汽车运行材料之汽车制动液

第八章 汽车制动液,刹车液壶,鼓式制动器,制动液（Brake Fluid），亦称为刹车油或刹车液，用于液压制动系统中传递压力，使车轮制动器实现制动作用。其制动工作压力一般为2MPa，有些重型车、赛车等高达45MPa。随着汽车技术性能的不断提高，对制动液的性能要求越来越高。,制动液经历了蓖麻油醇型制动液、矿物油型制动液和合成型制动液三个发展阶段，其组成随制动液的类型不同而存在较大的变化，但基本上都是由基础油和各种添加剂组成。,第一节 制动液的组成,一、蓖麻油醇型制动液 蓖麻油醇型制动液是车辆制动系统中最早使用的制动液，由蓖麻油加酒精(1号醇型制动液)或丁醇(3号醇型制动液)或酒精和甘油（蓖麻油甘油醇型制动液）配制而成，基本上不加添加剂。该型制动液较好地满足了早期车辆制动系统的使用要求。,45%55%de 蓖麻油 醇类 5545 这里指的是质量分数,醇型制动液优点是生产原料容易得到、合成生产工艺简单、产品润滑性能较好；缺点是高、低温性能较差。酒精蓖麻油制动液的10蒸发温度指标仅为不低于78，在高温条件下使用时容易产生气阻而使制动失效；而在-25以下的低温时，又会出现白色结晶，不宜在气温低于-25的条件下使用，否则容易造成制动迟缓而导致制动故障。,我国1970年以前汽车液压制动系统使用的制动液几乎都是蓖麻油醇型制动液，现已被淘汰。,二、矿物油型制动液 矿物油型制动液以低凝点馏分油作为基础油，并加入增粘剂、抗氧化剂、防锈剂、染色剂调和而成。 矿物油型具有温度适应范围宽、低温性能好、对金属无腐蚀作用等优点。 但其缺点也很明显。该产品对天然橡胶有溶胀作用，容易胀裂而发生事故，必须使用耐油橡胶皮碗和密封零件。 因此，一些发达国家已不再使用矿物油型制动液，在我国也未被推广应用。,三、合成型制动液 目前，合成型制动液主要有三种类别，即醇醚型、酯型。合成型制动液由基础液、稀释剂和添加剂组成。,1.基础液（工作液） 基础液是制动液组分中最主要的组成部分。基础液在很大程度上决定着制动液的高低温性能、橡胶相容性能、金属防腐蚀性能。还要求基础液的挥发性要小，即使经过长时间使用后失去稀释剂时，也应保证制动器的正常工作。 同时，为了使制动总泵和车轮制动分泵内活塞动作平稳圆滑，基础液还应具有良好的润滑性。,各种基础液,2.稀释剂（溶剂） 稀释剂用来对制动液的低温性能指标进行必要的调整，以保证制动系统工作可靠。同时，稀释剂也用来对橡胶相容性指标进行适当调节，以减小橡胶零部件的溶胀作用。稀释剂主要成分为乙二醇单醚、环氧乙烷、丙烷、无硅共聚物的甲基醚等。,3.添加剂 制动液中的添加剂主要用来改善和补充制动液的各项性能指标，以克服制动液润滑剂和稀释剂在性能方面的不足。可加入制动液中的添加剂品种较多，它们是：抗氧剂、防腐剂、防锈剂、pH调节剂、粘度指标改进剂、润滑剂、抗泡剂、破乳剂、染料和气味抑制剂等。,第二节 制动液的使用性能,一、高温性能 频繁制动会造成制动液温度迅速升高。制动液必须具有优良的高温性能。 制动液的高温性能指标主要包括：100运动粘度、平衡回流沸点、湿平衡回流沸点、蒸发性和气阻温度等5项指标。,1100运动粘度 目前，国内外各种合成制动液标准对制动液在100时运动粘度指标要求都是相同的，即不小于1.5mm2s。 制动液标准之所以要规定这一指标，主要是为了保证制动液在使用过程中，当温度升高到一定程度时，仍能保证制动液具有良好的润滑和密封性能。,2.平衡回流沸点 平衡回流沸点 (Equilibrium Reflux Boiling Point)是指在冷凝回流系统内与大气压平衡条件下，试样沸腾的温度。平衡回流沸点，一般简称为制动液的干沸点。应注意与馏分油的沸点的区别。 平衡回流沸点测定仪 测定时按照SH/T 0432，60mL试样在100mL圆底双口短颈耐热玻璃烧瓶内与大气压平衡。加热烧瓶，油蒸气上升到装在烧瓶上方的冷凝器，遇冷后油滴回流到烧瓶中；调整加热，并在一定回流速度下沸腾，用校正到标准大气压的温度作为平衡回流沸点。 