Zadziwiające, jak ważną rolę w nowych samochodach odgrywa elektronika i jak wiele funkcji nie mogłoby być dziś realizowanych bez udziału wszechobecnych obwodów drukowanych. W nowoczesnych pojazdach tradycyjna deska rozdzielcza została zastąpiona ekranem umożliwiającym śledzenie parametrów jazdy na cyfrowych zegarach. Rozmieszczone w kabinie sensory rozpoznają zamiary kierowcy na podstawie wykonywanych przez niego gestów. Kamery sczytują znaki drogowe, a czujniki odległości na bieżąco rejestrują dystans do najbliższego pojazdu. Nie można zaprzeczyć, że tego typu rozwiązania zwiększają aktywne i pasywne bezpieczeństwo kierowcy i pasażerów. Także asystent hamowania jest w stanie zapobiec wielu potencjalnym kolizjom. Jeśli jednak przyjrzymy się bliżej konstrukcji układu hamulcowego samochodu, dostrzeżemy, że zastąpienie hamulców hydraulicznych układem elektrycznym w wielu przypadkach nie przynosi pożądanych korzyści.Hydrauliczny nie znaczy gorszy

ABS (ang. Anti-lock Braking System) został wprowadzony do produkcji seryjnej niemal 40 lat temu jako system pomocniczy hydraulicznego układu hamulcowego zapobiegający blokowaniu się kół w trakcie ostrego hamowania. Co prawda sam ABS steruje zaciskami hamulcowymi w sposób elektroniczny, jednak zintegrowany z nim układ hamulcowy obsługiwany jest już hydraulicznie. Jak to możliwe, że w XXI wieku, kiedy nowe samochody są masowo wyposażane w silniki elektryczne, systemy elektroniczne sterujące skrzynią biegów i pracą sprzęgła oraz elektrycznie wspomagane układy kierownicze, hamulce skutecznie opierają się temu trendowi?

Główną przyczyną tego stanu rzeczy jest niezrównana niezawodność hydraulicznego układu hamulcowego: nawet w przypadku całkowitego wyładowania akumulatora hamulec nadal działa bez zarzutu. Co prawda przy wyłączonym silniku dezaktywacji ulega także układ wspomagania hamowania, co powoduje, że hamulec staje się „twardy”, a jego obsługa wymaga przyłożenia znacznie większej siły. Niemniej jednak nawet w takiej sytuacji kierowca może do pewnego stopnia kontrolować toczący się pojazd, spowalniając jego prędkość.

Równie istotną zaletą hydraulicznego układu hamulcowego jest duża szybkość reakcji: siła przyłożona do pedału hamulca jest natychmiast mechanicznie przenoszona na pompę hydrauliczną, a stamtąd – hydraulicznie – na cztery cylindry hamulcowe znajdujące się przy kołach.

Hamulce pod stałą kontrolą

Oprócz zalet hydrauliczny układ hamulcowy ma jednak także pewne słabości: musi być regularnie serwisowany w profesjonalnym warsztacie. Zabiegi serwisowe obejmują m.in. okresową wymianę płynu hamulcowego w odstępach nie rzadszych niż dwa lata – obowiązek może nie tyle nieprzyjemny, co sprzeczny z generalnym dążeniem do zwiększenia bezobsługowości nowoczesnych pojazdów. Konieczność ta podyktowana jest względami bezpieczeństwa: płyn hamulcowy jest bowiem substancją silnie higroskopijną. Dzięki temu woda dostająca się do układu hamulcowego m.in. przez przewody i przyłącza nie łączy się w większe cząstki, ale jest natychmiast wchłaniana i wiąże się z płynem hamulcowym. Z czasem jednak zawartość wody w płynie wzrasta, co może skutkować znacznym ograniczeniem siły hamowania. Ciepło generowane podczas hamowania na klockach i tarczach hamulcowych podgrzewa bowiem wodę w sąsiednich przewodach hamulcowych, przekształcając ją ostatecznie w parę wodną. To z kolei powoduje wrzenie płynu hamulcowego i redukcję ciśnienia w układzie. Jeśli w takiej sytuacji kierowca, zamiast zwolnić pedał hamulca, nadal próbuje hamować, może się to skończyć wypadkiem. Najlepszym sposobem zapobieżenia mu jest właśnie regularna wymiana płynu hamulcowego – zanim przekroczone zostaną bezpieczne limity zawartości wody.

Wymiana płynu hamulcowego służy jednak także innemu celowi: płyn nie tylko przenosi siły, ale także gwarantuje odpowiednie smarowanie i czyszczenie poszczególnych komponentów hydrauliki. Dlatego tak ważne jest, aby zapewnić mu odpowiednią jakość i czystość. Zwłaszcza że jego skład przez lata praktycznie nie uległ zmianie, a kosmetyczne poprawki receptury, np. ograniczenie lepkości (w tym także w niskich temperaturach), wynikały z konieczności dostosowania się do obowiązujących przepisów. W efekcie, mimo że temperatura wrzenia nowego płynu hamulcowego waha się w granicach 280°C, po dostaniu się do niego wody szybko spada ona do ok. 100°C.

