Compreendendo o sistema de frenagem
1.FreioIngSistema
Desacelerar ou mesmo parar um carro em movimento, manter um carro descendo a uma velocidade estável e manter um carro parado e parado são coletivamente chamados de frenagem de automóvel. A força externa que freia o carro é o sistema de freio.
O sistema de freio consiste em freios e mecanismos de atuação de freio. Os freios são componentes da força de frenagem que impedem o movimento ou a tendência de movimento do veículo, incluindo o retardador no sistema de frenagem auxiliar. O mecanismo de acionamento do freio inclui dispositivos funcionais, dispositivos de controle, dispositivos de transmissão, dispositivos de ajuste da força de frenagem e dispositivos auxiliares, como dispositivos de alarme e dispositivos de proteção de pressão.
Existem muitos tipos de sistemas de freios automotivos, que podem ser divididos nas seguintes categorias de acordo com suas funções:
①.Sistema de freio de serviço:um dispositivo que desacelera ou até mesmo para o veículo.
②.Sistema de freio de estacionamento:um dispositivo que mantém um veículo parado no lugar.
③.Sistema de frenagem secundário:um dispositivo que garante que o carro ainda possa desacelerar ou parar se o sistema de freios de serviço falhar.
④ .Sistema de frenagem auxiliar:um dispositivo usado para estabilizar a velocidade do veículo quando ele está descendo uma longa inclinação.
O sistema de freio pode ser dividido nas seguintes categorias de acordo com a energia de frenagem:
①.Sistema de frenagem de mão de obra:Um sistema de frenagem que usa o corpo do motorista como única fonte de energia de frenagem.
②.Sistema de frenagem de potência:Um sistema de frenagem que depende exclusivamente de energia potencial na forma de pressão de ar ou pressão hidráulica convertida da potência do motor para frenagem.
③.Sistema de servofreio:um sistema de frenagem que usa tanto a força humana quanto a potência do motor para frear.
O sistema de freio também pode ser classificado de acordo com o circuito gás-hidráulico:
①.Sistema de freio de circuito único:A transmissão usa um único circuito gás-hidráulico. Se uma parte for danificada, todo o sistema falhará.
②.Sistema de freio de circuito duplo:As linhas gás-hidráulicas do freio de serviço pertencem a dois circuitos isolados. Isso garante que, se um circuito for danificado, todo o sistema ainda poderá funcionar normalmente. Desde 1º de janeiro de 1988, a China exige que todos os carros sejam equipados com um sistema de freio de circuito duplo.
2. Freios
O freio é um componente de força de frenagem no sistema de frenagem que é usado para gerar força de frenagem para parar o movimento ou tendência do veículo. Quando o torque de frenagem do freio é aplicado diretamente à roda, ele é chamado de freio de roda; quando o torque de frenagem deve ser distribuído para a roda após passar pelo eixo de tração, ele é chamado de freio central. Os freios de roda são geralmente usados para freios de tração e também são usados para freios secundários e de estacionamento; os freios centrais são geralmente usados apenas para freios de estacionamento e auxiliares. Os freios de direção, freios de estacionamento e freios secundários usam basicamente a força de atrito gerada por elementos fixos e elementos rotativos como uma força de frenagem, que é chamada de freio de fricção. Os freios de fricção atualmente usados em automóveis podem ser divididos em duas categorias: tipo disco e tipo tambor.
2.1 TamborBancinhos
Os freios a tambor usam o tambor de freio como elemento rotativo no par de fricção, e sua superfície de trabalho é uma superfície cilíndrica. Os freios a tambor podem ser divididos em freios de cilindro de roda, freios de came e freios de cunha de acordo com sua construção. Os freios de cilindro de roda usam cilindros de roda de freio hidráulico como dispositivo de atuação, e usam atuação hidráulica para colocar a sapata de freio em contato com o tambor de freio para gerar atrito, freando assim. De acordo com o princípio de funcionamento e torque de frenagem, existem muitos tipos, incluindo tipo de sapata líder, tipo de sapata líder dupla, tipo de sapata líder dupla bidirecional, tipo de sapata de seguimento dupla e tipo autoenergizante. A estrutura dos freios de came e freios de cunha é basicamente a mesma dos freios de cilindro de roda, e apenas o dispositivo de atuação é diferente. O tipo de came usa um came de freio, e o tipo de cunha usa uma cunha de freio.
