Capire il sistema frenante
1.FrenareingSistema
Rallentare o addirittura fermare un'auto in movimento, mantenere un'auto in discesa a una velocità stabile e mantenere ferma un'auto ferma sono collettivamente definiti frenata automobilistica. La forza esterna che frena l'auto è il sistema frenante.
Il sistema frenante è costituito da freni e meccanismi di azionamento dei freni. I freni sono componenti della forza frenante che impediscono il movimento o la tendenza al movimento del veicolo, incluso il rallentatore nel sistema frenante ausiliario. Il meccanismo di azionamento dei freni include dispositivi funzionali, dispositivi di controllo, dispositivi di trasmissione, dispositivi di regolazione della forza frenante e dispositivi ausiliari quali dispositivi di allarme e dispositivi di protezione della pressione.
Esistono molti tipi di sistemi frenanti per autoveicoli, che possono essere suddivisi nelle seguenti categorie in base alle loro funzioni:
①.Impianto frenante di servizio:un dispositivo che rallenta o addirittura ferma il veicolo.
②.Sistema di freno di stazionamento:un dispositivo che mantiene fermo un veicolo fermo.
③.Sistema frenante secondario:un dispositivo che garantisce che l'auto possa comunque rallentare o fermarsi in caso di guasto dell'impianto frenante di servizio.
④ .Sistema frenante ausiliario:Dispositivo utilizzato per stabilizzare la velocità del veicolo quando questo percorre una lunga discesa.
L'impianto frenante può essere suddiviso nelle seguenti categorie in base all'energia frenante:
①.Sistema frenante Manpower:Un sistema frenante che utilizza il corpo del conducente come unica fonte di energia frenante.
②.Sistema frenante assistito:Un sistema frenante che sfrutta esclusivamente l'energia potenziale sotto forma di pressione dell'aria o pressione idraulica convertita dalla potenza del motore per la frenata.
③.Sistema di servofreno:un sistema frenante che sfrutta sia la forza umana che quella del motore per frenare.
L'impianto frenante può essere classificato anche in base al circuito gas-idraulico:
①.Sistema frenante a circuito singolo:La trasmissione utilizza un singolo circuito gas-idraulico. Se una parte è danneggiata, l'intero sistema fallirà.
②.Sistema frenante a doppio circuito:Le linee gas-idrauliche del freno di servizio appartengono a due circuiti isolati. Ciò garantisce che se un circuito è danneggiato, l'intero sistema può ancora funzionare normalmente. Dal 1° gennaio 1988, la Cina ha richiesto che tutte le auto siano dotate di un sistema frenante a doppio circuito.
2. Freni
Il freno è un componente della forza frenante nel sistema frenante che viene utilizzato per generare forza frenante per fermare il movimento o la tendenza del veicolo. Quando la coppia frenante del freno viene applicata direttamente alla ruota, viene chiamato freno ruota; quando la coppia frenante deve essere distribuita alla ruota dopo aver attraversato l'asse motore, viene chiamato freno centrale. I freni ruota sono generalmente utilizzati per i freni di trazione e sono anche utilizzati per i freni secondari e di stazionamento; i freni centrali sono generalmente utilizzati solo per i freni di stazionamento e ausiliari. I freni di trazione, i freni di stazionamento e i freni secondari utilizzano fondamentalmente la forza di attrito generata da elementi fissi ed elementi rotanti come forza frenante, che viene chiamata freno a frizione. I freni a frizione attualmente utilizzati nelle automobili possono essere approssimativamente suddivisi in due categorie: a disco e a tamburo.
