Что делает дозирующий клапан? Как это работает, почему это важно и признак неудачи

Контент

1 Что на самом деле делает дозирующий клапан
2 Почему транспортному средству необходим предел давления в задних тормозах
- 2.1 Что происходит, когда задние колеса блокируются раньше передних
3 Как клапан создает двухступенчатую кривую давления
4 Почему ABS не делает дозирующий клапан устаревшим
5 Как та же логика проявляется в коммерческих автомобилях с пневматическими тормозами
6 Признаки неисправности пропорционального клапана
7 Диагностика дозирующего клапана перед его заменой

Слегка загруженный фургон резко тормозит, когда машина выезжает на полосу движения на мокрой кольцевой развязке. Нос ныряет, задние колеса теряют сцепление с дорогой, а задняя часть начинает широко раскачиваться. Это раскачивание является именно той неисправностью, для остановки которой был разработан пропорциональный клапан тормоза.

Дозирующий клапан представляет собой небольшой гидравлический компонент, однако он определяет, какое тормозное усилие может использовать задняя ось. Если он плохо подогнан или сломан, автомобиль, который должен останавливаться по прямой, может вращаться, скользить в сторону или останавливаться слишком долго.

Что на самом деле делает дозирующий клапан

Дозирующий клапан расположен между главным цилиндром и контуром задних тормозов. На большинстве легковых и легких грузовиков он ввинчивается в выпускное отверстие главного цилиндра, монтируется на раме или встроен в комбинированный клапан, в котором также находится переключатель перепада давления для сигнальной лампы тормозной системы.

Клапан – это не простой выключатель. Это чувствительный к давлению гидравлический ограничитель, в калибровку которого встроена точка разделения. Его работу можно свести к одному правилу:

Во время плавного и умеренного торможения клапан обеспечивает подачу полного гидравлического давления на задние тормоза. Когда давление в магистрали превышает точку включения, клапан ограничивает дальнейший поток, поэтому давление в задних тормозах увеличивается гораздо медленнее, чем давление в передних тормозах.

Говоря простым инженерным языком, задний контур «обрезается» выше установленного входного давления. Ниже точки включения клапан ведет себя как прямая труба. Выше точки включения клапан начинает падать на определенный процент от входящего давления. Таким образом, во время резких остановок крутящий момент заднего тормоза намеренно становится слабее, чем крутящий момент переднего тормоза.

Эту функцию часто путают с усилением тормозов, антиблокировочной модуляцией или электронной системой стабилизации. Эти системы воздействуют на тормоза после того, как колесо уже начало вести себя опасно. До этой точки срабатывает дозирующий клапан, формируя кривую гидравлического давления таким образом, чтобы вероятность блокировки задней части двигателя была гораздо ниже.

Почему транспортному средству необходим предел давления в задних тормозах

Торможение – это не просто вопрос более сильного зажима вращающегося колеса. Способность шины передавать тормозное усилие зависит от того, насколько сильно на нее давит вертикальный вес. Во время любой сильной остановки перенос веса радикально меняет это уравнение.

Представьте себе, что автомобиль замедляется настолько сильно, что нос заметно наклоняется. Передняя подвеска сжимается, задняя разгружается, и значительная часть веса автомобиля перемещается в сторону передней оси. В результате задние шины имеют меньшее сцепление с дорогой, а передние — большее.

Если бы тормозная система подавала одинаковое давление на все колеса, задние тормоза заблокировались бы первыми, поскольку у них бы закончилось сцепление с дорогой гораздо раньше, чем у передних. Дозирующий клапан исправляет этот дисбаланс, отказываясь подавать избыточное давление в задний контур.

Что происходит, когда задние колеса блокируются раньше передних

Колесо, которое заблокировано и скользит, почти не имеет бокового или направленного сцепления. Это имеет серьезные последствия при аварийной остановке по прямой:

Задняя часть автомобиля может нарушить сцепление с дорогой и вращаться вокруг передней оси, вызывая вращение или раскачивание, подобное складному ножу.
Рулевое управление становится гораздо менее эффективным, поскольку задняя ось больше не стабилизирует траекторию автомобиля.
Тормозной путь увеличивается, поскольку заблокированная скользящая шина создает меньшую тормозную силу, чем шина, которая все еще вращается вблизи предела сцепления с дорогой.
Тепло и проколы повреждают задние шины, особенно когда автомобиль часто ездит пустым или с небольшой нагрузкой.

Тот же принцип применим к фургону, пикапу, легкому коммерческому шасси или легковому автомобилю с прицепом. Чем сильнее меняется нагрузка на заднюю ось между загруженным и пустым автомобилем, тем важнее становится правильно откалиброванный дозирующий клапан.

Как клапан создает двухступенчатую кривую давления

Внутри дозирующего клапана находится подпружиненный поршень или тарельчатый механизм. При легком торможении гидравлическая жидкость проходит через клапан самым легким путем. Внутренний поршень остается вне своего седла, и давление на выходе почти точно соответствует давлению на входе.