2.2 DiscoBancinhos
O elemento de fricção no par de fricção de um freio a disco é um disco de metal que trabalha na face, e esse disco é chamado de disco de freio. Comparados com freios a tambor, os freios a disco têm as seguintes vantagens:
①. O desempenho da frenagem é estável e menos afetado pelo coeficiente de atrito;
②. O freio a disco transfere calor para ambos os lados, e o disco é facilmente resfriado e não se deforma facilmente;
③. Após uso prolongado, a expansão térmica do disco de freio ao longo da direção da espessura é extremamente pequena;
④. O desempenho de frenagem é menos reduzido após imersão em água;
⑤. A estrutura é simples, o tamanho e o peso são pequenos, a manutenção é conveniente e o ajuste automático da folga é fácil de realizar.
A principal desvantagem é a baixa eficiência de frenagem. Para compensar isso, um sistema servo de potência geralmente é instalado separadamente. Atualmente, os freios a disco são amplamente usados em automóveis. Os freios a disco podem ser divididos em tipo de disco de pinça e tipo de disco completo de acordo com seus diferentes elementos de montagem. Comparado com os dois, o tipo de disco de pinça tem uma aplicação mais ampla, então vou me concentrar nele aqui.
O freio a disco de pinça consiste em um disco de freio e uma pinça de freio. A pastilha de freio, que é composta pelo bloco de fricção e sua placa traseira de metal, e seu atuador são instalados em um suporte em forma de grampo para formar uma pinça de freio. A pinça de freio pode ser dividida em dois tipos: tipo de disco de pinça fixa e tipo de disco de pinça flutuante.
O princípio de funcionamento do freio a disco de pinça fixa é o seguinte. Seu corpo de pinça é fixado ao eixo, e há um cilindro de roda de freio e um pistão em cada lado do corpo da pinça. Ao frear, o óleo do cilindro mestre entra nos dois cilindros hidráulicos idênticos no corpo da pinça através da entrada de óleo, e a pastilha de fricção é pressionada no disco de freio pelo pistão, freando assim a roda.
O princípio de funcionamento do freio a disco de pinça flutuante é o seguinte. Comparado com o freio a disco de pinça fixa, a pinça do freio a disco de pinça flutuante é flutuante e pode se mover em relação ao disco de freio. Ele usa apenas um cilindro hidráulico na parte interna do disco de freio para acionar a pastilha interna, enquanto a pastilha externa é fixada ao corpo da pinça e se move axialmente com o corpo da pinça. Ao frear, o pistão interno e a placa de fricção se movem para a esquerda e pressionam contra o disco de freio sob a força hidráulica. Ao mesmo tempo, a força de reação da pressão hidráulica empurra o corpo da pinça para se mover para a direita, de modo que a placa de fricção externa também é pressionada contra o disco de freio, obtendo assim o efeito de frenagem.
3. Sistema de freio servo
O sistema de freio servo é formado pela adição de um sistema de servo de potência ao sistema de freio hidráulico manual, ou seja, um sistema de freio que usa tanto a força humana quanto o motor como energia de frenagem. Em circunstâncias normais, a maior parte da energia de frenagem é fornecida pelo sistema de servo de potência. Se o sistema de servo de potência falhar, ele pode ser completamente fornecido pelo motorista. O sistema de freio servo pode ser dividido nos seguintes tipos de acordo com o tipo de energia servo:
① Tipo servo a vácuo
② Tipo servo pneumático
③ Tipo servo hidráulico
De acordo com os diferentes modos de operação do controlador, ele pode ser dividido em duas categorias:
①．Tipo assistido por energia- o dispositivo de controle é operado diretamente pelo mecanismo do pedal do freio, e sua força de saída também atua no cilindro mestre hidráulico.
②．Tipo superalimentado- o dispositivo de controle é operado pela saída de pressão hidráulica do mecanismo do pedal do freio através do cilindro mestre, e a força de saída do sistema servo e a pressão hidráulica do cilindro mestre atuam em conjunto em um cilindro de transmissão intermediário, de modo que a saída de pressão hidráulica do cilindro para o cilindro da roda é muito maior do que a pressão hidráulica do cilindro mestre.
Aqui está uma introdução detalhada ao sistema de freio servo a vácuo. O booster de vácuo no sistema tem um diafragma que o divide em câmaras dianteiras e traseiras. A câmara dianteira é conectada ao coletor de admissão do motor por uma válvula unidirecional de vácuo, e a câmara traseira é conectada ao ar externo. As duas câmaras são conectadas por um canal. Quando o motor está funcionando, a válvula unidirecional de vácuo abre e fecha, e uma certa quantidade de vácuo é criada nas câmaras dianteira e traseira do booster de vácuo. Se o pedal do freio for pressionado neste momento, o pedal do freio acionará ainda mais a válvula de controle para fechar os canais das câmaras dianteira e traseira da câmara de ar servo e abrir a válvula de admissão da câmara traseira. O ar que entra na câmara traseira cria um diferencial de vácuo com a câmara dianteira, criando empuxo. Este empuxo atua diretamente no cilindro mestre para compensar a falta de força do pedal.
