Comprendre le système de freinage
1.FreiningSystème
Le freinage automobile consiste à ralentir ou même à arrêter une voiture en mouvement, à maintenir une vitesse stable dans une descente et à maintenir une voiture à l'arrêt. La force externe qui freine la voiture est le système de freinage.
Le système de freinage comprend des freins et des mécanismes d'actionnement des freins. Les freins sont des composants de la force de freinage qui entravent le mouvement ou la tendance au mouvement du véhicule, y compris le ralentisseur du système de freinage auxiliaire. Le mécanisme d'entraînement des freins comprend des dispositifs fonctionnels, des dispositifs de commande, des dispositifs de transmission, des dispositifs de réglage de la force de freinage et des dispositifs auxiliaires tels que des dispositifs d'alarme et des dispositifs de protection contre la pression.
Il existe de nombreux types de systèmes de freinage automobile, qui peuvent être divisés dans les catégories suivantes en fonction de leurs fonctions :
①.Système de freinage de service :un dispositif qui ralentit, voire arrête, le véhicule.
②.Système de frein de stationnement :un dispositif qui maintient en place un véhicule arrêté.
③.Système de freinage secondaire :un dispositif qui garantit que la voiture peut toujours ralentir ou s'arrêter si le système de freinage de service tombe en panne.
④ .Système de freinage auxiliaire :un dispositif utilisé pour stabiliser la vitesse du véhicule lorsque celui-ci descend une longue pente.
Le système de freinage peut être divisé dans les catégories suivantes en fonction de l'énergie de freinage :
①.Système de freinage Manpower :Un système de freinage qui utilise le corps du conducteur comme seule source d'énergie de freinage.
②.Système de freinage assisté :Un système de freinage qui repose uniquement sur l'énergie potentielle sous forme de pression d'air ou de pression hydraulique convertie à partir de la puissance du moteur pour le freinage.
③.Système de freinage assisté :un système de freinage qui utilise à la fois la puissance humaine et la puissance du moteur pour le freinage.
Le système de freinage peut également être classé selon le circuit gaz-hydraulique :
①.Système de freinage à circuit unique :La transmission utilise un seul circuit hydraulique à gaz. Si une pièce est endommagée, l'ensemble du système tombera en panne.
②.Système de freinage à double circuit :Les conduites hydrauliques à gaz du frein de service appartiennent à deux circuits isolés. Ainsi, si l'un des circuits est endommagé, l'ensemble du système peut continuer à fonctionner normalement. Depuis le 1er janvier 1988, la Chine exige que toutes les voitures soient équipées d'un système de freinage à double circuit.
2. Freins
Le frein est un composant de la force de freinage dans le système de freinage qui est utilisé pour générer une force de freinage pour arrêter le mouvement ou la tendance du véhicule. Lorsque le couple de freinage du frein est appliqué directement à la roue, on parle de frein de roue ; lorsque le couple de freinage doit être distribué à la roue après avoir traversé l'essieu moteur, on parle de frein central. Les freins de roue sont généralement utilisés pour les freins d'entraînement et sont également utilisés pour les freins secondaires et de stationnement ; les freins centraux ne sont généralement utilisés que pour les freins de stationnement et auxiliaires. Les freins de conduite, les freins de stationnement et les freins secondaires utilisent essentiellement la force de friction générée par les éléments fixes et les éléments rotatifs comme force de freinage, ce qui est appelé frein à friction. Les freins à friction actuellement utilisés dans les automobiles peuvent être grossièrement divisés en deux catégories : à disque et à tambour.
