Podvozkové centrum APM Bilstein – 2. díl: Brzdové kapaliny

Brzdová kapalina přenáší hydraulický tlak v brzdové soustavě. Přenos tlaku by měl být zcela bezeztrátový. Skutečnost je však jiná. Vlivem vnitřního tření v kapalině dochází ke ztrátám, a protože kapalina není ani ideálně nestlačitelná, dochází i k určitému časovému zpoždění přenosu tlaku. Tyto jevy jsou označovány jako prodleva brzd a náběh brzd. Od zavedení elektronických soustav jako je ABS či EPS připadá brzdové kapalině ještě větší význam. Hydraulické agregáty těchto soustav mají velké množství drobných vývrtů a kanálků, jejichž průměr je menší než tloušťka lidského vlasu. Do všech těchto kanálků musí kapalina ve zlomcích vteřiny přenést potřebný tlak a navíc i zabrzdit jednotlivá kola a tím stabilizovat vůz v kritických jízdních situacích. To ale vyžaduje mnohem řidší kapalinu než doposud, proto mají moderní brzdové kapaliny určené speciálně pro vozy s elektronickými prvky brzdové soustavy výrazně nižší viskozitu, která umožňuje rychlejší reakce ESP.

Druhy brzdových kapalin
V současné době existují tři základní druhy kapalin používané v brzdových systémech k přenosu tlaku. Jsou to kapaliny na bázi:

  • silikonu
  • minerálních olejů
  • glykolu

Silikonové brzdové kapaliny se používají většinou u vojenské techniky,minerální oleje mají své místo tam, kde je hydraulický okruh brzd propojen s jiným hydraulickým systémem vozidla. U běžných automobilů je nejpoužívanější brzdová kapalina na bázi glykolu, na kterou jsou zaměřeny následujícící řádky:

Požadavky na parametry brzdových kapalin
Brzdová kapalina jako náplň hydraulických brzdových systémů zajišťuje spolu s ostatními částmi přenos sil při brzdném účinku vozidla. Pro celý brzdový systém platí, že všechny jeho součásti musí splňovat náročná kritéria, aby byla zajištěna bezpečnost a funkčnost v jakýchkoliv provozních podmínkách. Rovněž ale platí, že brzdová kapalina na bázi glykolu stárne (i ta nejkvalitnější absorbuje vlhkost) a tím se zhoršují její vlastnosti. Nestačí tedy pravidelně kontrolovat např. obložení, ale i kvalitu brzdové kapaliny zejména s ohledem na bod varu.

Základní požadavky na brzdovou kapalinu:

  • Dostatečně vysoký bod varu odpovídající s rezervou tepelným požadavkům brzdového systému
  • Viskozita odpovídající zvolenému konstrukčnímu řešení brzd
  • Minimální změna viskozity v závislosti na změně teploty
  • Co nejnižší hygroskopičnost (schopnost pohlcovat vodu)
  • Tepelná a chemická stabilita
  • Odolnost proti korozi
  • Snášenlivost s pryžovými díly
  • Minimální hořlavost i toxicita

Všechny tyto požadavky jsou shrnuty v mezinárodních normách, které rozdělují brzdové kapaliny do jednotlivých skupin a kategorií. Mezi základní normy a standardy, které se zabývají požadavky na brzdové kapaliny, patří americká norma FMVSS CFR 571.116, v jejímž rámci se používá specifikace DOT. Brzdovými kapalinami a požadavky na jejich parametry se také zabývá norma SAE J 1703f z roku 06/1991 a dále pak ISO 4925.

Brzdové kapaliny
Norma FMVSS CFR 571.116 SAE
J 1703f
ISO
4925
DOT 3 DOT 4 DOT 5.1 DOT 5
Suchý bod varu (°C) 205 230 260 260 205 205
Mokrý bod varu (°C) 140 155 180 180 140 140
Kinematická viskozita při -40°C (mm²/s) max. 1500 max. 1800 max. 900 max. 900 max. 1800 max. 1500
Kinematická viskozita při +100°C (mm²/s) min. 1,5 min. 1,5 min. 1,5 min. 1,5 min. 1,5
Báze poly- alkylenglykol/ glykoleter ester kyseliny borité glykoleter ester kyseliny borité glykoleter silikonový olej glykoleter poly- alkylenglykol/ glykoleter

Suchý bod varu – je definován při 0% obsahu vody v brzdové kapalině
Mokrý bod varu – je definován při 3,5% obsahu vody v brzdové kapalině

