王树祥汽车制动系统课件+冷却系

汽车制动系统与冷却系统课程欢迎各位同学参加汽车制动系统与冷却系统课程学习本课程将深入介绍现代汽车两大关键系统的工作原理、构造特点与维护保养知识通过本课程学习，你将掌握制动系统的基础理论与先进技术，了解冷却系统的工作机理与故障诊断方法，为今后从事汽车维修、设计与研发工作奠定坚实基础课程评价将基于理论考核与实践操作相结合的方式，注重动手能力与问题解决能力的培养希望同学们能够积极参与课堂讨论，认真完成实验任务汽车制动系统基础制动系统定义系统重要作用汽车制动系统是用来降低车速制动系统不仅能使行驶中的汽或使行驶中的汽车停止的装车减速或停止，还能防止停驻置，是汽车最重要的安全系统车辆在坡道上溜车，保证驾驶之一它通过将汽车的动能转安全良好的制动性能是评价换为热能，实现对车辆运动状汽车性能的重要指标之一态的控制汽车安全核心在所有汽车安全系统中，制动系统被视为最基础、最关键的被动安全装置一个可靠的制动系统能在紧急情况下提供足够的制动力，有效避免交通事故的发生制动系统发展历史1早期机械制动年代初1900最早的汽车采用简单的机械制动装置，通过手柄拉动钢缆直接作用于车轮，制动效率低下且需要较大的操作力2液压制动系统年代19201921年，Malcolm Loughead后改名为Lockheed发明了四轮液压制动系统，大大提高了制动效率和安全性，减轻了驾驶员的操作负担3真空助力时代年代1950真空助力器的应用使制动操作更加轻松，提高了驾驶舒适性，成为当时汽车标准配置4电子控制技术年代至今1980从ABS防抱死系统到现代的集成电子制动系统，电子技术的应用彻底改变了汽车制动系统的面貌，大幅提升了安全性能制动系统分类综述按工作原理分类按结构型式分类根据能量转换与传递方式，制动系统可分为以下几类根据制动执行机构的结构形式，可分为•机械制动系统早期汽车常用，通过机械连接直接传递制动•鼓式制动器利用制动蹄片与制动鼓内壁摩擦产生制动力力•盘式制动器通过制动片夹紧制动盘产生摩擦力•液压制动系统目前乘用车最常用的形式，利用液压传递原•混合式制动系统前轮采用盘式，后轮采用鼓式的组合方案理•气压制动系统主要应用于大型商用车，利用压缩空气提供•电磁制动器利用电磁感应原理产生阻力的特殊制动器动力•电动制动系统新能源车辆采用的先进系统，电机提供制动力制动系统总览结构控制机构传递机构执行机构电控系统包括制动踏板、助力装置和制由制动管路和制动液组成，将包括制动器及其附件，将液压现代汽车中的ABS、ASR、动主缸，负责接收驾驶员的制制动主缸产生的液压传递至各力转化为制动力，使车轮减速ESP等系统，通过传感器和执动意图并放大传递制动力车轮制动器或停止转动行器优化制动过程制动系统主要组成踏板机构制动踏板是驾驶员与制动系统的直接接触界面，通过踏板比设计，可将驾驶员的脚力放大约4-5倍踏板行程通常设计在125-150mm之间，以保证良好的脚感和响应性制动主缸与助力器主缸负责将机械力转化为液压力，典型的主缸压力可达6-8MPa真空助力器利用发动机进气歧管负压，可将踏板力再放大3-4倍，大大减轻驾驶疲劳制动管路系统管路系统包括硬管和软管部分，典型的硬管采用双层镀锌钢管，软管则使用高压橡胶材料现代乘用车管路系统通常采用一拖二布置形式，提高系统可靠性制动执行元件包括盘式或鼓式制动器，负责最终的能量转换过程前轮盘式制动器通常能提供全车约70%的制动力，这与车辆制动时的轴荷转移特性相匹配制动踏板与力放大机构踏板设计与人机工程制动踏板位置、角度和行程都经过精心设计，符合人体工程学原理，使驾驶员能够迅速准确操作踏板比与力学传递通过杠杆原理，踏板结构能将驾驶员的脚力放大，典型的踏板比为

