徐 松，李自生，敖 軍，岑云松，田 濟(jì)

(1.慶鈴汽車(集團(tuán))有限公司， 重慶 400052；2.中國石油運(yùn)輸有限公司， 烏魯木齊 830014)

我國西部地區(qū)，坡多、坡急、坡長，重型載貨車的載荷大，慣性大，因重力分力大于行駛阻力，將導(dǎo)致加速下坡[1]。長時(shí)間下坡連續(xù)地頻繁地制動(dòng)，導(dǎo)致制動(dòng)器溫度升高，產(chǎn)生熱衰減現(xiàn)象。一旦制動(dòng)失靈，車輛失控，后果不堪設(shè)想。尤其是在山區(qū)行駛的?；愤\(yùn)輸車，更是面臨嚴(yán)峻的安全挑戰(zhàn)。山區(qū)用戶在使用中，傳統(tǒng)的解決辦法是給車輛加裝淋水器，給制動(dòng)器淋水降溫，但帶來了制動(dòng)壽命短、地面濕滑、結(jié)冰等安全隱患，也因加水、質(zhì)量增加而導(dǎo)致使用成本增加。因此，為保證此類車輛具有良好的制動(dòng)性能，除行車制動(dòng)器外，還應(yīng)配備輔助制動(dòng)器，將行車制動(dòng)器的負(fù)荷進(jìn)行分流，使溫度控制在安全范圍內(nèi)[2]。

慶鈴汽車(集團(tuán))有限公司與中石油運(yùn)輸公司采用新技術(shù)，尋求系統(tǒng)解決方案，開發(fā)了慶鈴VC61帶液力緩速器重型危化品牽引車，整車與液力緩速器進(jìn)行了全方位的匹配設(shè)計(jì)，并在西部地區(qū)開展了大量應(yīng)用性研究，取得了很好的效果，為?；窢恳囋谖鞑康貐^(qū)使用提供了更系統(tǒng)、更安全的解決方案。

1 車輛加裝淋水裝置的隱患

1) 重型車輛增加淋水裝置，冬季使用后使路面濕滑、結(jié)冰，易導(dǎo)致車輛發(fā)生安全事故，見圖1。

圖1 冬季淋水設(shè)備易導(dǎo)致安全事故

2) 使用淋水器淋水時(shí)，部分水進(jìn)入制動(dòng)室內(nèi)，水使制動(dòng)蹄片與制動(dòng)鼓間摩擦系數(shù)減小，產(chǎn)生潤滑作用，造成制動(dòng)效果降低的水衰退的現(xiàn)象。

3) 缺水導(dǎo)致重型車輛制動(dòng)器、輪胎溫度升高而失火，見圖2。

圖2 缺水易導(dǎo)致輪胎升溫而失火

4) 增加淋水裝置后，平均萬km加水160次，平均每次15元，即用戶每萬km會(huì)多付出2 400元成本。且加水后，增加車輛自身質(zhì)量，增加油耗，也會(huì)增加使用成本。

2 開發(fā)設(shè)計(jì)方案

慶鈴VC61帶液力緩速器重型?；窢恳嚢凑罩袊鞑康貐^(qū)道路、氣候及環(huán)境進(jìn)行全新的開發(fā)，其中液力緩速器與整車進(jìn)行了聯(lián)合一起化開發(fā)設(shè)計(jì)，保證了配置液力緩速器輔助制動(dòng)的可靠性。本文將主要從發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、整車電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及整車制動(dòng)系統(tǒng)匹配3個(gè)方面進(jìn)行闡述。

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液力緩速器在工作過程中，油溫會(huì)不斷升高，如果冷卻系統(tǒng)不能達(dá)到很好的散熱效果，產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)釋放，就可能導(dǎo)致工作油變質(zhì)、部分機(jī)件損壞、密封件失效漏油等，這些都會(huì)導(dǎo)致緩速器制動(dòng)性能下降和行車制動(dòng)器可靠性降低[3]。慶鈴VC61重型?；窢恳嚢粗惺瓦\(yùn)輸公司在高溫、高海拔山區(qū)的使用要求，通過對選用的液力緩速器進(jìn)行冷卻-制動(dòng)特性的散熱分析，對發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、計(jì)算、驗(yàn)證。液力緩速器冷卻-制動(dòng)性能曲線見圖3。

圖3 液力緩速器冷卻-制動(dòng)性能曲線

經(jīng)過校核計(jì)算采取以下措施：

1) 散熱器加厚了19 mm，散熱效率提升了20%，冷卻液容量提升了60%，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)抵御高溫的散熱能力。

2) 加大水泵揚(yáng)程，提升泵水能力，增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)水循環(huán)能力，提升散熱效果。

3) 采用單節(jié)溫器精確的控制，使緩速器的高溫冷卻液能夠及時(shí)進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的大小循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)行散熱，確保發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度始終控制在最佳范圍內(nèi)。