2.1 TamburoBrastrelli
I freni a tamburo utilizzano il tamburo del freno come elemento rotante nella coppia di attrito e la sua superficie di lavoro è una superficie cilindrica. I freni a tamburo possono essere suddivisi in freni a cilindro della ruota, freni a camma e freni a cuneo in base alla loro costruzione. I freni a cilindro della ruota utilizzano cilindri della ruota del freno idraulici come dispositivo di azionamento e utilizzano l'azionamento idraulico per portare la ganascia del freno a contatto con il tamburo del freno per generare attrito, frenando così. In base al principio di funzionamento e alla coppia frenante, ci sono molti tipi, tra cui il tipo a ganascia principale, il tipo a doppia ganascia principale, il tipo a doppia ganascia principale bidirezionale, il tipo a doppia ganascia seguente e il tipo auto-energizzante. La struttura dei freni a camma e dei freni a cuneo è fondamentalmente la stessa di quella dei freni a cilindro della ruota e solo il dispositivo di azionamento è diverso. Il tipo a camma utilizza una camma del freno e il tipo a cuneo utilizza un cuneo del freno.
2.2 DiscoBrastrelli
L'elemento di attrito nella coppia di attrito di un freno a disco è un disco metallico che lavora sulla faccia, e questo disco è chiamato disco freno. Rispetto ai freni a tamburo, i freni a disco hanno i seguenti vantaggi:
①. Le prestazioni di frenata sono stabili e meno influenzate dal coefficiente di attrito;
②. Il freno a disco trasferisce il calore su entrambi i lati e il disco si raffredda facilmente e non si deforma facilmente;
③. Dopo un utilizzo prolungato, l'espansione termica del disco freno lungo la direzione dello spessore è estremamente ridotta;
④. Le prestazioni di frenata risultano meno ridotte dopo l'immersione in acqua;
⑤. La struttura è semplice, le dimensioni e il peso sono ridotti, la manutenzione è comoda e la regolazione automatica della distanza è facile da ottenere.
Lo svantaggio principale è la bassa efficienza di frenata. Per compensare questo, un sistema servo di potenza viene solitamente installato separatamente. Attualmente, i freni a disco sono ampiamente utilizzati nelle automobili. I freni a disco possono essere grossolanamente suddivisi in tipo a disco con pinza e tipo a disco pieno in base ai loro diversi elementi di montaggio. Rispetto ai due, il tipo a disco con pinza ha un'applicazione più ampia, quindi mi concentrerò su di esso qui.
Il freno a disco a pinza è costituito da un disco freno e da una pinza freno. La pastiglia freno, che è composta dal blocco di attrito e dalla sua piastra posteriore in metallo, e il suo attuatore sono installati in una staffa a forma di morsetto per formare una pinza freno. La pinza freno può essere divisa in due tipi: tipo a disco a pinza fissa e tipo a disco a pinza flottante.
Il principio di funzionamento del freno a disco a pinza fissa è il seguente. Il corpo della pinza è fissato all'asse e su ogni lato del corpo della pinza sono presenti un cilindro e un pistone della ruota del freno. Durante la frenata, l'olio del cilindro principale entra nei due cilindri idraulici identici nel corpo della pinza attraverso l'ingresso dell'olio e la pastiglia di attrito viene premuta sul disco del freno dal pistone, frenando così la ruota.
Il principio di funzionamento del freno a disco con pinza flottante è il seguente. Rispetto al freno a disco con pinza fissa, la pinza del freno a disco con pinza flottante è flottante e può muoversi rispetto al disco del freno. Utilizza solo un cilindro idraulico all'interno del disco del freno per azionare la pastiglia interna, mentre la pastiglia esterna è fissata al corpo della pinza e si muove assialmente con il corpo della pinza. Durante la frenata, il pistone interno e la piastra di attrito si muovono verso sinistra e premono contro il disco del freno sotto la forza idraulica. Allo stesso tempo, la forza di reazione della pressione idraulica spinge il corpo della pinza a muoversi verso destra, in modo che anche la piastra di attrito esterna venga premuta contro il disco del freno, ottenendo così l'effetto frenante.
