基于汽车制动液更换的自动加注装置设计

杨省云

(大连纳思达汽车设备有限公司 技术部，辽宁 大连 116600)

基于汽车制动液更换的自动加注装置设计

杨省云

(大连纳思达汽车设备有限公司 技术部，辽宁 大连 116600)

通过对汽车制动液的更换过程和注意事项进行介绍，论述了一种气动汽车制动液自动更换装置的结构组成及工作原理，同时介绍了该装置的研发背景,分析了其技术创新点。

制动液;气动泵;液位报警器;逻辑控制器

制动系统是确保汽车安全行驶的重要组成部件，它的作用是控制行驶中汽车的车速，保证汽车以适当的幅度将车速降低，并在紧急情况下，使汽车在最短的制动时间(或距离)内稳定可靠地停止行驶。

目前，汽车制动系统按介质分主要有液压式和气压式两种，大型载重货车通常为气压式制动系统，而中小型乘用车则一般采用液压式制动系统。液压式制动系统是利用特制油液作为介质，将驾驶员施加在制动踏板上的力放大后传至制动器，产生制动力。其结构简单，制动滞后时间短，没有摩擦件的影响，制动稳定性好，能适应多种制动器，故广泛应用在中小型汽车上。

液压制动系统由制动踏板、推杆、制动主缸、真空增压泵、贮液室、制动轮缸、油管、制动灯开关、制动灯、比例阀、制动钳等组成，其制动效果的好坏主要取决于制动液的质量特性。因为制动液和制动钳直接接触，而在连续或紧急制动中，制动钳的温度往往非常高，这就导致制动液的温度也会很高。由于气体所具有的可压缩性会严重影响制动效果，因此要求制动液必须具有非常高的沸点，确保其在高温时不气化。目前汽车常用的DOT4制动液，主要成分为乙二醇和添加剂(聚乙二醇)，其沸点高达230℃，但同时它也是一种具有极强吸湿性的物质。众所周知，常压下水的沸点只有100℃，一旦制动液吸收了过多的水蒸气，那么在紧急制动的高温情况下，这些水分将会在密闭的制动系统管路中气化成大量水蒸气，从而产生气阻现象，使汽车的制动性能下降甚至制动失灵[1]。因此，如何确保更换过程中新制动液不接触空气，就成了汽车保养过程中一个重要的注意事项。本文所论述的汽车制动液自动加注装置，就是确保在密封环境下完成制动液更换的一种专用设备。

长期以来，汽车制动液抽排系统一直使用进口设备，进口设备不但价格昂贵，而且需要使用汽车电瓶驱动，这不仅会大大降低车载电瓶的使用寿命，而且操作不当还会产生火花，存在安全隐患。为了解决这一问题，本文论述了一种气动的制动液加注装置。

1 气动加注装置的结构组成及工作原理

1.1气动加注装置的结构组成

汽车制动液自动加注装置首开国内气动制动液加注之先河，率先实现了利用压缩空气进行制动液的抽排及加注，使该系统能够不需要电源就可以完成加注、抽排、报警等一系列功能，特别是在对于汽车维修车间等充满汽油分子的危险环境下使用极具意义，可以在很大程度上提升维修作业时的安全性，同时兼顾使用者对工作效率的要求。本设备由空气滤清器、调速阀、压力表、真空负压器、逻辑控制器、磁性感应器、低液位报警器、废油收集瓶、气动泵、过滤器、溢流阀、调压阀、换向阀等零部件组成，如图1所示。

1.2气动加注装置的工作原理

1.2.1气动系统原理

压缩空气经减压阀BOSCH-R412010497过滤干燥后，调整压力至(5±3)bar，分别与FESTO-VAD-1/8真空负压器1、真空负压器2、气压表、逻辑控制器W360400005等元器件连接，如图2所示。

图1 装置结构图

图2 气路连接图

真空负压器1在开关接通后，会形成0.5bar的负压，将汽车制动液壶里面的旧液吸取到废油收集瓶中，在这一过程中通过山耐斯RE-01调速阀可以控制负压的压力值。

真空负压器2接通后会将新制动液抽入到液位报警器里面，然后逻辑控制器启动气动泵，将制动液从液位报警器中抽出，并经过过滤器、调压阀MOO4-R21、换向阀432.3110AA-RC，最后加注到汽车的制动液存储壶里面。

当加注完毕，磁性感应器FESTO-SMPO-1-H-B会由断路状态变成通路状态，使经过其内的气流吹响报警笛，通知操作者加注完成，同时使逻辑控制器动作，切断气动泵的供气，使其停止工作。设备工作原理图如图3所示。

1.2.2液压系统原理

真空负压器2接通后会将液位报警器玻璃管中的空气抽走，使新制动液在外界大气压作用下进入到液位报警器内。当液位高于安全值时，可以通过逻辑控制器启动气动泵，将制动液从液位报警器中抽出，并经过过滤器、单向阀、调压阀后，由油壶接头控制制动液的流向，内循环自检或加注到车里，如图4所示。

图4 油路连接图

1.2.3液位报警系统原理

在真空负压器的作用下，新制动液从油桶中由进油口进入到液位报警器的玻璃管中。磁性浮球在浮力作用下始终漂浮于液面上。当玻璃管内充满制动液后，真空负压器停止工作。此时开启逻辑控制器启动气动泵，开始从出油口抽油，在大气压作用下，新液会源源不断地从进油口补充进来，维持磁性浮球的漂浮高度不变，直到新液从桶中抽光后，随着液面的降低，磁性浮球高度也会下降。当磁性浮球下降到磁性感应器的高度后，磁性浮球内的磁性感应环会使磁性感应器动作，使其内部由断路状态变为通路，此时得以通过的气流就会吹响报警笛，同时推动逻辑控制器动作，关闭气动泵的进气道，使其停止工作，如图5所示。

