Kuinka jarrujen proportioventtiili toimii?

Mitä jarrun proportioventtiili tekee – lyhyt vastaus

Jarrun annosteluventtiili rajoittaa takajarruihin lähetettävää hydraulipainetta etujarruihin verrattuna. Kun jarrut voimakkaasti, paino siirtyy eteenpäin, mikä vähentää takapyörän pitoa. Ilman paineensäätöä takapyörät lukkiutuvat ennen etuosia, jolloin ajoneuvo pyörii tai perääntyy. Annosteluventtiili estää tämän rajoittamalla takajarrun paineen kalibroituun kynnysarvoon - tyypillisesti jonnekin 30 % ja 50 % järjestelmän kokonaispaineesta , riippuen ajoneuvon rakenteesta ja painon jakautumisesta.

Tämä komponentti sijaitsee hydraulisessa jarrulinjassa pääsylinterin ja takajarrusatulien tai pyöräsylintereiden välissä. Se ei vaikuta etujarrutukseen. Etujarrut käsittelevät suurimman osan pysäytysvoimasta – useimmissa henkilöautoissa etuakseli vaimentaa välit 60% ja 80% kokonaisjarrutusenergiasta kovan pysähdyksen aikana. Takajarrut auttavat, mutta ne on pidettävä kurissa ennenaikaisen lukkiutumisen välttämiseksi.

Jarrun annosteluventtiilin toiminnan ymmärtäminen tarkoittaa kuormansiirron fysiikan ymmärtämistä. Mitoitusventtiili ei ole passiivinen rajoitus - se on paineherkkä laite, joka reagoi todelliseen jarrulinjan paineeseen reaaliajassa.

Sisäinen mekaniikka: kuinka painetta hallitaan

Vakiomittausventtiilin sisällä on jousikuormitettu mäntä, jossa on kalibroitu jakopiste. Asetetun painekynnyksen alapuolella - jota usein kutsutaan "polvipisteeksi" tai "jakopisteeksi" - venttiili siirtää täyden paineen takajarruihin. Kun linjapaine ylittää tämän kynnysarvon, mäntä liikkuu rajoittaakseen lisäpaineen nousua takapiiriin.

Tässä on mitä tapahtuu vaihe vaiheelta jarrutuksen aikana:

1. Kuljettaja painaa jarrupoljinta, mikä lisää painetta pääsylinteriin.
2. Paine virtaa aluksi tasaisesti sekä etu- että takapiireihin.
3. Kun takapiirin paine saavuttaa polvipisteen (tyypillisesti 400-600 psi monissa henkilöautoissa) annosteluventtiilin mäntä siirtyy.
4. Venttiili hidastaa paineen nousua takapiirissä, jolloin etupaine voi nousta esteettömästi.
5. Suurimmalla poljinvoimalla etujarrut voivat vastaanottaa 1200 psi tai enemmän kun taas takaosaa pidetään murto-osassa siitä.

Takapaineen suhdetta etupaineeseen polvipisteen yläpuolella kutsutaan kaltevuussuhteeksi. Esimerkiksi kaltevuussuhde 0,3 tarkoittaa, että jokaista 100 psi:n etupaineen nousua kohti jakopisteen yli, takapaine kasvaa vain 30 psi. Tämä suhde on suunniteltu vastaamaan ajoneuvon painoa, akseliväliä ja painopistettä.

Tyypit Autojen jarruventtiilit Käytetään paineen suhteuttamiseen

Kaikki takapainetta säätelevät autojen jarruventtiilit eivät toimi samalla tavalla. Eri ajoneuvotyypeissä ja eri aikakausissa on käytetty useita malleja:

Kiinteä mittausventtiili

Tämä on yksinkertaisin muotoilu. Jakopisteen ja kaltevuuden suhde on kiinteä valmistuksen yhteydessä. Se ei ota huomioon ajoneuvon kuormituksen muutoksia. Tyhjänä puolen tonnin painoinen lava-auto tarvitsee erilaisen takajarrun tasapainon kuin silloin, kun se kuljettaa 800 puntaa kuormaa – kiinteä venttiili ei voi mukautua. Nämä ovat yleisiä vanhemmissa henkilöautoissa ja kevyemmissä ajoneuvoissa, joissa kuorman vaihtelu on vähäistä.

