宝马汽车制动系统的结构与检修.pdf

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1、 1 宝马汽车制动系统的结构与检修 前言 汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地（包括在斜坡上）驻留不动的机构。随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要，也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动系统和驻车制动系统，然而现在绝大多车上面都有ABS 防抱死制动系统。行车制动系统用作强制行驶中的汽车减速或停车，并汽车在下坡时保持适当的稳定车速。其驱动结构常采用双回路或多回路结构，并保证其工作可靠。驻车

2、制动系统用于使汽车可靠而无时间限制的停驻在一定位置甚至斜坡上，其也有助于汽车在坡路上起步。驻车制动系统应采用机械式驱动机构，以免其产生故障。ABS 防抱死制动系统是一种具有防滑、防锁死等作用的汽车安全控制系统，在现代汽车上普遍大量安装防抱死制动系统，ABS 即有普通制动系统的制动动能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，避免很多交通事故的产生，是汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。本文论述了汽车制动系统的概念、工作原理和它所具有的行车制动系统、驻车制动系统和 ABS 防抱死制动系统各自间的一些故障，通过这些故障找出其故障的部位以及造成故

3、障的原因，然后针对这些故障给予及时的处理方法，引出了制动系统故障的诊断和检修的重要性。【关键词】汽车制动系统、ABS、结构、原理、检修。Automobile brake system is to force driving the car to slow down or stop,keep cars traveling downhill speed stability,and make already stopped the car in place(including on the slope)reside institutions.With the rapid development of

4、 highway and to increase the speed and traffic density increasing,in order to ensure driving safety,the work reliability of automobile brake system is increasingly important,there is only a good braking performance and brake system reliable work of the car,can give full play to its dynamic performan

5、ce.Automobile brake system should have at least two sets of independent braking device,the vehicle brake system and parking brake system,however,now most cars above have ABS anti-lock braking system.Crane brake system is used as the driving force of cars to slow down or stop,and keep the stability o

6、f the appropriate speed when the car in the downhill.The drive structure often adopts double or multi loop structure,and ensure the reliable operation.Parking brake system is used to make the car is reliable and has no time limit in a certain position or even on a slope,it also helps to start car on

7、 the ramp.Parking brake 2 system should be used in mechanical driving mechanism,so as to avoid the failure.ABS anti-lock braking system is one kind has non-slip,antilock car safety control system,in general large installation in modern automobile anti-lock braking system,ABS with ordinary braking sy

8、stem brake kinetic energy,and can prevent wheel lock,can make the car under braking condition is still turning,braking direction stability of vehicles,prevent to produce sideslip and running deviation,prevent the production of a lot of traffic accidents,is the most advanced,the braking effect is the

9、 best car braking device.This paper discusses the concept and working principle of automobile braking system and it is the vehicle brake system and parking brake system and ABS anti-lock braking system some fault,between each other through the failure to find its failure parts and the cause of failu

10、re,and then according to these failure to give timely treatment,raises the importance of braking system fault diagnosis and maintenance.3 目录 第一章汽车制动系统的概述.4 1.1 前言.4 1.2 汽车制动系统的概述.4 1.2.1 汽车制动系统的发展历史.4 1.2.2 汽车制动系统的组成.4 1.2.3 汽车制动系统的分类.5 1.2.4 汽车制动系统的现状.5 第二章宝马 535li 制动系统概述.6 2.1 研究的目的和意义.6 2.2 行车制动器

11、.6 2.3 驻车制动器.10 2.4 动态稳定控制系统.13 第三章宝马 535Li 制动系统故障案例分析.17 3.1 案例一.17 3.2 案例二.18 3.3 案例三.18 回顾总结.18 参考文献.19 4 第一章汽车制动系统的概述 1.1 前言 汽车上用以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置统称为制动系统。其作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。对汽车起制动作用的只能是作用在汽车上且方向与汽车行驶方向相反的外力，而这些外

12、力的大小都是随机的、不可控制的，因此汽车上必须装设一系列以实现上述功能的装置。1.2 汽车制动系统的概述 1.2.1 汽车制动系统的发展历史 最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，这时的车辆的质量比较小，速度比较低，机械制动虽已满足车辆制动的需要，但随着汽车自质量的增加，助力装置对机械制动器来说已显得十分必要。这时，开始出现真空助力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16 车四轮采用直径 419.1mm 的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯公司也于 1932 年推出 V12 轿车，该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。193