3.5:1至

4.5:1助力器进一步放大真空助力器利用发动机负压，能够将踏板输出力再放大3-4倍，大幅减轻操作负担整个力传递过程最终可实现10-15倍的力放大效果，使驾驶员能够用较小的踏板力产生足够的制动力这种多级放大结构不仅降低了驾驶疲劳，也提高了制动系统的响应速度和精确性制动主缸类型单管制动主缸双管制动主缸单管主缸结构简单，只有一个压力室，主要应用于早期汽车其双管主缸拥有两个相互独立的压力室，主要应用于现代汽车其工作原理是通过单一活塞的移动，产生液压压力并传递给所有车特点是通过两个串联的活塞，分别控制前轮和后轮制动器，形成轮制动器两个独立的液压回路•结构简单，制造成本低•安全可靠性高，一路失效仍有备份•维修方便，零部件少•符合汽车安全法规要求•系统可靠性较低•结构较复杂，成本较高•一旦管路泄漏，整个制动系统失效•通常采用一拖二或X型液压布置制动液的种类与作用项目DOT3DOT4DOT5干沸点°C205230260湿沸点°C140155180基础成分聚乙二醇醚聚乙二醇醚+硼酸硅基酯颜色淡黄色淡棕色紫色更换周期2年/4万公里2年/6万公里4年/8万公里制动液作为液压传递介质，除了基本的传力功能外，还需具备以下特性高沸点防止气阻现象，低凝固点保证低温环境工作，良好的润滑性减少部件磨损，抗腐蚀性保护金属部件，化学稳定性避免胶质沉淀制动液吸湿性较强，尤其是DOT3和DOT4，容易从空气中吸收水分导致沸点下降，因此需要定期更换不同种类制动液不能混用，否则可能导致橡胶件膨胀、老化，甚至系统失效制动管路设计要点安全性耐热性管路采用多层设计，防止单点破损导致能承受高温环境和制动产生的热量，避系统失效免液体沸腾布置合理耐压性远离排气管等高温部件，避免受到碰撞最高工作压力能达到20MPa以上，具有和磨损充足安全裕度现代汽车制动管路通常由金属硬管和橡胶软管组成硬管多使用双层镀锌钢管或铜镍合金管，具有良好的刚性和耐腐蚀性软管则采用多层复合结构，包括内层丁腈橡胶、中间编织层和外保护层，兼具柔韧性与强度盘式制动器原理制动压力输入液压通过制动管路传递至制动钳活塞推动液压力推动制动钳活塞向内移动制动片挤压活塞带动制动片夹紧制动盘摩擦制动产生摩擦力，将车轮动能转化为热能盘式制动器主要优点包括散热性能好，制动效率高，制动力稳定，自清洁能力强，抗热衰退性好，维修方便但其成本较高，重量较大，且对制动液的质量要求较高目前盘式制动器主要分为固定钳式、浮动钳式和摆动钳式三种类型其中浮动钳式因结构紧凑、成本适中而被大多数乘用车采用鼓式制动器结构单导向鼓式制动器双导向鼓式制动器仅有一个制动蹄受液压缸驱两个制动蹄均由液压缸直接驱动，另一个制动蹄通过自锁效动，前进和倒车制动效果相应产生制动力其特点是前进同结构较复杂但制动效率更和倒车制动效果不同，结构简高，制动性能更加稳定，是当单但制动效率相对较低前后轮常用的鼓式制动器类型伺服鼓式制动器利用制动自锁效应增强制动效果，制动效率最高但因正向和反向制动效果差异明显，现代车辆中应用较少，主要用于重型车辆驻车制动系统鼓式制动器的主要机械结构包括制动鼓、制动蹄、回位弹簧、调整机构和制动底板等部件其工作原理是通过液压缸推动制动蹄片，与旋转的制动鼓内壁产生摩擦力，实现制动效果鼓式与盘式制动器性能比较比较项目盘式制动器鼓式制动器散热性能极佳，制动盘暴露在空较差，热量被制动鼓包气中裹制动力稳定性高，受温度影响小低，热衰退明显自清洁能力好，水和灰尘易排出差，易积聚水和灰尘重量较重较轻成本较高较低维修便捷性简单方便复杂繁琐驻车制动适应性需额外装置结构简单由于性能上的优势，现代汽车前轮普遍采用盘式制动器中低端车型后轮常用鼓式制动器以降低成本；而高性能车辆则四轮均采用盘式制动器，追求最佳的制动性能与均衡性制动摩擦材料有机摩擦材料半金属摩擦材料陶瓷摩擦材料主要成分包括树脂粘合剂、纤维增强材在有机基础上添加20%-65%的金属成由陶瓷纤维、填料和少量金属成分组料、摩擦调节剂和填料优点是磨损分，如铜、铁、铝等金属纤维或粉末成具有极佳的高温稳定性和耐磨性，小、噪音低、对偶件磨损小；缺点是耐兼具良好的耐热性和适中的摩擦系数，制动噪音小，但价格昂贵，低温下制动热性差，高温下易产生热衰退是目前市场主流产品效率较低典型特性数据典型特性数据典型特性数据•摩擦系数

