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液力缓速器的产品分析与操作使用

2019-03-22曹伟丘水应生武伟

汽车实用技术 2019年5期
关键词:液力油液下坡

曹伟,丘水应生,武伟



液力缓速器的产品分析与操作使用

曹伟1,丘水应生2,武伟2

(1.同济大学汽车学院,上海 201804;2.福伊特驱动技术系统(上海)有限公司,上海 201108)

重型商用车需要辅助制动系统,液力缓速器是成熟的辅助制动方案。文章研究了液力缓速器的基本结构,工作过程和制动原理,对液力缓速器进行了简洁易懂的产品分析。且在驾驶员实际操作层面,分析了液力缓速器的使用优点和推荐操作方法,最后介绍了液力缓速器的保养和维护,具有较强的实用价值。

液力缓速器;产品分析;推荐操作;保养和维护

前言

随着道路条件的改善和汽车技术的发展,重型商用车辆持续往重载、高速方向发展,需要更好的车辆整体制动性能,传统行车制动器不能满足需求。在山西晋城至河南焦作公路上,通过长安大学进行的EQ1208货车(6x4)下坡试验表明,后轮制动鼓温度超过300℃时,因热衰退制动性能下降到原来的60%左右[1]。需要使用传统行车制动器之外的辅助制动系统,减少使用甚至不使用行车制动器,提高安全性。

缓速器是在辅助制动系统中产生制动力矩,并且对车辆起到缓速作用的部件[2],可在不使用或较少使用行车制动器的情况下,使车速降低或保持稳定,但其不能替代行车制动器完成停车。根据国际主流重型商用车的应用经验,液力缓速器作为重型商用车的辅助制动装置是较好方案。

1 液力缓速器产品分析

1.1 液力缓速器的基本结构

国内外研发和生产的液力缓速器常采用不同的驱动机构和型号,其组成结构会有区别,但是基本结构均包括转子、定子、气动装置、油道、散热器、储油箱等,基本结构如图1所示。

液力缓速器按其主要功能部件一般可分为定子转子总成、控制系统、浮球总成、热交换器总成、壳体总成。

图1 液力缓速器基本结构

1.2 液力缓速器的工作过程

液力缓速器将车辆巨大的惯性能量通过液体阻力转换为热能,再由散热器吸收后散发掉,从而达到降低车速的目的。在缓速器中,两个对置的叶轮(转子和定子),转子通过缓速器驱动轴连接到传动轴上,而定子固定在缓速器壳体上。缓速期间,油在两个叶轮间运动,油被转子加速然后被定子减速。结果,转子慢下来从而车辆被制动。液力缓速器的工作过程总结如下:

①充油过程

当液力缓速器启动时,缓速器控制器根据需求输出电流控制比例阀开度,释放出特定压力的压缩空气将油箱中的工作油压入定子和转子组成的工作腔中。

②制动力矩产生过程

当液力缓速器制动时,其工作腔内充满缓速器油,油液随着转子的转动在工作腔内形成内循环进行工作。

③工作油液热交换过程

在液力缓速器的工作过程中,及时将工作油液吸收的热能传递到外界,制动过程中工作油液的散热由其热交换器承担。热交换器是液力缓速器的核心零部件之一,工作过程如图2所示。

图2 热交换器的工作过程

④回油过程

液力缓速器工作时,工作腔不断进油的同时也在不断出油,保证了工作油液在热交换器的热量传递,高温油液经热交换器冷却后再返回工作腔。

缓速过程产生的热量迅速和有效的通过车辆的冷却系统散掉。如此不断循环,即可进行持续不断的液力无磨损制动。当汽车满载行驶或下长坡时,可维持汽车恒速行驶。液力缓速器制动过程是无磨损制动。

1.3 液力缓速器的制动原理

液力缓速器是一个能量转换装置,工作油液从转子获得的机械能转化为油液的热能,主要是通过工作油液在定子和转子之间的循环流动导致的液力损失,循环过程如图3所示。工作腔中的液力损失主要分为四种形式:叶形损失、摩擦损失、扩散收缩损失、回转损失[3]。

