Wielu kierowców i mechaników, uważa płyn hamulcowy za „wieczny”. Terminy wymiany olejów są raczej dotrzymywane, ale o płynie hamulcowym pamięta jeszcze niewielu. Zapomina się o tym, że wraz z poprawą dynamiki samochodów, wzrosły wymagania odnośnie sprawności układu hamulcowego.

Płyn hamulcowy – zadania i cechy
Płyn hamulcowy, w hydraulicznym układzie hamulcowym lub sterowania sprzęgłem, jest cieczą roboczą poruszającą siłowniki układu hamulcowego lub siłownik sprzęgła i przekazującą ciśnienie wytwarzane przez pompę hamulcową do tych siłowników. Aby spełniać to zadanie, musi posiadać następujące cechy:
– wysoką temperaturę wrzenia, aby umożliwić pracę płynu hamulcowego w wysokiej temperaturze, bez niebezpieczeństwa tworzenia się tzw. korków parowych;
– zdolność do wchłaniania wody, tak by w minimalnym stopniu obniżała ona temperaturę wrzenia płynu hamulcowego;
– małą ściśliwość;
– możliwie małe oddziaływanie korozyjne w stosunku do elementów układu hamulcowego;
– nieniszczące oddziaływanie w stosunku do elementów uszczelniających.
Są to tylko niektóre cechy.
Najistotniejszą, ujemną cechą płynów hamulcowych jest ich higroskopijność, czyli łatwość wchłaniania wody. Zwiększający się udział wody, obniża temperaturę wrzenia płynu hamulcowego. Skład chemiczny płynów hamulcowych jest tak dobrany, aby to zjawisko ograniczyć, ale nie jest w stanie jego wyeliminować.

Płyn hamulcowy a sprawność układu hamulcowego
Podczas hamowania wydzielają się duże ilości ciepła, powodujące nagrzewanie tarcz lub bębnów hamulcowych, okładzin ciernych i elementów układów hamulcowych. Temperatura tarczy hamulcowej w samochodzie może sięgać od 450 stopni C do 750stopni C. Szczególnie trudne warunki pracy ma układ hamulcowy w następujących warunkach:
– powtarzający się cykl: przyspieszanie, jazda a następnie hamowanie i zatrzymanie (w czasie postoju hamulce nie są chłodzone;
– jazda w terenie górzystym;
– holowanie przyczepy lub jazda przy znacznym załadowaniu pojazdu;
– duże prędkości jazdy,
– eksploatacja pojazdu w warunkach dużej wilgotności.
Po zakończonym hamowaniu, gorące elementy układu hamulcowego nagrzewają pozostałe elementy układu hamulcowego, zwłaszcza cylinderki i tłoczki hamulcowe, a w dalszej kolejności również płyn hamulcowy stykający się z nimi lub znajdujący się w przewodach położonych w pobliżu gorących elementów hamulca.

]1[
Rys.1. Wrzenie płynu hamulcowego, a w konsekwencji powstanie pęcherzy gazu w płynie hamulcowym, objawia się analogicznie jak zapowietrzenie układu hamulcowego. Elementy na rysunku: 1 – pompa hamulcowa, 2 – tłoczek zacisku hamulcowego, 3 – klocki hamulcowe, 4 – tarcza hamulcowa, 5 – pęcherze par składników płynu hamulcowego. Opis w tekście.