0.35-

0.45•摩擦系数

0.30-

0.40•摩擦系数

0.35-

0.50•最高使用温度350℃•最高使用温度450℃•最高使用温度800℃•主要应用普通乘用车•主要应用中高级轿车•主要应用高性能跑车前后制动器结构差异前轮制动结构特点后轮制动结构特点•多采用大尺寸盘式制动器•经济型车多采用鼓式制动•制动盘直径通常为255-350mm•高档车采用小尺寸盘式制动•活塞数量为2-6个•鼓式制动器直径通常为200-250mm•通常配备通风制动盘提高散热•一般集成驻车制动功能•承担60%-70%的制动力•承担30%-40%的制动力制动力分配原则•根据汽车制动时的轴荷转移特性•前轮负载增加，后轮负载减轻•通过阀门或活塞尺寸差异实现分配•避免后轮过早抱死导致甩尾•现代车辆采用EBD电子分配制动助力系统原理驾驶舒适性提升减轻驾驶员踏板操作力，降低驾驶疲劳感制动效率增强提供额外辅助力，实现更短的制动距离制动力增幅放大踏板输入力3-4倍，增强操作灵敏度真空动力源利用发动机进气歧管负压或独立真空泵提供能量除传统真空助力器外，现代汽车还采用液压助力和电控助力系统液压助力多用于重型车辆，利用转向助力泵提供液压；电控助力则在新能源汽车中应用广泛，以电机代替真空源，响应更迅速，调校更灵活真空助力器工作过程解除制动状态持续制动状态松开踏板，推杆在回位弹簧作用下开始制动状态踏板保持一定位置，控制阀保持相后退，控制阀关闭进气口并打开前未制动状态驾驶员踩下制动踏板，推杆向前移应开度，维持前后腔压力差，产生腔与后腔的连通口前腔空气被抽真空助力器处于平衡状态，推杆不动，控制阀打开，大气压空气进入稳定的助力效果踏板力越大，进走，恢复真空状态，压力差消失，受力此时，隔膜两侧均为发动机工作室前腔前腔压力增大，与后入的空气越多，产生的助力也越助力器复位提供的真空环境，压力相等，回位腔形成压力差，推动活塞向前移大弹簧使控制阀保持关闭位置，无助动，产生助力效果力产生液压制动系统工作循环力放大踏板操作通过踏板比和助力器，将输入力放大驾驶员踩下制动踏板，将肌肉力转化为10-15倍机械力液压转换主缸将机械力转化为液压，产生6-10MPa压力制动执行压力分配车轮制动器将液压转化为夹紧力，产生制动力矩液压通过管路分配至各车轮，EBD系统优化分配比例整个液压制动系统的响应时间通常为

0.2-

0.4秒，这包括驾驶员反应时间、液压传递时间和制动器作用时间系统优化的重点在于减少液压管路长度，增加管径，提高液体纯净度，从而缩短响应时间，提升制动灵敏度气压制动系统应用与分析气压制动系统组成气压制动优势分析重型车辆气压制动系统主要由以下部分组成气压制动系统在重型车辆上广泛应用，主要基于以下优势•空气压缩机由发动机驱动，提供压缩空气•能量储备充足，不依赖发动机持续提供动力•空气干燥器去除空气中的水分和杂质•压力易于控制和分配，适合多轴车辆•储气筒储存压缩空气，提供稳定气源•系统可靠性高，部分失效仍能保证基本功能•多回路保护阀保证部分回路失效时，其他回路仍能工作•维修方便，泄漏容易发现和修复•制动阀控制气压传递•与拖车制动系统兼容性好，便于整车列控制•制动气室将气压转化为机械力•抗疲劳特性好，适合长时间频繁制动现代重型车辆的气压制动系统工作压力通常为

0.65-

0.85MPa，配备4-8个储气筒，总容积达40-60升，确保足够的气压储备系统设计包含多重安全保障，如低压报警、应急释放机构等，以保证极端情况下的安全性泵控制动（）系统EPB驾驶员操作通过按钮或开关激活电子驻车制动功能控制单元处理EPB控制单元接收信号并进行逻辑判断电机驱动电机带动丝杠或齿轮机构产生机械力制动执行机械力通过钢索或直接作用于制动器产生制动力电子驻车制动系统根据实现方式可分为电缆拉动式和集成式两种电缆拉动式EPB使用电机带动钢缆，作用于传统的驻车制动机构；集成式EPB则直接在制动钳上安装电机，通过螺杆机构推动活塞夹紧制动盘EPB系统的优点包括操作便捷、节省空间、智能控制、自动驻车功能、与其他电子系统集成度高目前已成为中高级轿车的标准配置，并逐渐向普通乘用车普及防抱死制动系统（）原理ABS速度监测信号处理车轮速度传感器实时监测车轮转速，发送信ECU计算车轮减速度和滑移率，判断车轮是号至ECU否即将抱死循环控制压力调节系统以每秒4-10次的频率重复上述过程，实液压调节单元根据ECU指令调整制动压力，现最佳制动效果保持最佳滑移率ABS系统的核心部件包括车轮速度传感器、电子控制单元ECU和液压调节单元速度传感器通常采用霍尔或电磁感应原理，安装在轮毂或差速器附近；液压调节单元包含多个电磁阀和泵，用于精确控制制动压力ABS的主要作用是防止车轮在制动过程中抱死，保持轮胎与路面的最佳附着状态，从而兼顾方向稳定性和制动效率研究表明，装备ABS的车辆在湿滑路面上的制动距离比未装备ABS的车辆平均缩短15%-25%系统集成技术ABS40+系统传感器数量现代ABS系统集成多种传感器，包括车轮速度、方向盘角度、横摆率和加速度等12电磁阀控制通道高级ABS系统拥有12个独立控制通道，实现精确的四轮独立控制100每秒计算次数ABS控制器每秒执行上百次复杂计算，处理海量传感器数据

