商用車輔助制動(dòng)系統(tǒng)簡介

王麗萍，殷波，李春梅

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

商用車輔助制動(dòng)系統(tǒng)簡介

王麗萍，殷波，李春梅

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

輔助制動(dòng)系統(tǒng)作為除傳統(tǒng)的行車制動(dòng)外一種制動(dòng)系統(tǒng)，在某種程度下可減少剎車蹄片的磨損，減少主剎車使用率。文章主要介紹目前商用車使用較多的輔助制動(dòng)的系統(tǒng)，包括傳動(dòng)系緩速器，排氣制動(dòng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)三大類。

輔助制動(dòng)；緩速器；排氣制動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

CLC NO.:U463.5Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)06-142-03

引言

汽車在山區(qū)道路行駛時(shí)，由于采用主制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行長時(shí)間制動(dòng)，熱負(fù)荷量非常大，而制動(dòng)泵與整車相比質(zhì)量較小，無法及時(shí)將熱能釋放給周圍環(huán)境，制動(dòng)器過熱就會(huì)致使制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄的溫度迅速升高，當(dāng)溫度過高時(shí)，制動(dòng)器將部分失去制動(dòng)效能，嚴(yán)重時(shí)危機(jī)人身安全。國內(nèi)，長期以來靠駕駛員經(jīng)常給輪轂澆水，實(shí)施強(qiáng)制冷卻來滿足汽車連續(xù)下長坡的制動(dòng)要求。這種方法一方面可靠性不高，另一方面在冬季行駛時(shí)也直接影響到后續(xù)車輛的安全性，更避免不了由于冷卻不均勻而使局部熱應(yīng)力過大引起的制動(dòng)轂損壞。

輔助制動(dòng)系統(tǒng)不僅有強(qiáng)勁的制動(dòng)力矩，而且大大減少了制動(dòng)器的磨損，很好的解決了此問題，提高了車輛的行駛安全性及舒適性。

1、液力緩速器制動(dòng)

1.1 液力緩速器工作原理

液力緩速器裝在變速箱后端輸出端，傳動(dòng)軸連著緩速器的輸出法蘭，輸出法蘭是空心的，它套在變速箱的輸出軸上，輸出法蘭上裝著一個(gè)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上的金屬葉片對(duì)著定子的金屬葉片。

圖1 液力緩速器工作原理圖

通常，兩個(gè)葉片之間沒有油液，當(dāng)撥動(dòng)緩速器手柄開關(guān)時(shí)， 緩速器控制單元RCU收到指令后，會(huì)控制一個(gè)閥體打開氣路，在油池底部的油液就會(huì)被空氣壓到兩個(gè)金屬葉片之間，這時(shí)傳動(dòng)軸帶動(dòng)著動(dòng)子攪動(dòng)油液沖擊定子，油液就在動(dòng)子和定子之間來回?cái)噭?dòng)，使傳動(dòng)軸受到一股很大的反作用力，不讓其傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，車速此時(shí)就得到了控制。

1.2 液力緩速器優(yōu)缺點(diǎn)

液力緩速器制動(dòng)系統(tǒng)能提供較大的制動(dòng)力矩，且持續(xù)制動(dòng)能力強(qiáng)大，是商用車選用輔助制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)先選擇且應(yīng)用會(huì)越來越多。但液力緩速器對(duì)整車?yán)鋮s系統(tǒng)要求較高，如下圖2為液力緩速器冷卻方案。

圖2 液力緩速器冷卻系統(tǒng)

從上圖可看出緩速器的冷卻依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)水冷系統(tǒng)，使用緩速器時(shí)，緩速器的高溫需要發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)降溫，就會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)因散熱不良而高溫，繼而緩速器及發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的高溫保護(hù)機(jī)制，而影響發(fā)動(dòng)機(jī)和緩速器的正常工作。

2、電渦流緩速器制動(dòng)

2.1 電渦流緩速器工作原理

電渦流緩速器是根據(jù)電磁原理設(shè)計(jì)而成的。當(dāng)緩速器工作時(shí)，線圈通電產(chǎn)生強(qiáng)大磁場；轉(zhuǎn)子隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)，在磁場中切割磁力線，使轉(zhuǎn)子盤內(nèi)產(chǎn)生渦電流，渦電流的磁場和定子線圈磁場相互作用，產(chǎn)生阻力矩，從而達(dá)到緩速的效果。如下圖。

圖3 電渦流緩速器工作原理

緩速過程中轉(zhuǎn)子盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生熱效應(yīng)，使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，熱能又通過轉(zhuǎn)子風(fēng)葉冷卻，迅速散發(fā)到周圍的空氣中。

2.2 電渦流緩速器優(yōu)缺點(diǎn)

