公路客車液力緩速器安全使用探析

王偉 趙子俊

摘 要：液力緩速器對(duì)于山路工況運(yùn)行的公路客車輔助制動(dòng)效果更好。本文主要介紹公路客車用液力緩速器的工作特點(diǎn)、應(yīng)用匹配及常見(jiàn)問(wèn)題與注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：公路客車；液力緩速器；輔助制動(dòng)；注意事項(xiàng)

Matching application of hydrodynamic retarder for coach buses

WANG Wei，ZHAO Zijun

（Yangzhou Yaxing Motor Coach Co.，Ltd， Yangzhou 225001， China）

Abstract： The hydrodynamic retarder works well on the auxiliary brake device of the hill road conditions for coach buses. This paper mainly introduces the working characteristics， matching application and mattes need attention of the hydrodynamic retarder for coach buses.

Keywords：Coach buses；hydrodynamic retarder；auxiliary brake device；matters need attention

緩速器作為重要輔助制動(dòng)裝置被廣泛的應(yīng)用在客車上，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，緩速器起到了很大的作用。緩速器的類型主要有液力緩速器和電渦流緩速器，液力緩速器適用于山路工況，特別是長(zhǎng)下坡路況，其輔助制動(dòng)效果更好[1]。本文主要介紹公路客車用液力緩速器的工作特點(diǎn)、常見(jiàn)問(wèn)題與注意事項(xiàng)。

1液力緩速器的特點(diǎn)及控制系統(tǒng)功能

1.1液力緩速器的性能特點(diǎn)

液力緩速器控制器分檔位控制電磁比例閥開(kāi)度，取自整車氣源的氣體通過(guò)電磁閥進(jìn)入緩速器油池殼，將油液壓入定轉(zhuǎn)子之間的工作腔，運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子使油液加速，并作用至定子上，定子迫使油液對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生反作用力，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。在產(chǎn)生制動(dòng)力的過(guò)程中，將車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，并由整車散熱系統(tǒng)將熱量帶走并耗散掉，在達(dá)到熱平衡的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)持續(xù)制動(dòng)[2]。

液力緩速器能夠提供強(qiáng)勁持續(xù)的制動(dòng)力矩輔助行車制動(dòng)，保持行車制動(dòng)器在較低溫度條件下運(yùn)行，保持行車制動(dòng)在突發(fā)狀況下可以全效工作。液力緩速器的制動(dòng)功率大約是車輛發(fā)動(dòng)機(jī)功率的兩倍。

與電渦流緩速器相比，液力緩速器的制動(dòng)力矩大，能協(xié)助大客車更安全、有效地發(fā)揮緩速能力。此外還有如下優(yōu)勢(shì)：重量輕；持續(xù)制動(dòng)功率大；最高工作溫度低；無(wú)熱衰退；基本無(wú)功率損失；無(wú)需額外電池；電流消耗小；可以巡航通過(guò)ECU實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)控制；對(duì)整車電氣系統(tǒng)無(wú)干擾[3]。

1.2液力緩速器的控制系統(tǒng)功能

（1）恒速功能，恒速檔時(shí)，緩速器根據(jù)下坡坡度變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)力，以保證定速行駛。

（2）制動(dòng)功能，一般設(shè)多個(gè)擋位用于車輛的分級(jí)減速制動(dòng)。分為手柄方式、腳控方式兩種。

（3）超載保護(hù)與限制，防止由于車輛過(guò)載或其它故障引起緩速器油溫、水溫信號(hào)超限。

（4）整車制動(dòng)燈協(xié)調(diào)控制，緩速器制動(dòng)時(shí)，主車及掛車制動(dòng)燈應(yīng)點(diǎn)亮，提示后車注意。

（5）工作燈指示與報(bào)警，由于使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或整車散熱能力問(wèn)題導(dǎo)致緩速器溫度超限時(shí)工作燈將閃爍。

（6）冷卻風(fēng)扇協(xié)調(diào)控制功能，根據(jù)一定的策略，可直接或協(xié)調(diào)控制風(fēng)扇檔位，讓冷卻風(fēng)扇按需要轉(zhuǎn)動(dòng)，以增強(qiáng)水路散熱能力。

（7）輔助制動(dòng)聯(lián)合控制功能，與排氣制動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合制動(dòng)。

（8）制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）裝置及油門限制，緩速器能根據(jù)油門、ABS動(dòng)作控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）總線信息作出相應(yīng)動(dòng)作，ABS動(dòng)作或油門踩下時(shí)，緩速器都會(huì)自動(dòng)退出工作。