0.1s系统响应时间从检测到车轮滑移到压力调节完成，整个过程仅需

0.1秒现代ABS系统已经从单纯的防抱死功能发展为集成多种功能的底盘控制系统，包括牵引力控制ASR、电子稳定程序ESP、坡道辅助等系统通过CAN总线与发动机管理、传动系统等进行通信，形成整车协同控制在故障情况下，ABS系统会自动切换到应急模式轻微故障时，部分功能可能受限但基本防抱死功能保持；严重故障时，系统将完全关闭，回归到常规制动状态，同时通过仪表警示灯提醒驾驶员制动防滑控制（）ASR系统工作原理系统对车辆稳定性的提升ASR ASR制动防滑控制系统（也称牵引力控制系统TCS）是基于ABS硬件ASR系统显著提升了车辆在各种路况下的行驶稳定性和牵引性的扩展功能，主要目的是防止车辆加速时驱动轮打滑其基本工能作原理是•湿滑路面防止车轮空转，提高加速效率

1.通过ABS系统的车轮速度传感器监测驱动轮转速•冰雪路面防止车轮打滑导致车辆失控

2.当检测到驱动轮相对于非驱动轮速度过快时，判断为打滑状•不平路面优化功率分配，提高通过性态•转弯加速防止内侧驱动轮打滑，减少转向不足

3.系统通过两种方式控制打滑降低发动机扭矩和对打滑车轮•差速器作用实现电子限滑差速器功能施加制动•悬挂稳定减少加速时的俯仰和横摆

4.发动机扭矩控制通过电子节气门、点火时刻或喷油量调整实现

5.制动控制则通过ABS液压单元对打滑车轮施加短暂制动电子制动力分配（）技术EBD动态制动力平衡EBD系统根据车辆负载状况、制动强度和路面附着条件，动态调整前后轴和左右轮之间的制动力分配，确保最佳制动效率和方向稳定性车轮速度精确监控系统通过ABS车轮速度传感器，监测各车轮减速度差异当后轮出现过大减速趋势时，立即调整制动压力，防止后轮过早抱死导致甩尾与协同工作ABSEBD作为ABS的增强功能，共享相同的硬件平台在正常制动时EBD主导工作；当出现紧急制动或低附着路面时，ABS功能介入，两者无缝协作保障安全载荷自适应调节传统机械式制动力分配阀只能提供固定的分配比例，而EBD能根据车辆载荷变化自动调整，特别适合SUV和多用途车等载荷变化大的车型制动系统关键部件寿命设计部件名称设计寿命损耗机理更换标准制动盘80,000-100,000摩擦磨损、热裂纹厚度小于最小值或公里表面沟槽过深制动片30,000-60,000公摩擦磨损、热衰减摩擦材料厚度小于里2mm制动鼓100,000-150,000摩擦磨损、热变形内径超过最大值或公里椭圆度过大制动蹄60,000-120,000公摩擦磨损、弹簧疲摩擦材料厚度小于里劳2mm制动液2年或40,000公里吸湿、污染、氧化沸点低于标准或含水量超过3%制动软管5-8年橡胶老化、龟裂外观龟裂或弹性减退制动系统零部件设计采用标准化模块理念，便于维修和更换如制动片设计有卡扣式、插入式等不同安装方式，保证快速更换；制动盘采用统一的中心孔和安装孔设计，兼容多种车型应用制动踏板反馈与脚感设计踏板力曲线设计制动踏板力曲线设计是脚感的核心，通常采用非线性特性初始段力度较小，便于精确控制；中段平缓线性增加，提供良好反馈；末段力度快速增加，给予紧急制动感受响应速度优化现代制动系统响应时间一般控制在

0.2秒以内此项指标通过优化制动液流动路径、减少液压系统中的空气、提高主缸效率等方式实现快速响应是良好脚感的基础要素控制技术NVH制动系统NVH控制包括踏板阻尼器消除共振；制动片加装隔振片减少高频噪音；制动钳采用浮动结构降低振动传递；主缸增加缓冲装置消除液压脉动优秀的制动脚感设计需考虑不同驾驶场景需求城市驾驶需要精确的低速制动控制；高速巡航强调线性稳定的制动力递增；运动驾驶则要求即时响应和精准反馈各车企通常依据品牌定位，制定差异化的制动脚感调校策略制动系统常见故障类型制动系统常见故障包括制动效能不足（可能由气阻、制动片磨损、制动盘变形等引起）；制动偏摆（由单侧制动器故障、悬挂系统问题引起）；制动异响（高频尖叫源于制动片硬度过高或振动，低频闷响可能是制动盘变形）；制动踏板异常（踏板下沉指示主缸故障，踏板发硬可能是助力器失效）故障排查流程通常包括视觉检查（查看液位、泄漏、部件状况）；功能测试（制动踏板行程、助力效果）；路试（制动效能、方向稳定性）；专业检测（制动力测试台、厚度测量）根据故障具体表现，有针对性地进行检测和维修制动距离影响因素分析行业主流制动器品牌案例博世制动系统制动系统本土化改进案例BOSCH ATE作为全球最大的汽车零部件供应商之一，ATE隶属于大陆集团，专注于制动系统研近年来，国内制动系统厂商如万向钱潮、博世在制动系统领域拥有80多年历史其发生产其制动片采用特殊的NAO配方，浙江亚太等通过引进国际先进技术并结合ESP电子稳定系统是行业标杆，全球市场兼顾低噪音和高制动力ATE制动液是行本土需求进行创新例如针对中国特殊路占有率超过40%博世还是ABS系统的早业基准产品，其DOT4制动液拥有超过况和驾驶习惯，开发了抗粉尘能力更强的期开发者，其产品以可靠性高、集成度好280°C的干沸点，远高于标准要求密封件，以及适应城市频繁点刹的低温摩著称擦材料典型制动系统设计案例分析乘用车制动系统重型卡车制动系统以某紧凑型轿车为例，其制动系统设计特点包括以某25吨重卡为例，其制动系统设计特点包括•前轮采用单活塞浮动式盘式制动器，盘径265mm•全车采用气压制动，工作压力