O diagrama esquemático do sistema de servofreio do booster de vácuo é o seguinte. Quando o motor está funcionando, sob a ação do vácuo no tubo de admissão, o ar no tanque de vácuo é sugado para dentro do motor através da válvula de retenção de vácuo, gerando e acumulando um certo vácuo no tanque, que serve como fonte de energia no sistema de servofreio. Quando o pedal do freio é pressionado, a pressão hidráulica de saída do cilindro mestre do freio é primeiro transmitida ao cilindro auxiliar, um lado é transmitido ao cilindro da roda do freio como pressão de atuação do freio, e o outro lado é inserido na válvula de controle como pressão de controle. Sob o controle da pressão hidráulica do cilindro mestre, a válvula de controle permite que a câmara de trabalho da câmara de ar servo Zhenkang passe pelo tanque de vácuo ou pela atmosfera, e garante que a força de saída da câmara de ar servo esteja em uma relação funcional crescente com a pressão hidráulica do cilindro mestre, a força do pedal do freio e o curso do pedal. A força de saída da câmara de ar servo a vácuo atua no cilindro auxiliar junto com a força hidráulica do cilindro mestre.
4, Sistema de freio elétrico
No sistema de freio de potência, a energia usada para frenagem é a energia da pressão do ar gerada pelo compressor de ar ou a energia hidráulica gerada pela bomba hidráulica, e o compressor de ar ou a bomba hidráulica é acionada pelo motor do veículo. Portanto, pode-se ver que o sistema de freio de potência usa o motor do veículo como a única fonte de energia de frenagem inicial, e o corpo do motorista é usado apenas como uma fonte de energia de controle, não como uma fonte de energia de frenagem. O sistema de freio de potência pode geralmente ser dividido nas três categorias a seguir:
①. Sistema de freio pneumático:O dispositivo de fornecimento de energia e o dispositivo de transmissão são todos pneumáticos. A maioria dos dispositivos de controle consiste em elementos de controle pneumáticos, como mecanismos de pedal de freio e válvulas de freio.
②. Sistema de freio ar sobre fluido:O dispositivo de fornecimento de energia e o dispositivo de controle são os mesmos do sistema de freio pneumático, e o dispositivo de transmissão inclui peças pneumáticas e hidráulicas.
③.Sistema de freio hidráulico completo:Com exceção do mecanismo do pedal do freio, seus dispositivos de alimentação, controle e transmissão são todos hidráulicos.
5, Sistema de ajuste da força de frenagem
Em teoria, quanto maior a força de frenagem, mais fácil é frear. No entanto, se a força de frenagem for maior que a força de adesão, as rodas pararão de girar e deslizarão. Se as rodas dianteiras estiverem travadas, o carro perderá o controle direcional e não conseguirá virar; se as rodas traseiras estiverem travadas e as rodas dianteiras rolarem, o carro perderá a estabilidade direcional e a capacidade de resistir às forças laterais e escorregar. Com base na situação acima, precisamos distribuir e ajustar a força de frenagem para evitar a situação acima.
5.1 ABS
ABS - Sistema de freio antibloqueio.O sistema é composto por três partes: sensor de velocidade da roda, controlador eletrônico e componentes hidráulicos.
Os processos de trabalho específicos são aproximadamente os seguintes:
① Frenagem convencional:A válvula solenoide não é energizada, e o cilindro mestre e o cilindro da roda podem controlar o aumento e a diminuição da pressão do freio a qualquer momento.
② Descompressão do cilindro da roda:Quando o sensor de velocidade do veículo insere o sinal de bloqueio da roda na unidade de controle eletrônico, o ABS começa a funcionar, uma grande corrente é inserida na válvula solenoide, o êmbolo se move para cima, o cilindro mestre e a passagem do cilindro da roda ativa são cortados, o cilindro da roda e o reservatório são conectados, o fluido de freio flui para o reservatório e a pressão do freio é reduzida. Ao mesmo tempo, o motor de acionamento inicia a bomba hidráulica, pressurizando o fluido de freio que flui de volta para o reservatório e entregando-o ao cilindro mestre em preparação para a próxima aplicação do freio.
③ Processo de manutenção da pressão do cilindro da roda:Quando o sensor de velocidade do veículo emite um sinal de bloqueio, a válvula solenoide passa uma corrente limitada e o êmbolo se move para uma posição onde todas as passagens são cortadas para manter a pressão do sistema.