13、6 年，博世公司申请一项电液控制的 ABS 装置专利促进了防抱制动系统在汽车上的应用。1969 年的福特使用了真空助力的 ABS 制动器；1971 年，克莱斯勒车采用了四轮电子控制的ABS 装置。这些早期的 ABS 装置性能有限，可靠性不够理想，且成本高。1979 年，默本茨推出了一种性能可靠、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的 ABS 制动装置。1985 年美国开发出带有数字显示微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器“一体化”的ABS 防抱装置。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息处理技术的高速发展，ABS 以成为性能可靠、成本日趋下降的具有广泛应用

14、前景的成熟产品。1.2.2 汽车制动系统的组成 制动系统主要由下面的四个部分组成：（1）供能装置：也就是制动能源，包括供给调节制动所需能量以及各个部件，产生制动能量的部分称为制动能源；（2）控制装置：包括制动动作和控制制动效果的部件；（3）传动装置：包括把制动能量传递到制动器的各个部件；（4）制动器：产生阻碍车辆运动或者运动趋势的力的部件，也包括辅助制 5 动系统中的部件。1.2.3 汽车制动系统的分类（1）按制动系统的作用：制动系统可分为行车制动系统、驻车知道系统、应急制动系统及辅助制动系统等。用以使行驶中的汽车降低车速甚至停车的制动系统称为行车制动系统；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的制动

15、系统则称为驻车制动系统；在行车制动系统失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的制动系统称为应急制动系统；在行车过程中，辅助行车制动系统降低车速或保持车速稳定，但不能将车辆紧制停的制动系统称为辅助制动系统。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆车都必须具备的。（2）按制动操纵能源：制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。（3）按制动能量的传输方式：制动系统

16、可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系统称为组合式制动系统。1.2.3 汽车制动系统的现状 目前，ABS 已发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。方法虽然简单实用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未达到最佳的制动效果。由此看出，防止车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率，所以在 ABS 的基础上发展了驱动防滑系统（ASR）。ASR 是ABS 的逻辑和功能扩展。ABS 在增加了 A

17、SR 功能后，主要的变化是在电子控制单元中增加了驱动防滑逻辑系统，来监测驱动轮的转速。ASR 大多借用 ABS 的硬件，两者共存一体，发展成为 ABS/ASR 系统。目前，ABS/ASR 已在欧洲新载货车中普遍使用，并且欧共体法规 EEC/71/320 已强制性规定在总质量大于 3.5t的某些载货车上使用，重型车是首先装用的。6 第二章宝马 535Li 制动系统概述 2.1 研究的目的和意义：目的：本文以 BMW535Li 的制动系统为研究对象，对 BMW535Li 制动系统的组成及功能进行了解，并对制动系统常见的故障现象进行分析诊断，找出故障原因并排除故障。本文将简单介绍 BMW535Li

18、汽车制动系统稳定控制系统的作用，基本组成及其工作原理，并对该车型的制动系统常见故障进行分析。意义：BMW535Li 作为迄今在国内生产的最先进的高档汽车之一，要求制动系统制动平顺，制动距离更短，制动过程中避免因制动效能过高而导致的车轮抱死的情况，满足汽车的安全性和乘员舒适性，因此研究 BMW535Li 制动系统有着非常重要的意义。2.2 行车制动器 2.1.1 液压制动系统 行车制动器采用液压制动系统。液压原理如图 2-1 所示，具有以下两种特性，这些特性对于行车制动器而言非常重要：（1）只要驾驶员操作行车制动器，就会在车轮制动器上立即提供制动力。（2）驾驶员施加的制动力可通过助力装置增大。图

19、 2-1 液压助力装置工作原理 F1-驾驶员施加的制动力；F2-车轮制动器可提供的制动力 A1-操纵单元上的活塞面积；A2-车轮制动器上的活塞面积 液压助力装置的工作原理是使一个液压管路系统内的压力保持恒定。如果驾驶员对面积为 A1 的活塞施加作用力 F1，系统内就会产生压力 P=F1/A1.在车轮制动器的活塞上存在相同压力 P。制动活塞的面积 A2 明显大于 A1。因此施加在 A2 7 上的作用力 F2 也高于 F1，因为恒定压力定律规定：P=恒定压力=F1/A1=F2/A2 只有通过制动系统内的液压以及其他助力装置才能确保较重车辆在必要情况下迅速减速。据法规要求，行车制动器必须采用双回路设