0.7-

0.8MPa•后轮使用先导式鼓式制动器，鼓径230mm•前桥采用楔式气室鼓式制动，鼓径410mm•配备8英寸真空助力器，助力比

4.5:1•后桥使用气室弹簧制动，集成驻车功能•双回路X型分配，增强安全冗余性•配备四回路保护阀和继动阀系统•集成ABS+EBD+ESP系统，四轮速传感器•使用ABS+ASR系统，分车桥控制模式•制动力前后分配比约70:30，匹配轴荷转移•设有自动排水阀和干燥器，提高系统可靠性两种车型制动系统设计理念存在显著差异乘用车注重舒适性和平顺性，制动系统精细调校；重型卡车则强调可靠性和耐久性，系统设计偏向保守优化思路上，乘用车趋向轻量化和电控集成化，而重卡则更关注维修便利性和多重故障保护新能源汽车制动系统创新一体化控制策略智能融合机械制动与能量回收的协同控制电控制动优化电子助力系统实现零延迟响应和精确制动力控制能量回收基础驱动电机反向工作实现动能转化为电能新能源汽车的能量回收制动系统（又称再生制动）是一项颠覆性技术，可将车辆制动时的动能转化为电能回收到电池中典型的系统可实现

0.3g以内的制动力完全由电机提供，大幅提升续航里程数据显示，在城市道路行驶时，能量回收可增加15%-25%的续航距离电动助力系统EBooster取代了传统真空助力器，采用电机驱动液压泵产生助力效果其优势在于响应速度快小于100ms，助力特性可随驾驶模式调整，且不受发动机工况影响此外，由于不需要真空源，系统结构更加紧凑，为发动机舱布置提供了更大灵活性智能驾驶制动技术多传感器融合摄像头、毫米波雷达和激光雷达共同监测道路环境智能算法分析AI算法计算碰撞风险并预判最佳制动时机预警与辅助系统先发出警告，同时预充填制动系统准备制动自动紧急制动驾驶员未及时反应时，系统自动介入执行制动ADAS主动安全系统中的自动紧急制动AEB功能已成为现代汽车标准配置高级系统不仅能识别前方车辆，还能检测行人、自行车和大型动物，大幅提升行车安全性研究表明，配备AEB系统的车辆可减少38%的追尾碰撞事故智能驾驶制动控制算法通常采用分层设计底层执行制动压力精确控制；中间层负责车辆动态稳定控制；上层实现对象识别和风险评估系统响应时间从检测风险到施加制动通常控制在

0.5秒以内，远快于人类驾驶员的平均反应时间

1.2秒制动系统安全法规和试验GB12676国家标准要求典型型式试验项目•常温制动效能M1类车型减速度不低于•0型试验常温初始状态下的基本制动

5.8m/s²性能•高温衰退效能下降不超过正常状态的•I型试验连续制动后的热衰退性能20%•II型试验长下坡制动性能•分路失效任一回路失效仍能达到•制动力分配试验各种负载下制动稳定