Bod varu
Čím vyšší má brzdová kapalina bod varu, tím je vyšší spolehlivost brzdového systému v extrémních podmínkách. Bod varu udává odolnost brzdové kapaliny proti tepelnému zatížení vznikajícímu při dlouhodobém brzdění, kdy jsou komponenty brzd značně zahřívány. Teplo se přenáší do kapaliny a při překročení bodu varu může mít za následek vznik parních bublinek. Ty zpravidla způsobí úplné selhání brzdové soustavy. Když brzdová kapalina vře, je už pozdě. Pára je stlačitelná a tím je přerušen hydraulický převod síly v podobě tlaku od hlavního brzdového válce ke kolovým brzdám, pedál se propadne až na podlahu a vůz se nedá zastavit. Proto je kontrola v pravidelných intervalech důležitá. Dodavatelé brzdových kapalin a komponentů doporučují kapalinu vyměnit, pokud naměřený bod varu ve vyrovnávací nádržce leží pod 150°C. Nezávislé průzkumy přitom prokázaly, že novou brzdovou kapalinu by potřebovalo až sedm z deseti vozidel jezdících po evropských silnicích.

Viskozita
Pro zajištění optimálních vlastností v celém teplotně pracovním rozsahu by měla viskozita vykazovat minimální závislost na teplotě. V tabulkách je častěji uváděná tzv. kinematická viskozita, která se určuje z doby průchodu určitého množství oleje/kapaliny při dané zkušební teplotě dlouhou tenkou trubičkou (kapilárou). Úroveň viskozity je důležitá zejména pro vozidla vybavená elektronickými brzdovými a stabilizačními systémy, neboť s ní přímo souvisí i rychlost šíření tlakových pulzů a mazací vlastnosti kapaliny. Každý brzdový systém je konstruován na Nová plnička brzdové kapaliny firmy ATE disponuje integrovaným odsávacím zařízením a elektronickou regulací tlaku konkrétní viskozitu brzdové kapaliny. Pokud se použije kapalina s jinou viskozitou, může na základě odlišné doby reakce řídicí jednotka ABS či ESP vyhodnotit situaci jako závadu systému a přejít do nouzového režimu. Kapalina vhodná pro vozy s elektronickými prvky brzdové soustavy je podle ISO 4925 označována jako DOT4, třídy 6. V této souvislosti řešili diagnostici AutoPROFITEAMu i jeden konkrétní případ záhadné závady:
Na začátku byla rozsvícená kontrolka systému ESP u vozu Merdeces Benz třídy E. Majitel vozu se vydal do servisu, kde po napojení na počítač systém ukázal na čtyřicet různých závad. Od vadné řídící jednotky přes čerpadlo až po jednotlivé brzdové komponenty. I s ohledem na množství chybových hlášení bylo velmi problematické najít skutečnou závadu. Počítač ukazoval prakticky na každý systém ve voze, ale problém nebyl v elektronice. Nikoho v první chvíli nenapadlo, že za ním může být brzdová kapalina (klasická DOT4), resp. její přílišná hustota. K výměně kapaliny totiž došlo už v létě, zatímco závada se projevila až s prvními mrazíky. Nakonec stačilo nevhodnou kapalinu odčerpat a nahradit ji správnou, tedy kapalinou ATE SL.6. Ještě před tím ale vozidlo projelo několik servisů, kde často bezradní mechanici provedli několik zbytečných výměn ´chybných´ komponentů. Oprava se tak majiteli vozu dost prodražila.

1

Plnička brzdové kapaliny firmy ATE disponuje integrovaným odsávacím zařízením a elektronickou regulací tlaku

Hygroskopičnost
Hygroskopičnost je schopnost látek pohlcovat a udržovat vlhkost ve vázané formě – nevznikají kapky. Takto umožněná absorpce vody sice působí degradaci brzdové kapaliny směrem k nižšímu bodu varu, ale na druhou stranu zamezuje vzniku kapiček vody. Proces absorpce vody začne v okamžiku, kdy se balení s brzdovou kapalinou otevře. Kapalina by se v žádném případě neměla použít po delším skladování bez vzduchotěsných folií. Výrobci udávají, že obsah ještě neotevřeného balení by se měl spotřebovat nejdéle do tří let. Jen tak jsou zaručeny deklarované vlastnosti kapaliny.