Load-Sensing Proportioning Valve (LSPV)

Kuorman tunnistava annosteluventtiili kytkeytyy mekaanisesti takajousitukseen vetotangon kautta. Kun ajoneuvoa kuormitetaan ja jousitus puristuu, vivusto säätää venttiilin jousen esijännitystä ja nostaa polvikohtaa. Tämä mahdollistaa enemmän takajarrupainetta, kun taka-akselilla on enemmän painoa – juuri silloin, kun suurempi takajarrutus on turvallista. Tätä mallia käytetään laajalti kuorma-autoissa, pakettiautoissa ja maastoautoissa. Täysin lastatun lava-auton takajarrun paineraja saattaa siirtyä 200-400 psi kuormittamattomaan tilaan verrattuna.

Yhdistelmäventtiili

Monet ajoneuvot 1970-luvulta 1990-luvulle käyttivät yhdistelmäventtiiliä, joka integroi kolme toimintoa yhdeksi koteloksi: annostusventtiilin, paine-erokytkimen ja annosteluventtiilin. Annosteluventtiili viivästyttää hieman etulevyjarrun kytkeytymistä, jotta takarumpujarrut kytkeytyvät ensimmäisenä kevyen jarrutuksen aikana, mikä tasapainottaa tunteen. Paine-eron kytkin laukaisee jarrun varoitusvalon, jos yksi piiri menettää paineen. Mitoitusosa käsittelee takapaineen rajoituksen edellä kuvatulla tavalla. Tämä muotoilu säästää tilaa ja yksinkertaistaa asennusta.

Elektroninen jarruvoimanjako (EBD)

Nykyaikaiset ABS:llä varustetut ajoneuvot korvaavat tyypillisesti mekaanisen annostuksen elektronisella jarruvoimanjaolla. EBD käyttää pyörän nopeusantureita, ABS-hydraulista ohjausyksikköä ja ajoneuvon ECU:ta takajarrun painetta säätelemään dynaamisesti. Se ottaa huomioon todellisen pyörän luiston, ei vain linjapainetta. EBD voi reagoida millisekunneissa ja mukautua erilaisiin tienpintoihin, ohjaustuloihin ja kuormitusolosuhteisiin samanaikaisesti. Tässä järjestelmässä mekaaninen annosteluventtiili joko eliminoidaan tai säilytetään vain vikasietoisena varana.

Jarrujärjestelmän mittausventtiilin sijainti

Mittausventtiili on sijoitettu taka-akselia syöttävän jarruletkun linjaan. Ajoneuvoissa, joissa on diagonaalisesti jaettu jarrupiiri (jossa jokainen piiri ohjaa yhtä edessä ja yksi vastakkainen takana), annostustoiminto voidaan sisällyttää itse pääsylinteriin tai kopioida kullekin takalinjalle. Vanhemmissa etu/taka-jaetuissa järjestelmissä yksi venttiili käsittelee koko takapiirin.

Kuorma-autoissa ja hyötyajoneuvoissa LSPV asennetaan tyypillisesti taka-akselin koteloon tai runkoon lähelle takajousitusta, ja vivusto on kytketty suoraan akseliin. Jousituksen liikkeen mittaus antaa venttiilille reaaliaikaista tietoa takakuormasta ilman antureita tai elektroniikkaa.

Suhde annosteluventtiilin ja muiden järjestelmän autojen jarruventtiilien välillä on peräkkäinen:

• Pääsylinteri — tuottaa hydraulipainetta polkimen syötöstä
• Jarrutehostin — vahvistaa poljinvoimaa ennen kuin se saavuttaa pääsylinterin
• Mittausventtiili — viivästyttää etulevyn kytkeytymistä valopysäytteisiin (yhdistelmäventtiileissä)
• Mittausventtiili — rajoittaa takapiirin painetta jakopisteen yläpuolelle
• ABS-modulaattori — puuttuu yksittäisen pyörän tasolla lukkiutumisen aikana

Jokaisella näistä autojen jarruventtiileistä ja komponenteista on erillinen tehtävä, mutta niiden on oltava yhteensopivia ja sovitettava asianmukaisesti ajoneuvon jarrutusominaisuuksiin.