2.9m/s²的减速度性•驻车性能在20%坡道上能可靠驻车•ABS试验不同附着系数路面的稳定性•ABS功能湿滑路面制动时方向稳定性•EMC试验电磁兼容性测试良好国际法规对比•欧盟ECE R13/R13H全面的制动法规体系•美国FMVSS105/135更注重实际制动距离•日本安全标准基本沿用ECE要求•中国法规在GB12676与GB21670中规定•法规趋势智能制动系统要求不断提高制动系统设计计算实例确定制动力分配根据车辆轴距、质心高度和轴荷分配，计算制动时的动态轴荷例如，某轿车静态轴荷分配为F:R=60:40，制动时轴荷转移约10%，则动态轴荷分配约为F:R=70:30据此确定制动力理想分配比例计算制动器参数根据车轮滚动半径、要求的减速度和车重，计算所需总制动力矩之后，按照制动力分配比例，确定前后轮所需制动力矩对于盘式制动器，通过公式T=2·μ·F·r_e计算所需活塞压力和尺寸主缸与助力器设计根据系统工作压力通常6-8MPa和所需液压容积，确定主缸活塞直径典型值20-25mm和行程助力器直径根据要求的助力比和踏板力计算，典型值为8-10英寸，助力比为4-5:1ABS参数设定设定最佳滑移率范围通常为10%-20%，确定液压阀开关频率典型值4-10Hz根据车辆重量和速度特性，调校ABS控制算法参数，如压力增减速率和阈值条件汽车冷却系统导入热能管理需求工作温度维持发动机燃烧产生的热量需要有效排出，防止过热保持发动机在最佳温度范围85°C-95°C运行损坏性能优化均衡散热分布适当的温度控制提升燃油经济性和排放表现确保各缸温度均匀，避免热应力集中发动机过热可导致严重后果，包括缸盖变形导致气缸密封失效；活塞与缸壁烧结造成拉缸；机油变质失去润滑性能；金属部件因热膨胀不均而产生裂纹数据显示，发动机温度每升高10°C，金属零件寿命可能缩短一半现代发动机的热效率约为30%-40%，意味着60%-70%的燃料热量需要排放掉其中约30%通过冷却系统排出，20%通过排气系统排出，剩余部分通过辐射和传导散失这凸显了冷却系统在发动机热管理中的关键作用冷却系统基本类型风冷系统水冷系统风冷系统直接利用空气流动带走发动机热量，具有以下特点水冷系统利用液体循环带走发动机热量，具有以下特点•结构简单，无需水泵、散热器等复杂部件•散热效率高，冷却液比空气导热能力强约30倍•重量轻，减少整车重量•温度控制精确，利用节温器维持恒温•维护简单，无需添加冷却液•发动机噪音小，水套提供隔音效果•可靠性高，没有泄漏或冻裂风险•允许更紧凑的发动机设计•散热效率较低，温度控制精度差•系统复杂，需要水泵、散热器等多个部件•噪音较大，散热鳍片增加发动机体积•存在泄漏和冻裂风险，需定期维护主要应用于摩托车、小型发电机和早期的大众甲壳虫等车型几乎所有现代汽车发动机均采用水冷系统冷却系统组成与结构图冷却液循环回路主要部件构成流道布置原则冷却系统由大、小两个循完整的水冷系统包括水冷却液流道设计遵循先热环回路组成小循环在发套、水泵、节温器、散热后冷原则，确保均匀散动机冷启动时工作，冷却器、风扇、膨胀水箱、连热现代发动机冷却液通液仅在发动机内部和暖风接水管和传感器等部件常从缸体底部进入，沿缸水箱之间循环，加速升每个部件都有特定功能，套上升至缸盖，再经过温温；大循环在达到工作温共同协作保证发动机的正度最高的排气门区域后流度后启动，冷却液经过散常工作温度出，实现最佳冷却效果热器散热，维持发动机正常工作温度不同发动机的冷却系统结构会有差异直列发动机通常采用纵向水流设计；V型发动机则使用横向或对角流动方式涡轮增压发动机会增加独立的增压器水冷回路混合动力和电动车则会整合电机和电池冷却功能，形成复杂的热管理系统散热器与冷却液散热器类型与性能冷却液类型与特性现代汽车散热器主要有以下几种类型汽车冷却液通常由以下成分组成•铜质散热器传热性能最好，但成本高，重量大•乙二醇提供防冻性能，典型配比为40%-60%•铝质散热器重量轻，散热效率好，成本适中，是当前主流•水基础传热介质，通常使用软化处理水•防腐剂抑制金属腐蚀，保护铝、铁、铜等多种金属•塑料-铝复合散热器水箱用塑料，芯体用铝，兼顾轻量化和•pH调节剂维持弱碱性环境pH

7.5-

8.5性能•消泡剂减少气泡，提高传热效率散热器的散热能力与以下因素相关芯体面积典型值

0.2-根据防腐技术不同，冷却液分为IAT无机酸技术、OAT有机酸

0.4m²，翅片密度通常为8-14片/英寸，管道结构扁管或圆技术和HOAT混合有机酸技术三类，寿命分别约为2年、5年管，气流速度和温差和4年水泵和驱动机构机械水泵工作原理机械水泵结构特点传统机械水泵由发动机通过皮带或主要由泵体、叶轮、轴承、机械密正时链条驱动，采用离心泵结构封和驱动轮组成轴承通常采用双叶轮高速旋转产生离心力，将冷却列球轴承设计，机械密封使用碳化液从进水口吸入并从出水口高压输硅和陶瓷材料，确保10万公里以上出典型的机械水泵流量约为80-的使用寿命水泵失效的主要原因120升/分钟，扬程

