李 安 楊立慧 文

商用車輔助制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用介紹

李 安 楊立慧 文

輔助制動(dòng)只能減速，無(wú)法停車，其主要作用是降低行車制動(dòng)的工作強(qiáng)度，而不是替代行車制動(dòng)。

Introduction of Assistant Brake System and Its Usage and Application

As the upgrading of whole vehicle technology and higher and higher request for safety and comfortable ride, the traditional brake system and emergency brake have had no long incorporated with need of the vehicle.Therefore, various assistant brake systems and e-control brake systems are getting more and more in use in commercial vehicles.This article provided an introduction from aspects of application and usage of the retarder—assistant brake system, engine brake system and ABS/ASR.

隨著整車技術(shù)的提升和人們對(duì)安全、舒適性要求的提高，傳統(tǒng)的行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)已經(jīng)不能滿足車輛的使用安全需求，輔助制動(dòng)、電控制動(dòng)系統(tǒng)等裝置逐漸在商用車得到越來(lái)越多的應(yīng)用。在此，筆者就輔助制動(dòng)的緩速器、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)以及電控制動(dòng)系統(tǒng)的ABS/ASR從應(yīng)用層面做一介紹。

緩速器制動(dòng)

緩速器，顧名思義就是減緩速度的機(jī)器，它只能減緩速度無(wú)法將速度停止。緩速器分為電渦流緩速器和液力緩速器2種。電渦流緩速器一般安裝在變速器輸出法蘭到主減速器輸入法蘭之間的任意位置。在這個(gè)位置上有一個(gè)與汽車傳動(dòng)系相連的盤(pán)狀(也有鼓狀)的金屬轉(zhuǎn)子和由若干個(gè)固定不動(dòng)的電磁鐵組成的定子，二者之間間隙(0.5～1.5 mm)很小。當(dāng)有電流通過(guò)定子的勵(lì)線圈時(shí)，定子產(chǎn)生磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部便產(chǎn)生電渦流，這一電流在磁場(chǎng)中所受到的力阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而起到緩速的作用。電渦流緩速器具有制動(dòng)強(qiáng)度較大且易控制的特點(diǎn)，但由于其工作溫度高，因此持續(xù)工作時(shí)間一般不要超過(guò)10 min。

液力緩速器一般安裝或集成在變速器處，也有少部分安裝在傳動(dòng)軸中間的軸承處。主要零件是固定葉輪和連接傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)葉輪，當(dāng)車輛需要緩速時(shí)，將液體注入2個(gè)葉輪之間，旋轉(zhuǎn)葉輪在傳動(dòng)軸的帶動(dòng)下使液體流動(dòng)，固定葉輪通過(guò)流動(dòng)的液體對(duì)旋轉(zhuǎn)葉輪產(chǎn)生阻力矩，使車輛緩速。工作時(shí)液力緩速器中的油會(huì)產(chǎn)生高溫，需要通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)降溫。相對(duì)電渦流緩速器來(lái)說(shuō)，液力緩速器價(jià)格相對(duì)較高，但能以較小的質(zhì)量提供大的制動(dòng)力矩，而且持續(xù)制動(dòng)能力強(qiáng)大，維護(hù)簡(jiǎn)單且成本低，更適合大型商用車，是發(fā)展趨勢(shì)。

從表1可以看出，液力緩速器雖然具有明顯優(yōu)勢(shì)，但從應(yīng)用層面看有2點(diǎn)對(duì)液力緩速器影響較大，即駕駛員的不正確使用和維修能力不足。

筆者通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國(guó)卡客車駕駛員普遍存在空擋滑行的駕駛習(xí)慣?？論趸袝r(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為怠速，如果此時(shí)使用緩速器，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)散熱器系統(tǒng)因散熱不良而高溫，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。

從維修能力來(lái)看，液力緩速器的安裝需要大量的專用工具和規(guī)范的安裝工藝，否則就會(huì)影響緩速器的工作穩(wěn)定性。如果變速器的故障率較高，緩速器就面臨多次拆卸的可能；如果是粗放的維修方式，就會(huì)出現(xiàn)緩速器一拆就壞的現(xiàn)象。因此，如果決定使用液力緩速器，就需要做好駕駛培訓(xùn)，并選用高品質(zhì)變速器，以減少緩速器的拆卸次數(shù)。最好是提升維修能力標(biāo)本兼治。