Когда водитель тормозит сильнее, растущее гидравлическое давление давит на внутренний поршень клапана. При заданном давлении сила жидкости преодолевает калибровочную пружину, поршень перемещается, и канал для жидкости частично закрывается. С этого момента на задние тормоза поступает только контролируемое количество дополнительного давления — часто примерно от 30 до 50 процентов дополнительного входного давления.

График этого поведения не представляет собой прямую пропорциональную линию по всему ходу педали. Это кривая с двумя наклонами и изгибом, известным как точка перегиба или точка разделения. Инженеры выбирают эту точку и дополнительный уклон в соответствии с распределением веса автомобиля, ходом подвески, колесной базой и типом задних тормозов.

Чтобы было легче представить это поведение, возьмем клапан с давлением срабатывания 300 фунтов на квадратный дюйм и коэффициентом вторичного давления 40 процентов:

Пример соотношения давлений для пропорционального клапана с точкой срабатывания 300 фунтов на квадратный дюйм и вторичным уклоном 40 %. Реальная калибровка зависит от автомобиля.
Вход главного цилиндра (psi)	Выход задней цепи (psi)	Состояние клапана
100	100	Полный поток
200	200	Полный поток
300	300	Точка врезки
400	340	Ограничение давления
500	380	Ограничение давления
600	420	Ограничение давления
800	500	Ограничение давления

Точные цифры различаются в зависимости от семейства автомобилей, поскольку задние барабанные тормоза, задние дисковые тормоза и задние оси для тяжелых условий эксплуатации требуют разных профилей давления. Что не меняется, так это логика: выше колена давление сзади должно повышаться с меньшей скоростью, чем давление спереди, чтобы задние шины никогда не получали больший крутящий момент, чем они могут физически использовать.

Почему ABS не делает дозирующий клапан устаревшим

Антиблокировочная тормозная система контролирует скорость колеса и сбрасывает тормозное давление, когда колесо начинает блокироваться. Это похоже на работу пропорционального клапана, но эти два компонента работают в совершенно разных точках процесса торможения.

ABS реагирует на колесо, которое уже потеряло сцепление с дорогой. Дозирующий клапан предотвращает достижение задними колесами этого опасного уровня в первую очередь при большинстве нормальных и умеренных аварийных остановок. Когда ABS активируется, дозирующий клапан по-прежнему имеет значение, поскольку он определяет базовую гидравлическую линию, от которой должен работать модулятор ABS.

Автомобиль с тяжелой педалью тормоза, заедающими задними тормозами или неправильно откалиброванным клапаном заставит систему ABS работать гораздо интенсивнее, чем предполагалось. Результатом является увеличение тормозного пути, увеличение шума и пульсации педали, а также ненужный износ насоса ABS и клапанов модулятора. Правильно функционирующий дозирующий клапан поддерживает сбалансированность гидравлического фундамента, поэтому электронным системам приходится обрабатывать только последние несколько процентов пробуксовки колес.

Как та же логика проявляется в коммерческих автомобилях с пневматическими тормозами

Большинство результатов поиска по пропорциональным клапанам приходят из мира легковых автомобилей, поскольку в контурах гидравлических тормозов используется именно такое название компонента. Техники, работающие с тяжелыми грузовиками и автобусами, сталкиваются с одной и той же проблемой — блокировкой заднего моста при небольшой загрузке автомобиля — но решение в виде полностью пневматической тормозной системы разрабатывается с использованием другого оборудования, такого как регулирующие клапаны, чувствительные к нагрузке, и релейные клапаны.

Релейный клапан в пневматической тормозной системе получает небольшое управляющее давление от клапана ножного тормоза и использует его для выпуска сжатого воздуха из резервуара непосредственно в тормозные камеры. Он не снижает давление точно так же, как гидравлический дозирующий клапан, но выполняет такое же балансирующее действие для конструкции тяжелого автомобиля: сокращает время отклика, формирует рост давления на задней оси и должен быть согласован с конфигурацией оси автомобиля и диапазоном нагрузок.

Для технического специалиста, перемещающегося между классами транспортных средств, метод устранения неполадок более полезен, чем название компонента. Если у легконагруженного грузовика при резкой остановке происходит блокировка задней оси, инспектор проверяет, правильно ли установлен тормозной кран на этой оси, отрегулирован ли ход толкателя и соответствует ли давление, подаваемое в задние камеры, заданной характеристике. Практический опыт работы с семействами пневматических тормозных клапанов помогает выяснить, где гидравлическая и пневматическая системы не совпадают друг с другом.

Когда группы технического обслуживания заказывают сменные блоки для коммерческих автомобилей с пневматическими тормозами, вместо ремонтных картриджей на автомобиле часто используются полные комплекты релейных клапанов, поскольку корпус, калибровка и монтажное оборудование выбираются вместе для конкретной компоновки оси.

