制动工作原理图

1.1 未驻车制动状态

手制动阀扳至“行车”状态，储气筒内的气压经差动继动阀进入弹簧制动气室的12口，推动活塞将大弹簧进行压缩，推杆回缩至初始位置（带动调整臂及鼓式制动器凸轮等，将制动鼓与制动蹄片分离），此时车辆无驻车制动力。

1.2 驻车制动状态

手制动阀扳至“驻车”状态，弹簧制动气室12口内的气压经差动继动阀的3口排向大气，大弹簧由于气压撤除进行释放，在弹簧力的作用下，推杆伸出至终止位置（带动调整臂及鼓式制动器凸轮等，将制动鼓与制动片压紧），此时车辆达到最大驻车制动力[1]。

但是，由于整个制动管路系统是密闭的，在推杆伸出过程中，大弹簧活塞前部与12口相连压力逐步撤除，大弹簧活塞后部与11口相连，11口则逐步向弹簧缸内吸气，电磁阀的2口与弹簧制动气室11口相连且电磁阀内部此时是密闭的（如图2，上下阀片均处于关闭状态），这样弹簧制动气室11口与电磁阀2口之间会逐步形成“抽真空”。因为弹簧制 动气室11口吸气不足，大弹簧活塞运动受阻，大弹簧释放力会减弱，车辆的最大驻车制动力也会衰退。

图2 气压ABS电磁阀上下阀片均处于关闭状态图

以规格为16驻车气室进行试验，弹簧制动气室11口不接ABS电磁阀及接入ABS电磁阀分别进行驻车力静特性试验（如图3），可以看出，其在推杆伸出最大位置处时△驻车力差值达到了约500 N，故在极限情况下，可能会导致车辆驻车溜坡的现象的发生。

图3 弹簧制动气室是否接ABS电磁阀的驻车力静特性分析

2 弹簧制动气室的行车制动工作原理

弹簧制动气室的行车制动工作原理如图4 所示：

图4 弹簧制动气室行车制动工作原理图

手制动阀扳至“行车”状态，踩下制动踏板，脚阀的促动气压经过行车继动阀、储气筒及管路进入ABS电磁阀，之后进入弹簧制动气室11口并推动气室膜片，推杆伸出至终止位置（带动调整臂及鼓式制动器凸轮等，将制动鼓与制动片压紧），此时车辆达到最大行车制动力。

3 气压ABS电磁阀的工作原理

3.1 加压

加压阀和减压阀均不通电。两阀的衔铁靠回位弹簧预紧力将阀口j和阀口f封闭。腔A中的气压迅速顶起进气膜片a，打开进气口，气流进入B腔，进而进入制动气室。同时，信号气顺着通道b，进入d腔，顶起排气膜片c，关闭排气口。这样，空气直接由A腔进行B腔，继而进行行车制动气室[2]。

图5 气压ABS电磁阀工作原理图

3.2 减压

加压阀和减压阀同时通电。加压阀通电吸合，关闭阀口h，打开阀口j，信号气经通道k至E腔，压下膜片a，关闭进气口，阻断空气由腔A进入腔B。同时，减压阀通电吸合，关闭阀口g，打开阀口f，B腔中的空气将膜片c压下，排气口打开，空气经C腔，再通过通道e进入大气。这样，B腔中的空气由排气口排出，行车制动气室中气压降低。

3.3 保压

加压阀通电，减压阀不通电。由于减压阀不通电，信号气经通道b进入d腔，封住排气口。同时，加压阀通电吸合，同减压状态一样，阻断空气进入腔B。这样，保持制动气室压力不变。

4 车辆异常现象

在ABS电磁阀工作过程中，控制器根据路面工况控制ABS电磁阀内部加压阀和减压阀在不停的动作（加压-减压-保压）来调整气压（如图6）来达到所需要的制动力。但在某种个例情况下，ABS电磁阀在减压过程中关闭阀口g后，打开阀口f，B腔中的空气将膜片c压下，排气口打开，空气经C腔，再通过通道e进入大气。B腔中的空气排气口排出不完全，会在B腔形成残留压力，当残留压力达到一定压力时，会使弹簧制动气室的推杆回位不能回到初始位置，使得轮边制动鼓与制动蹄片（或制动卡钳制动片与制动盘）分离不彻底，导致拖磨，严重的会导致轮边着火，有着严重的安全隐患。故在QC/T 1006－2015《汽车防抱死系统气压电磁调节器性能要求及台架试验方法》[3]4.5中也明确要求，如下表1：

图6 气压ABS电磁阀出气口压力－制动时间曲线

表1 残留压力要求

5 对弹簧制动气室残余压力与推杆伸出长度进行试验（不模拟调整臂及制动器的负载）

将弹簧制动气室11口与12口与截止阀1、截止阀2、压力表与气源按下图进行联接。将11口与12口与气源联接后，使得行车制动腔与驻车制动腔内充入额定压力并平衡，然后关闭截止阀1，逐步打开并关闭截止阀2，观察压力表的压力及位移传感器的位移，并形成曲线关系。如图7所示：

图7 压力及传感器位移曲线图

由上图可以看出，在弹簧制动气室不带负载的情况下，在残留压力35 kPa时，推杆可达到60 mm的伸出长度。但在实际的情况下，弹簧制动气室的回位弹簧及制动器的回位弹簧力会形成一定的气室推杆叉回位力，故残留压力一般情况下不会形成拖滞。但在某些个例情况下或“气顶液”的混合制动系统型式中，ABS电磁阀的残留压力会导致制动器拖滞。

6 结束语

（1）在驻车制动时，必须踩住行车制动踏板后再扳动手阀至驻车状态，使得气压可经ABS电磁阀1口进入弹簧制动气室11口，避免弹簧制动气室大弹簧活塞“抽着空”，达到弹簧制动气室的最大驻车制动力。

（2）在驾驶过程中，如遇到紧急情况并采取紧急制动，此时ABS电磁阀触发并工作。当紧急情况解除，车辆恢复正常行驶后，应尽早轻踩一下制动踏板，排除ABS电磁阀的残留压力，以避免制动器拖滞。

（3）随着EBS等电子控制制动系统的普及，ABS电磁阀逐步会被前桥模块及后桥模块等取代，故开发前桥模块及后桥模块时，需考虑上述的故障模式。