20、计。其中一个制动回路失灵时，允许可达到的减速度降低。但是必须确保车辆仍能安全停稳。BMW 车辆的制动回路分布在两个车桥上（前桥和后桥）。因此又称为“前桥/后桥独立制动系统”。图 2-2 所示为 BMW535Li 液压制动系统的基本结构。图 2-2 液压制动系统的基本结构 1-制动盘；2-制动钳；3-主缸；4-制动助力器；5-制动踏板 6-后部制动回路；7-前部制动回路；8 制动力调节单元 行车制动器由以下部件构成：（1）带有制动踏板的踏板机构。（2）带有主缸的制动助力器。（3）液压回路，带有制动力液压调节单元、传输制动力的制动管路和制动液补液罐。（4）四个车轮制动器，带有制动钳、制动摩擦片和制

21、动盘。驾驶员通过踩踏制动踏板启用行车制动器。这样可以无极控制制动强度。制动助力器以气动方式将驾驶员通过制动踏板施加的作用力增大。在制动助力器输出端装有一个压杆。该压杆操纵主缸内的两个活塞（分别用于两个制动回路）并由此产生液压系统内的压力，由于带有活塞，因此又称为串联制动主缸。图 2-3 所示为 BMW535Li 制动助力器和串联制动主缸。8 图 2-3 制动助力器和串联制动主缸 1-制动液补液罐；2-制动助力器；3-连接制动踏板的连接杆；4-回路 1 的制动管路接口；5-主缸；6-回路 2 的制动管路接口 液压系统内充满制动液。该系统是一个封闭系统，即运行期间不会消耗制动液。但制动液会受到老化

22、影响，该过程会降低制动液的品质。制动液必须顶起更换。只有这样才能确保在所有运行条件下制动系统都能达到所需功率。液压系统将制动力分配给相应车轮制动器之前，通过一个带有控制单元（图 2-4 所示）的液压单元调节制动力。该制动力调节单元至少带有制动防抱死系统功能，该功能可在较高制动力或光滑路面情况下防止车轮抱死。BMW 车辆的调节单元中还包括其他高级调节功能（动态稳定控制系统 DSC）。图 2-4 制动力调节单元 1-控制单元；2-阀体；3-带有液压泵的电机；4-插头 从液压单元的阀体上分出不同制动管路连至所有四个车轮制动器。管路大部分采用金属套管。仅在一些活动部位外（例如车身向车轮制动器过度的部分

23、）采 9 用柔性软管。液压单元上的制动管路可通过螺栓直径和管道长度避免混淆。但在松开螺栓连接件前 必须准确记住接口分配情况或在管路上作出相应标记。2.1.2 车轮制动器 当前 BMW 车辆的车轮制动器采用盘式制动器，如图2-5 所示。图 2-5 车轮制动器 1-制动盘；2-制动盘的固定螺栓；3-制动摩擦片；4-制动钳 相对于鼓式制动器而言，盘式制动器（如图 2-5 所示）的工作原理具有以下优点：（1）更易于控制制动效果。（2）散热效果更好，因此在负荷较大情况下制动效果不会严重减弱。（3）更易于保养，因为制动摩擦片和制动盘易于更换。制动摩擦片和制动盘是易损件。出现损坏或低于最小厚度时，必须更换。

24、10 图 2-5 盘式制动器 1-活塞；2-制动液；3-制动管路接口；4-支架；5-制动盘 6-制动钳；7-制动摩擦片 车轮制动器的工作原理（如图 2-6 所示）：在制动钳上带有制动管路接口。踩下制动器时，制动管路内的液压压力就会作用到制动钳内的活塞上。所产生的压力将制动摩擦片压到制动盘上。通过该压紧力使制动摩擦片与制动盘之间产生摩擦。随即产生的摩擦力阻止车轮移动并对其进行制动。车轮或整个车辆的动能通过摩擦转化为热能。在紧急、反复减速过程中可能会达到极高温度，甚至可能使制动盘变得炙热。图 2-6 车轮制动器工作原理 2.3 驻车制动器 2.2.1 驻车制动系统 驻车制动系统的作用：(1)防止停