Klasyfikacja płynów hamulcowych

Klasyfikację płynów hamulcowych wymyślił w zasadzie sam DOT, czyli Department of Transportation – amerykańskie ministerstwo transportu. Przepis 116 FMVSS („Federal Motor Vehicle Safety Standards”), będący w pewnym stopniu odpowiednikiem Prawa o ruchu drogowym, opisuje właściwości płynów hamulcowych. Definiuje on klasy DOT 3, 4 i 5 – bez dodatków. Wszystko, co wykracza poza tę specyfikację, jest indywidualną inicjatywą producenta. Odmienne nazwy stanowią wyłącznie nadinterpretację standardu DOT. Jedynym wyjątkiem w tym względzie jest DOT 5.1. Klasa ta została dodana do przepisu jako odpowiednik DOT 5.

Z braku własnych norm Europejczycy zapożyczyli przyjęte w latach 70. XX w. przepisy DOT. W latach 80. wprowadzono globalne ujednolicenie płynów hamulcowych w postaci normy ISO 4925 (klasa 3/4 odpowiada DOT 3/4). Od 2005 r. uwzględnia ona także definicję wysokiej jakości płynu DOT 4, tzw. klasy 6. Równocześnie powinna się ona pojawić w dokumentach serwisów producentów i na opakowaniach produktów. Tymczasem pierwszy warunek nie jest spełniany prawie w ogóle, natomiast drugi w najlepszym przypadku zaznaczany jest tylko drobnym drukiem. Jedyny wyjątek stanowi ATE. W tym przypadku nazwa produktu DOT 4 SL.6 przynajmniej minimalnie wskazuje na normę ISO i klasę 6.
Ewolucja norm jest odczuwalna nie tylko na wolnym rynku warsztatów samochodowych. Dotyczy ona także takich instytucji jak wojsko, które lubi jednolitość. W związku z tym armia czuła się zmuszona uzupełnić obowiązującą normę natowską H-542 (DOT 4) o własną – DOT 4+. Powód: nawet specjalne pojazdy armii bazują obecnie prawie wyłącznie na typowych komercyjnych podwoziach, są wyposażone w ABS i ESP i wymagają płynu klasy 6.

Amerykańskie ustawodawstwo robi jednak wrażenie przestarzałego. Producenci zza oceanu niezmiennie wlewają stary DOT 3 do swoich nowych samochodów, a DOT 4 jest dla nich nowoczesną technologią. Podczas gdy wszystkie produkowane w Europie modele Opla już od wielu lat wymagają DOT 4 Plus, wyprodukowana w USA Ampera i GT mogą być napełniane tylko DOT 3. Także większość modeli Toyoty nadal wymaga użycia DOT 3. I wciąż chodzi tutaj o przestrzeganie zaleceń producentów.

Wszystko przez tę higroskopijność

Płyny hamulcowe produkowane są na bazie glikolu, a dokładnie: eteru poliglikolowego i estrów boranowych. Tutaj powstaje pytanie o higroskopijność, czyli zdolność do absorbowania wody, która stanowi największą wadę płynu. Poza wodą, która może przeniknąć przez pojemnik z płynem hamulcowym, wilgoć dostaje się do układu przede wszystkim przez (gumowe) przewody hamulcowe. Jeżeli technologia oparta na glikolu nie byłaby w stanie jej wchłonąć, rozpuścić i równomiernie rozprowadzić, tworzyłyby się krople wody. Powodowałyby one nie tylko utratę smarowania, korozję czy zamarzanie, lecz także błyskawiczne parowanie płynu w temperaturze powyżej 100°C, uniemożliwiając w ten sposób działanie hamulców. Rozpowszechnienie hamulców tarczowych w latach 60. XX w. zmusiło Amerykanów do opracowania wspomnianych już klasyfikacji DOT, a w związku z tym do zdefiniowania płynów opartych na glikolu. Wyjątek stanowi DOT 5 (nie mylić z DOT 5.1), który jest oparty na oleju silikonowym. Z jednej strony może się on pochwalić dobrymi wynikami w testach (wysoką temperaturą wrzenia i niską lepkością), a z drugiej nie jest ani agresywny (nie działa destruktywnie na gumę), ani higroskopijny, co oznacza, że w teoriu nie musi być wymieniany lub może być wymieniany bardzo rzadko. Czyżby był to idealny płyn hamulcowy? Przeciwnicy zarzucają płynom DOT 5 przede wszystkim brak możliwości wchłaniania wody. Tymczasem armia USA już od 1973 r. stosuje właśnie ten płyn hamulcowy. Co prawda wówczas nie stosowano jeszcze hamulców tarczowych, a Amerykanie prowadzą wojny przede wszystkim w ciepłych rejonach, ale w amerykańskich bazach wojskowych temperatura też spada zimą poniżej zera. Dlaczego więc armia USA przestawiła się na DOT 5? Ze względów oszczędnościowych: z uwagi na brak konieczności wymiany i lepsze własności materiałowe płynu.