图3 油液在定子和转子之间的循环流动

2 液力缓速器的操作使用

2.1 液力缓速器系统使用优势

液力缓速器系统由机械总成、控制器(RCU)、控制线束、操作手柄等组成,是一种车辆辅助安全制动装置,是集机械、油、水、气、电、液为一体的智能化产品。使用液力缓速器有助于提高车辆的平均速度,这能帮助驾驶员更有效的掌控运输时间,使驾驶变得轻松和舒适。由于驾驶舒适性和行车安全性的提高,驾驶员可以更好地注意行车路况和行车环境,更好地调节和控制行车速度,更专注的驾驶和控制车辆,减少颠簸,可以降低油耗节省燃油,还能更有效的保护所运输的货物。

液力缓速器最主要的价值还是体现在安全性上。如果配备了制动力强大的液力缓速器,即使下很陡的坡道,驾驶员也无需使用行车制动器。因此,行车制动器基本保持在冷态,一旦需要紧急刹车,就可以快速把车停住。另外,由于缓速器能很好地控制车辆的速度和加速度,可以实现更平稳更顺畅的驾驶,从而提高车辆的平均运营速度。在日常驾驶中正确地使用缓速器,可以令驾驶员获益匪浅。

液力缓速器不仅可以在长下坡时使用,也可以在驶进某个环岛、交通信号灯、车站时,在改变方向或需要降低行驶速度的任何时刻使用,而不管之后是否需要把车完全停住。在90%的情况下,液力缓速器可以替代行车制动器,就可以减少轮胎和刹车片的损耗,降低车辆的运行成本。而且由于卡车的传动系统所承受的压力显著降低,所以车辆传动系统的损耗也明显减少。

2.2 液力缓速器的推荐操作使用

为了更好地使用液力缓速器,得到其所带来的安全高效的驾乘体验,驾驶员需要注意以下几点:

(1)良好的驾驶习惯,保证安全性和高效率。

使用液力缓速器下坡时或减速时,借助由车辆自身重量和速度所具备的能量可以在驾驶车辆行进时不用消耗燃油。车辆所具有的能量可以包括动能和重力势能,和车辆的车货总重以及车辆的行驶速度都有关系。为了使这种能量得到有效的控制,驾驶员要避免超载或超速行驶。超载或超速容易导致车辆失控,而且还违反相关限重或限速法规。利用车辆本身的能量来行驶,车辆自身的重量越大,车辆的速度越快,这种能量就越大,即使在平路上也是如此。如果使用了液力缓速器,驾驶员就可以更精准的驾驭车辆本身的这种能量。

(2)驾驶员需具备预测力,有效使用缓速器。

驾驶员必须注意路边的交通标志,和路面的交通状况,以便在需要时及时减速。一旦需要或打算要降低车速,驾驶员就应当立即松开油门,开启缓速器。

(3)要通过变速箱降档把发动机转速提高

发动机的转速越高,风扇的转动也就越快,整车散热系统对液力缓速器的散热效果就越好,液力缓速器的制动性能发挥就越出色。在这个过程中,即使发动机的转速超过了绿色经济转速区,发动机在高速转动,车辆的油耗却是零,因为没踩油门。另外,这也可以实现发动机制动和液力缓速器制动,从而达到整车最佳的辅助制动。所以,为了达到这种制动效果,驾驶员可以毫不犹豫的降档,使发动机的转速升至每分钟1500转以上。