Po osiągnięciu przez płyn hamulcowy określonej temperatury (zbliżonej do temperatury wrzenia), w płynie zaczynają pojawiać się pęcherzyki gazu (odparowane składniki płynu hamulcowego). Ich obecność w płynie hamulcowym daje taki sam efekt, jak obecność powietrza. Rysunek 1. prezentuje to zjawisko. Pompa hamulcowa 1, podczas hamowania, musi najpierw wytłoczyć porcję płynu hamulcowego, pod pewnym ciśnieniem, aby tłok 2 dosunął elementy cierne 3 do tarczy hamulcowej 4 (lub bębna hamulcowego). Ponieważ pęcherze gazu 5 są ściśliwe (płyn praktycznie nie jest!) ciśnienie płynu hamulcowego rośnie powoli, a zamiast przesuwania tłoczka 2, płyn wytłaczany przez pompę 1 powoduje tylko zmniejszanie ich objętości. Dopiero po ich „ściśnięciu” rozpoczyna się ruch tłoka 2, jednak uzyskanie wymaganej siły docisku okładzin 3 ciernych do tarczy lub bębna hamulcowego, wymaga dalszego „ściskania” pęcherzy gazu. Zjawisko to objawia się tym, że naciskając na pedał hamulca, w miejscu tym, w którym pedał hamulca winien stawić opór – tego oporu nie ma. Jest on znacznie dalej (w układach dwuobwodowych działa tylko jeden obwód) lub nie ma go wcale. Trzeba wykonać szybko przynajmniej jeszcze jedno naciśnięcie pedału hamulca, aby pedał hamulca stawił opór tam gdzie czynił to zwykle. Po puszczeniu hamulca, po chwili, przy ponownym naciśnięciu hamulca, zjawisko to będzie się powtarzać. Dopiero po ostygnięciu płynu i skropleniu pęcherzy gazowych, hamulce odzyskają sprawność.
Opisane zjawisko nosi nazwę „korków parowych” lub po angielsku „vapor lock”. Może ono wystąpić w każdym samochodzie, jeśli hamulce zostaną mocno zagrzane. Jednak wzrost zawartości wody, obniżający wyraźnie temperaturę wrzenia płynu hamulcowego, sprawia, że zaprezentowane zjawisko wystąpi już w niższej temperaturze.
Dla ścisłości muszę dodać, że pęcherze pary, czyli tzw. korki parowe pojawiają się w płynie hamulcowym już w temperaturze o kilka do kilkunastu stopni niższej od temperatury wrzenia tego płynu. Temperatura ta nosi nazwę temperatury korka parowego.
W praktyce warsztatowej, nie wyznacza się temperatury korka parowego płynu hamulcowego, traktując temperaturę wrzenia jako tę, w której występuje zjawisko korka parowego.
Kolejnym niekorzystnym następstwem, rosnącego udziału wody w płynie hamulcowym, jest zwiększone oddziaływanie korozyjne płynu hamulcowego na elementy stalowe i elementy aluminiowe – zwłaszcza na tłoczki zacisków lub cylinderków (procesy korozyjne zwiększają ryzyko ich zablokowania!). Ponadto płyn taki niekorzystnie oddziałuje na uszczelnienia, skracając ich trwałość.

Zjawisko korka parowego a kierowca
Sformułowane w tytule zagadnienie, dotyczy następstw psychologicznych u kierowcy, wystąpienia tego zjawiska. Wielu z nich jeżdżąc latami, mogło się nie spotkać ze zjawiskami zapowietrzenia hamulców lub korka parowego i nie wie czym się one objawiają. Jadąc jednak w terenie górzystym lub ciągnąc przyczepę kempingową, podczas kolejnego hamowania, mogą stwierdzić z zaskoczeniem, że naciskany pedał hamulców nie stawia oporu. Doszedł on prawie „do deski” a efekt hamowania jest słaby (działa tylko sprawnie jeden obwód hamulców) lub go wcale nie ma. Jest to spowodowane tym, że pomiędzy kolejnymi hamowaniami, gorące elementy układu hamulcowego spowodowały zagotowanie płynu hamulcowego. Zaskoczenie to, potęgowane często niewiedzą o przyczynie takiej niesprawności, może mieć fatalne skutki – ułamki sekund mijają a samochód jedzie. Takich przeżyć należy ludziom oszczędzić.