平衡回流沸点是在没有吸收水分情况下的耐高温性能指标，主要反映组成制动液的各种原料组分的沸点高低。一般情况下，只有平衡回流沸点越高，制动液的高温性能才可能越好。,平衡回流沸点测定仪,3.湿平衡回流沸点（WERBP） 湿平衡回流沸点(WERBP) ，又称为制动液的湿沸点，是指在规定的试验条件下，制动液吸收一定量水分或加入一定量水分后测得的平衡回流沸点温度值。 湿平衡回流沸点是衡量制动液在加入制动系统后，在使用过程中吸收一定水分情况下制动液产品的耐高温性能指标。 由于合成制动液在储存和使用过程中与空气接触时，很容易吸收空气中的水分，因此，与平衡回流沸点指标相比，湿平衡回流沸点指标更能反映制动液在实际使用过程中的耐高温性能状况。湿平衡回流沸点越高，在使用过程中的耐高温性越好。因此，国内、外制动液标准也都对不同等级的制动液规定了相应的平衡回流沸点和湿平衡回流沸点指标。,4.蒸发性 制动液的蒸发性是制动液的一项重要高温性能指标，它是将规定量的制动液在100温度条件下按规定方法经过一定时间恒温(如168h)后，根据试验前后制动液的质量变化，计算其蒸发损失百分率；同时检查试验后的残液中有无砂粒或磨蚀物，并测定其在-5条件下的流动性。 制动液的蒸发性指标是控制制动液在一定温度条件下蒸发损失大小的指标。,5.气阻温度 在车辆制动过程中，摩擦产生的热量会使制动液的温度不断升高，当达到能使制动液开始气化的温度时，就会产生一定量的气体。在制动过程中，主泵活塞压缩的除了制动液外，还有一部分可压缩的气体；当制动液产生的气体体积数量增大到一定程度时，即使主泵活塞移动到极限位置，仍不能产生足够大的压力去推动制动装置进行制动，导致制动失灵，这种现象就称为气阻，产生气阻时所测得的制动液温度就称为气阻温度。（目前国内标准中尚无此指标要求）,二、低温性能 制动液的低温性能主要是指制动液在寒冷地区、极寒冷地区使用时，保证车辆制动系统正常工作，制动灵敏、可靠的能力。这些性能指标主要包括低温(-40或-50)运动粘度、低温流动性和外观。,1.低温运动粘度 低温运动粘度（-40或-50）是反映液体在低温条件下流动性大小的使用性能指标。低温粘度越小，制动愈灵敏；低温粘度越大，则制动就愈迟缓，甚至导致制动失灵。,2.低温流动性和外观 制动液的低温流动性和外观指标主要用来评定制动液低温稳定性。 它是将制动液放置在规定的-40和-50低温箱中，保持规定的时间后，取出，通过观察透明度变化、是否产生沉淀物、是否分层等来判断其外观变化；通过测量倒置试管时气泡上升到液面的时间来判断其流动性。,三、抗腐蚀性和防锈性 在液压制动系统中与制动液接触的金属管路和元器件较多，并涉及多种金属元素；为了确保这些零部件长期正常、可靠工作，一个重要条件是液压制动系统中的金属零部件不发生锈蚀、腐蚀，因此制动液必须具有优良的抗腐蚀性和防锈性。 制动液的抗腐蚀性和防锈性通过金属腐蚀性能试验评定。,四、与橡胶的配伍性 在液压制动系统中，为了保证制动液不渗漏、并传递制动能量，使用了多种橡胶零部件。制动液在工作过程中会直接与这些橡胶部件相接触。为了保证这些橡胶件正常工作，要求制动液具有良好的橡胶配伍性，对橡胶配件不能产生过度的软化、溶胀、溶解、固化和收缩作用。 制动液标准中通过橡胶皮碗试验，来确定制动液的橡胶配伍性。,五、抗氧化性 制动液在制动系统中受高温和金属催化等因素的影响，会促使制动液氧化变质，为此，要求制动液具有优良的抗氧化性。 制动液抵抗氧化衰变的能力称为抗氧化性。抗氧化性越好，则制动液不易氧化变质，储存期和使用期就长。,六、容水性 要求制动液吸水后能与水互溶，不产生分离和沉淀，主要用来评定水分对制动液性能的影响。 它是将试验制动液按规定的方法增湿后，加注到100mL的离心管中，在-40温度下保持22h后，迅速观察试样的外观，如是否分层、是否有沉淀物及试样透明度等情况，并测量离心管倒置时，气泡上升到液面的时间；接着，在60温度条件下保持22h后，再次观察试样的外观，并测量离心沉淀百分率。