④ Pressurização do cilindro da roda:Após a redução da pressão, a velocidade da roda aumenta. Neste momento, a unidade de controle eletrônico corta a corrente para a válvula solenoide, o êmbolo retorna à posição mais baixa, o cilindro mestre e o cilindro da roda são reconectados, o fluido de freio entra no cilindro da roda novamente e a pressão do freio é aumentada.
5.2 EBD
EBD - Distribuição Elétrica da Força de Frenagem, um sistema de distribuição de força de frenagem controlado eletricamente. O EBD é na verdade uma função auxiliar do ABS. É um software de controle adicionado ao computador de controle ADAS. O sistema mecânico é exatamente o mesmo do ABS. É um complemento eficaz para o sistema ABS. Geralmente é usado em combinação com o ABS para melhorar a eficácia do ABS. No momento da frenagem, o EBD pode calcular rapidamente os diferentes valores de atrito causados pela diferente aderência dos quatro pneus e, em seguida, ajustar rapidamente o dispositivo de frenagem para distribuir a força de frenagem de acordo com o programa definido anteriormente, de modo a garantir a estabilidade e a segurança do veículo. Quando as rodas são travadas durante a frenagem de emergência, o EBD equilibra a aderência efetiva ao solo de cada roda antes do ABS, o que pode evitar derrapagens e movimentos laterais, e também encurtar a distância de parada.
5.3 RAS
ASR - Regulação de deslizamento de aceleração, sistema antiderrapante da direção do veículo. Esta função pode ser entendida como uma extensão e suplemento à função do sistema ABS. Os principais componentes do sistema ASR podem ser compartilhados com o sistema ABS. A função do sistema ASR é evitar que o veículo escorregue durante a aceleração, especialmente em estradas assimétricas e de baixo atrito ou quando as rodas motrizes estão girando ociosamente durante as curvas. O ASR consiste em um sensor de velocidade da roda, um sensor de posição do acelerador, um regulador de pressão do freio, um atuador do acelerador e uma unidade de controle eletrônico. Ele pode comparar a velocidade da roda de cada roda quando a roda motriz escorrega. Se a unidade de controle eletrônico determinar que a roda motriz está escorregando, ela reduz automática e imediatamente o volume de admissão do acelerador, reduz a velocidade do motor e, portanto, reduz a potência de saída. Ele também pode frear a roda motriz escorregadia para controlar a taxa de deslizamento da roda motriz dentro da faixa-alvo.
5.4 TCS
TCS - Sistema de Controle de Tração.Este sistema determina se a roda motriz está escorregando com base no número de rotações da roda motriz e no número de rotações da roda de transmissão. Se o primeiro for maior que o último, ele reduz a velocidade da roda motriz. O TCS é muito semelhante ao ABS, pois ambos usam sensores e controladores de freio. Quando o TCS detecta o deslizamento da roda, ele primeiro altera o tempo de ignição do motor por meio do computador de controle do motor, reduz a saída de torque do motor ou aplica os freios das rodas para evitar que a roda deslize. Se o deslizamento for muito grave, ele controlará o sistema de fornecimento de combustível do motor. O TCS usa um computador para detectar a velocidade das quatro rodas e o ângulo de direção do volante. Quando o carro acelera, se ele detecta que a diferença de velocidade entre a roda motriz e a roda não motriz é muito grande, o computador determina imediatamente que a força motriz é muito grande e envia um sinal de comando para reduzir o fornecimento de combustível do motor, reduzir a força motriz e, assim, reduzir a taxa de deslizamento do pneu da roda motriz. O sistema pode usar o sensor de ângulo do volante para detectar o estado de direção do veículo, determinar se o veículo está indo em linha reta ou fazendo uma curva e alterar a taxa de deslizamento de cada pneu de acordo. No entanto, o sistema de controle de tração também tem desvantagens. Quando o motorista usa a abertura do acelerador para ajustar o estado de direção do veículo, o sistema interfere na intenção de direção do motorista.
5.5 ESP
ESP - Programa Eletrônico de Estabilidade.O ESP pode ser visto como uma combinação e extensão das funções do ABS, ASR, EBD e TCS. Ele consiste em um sensor de direção, um sensor de velocidade da roda, um sensor de deslizamento, um sensor de aceleração lateral e uma unidade de controle. Ao analisar o status de direção da carroceria do veículo com base nas informações fornecidas pelos vários sensores, ele emite instruções de correção para o ABS e o ASR para ajudar o veículo a manter o equilíbrio dinâmico. O ESP pode manter a estabilidade ideal do veículo sob uma variedade de condições operacionais e é particularmente eficaz em condições de subviragem ou sobreviragem. Se o sensor ESP detectar que o veículo está subvirando, o ESP aplica força de frenagem adicional às rodas internas; se o veículo estiver sobrevirando, o ESP aplica força de frenagem adicional às rodas externas.