Klasy jakościowe płynu hamulcowego
Dwoma podstawowymi parametrami płynu hamulcowego są:
– temperatura wrzenia suchego płynu hamulcowego,
– temperatura wrzenia zawodnionego płynu hamulcowego (zawierającego ok. 3,5% wody).
Nazwy aktualnie obowiązujących klas płynu hamulcowego i minimalne wymagania dotyczące wymienionych wyżej temperatur wrzenia, są podane w tabeli 1. Wymagania odnośnie płynu hamulcowego określa amerykańska FMVSS 116. Norma krajowa, zgodnie z którą są produkowane polskie płyny hamulcowe klasy DOT, jest z nią zgodna.

Tabela 1. Wymagane temperatury wrzenia dla poszczególnych klas płynów hamulcowych

1) Popularny w naszym kraju płyn hamulcowy, nie spełniający wymagań dla płynów klasy DOT, nieodpowiedni dla nowoczesnych pojazdów.
2) Klasy DOT 4 Super i DOT 5 różnią się innymi parametrami, nie wyszczególnionymi w tabeli.

Wspomniałem wcześniej, że temperatura wrzenia płynu hamulcowego maleje wraz ze wzrostem zawartości w nim wody. Rysunek 2. przedstawia jak zmienia się wartość minimalnej, wymaganej temperatury wrzenia płynu hamulcowego, wraz z wzrastającą zawartością wody, dla płynów klasy DOT.

]2[
Rys.2. Wpływ zawartości wody, na minimalną wymaganą temperaturę wrzenia płynu hamulcowego Tw, dla płynu hamulcowego klas: DOT3, DOT4 i DOT5. (Źródło: Bendix)

Konstruktorzy pojazdów wiedząc jakie temperatury osiągają elementy układu hamulcowego, w których znajduje się płyn, dobierają płyn hamulcowy o określonej klasie. Płyn ten, przy uwzględnieniu faktu wzrastającego udziału wody, a więc spadku temperatury wrzenia (rys.2.) i pogarszaniu innych jego parametrów (np. antykorozyjnych), powinien zapewnić w okresie przyjętym przez producenta pojazdu, sprawność układu hamulcowego w normalnych warunkach eksploatacji.
Dostępne w handlu płyny hamulcowe przewyższają zazwyczaj wymagania dla danej klasy płynu. Jeśli jednak warsztat decyduje się na zakup większych ilości płynu hamulcowego, sugerowałbym sprawdzić w katalogu danej firmy wartości temperatur wrzenia płynu suchego i zawodnionego, dla płynów różnych producentów.
Wszystkie płyny oznaczone jako DOT, mogą być między sobą mieszane, chodź jako zasadę należy przyjąć, że w układzie winien znajdować się płyn pochodzący od jednego producenta.
Na rynku krajowym jest jeszcze w użyciu płyn DA1, sięgający swą historią do pierwszych samochodów marki Warszawa. Z punktu widzenia dzisiejszych standardów, jest on cieczą hydrauliczną a nie płynem hamulcowym. Jest nadal stosowany jako ciecz hydrauliczna.
Drugi, popularny na rynku płyn hamulcowy R-3, ustępuje własnością płynom klas DOT. Może być on bez ograniczeń zastępowany płynem klasy DOT-3 lub wyższej.

Przenikanie wilgoci do płynu hamulcowego
Woda przenika do układu hamulcowego dwoma drogami:
– przez zbiorniczek płynu hamulcowego – płyn znajdujący się w nim ma kontakt z powietrzem wypełniającym przestrzeń komory silnikowej lub bagażnika i przejmuje z niego wilgoć;
– przez ścianki elastycznych przewodów hydraulicznych, co jest spowodowane porowatą strukturą gumy – przenikaniu tą drogą sprzyja miejsce montażu tych przewodów, czyli przy kołach i pod podwoziem samochodu, bowiem są to miejsca szczególnie narażone na kontakt z wodą.
Konsekwencją tego procesu jest obniżenie zdatności płynu hamulcowego, czyli pogorszenie właściwości fizyko-chemicznych, które są decydujące dla jego bezpiecznego wykorzystania w układzie hamulcowym samochodu.