0.8-

1.2bar，功是密封老化导致泄漏或轴承损坏导率消耗为1-3kW致异响电子水泵技术电子水泵由电机直接驱动，转速可由ECU根据发动机温度需求独立控制，不受发动机转速限制相比机械水泵，电子水泵可减少能耗30%-80%，提高冷却精度，加快暖机速度，减少碳排放目前主要应用于高端车型和新能源汽车节温器工作原理发动机冷态75°C节温器关闭主水道，冷却液仅在小循环回路流动此时冷却液不经过散热器，发动机能快速升温，减少冷启动阶段的磨损和排放暖风系统通过旁通管路获得热量开始开启75°C-85°C节温器中的感温蜡开始熔化膨胀，推动活塞逐渐打开主水道此时冷却液部分流经散热器，部分走小循环，混合后进入发动机，使温度平稳上升3完全开启85°C节温器完全打开，冷却液主要通过散热器散热后进入发动机此时系统散热能力最大，发动机在最佳工作温度范围内稳定运行随着负载和环境变化，节温器会自动调节开度，保持温度稳定故障表现与排除节温器常见故障有常开和常闭两种常开故障导致发动机难以达到工作温度，油耗增加；常闭故障则会引起发动机过热判断方法是冷启动后观察上下水管温差，或拆检观察节温器活塞动作冷却系统各类传感器传感器类型安装位置工作原理信号输出水温传感器缸盖水道热敏电阻NTC模拟电压散热器温度传感器散热器出水口热敏电阻NTC模拟电压冷却液液位传感器膨胀水箱浮球或电极开关量冷却液压力传感器高压水管压阻式模拟电压流量传感器回水管路涡轮或超声波频率或数字量水温传感器是冷却系统中最关键的传感器，通常使用负温度系数NTC热敏电阻，温度升高时电阻值降低典型的水温传感器在25°C时电阻约为2-3kΩ，80°C时约300-400ΩECU通过检测传感器两端电压来计算实际温度冷却系统传感器信号用于多种控制功能发动机管理系统根据水温调整喷油量和点火提前角；风扇控制模块控制冷却风扇转速；组合仪表显示温度和警告信息；自动空调系统调整暖风出风温度电子故障诊断系统会持续监测传感器状态，一旦检测到异常，立即点亮故障指示灯冷却风扇控制策略智能电子控制基于多传感器输入的综合调速策略变速调控技术PWM调速或多档位切换替代简单开关多因素触发3水温、空调压力、环境温度综合判断传统的风扇控制系统采用简单的温控开关或继电器控制，风扇只有开和关两种状态当水温达到92-95°C时开启，降至85-88°C时关闭这种控制方式响应滞后，能耗高，噪音大现代智能控制策略通过ECU直接控制风扇，根据多种条件确定最佳风扇转速水温传感器信号是主要依据；空调压力传感器在制冷需求高时可提前启动风扇；车速传感器在高速行驶时可降低风扇转速以减少能耗；环境温度传感器在高温环境下调整启动阈值这种精细化控制可降低风扇能耗15%-30%，减少噪音3-5dB，同时维持更稳定的发动机工作温度冷却回路典型工作过程水泵抽吸与加压冷却液在水泵的作用下加压循环，典型流速为1-3米/秒吸收发动机热量流经发动机水套，温度上升15-25°C节温器分配流量根据温度向散热器和小循环分配冷却液散热器散热通过风扇和行驶气流带走热量，冷却液温度下降回流至水泵冷却后的冷却液重新返回水泵，完成一个循环在一个典型的冷却循环中，冷却液在发动机内的流动路径经过精心设计冷却液首先进入缸体下部，沿着缸套上升，吸收活塞和缸壁产生的热量然后进入缸盖，经过燃烧室周围和排气门座区域温度最高区域可达250-300°C，最后从缸盖上部出口流出冷却系统常见故障诊断冷却液泄漏过热故障表现为冷却液需频繁添加，严重时表现为温度表读数异常升高，严重可见水箱或水管渗漏检查方法是时可能产生白烟主要检查项目包在冷却系统加压的情况下，仔细检括冷却液液位是否正常；风扇是查各连接处和部件常见泄漏点包否正常工作；节温器是否卡滞；散括水管接头、水泵密封、散热器接热器是否堵塞；水泵是否正常运缝和气缸垫转；水温传感器是否准确散热不良表现为冬季暖风不热或发动机升温缓慢可能原因包括节温器卡在开启位置；冷却液混入空气；散热器内部结垢；水泵叶轮损坏导致流量不足；冷却液与发动机不匹配专业诊断工具和方法包括压力测试仪检测系统密封性，通常加压至