,七、液体稳定性 制动液的液体稳定性包括高温稳定性和化学稳定性两项指标。该指标主要用来反映制动液在一定试验条件下的物理和化学稳定性能。 高温稳定性是将60mL试验制动液加热到185，恒温2h后，再升温测定其平衡回流沸点，用试验制动液恒温前的平衡回流沸点与恒温后测得的平衡回流沸点之差来评定制动液的高温稳定性能。 化学稳定性是将30mL试验制动液与30mL相容性液体混合后测定其平衡回流沸点，用开始沸腾回流后第一分钟内混合试液的最高温度与随后测得的平均沸点之差来评定制动液的化学稳定性。,八、液体相容性 主要用来评定试验制动液是否与其它同类型的制动液混溶。 该试验重点考察制动液之间的物理和化学相容性，如制动液与相容性液体进行混合后是否分层、沉淀等。,第三节 制动液的标准,一、国外制动液标准简介 美国制动液标准是世界上制订最早，也是目前最有影响力的制动液标准。包括美国汽车工程师学会制定的SAE J l703、1704和1705系列标准，美国联邦运输部制定的FMVSS No.116规格 DOT3、DOT4、DOT5和DOT5.1系列标准。 制动液的国际标准是ISO 49251978“道路车辆非石油基制动液”。 ISO 4925标准也曾在20世纪90年代提出过修订方案，将制动液分为1、2、3级三个使用性能等级，并分别与DOT3、 DOT4和DOT5.1级制动液相对应。但是该修订方案至今也没有正式发布。,DOT 4/DOT 3, SAE J1703,DOT 3, J1703,DOT 4, DOT 3, J1703,二、我国制动液标准 我国现行有效的制动液标准均为合成制动液标准。 1.GB10830-1998“机动车制动液使用技术条件”，（P171表）将机动车制动液分为JG3、JG4、JG5三级。JG为交通部、公安部系列，J为“交通部”，G为“公安部”第一个汉字的汉语拼音的首字母（大写）。 2.GB12981-2003“HZY3、HZY4、HZY5合成制动液”标准（书P172、173），将机动车制动液分为HZY3、HZY4、HZY5三级。本标准系列代号由汉语拼音字母和阿拉伯数字两部分组成。其中H、Z和Y分别为“合成”、“制动”和“液体”的第一个汉字的汉语拼音的首字母大写，阿拉伯数字代表本系列各使用性能等级。HZY3、HZY4、HZY5分别对应DOT3、DOT4、DOT5或DOT5.1。,JG3,HZY3,HZY3、HZY4、HZY5,三、制动液的发展趋势 近年来我国汽车工业的发展趋势已逐渐向国际水平靠近，国内、外汽车制动液的使用现状和发展趋势是： 1.满足SAE J1703、FMVSS No.116 DOT3、JG3、HZY3制动液质量要求的合成制动液的使用量在一段时间内仍将占相当数量，但其比例将会逐渐减少；,2.满足SAE J1704、FMVSS No.116 DOT4 、JG4、HZY4制动液质量要求的合成制动液的使用量将会不断增加，最终将成为主要的汽车制动液； 3.满足FMVSS No.116 DOT5.1 、JG5、HZY5制动液质量要求的合成制动液，由于其优异的高、低温性能，已在一些高性能车辆及特殊用途车辆上得到使用，有进一步推广的应用前景。,第四节 制动液的选择和使用,制动液的正确选择和使用是确保车辆制动系统安全、可靠工作和制动及时、灵敏的重要环节，故对制动液的选用要慎重。,一、制动液的正确选择 我国JG系列制动液的主要特性及推荐使用范围如表 选择制动液时，应遵循以下原则： 选用时应依据车辆使用说明书。选用的制动液使用性能等级不能低于车辆制造厂规定的制动液使用性能等级；所选用的制动液类型应与车辆制造厂规定使用的制动液类型一致；应选用知名厂家生产的、性能稳定、质量有保证的制动液。 2. 根据环境条件,主要是气温、湿度和道路交通条件选择。如：在炎热的夏季，在山区多坡或高速公路上