（9）低車速（轉(zhuǎn)速）限制功能，較低車速（輸出軸轉(zhuǎn)速低）時(shí)，液力緩速器的工作效果不明顯，禁止工作減少壓縮空氣的損耗。

2 液力緩速器的應(yīng)用匹配

液力緩速器的應(yīng)用匹配需注意如下方面：安裝布置；制動(dòng)功率、力矩匹配計(jì)算；氣動(dòng)系統(tǒng)匹配；冷卻循環(huán)匹配等。

2.1 安裝布置

液力緩速器在客車上的安裝方式主要為變速箱端[4]，通常安裝固定是利用其后蓋上的安裝孔連接到變速箱后部。變速箱后部有輔助支撐，液力緩速器不需要側(cè)支撐。動(dòng)力總成懸置點(diǎn)固定在變速箱下部。公路客車常采用的液力緩速器布置形式如圖1所示。

2.2 液力緩速器制動(dòng)功率、力矩計(jì)算

《商用車輛和掛車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》（GB 12676-2014）中規(guī)定M3類長(zhǎng)途客車、長(zhǎng)途旅游客車進(jìn)行IIA試驗(yàn)，要求車輛在滿載狀態(tài)進(jìn)行，試驗(yàn)?zāi)芰枯斎氲扔谠谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)、滿載車輛在7%的坡道上，以30km/h的平均車速下坡行駛6km時(shí)所記錄的能量。

以雙軸客車最大總質(zhì)量上限18T為例，在7%的坡度及30km/h的車速條件下需要的制動(dòng)功率為[5]：

W=18X1000X9.8X0.07X30X1000/3600/1000=102.9KW

目前常用的液力緩速器制最大動(dòng)功率可達(dá)450KW，可以滿足大客車的使用需求。

式中：T為緩速器最大制動(dòng)力矩；a為車輛減速度；m為汽車最大總質(zhì)量；r為車輪滾動(dòng)半徑；i為后橋主減速比。參照國(guó)內(nèi)車輛底盤配置、緩速器匹配經(jīng)驗(yàn)及JT/T 721—2017標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)液力緩速器工作時(shí)減速度值為：1.2≤a≤1.3。此推薦減速度是參考廠家綜合考慮液力緩速器工作條件得出的經(jīng)驗(yàn)值。液力緩速器較電渦流緩速器的執(zhí)行效果相對(duì)會(huì)有一定的延遲，反應(yīng)略慢，制動(dòng)平緩，故制動(dòng)減速度設(shè)置也相對(duì)較高。

2.3 氣動(dòng)系統(tǒng)匹配

氣路連接取自整車氣路。由四回路保護(hù)閥的24口到獨(dú)立儲(chǔ)氣筒，空氣經(jīng)過(guò)濾清器濾掉水分與污物后到達(dá)控制閥。要求氣管內(nèi)徑不低于Φ8mm，供氣壓力為7-10bar。氣管需合理布置支撐和避讓運(yùn)動(dòng)部件以防磨損[7]。

2.4 冷卻循環(huán)匹配

液力緩速器冷卻水路引自整車?yán)鋮s系統(tǒng)，冷卻形式為熱水循環(huán)，即先冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)后冷卻緩速器，冷卻水路必須設(shè)計(jì)成使水路中 100%的冷卻水饋入緩速器，需將發(fā)動(dòng)機(jī)原節(jié)溫器改為常開(kāi)式[8]，冷卻循環(huán)中加裝外置節(jié)溫器，冷卻原理如圖2所示[9-11]。水泵流量越大，循環(huán)越快，緩速器瞬間制動(dòng)效果好，出現(xiàn)降扭退出的可能性減少。冷卻水管的內(nèi)徑不小于Φ50mm。保證布置的冷卻水管不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的最高點(diǎn)，各水管必須支承或用管夾固定（管夾之間最大間距：1m）。固定的水管距發(fā)動(dòng)機(jī)或變速器、車架間距主至少60mm，還必須保證軟管套入水管至少40mm，防止脫落。

3 常見(jiàn)問(wèn)題與注意事項(xiàng)

3.1 緩速工作時(shí)間有限，出現(xiàn)高溫失效問(wèn)題

（1）冷卻系統(tǒng)散熱能力不足及駕駛?cè)瞬僮鲉?wèn)題，解決方法：緩速器受散熱原因失效時(shí)，應(yīng)及時(shí)降低車速，減少緩速器單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量，切換變速箱擋位，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于1500rpm，提高發(fā)動(dòng)機(jī)水泵轉(zhuǎn)速，使水流量加快，提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，加強(qiáng)散熱。

（2）溫度傳感器連接故障，解決方法：檢查水溫、油溫傳感器是否接反，須正確連接水溫、油溫傳感器。

（3）節(jié)溫器損壞，解決方法：節(jié)溫器發(fā)生故障，大循環(huán)打不開(kāi)或是不能快速響應(yīng)，需要更換節(jié)溫器總成。