2.1 TambourBrâteaux
Les freins à tambour utilisent le tambour de frein comme élément rotatif dans la paire de friction, et sa surface de travail est une surface cylindrique. Les freins à tambour peuvent être divisés en freins à cylindre de roue, freins à came et freins à coin selon leur construction. Les freins à cylindre de roue utilisent des cylindres de roue de frein hydrauliques comme dispositif d'actionnement et utilisent un actionnement hydraulique pour mettre la mâchoire de frein en contact avec le tambour de frein pour générer une friction, ce qui permet de freiner. Selon le principe de fonctionnement et le couple de freinage, il existe de nombreux types, notamment le type à mâchoire avant, le type à double mâchoire avant, le type à double mâchoire avant bidirectionnelle, le type à double mâchoire arrière et le type à auto-alimentation. La structure des freins à came et des freins à coin est fondamentalement la même que celle des freins à cylindre de roue, et seul le dispositif d'actionnement est différent. Le type à came utilise une came de frein et le type à coin utilise une cale de frein.
2.2 DisqueBrâteaux
L'élément de friction dans la paire de friction d'un frein à disque est un disque métallique qui agit sur la face avant, et ce disque est appelé disque de frein. Par rapport aux freins à tambour, les freins à disque présentent les avantages suivants :
①Les performances de freinage sont stables et moins affectées par le coefficient de frottement ;
②. Le frein à disque transfère la chaleur aux deux côtés, et le disque est facilement refroidi et ne se déforme pas facilement ;
③. Après une utilisation prolongée, la dilatation thermique du disque de frein dans le sens de l’épaisseur est extrêmement faible ;
④. Les performances de freinage sont moins réduites après une immersion dans l'eau ;
⑤. La structure est simple, la taille et le poids sont petits, l'entretien est pratique et le réglage automatique de l'écart est facile à réaliser.
Le principal inconvénient est la faible efficacité de freinage. Pour compenser cela, un système d'asservissement de puissance est généralement installé séparément. À l'heure actuelle, les freins à disque sont largement utilisés dans les automobiles. Les freins à disque peuvent être grossièrement divisés en type à disque à étrier et type à disque complet en fonction de leurs différents éléments de montage. Par rapport aux deux, le type à disque à étrier a une application plus large, je vais donc me concentrer sur lui ici.
Le frein à disque à étrier se compose d'un disque de frein et d'un étrier de frein. La plaquette de frein, composée du bloc de friction et de sa plaque arrière en métal, et son actionneur sont installés dans un support en forme de pince pour former un étrier de frein. L'étrier de frein peut être divisé en deux types : le type à disque à étrier fixe et le type à disque à étrier flottant.
Le principe de fonctionnement du frein à disque à étrier fixe est le suivant. Son corps d'étrier est fixé à l'essieu et il y a un cylindre de roue de frein et un piston de chaque côté du corps d'étrier. Lors du freinage, l'huile du maître-cylindre pénètre dans les deux cylindres hydrauliques identiques du corps d'étrier par l'entrée d'huile et la plaquette de friction est pressée sur le disque de frein par le piston, ce qui freine la roue.
Le principe de fonctionnement du frein à disque à étrier flottant est le suivant. Par rapport au frein à disque à étrier fixe, l'étrier du frein à disque à étrier flottant est flottant et peut se déplacer par rapport au disque de frein. Il utilise uniquement un cylindre hydraulique à l'intérieur du disque de frein pour entraîner la plaquette intérieure, tandis que la plaquette extérieure est fixée au corps de l'étrier et se déplace axialement avec le corps de l'étrier. Lors du freinage, le piston intérieur et la plaque de friction se déplacent vers la gauche et appuient contre le disque de frein sous l'effet de la force hydraulique. Dans le même temps, la force de réaction de la pression hydraulique pousse le corps de l'étrier à se déplacer vers la droite, de sorte que la plaque de friction extérieure est également appuyée contre le disque de frein, ce qui permet d'obtenir l'effet de freinage.