25、放时车辆自行移动。（2）紧急情况下将车辆停下来。（3）在斜坡上启动时避免车辆向后溜车。驻车制动系统的组成（如图 2-7 所示）：（1）组合仪表 11（2）驻车制动按钮（3）EMF 执行机构 图 2-7 驻车制动系统组成 2.2.2 电动机械式驻车制动器 EMF BMW535Li 驻车制动器的原理（如图 2-8 所示）：EMF 控制单元接受驾驶员通过驻车制动按钮给出的驻车指令，系统通过车载网络，连接和总线系统查询识别车辆状态，确定是否满足驻车过程的所有条件。满足条件时，EMF 控制单元控制后部制动钳上的 EMF 执行机构工作。图 2-8 驻车制动系统原理 电动机械式驻车制动器 EMF 的优势：（

26、1）通过中控台上的驻车制动按钮进行操作。（2）在所有条件下可靠拉紧或松开 EMF。（3）具有自动保护液压驻车功能。（4）确保动态紧急制动功能。（5）为新装备提供了空间。2.2.3 EMF 执行机构 12 EMF 执行机构的组成（如图 2-9 所示）：（1）执行机构（2）制动活塞 图 2-9 EMF 执行机构 执行机构的组成（如图 2-10 所示）：（1）插接连接件（2）电机（3）传动皮带（4）行星齿轮箱（5）壳体（6）螺杆接口 图 2-10 执行机构的组成 制动活塞的组成（如图 2-11 所示）：（1）凹槽（2）带防扭转件的螺杆螺母（3）制动活塞（4）螺杆 13（5）螺杆挡块（6）行星齿轮箱接

27、口 图 2-11 制动活塞的组成 EMF 执行机构的工作原理（如图 2-12 所示）：EMF 控制单元发送控制信号给 EMF 执行机构。EMF 执行机构的电机在电流的作用下，产生驱动力输出，传动皮带将电机输出的驱动力传给行星齿轮箱。行星齿轮箱工作，带动滚柱轴承和带有防扭转件的螺杆螺母。在螺杆螺母的作用下，制动活塞被推动顶住摩擦片，达到驻车目的。图 2-12 EMF 执行机构的工作原理 2.4 动态稳定控制系统 2.3.1 DSC 动态稳定控制系统的作用：DSC 是通过制动干预和发动机干预进行的纵向和横向控制系统。14 2.3.2 DSC 动态稳定控制系统的功能：（1）ABS 防抱死制动系统 功

28、能：防止车轮在制动时抱死 优点：缩短制动距离 制动情况下保证转向有效（2）ASC 自动稳定控制系统 功能：防止车轮在加速时打滑 优点：更大的先引力且车辆保持稳定 (3)MSR 发动机制拖力矩控制 功能：防止驱动轮抱死 优点：驱动轮在滑行时保持其侧向力 （4）DBC 动态制动控制系统 功能：动态制动支持（DBS）最大制动支持(MBS)制动衰减支持（FBS）优点：缩短的制动距离 （5）CBC 弯道制动控制系统 功能：弯道制动时，提高行车稳定性 优点：弯道制动时，优化制动力分配 （6）ECD 电子控制减速 功能：对 ACC（自适应巡航控制系统）信号的要求作出反应 优点：如果 ACC 要求车辆减速，D

29、SC 将进行制动 （7）EBV 电子制动力分配系统（如图 2-13 所示）功能：防止后轮制动抱死 优点：确保较高的行驶稳定性 图 2-13 EBV 电子制动力分配系统 （8）FLR 动力性能控制系统 功能：防止因频繁使用制动器而造成其过载 优点：一定条件下，限制发动机功率 15 （9）DTC 动态牵引力控制系统 功能：通过制动力干预模仿传统的差速锁止功能 优点：DTC 可以控制调节牵引力 （10）BTM 制动温度模型（如图 2-14 所示）功能：计算制动盘的温度 图 2-14 BTM 制动温度模型 （11）RPA 轮胎失压显示（如图 2-15 所示）功能：显示轮胎的失压或系统故障情况 图 2-

30、15 RPA 轮胎失压显示（12）BBV 制动摩擦片磨损显示（如图 2-16 所示）功能：显示制动摩擦片的磨损情况 16 图 2-16 BBV 制动摩擦片磨损显示 SDR 滑行差动控制（如图 2-17 所示）功能：将不足转向或过度转向调整为正常转向 图 2-17 SDR 滑行差动控制 17 第三章宝马 535Li 制动系统故障案例分析 3.1 案例一：一辆 BMW535L 轿车，行驶里程 2.6km。局车主反映，制动时需要将制动踏板踩到很低的位置才会有制动力。检修过程：1.是发动机原地怠速工作，缓慢踩下制动踏板，踏板会不断下降，快速踩下制动踏板，踏板在较低的位置时才会感觉有制动力，保持施加踏板

