十年前人们还将汽车侧身或车窗上贴着的ABS System (Anti-lock Braking System或Anti-skid Braking System)标签视为一种炫耀的资本。
如今已经成为了汽车基本配置的ABS系统(Anti-Lock Brake System)可以称得上是一次汽车制动的革命,其对汽车的安全行驶作出了前所未有的贡献。ABS系统是英国的邓禄普公司为飞机而开发的,从七十年代 开始,克莱斯勒和福特公司将其适用于汽车领域,加速了其发展。
1. 汽车制动器的种类
汽车制动器(Brake)分为①手制动器和②脚制动器两种。
手制动器还被称为驻车制动器,一般情况下是通过手动拉动制动器杠杆,由钢丝锁定(Lock)左右后轮(FF车辆 还有可能锁定前轮)来实现制动,或者在驻车时防止车轮滑动。
在汽车行驶过程中踩下脚制动器可降低汽车行驶速度或者实现驻车,这一系列的动作都是通过对车轴上安装的 盘式(Disk)或鼓式(Drum)制动器施加压力而实现的。
2. 制动机构(Brake Mechanism)
一般的汽车都是如下图所示,在前轮通过树脂刹车片按下两侧的圆形金属盘来降低车轮转动速度,或者通过 驻车盘式制动器驻车。
后轮则通过鼓式刹车蹄片将汤锅一样的鼓(Drum)面推入其内部实现制动的。
3. 汽车滑动(Skid)
我们经常可以听到道路上行驶的车辆在急停时发出“吱吱”的声音。
采取紧急制动后,虽然可以停止车轮的转动,但是车身却会由于惯性而无法立即停止,如下图所示。
车轮在停止转动的状态下就像是滑雪一样滑动,尽管车轮和路面之间存在摩擦,但是汽车却不受摩擦的 限制而继续滑动。这样就会导致轮胎只有一个面会与路面产生摩擦,因此在路面上留下一条黑色轮胎 印迹,这被称为制动器锁定(Lock)现象。
如果在采取紧急制动的情况下车轮被锁定,那么会发生什么后果呢?第一,最大的问题就是无法通过 方向盘控制车的运动方向。只有转动车轮才能够通过方向盘将前轮转动至所需的方向,但是,如果轮胎 处于锁定状态,那么,无论怎样转动方向盘都无法控制轮胎方向。所以,车身会不受驾驶员控制地转动
或打滑,增加事故的危险性。第二,制动距离延长。
摩擦力 | |||
最大停止摩擦力 | |||
停止摩擦力区间 | |||
运动摩擦力区间 | |||
制动时间点 | |||
轮胎开始滑动的瞬间 | |||
摩擦力 | |||
时间 |
4. ABS制动方式
车轮发生滑动时,最有效的制动方法是努力反复轻点制动踏板,在轮胎被锁定之前,通过制动踏板保持轮胎 拥有最大的抓地力。但如果驾驶员踩下制动踏板的速度过慢,则不会有很大的效果。ABS制动系统可在1秒内 反复执行该动作10次以上。快速反复执行制动动作后,可以通过人力所无法实现的速度反复停止再放开车轮,从而预防车轮进入锁定状态。
旨在解决车轮锁定问题的ABS系统还可以在汽车行驶于冰面、积水路面等车轮容易打滑的道路上进行紧急制动时,预防车轴在制动期间被完全锁定(Lock),确保驾驶员可通过方向盘控制车身方向,同时预防轮胎打滑,将制动 距离降至最短,安全驻车。
也就是说,ABS系统可根据路面条件控制每个车轮,预防车轮打滑,并且可以最大程度地保持方向盘的方向调节 功能,以汽车发生打滑的前一瞬间的状态调节各个车轮的制动。
ABS系统在每个车轮上都安装了速度感应器,对车轮的转动速度进行分析。如果一侧车轮被锁定(locked),则 只对相应车轮进行控制,确保四个车轮拥有相同的抓地力。
[注意事项]
ABS虽然是有效的,但却不是万能的。如果汽车安装的ABS系统出现了故障,那么在不知情的情况下过于相信 ABS而用力踩踏制动踏板,则很有可能发生事故。当然,ABS系统发生故障时仪表盘上会显示警告信号,但是 如果平时不太注意仪表盘,则很容易错过相应警报。即使ABS系统没有发生故障也依旧会发生问题。如果车辆 行驶速度过快,那么安装了ABS系统的车辆的制动距离反而会比安装了一般制动装置的车辆更长,因为ABS系统 会在车辆行驶速度过快的情况下做出不必要的控制。