图5 液位报警器结构图

1.2.4气动加注装置的工作过程

本设备利用2～8bar的压缩空气进行工作，设备通气启动后，首先利用真空负压器1形成0.5 bar的负压对车上制动液壶内的旧制动液进行抽取，抽完后关闭真空负压器1的开关。将进油管插入新制动液桶内，利用真空负压器2将其吸入液位报警器内，然后选择自检模式，启动逻辑控制器，气动泵抽取低液位报警器内的制动液开始内循环，同时通过自检观测窗进行观察，当管路内不再出现气泡时，自检完成，关闭逻辑控制器。之后将汽车4个轮胎处的刹车分泵处放油螺栓拧松，将分泵接头分别套在放油螺栓上，并连接好废油收集瓶。最后将油壶接头与车上制动液壶连接好，启动逻辑控制器，设备便开始自动更换制动液，直到报警笛响，系统自动停止工作。此时制动液桶里的1L新制动液已经完全加进到车里(轿车制动系统管路内的储油量为0.9L，1L新液进入后能够把管路内的旧液完全顶出)。依次拧紧4个刹车分泵处的放油螺栓，取下分泵接头和集油瓶，然后旋转换向阀，将设备管路内的压力泄掉，取下油壶接头，更换制动液的工作完成。

需要说明的是，轿车制动系统中真空助力泵单向阀所能承受的反向压力最大只有3bar，超过这一压力将会损坏单向阀，使制动液出现泄漏，因此外部施加给制动系统管路内部的压力决不可超过3bar。

本装置中制动液的压力由特制的专用柱塞泵提供，其可以将空气和制动液进行完全隔绝，同时内部所有部件均能承受制动液腐蚀。由于其比率为1∶1，因此理论上输出的制动液压力与进入的压缩空气压力相同，所以需要利用MOO4-R21调压阀进行精密降压，使输出压力严格控制在0.5～2.5 bar之间，这一压力可以在设备控制面板上的油压表中直观地读取，从而确保该设备输出端既具备一定的压力，能将旧油顶出，又不至于压力过大，损伤汽车。

2 本设计的创新点

a.以往同类型设备是使用汽车电源驱动，这不仅会大大降低车载电瓶的使用寿命，而且操作不当还会产生火花，存在安全隐患。本系统采用压缩空气作为动力源，既延长了车载电瓶的使用寿命，又操作简单，绿色环保，安全可靠。同时，本系统采用原装小桶制动液加注，不仅方便操作，还能保证制动液质量，具有很高的性价比。

b.当外部气源压力过低或加注完成时，本设备均会由气动逻辑开关通过报警笛发出报警信号，从而有效避免腐蚀性制动液的外溢。

c.本设备附带精密完善的自检系统，可以有效确保每次工作时新液精准加注和残液彻底抽排。

d.传统加注方式很容易会使制动管路中混进空气，表现为制动踏板发软、制动距离延长等，此时即使采用手工放气方法，短时间内也不能解决问题[2]。本设备则有针对性地彻底解决了这一难题。

e.精准高效的低液位报警装置。为了防止新液不足时气动泵将空气打进汽车的制动管路中，本加注装置根据实际使用工况特别设计了一套低液位报警装置。该装置以磁场作为信号的载体，可以完全不受腐蚀性制动液的制约。通过漂浮在液面上的磁性浮球和感应器之间的磁性感应，对液面高度进行实时的精准监控。一旦液面降低到预先设定的报警高度，报警装置就可以自动发出报警信号，同时通过逻辑控制器关闭气动泵，从而彻底确保空气不会进入。

3 结束语

汽车制动液自动加注装置的开发成功，替代了进口产品，为国内用户提供了一个新的选择，同时也可以凭借较高的性价比出口到其他国家,参与国际市场的竞争。该设备迄今为止已累计生产300余台，用户遍及国内外汽车修理行业，得到了广大技师的一致好评与认可，并荣获辽宁省优秀新产品三等奖、实用新型专利(ZL201120004857.2)。该产品结构合理、性能稳定、质量可靠、便于操作，不但提高了技师的维修效率，同时也提升了4S店的维修水平，是一款非常实用、安全性能很高的汽车维修、保养用的必备产品。通过对该设备结构及原理的论述，可为今后设计开发相关设备时提供一些有价值的借鉴和参考。

[1] 高磊，周伟祥.制动液温升与气阻的成因分析及预防[J].汽车维修，2008(2)：9-11.

[2] 王宣锋，吉国煌.红旗轿车ABS的真空排气加注制动液[J].汽车技术，2000(3)：19-20.

TheDesignofAutomaticFillingDevicefortheBrakeFluidReplacement

YANG Xingyun

(Dalian Nasida Auto Equipment Co., Ltd., Liaoning Dalian, 116600, China)

It introduces the replacement process and matters for needing attention of motor vehicle brake fluid, presents a structure of the pneumatic brake fluid automatic replacement device structure and working principle, and analyses the device development background and technical innovation.

Brake Fluid; Pneumatic Pump; Level Alarm; Logic Controller

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.03.020

2014-02-27

杨省云(1979—)，男，吉林榆树人，大连纳思达汽车设备有限公司工程师，主要从事汽车维修及保养方面专用设备和专用工具的设计开发工作。

U472.46

B

2095-509X(2014)03-0074-04