31、力，制动踏板会下降，踏板感觉柔软。2.进行路试。在车速为 30km/h 左右时缓慢踩下制动踏板，车辆仍然向前行驶，明显感觉似的效果不良，如果快速踩下制动踏板，车辆可以停住，但是制动踏板位置较低。3.为了排除制动系统存在空气的可能，进行了制动系统放气，但是未见气泡，而且放气后制动踏板不能回位，这说明制动总泵不能建立油压。故障排除：更换制动总泵后路试，故障排除。图 3-1 制动总泵 回顾总结：制动总泵是制动系统的核心部件，它将制动液压缩到每个车轮的制动分泵以实施制动。根据维修经验，制动分泵出现最多的故障就是活塞（俗称皮碗）密封不良，导致制动压力无法建立或泄压。制动总泵泄压时的常见故障现象有 2种。

32、（1）缓慢踩下制动踏板，制动踏板会降到最低位置，制动油压无法建立。路试的表现为：减速行驶时，如果快速踏下制动踏板可以制动，如果缓慢踏下制动踏板则没有制动。（2）进行制动系统放气时 3，制动踏板降低后无法回味，反复踩踏也无法建立油压，放不出制动液或制动液放出得少。制动总泵出现故障时，除了总泵自身问题，制动液也是不可忽视的总要因素。制动液有不同的品牌和级别，即使是同一车型也会由于生产批次和技术改进等原因而使用不同型号的制动液，如果制动液混加或变质，就会使制动总泵很快损坏，或导致制动系统内产生气体。需要失忆的是，制动分泵上的汽体阀应该位于分泵的最高位置，以保证放气时可以将气体排出。有些车型左右两侧的

33、分泵装 18 反时也是可以安装，但此时排气阀处于分泵的最低位置，气是放不出来的，放出来的只是油。3.2 案例二：一辆 BMW535Li 轿车，行驶 3.2km。该车原地踩制动踏板时感觉正常，行驶一段时间后感觉车辆行驶困难。检修过程：1.举升车辆，发现 4 个车轮均存在制动拖滞的现象，车轮几乎转不动。2.检查制动踏板的位置未见异常，不存在卡滞异常情况。因为 4 个制动分泵同时出现回位不良的可能性非常小，于是认为故障点应该在制动总泵或制动助力器。3.松开制动总泵与助力器的连接螺栓，4 个车轮可以转动，这说明故障点在助力器，而不是由于总泵内活塞回位不良导致制动拖滞。故障排除：更换真空助力器，故障排除

34、。图 3.2 真空助力器 3.3 案例三：一辆 2008 年产的 BMW535Li 轿车，行驶里程 7.8 万 km，车主反映车辆制动距离过长。检修过程：1.维修人员试车后发现制动距离明显过长，制动时感觉动力不足。2.进行制动系统放气，故障依旧。3.观察此车的制动盘，已经进行改装，制动盘换成了带有通风孔的大尺寸制动盘。4.换回原车配置的制动盘进行路试，制动性能没有明显的改善，拆下制动摩擦片上的接触痕迹只有几个点。故障排除：拆下制动摩擦片，用细砂纸仔细打磨凸出点，以使制动摩擦片进行快速磨合。车辆使用一段时间后，制动性能明显改善，故障最终排除。回顾总结：制动摩擦片和制动盘是产生制动力的直接部件，它们出现的常见故障包括制动盘翘曲导致制动时车身抖动，制动摩擦片异响，制动摩擦片与制动盘接触不良导致制动力下降等。在实际检修中，应该重点检查摩擦片和制动盘是 19 否经过改装以及配件是否合格。参考文献 1蒋红枫，邢亚林，汽车维护理实一体化教材。中等职业教育改革创新示范教材 2011.8 2陈旗，汽车底盘构造与维修2011.8 3 崔娜，汪力立.汽车制动检测系统的应用研究J.辽宁工程技术大学机械工程学院，2009 4 衣娟,郭庆梁.汽车制动系统常见故障及维修J.辽宁石油化工大学，2007（01）5BMW内部资料。