ABS系统只能在紧急制动车辆时调节车辆的方向控制性能并缩短制动距离,无法确保一定会在打滑的路面上 安全驻车,所以不得过于依赖ABS系统。部分驾驶员可能会在踩踏制动踏板时感觉制动踏板和方向盘有振动,这是由于发挥抽取作用的ABS液压装置振动传递到了制动踏板而产生的,无须过于担心。
5. 制动液
近年来汽车的自身重量在不断加大,行驶时汽车的转动力量也在迅速提高,因此,仅凭驾驶员的力量是难以对 车辆采取制动的,所以便采用了液压系统,该系统其利用了可以将小力量转变为大力量的制动液作为制动媒介。
近年来汽车的自身重量在不断加大,行驶时汽车的转动力量也在迅速提高,因此,仅凭驾驶员的力量是难以对 车辆采取制动的,制动液的规格有美国政府制定的规格FMVSS¹ 116- DOT² 3、DOT 4、DOT 5、DOT 5.1,以及SAE-J1703、J1704、J1705、ISO-4025,还有日本的JIS-K 2233及Car OEM的自行制定规格。
日本的JIS规格借用了美国的DOT规格,将Glycol Ether用作Base Oil,根据DOT 3、DOT 4、DOT 5的各自规定 将汽车非矿物油制动液分为了JIS K 2233 3类、4类、5类。
(注) ¹ Federal Motor Vehicle Safety Standards(美国联邦机动车安全表标准)
² DOT:Department of Transportation(美国交通部)
制动液一般分为两种,分别为① Petroleum Base(矿物油)和② Non Petroleum Base(非矿物油)。
汽车中几乎不使用矿物油类型的制动液,大部分使用非矿物油类型的制动液(Non Petroleum Base)。
因此,美国政府制定的FMVSS-116制动液标准是针对非矿物油类型的制动液(Non Petroleum Base)制定的。
该规格不仅是全世界通用的Spec,而且还成为了各OEM Spec的根本,其中的主要项目概括如下。另外,制动液中还会搭配一些粘度调节剂、金属防腐蚀剂、pH调节剂等添加剂,一般建议行驶45,000 miles换一次 机油。
Characteristics of common braking fluids(US DOT分类)
| Wet² boiling point | Viscosity³@40℃ | Primary constituent | |
190 °C (374 °F)↑ | 140 °C (284 °F)↑ | ? | Castor oil/alcohol | |
205 °C (401 °F)↑ | 140 °C (284 °F)↑ | 1500 mm2/s↓ | ||
230 °C (446 °F)↑ | 155 °C (311 °F)↑ | 1800 mm2/s↓ | ||
260 °C (500 °F)↑ | 180 °C (356 °F)↑ | 900 mm2/s↓ | Silicone | |
260 °C (500 °F)↑ | 180 °C (356 °F)↑ | 900 mm2/s↓ | Glycol Ether/Borate |
(注)¹ 0% H2O、² 3.7% H2O、³ 粘度规格@100℃ 1.5 cSt ↓
建议各位驾驶员了解上述表格中的各类制动液之间的差别。
首先理解各类制动液的化学特点是很重要的。DOT 3、DOT 4、DOT 5.1制动液是 Glycol和Glycol Ether的
混合物,DOT 5则是Silicone Base。
1) Boiling Point:参考上述表格
2) Viscosity:DOT 3、DOT 4、DOT 5、DOT 5.1在1.5 cSt @100℃以下。40℃粘度参考上述表格。
3) Color:市售产品的颜色
• DOT 3 :透明、Pale Yellow、Blue & Crimson Red Color
• DOT 4 :透明、Pale Yellow & Crimson Red Color
• DOT 5.1:透明、Pale Yellow & Blue Color
• DOT 5 :Purple & Violet
如上所述,制动液的颜色不是区分其类型的绝对标准,只是为了确认有无漏油而设置的,其颜色不会对其
质量产生任何影响。