3. Système de freinage assisté
Le système de freinage assisté est formé en ajoutant un système de freinage assisté au système de freinage hydraulique manuel, c'est-à-dire un système de freinage qui utilise à la fois la force de travail et le moteur comme énergie de freinage. Dans des circonstances normales, la majeure partie de l'énergie de freinage est fournie par le système de freinage assisté. En cas de défaillance du système de freinage assisté, il peut être entièrement fourni par le conducteur. Le système de freinage assisté peut être divisé en plusieurs types selon le type d'énergie de freinage assisté :
① Type servomoteur à vide
② Type de servomoteur pneumatique
③ Type de servo hydraulique
Selon les différents modes de fonctionnement du contrôleur, celui-ci peut être divisé en deux catégories :
①．Type à assistance électrique- le dispositif de commande est directement actionné par le mécanisme de la pédale de frein, et sa force de sortie agit également sur le maître-cylindre hydraulique.
②．Type suralimenté- le dispositif de commande est actionné par la pression hydraulique délivrée par le mécanisme de pédale de frein à travers le maître-cylindre, et la force de sortie du système d'asservissement et la pression hydraulique du maître-cylindre agissent conjointement sur un cylindre de transmission intermédiaire, de sorte que la pression hydraulique délivrée par le cylindre au cylindre de roue est bien supérieure à la pression hydraulique du maître-cylindre.
Voici une introduction détaillée au système de freinage à servocommande à dépression. Le servofrein à dépression du système est doté d'un diaphragme qui le divise en chambres avant et arrière. La chambre avant est reliée au collecteur d'admission du moteur par une soupape unidirectionnelle à dépression, et la chambre arrière est reliée à l'air extérieur. Les deux chambres sont reliées par un canal. Lorsque le moteur tourne, la soupape unidirectionnelle à dépression s'ouvre et se ferme, et une certaine quantité de vide est créée dans les chambres avant et arrière du servofrein à dépression. Si la pédale de frein est enfoncée à ce moment-là, la pédale de frein actionnera davantage la soupape de commande pour fermer les canaux des chambres avant et arrière de la chambre à air du servofrein et ouvrir la soupape d'admission de la chambre arrière. L'air entrant dans la chambre arrière crée un différentiel de vide avec la chambre avant, créant une poussée. Cette poussée agit directement sur le maître-cylindre pour compenser le manque de force de la pédale.
Le schéma de principe du système de freinage assisté par servofrein à dépression est le suivant. Lorsque le moteur tourne, sous l'action du vide dans le tuyau d'admission, l'air dans le réservoir à dépression est aspiré dans le moteur par le clapet anti-retour à dépression, générant et accumulant ainsi un certain vide dans le réservoir, qui sert de source d'énergie dans le système de freinage assisté. Lorsque la pédale de frein est enfoncée, la pression hydraulique de sortie du maître-cylindre de frein est d'abord transmise au cylindre auxiliaire, un côté est transmis au cylindre de roue de frein en tant que pression d'actionnement de frein, et l'autre côté est introduit dans la soupape de commande en tant que pression de commande. Sous le contrôle de la pression hydraulique du maître-cylindre, la soupape de commande permet à la chambre de travail de la chambre à air du servofrein Zhenkang de traverser le réservoir à dépression ou l'atmosphère, et garantit que la force de sortie de la chambre à air du servofrein est dans une relation fonctionnelle croissante avec la pression hydraulique du maître-cylindre, la force de la pédale de frein et la course de la pédale. La force de sortie de la chambre à air du servofrein à dépression agit sur le cylindre auxiliaire conjointement avec la force hydraulique du maître-cylindre.
4, Système de freinage assisté
Dans le système de freinage assisté, l'énergie utilisée pour le freinage est l'énergie de pression d'air générée par le compresseur d'air ou l'énergie hydraulique générée par la pompe hydraulique, et le compresseur d'air ou la pompe hydraulique est entraîné par le moteur du véhicule. Par conséquent, on peut voir que le système de freinage assisté utilise le moteur du véhicule comme seule source d'énergie de freinage initiale, et le corps du conducteur n'est utilisé que comme source d'énergie de commande, et non comme source d'énergie de freinage. Le système de freinage assisté peut généralement être divisé en trois catégories suivantes :
①Système de freinage pneumatique :Le dispositif d'alimentation et le dispositif de transmission d'énergie sont tous pneumatiques. La plupart des dispositifs de commande sont constitués d'éléments de commande pneumatiques tels que des mécanismes de pédale de frein et des valves de freinage.
