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汽车制动液质量快速鉴别技术
作者: 唐林 李玲 师颖 许书权 来源: 汽车维护与修理 日期: 2012年6月刊

汽车制动液是关系车辆行驶安全的重要产品。除执行强制性标准外,国内外都制订了严格的行政法规条例加以管理,典型的如美国联邦汽车安全技术法规FMVSS 116《汽车制动液》,由美国交通部(DOT)公路交通安全管理局颁布。我国自2002年起对汽车制动液实行工业产品许可证制度,从源头上控制汽车制动液的质量。
然而,合格的出厂产品并不能一劳永逸地保证制动系统液压力传递可靠有效。汽车制动液的各项性能会随着制动系统频繁使用而不断恶化,对在用汽车的制动液开展有效便捷的检测,监控关键指标能否符合行车安全要求,对保障人身财产安全更具有现实意义。
 
概述
   
汽车制动液在使用过程中受到高温、高压和与其接触的金属或橡胶部件的催化作用等因素的影响,质量性能指标会发生衰变。根据国内外有关人员对使用中汽车制动液质量变化情况的性能研究表明,汽车制动液在使用过程中吸收空气中的水分,是造成醇醚型(DOT3)和醇醚硼酸酯型(DOT4)制动液质量下降的主要因素,水分会导致制动液沸点快速下降、低温黏度显著增加及加剧金属部件腐蚀。汽车制动液质量快速鉴别技术一般是围绕这些关键性能变化而开展的。

汽车制动液质量快速鉴别技术,是相比较实验室检验手段而言,是指采取非常规手段快速确定制动液某项关键性能或制动液类型的一类技术。首先前者实效性强,可在数分钟或更短时间内得出结果;其次用量少,将快速鉴别技术应用于车辆在用制动液,可操作性强,更能反映制动液使用中的实际状况;最后快速鉴别技术往往在大量试验样本基础上得出经验标准,结果可信度高。制动液实验室检验手段由于时间长、用量大,在某些领域不能发挥作用,如装车制动液状况的定期监控等,而快速鉴别技术恰好能解决此类问题。
 
主要技术

汽车制动液质量快速鉴别技术根据原理不同,有水分法、沸点法及离子浓度法等。国外从上世纪80年代开始相关技术研究,并发布诸多专利,该类产品已广泛应用于汽车维修服务站点,为监控制动液质量提供了有效手段,并用于指导汽车制动液的合理更换及使用。

2.1  水分法
    
合成制动液主要原料为高分子多元醇醚及醇醚硼酸酯,这些原料具有很强的吸湿性。受汽车制动液产品包装及制动回路密封性等影响,制动液不可避免地会吸收空气中水分,从而造成产品质量下降。水分对制动液高温性能的影响极大,含1%水分的制动液沸点会降低17%左右,而含水量超过3%的制动液沸点降低高达50%,很容易导致制动回路产生气阻。因此,水分含量是反映制动液使用性能的关键指标,水分越高表明制动液降解越严重。基于水分法的制动液质量快速鉴别技术有直接法和间接法。
    
美国专利US 6651487提及一种直接测量制动液中水分含量的指示剂法。将含特定指示剂的试纸浸入制动液中,试纸会随制动液含水量不同呈现不同颜色,类似于化学PH试纸。标注WET CHECK商标的制动液水分检测试纸已在市面上出售,但这类产品有些缺陷,试纸本身及试验结果容易受到环境湿度影响,变色颜色范围从绿色到棕色,不利于严格区分等。这是一种低成本的简易方法。

电导率法是一种间接测量水分的方法,US 5028144基于此方法开发了一种制动液测试仪。随着水分增加,制动液电导率逐渐增加,专利申请者测试了主要品牌制动液的电导率,将检测结果与经验值比较,即可确定制动液中水分的含量,从而鉴别出制动液质量好坏。

2.2  沸点法
    
下坡路连续制动等工况会导致汽车制动液工作温度急剧上升,为确保车辆制动正常,制动液需达到特定沸点限值,否则制动液高温蒸发,在制动回路产生气阻,易造成制动失效。一般来说,湿沸点是更能反映制动液实际工作性能的关键指标,对于湿沸点,产品标准要求DOT3型号不低于140℃,DOT4不低于155℃,低于该限值的制动液应及时更换。

沸点法的原理是将少量制动液快速加热至沸腾并检测蒸气温度,通过与标准限值比较鉴别出制动液质量状况。基于此方法的制动液沸点仪功能结构大同小异,一般由两部分组成,一是带加热室的便携探头,用于吸取或浸蘸样品;二是温度传感器,用于检测并显示热场温度。US 578542描述了一种典型的制动液沸点检测仪,如图1所示。

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将仪器探头浸入制动液液面下一定深度,制动液由底部孔进入加热室。由于加热室内顶部存量空气及4个液位控制孔的存在,加热室内制动液液面恰好保持在温度传感器下方。由直流电池供给的电加热丝,能迅速将加热室里制动液加热至沸腾,在液面上方形成蒸气层,液体沸腾时液气两相平衡,温度传感器所检测到的温度将不在上升,恒定在某一数值范围,通过显示屏可看出所测制动液沸点。

沸点法测试便捷直观,用户根据显示结果可迅速判断制动液是否失效。沸点检测仪加热时间为30s~90s,探头需完全冷却后方可再次测试。对于高沸点样品,沸点检测仪重复性较差,推荐检测2次以上。

2.3  离子浓度法
    
汽车制动系统使用金属材料较多,最常见的是铜和铁,用于制作系统连接管路。这些管路长达数十米,与制动液接触的内表面积超过1000cm2。随着制动液使用时间变长,管路腐蚀会导致制动液中各种离子浓度逐渐增加,如铁离子、铜离子等,制动系统其他金属部件同样也会发生腐蚀。除了与制动液使用时间有关,制动液中金属离子浓度还与其沸点密切相关,US 6651487对此做了详细描述。

图2为典型金属离子浓度随制动液使用时间变化散点图。在3.5年观察时间内,三种离子浓度均呈上升趋势,其中铜离子浓度变化幅度最大,约是铁和锌的2倍。随着胺类缓蚀剂消耗殆尽,铜浓度上升到200ppm左右,腐蚀产物铁离子开始出现。可以看出,在反映制动液腐蚀特性上,铜离子浓度非常具有代表性。
 
\离子浓度增加表明制动液组分发生变化,产品性能降解,其关键指标沸点也逐渐降低。Jon A. Petty等在US 6651487中继续深入研究了金属离子浓度与同期制动液沸点的关系。选取各种不同使用时期下的制动液作为研究样本,分别检测沸点及铜、铁、锌三种离子的浓度,并试图从中
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(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:jack)

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