重型载货汽车辅助制动应用综述

侯永红，王海金，王瑞鑫，黄建华，郭成杰

（北奔重型汽车集团有限公司，内蒙古 包头014030）

综 述

重型载货汽车辅助制动应用综述

侯永红，王海金，王瑞鑫，黄建华，郭成杰

（北奔重型汽车集团有限公司，内蒙古 包头014030）

在重型载货汽车在频繁制动或长时间持续制动时,为了提高车桥制动器使用寿命和制动效能,采用了辅助制动系统。本文就目前在载货车上常用的发动机排气制动、发动机制动和液力缓速器辅助制动系统的结构与工作原理进行了介绍，并对比了几种辅助系统的优劣性，可以为后续载货车使用辅助制动系统性能的改进提供帮助。

辅助制动系统；缓速器；结构原理

CLC NO.:U469.2Document Code:BArticle ID:1671-7988(2015)07-120-03

引言

随着电子和信息技术的发展,汽车性能已在传统的行驶、转向、制动性能等基础上有了很大提高。良好的制动性能是汽车安全行驶的重要保障。传统汽车制动方式是采用在车轮上安装机械式摩擦制动器,但这种摩擦式车轮制动器存在一个重大缺陷:频繁或长时间制动会造成制动鼓(盘)和摩擦片(即制动衬片)过热,导致制动效能衰退,甚至制动失效,从而引起重大交通事故，成为突发性事故主要原因之一。而在历年的全国交通事故统计中，货车发生的交通事故的原因分析中，车辆机械故障中的制动因素占到了非常高的比例统计,也说明了制动系统的重要性。制动系统的影响对城市公交车和长年行驶在山区的载重汽车与长途大客车尤为突出。

因此，在新版国家标准中要求车长大于9m的客车（对专用校车为车长大于8m）、总质量大于等于12000kg的货车和专项作业车、所有危险货物运输车，应装备缓速器或其他辅助制动装置，辅助制动装置的性能要求应使汽车能通过GB12676中规定的Ⅱ型或ⅡA型试验。

1、载货车用辅助制动系统的型式

汽车常用辅助制动装置有以下几种类型: 排气制动器、发动机制动器、缓速器等。前两种制动器只适用于柴油发动机, 后两种对发动机类型无限制条件。由于结构和工作原理不同, 制动特性也不尽相同, 辅助制动装置的应用可以切实改变我国汽车制动技术落后现状, 正确选用辅助制动装置可以有效分流行车制动器的负荷、提高制动稳定性以及抗热衰退性。

载货车由于使用工况的特殊性，目前比较成熟且在载货车上使用较多的是:排气制动、发动机制动和液力缓速器三种制动方式。

2、辅助制动系统结构原理

2.1 排气制动

汽车在挂档前进时，对发动机停止供油，汽车前进的惯性力通过驱动轮和传动系反带发动机曲轴继续旋转。这样，发动机就像空气压缩机那样，对汽车起到了缓速的作用。所谓排气制动过程在传统的发动机排气(管)制动(EGB)基础上,采用发动机排气门制动(EVB)装置(功能),凭借发动机四冲程工作循环中各类机械阻力和缸内气压对活塞的反作用力而产生发动机辅助制动效能。发动机排气(管)制动(EGB)是在车辆下长坡行驶过程中, 驾驶人根据需要操纵排气制动开关使蝶形阀关闭排气管道，联动切断发动机燃油供给，同时将变速器挂入某一前进挡,离合器接合,使发动机活塞在排气冲程中受到气体的反向压力，阻止发动机运转而产生制动效果,通过消耗车辆的机械能，以达到控制车辆行驶速度的目的。发动机排气(管)制动(EGB)装置见图l。

电磁气压控制的排气制动装置是最常见的形式。图2所示为电磁-气控排气制动系统。该系统主要由排气制动开关、离合器开关、加速踏板开关、电磁阀、气缸和蝶形阀等组成。根据行车需要接通排气制动开关，抬起油门踏板和离合器踏板，使相应的开关都接通，电磁阀才打开气路，来自贮气筒的压缩空气推动气缸活塞，使蝶形阀关闭。实现排气制动，若关闭排气制动开关，电磁阀就切断来自贮气筒的压缩空气，气缸活塞在弹簧力的作用下复位，打开蝶形阀，解除排气制动。当驾驶员抬起油门踏板和离合器踏板而使电磁阀线圈通电时，阀被吸引，克服弹簧的弹力上移，打开气路，推动蝶形阀关闭[1]。

2.2 发动机排气制动系统原理

发动机缓速器的工作原理与目前大量应用的EVB 相似，首先切断对发动机缸体的燃油喷射，切断动力输出，使发动机成为拖曳整车前进的“阻力”，以降低车速，但在切断燃油喷射后，发动机缓速器较EVB有很大的技术提升。

