【基本知识】
一、气压制动回路
气压式制动传动装置的功用是利用压缩空气的压力，按驾驶员的要求，经控制阀对制动器进行有效的制动，从而获得所需要的制动力矩。
气压制动传动装置由气源和控制机构两大部分组成。气源部分包括空气压缩机、调压装置、储气筒、报警装置、油水放出阀和取气阀、安全阀等部件。控制装置包括制动踏板、拉杆、制动阀等。
气压制动系统的制动力大，制动灵活，广泛应用于中型和重型载货汽车上。
图3-3-1所示为双回路气压制动传动装置。空气压缩机产生的压缩空气首先经过储气筒单向阀输入湿储气筒进行油水分离，之后分成两个回路：一个回路经过前制动器储气筒、并列双腔式制动控制阀的后腔通向前制动气室；另一路经过后制动器储气筒、双腔制动控制阀的前腔和快放阀通向后制动气室。当其中一个回路发生故障失效时，另一回路仍能继续工作，以维持汽车具有一定的制动能力，从而提高了汽车的行车安全性。
图3-3-1 双回路气压制动传动装置
1—空气压缩机；2—前制动气室；3—并列双腔式制动控制阀；4—储气筒单向阀；5—放水阀；6—湿储气筒；7—安全阀；8—梭阀；9—挂车制动阀；10—后制动气室；11—挂车分离开关；12—连接头；13—快放阀；14—前制动器储气筒；15—低压报警器；16—取气阀；17—后制动器储气筒；18—双针气压表；19—气压调节阀；20—气喇叭开关；21—气喇叭调压阀
快放阀装在制动控制阀和后制动气室之间，其作用是当松开制动踏板时，使后制动气室放气线路和放气时间缩短，保证后轮制动器迅速解除制动。
前、后制动回路的储气筒上都装有低压报警器，当储气筒中的气压低于0.35MPa时，便接通装在驾驶室内转向柱支架内侧的蜂鸣器电路，使之发出断续鸣叫声，以警告驾驶员，注意储气筒内气压过低。
在不制动的情况下，前制动器储气筒还通过挂车制动阀、挂车分离开关、连接头向挂车储气筒充气。制动时，双腔制动阀的前、后腔输出气压可能不一致，但都通过梭阀，梭阀则只让压力较高一腔的压缩空气输入挂车制动阀，后者输出的气压又控制装在挂车上的继动阀，使挂车产生制动。
目前，中重型载货汽车有6×4和8×4等形式，相应制动系统更为复杂。图3-3-2所示为CA1258P1K2L7T1型汽车制动系统。空气压缩机产生的压缩空气经干燥器除去水分后，进入四回路压力保护阀。四回路压力保护阀其中两路分别接前制动及驻车制动储气筒，另一路接中桥制动储气筒，并通过气压保护阀继续向后桥制动储气筒充气，还有一路接辅助制动系统（排气缓速）。
空气干燥器的作用是除去压缩空气中的水分。行车过程中，空气压缩机输出的压缩空气经接口进入干燥器，经由干燥器中的分子筛吸附水分后，通过输出口到储气筒以及与储气筒相连接的制动装置。同时，干燥后的空气经接口也压进再生储气筒。空气干燥器中还装有温度传感器和加热器，当温度低于某一数值时，加热器通电加热，可防止活塞等结构元件低温下结冰失效。
再生储气筒的作用是将经过干燥器的压缩空气暂时储存，当达到切断压力时，释放出压缩空气给干燥器，以带走分子筛上的水分并吹出积留在排气阀门上的杂质，使干燥剂再生。
四回路压力保护阀的功用是使与之相连的四条回路彼此相互隔绝。这样，在任一回路漏气失效时，能够保证空气压缩机继续向其他三个完好的回路充气。
图3-3-2 CA1258P1K2L7T1型汽车制动系统
1—空气压缩机；2—干燥器；3—再生储气筒；4—四回路压力保护阀；5—放水阀；6—中桥制动储气筒；7—气压保护阀；8、9—低压警报开关10—前制动及驻车制动储气筒；11—手动阀；12—制动阀；13—制动气室；14—继动阀；15—差动式继动阀；16—中桥弹簧制动缸；17—手继动阀；18—后桥弹簧制动缸；19—后桥制动储气筒