電渦流緩速器結(jié)構(gòu)簡單，如圖 4，制造成本不高，制動(dòng)力矩范圍廣，可達(dá) 300～3300N·m，響應(yīng)時(shí)間短，比液力緩速器響應(yīng)快20倍，無明顯時(shí)間滯后，車輛在低速運(yùn)行時(shí)，也可產(chǎn)生較高的制動(dòng)力矩；制動(dòng)力矩的大小可通過控制勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

圖4 電渦流緩速器安裝結(jié)構(gòu)

但電渦流緩速器體積較大，重量較重，增加整車總質(zhì)量，制動(dòng)減速能力和使用時(shí)間長短受轉(zhuǎn)子溫升、緩速器本體周圍氣流條件和環(huán)境溫度的影響，并且要消耗很大的電能，需要考慮發(fā)電機(jī)或蓄電池的容量。

3、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)其工作原理為改變發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門的配氣相位，使車輛減速。如下圖所示，當(dāng)活塞接近壓縮沖程頂部位置時(shí)該裝置打開氣缸排氣門，將壓縮的氣缸氣體釋放到排氣系統(tǒng)中。

壓縮氣體的壓力降低到大氣壓，從而阻止了能量返回到做功沖程的氣缸活塞上。由于排氣是發(fā)生在壓縮過程中，氣缸氣體在做功沖程中并沒有返回，因此其結(jié)果就是能量的凈損失，從而達(dá)到制動(dòng)的效果。

圖5 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)工作原理

3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)可以與發(fā)動(dòng)機(jī)集成一體從而體積小、重量輕，可以提供大小不同的制動(dòng)力矩，制動(dòng)功率最大可達(dá)35KW/L，除控制電磁閥需要消耗電能外，基本不需要額外消耗能量。

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造較大，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和氣門室罩進(jìn)行重新設(shè)計(jì)安裝電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只適合于部門柴油機(jī)，其應(yīng)用范圍具有局限性。

4、排氣制動(dòng)

4.1 排氣制動(dòng)工作原理

排氣制動(dòng)又名蝶閥制動(dòng)，原理其結(jié)構(gòu)相對(duì)要簡單一些，如下圖。

圖6 排氣制動(dòng)安裝結(jié)構(gòu)

駕駛員使用蝶閥制動(dòng)后，蝶閥轉(zhuǎn)動(dòng)將排氣管堵死，在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)形成可控的背壓力，以增加發(fā)動(dòng)機(jī)排氣行程的功率消耗，迫使發(fā)動(dòng)機(jī)降低轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到在短時(shí)間內(nèi)降低車速的目的。

4.2 排氣制動(dòng)優(yōu)缺點(diǎn)

排氣蝶閥結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，性價(jià)比較高，但制動(dòng)效果較其他幾種最低。

5、輔助制動(dòng)聯(lián)動(dòng)

隨著商用車技術(shù)的不斷發(fā)展和道路條件的改善，車輛行駛速度不斷提高，要求車輛的制動(dòng)力矩也不斷的增加。但是單一的制動(dòng)功率有限，且隨變速箱檔位的增加制動(dòng)扭矩大幅度減小，無法滿足車輛在一定速度范圍內(nèi)連續(xù)下坡行駛時(shí)的持續(xù)制動(dòng)要求。所以采用各輔助制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合作用的方案已成為商用車持續(xù)制動(dòng)方式的一種合理有效的辦法。

6、總結(jié)

國標(biāo)GB7258《機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行技術(shù)條件》規(guī)定：車長大于 9m的客車所有車輪均應(yīng)裝備盤式制動(dòng)器及使用子午線輪胎，主要在山區(qū)道路行駛的應(yīng)裝備緩速器或其他輔助制動(dòng)裝置；總質(zhì)量大于12000kg的貨車主要在山區(qū)道路行駛的還應(yīng)裝備緩速器或其他輔助制動(dòng)裝置。

本文主要簡單地介紹了目前商用車上使用較多的輔助制動(dòng)系統(tǒng)，為筆者在實(shí)踐中實(shí)際應(yīng)用的總結(jié)，希望給業(yè)界同行提供參考。

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[2] 趙國富.從康明斯 iBrake系統(tǒng)看發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)技術(shù)發(fā)展.商用汽車[Z].2014（23）.

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[4] 郭戰(zhàn)濤.電渦流緩速器在車輛上的應(yīng)用.工程機(jī)械與維修[Z].2013（8）.

Introduction of Assistant Brake System

Wang Liping, Yin Bo, Li Chunmei
（Shaanxi heavy-duty truck co., LTD, Shaanxi Xi'an 710200）

As a break system except traditional break system, assistant break system can reduce abrasion of arrester and using of primary break. The article introduce the assistant break system usded in the heave car inculding driveline retarder system and Engine break system and Exhaust break system.

Assistant braking system; Retarder system; Engine break system; Exhaust break system

U463.5

A

1671-7988(2017)06-142-03

王麗萍，就職于陜西重型汽車有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.06.051