如果整车散热系统低于液力缓速器制动功率,那缓速器就会通过控制器监督和控制,暂时降低其制动功率,以避免造成系统过热。

(4)逐级启动液力缓速器

让液力缓速器的制动力能逐渐适应车辆。驾驶员可以根据车辆的载重量、下坡的坡度、以及坡路的长度这些参数的变化,需要监控并保证车辆行驶的速度不要过快,通过操纵缓速器手柄来调整缓速器的制动功率。如果前方的道路是很陡的下坡道,或是非常长的下坡道,对于这样的路况,驾驶员应当提前对车速的变化作出判断。从开始,驾驶员就应该降档,并逐渐开启缓速器。在下坡的过程中,驾驶员可以通过提高或降低缓速器的减速力,来维持整车行驶速度的平稳。驾驶员可以随意选择使用不同的缓速器档位。最低的档位对应于最低的制动力矩,最高的档位对应于100%的制动力矩。

如果在下坡时,缓速器的制动力矩已经达到最高,但是车速还是在不断的加速,这时驾驶员就必须配合使用行车制动器来使车辆减速。在这个过程中,变速箱仍旧需要切在低档,而缓速器也依旧可以保持工作。如果使用了液力缓速器,驾驶员就能非常容易的驾驭和控制车辆所具有的能量。

(5)长下坡时使用缓速器的巡航定速功能

液力缓速器将自动调节其制动力,使车辆保持在驾驶员所设定的速度。液力缓速器和其巡航定速功能的结合使用,能使驾驶员在下坡时的驾驶不但更舒适而且更安全,这种方法被称作整体定速控制。

2.3 液力缓速器的保养和维护

作为无磨损的辅助制动部件,液力缓速器的保养和维护十分简单,驾驶员只需要根据车辆类型和工作负载情况按要求完成更换工作油和滤芯即可。另外,驾驶员在使用高压水枪冲洗缓速器外表面时,需要注意避免正对缓速器的消音器、滤芯压盖等部位直喷,避免缓速器进水。

德国福伊特公司对缓速器用油进行严格试验验证和释放,允许使用的所有油品列表可以在其官网找到,详见《福伊特缓速器换油间隔/油品清单》[4]。经研究和确认,在国内容易采购到的缓速器油的型号如表1所示。

表1 国内容易采购到的部分液力缓速器油型号

3 结论

重型车辆配备液力缓速器并实现正确使用,可以提高驾驶员和其他道路使用者的安全性,降低车辆的运行成本,提升公路交通运输的效率,有效的保护环境。本文具有较强的实用价值,可以向重型车、液力缓速器的生产厂家和研究单位提供参考,共同推动液力缓速器在国内重型商用车上的使用,提高车辆的安全性能,减少制动系统失效造成的事故,为社会创造价值。

[1] 王恒凯.商用车辆持续制动装置对我国山区高速公路适应性研究[D].长安大学,2012.

[2] 何仁.汽车辅助制动装置[M].北京:化学工业出版社,2005.

[3] CaixiaLin, ChangyouLi. The heat transfer analysis of hydraulic retar -der[C]// International Conference on Remote Sensing, Environment and Transportation Engineering. IEEE, 2011:6492-6494.

[4] VOITH.Retarder oil list.[EB/OL].[2017-11-25]. http://voith. com/cn/ 2013-06-retarder-oil-list_.pdf.

Product analysis and operation of hydraulic retarder

Cao Wei1, Qiu Shuiyingsheng2, Wu Wei2

( 1.School of Automotive Studies ofTongji University, Shanghai 201804; 2.Voith Turbo Power Transmission (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 201108 )

Heavy-duty commercial vehicles require an auxiliary braking system, and the hydraulic retarder is a mature auxiliary braking solution. In this paper, the basic structure, working process and braking principle of the hydraulic retarder are studied, while the hydraulic retarder product is analyzed in a simple and easy-to-understand manner. And in the actual operation level to the driver, the advantages and recommended operation methods of the hydraulic retarder are analyzed. Finally, the maintenance of the hydraulic retarder is introduced. This paper has strong practical value.

Hydraulic Retarder;Product Analyze;Recommended Operation;Maintenance

A

1671-7988(2019)05-182-03

U463

A

1671-7988(2019)05-182-03

U463

曹伟,男,产品工程师,工程硕士,毕业于同济大学汽车学院车辆工程专业,就职于福伊特驱动技术系统(上海)有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.05.058

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