Kontrola zdatności płynu hamulcowego
W warunkach warsztatowych, kontrolę zdatności płynu hamulcowego wykonuje się dwoma metodami:
– przez pomiar zawartości wody w płynie hamulcowym,
– przez pomiar temperatury wrzenia płynu hamulcowego.
Urządzenia pozwalające na wykonanie pomiarów, za pomocą jednej z dwóch wymienionych metod, są dostępne na krajowym rynku.
Dla uproszczenia pomiarów, kontroli poddaje się płyn hamulcowy pobrany ze zbiorniczka płynu hamulcowego przy pompie hamulcowej. Proszę jednak pamiętać, że zawartość wody w płynie hamulcowym znajdującym się w miejscach najbardziej narażonych na wystąpienie zjawiska korka parowego, a więc w zaciskach lub cylinderkach hamulcowych oraz w połączonych z nimi elastycznych przewodach hamulcowych, jest większa niż w płynie hamulcowym ze zbiorniczka. Przykładowo: jeśli zawartość wody w płynie hamulcowym, ze zbiorniczka wynosi od 1 do 1,3% to zawartość wody w płynie pobranym z układu hamulcowego, może wynosić od 2 do 3,4%. Konsekwencją tego jest to, że temperatura wrzenia płynu hamulcowego znajdującego się w układzie hamulcowym może być nawet o 10% do 15% niższa, od temperatury wrzenia płynu hamulcowego znajdującego się w zbiorniczku płynu hamulcowego, przy pompie hamulcowej.

Pomiar zawartości wody w płynie hamulcowym
Testery mierzące zawartość wody w płynie hamulcowym, wykorzystują zjawisko zmiany parametrów elektrycznych płynu hamulcowego w zależności od zawartości wody. Jest to pośrednia metoda oceny zdatności płynu hamulcowego, ściślej jego temperatury wrzenia.
Zalety testerów mierzących zawartość wody w płynie hamulcowym są następujące:
– niski koszt urządzenia,
– krótki czas pomiaru od 3 do 5 sekund.
Wady testerów wykorzystujących tę metodę są następujące:
– zmierzona zawartość wody może nie być dokładna, bowiem parametry elektryczne są uzależnione od składu chemicznego płynu hamulcowego (lub mieszaniny płynów), czyli pośrednio od klasy płynu;
– zawartość wody w płynie hamulcowym nie jest całkowicie miarodajna, bowiem zależnie od składu chemicznego, ta sama zawartość wody powoduje spadek temperatury wrzenia o różne wartości;
Kupując tego typu tester, należy sprawdzić w instrukcji obsługi urządzenia dla jakich płynów hamulcowych (producentów, gatunków), producent testera zapewnia określoną lub przybliżoną dokładność pomiaru.
Sonda testera jest przewidziana do zanurzania w zbiorniczku płynu hamulcowego. Wyjątkiem jest tester firmy Vacula, wyposażony w dodatkową sondę przepływową, umożliwiającą na bieżąco kontrolę zdatności płynu hamulcowego spływającego z odpowietrznika układu, podczas odpowietrzania lub wymiany płynu hamulcowego.

Pomiar temperatury wrzenia płynu hamulcowego
Aby ją wyznaczyć, płyn hamulcowy znajdujący się w sondzie pomiarowej jest ogrzewany i doprowadzany do wrzenia. Temperatura ta, jest lepszą miarą zdatności płynu hamulcowego niż zawartość wody.
Zaletami tej metody pomiaru jest to, że wynik nie jest zależny: od klasy płynu hamulcowego, jego producenta ani od tego czy jest on mieszaniną dwóch lub więcej płynów.
Wadami tej metody są:
– cena urządzenia,
– czas pomiaru wynoszący od 30 do 120 sekund (zależy od uzyskanej temperatury wrzenia).
Dwa przykładowe testery, dokonujące oceny zdatności płynu hamulcowego poprzez bezpośredni pomiar temperatury wrzenia płynu hamulcowego, są przedstawione na rysunku 3. Testery tego typu mogą być wyposażone w drukarkę lub bezpośrednio z nią współpracować, posiadać złącze do przewodowej transmisji danych do komputera lub przesyłać dane drogą transmisji radiowej.