Complete Relay Valve Kit for Pneumatic Brake Systems

Полный комплект релейных клапанов для пневматических тормозных систем В этот комплект входят корпус, калибровочные и монтажные компоненты для коммерческих автомобилей с пневматическими тормозами, предлагая готовую к установке замену, которая соответствует конкретной компоновке оси и помогает избежать несоответствий калибровки. Посмотреть продукт →

Тот же стандарт соответствия клапана транспортному средству применяется независимо от того, заполнен ли контур тормозной жидкостью или сжатым воздухом. Неправильная калибровка — это не только проблема производительности; это угроза безопасности, которая появится в самый неподходящий момент.

Признаки неисправности пропорционального клапана

Дозирующий клапан обычно выходит из строя по одному из трех способов: он застревает в полностью открытом положении, полностью блокирует задний контур или пропускает жидкость через уплотнения. Каждый вид неисправности создает отдельную жалобу на вождение.

Задние колеса блокируются при резком торможении. Когда клапан застрял в открытом положении, он не ограничивает давление сзади выше точки включения. На заднюю ось приходится слишком большой тормозной момент, и задняя часть автомобиля может соскользнуть или выскользнуть из-под мокрого или сухого асфальта.
Задние тормоза почти не реагируют. Если мусор или коррозия удерживают внутренний поршень закрытым, давление не может достичь заднего контура. При торможении автомобиль кренится вперед, тормозной путь увеличивается, а после резкой остановки задние барабаны или диски остаются заметно холоднее передних.
Утечка жидкости из корпуса клапана или его соединений. Негерметичный клапан снижает уровень жидкости, со временем создает мягкую педаль и оставляет видимую коррозию вокруг обжатого шва комбинированного клапана.
Контрольная лампа тормозной системы горит постоянно или периодически отключается. Многие комбинированные клапаны содержат реле перепада давления, которое определяет разницу между передним и задним контурами. Заклинивший дозирующий клапан может удерживать переключатель в смещенном положении даже после устранения первоначальной утечки или неисправности колесного цилиндра.
Тяга тормоза появляется только при резком торможении. Некоторые дозирующие клапаны комбинируются с задним звеном измерения высоты или нагрузки в легких коммерческих применениях. Если это звено отсоединено или заржавело, клапан может иметь неправильную калибровку и заставить автомобиль тянуть в одну сторону.

Диагностика дозирующего клапана перед его заменой

Дозирующий клапан редко является первой деталью, на которую следует винить в неисправности тормозов. Загрязнение тормозной жидкости, заклинивание колесных цилиндров, чрезмерно отрегулированная задняя колодка и изношенная подвеска вызывают схожие симптомы. Самая разумная последовательность диагностики переходит от простых проверок к испытаниям под давлением.

Убедитесь, что сами задние тормоза находятся в хорошем состоянии. Выполните обслуживание барабанов или дисков, замените изношенный фрикционный материал и убедитесь, что цилиндры или суппорты задних колес движутся свободно.
Проверьте регулировку задних тормозных колодок. Если они затянуты или неправильно отрегулированы, это создаст ложное впечатление о неисправности пропорционального клапана.
Выполните контролируемую остановку на низкой скорости на пустом сухом участке. Если задняя часть блокируется только при резком нажатии на педаль, скорее всего, неисправность связана со стороной ограничения давления системы, а не с фрикционными деталями.
Используйте манометр. Установите манометр в задний штуцер для прокачки, сильно нажмите на педаль тормоза и сравните показания с давлением в главном цилиндре. Исправный клапан поддерживает давление сзади ниже входного после точки включения; застрявший в открытом положении клапан подает входное давление на всем протяжении.
Осмотрите корпус клапана на наличие подтеков жидкости, коррозии и разрушенных тормозных магистралей. На комбинированных клапанах убедитесь, что реле перепада давления повторно отцентрировалось после любого предыдущего ремонта гидравлической системы.
Замените клапан на блок, откалиброванный для того же диапазона нагрузок на заднюю ось, затем прокачайте все четыре угла, используя указанную производителем последовательность прокачки.

Показания давления всегда следует измерять при полностью заряженной тормозной системе и помощнике, удерживающем педаль с постоянным усилием. Мгновенные показания, полученные с помощью быстрых педальных насосов, могут ввести в заблуждение, поскольку дозировочному клапану необходимо стабильное входное давление, чтобы аккуратно достичь точки включения.

Когда все работает, дозирующий клапан незаметно выполняет свою работу. Водитель просто нажимает на педаль, автомобиль наклоняется вперед, и все четыре колеса без драматизма разделяют работу по остановке. Однако в тот момент, когда клапан выходит из строя, даже исправная тормозная система становится опасной при панической остановке.

Вот почему инженеры по тормозам рассматривают калибровку дозирования как неотъемлемую часть конструкции автомобиля, а не как аксессуар. Независимо от того, используется ли в автомобиле гидравлический клапан на пикапе или тщательно подобранный релейный клапан, установленный на коммерческом шасси с пневматическим тормозом, цель всегда одна: поддерживать устойчивость задней оси, позволяя при этом передним тормозам выполнять тяжелую работу.