（4）風(fēng)扇皮帶因磨損變得松馳，解決方法：調(diào)整皮帶漲緊，保證扭矩傳遞，達(dá)到轉(zhuǎn)速要求。

（5）冷卻液不達(dá)標(biāo)或不清潔引起熱交換器堵塞，造成管路不暢，解決方法：更換合格清潔冷卻液。

3.2 緩速器恒速檔不穩(wěn)定問(wèn)題

（1）油門或ABS信號(hào)不穩(wěn)定，解決方法：檢查油門或ABS信號(hào)電平或CAN數(shù)據(jù)，排除異常。

（2）車速傳感器存在問(wèn)題，解決方法：更換車速傳感器或檢查線路。

（3）溫度超限，解決方法：確認(rèn)車輛信息，重新標(biāo)定數(shù)據(jù)。

3.3 注意事項(xiàng)

（1）液力緩速器具有與車輛ABS系統(tǒng)通信的CAN總線接口，在ABS工作時(shí)，液力緩速器會(huì)切斷工作，因此當(dāng)路面積雪、冰面、大量積水情況下禁用緩速器，防止車輛出現(xiàn)制動(dòng)跑偏。

（2）當(dāng)車輛空載時(shí)要合理使用液力緩速器，逐級(jí)撥下緩速器手柄，防止車輛減速過(guò)猛影響行車安全。

（3）液力緩速器受冷卻散熱能限制，溫度超限會(huì)造成緩速器失效，特別關(guān)注冷卻系統(tǒng)出口溫度不能高于115℃。[12]

（4）注意緩速器涉水深度不超過(guò)其底部。

4 結(jié)束語(yǔ)

液力緩速器的應(yīng)用，需要根據(jù)整車的參數(shù)結(jié)合實(shí)際的使用工況、使用需求以及成本選取最優(yōu)方案。在使用過(guò)程中，要做到按時(shí)、定期對(duì)液力緩速器進(jìn)行檢查。使緩速器既要滿足整車性能的同時(shí)保證車輛運(yùn)行的安全性。

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液力緩速器

液力緩速器是一種通過(guò)液力裝置降低車輛行駛速度的汽車緩速器。

液力緩速器是利用液體阻尼產(chǎn)生緩速作用的裝置。液力緩速器的定子又是緩速器殼體，與變速器后端或車架連接，轉(zhuǎn)子通過(guò)空心軸與傳動(dòng)軸相連，轉(zhuǎn)子和定子上均鑄出葉片。工作時(shí)，借助于控制閥的操縱向油池施加壓力，使工作液充入轉(zhuǎn)子和定子之間的工作腔內(nèi)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)工作液對(duì)定子作用一個(gè)轉(zhuǎn)矩，而定子的反轉(zhuǎn)矩即成為轉(zhuǎn)子的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其值取決于工作腔內(nèi)的液量和壓力（視控制閥調(diào)定的制動(dòng)強(qiáng)度檔位而定），以及轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。汽車動(dòng)能消耗于工作液的摩擦和對(duì)定子的沖擊而轉(zhuǎn)換為熱能，使工作液溫度升高。工作液被引入熱交換器中循環(huán)流動(dòng)，將熱傳給冷卻水，再通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散出。在采用液力傳動(dòng)的汽車，可省去油池、油泵、熱交換器（尺寸需加大）和利用液力傳動(dòng)的工作液，因而液力緩速器多用于液力傳動(dòng)汽車中。

正常行駛時(shí)，應(yīng)將液力緩速器中的油液排空，以免消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率。由于液力緩速器往往與液力變扭器共用一個(gè)油泵，為了保證液力緩速器充油迅速，且能保證工作時(shí)油液有足夠的循環(huán)強(qiáng)度，在使用液力緩速器時(shí)，可使液力變矩器的油液循環(huán)中止，讓油泵專對(duì)液力緩速器供油。

液力緩速器的緩速效能比發(fā)動(dòng)機(jī)緩速裝置高，能以較高速度下坡行駛；尺寸和質(zhì)量小，可與變速器連成一體；工作時(shí)不產(chǎn)生磨損；工作液產(chǎn)生的熱易于傳出和消散，且在下長(zhǎng)坡時(shí)可保持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度；低速時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩趨于零，在滑路制動(dòng)時(shí)車輪不會(huì)產(chǎn)生滑移。缺點(diǎn)是接合和分離滯后時(shí)間長(zhǎng)，不工作時(shí)有功率損失，用于機(jī)械傳動(dòng)汽車特別是用于掛車時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。