行车制动时，通过制动踏板的控制，前制动储气筒中的压缩空气经制动阀的下腔进入前制动气室，使前轮制动器制动。中桥制动储气筒内的压缩空气经继动阀到中桥弹簧制动缸的行车制动气室，实施制动。后桥制动储气筒内的压缩空气，经差动式继动阀到后桥弹簧制动缸的行车制动气室，实施后桥制动。驻车制动时，将手动阀推到制动位置，弹簧制动缸中的压缩空气经手继动阀的排气阀门排出，从而实现驻车制动。
差动式继动阀的功用是防止行车及驻车制动系统同时操作时，组合式弹簧制动缸及制动气室中的制动力的重叠，从而避免机械传递元件超负荷损坏，并使弹簧制动缸能够迅速充、排气。
（一）空气压缩机
空气压缩机用以产生制动所用的压缩空气。其结构有单缸式和双缸式两种。空气压缩机通常固定在气缸体或气缸盖的一侧，由发动机通过风扇带轮和V形带驱动，或者由发动机曲轴的正时齿轮通过齿轮机构驱动。图3-3-3所示为单缸风冷式空气压缩机，由发动机通过风扇带轮和V形带驱动。支架上有三道滑槽，可通过调整螺栓移动空气压缩机的位置，来调整皮带的松紧度。
空气压缩机具有与发动机类似的曲柄连杆机构。铸铁制成的气缸体下端用螺栓与曲轴箱连接，缸筒外铸有散热片。铝制气缸盖用螺栓紧固于气缸体上端面，其间装有密封缸垫。缸盖上的进、排气室都装有一个方向相反的片状阀门，进气阀门经进气口A与进气滤清器相通，排气阀门经排气口B与储气筒相通。
发动机工作时，空气压缩机曲轴随之转动，带动活塞上下往复运动。当活塞下移时，在气缸内真空度作用下，进气阀门开启，外界空气经进气滤清器自进气口A和进气阀门被吸入气缸。活塞上行时，气缸内空气被压缩，压力升高，顶开排气阀门经排气口B充入储气筒。
图3-3-3 单缸风冷式空气压缩机
1—排气阀座；2—排气阀门导向座；3—排气阀门；4—气缸盖；5—卸荷装置壳体；6—定位塞；7—卸荷柱塞；8—柱塞弹簧；9—进气阀门；10—进气阀座；11—进气阀弹簧；12—进气阀门导向座；13—进气滤清器A—进气口；B—排气口；C—调压阀控制压力输入口
在空气压缩机进气阀门的上方设置有卸荷装置，它是由调压阀进行控制的，卸荷装置壳体内镶嵌着套筒，其中装有卸荷柱塞和柱塞弹簧。在空气压缩机向储气筒正常充气过程中，柱塞上方的卸荷气室经调压阀通大气。柱塞被弹簧顶到上极限位置，其杆部与进气阀门之间保留一定间隙，卸荷装置不起作用。当储气筒内气压超过规定值时，卸荷装置才起作用。
空气压缩机的曲轴主轴颈、连杆轴颈和活塞销靠压力润滑，活塞及气缸壁则采用飞溅润滑。
（二）调压阀
调压阀用来调节供气管路中压缩空气的压力，使之保持在规定的压力范围内，同时使空气压缩机能卸荷空转，减少发动机的功率损失。
调压阀的结构如图3-3-4所示。调压阀壳体上装有两个带滤芯的管接头，分别与空气压缩机卸荷装置和储气筒相通。壳体和盖之间装有膜片和调压弹簧，膜片中心用螺纹固连着空心管。空心管可以在壳体的中央孔内滑动，其间有密封圈，上部的侧面有径向孔与轴向孔相通。调压阀下部装有与大气相通的排气阀。
图3-3-4 调压阀
1—盖；2—调压螺钉；3—弹簧座；4—调压弹簧；5—膜片；6—空心管；7—接卸荷装置管接头；8—排气阀；9—接储气筒管接头；10—壳体
A—排气口
当储气筒内气压未达到规定值时，膜片下方气压较低，不足以克服调压弹簧的预紧力，膜片连同空心管被调压弹簧压到下极限位置，空心管下端面紧压着排气阀，并将它推离阀座。此时由储气筒至空气压缩机卸荷装置的通路被隔断，卸荷装置与大气相通，卸荷装置不起作用，空气压缩机对储气筒正常充气。