最后需要說(shuō)明的是，所有緩速器屬于輔助制動(dòng)，輔助于第一制動(dòng)——行車制動(dòng)。輔助制動(dòng)只能減速，無(wú)法停車，其主要作用是降低行車制動(dòng)的工作強(qiáng)度，而不是替代行車制動(dòng)。所以，緩速器使用的前提是行車制動(dòng)必須完好。

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)分為排氣蝶閥式、泄氣式、壓縮釋放式3種。發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞不僅能夠產(chǎn)生動(dòng)力，還能通過(guò)壓縮空氣產(chǎn)生極大的阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)就是充分利用這個(gè)特點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行再次開(kāi)發(fā)，從而使得在整車改動(dòng)最小的情況下實(shí)現(xiàn)輔助制動(dòng)。

排氣蝶閥式制動(dòng)俗稱排氣制動(dòng)，在制動(dòng)時(shí)將一個(gè)不能完全密封的閥門(mén)或安全壓力范圍內(nèi)的閥門(mén)堵住排氣管，通過(guò)排氣管蓄壓產(chǎn)生阻力，降低車速。由于排氣管蓄壓能力有限，還可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)高溫，所以制動(dòng)力較低；另外在做功沖程時(shí)，上個(gè)壓縮沖程壓縮的氣壓會(huì)使活塞向下反彈，抵消一部分做功，所以排氣蝶閥式制動(dòng)的制動(dòng)效率相對(duì)較低。

表1 電渦流緩速器與液力緩速器性能對(duì)比

泄氣式制動(dòng)又稱EVB排氣門(mén)制動(dòng)，目前主要在歐洲使用。該技術(shù)需要排氣蝶閥輔助，制動(dòng)時(shí)排氣蝶閥關(guān)閉，通過(guò)一套液壓系統(tǒng)將排氣門(mén)微微開(kāi)啟，當(dāng)活塞上行壓縮沖程時(shí)，氣體被壓縮產(chǎn)生阻力，同時(shí)部分氣體(氣門(mén)開(kāi)啟小)通過(guò)排氣門(mén)進(jìn)入封閉的排氣管蓄壓；當(dāng)活塞做功沖程向下運(yùn)行時(shí)，氣缸內(nèi)的壓力會(huì)使活塞反彈加速，由于部分壓力保存在排氣管，加之排氣門(mén)開(kāi)啟較小，排氣管的蓄壓氣體也不會(huì)大量返回氣缸，所以反彈速度低于排氣制動(dòng)，因此制動(dòng)效果也優(yōu)于排氣制動(dòng)；排氣時(shí)再次壓縮氣缸內(nèi)的氣體后到排氣管；進(jìn)氣時(shí)吸入空氣，進(jìn)一步消耗能量。通過(guò)4個(gè)沖程的工作實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。泄氣式制動(dòng)的制動(dòng)效率在3種發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)方式中屬于中等。

與傳動(dòng)軸連接的轉(zhuǎn)子

壓縮釋放式制動(dòng)不需要排氣蝶閥的輔助，完全由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸實(shí)現(xiàn)阻力。壓縮釋放式制動(dòng)是在排氣門(mén)上安裝一套液壓系統(tǒng)，在做功沖程臨近終了時(shí)將壓縮氣體釋放。這套液壓系統(tǒng)是獨(dú)立安裝，所以一般發(fā)動(dòng)機(jī)均能改裝使用。

壓縮沖程時(shí)壓縮空氣消耗能量，壓縮終了時(shí)打開(kāi)排氣門(mén)排出壓縮氣體，給氣缸泄壓，接下來(lái)的做功沖程不會(huì)出現(xiàn)反彈加速，而是負(fù)壓做功消耗能量。所以相對(duì)另外2種制動(dòng)形式其制動(dòng)效率最大。

