[发明专利]一种实时排除汽车液压ABS中气泡的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车ABS制动系统，具体涉及一种实时排除汽车液压ABS中气泡的系统和方法。

背景技术

汽车ABS是一种重要的汽车主动安全装置，在汽车制动时可以有效地防止车轮抱死，最大程度地保障汽车的行驶安全，减少交通意外的发生。目前世界上90％以上的汽车都安装了ABS。我国也出台了强制规定安装ABS的国家标准。ABS一般包括液压ABS和气压ABS两种。液压ABS应用更为广泛，其主要组成部分一般包括制动压力调节单元、电子控制单元和轮速传感器等。其中，制动压力调节单元是ABS的执行机构，其主要作用是接受来自电子控制单元的指令，直接或间接地调节制动轮缸压力，使各车轮保持在理想的制动状态，防止制动时车轮抱死，提高制动时的方向稳定性和转向操纵能力，确保汽车的行驶安全。汽车ABS的制动压力是通过制动管路内制动液进行传递的。汽车制动时，制动管路中制动液的性能是影响ABS制动性能和瞬态压力的最大因素。因此，当制动液性能发生变化，特别是ABS系统内部产生气液两相流时，ABS制动性能会受到很大的影响。

汽车ABS系统内会产生气液两相流现象，其成因如下：

其一，汽车制动过程中会产生大量的热量。一辆初速度为160km/h的汽车从制动开始到车速为0的过程中，会释放大约96kJ的热量，这些热量可以使0.01kg的铸铁熔化。尽管汽车的设计已经考虑到散热的要求，制动液仍然要承受较大的热负荷。国外相关机构的检测表明，汽车制动过程中制动液的温度范围在107℃～320℃之间。我国现行的制动液标准GB12981-2003《机动车辆制动液》将制动液分为三类：HZY3、HZY4和HZY5，其平衡回流沸点分别不低于205℃、230℃和260℃。因此，汽车在进行制动的过程中，制动液的温度可能超过其沸点，制动液蒸发沸腾产生气体，在ABS系统内部产生气液两相流现象；

其二，环境温度的影响。根据相关气象资料，我国某些地区的极端温差可以达到100℃，在沙漠等高温环境下，制动液初始工作温度会更高。另外，在ABS工作过程中，制动液反复经历压力增大和减小的循环，这将导致制动液初始工作温度升高。此外，汽车在行驶状态时，制动主缸会受到发动机散发的热量的影响，制动管路也会受到车体散发的热量和周围环境的影响，导致制动液温度升高，容易产生气液两相流；

其三，制动液易吸水，降低制动液沸点。制动液存放6个月后，含水量为1.5％，一年后含水量为3.0％，两年后含水量变为4.5％～5.0％，这就意味着最初沸点为200℃～250℃的制动液存放一年后沸点会下降至140℃左右，易在制动系统内部形成气液两相流；

其四，制动系统容易混入空气，制动液中也会溶解一定量的气体。制动液在制动管路中循环流动，当管路压力发生急剧变化时，制动液的方向和流速发生改变，在制动管路内产生扰动、搅拌、形成旋涡尾流等，在局部产生低压，当压力低于空气分离压时，溶解在制动液中的空气就会析出形成气泡，造成制动液中气泡增加，产生“气穴”，形成气液两相流。空气中氧气含量一定，通过检测混入制动液中氧气含量就可以知道混入制动液中空气的含量，如果检测的制动液中氧气体积浓度含量为0.2％，则制动液中空气体积浓度含量约为1％。

当ABS中产生气液两相流时，ABS的性能会受到很大影响，其危害在于：

1)、当汽车进行制动时，制动主缸活塞压缩的不是纯液态的制动液，而是制动液和制动液蒸气的混合物，制动液温度越高，制动液含气率越高，制动压力衰减得越快，因此制动轮缸平均最大制动压力下降，无法产生足够的制动压力来进行有效制动。制动轮缸平均最大制动压力是制动液温度和制动液含气率的函数；

2)、气液两相流会导致制动主缸产生的制动压力无法及时传递到制动轮缸，制动压力波平均波速变慢，因此，制动系统动态响应慢，制动迟缓，最终导致制动发软甚至失灵，严重影响行车安全。制动压力波平均波速是制动液温度和制动液含气率的函数；

3)、汽车ABS增压阶段，由于制动压力的衰减，制动轮缸平均最大制动压力下降，制动压力不足，活塞推动的制动块无法有效地夹住制动盘，与正常制动时相比，增压阶段时间变长，车轮速度受到的影响相对小，从而导致制动距离延长，达不到理想的制动效果；减压阶段，由于气液两相流现象的发生，制动压力波平均波速变慢，导致减压阶段时间变长，因此制动压力无法迅速下降到期望值，造成车轮抱死；