当储气筒气压升高到0.70～0.74MPa时，膜片下方气压作用力便克服调压弹簧的预紧力而推动膜片上拱，空心管和排气阀也随之上移，直到排气阀压靠在阀座上，切断空气压缩机卸荷室与大气的通路，并且空心管下端面也离开排气阀，而出现一相应间隙。此时，卸荷室经空心管的径向孔、轴向孔与储气筒相通，压缩空气进入卸荷室，迫使卸荷柱塞克服弹簧预紧力而下移，将空气压缩机进气阀门压下，使之保持在开启位置不动，如图3-3-5所示。这样，空气压缩机便卸荷空转，不产生压缩空气。当储气筒气压降到0.56～0.60MPa时，在调压弹簧的作用下，调压阀的膜片、空心管、排气阀又下移到图3-3-4所示的位置。空气压缩机卸荷室的压缩空气经调压阀排气口A排入大气。卸荷柱塞在弹簧作用下向上回位，于是空气压缩机恢复向储气筒充气。
图3-3-5 空气压缩机与调压阀工作原理
1—进气阀；2—管道；3—调压弹簧；4—膜片；5—排气阀；6—空气过滤器；7—卸荷阀；8—储气筒
（三）制动阀
制动阀为汽车气压制动传动装置的主要部件，其作用是控制由储气筒进入制动气室或挂车制动阀的压缩空气量，并有渐近变化的随动作用，以保证制动器上产生的制动力与施加于制动踏板上的力成正比。
制动阀的结构型式很多，工作原理类似。其结构随汽车制动系统回路不同，分单腔式、双腔式和三腔式；双腔式又可分为串联式和并联式，而三腔式多为并联式。
图3-3-6所示为串联双腔活塞式制动阀。它由上阀体、中阀体和下阀体等用螺钉相连而成，各连接件之间装有密封垫。下阀体上的通气孔E和B分别接前桥储气筒和前桥制动气室；中阀体上的通气孔D和A分别接后桥储气筒和后桥制动气室。上下活塞与壳体间装有密封圈。下活塞由大小两个活塞套装在一起，其中下腔小活塞总成相对于下腔大活塞能进行向下单独运动。下腔阀门滑套在装有密封圈的下阀体的中心孔中，上腔阀门滑套在下腔小活塞上端的中空芯管上，其外圆装有密封隔套。
制动时，踩下制动踏板，拉臂绕销轴顺时针转动，通过滚轮、推杆压缩平衡弹簧，并推动上活塞总成向下移动，首先消除上活塞总成下端与上腔阀门间的排气间隙，而后推开上腔阀门。此时，从储气筒前腔来的压缩空气经进气口D、上阀门与中阀体上的阀座间形成的进气间隙和出气口A进入后制动气室，使后轮制动。同时，进入上腔的压缩空气经通气孔进入下腔大活塞及下腔小活塞总成的上方，并使其向下移动，消除下腔小活塞总成芯管下端与上腔阀门间的排气间隙，而后推开下腔阀门。此时，从储气筒后腔来的压缩空气经进气口E、下腔阀门与下阀体上的阀座间形成的进气间隙和出气口B充入前制动气室，使前轮制动。
图3-3-6 串联双腔活塞式制动阀
1—滚轮；2—通气孔；3—下腔大活塞；4—小活塞回位弹簧；5—推杆；6—平衡弹簧；7—上阀体；8—上活塞总成；9—上活塞回位弹簧；10—中阀体；11—上腔阀门；12—卡环；13—小活塞总成；14—下阀体；15—下腔阀门；16—排气阀；17—调整螺钉；18—锁紧螺母；19—拉臂
当制动踏板保持在某一位置不动时，制动阀将保持在上腔阀门和下腔阀门均关闭的平衡状态。若需加强制动，驾驶员继续踩下踏板一定行程之后，制动阀将处于一个新的制动强度增加的平衡状态。
松开制动踏板时，平衡弹簧恢复到原来装配长度，上活塞总成受上活塞回位弹簧的作用而上移，上阀门在其回位弹簧的作用下随之上移，直到与中阀体上的阀座接触，关闭储气筒与后制动气室的通路，上活塞继续上移，其下端与上阀门之间形成排气间隙。后制动气室的压缩空气经A口及所形成的排气间隙，通过下腔小活塞总成的内孔腔C至制动阀最下端排气口排入大气。同时，下腔大活塞及小活塞总成在下腔小活塞回位弹簧的作用下上移，下阀门在其回位弹簧的作用下也随之上移，直到与下阀体上的阀座接触，关闭储气筒与前制动气室的通路，下腔小活塞总成继续上移，其下端与下阀门之间形成排气间隙，前制动气室的压缩空气经B口及所形成的排气间隙以及下阀门的内孔和排气口排入大气，制动作用即被解除。