3. Sistema servofreno
Il sistema servofreno è formato aggiungendo un sistema servo di potenza al sistema frenante idraulico manuale, ovvero un sistema frenante che utilizza sia la manodopera che il motore come energia frenante. In circostanze normali, la maggior parte dell'energia frenante è fornita dal sistema servo di potenza. Se il sistema servo di potenza si guasta, può essere completamente fornito dal conducente. Il sistema servofreno può essere suddiviso nei seguenti tipi in base al tipo di energia servo:
① Tipo servo a vuoto
② Servo tipo pneumatico
③ Tipo servo idraulico
In base alle diverse modalità di funzionamento del controller, è possibile suddividerlo in due categorie:
①．Tipo servoassistito- il dispositivo di controllo è azionato direttamente dal meccanismo del pedale del freno e la sua forza di uscita agisce anche sul cilindro principale idraulico.
②．Tipo sovralimentato- il dispositivo di controllo è azionato dalla pressione idraulica in uscita dal meccanismo del pedale del freno attraverso il cilindro principale, e la forza di uscita del servosistema e la pressione idraulica del cilindro principale agiscono congiuntamente su un cilindro di trasmissione intermedio, in modo che la pressione idraulica in uscita dal cilindro al cilindro della ruota sia molto più alta della pressione idraulica del cilindro principale.
Ecco un'introduzione dettagliata al sistema frenante servoassistito a vuoto. Il servoassistito a vuoto nel sistema ha un diaframma che lo divide in camere anteriore e posteriore. La camera anteriore è collegata al collettore di aspirazione del motore tramite una valvola unidirezionale a vuoto, mentre la camera posteriore è collegata all'aria esterna. Le due camere sono collegate tramite un canale. Quando il motore è in funzione, la valvola unidirezionale a vuoto si apre e si chiude e una certa quantità di vuoto viene creata nelle camere anteriore e posteriore del servoassistito a vuoto. Se il pedale del freno viene premuto in questo momento, il pedale del freno aziona ulteriormente la valvola di controllo per chiudere i canali delle camere anteriore e posteriore della camera d'aria del servoassistito e aprire la valvola di aspirazione della camera posteriore. L'aria che entra nella camera posteriore crea un differenziale di vuoto con la camera anteriore, creando spinta. Questa spinta agisce direttamente sul cilindro principale per compensare la mancanza di forza del pedale.
Lo schema del sistema servofreno del servofreno a vuoto è il seguente. Quando il motore è in funzione, sotto l'azione del vuoto nel tubo di aspirazione, l'aria nel serbatoio del vuoto viene aspirata nel motore attraverso la valvola di ritegno del vuoto, generando e accumulando così un certo vuoto nel serbatoio, che funge da fonte di energia nel sistema servofreno. Quando il pedale del freno viene premuto, la pressione idraulica in uscita del cilindro del freno principale viene prima trasmessa al cilindro ausiliario, un lato viene trasmesso al cilindro della ruota del freno come pressione di azionamento del freno e l'altro lato viene immesso nella valvola di controllo come pressione di controllo. Sotto il controllo della pressione idraulica del cilindro principale, la valvola di controllo consente alla camera di lavoro della camera d'aria servo Zhenkang di passare attraverso il serbatoio del vuoto o l'atmosfera e garantisce che la forza di uscita della camera d'aria servo sia in una relazione funzionale crescente con la pressione idraulica del cilindro principale, la forza del pedale del freno e la corsa del pedale. La forza di uscita della camera d'aria servo a vuoto agisce sul cilindro ausiliario insieme alla forza idraulica del cilindro principale.
4, Sistema frenante di potenza
Nel sistema frenante di potenza, l'energia utilizzata per la frenata è l'energia della pressione dell'aria generata dal compressore d'aria o l'energia idraulica generata dalla pompa idraulica, e il compressore d'aria o la pompa idraulica sono azionati dal motore del veicolo. Pertanto, si può vedere che il sistema frenante di potenza utilizza il motore del veicolo come unica fonte di energia di frenata iniziale, e il corpo del conducente è utilizzato solo come fonte di energia di controllo, non come fonte di energia di frenata. Il sistema frenante di potenza può essere generalmente suddiviso nelle seguenti tre categorie:
①. Sistema frenante pneumatico:Il dispositivo di alimentazione dell'energia e il dispositivo di trasmissione sono tutti pneumatici. La maggior parte dei dispositivi di controllo è costituita da elementi di controllo pneumatici come meccanismi del pedale del freno e valvole del freno.
