真空助力系统的核心部件是真空助力器,它利用进气歧管真空与大气压力的差值来增大推杆对制动主缸活塞的作用力,从而增大制动主缸内的液压压力,以实现助力作用。真空助力系统的组成如图4-2所示。 在配置柴油发动机或增压汽油发动机的汽车上,由于进气歧管不能形成有效真空,真空助力系统中设计有真空泵。 1.真空助力器真空助力器位于制动踏板和制动主缸之间,它有单膜片式和双膜片式两种结构,它们的工作原理是相似的。本单元重点介绍单膜片真空助力器。 (1)单膜片式真空助力器如图4-4所示,单膜片式真空助力器的所有部件都集成在一个总成里,它主要由动力腔、控制阀及单向阀组成。动力腔向制动主缸活塞施加作用力,它由前壳、后壳、膜片毂、膜片、膜片回位弹簧、橡胶反作用盘、推杆等组成,其中膜片将真空助力器分为前后两个腔,分别为真空腔和空气腔。控制阀控制动力腔施加给制动主缸活塞作用力的大小,它主要由柱塞、真空阀、空气阀、阀杆等组成,这些部件都集成在膜片毂上。单向阀安装在真空助力器前壳上或真空软管中,它允许真空助力器中的空气单向进入进气歧管。当进气歧管的真空丧失时,单向阀可以保持真空助力器内有足够的真空,以提供两次以上的制动助力。图4-5所示为单膜片式真空助力器的结构示意图。
真空助力器有三种工作模式,分别为释放模式、施加作用力模式和保持模式。
1)释放模式释放模式是指真空助力器在制动踏板松开状态下的工作模式,如图4-6所示。在此模式下,制动踏板松开,阀杆处于释放位置,柱塞被固定在后方位置,真空阀开启,空气阀关闭真空腔和空气腔连通,且与大气隔开。真空腔和空气腔的空气经单向阀被进气歧管真空抽出,两者都处于真空状态,膜片两侧的压力相等,膜片回位弹簧将膜片保持在靠后位置,推杆对制动主缸活塞不施加作用力。
2)施加作用力模式施加作用力模式是指真空助力器在制动踏板被踩压过程中的工作模式,如图4-7所示。在此模式下,制动踏板被踩压,阀杆及柱塞向前移动,关闭真空阀并开启空气阀,外界空气进入空气腔,而真空腔仍保持真空。于是膜片两侧产生压力差,膜片后方的大气压力推动膜片及膜片毂、推杆向前移动,这就给制动主缸活塞施加了作用力,实现制动助力。
同时阀杆也通过橡胶反作用盘对推杆施加一个作用力,阀杆及制动踏板也受到相应的反作用力,这使得驾驶员有一定的踏板感。
3)保持模式保持模式是指真空助力器在制动踏板被踩下且保持状态下的工作模式,如图4-8所示。
在制动踏板被踩下且保持的瞬间,柱塞立即停止移动,而膜片及膜片毂、控制阀阀座仍继续前移,直到空气阀关闭、膜片及膜片毂达到平衡状态为止。控制阀的这种作用可以调节膜片前后的压力。若继续往下踩压制动踏板,则空气阀将重新打开,真空阀关闭,空气腔的大气压力继续通过膜片及膜片毂、推杆对制动主缸活塞施加作用力;若松开制动踏板,则空气阀将关闭,真空阀打开,膜片及膜片毂在回位弹簧的作用下回到释放位置。
(2)双膜片式真空助力器双膜片式真空助力器也叫串联膜片式真空助力器,它相当于将两个单膜片式真空助力器串联在一起,有前后两个膜片、四个腔室(两个真空腔和两个空气腔),但共用一个控制阀总成,如图4-9所示。由于双膜片式真空助力器有两个膜片,大气压力作用面积增大了一倍所以它能够提供更大的制动助力。
2.真空泵真空泵有机械真空泵和电子真空泵两种类型。机械真空泵可以独立为真空助力系统提供充足的真空,因此配置柴油发动机或增压汽油发动机的汽车(如新君威2.0T、新君越2.0T等)通常使用机械式真空泵。电子真空泵通常作为辅助真空泵,上汽通用汽车主要将其应用于配置自然吸气的汽油发动机的车型(如科鲁兹1.6L、新君越3.0L等),以保证真空助力系统在发动机冷起动、节气门大开度及高海拔状态下能够获得足够的真空。
(1)机械真空泵在上汽通用生产的车辆上,机械真空泵一般由凸轮轴驱动,如图4-10所示,它在发动机怠速时就能为真空助力系统提供充足的真空度。在某些情况下,机械真空泵提供的真空比真空助力系统所需要的真空更大。在新君威20T新君越20T等车型上,机械真空泵与进气歧管共同为制动助力系统提供真空源,而在威朗1.5T等车型上,机械真空泵单独为制动助力系统提供真空源。
(2)电子真空泵电子真空泵包括电动机和泵体,如图4-11所示,它能独立于发动机进行工作。电子真空泵是一个辅助真空泵,当制动助力系统中的真空度低时,电子真空泵运转;当真空度高时,电子真空泵停止运转。在上汽通用生产的车辆上,电子真空泵有两种控制方式:一种方式是安装在真空助力器上的真空开关直接控制电子真空泵继电器闭合或断开,进而控制电子真空泵运转或停止,如图4-12a所示;另一种方式是电子制动控制模块(EBCM)根据安装在真空助力器上的真空传感器的信号控制电子真空泵继电器的闭合或断开,进而控制电子真空泵运转或停止,如图4-12b所示。科鲁兹1.6L车型的电子真空泵采用前一种控制方式,新君越3.0L车型的电子真空泵采用后一种控制方式,图4-13所示为它们的控制电路原理图。