Merkkejä jarrujen osoitusventtiilin epäonnistumisesta

Viallinen annosteluventtiili tuottaa tunnistettavia oireita. Koska se ohjaa takajarrujen tasapainoa, ongelmat ilmenevät pääasiassa jarrutuksen aikana:

Takapyörän lukkiutuminen kohtalaisessa jarrutuksessa

Jos venttiili epäonnistuu auki-asennossa, se siirtää rajoittamattoman paineen takajarruihin. Tuloksena on, että takapyörät lukkiutuvat jopa tavallisten pysähdysten aikana – ei vain paniikkijarrutuksen aikana. Tämä on yksi vaarallisimmista vikatiloista, koska se voi aiheuttaa ajoneuvon takaosan heilumisen. Märillä tai löysillä pinnoilla tämä tapahtuu vielä pienemmillä nopeuksilla.

Heikko tai tehoton takajarrutus

Jos venttiili juuttuu kiinni tai voimakkaasti rajoittuneessa asennossa, takajarrun paine katkeaa kokonaan tai laskee lähelle nollaa. Takajarrut eivät vaikuta juuri mitenkään. Pysäytysmatkat pitenevät ja jarrujen häipyminen tapahtuu nopeammin, koska kaikki lämpökuormitus kohdistuu etujarruihin. Tämän seurauksena eturoottorit voivat ylikuumentua ja vääntyä ennenaikaisesti.

Epätasainen jarrupalojen ja kenkien kuluminen

Etu- ja takajarruvoiman suhteeton jakautuminen aiheuttaa epätasaisia kulumiskuvioita. Jarrutarkastuksia suorittavien teknikkojen, jotka löytävät pahoin kuluneita etulevyjä tuskin käytettyjen takakenkien tai jarrupalojen rinnalla – ajoneuvossa, jossa ei ole ABS-ongelmia – tulee epäillä mittausventtiilin toimintahäiriötä.

Jarrujen varoitusvalo

Yhdistelmäventtiilillä varustetuissa ajoneuvoissa paine-eron kytkin laukaisee jarrun varoitusvalon, jos etu- ja takapiirien välillä on merkittävä epätasapaino. Tämä ei aina tarkoita viallista annostusventtiiliä, mutta se on diagnoosin lähtökohta.

Nestevuoto venttiilin rungossa

Venttiilin sisäiset tiivisteet voivat huonontua ajan myötä, erityisesti ajoneuvoissa, joissa jarrunestettä ei ole huuhdeltu aikataulun mukaisesti. Jarruneste on hygroskooppista – se imee kosteutta ilmasta. Useiden vuosien jälkeen ilman huuhtelua, kosteuden saastuttama neste syövyttää venttiilin sisäreikää ja mäntää aiheuttaen tiivistevaurion ja ulkoisen vuodon. Jarruneste tulee vaihtaa 2 vuoden tai 30 000 mailin välein useimmissa ajoneuvoissa tämän estämiseksi.

Diagnoosi ja testausmenettelyt

Mittausventtiilin testaus edellyttää hydraulipaineen mittaamista etu- ja takapiireissä samanaikaisesti hallitun jarrutuksen alla. Tämä tehdään käyttämällä jarrupainemittaria, jossa on T-liittimet, jotka on asennettu etu- ja takajarruletkuihin.

Menettely tapahtuu yleensä seuraavasti:

1. Asenna painemittarit annosteluventtiilin etu- ja takapoistoaukkoon tai kunkin piirin testipisteeseen.
2. Kun moottori on sammutettu ja jarrutehostin tyhjennetty, paina jarrupoljinta tasaisesti kasvavaa painetta.
3. Tallenna paine molemmissa mittareissa samanaikaisesti, kun poljinvoima kasvaa.
4. Jakokohdan alapuolella etu- ja takapaineiden tulee olla yhtä suuret tai hyvin lähellä.
5. Jakopisteen yläpuolella takatulkin pitäisi näyttää hitaampaa nousua etupuolelle verrattuna.
6. Vertaa lukemia ajoneuvon valmistajan spesifikaatioihin jakopisteen ja kaltevuuden suhteen.