当前制动管路损坏漏气时，制动阀上腔仍能按上述方式工作，因此后制动器仍能起到制动作用。当后制动管路损坏漏气时，由于下腔活塞上方建立不起控制气压而无法动作，此时平衡弹簧将通过上活塞总成直接推动下腔小活塞总成相对于下腔大活塞下移，推开下阀门使前制动器起作用。
为了消除上活塞总成与上阀门间的排气间隙（1.2±0.2mm）所踩下的制动踏板行程，称为制动踏板自由行程。调整排气间隙，即可调整踏板自由行程。排气间隙由制动阀上的调整螺钉来调整，出厂时已调整好，使用中不要任意拧动。
（四）快放阀
储气筒与制动气室两者之间一般是通过制动阀管路连接的，这样，储气筒向制动气室充气以及制动气室内压缩空气排入大气时，都必须迂回流经制动控制阀。在储气筒、制动气室都与制动控制阀相距较远的情况下，这种迂回充气和排气将导致制动和解除制动的滞后时间过长，不利于汽车的及时制动和制动过后的及时加速。
在制动控制阀到制动气室的管路上靠近制动气室处，安装有快放阀（如图3-3-7所示），可以保证解除制动时制动气室迅速排气。制动时，由制动控制阀输送过来的压缩空气自进气口A流入、将阀门推离进气阀座，进而使之压靠阀盖内端的排气阀座，然后自两出气口B流向左右两侧制动气室。此时，快放阀的作用如同一个三通管接头。解除制动时，进气口A经制动控制阀通大气，阀门在弹簧的作用下复位而关闭进气阀，制动气室内的压缩空气便就近经排气口C排入大气，而无须迂回流经制动控制阀。
（五）制动气室
制动气室的作用是将输入的气压转换成机械能再输出，使制动器产生制动作用。制动气室分单制动气室和复合制动气室，又有膜片式和活塞式之分。
1.单制动气室
图3-3-8所示为膜片式单制动气室。在壳体和盖之间，夹装有橡胶膜片，推杆与膜片支承盘焊接，弹簧将推杆、支承盘连同膜片推到图示左极限位置。推杆的右端借连接叉与制动调整臂相连。膜片将制动气室分成两腔。左腔通过孔与制动控制阀输出管路相通，右腔经通气孔与大气相通。
图3-3-7 快放阀
1—阀盖；2—阀体；3—弹簧；4—阀门；
A—进气口；B—出气口；C—排气口
图3-3-8 膜片式单制动气室
1—进气接头；2—盖；3—膜片；4—支承盘；5—弹簧；6—壳体；7—螺钉孔；8—推杆；9—连接叉
踩下制动踏板时，制动控制阀输出的压缩空气自通气孔进入制动气室左腔，气压克服弹簧的作用力，推动膜片向右拱曲并使推杆右移，使制动调整臂及制动凸轮转动而实现制动。放松制动踏板时，左腔的压缩空气经制动控制阀的排气口排入大气，推杆和膜片在弹簧的作用下恢复原位，制动作用解除。
2.复合制动气室
在行车制动器兼充驻车制动器时，则采用了复合制动气室，又称弹簧储能缸。它实际上是将一个弹簧储能器和膜片式制动气室组合在一起。既作为行车制动时的传动机构，又作为驻车制动时的传动机构。图3-3-9所示为复合制动气室的结构。其左侧为弹簧储能器，主要由活塞、缸套、弹簧、解除制动螺栓等组成。右侧为膜片式制动气室，二者由隔板隔开，隔板中心有孔，活塞左端的芯轴装在其中。
图3-3-9 复合制动气室结构
1—活塞；2—缸套；3—O形圈；4—隔板；5—弹簧座；6—导流管；7—推杆；8—气室；9—回位弹簧；10—弹簧；11—开槽螺母；12—销；13—毡刷圈；14—密封圈；15—解除制动螺栓；16、17—密封圈；18—推盘；19—膜片；20—气室卡箍；21—导套
正常行驶不制动时[如图3-3-10（c）所示]，压缩空气从A口进入弹簧储能器活塞的右侧，活塞在压缩空气的作用下被推到左端，制动气室中的膜片在回位弹簧的作用下靠在中间的隔板上。
当汽车进行行车制动时[如图3-3-10（b）所示]，压缩空气从B口进入制动气室膜片的左侧，膜片在压缩空气的作用下右移，带动与调整臂相连的推杆右移，调整臂转动制动凸轮，将制动蹄压向制动鼓，产生行车制动作用.