匹配的緩速器發(fā)動(dòng)機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)示意圖見圖4。

圖4 匹配緩速器發(fā)動(dòng)機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)示意圖

2.2 整車電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)液力緩速器控制原理，需對整車ECU控制策略進(jìn)行重新標(biāo)定、設(shè)計(jì)，滿足液力緩速器有效信息共享、集中控制。

2.2.1 緩速器電器控制

液力緩速器電控原理見圖5。

圖5 液力緩速器電控原理

2.2.2 與整車CAN線結(jié)合

與車輛CAN信息形成交互，及時(shí)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)溫度進(jìn)行緩速器的扭矩控制，保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.2.3 與車輛聯(lián)合控制

收集車速、油門、離合器、ABS、水溫、油溫、燈光等信號(hào)，與整車一起達(dá)到最優(yōu)控制。

2.3 整車制動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)

綜合運(yùn)用多種制動(dòng)系統(tǒng)，保證各系統(tǒng)精確互鎖、聯(lián)動(dòng)，滿足整車各種制動(dòng)工況時(shí)(輕微制動(dòng)、緊急制動(dòng)、常規(guī)制動(dòng)、恒速制動(dòng)[4])安全可靠。

2.3.1 與排氣制動(dòng)聯(lián)動(dòng)

在開啟緩速器功能的同時(shí)，自動(dòng)打開排氣制動(dòng)，配合16 L大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)勁排氣制動(dòng)能力，增加車輛輔助制動(dòng)能力，更能提高整車的安全性(緩速器最大制動(dòng)力矩3 500 N·m，排氣制動(dòng)配合緩速器制動(dòng)功率可達(dá)380 kW)。

2.3.2 與行車制動(dòng)燈聯(lián)動(dòng)

緩速器開啟，車輛制動(dòng)燈點(diǎn)亮，提高車輛行駛安全性。

2.3.3 與油門控制聯(lián)動(dòng)

開啟緩速器后，當(dāng)踩下油門踏板時(shí)，緩速器功能自動(dòng)中斷，再次松開油門踏板時(shí)，緩速器介入工作。

2.3.4 與ABS聯(lián)動(dòng)互鎖

開啟緩速器后，ABS工作時(shí)，緩速器會(huì)立即退出工作，防止特殊工況下出現(xiàn)車輛側(cè)滑等危險(xiǎn)。

3 應(yīng)用驗(yàn)證

3.1 車輛基本參數(shù)

車輛基本參數(shù)見表1，實(shí)車見圖6。

表1 車輛基本參數(shù)

圖6 慶鈴VC61?；窢恳?/p>

3.2 試驗(yàn)實(shí)測樣本數(shù)據(jù)

實(shí)測樣本曲線之一見圖7。樣本為15 km，平均3%～5%坡度。

圖7 實(shí)測樣本曲線之一

3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總及分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2，長度為15 km。

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1) 在連續(xù)15 km，平均坡度3%～5%的道路上測試，全程未踩剎車踏板，非緊急制動(dòng)使用液力緩速器相應(yīng)擋位減速。

2) 測試全程車橋輪轂保持在45 ℃左右的正常溫度，不需要對剎車噴水降溫。

3) 液力緩速器油溫73～122 ℃，發(fā)動(dòng)機(jī)水循環(huán)水溫73～85 ℃，均在液力緩速器正常工作溫度范圍內(nèi)，散熱系統(tǒng)完全能保證液力緩速器可靠運(yùn)行。

緩速器工作正常，整車滿足在西部地區(qū)山區(qū)以≤70 km/h速度下長坡要求。

4 評(píng)價(jià)分析

4.1 帶緩速器車輛與加噴水車輛對比分析

帶緩速器車輛與加噴水車輛對比情況見表3。

表3 對比分析

由表3可見：慶鈴VC61帶液力緩速器輔助制動(dòng)系統(tǒng)在西部山區(qū)完全可以替代剎車噴水裝置，在制動(dòng)性能、可靠性能、安全性能上比噴水裝置具有壓倒性優(yōu)勢。

4.2 全壽命經(jīng)濟(jì)分析

全壽命經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果見表4。由表4可見：液力緩速器初次采購成本會(huì)有所增加，但使用成本大大降低，從車輛全壽命看，山區(qū)路段節(jié)省費(fèi)用約29萬元，普通路段節(jié)省約6.5萬元。

表4 全壽命經(jīng)濟(jì)分析

續(xù)表(表4)

5 結(jié)束語

危化品運(yùn)輸企業(yè)使用慶鈴VC61帶液力緩速器危險(xiǎn)品牽引車，在西部山區(qū)的實(shí)踐證明：設(shè)計(jì)可靠，長下坡可以有效控制制動(dòng)，節(jié)約了淋水裝置的使用成本，在提高行車安全性的同時(shí)，還給用戶帶來了更多的收益。