发动机缓速器则是在压缩行程完成前的瞬间打开排气门，将活塞缸内的高压气排出后又瞬间关闭排气门，使活塞缸内气压接近于大气压，将做功行程转变为负功行程，如图3 所示。

四冲程发动机的4 个工作行程是:吸气、压缩、做功（膨胀）、排气周而复始，其中只有做功行程是燃料燃烧、膨胀释放能量，其他3个行程均需消耗能量，其中以压缩行程消耗能量最大，相比而言进气和排气行程消耗的能量很小。减速时，停止向发动机供油，发动机就变成消耗能量的机器（反拖），可以使整车减速，但此时仍然在重复前述4个行程。如果发动机排气辅助制动装置在此时开启并发挥作用，与前述不同的是其做功行程由燃料燃烧膨胀释放能量做功变成压缩行程终了时的压缩气体做功，以此阻止发动机减速和向外输出功率，但这种辅助制动效能虽然容易实现，但效果十分有限。Jake Brake 发动机辅助制动装置正是基于解决这一问题，设置了气门控制机构，通过控制排气门的开闭，将压缩终了的气体排出，消除了压缩气体在膨胀行程中的做功。吸气、压缩行程与正常工作时相同，但在压缩行程终了时，发动机辅助制动装置控制排气门打开，将压缩气体排出后关闭，这样在膨胀行程时，气缸内压力很低，不存在压缩气体向活塞做功。

发动机缓速器结构见图4,主要由缓速器本体、电磁阀、控制阀、调节螺钉、从动活塞和主动活塞等主要零部件组成。缓速器本体的作用是将发动机缓速器的主要零部件集成为一个总成。电磁阀主要起导通或截断发动机机油的作用。控制阀是在发动机缓速器工作时产生低压油区和高压油区的工作阀。从动活塞是发动机缓冲器工作执行元件。主动活塞作用是在高压油区产生高压。从动活塞与发动机排气门丁字形压板的间隙由调节螺钉来调节。

2.3 缓速器制动

液力缓速器制动力矩的大小取决于工作腔内的油压和油量，以及转子的转速。当汽车下坡时，汽车在重力作用下滑行，使液力缓速器的转子高速运转。液力缓速器的主要零件是固定叶轮和旋转叶轮，一般安装在变速器处。当汽车需要缓速时，汽车通过驱动桥和变速器等反带液力缓速器的旋转叶轮转动，固定叶轮通过流动的液体对旋转叶轮产生阻力矩，使汽车缓速。在车辆的应用中，液力缓速器通常连接在车辆万向轴动力输入端轴上。驾驶员操纵方向盘旁的按钮和气动阀门便可控制液力缓速器的充液量，按需要施加不同的制动力矩来限制下行速度或减速制动，从而确保车辆在山区道路的安全行驶，并在制动过程中平稳减速。液力缓速器所转化的热量可与发动机热量一起通过车辆冷却水箱里的水和风扇的气流带走。

液力缓速器一般装在液力机械变速器的后端。从结构上看是两个背靠背的液力耦合器，如图6所示。两个耦合器的泵轮做成一体，连接在变速器的第一轴上，称为液力缓速器的转子。两个涡轮则是固定不动的（即壳体2和盖4），称为液力缓速器的定子。铸铝的转子3上铸出两排叶片A，转子上有三处开孔，用以平衡两腔的油压。盖4和壳体2上有固定叶片8。

3、结论

从各种辅助制动系统的原理和结构分析，可以看出:

由于排气辅助制动系统的使用，可以有效的减少行车制动系统的使用频率，减少制动系统（制动盘、制动鼓）的磨损，可以有效的节约维护成本、提高行车安全性；辅助制动装置是连续制动的，在制动过程中不会产生冲击，可以提高整车的舒适性。

辅助制动系统的使用，也有利于环保。因为摩擦过程中会产生很多的粉尘，在高温环境下，容易形成不利于人体健康的有害物质。

辅助制动系统的使用已成为重型载货车技术发展必然趋势，虽然不同形式的辅助系统工作原理和结构不尽相同，但都有利于提升制动性能。随着，技术的进步，可以采用不同辅助系统的联合使用，将进一步提升制动功率，满足更高制动性能的要求，提升重型载货车的安全指标。

[1] 朱会田．汽车辅助系统综述［J］．重型汽车，2008.6．

[2] 汤沛等．提高汽车主动安全性的新技术-辅助制动装置［J］.中国农机化，2008.1．

[3] 李玉生等．基于E V 的B重型商用车辆辅助制动性能分析研究.2013年汽车工程学会李论文集.2013.

Review of auxiliary braking technologies of Rigid

Hou Yonghong, Wang Haijin, Wang Ruixin, Huang Jianhua, Guo Chengjie
( Bei Ben Heavy-Duty Truck Group Co., Ltd., Neimenggu Baotou 014030 )

in order to improve the service life and braking ability of main brake for commercial rigid during frequent or prolonged braking, Using the auxiliary braking.Then the structure, working principle and braking performance o f exhaust brake, engine brake, eddy current retarder and hydraulic retarder are expounded, and their advantages and disadvantages are compared, which is helpful to the development of rigid braking technology and the improvement o f overall performance o f rigid.

auxiliary braking; retarder; Structure principle

U469.2

B

1671-7988(2015)07-120-03

侯永红，就职于北奔重型汽车集团有限公司研发中心。