②. Sistema frenante aria-fluido:Il dispositivo di alimentazione dell'energia e il dispositivo di controllo sono gli stessi del sistema frenante pneumatico, mentre il dispositivo di trasmissione comprende parti pneumatiche e idrauliche.
③.Impianto frenante completamente idraulico:Ad eccezione del meccanismo del pedale del freno, tutti i dispositivi di alimentazione, controllo e trasmissione sono idraulici.
5, Sistema di regolazione della forza frenante
In teoria, maggiore è la forza frenante, più facile è frenare. Tuttavia, se la forza frenante è maggiore della forza di aderenza, le ruote smetteranno di girare e slitteranno. Se le ruote anteriori sono bloccate, l'auto perderà il controllo direzionale e non sarà in grado di girare; se le ruote posteriori sono bloccate e le ruote anteriori rotolano, l'auto perderà stabilità direzionale e la capacità di resistere alle forze laterali e slitterà. Sulla base della situazione di cui sopra, dobbiamo distribuire e regolare la forza frenante per evitare la situazione di cui sopra.
5.1 ABS
ABS - Sistema antibloccaggio dei freni.Il sistema è composto da tre parti: sensore di velocità della ruota, regolatore elettronico e componenti idraulici.
I processi di lavoro specifici sono più o meno i seguenti:
① Frenata convenzionale:L'elettrovalvola non è eccitata e il cilindro principale e il cilindro della ruota possono controllare l'aumento e la diminuzione della pressione dei freni in qualsiasi momento.
② Decompressione cilindro ruota:Quando il sensore di velocità del veicolo invia il segnale di bloccaggio delle ruote alla centralina elettronica, l'ABS inizia a funzionare, una grande corrente viene immessa nella valvola solenoide, lo stantuffo si sposta verso l'alto, il cilindro principale e il passaggio del cilindro della ruota attiva vengono interrotti, il cilindro della ruota e il serbatoio vengono collegati, il liquido dei freni scorre nel serbatoio e la pressione dei freni viene ridotta. Allo stesso tempo, il motore di azionamento avvia la pompa idraulica, pressurizzando il liquido dei freni che scorre di nuovo nel serbatoio e lo distribuisce al cilindro principale in preparazione per la successiva applicazione del freno.
③ Processo di mantenimento della pressione del cilindro della ruota:Quando il sensore di velocità del veicolo emette un segnale di blocco, l'elettrovalvola lascia passare una corrente limitata e lo stantuffo si sposta in una posizione in cui tutti i passaggi vengono interrotti per mantenere la pressione del sistema.
④ Pressurizzazione del cilindro ruota:Dopo che la pressione è stata ridotta, la velocità della ruota aumenta. A questo punto, la centralina elettronica interrompe la corrente alla valvola solenoide, lo stantuffo torna nella posizione più bassa, il cilindro principale e il cilindro della ruota vengono ricollegati, il liquido dei freni entra di nuovo nel cilindro della ruota e la pressione dei freni aumenta.
5.2 EBD
EBD - Distribuzione elettrica della forza frenante, un sistema di distribuzione della forza frenante a controllo elettrico. L'EBD è in realtà una funzione ausiliaria dell'ABS. È un software di controllo aggiunto al computer di controllo ADAS. Il sistema meccanico è esattamente lo stesso dell'ABS. È un complemento efficace del sistema ABS. Di solito viene utilizzato in combinazione con l'ABS per migliorare l'efficacia dell'ABS. Al momento della frenata, l'EBD può calcolare rapidamente i diversi valori di attrito causati dalla diversa aderenza dei quattro pneumatici, quindi regolare rapidamente il dispositivo frenante per distribuire la forza frenante in base al programma precedentemente impostato, in modo da garantire la stabilità e la sicurezza del veicolo. Quando le ruote sono bloccate durante la frenata di emergenza, l'EBD ha bilanciato l'aderenza al suolo effettiva di ciascuna ruota prima dell'ABS, il che può impedire lo slittamento e il movimento laterale e anche ridurre la distanza di arresto.
