某帶渦輪增壓輕型客車制動(dòng)助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

邱金泉

摘 要：文章介紹某輕型客車制動(dòng)助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和分析，發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪增壓。首先進(jìn)行介紹系統(tǒng)方案布置，再通過整車靜態(tài)和靜態(tài)數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行助力系統(tǒng)方案優(yōu)化改。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)助力系統(tǒng);輔助真空泵;系統(tǒng)真空度

1 引言

渦輪增加發(fā)動(dòng)機(jī)在不增加排量的基礎(chǔ)上，可幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩。在相同平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)，增加渦輪增壓器后，最大功率增加約40%。某輕型客車動(dòng)力采用帶渦輪增壓功能燃油發(fā)動(dòng)機(jī)。制動(dòng)助力系統(tǒng)采用真空助力方案，如真空源僅由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管提供，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣增壓的情況下，真空源無法滿足制動(dòng)系統(tǒng)需求，故需要增加電動(dòng)真空泵方案。

2 制動(dòng)助力系統(tǒng)初步方案及工作原理

如圖1制動(dòng)助力系統(tǒng)布置圖和圖2制動(dòng)助力系統(tǒng)電氣原理圖所示，真空助力器抽氣口通過真空助力膠管分別與發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)真空泵相連。真空助力器前腔安裝一個(gè)真空壓力傳感器。制動(dòng)助力系統(tǒng)工作原理為，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)作為制動(dòng)助力系統(tǒng)主真空源，電動(dòng)真空泵作為制動(dòng)助力系統(tǒng)輔助真空源。真空助力器抽氣口帶有單向閥功能，避免真空泄漏。真空壓力傳感器信號(hào)和制動(dòng)燈開關(guān)信號(hào)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)控制器（簡(jiǎn)稱ECU），以及ECU自帶環(huán)境壓力傳感器信號(hào)，ECU設(shè)計(jì)相應(yīng)的電動(dòng)真空泵控制策略，通過控制繼電器間接控制電動(dòng)真空泵開啟動(dòng)與關(guān)閉。電動(dòng)真空泵電源來源于蓄電池，主要目的是保證電動(dòng)真空泵電源穩(wěn)定性。ECU的電動(dòng)真空泵控制策略初步沿用其現(xiàn)有控制策略，待實(shí)車驗(yàn)證采集數(shù)據(jù)分析后進(jìn)行控制策略優(yōu)化完善。ECU通過采集的信號(hào)，制動(dòng)助力系統(tǒng)故障可分類別有制動(dòng)助力系統(tǒng)是否泄漏、真空壓力傳感器故障、制動(dòng)燈開關(guān)故障。

3 制動(dòng)助力系統(tǒng)實(shí)車數(shù)據(jù)采集

通過靜態(tài)幾種模式進(jìn)行時(shí)間、真空壓力數(shù)據(jù)和電動(dòng)真空泵工作時(shí)間采集，模式一，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，快速踩制動(dòng)踏板到底，松開踏板絕對(duì)壓力達(dá)到64kpa，即每一腳完全制動(dòng)，電動(dòng)真空泵都開始工作，實(shí)測(cè)電動(dòng)真空泵工作時(shí)間不足一秒。模式二，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，緩慢踩制動(dòng)踏板到底，松開踏板絕對(duì)壓力達(dá)到63.5kpa，即每一腳完全制動(dòng)，電動(dòng)真空泵都開始工作，實(shí)測(cè)電動(dòng)真空泵工作時(shí)間不足一秒。模式三，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，緩慢踩制動(dòng)踏板到底后完全松開。模式四，真空助力器并聯(lián)3.2L真空罐，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，快速踩制動(dòng)踏板到底，松開踏板絕對(duì)壓力達(dá)到63kpa，即每一腳完全制動(dòng)，電動(dòng)真空泵都開始工作，電動(dòng)真空泵工作時(shí)間實(shí)測(cè)2S以內(nèi)。模式五，真空助力器并聯(lián)3.2L真空罐，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，緩慢踩制動(dòng)踏板到底，松開踏板絕對(duì)壓力達(dá)到64kpa，即每一腳完全制動(dòng)，電動(dòng)真空泵都開始工作，電動(dòng)真空泵工作時(shí)間實(shí)測(cè)2S以內(nèi)。模式六，真空助力器并聯(lián)3.2L真空罐且真空助力器單向閥取消，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，快踩踏板到底，松開踏板絕對(duì)壓力達(dá)到64kpa，即2腳完全制動(dòng)，電動(dòng)真空泵開始工作，電動(dòng)真空泵工作時(shí)間實(shí)測(cè)2S以內(nèi)。這六種模式采集數(shù)據(jù)如圖3靜態(tài)時(shí)間與真空壓力關(guān)系圖。

通過動(dòng)態(tài)幾種模式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和主觀評(píng)價(jià)。模式一，車輛滿載狀態(tài)，十里藍(lán)山連續(xù)下坡采集時(shí)間與制動(dòng)踏板力。主觀評(píng)價(jià)制動(dòng)良好，踏板力適中。模式二，車輛滿載狀態(tài)，電動(dòng)真空泵采用模擬高原方式，十里藍(lán)山連續(xù)下坡采集時(shí)間與制動(dòng)踏板力。主觀評(píng)價(jià)制動(dòng)良好，踏板力適中。模式三，車輛滿載狀態(tài)，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)不提供真空源，電動(dòng)真空泵采用模擬高原方式，十里藍(lán)山連續(xù)下坡采集時(shí)間與制動(dòng)踏板力。主觀評(píng)價(jià)踏板力大，制動(dòng)力不佳。這三種模式采集數(shù)據(jù)如圖4動(dòng)態(tài)時(shí)間與踏板力關(guān)系圖。

圖5為兩款不同燃油發(fā)動(dòng)機(jī)在不同海拔下，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管可提供的最高真空度曲線。

4 優(yōu)化改善

該車型在《GB 7258-2017 機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》屬于其他汽車，法規(guī)中要求行車制動(dòng)在產(chǎn)生最大制動(dòng)效能時(shí)的踏板力應(yīng)小于或等于700N。電子真空泵設(shè)計(jì)壽命為45萬次，工作時(shí)間600h（4.8S一次作動(dòng)）;真空泵1次作動(dòng)時(shí)間為3～5S，踏板作動(dòng)2次真空泵作動(dòng)1次，計(jì)算真空泵壽命為：450000*2=90萬次制動(dòng)踏板作動(dòng)，600*3600/4*2=108萬次制動(dòng)踏板作動(dòng)，高于QC/T307真空助力器的33.925萬次設(shè)計(jì)壽命要求。通過以上兩項(xiàng)輸入設(shè)計(jì)要求以及第3中的數(shù)據(jù)采集分析，制動(dòng)助力系統(tǒng)不需要增加單獨(dú)真空儲(chǔ)能罐，但需要進(jìn)行ECU的電動(dòng)真空泵控制策略（電動(dòng)真空泵開啟和關(guān)閉閥值）進(jìn)行調(diào)整，由于涉及公司保密制度，具體數(shù)據(jù)文章不體現(xiàn)，制動(dòng)助力系統(tǒng)滿足連續(xù)兩次完全制動(dòng)，電動(dòng)真空泵開始工作，將滿足制動(dòng)系統(tǒng)壽命要求，同時(shí)制動(dòng)踏板力滿足法規(guī)要求。

參考文獻(xiàn)：

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