Te ostatnie doceniają także właściciele starych aut. Wśród nich jest wielu takich, którzy już od lat używają silikonowego wariantu i nie mają z tym żadnych problemów. Jedyna trudność polega na tym, że układ, który do tej pory był napełniony glikolem, musi zostać całkowicie rozebrany i bardzo dokładnie wypłukany. A to dlatego, że obu typów płynów nie wolno w żadnym wypadku mieszać. Stwierdzenie, że nie wolno wlewać płynu DOT 5 do nowych pojazdów wyposażonych w ABS, ponieważ płyn hamulcowy jest w takim przypadku częścią ogólnego dopuszczenia do eksploatacji i w efekcie takiego dolania dopuszczenie staje się nieważne, jest zupełną bzdurą. Żadne dopuszczenie pojazdu do eksploatacji nie definiuje rodzaju płynu hamulcowego – wyjaśnia TÜV Rheinland.

Nowoczesne urządzenia serwisowe

W początkach ery motoryzacji wymianą płynu hamulcowego zajmował się czeladnik i jego uczeń. Ten ostatni siedział za kierownicą podniesionego na lewarkach pojazdu i zapamiętale naciskał pedał hamulca, zwiększając tym samym ciśnienie w układzie. Następnie czeladnik otwierał zawór odpowietrzający cylindra hamulcowego i spuszczał płyn hamulcowy do specjalnej butli. Gdy uczeń dał mu sygnał, że udało mu się wcisnąć pedał do końca, zamykał zawór, a następnie otwierał kolejny zawór – i tak aż do opróżnienia ostatniego cylindra.

Na szczęście dziś wymiana płynu hamulcowego nie wymaga już tyle zachodu. Dzięki szerokiej dostępności urządzeń do serwisowania układów hamulcowych płyn jest automatycznie odsysany ze zbiornika wyrównawczego, który następnie napełniany jest nowym płynem podawanym pod niskim ciśnieniem. Kolejnym krokiem jest spuszczenie zużytego płynu z cylindrów przez otwarcie zaworów odpowietrzających. W przypadku niektórych sprężarek hydraulicznych konieczne jest dodatkowo odpowietrzenie układu w celu wykluczenia obecności pęcherzyków powietrza. Zużyty płyn hamulcowy gromadzony jest i utylizowany przez warsztat. Niektóre z nich korzystają z usług specjalistycznych firm zajmujących się recyklingiem płynu hamulcowego. Proces ten umożliwia odzyskanie z niego czystego płynu, który może zostać ponownie wykorzystany w samochodzie.

Przede wszystkim niezawodność

O bezkonkurencyjności hydraulicznych układów hamulcowych najlepiej świadczy fakt, że korzystają z nich nawet producenci pojazdów elektrycznych. Kilka lat temu sytuacja wyglądała jednak zgoła inaczej i wydawać się mogło, że hydraulika w samochodach ostatecznie odejdzie do lamusa. Wielu producentów pojazdów – oprócz standardowego zasilania 12 V – rozważało bowiem wprowadzenie tzw. jednostki sterującej układu elektrycznego (CECM) o napięciu 42 V. Napięcie to służyłoby do zasilania urządzeń wykonawczych sterujących pracą hamulców. Rozwiązanie to wiązało się jednak ze znacznym wzrostem cen pojazdów, a dodatkowo budziło spore kontrowersje – zarówno dotyczące kwestii bezpieczeństwa, jak i ostatecznej konstrukcji układu.

Trzeba jednak uczciwie przyznać, że mimo przewagi układów hydraulicznych nad ich elektronicznie sterowanymi odpowiednikami także i one mogą sprawiać właścicielom pojazdów spore problemy. Wystarczy przeanalizować dane na temat akcji serwisowych: wiele z nich dotyczy właśnie błędów na etapie produkcji i montażu hydraulicznych układów hamulcowych. Nieszczelność lub niewłaściwa długość przewodów hamulcowych, błędnie zamocowana pompa hamulcowa, przetarcia przewodów – lista typowych usterek, z którymi na co dzień stykają się autoryzowane serwisy producentów jest długa. W kwestii tej panuje zresztą swoisty egalitaryzm: niezależnie od marki i klasy pojazdu hydrauliczne układy hamulcowe są zbudowane w podobny sposób, a co za tym idzie – przysparzają ich właścicielom podobnych problemów.
Dziś wszystko wskazuje na to, że hydrauliczne układy hamulcowe jeszcze długo pozostaną standardowym wyposażeniem większości pojazdów. Wciąż są bowiem bezkonkurencyjne pod względem niezawodności, a jednocześnie relatywnie tanie w produkcji i montażu. Właściciele pojazdów nadal będą więc musieli pamiętać o okresowej wymianie płynu hamulcowego. Sama wymiana wciąż zaś stanowić będzie jedną z najczęściej wykonywanych usług serwisowych, stymulując rozwój rynku urządzeń do serwisowania układów hamulcowych.