试制样车制动液加注设备优化设计

林建涛，耿一飞

（上汽通用样车开发中心，上海 浦东201206）

制动是实现汽车安全行驶的关键功能，制动液加注一直是汽车装配中的关键工艺，真空加注是制动液的主流加注方式[1]。相比产品车，试制样车的制动液加注有以下三个特点:

（1）ABS通讯模块正在开发阶段，产品未冻结，与之配套的制动液加注设备通讯设备开发难度较大；

（2）样车属小批量造车，制动液采用的是售后件，制动液的水分含量达标（出厂状态）；

（3）样车的车型复杂多样，制动液壶种类繁多。

基于以上特点对制动液加注设备进行优化设计，达到降本增效目的。

1 制动液真空加注工艺

1.1 真空加注过程

制动液真空加注的加注过程主要包括以下工序：水分检测，一次抽真空，真空/保压检测，二次抽真空，制动液加注，结束加注回抽余液。具体流程如图1所示。

图1 制动液加注流程图

1.2 真空保压测试

真空压力测试是加注过程的关键步骤。制动系统连通真空泵后进行抽真空，一次真空结束后立即进行大泄露测试，大泄露判定值为10 mbar.隔离真空泵进行保压测试，检查小泄漏，小泄露标准值5 mbar，检测通过后，连通真空泵进行二次抽真空，保证真空度。

2 制动液加注机的主要功能要求

（1）水分含量检测功能：制动液和水同样具有极性分子结构，制动液的吸水性很强，水份超标的制动液在制动的过程中，摩擦产生的高温会使水气化。气体具有可压缩性，在制动液中被压缩，就会造成制动失灵甚至失效，加注过程中必须检测制动液水分含量，含水量小于0.15%.主流的制动液水分检测设备为色谱分析仪，如图2所示。

图2 水分检测设备

（2）真空除湿脱泡功能[2]：利用饱和

蒸气压原理，通过抽真空方式使系统产生一定的真空度，以降低水的沸点，使水沸腾汽化，以水蒸气的形式将其泵出。真空度一般选择2 000～3 000 Pa左右（如图3），这样既能有利于水气的分离，又不会导致脱水过深，引起制动液的挥发。

图3 水的沸点随真空压力变化的曲线

（3）制动液加注设备需要和ABS模块通讯打开ABS模块的电磁阀。对ABS腔体进行制动液加注，所以必须考虑生产时的通讯方式和标定时的通讯方式。

（4）抽真空能力：制动液加注设备需要将车辆制动液油管抽成真空状态并保压，以实现真空加注。

3 制动液加加注机的基本结构

制动液加注机包括控制单元、气源单元、真空单元、制动液存储单元和加注枪头等组成（如图4）。

图4 制动液加注机全图

（1）控制单元[3]：通过PLC控制器实现设备在加注过程中的工艺动作控制，同时可通过HMI显示屏实现人机交互。

（2）气源单元：制动液设备多采用气动动力元件，有效的气路设计是实现动作的动力来源，比如枪头夹紧/松开。

（3）真空回路单元[4]。真空泵是抽真空的动力源，通过管路上阀门的有序动作，实现抽真空效果，真空泵需要有一定的抽真空能力。

（4）制动液液存储及预处理单元[5]。用于存储制动液并进行脱泡处理水分超标的制动液。

（5）真空加注枪。该模块为加注设备与整车制动系统的接口，需要做好密封处理。为提高加注枪的柔性，采用卡抓式夹头设计。图5为卡抓式枪头的设计原理。

图5 卡抓式加注枪头原理

4 制动液加加注机优化设计

4.1 试制样车的制动液加注功能优化

（1）真空脱泡功能：试制样车采用的制动液是售后件，制动液的水份含量是达标的。制动液加注，采用“即加即用”的方式（加注制动液前，将制动液加到加注机储液罐，随后加注机直接将制动液加注到汽车制动系统）。不需要像工厂一样，先对制动液进行脱泡处理（机器24 h开机），再进行加注。机器只需要在使用时打开，大大节约用电成本。

（2）ABS模块通讯功能：样车的ABS通讯模块正在开发阶段，模块尚未冻结，与之配套的加注机模块较难开发。制动液加注时，ABS通道由ABS工程师手动刷新打开，配合加注完成（无节拍限制），节省制动液加注机通讯模块的开发费用。

（3）加注头转换器：样车的制动液壶种类繁多，开发加注枪头转换器，避免每种制动液壶口配一把加注枪头，节约枪头开发成本。

4.2 制动液加注机的设计原理

制动液加注机的工作包括抽真空、加注、回抽、脱泡等，其工作原理如图6所示。

图6 制动液加注机工作原理简图

（1）抽真空工作原理：真空阀V04打开，真空阀V05关闭，真空泵P02开启，将整车制动系统内的空气通过加注枪头“回抽压气及真空通道”抽出。真空抽取过程包含大泄漏和小泄露测试。

（2）制动液加注原理：加注阀V01、回液阀V02打开，隔膜泵P01开启，制动液流过色谱分析仪，通过“原液加注通道”加入到整车制动系统。

（3）制动液回抽原理：回抽加压阀V08打开，加注枪头内置阀V07、V10打开，V03关闭，通过“回抽回吸通道”进入储液罐。

制动液脱泡工作原理：制动液加注前，如果色谱分析仪检测制动液水份含量超标（售后制动液失效），则需要进行制动液脱泡。

（4）真空开启阀V04、V05打开、枪头内置阀V07关闭，真空泵P02开启，储液罐内的制动液处于真空状态，开始脱泡除湿。

5 真空加注机常见问题分析

（1）水份分析仪标准值失效，主要原因是未及时标定水份分析仪。水份分析仪需要采用标准液（如图7）定期标定，如长期不标定，标准值将失真。

图7 制动液标准样液

（2）加注枪头密封不严[6]，主要原因密封圈故障，密封不严。为防止失效，需要定期检查加注枪的密封圈是否破损，加注枪每天标定一次。标定方法：设定封闭的加注枪标定壶（如图8），每天将加注枪对标定壶加注一次，如果加注正常，则标定通过。

图8 加注枪头标定样壶

6 结束语

制动液真空加注设备不仅加注质量高，而且加注效率高，是目前最主流的加注方式。真空加注设备的形式多种多样，车间可根据实际加注需求，对加注设备进行优化改造。既能保证加注质量，又能节约开发和使用成本。本文以试制样车的制动液加注设备为例，总结了优化设计的经验，对其它车间的制动液加注机改造有着重要的参考意义。