Jos paineet edessä ja takana pysyvät samana kaikilla poljinvoimilla, venttiili ei toimi. Jos takapaine on suhteettoman alhainen kaikilla poljinvoimilla, venttiili voi juuttua rajoitettuun asentoon. Molemmat olosuhteet vaativat venttiilin vaihtoa.

Kuorman tunnistavien annosteluventtiilien osalta myös vivuston säätö on tarkistettava. Monissa LSPV:issä on säädettävä varren pituus, joka asettaa venttiilin perusasennon. Jos vivusto on säädetty väärin – esimerkiksi takajousituksen korjauksen jälkeen – takajarrujen suorituskyky on virheellinen, vaikka itse venttiili toimisi. Ajoneuvon valmistaja määrittää vivuston pituuden tyhjänä.

Korvausnäkökohdat ja yleiset virheet

Annosteluventtiilin vaihto on yksinkertaista hydraulista työtä, mutta käytännössä useita virheitä on yleisiä:

Väärän venttiilimäärittelyn asentaminen

Mittausventtiilit eivät ole universaaleja. Venttiili, jossa on väärä jakopiste tai kaltevuussuhde, aiheuttaa jarrutusjännitteen, joka ei vastaa ajoneuvoa. Pienilläkin eroilla on merkitystä – 100 psi:n liian korkea jakopiste sallii liiallisen takajarrupaineen kevyen auton kovissa pysähdyksissä. Käytä aina täsmälleen kyseiselle ajoneuvolle määritettyä osanumeroa, ei vain saman malliperheen samankaltaista ajoneuvoa.

Jarrun ilmanpoiston ohittaminen vaihdon jälkeen

Aina kun jarrun hydraulipiiri avataan, ilmaa voi päästä sisään. Ilma on puristuvaa - jarruneste ei. Jopa pieni ilmakupla takapiirissä aiheuttaa huokoisen polkimen ja epäjohdonmukaisen takajarruvasteen. Täysi jarrun ilmaus, alkaen pääsylinteristä kauimpana olevasta pyörästä, on pakollinen venttiilin vaihdon jälkeen.

Ei puututa perussyyn

Tukkeutunut tai vuotava venttiili on usein oire laiminlyödystä jarrunesteestä. Venttiilin vaihtaminen huuhtelematta vanhaa, kosteutta sisältävää nestettä jättää syövyttävää nestettä järjestelmään. Uusi venttiili hajoaa samalla mekanismilla lyhyen ajan sisällä. Kaikkiin venttiilien vaihtoihin tulee liittää täydellinen jarrunesteen huuhtelu käyttämällä uutta DOT 3 tai DOT 4 nestettä ohjeiden mukaisesti.

Suhteutusventtiilin ohittaminen suorituskyvyn parantamiseksi

Jotkut suorituskyky- ja kilpasovellukset poistavat tai ohittavat tarkoituksella tehtaan annosteluventtiilin säädettävän jarrutangon hyväksi. Tämä antaa kuljettajalle suoran hallinnan edestä taakse jakoa. Radalla, jolla on kokeneita kuljettajia ja hallittuja olosuhteita, tämä on laillinen asetus. Yleisellä tiellä se on vaarallista. Mittausventtiilin poistaminen katuajoneuvosta ilman asianmukaisesti kalibroitua vaihtoa poistaa tärkeän turvamekanismin ja voi olla lainvastainen monilla lainkäyttöalueilla.

Kuinka suhteutus toimii ABS:n ja nykyaikaisten jarrujärjestelmien kanssa

ABS:llä varustetuissa ajoneuvoissa annosteluventtiilin ja ABS-modulaattorin välinen suhde on ymmärrettävä selvästi. ABS estää pyörien lukkiutumisen sykkimällä jarrupainetta nopeasti – se voi vapauttaa ja lisätä painetta tietyssä pyörässä aina 15-20 kertaa sekunnissa . Tämä tekee karkean takalukituksen paljon epätodennäköisemmän ABS:llä varustetussa ajoneuvossa, mikä herättää kysymyksen: onko mittausventtiilillä vielä väliä?