Snášenlivost s díly brzdové soustavy
Brzdová kapalina přichází do styku s řadou kovových součástí systému a může tak negativně ovlivňovat vytváření koroze. Aditivace současně používaných brzdových kapalin proto zajišťuje minimalizaci vzniku koroze v celém hydraulickém systému brzd. Brzdové kapaliny zároveň nesmí negativně působit na pryžové díly použité v hydraulické části brzdového systému. Přes veškerá opatření se stává, že po několika letech provozu pryžové díly nepatrně změní svůj objem a je třeba je výměnit. V této souvislosti je samozřejmě nutné kontrolovat také hladinu ve vyrovnávací nádržce, tedy zda je v systému dostatečné množství kapaliny. Brzdová kapalina není přátelská k autolakům. Při práci s ní by se tedy mechanik měl vyvarovat potřísnění laku. Pokud k němu přesto dojde, je třeba potřísněnou část ihned důkladně očistit. V opačném případě může kapalina lak poškodit – některé kapaliny dokáží ´prožrat´ lak až na plech.

Brzdová kapalina je opravdu náročná náplň. Kromě nejzákladnější vlastnosti – vysokého bodu varu – musí splňovat celou řadu dalších nároků. Přesto všechno není brzdová kapalina příliš drahá a není jí potřeba mnoho – do vozů s dvoupístovými brzdami cca 0,48l a se čtyřpístovými brzdami zhruba 0,55l.

Hořlavost a toxicita
Brzdové kapaliny jsou hořlavé, ale díky aditivům mají hořlavost sníženou. Jako hasivo pro případ požáru jsou doporučovány pěna, suché chemické hasivo a oxid uhličitý. Nebezpečnost brzdových kapalin pro člověka spočívá zejména v podráždění kůže a očí a v otravě požitím. V případě zasažení kůže je důležité opláchnutí vodou a mýdlem, v případě očí vodou. Pravděpodobná smrtelná dávka po požití u dospělého člověka je asi 50 ml.

Mísitelnost a náhrada
Chemické složení tří základních druhů brzdových kapalin je zcela rozdílné a z tohoto důvodu je jakékoliv vzájemné míchání nepřípustné. Mohou se mísit pouze kapaliny stejné specifikace, vyrobené na stejné bázi. S ohledem na rozdílné vlastnosti může být např. záměna brzdových kapalin DOT3 a DOT4 fatální. ´Čtyřka´ má lepší vlastnosti, ale zároveň je výrazně agresivnější vůči pryžovým dílům. Příkladem z praxe specialistů konceptu Podvozkových center APM Bilstein je vůz OPEL FRONTERA, který používá oba typy kapalin, ale ve většině svých specifikací je vybaven kapalinou DOT3. Občas se tak stávalo, že právě to si mechanik neuvědomil a použil u moderních aut obvyklejší DOT4. V takovém případě ale kapalina po určité době naleptala (poškodila) veškerá gumová těsnění, což způsobilo nejen unik kapaliny ale především úplné selhání brzd. Následně bylo nutné vyměnit brzdový válec, jednotlivé brzdiče i všechna těsnění a celý brzdový systém propláchnout. Někdy k této chybě mohla přispět i zaměnitelnost víček na vyrovnávací nádržce – víčko tak mohlo avizovat použití kapaliny DOT4, přestože v systému byla od výrobce použita ´trojka´.

SERVISNÍ DOPORUČENÍ:

  • Náplň brzdové kapaliny ve vozidle nemá životnost rovnou životnosti vozidla. Důvodem je hygroskopická vlastnost brzdové kapaliny – pohlcuje vodu.
  • Největší koncentrace vody v brzdové kapalině v celém brzdovém systému je v kolových válečcích. Mokrý bod varu by měl být měřen právě u kapaliny odebrané z těchto válečků.
  • Výrobci automobilů zpravidla doporučují výměnu brzdové kapaliny ve lhůtě od 1 do 3 let. Záleží na kvalitě brzdové kapaliny a provozních podmínkách. Není-li takové doporučení k dispozici, pak se obecně výměna běžné kapaliny provádí ve lhůtě do 2 let.
  • Nutné je striktní používání kapaliny výrobcem vozu předepsaného typu a DOT třídy.
  • Pokud možno vůbec nemíchejte různé brzdové kapaliny a jestliže není jiná možnost, míchejte jen vzájemně odpovídající typy a třídy.
  • Při výměně a novém plnění brzdové kapaliny se striktně držte doporučení výrobce vozidla.
  • Pro výměnu brzdové kapaliny a odvzdušnění celého systému se doporučuje použití speciálních přístrojů, tedy tzv. plniček brzdové kapaliny s odsávacím zařízením. Výměna je kvalitnější, rychlejší a i čistší.
  • Včasná výměna brzdové kapaliny ovlivňuje životnost brzdového systému a zásadním způsobem i bezpečnost provozu. Upozorňujte na tento fakt své klienty.