5.3 Rischio di esplosione
ASR - Regolazione dello slittamento in accelerazione, sistema antislittamento della trazione del veicolo. Questa funzione può essere intesa come un'estensione e un supplemento alla funzione del sistema ABS. I componenti principali del sistema ASR possono essere condivisi con il sistema ABS. La funzione del sistema ASR è quella di impedire al veicolo di slittare durante l'accelerazione, in particolare su strade asimmetriche a basso attrito o quando le ruote motrici girano al minimo in curva. L'ASR è costituito da un sensore di velocità delle ruote, un sensore di posizione dell'acceleratore, un regolatore della pressione dei freni, un attuatore dell'acceleratore e un'unità di controllo elettronica. Può confrontare la velocità di ciascuna ruota quando la ruota motrice slitta. Se l'unità di controllo elettronica determina che la ruota motrice sta slittando, riduce automaticamente e immediatamente il volume di aspirazione dell'acceleratore, riduce la velocità del motore e quindi riduce la potenza in uscita. Può anche frenare la ruota motrice che slitta per controllare la velocità di slittamento della ruota motrice entro l'intervallo target.
5.4 Controllo di trazione
TCS - Sistema di controllo della trazione.Questo sistema determina se la ruota motrice slitta in base al numero di giri della ruota motrice e al numero di giri della ruota di trasmissione. Se il primo è maggiore del secondo, riduce la velocità della ruota motrice. Il TCS è molto simile all'ABS in quanto entrambi utilizzano sensori e controller dei freni. Quando il TCS rileva lo slittamento della ruota, modifica prima la fasatura dell'accensione del motore tramite il computer di controllo del motore, riduce la coppia erogata dal motore o applica i freni alle ruote per evitare che la ruota slitti. Se lo slittamento è molto grave, controllerà il sistema di alimentazione del carburante del motore. Il TCS utilizza un computer per rilevare la velocità delle quattro ruote e l'angolo di sterzata del volante. Quando l'auto accelera, se rileva che la differenza di velocità tra la ruota motrice e quella non motrice è troppo grande, il computer determina immediatamente che la forza motrice è troppo grande e invia un segnale di comando per ridurre l'alimentazione del carburante del motore, ridurre la forza motrice e quindi ridurre il tasso di slittamento dello pneumatico della ruota motrice. Il sistema può utilizzare il sensore dell'angolo del volante per rilevare lo stato di guida del veicolo, determinare se il veicolo sta procedendo dritto o sta curvando e modificare di conseguenza il tasso di slittamento di ogni pneumatico. Tuttavia, il sistema di controllo della trazione presenta anche degli svantaggi. Quando il conducente utilizza l'apertura dell'acceleratore per regolare lo stato di guida del veicolo, il sistema interferisce con l'intenzione di guida del conducente.
5.5 ESP
ESP - Programma elettronico di stabilità.L'ESP può in realtà essere visto come una combinazione ed estensione delle funzioni di ABS, ASR, EBD e TCS. È costituito da un sensore di sterzo, un sensore di velocità delle ruote, un sensore di slittamento, un sensore di accelerazione laterale e un'unità di controllo. Analizzando lo stato di guida della carrozzeria del veicolo in base alle informazioni fornite dai vari sensori, invia quindi istruzioni di correzione ad ABS e ASR per aiutare il veicolo a mantenere l'equilibrio dinamico. L'ESP può mantenere la stabilità ottimale del veicolo in una varietà di condizioni operative ed è particolarmente efficace in condizioni di sottosterzo o sovrasterzo. Se il sensore ESP rileva che il veicolo è sottosterzante, l'ESP applica una forza frenante aggiuntiva alle ruote interne; se il veicolo è sovrasterzante, l'ESP applica una forza frenante aggiuntiva alle ruote esterne.