Vastaus on kyllä, useista syistä:

• ABS aktivoituu vasta, kun pyörä alkaa luistaa. Suhteutusventtiilin toiminta on ennaltaehkäisevää – se estää liiallisen takapaineen ennen kuin luistoa tapahtuu.
• Liukkaalla alustalla ABS ja annostelu toimivat yhdessä. Jakoventtiili vähentää todennäköisyyttä, että ABS-jarrut joutuvat puuttumaan takapyöriin, mikä lyhentää jarrutusmatkaa heikosti pitävällä pinnalla.
• Joissakin ABS-järjestelmissä elektroninen jarruvoimanjako on mekaanisen venttiilin lisätoiminto, ei täydellinen vaihto. Mekaaninen venttiili toimii vikasietoisena, jos ABS-moduuli tai johdotus epäonnistuu.

Ajoneuvoissa, joissa EBD korvaa kokonaan mekaanisen annosteluventtiilin, ABS/EBD-järjestelmän vika voi vaikuttaa takajarrun tasapainoon. Tämä on yksi syy, miksi ABS-varoitusvaloja ei pidä jättää huomiotta – ABS-vika voi heikentää jarrujen tasapainoa, vaikka näkyviä jarrutusoireita ei olisikaan. Kun ABS-moduuli epäonnistuu tällaisissa ajoneuvoissa, järjestelmä käyttää yleensä oletuksena täyden, moduloimattoman jarrupaineen kaikkia pyöriä ja luottaa muihin turvamarginaaleihin lukkiutumisen estämiseksi.

Mittausventtiilin tekniset tiedot ajoneuvoluokkiin

Eri ajoneuvoluokat vaativat olennaisesti erilaisia annosteluventtiilien kalibrointeja. Alla oleva taulukko havainnollistaa, kuinka suunnitteluparametrit vaihtelevat ajoneuvotyypin mukaan:

Nämä luvut vaihtelevat huomattavasti valmistajien ja mallien välillä. Arvot on tarkoitettu havainnollistamaan suunnitteluparametrien aluetta sen sijaan, että ne toimisivat viitetietoina tietylle ajoneuvolle.

Miksi oikea takajarrutasapaino on turvallisuuden kannalta tärkeää

Takapyörän lukkiutuminen jarrutuksen aikana on yksi epävakaaimmista tapahtumista, jonka kuljettaja voi kokea. Kun takapyörät lakkaavat pyörimästä ja etupyörät jatkavat pyörimistä, ajoneuvo menettää suuntavakauden. Takapää seuraa ohjauspanosta riippumatonta polkua – se kulkee minne tahansa vauhti sen vie. Maantienopeuksilla tämä voi johtaa täydelliseen pyörimiseen sekunnin murto-osassa.

Liikenneturvallisuusorganisaatioiden tutkimukset ovat jatkuvasti osoittaneet, että jarrujen aiheuttama takalukkiutuminen on osatekijä merkittävässä osassa hallinnan menettämisonnettomuuksia. Annosteluventtiili on passiivinen, mekaaninen suoja tätä erityistä vikatilaa vastaan. Se ei vaadi kuljettajan taitoa aktivoidakseen, ei elektroniikkaa toimiakseen ja lisää jarrujärjestelmää merkityksettömästi.

Tästä syystä annosteluventtiili – vaikka se on epähohdoton komponentti, jota useimmat kuljettajat eivät koskaan ajattele – on yksi turvallisuuden kannalta kriittisimmistä laitteistoista autojen jarruventtiilipiirissä. Sen pitäminen hyvässä toimintakunnossa sekä säännöllinen jarrunesteen huolto maksaa hyvin vähän verrattuna sen tarjoamaan suojaukseen.

Jokaisen, joka muuttaa ajoneuvon jarrujärjestelmää – vaihtaa jarrupalojen sekoituksia, vaihtaa rummusta levyyn takana, muuttaa ajoneuvon painoa merkittävästi – mittausventtiilin kalibrointia on tarkasteltava uudelleen. Esimerkiksi takalevyn muunnos ajoneuvossa, jossa alun perin oli takarummut, vaatii erilaisen annosteluventtiilin, koska levyjarrut tuottavat enemmän puristusvoimaa samalla hydraulipaineella kuin rumpujarrut. Alkuperäisen rumpukalibroidun venttiilin käyttö takalevyjen kanssa johtaa takajarrun lukkiutumiseen kovien pysähdysten aikana, vaikka kaikki muut komponentit toimisivat oikein.