Měření bodu varu
3Přestože brzdová kapalina bývá zejména samotnými motoristy často opomíjena, hraje v provozu a bezpečnosti automobilu velmi důležitou roli. Proto bývá v předepsaných údržbách vozu její kontrola doporučována dokonce dvakrát ročně. Nejsledovanějším parametrem je přitom již mnohokrát zmíněný bod varu brzdové kapaliny, pro jehož určení se používá několik různých metod i přístrojů:
Tester brzdové kapaliny – Speciální kompaktní zařízení schopné rychle a přesně zjistit bod varu a stav měřené kapaliny na bázi glokolu. Výhodou je vedle vysoké přesnosti také spolehlivost i při náročných provozních podmínkách. Přístroj může být napájen z akumulátoru zkoušeného vozidla nebo ze samostatného zdroje napětí 12 V, což umoňuje měření přímo ve vyrovnávací nádržce vozidla i externí použití v měrném kalíšku s odběrovou pipetou. Měření je prováděno zahřátím odebraného vzorku na bod varu a trvá celkem cca 30 vteřin. Výsledek je zobrazen na digitálním displeji a je porovnán s nominálními hodnotami stanovenými pro použitelnost příslušného druhu brzdové kapaliny (DOT 3, DOT 4 nebo DOT 5.1) uloženými v paměti testeru. Na základě porovnání je na pak displeji zobrazeno případné doporučení k výměně kapaliny.
Kapesní tester pro rychlou kontrolu – Elektronický přístoj velikosti plnícího pera umožňuje rychlé orientační zjištění stavu brzdové kapaliny specifikace DOT 4. Princip je založen na měření obsahu vody, který ovlivňuje bod varu. Sonda se ponoří do brzdové kapaliny a stiskne se tlačítko a barva rozsvícené LED-diody prozradí, zda je kapalina v pořádku (obsah vody do 1,5% = zelené světlo), nebo že ji bude nutné do 6 měsíců opět zkontrolovat (obsah vody od 1,5 do 3% = žluté světlo) případně vyměnit (obsah vody nad 3% = červené světlo). Toto měření ale není zcela přesné, a proto není výrobci kapalin příliš doporučováno !

Výměna brzdové kapaliny
Vzhledem k náročnosti brzdových systémů u moderních vozidel a s ohledem na nízkou vizkozitu moderních brzdových kapalin jsou pro její výměnu a odvzdušnění brzdových systémů potřeba speciální servisní přístroje. Tyto moderní plničky s odvzdušňovacím zařízením jsou často vybaveny také elektronickou regulací tlaku (EDR) a protože profesionální výměna vyžaduje i vyčištění vyrovnávací nádržky, jsou nejnovější přístroje doplněny také integrovanou odsávačkou staré kapaliny. Jedním z takových moderních přístrojů je letošní novinka firmy ATE, plnička FB30S , která má samostatnou odsávací pumpu s teleskopickou spirálovou hadicí vybavenou průtokovým filtrem. Dlouhá koncovka pak umožňuje odsávání i z těžko dostupných míst. Pro plnění má k dispozici čtyři pracovní stupně s tlakem od nuly až do 2,2 baru a také automatické vypnutí případě nedostatečného množství kapaliny v zásobníku, což minimalizuje riziko nežádoucího zavzdušnění. Samotné odvzdušnění systému pak usnadní řada praktických zátek/adaptérů pro běžné typy vyrovnávacích nádržek.

4

Poznámka na závěr
V minulosti se používala jako náplň brzdových soustav kapalina červené barvy označovaná jako Syntol č. 1. Jedná se o kapalinu na bázi butylalkoholu a ricinového oleje, která byla použitelná u brzdových systémů, v nichž teplota nepřesáhla 100°C. Tato kapalina je naprosto nemísitelná s dnes používanými brzdovými kapalinami. Přesto se ale jedná o artikl vyhledávaný veteránisty pro potřeby svých miláčků. Někteří opraváři s oblibou používají tuto kapalinu rovněž k povolování zakorodovaných šroubových spojů. Do současných vozidel je ale naprosto nevhodná.


Josef Polák
ředitel útvaru Servisní koncepty
centrála Kdyně
+420 739 530 758