②. Système de freinage à air sur liquide :Le dispositif d'alimentation en énergie et le dispositif de commande sont les mêmes que ceux du système de freinage pneumatique, et le dispositif de transmission comprend des pièces pneumatiques et hydrauliques.
③.Système de freinage hydraulique complet :À l’exception du mécanisme de la pédale de frein, ses dispositifs d’alimentation, de commande et de transmission sont tous hydrauliques.
5. Système de réglage de la force de freinage
En théorie, plus la force de freinage est importante, plus il est facile de freiner. Cependant, si la force de freinage est supérieure à la force d'adhérence, les roues s'arrêteront de tourner et les roues glisseront. Si les roues avant sont bloquées, la voiture perdra le contrôle directionnel et sera incapable de tourner ; si les roues arrière sont bloquées et que les roues avant roulent, la voiture perdra la stabilité directionnelle et la capacité de résister aux forces latérales et de glisser. Sur la base de la situation ci-dessus, nous devons répartir et ajuster la force de freinage pour éviter la situation ci-dessus.
5.1 ABS
ABS - Système de freinage antiblocage.Le système se compose de trois parties : un capteur de vitesse de roue, un contrôleur électronique et des composants hydrauliques.
Les processus de travail spécifiques sont approximativement les suivants :
① Freinage conventionnel :L'électrovanne n'est pas sous tension et le maître-cylindre et le cylindre de roue peuvent contrôler l'augmentation et la diminution de la pression de freinage à tout moment.
② Décompression du cylindre de roue :Lorsque le capteur de vitesse du véhicule envoie le signal de blocage de roue à l'unité de commande électronique, l'ABS commence à fonctionner, un courant important est envoyé à l'électrovanne, le piston se déplace vers le haut, le maître-cylindre et le passage actif du cylindre de roue sont coupés, le cylindre de roue et le réservoir sont connectés, le liquide de frein s'écoule dans le réservoir et la pression de freinage est réduite. Dans le même temps, le moteur d'entraînement démarre la pompe hydraulique, pressurisant le liquide de frein qui retourne au réservoir et le délivre au maître-cylindre en prévision de la prochaine application de freinage.
③ Processus de maintenance de la pression des cylindres de roue :Lorsque le capteur de vitesse du véhicule émet un signal de verrouillage, l'électrovanne laisse passer un courant limité et le piston se déplace vers une position où tous les passages sont coupés pour maintenir la pression du système.
④ Pressurisation du cylindre de roue :Une fois la pression réduite, la vitesse de la roue augmente. À ce moment, l'unité de commande électronique coupe le courant vers l'électrovanne, le piston revient à la position la plus basse, le maître-cylindre et le cylindre de roue sont reconnectés, le liquide de frein pénètre à nouveau dans le cylindre de roue et la pression de freinage est augmentée.
5.2 EBD
EBD - Répartiteur de force de freinage électrique, un système de répartition de la force de freinage à commande électrique. L'EBD est en fait une fonction auxiliaire de l'ABS. Il s'agit d'un logiciel de contrôle ajouté à l'ordinateur de contrôle ADAS. Le système mécanique est exactement le même que l'ABS. C'est un complément efficace du système ABS. Il est généralement utilisé en combinaison avec l'ABS pour améliorer l'efficacité de l'ABS. Au moment du freinage, l'EBD peut calculer rapidement les différentes valeurs de frottement causées par l'adhérence différente des quatre pneus, puis ajuster rapidement le dispositif de freinage pour répartir la force de freinage selon le programme préalablement défini, afin d'assurer la stabilité et la sécurité du véhicule. Lorsque les roues sont bloquées lors d'un freinage d'urgence, l'EBD a équilibré l'adhérence effective au sol de chaque roue avant l'ABS, ce qui peut empêcher le dérapage et le mouvement latéral, et également raccourcir la distance d'arrêt.