]3[
Rys.3. Przykładowe przyrządy oceniające zdatność płynu hamulcowego poprzez bezpośredni pomiar temperatury wrzenia płynu hamulcowego: a) testery DPH-202 i DPH-101 firmy WTM; b) tester BFCS 300, firmy Continental-Teves. (Źródła: WTM, Continental-Teves)

Kryteria oceny płynu hamulcowego
Przy ocenie zdatności płynu hamulcowego, sugeruję kierować się kryteriami zamieszczonymi w tabeli 2.

Tabela 2 Kryteria oceny zdatności płynów hamulcowych

Częstotliwość wymiany płynu hamulcowego Najlepszym rozwiązaniem jest przestrzeganie wymagań producenta pojazdu, odnoszących się do konkretnego typu pojazdu, a dotyczących okresów wymiany płynu hamulcowego i klasy stosowanego płynu hamulcowego. Płyn hamulcowy należy wymieniać, jeśli wystąpi jedna z dwóch sytuacji:
– samochód uzyska określony przebieg, bez względu na czas eksploatacji płynu hamulcowego,
– upłynie określony okres eksploatacji płynu hamulcowego, bez względu na przebieg.
W przypadku braku danych można posłużyć się danymi zebranymi w tabeli 3.
Wymiana płynu hamulcowego należy do normalnych czynności obsługowych każdego samochodu. W kraju nie ma żadnych przepisów dotyczących okresów wymiany płynów hamulcowych, a zdatność płynu hamulcowego nie podlega kontroli podczas przeglądów technicznych. Tester jest więc niezbędny do oceny zdatności płynu hamulcowego w obsługiwanych pojazdach, a wyniki pomiaru i Państwa wiedza powinny pomóc w przekonaniu klientów do wymiany zużytego płynu hamulcowego. Kontrolę płynów hamulcowych zalecałbym szczególnie:
– w pojazdach starszych niż 2 lata,
– sprowadzanych z zagranicy (szczególnie jeśli wcześniej „czekały na klienta” na jako uszkodzone),
– po kupnie używanego samochodu,
– w pojazdach, w których warunki eksploatacji (wymienione na wstępie artykułu) sprzyjają wystąpieniu zjawiska korków parowych.

Tabela 3 Zalecenia producentów dotyczące okresów wymiany płynu hamulcowego

Uwaga: Producenci zaostrzają wymagania dotyczące zarówno jakości stosowanych płynów hamulcowych jak i okresów ich wymiany, dlatego też dane z tabeli proszę traktować orientacyjnie, tylko w przypadku braku danych odnośnie konkretnej marki i modelu samochodu.
Tabela została opracowana na podstawie danych firmy Bendix

Zdatność płynu hamulcowego pojazdów eksploatowanych w kraju
W lipcu 1996 r. pracownicy Zakładów Chemicznych Organika S.A. (krajowego producenta płynów hamulcowych), sprawdzili w 129 pojazdach zdatność płynu hamulcowego. Pomiary były dokładne, gdyż mierzono temperaturę korka parowego. Wyniki tej kontroli są przedstawione na rys.3. Wynika z niego, że tylko 25% pojazdów posiada dobry płyn hamulcowy. Płyn w 75% pojazdach kwalifikuje się do natychmiastowej lub wykonanej w ciągu następnych ośmiu tygodni wymiany.

]4[
Rys.4. Wyniki kontroli zdatności płynu hamulcowego w pojazdach poruszających się po naszych drogach. Oznaczenia: Tkp- temperatura korka parowego. (Źródło: ZCh Organika S.A.)

Artykuł przygotował:
mgr inż. Stefan Myszkowski – Studio Konstrukcyjno-Konsultacyjne, Smolec k. Wrocławia