当汽车进行驻车制动时[如图3-3-10（a）所示]，驾驶员扳动手控制动阀，将弹簧储能器中活塞右侧的压缩空气放掉，此时，弹簧储能器中的活塞在左端制动弹簧的推动下右移，并借助中间的芯轴，将制动气室中的膜片连同推杆一起推向右端，与此同时也推动调整臂转动凸轮，将制动蹄压向制动鼓，产生驻车制动。要解除驻车制动，只要扳动手控制动阀，将压缩空气再从A口充入弹簧储能器中，两端的活塞和膜片在各自力的作用下，回到图3-3-10（c）所示的位置，汽车进入正常行驶状况。
汽车驻车制动日久或因制动系统漏气而使制动系统气压低，而又不能起动发动机使气压升高时，就不能以气压力解除驻车制动，此时不得已又需要拖车移动汽车时，就只好以人工方法解除驻车制动。其方法是将两后轮储能弹簧制动气室外侧的解除制动螺栓向外旋出，拉动中间的芯轴向左移动，从而使弹簧储能器压缩，以此解除驻车制动[如图3-3-10（d）所示]。
图3-3-10 复合制动气室工作情况
人工解除驻车制动时，两侧车轮都要做，如果有一侧车轮处于驻车制动状态也无法使汽车拖走。解除制动时，要通过旋动解除制动螺栓压缩弹簧储能器，因此，旋动扭矩比较大，比较费力。应当注意的是，由于此时制动系统气压低，起动发动机行车要十分小心。当制动系统气压低的故障排除后，要及时地将解除制动螺栓旋回，使汽车恢复驻车制动功能，汽车才能正常行驶。
二、气压制动系统基本检查与部件检修
1.气压制动传动装置的维护
气压制动传动装置二级维护时，应进行下列作业：
（1）检查制动控制阀、储气筒、制动气室、管路及接头等部位是否漏气。
（2）制动软管应无老化，必须每年或每行驶50000km更换一次。
（3）应保证制动控制阀进气迅速、排气畅通。
（4）制动气室推杆行程应符合厂家规定，同一车桥相差不得大于5mm。
2.制动踏板自由行程的检查与调整
制动踏板自由行程的检查方法同液压制动系统。气压制动系统踏板自由行程是由制动阀的排气间隙产生的，因此，调整排气间隙，即可调整踏板自由行程。排气间隙由制动阀上的调整螺钉来调整。
3.制动阀密封性检查
图3-3-6所示的串联双腔活塞式制动阀，在上下进气腔与储气筒之间，接一个容积为1L的容器和一个阀门，通入压力为784kPa的压缩空气。首先关闭阀门，检查D、E腔的密封性。要求在5min内气压表指针下降不大于24.5kPa。将拉臂拉到极限位置，检查A、B腔的密封性，要求在1min内气压表指针下降不大于49kPa。
4.空气压缩机检修与性能测试
（1）压缩机检修。由于空气压缩机与调压阀配合工作，实际产生压缩空气并向储气筒供气的时间，根据行驶条件的不同，占总工作时间的1/10～1/3。卸荷阀与调压阀在出厂时已调好，一般无须拆检。必须拆检时，需在专用实验台上进行开、闭压力的检查与调整。空气压缩机工作时，不应有大量润滑油窜入储气筒内。应检查活塞与活塞环的磨损、后盖与油堵的密封、回油管是否畅通以及连杆大端与曲轴的轴向间隙等，根据发现的问题进行维修。空气压缩机的修理，因其结构与发动机曲柄连杆机构相似，可参照发动机的曲柄连杆机构的修理技术进行修理。
（2）空气压缩机磨合与性能试验。空气压缩机经修理后，应进行磨合与性能试验。试验可在专用试验台上进行。空气压缩机的工作性能应符合原厂规定。无试验台时，可装在车上进行充气效率试验。
①发动机中速运转，在4min内储气筒的气压不得低于392kPa。
②储气筒内的气压为590kPa时，空气压缩机停转3min，储气筒内气压降不得大于9.8kPa。
③卸荷阀的工作应正常。卸荷阀开始工作和空气压缩机恢复泵气的压力应符合厂家规定。