5.3 ASR
ASR - Régulation du glissement en accélération, système antidérapant de la transmission du véhicule. Cette fonction peut être considérée comme une extension et un complément de la fonction du système ABS. Les principaux composants du système ASR peuvent être partagés avec le système ABS. La fonction du système ASR est d'empêcher le véhicule de glisser pendant l'accélération, en particulier sur les routes asymétriques à faible frottement ou lorsque les roues motrices tournent au ralenti dans les virages. L'ASR se compose d'un capteur de vitesse de roue, d'un capteur de position du papillon des gaz, d'un régulateur de pression de freinage, d'un actionneur de papillon des gaz et d'une unité de commande électronique. Il peut comparer la vitesse de roue de chaque roue lorsque la roue motrice patine. Si l'unité de commande électronique détermine que la roue motrice patine, elle réduit automatiquement et immédiatement le volume d'admission du papillon des gaz, réduit le régime moteur et réduit ainsi la puissance de sortie. Il peut également freiner la roue motrice qui patine pour contrôler le taux de patinage de la roue motrice dans la plage cible.
5.4 TCS
TCS - Système de contrôle de traction.Ce système détermine si la roue motrice patine en fonction du nombre de tours de la roue motrice et du nombre de tours de la roue de transmission. Si le premier est supérieur au second, il réduit la vitesse de la roue motrice. Le TCS est très similaire à l'ABS dans la mesure où les deux utilisent des capteurs et des contrôleurs de frein. Lorsque le TCS détecte un patinage de roue, il modifie d'abord le calage de l'allumage du moteur via l'ordinateur de contrôle du moteur, réduit le couple moteur ou applique les freins de roue pour empêcher la roue de patiner. Si le patinage est très important, il contrôlera le système d'alimentation en carburant du moteur. Le TCS utilise un ordinateur pour détecter la vitesse des quatre roues et l'angle de braquage du volant. Lorsque la voiture accélère, s'il détecte que la différence de vitesse entre la roue motrice et la roue non motrice est trop importante, l'ordinateur détermine immédiatement que la force motrice est trop importante et envoie un signal de commande pour réduire l'alimentation en carburant du moteur, réduire la force motrice et ainsi réduire le taux de patinage du pneu de la roue motrice. Le système peut utiliser le capteur d'angle du volant pour détecter l'état de conduite du véhicule, déterminer si le véhicule roule en ligne droite ou tourne et modifier le taux de glissement de chaque pneu en conséquence. Cependant, le système de contrôle de traction présente également des inconvénients. Lorsque le conducteur utilise l'ouverture de l'accélérateur pour ajuster l'état de conduite du véhicule, le système interfère avec l'intention de conduite du conducteur.
5,5 ESP
ESP - Programme de stabilité électronique.L'ESP peut en fait être considéré comme une combinaison et une extension des fonctions de l'ABS, de l'ASR, de l'EBD et du TCS. Il se compose d'un capteur de direction, d'un capteur de vitesse de roue, d'un capteur de glissement, d'un capteur d'accélération latérale et d'une unité de commande. En analysant l'état de conduite de la carrosserie du véhicule sur la base des informations fournies par les différents capteurs, il envoie ensuite des instructions de correction à l'ABS et à l'ASR pour aider le véhicule à maintenir son équilibre dynamique. L'ESP peut maintenir une stabilité optimale du véhicule dans diverses conditions de fonctionnement et est particulièrement efficace dans des conditions de sous-virage ou de survirage. Si le capteur ESP détecte que le véhicule sous-vire, l'ESP applique une force de freinage supplémentaire aux roues intérieures ; si le véhicule survire, l'ESP applique une force de freinage supplémentaire aux roues extérieures.