0.8-

1.0bar；冷却液密度计检测防冻液浓度和沸点；内窥镜检查散热器和水道堵塞情况；红外热像仪观察热量分布，发现热量集中区域；排气分析仪检测排气中是否含有冷却液成分，判断气缸垫是否破损发动机过热原因分析机械部件故障冷却液相关问题水泵故障、节温器卡滞或散热器堵塞液位不足、质量不合格或混入空气气阻冷却风扇故障控制系统失效、电机损坏或传动带断裂发动机本身问题温控系统问题点火时间不当、积碳过多或气缸压缩比异常水温传感器失准、控制单元程序错误针对过热问题的排查实操案例某车行驶中温度表突然升高，风扇始终不工作技师首先检查冷却液液位正常，连接诊断电脑读取水温传感器数据显示92°C，与仪表一致尝试手动通电风扇能正常转动，怀疑风扇继电器或控制电路问题进一步测量发现风扇继电器控制线无信号，检查保险丝完好使用示波器测量水温传感器信号，发现在90°C时电阻值突变，判断传感器内部接触不良更换水温传感器后，风扇能在规定温度自动启动，问题解决这个案例说明，过热故障往往需要系统性排查，不能只关注机械部分冷却系统维护与保养皮带与部件检查系统清洗与防腐定期检查水泵皮带张紧度和磨损状更换冷却液长期使用后，冷却系统内会积累水垢况，过松会导致打滑，过紧会加速轴定期检查冷却液传统乙二醇防冻液绿色建议每2年和锈蚀物建议在专业维修站进行反承磨损检查散热器外表面是否有泥每月检查膨胀水箱液位，确保在MIN或4万公里更换一次；长效防冻液红向冲洗，使用专业清洗设备和清洗垢或虫尸堵塞散热片，必要时使用压与MAX标记之间使用折光仪或比色或橙色可延长至4-5年或10万公剂清洗后添加优质冷却液，其中的缩空气或低压水流清洗检查所有软重计检查防冻液浓度，正常浓度应在里更换时应完全排空旧液，使用专防腐添加剂可形成保护膜，延长水管是否有龟裂、膨胀或变硬现象，发40%-50%之间观察冷却液颜色和用清洗液清洗系统，然后加入新冷却泵、散热器等部件寿命现问题及时更换透明度，变色或浑浊表明需要更换液并排出空气不同类型冷却液不应检查时机应在发动机冷却状态下进混用，避免化学反应产生沉淀行，避免烫伤风险节能与环保新技术智能温控系统采用电子控制节温器代替传统机械节温器，通过电机和齿轮机构控制阀门开度系统根据发动机负载、转速、环境温度等多种因素，主动调节发动机工作温度，实现负载大温度低、负载小温度高的优化策略测试表明，这种动态温控可以提高燃油经济性2%-5%，降低冷启动阶段排放10%-20%新型冷却液技术方面，有机酸技术OAT防冻液已成为主流，使用寿命可达5年以上近期发展的低全球变暖潜能值GWP冷却液使用丙二醇代替乙二醇，减少环境污染风险纳米增强型冷却液添加二氧化硅、氧化铝等纳米颗粒，提高传热效率10%-15%，但成本较高，主要应用于高性能车型冷却系统结构优化案例涡轮增压发动机冷却电动车热管理一体化分区冷却技术小型涡轮增压发动机面临更复杂的冷却挑电动车采用集成式热管理系统，将电池、分区冷却技术针对发动机不同部位温度需战，排气温度可达900°C以上优化方案电机、电控和空调系统冷却集成在一起求，设计多个独立控制的冷却回路例如包括增设单独的涡轮增压器水冷回路，先进方案采用热泵技术，实现多模式运缸盖区域保持较低温度85-90°C，缸体发动机熄火后仍保持循环；采用耐高温合行夏季模式将电池和电机热量用于制区域维持较高温度100-105°C，减少摩金材料排气歧管；增加中冷器降低进气温冷；冬季模式利用热泵加热客舱，减少电擦损失高端发动机甚至对每个气缸采用度；优化水道设计，增加气缸盖高温区流池消耗；预热模式利用充电电源预调整电独立温控，配合可变水泵，实现最佳燃油量池温度，延长续航经济性和排放性能制动与冷却系统集成设计展望能量回收与热管理融合制动能量回收与冷却系统共享热交换器和控制策略智能集中控制2制动和冷却系统由统一的域控制器协同管理模块化设计将制动和冷却组件整合为可替换的功能模块新能源汽车平台正推动制动与冷却系统的深度融合典型案例是电动汽车的一体化热管理系统，将制动能量回收与动力电池温控集成，通过智能算法实现能量的最佳分配与利用例如，在冬季制动时，部分制动能量可直接用于加热电池组，提高充电效率；夏季则可将制动热量通过冷却系统散出，维持电池最佳工作温度未来趋势包括分布式制动系统设计，取消传统液压连接，每个车轮采用独立电控制动单元；冷却系统智能化，通过大数据和人工智能预测热管理需求；轻量化设计，使用碳纤维复合材料制动部件和高性能陶瓷散热器；车联网技术支持的远程诊断和预测性维护，提前识别潜在故障这些创新将提升系统效率15-30%，同时减少20-40%的碳排放总结与课程回顾5制动系统核心组件踏板机构、助力器、主缸、管路和制动器构成完整制动系统4冷却系统基本元件水泵、节温器、散热器和冷却风扇是冷却系统的核心部分3安全技术层次从基础液压制动到ABS、ASR和ESP构成制动安全技术体系2系统维护周期制动液2年更换，冷却液4年更换是基本保养要求在本课程中，我们全面学习了汽车制动系统与冷却系统的基础理论、工作原理、结构特点和维护保养知识从最基础的部件认知，到系统功能分析，再到先进技术应用和故障诊断，系统掌握了这两大关键系统的核心内容未来学习建议深入研究电子控制技术在制动与冷却系统中的应用；关注新能源汽车特有的制动能量回收与热管理系统；学习先进的诊断设备使用方法；参与实际维修与调试工作，积累实践经验希望同学们能够将所学知识应用到实际工作中，为汽车工业的发展贡献力量。