電控制動(dòng)系統(tǒng)ABS/ASR

從駕駛員的行為角度來(lái)看，ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)可以稱之為“點(diǎn)制動(dòng)”。在職業(yè)駕駛員中存在點(diǎn)制動(dòng)和一腳制動(dòng)2種制動(dòng)方式。點(diǎn)制動(dòng)是制動(dòng)時(shí)駕駛員快速不停地踩放制動(dòng)踏板，直到車輛達(dá)到駕駛員需要的車速；一腳制動(dòng)則是制動(dòng)時(shí)駕駛員只踩踏一次制動(dòng)踏板，通過(guò)制動(dòng)閥行程增加到需要的制動(dòng)力。美國(guó)商用車駕駛員培訓(xùn)教材上對(duì)這2種操作給出了指導(dǎo)，認(rèn)為這2種操適用于不同的道路條件：當(dāng)?shù)缆窛窕蛘咦笥业缆凡灰粯庸饣瑫r(shí)使用點(diǎn)制動(dòng)，用于保持方向，防止車輛因車輪抱死而失控；正常干燥道路行駛時(shí)使用一腳制動(dòng)，減少制動(dòng)總泵的工作強(qiáng)度。

ABS就是解決第1種路況的制動(dòng)。換言之，當(dāng)ABS有效時(shí)，駕駛員不需要掌握和使用點(diǎn)制動(dòng)技術(shù)。ABS尤其適用于緊急制動(dòng)時(shí)的點(diǎn)制動(dòng)。理論上緊急制動(dòng)時(shí)不是車輪抱死后制動(dòng)距離最短，而是車輪快要抱死而沒(méi)有抱死的臨界點(diǎn)時(shí)制動(dòng)距離最短，那么高頻次點(diǎn)制動(dòng)就是一種模擬臨界點(diǎn)的方式。因此駕駛員在正常路況下觸發(fā)ABS工作，說(shuō)明遇到了緊急制動(dòng)。如果ABS失效，那么我們?cè)隈{駛車輛時(shí)就要注意道路情況，在道路濕滑時(shí)采用點(diǎn)制動(dòng)方式來(lái)駕駛車輛。

表2 3種發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)方式制動(dòng)效率對(duì)比

ASR防側(cè)滑制動(dòng)系統(tǒng)在部件結(jié)構(gòu)上其實(shí)就是在ABS系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)中增加1個(gè)電控供氣閥門(mén)。一般情況下車輛轉(zhuǎn)彎車速過(guò)快時(shí)會(huì)出現(xiàn)側(cè)滑，而此時(shí)會(huì)出現(xiàn)左右驅(qū)動(dòng)輪輪速差過(guò)大的現(xiàn)象，如果在速差過(guò)大前給驅(qū)動(dòng)橋施加制動(dòng)，車輛就可以避免側(cè)滑，所以ASR就是利用ABS的輪速傳感器計(jì)算輪速差，當(dāng)達(dá)到臨界值前自動(dòng)控制供氣閥門(mén)將氣體送入驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)系統(tǒng)減速，達(dá)到防止側(cè)滑的目的。

ASR還可以解決左右輪速差過(guò)大的駕駛難題：起步單輪打滑。實(shí)際駕駛過(guò)程中，如果出現(xiàn)單輪打滑，我們可以在打滑輪的下面塞石頭、木塊增加輪胎的摩擦力，從而恢復(fù)驅(qū)動(dòng)力。而ASR則是在發(fā)現(xiàn)速差極大時(shí)就會(huì)給驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)系統(tǒng)供氣，ABS電磁閥不向禁止輪制動(dòng)氣室供氣，而打滑輪的電磁閥就會(huì)將氣體送入氣室使制動(dòng)器工作，由于打滑輪抱死，在差速器的驅(qū)動(dòng)下，動(dòng)力將傳遞到另一驅(qū)動(dòng)輪而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力使車輛行駛。使用這個(gè)功能對(duì)整車幾乎沒(méi)有影響。筆者認(rèn)為，差速鎖使用過(guò)后如果不及時(shí)解除會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋的使用壽命，而ASR防打滑的綜合效果好于差速鎖，所以經(jīng)常在泥濘道路或寒帶地區(qū)使用的商用車建議配裝ABS的同時(shí)增加ASR功能，這個(gè)功能簡(jiǎn)單實(shí)用，而且成本增加不多。