高帥，雷勝

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710077）

前言

隨著液力緩速器在中重型商用車、寬體車、客車上的廣泛使用，液力緩速器在整車上的匹配使用效果越來越受到重視。液力緩速器的工作原理是將整車的動能轉(zhuǎn)化為液力緩速器內(nèi)部油液的熱能，這些熱能再通過液力緩速器上的熱交換器與整車冷卻系統(tǒng)的冷卻液進行熱量交換，然后由整車的冷卻系統(tǒng)將熱量帶走并散失掉。通過這樣持續(xù)的熱量交換而實現(xiàn)液力緩速器的持續(xù)制動性能。液力緩速器的持續(xù)制動功率在 200kW 到 300kW 之間，其最大瞬時制動功率可以達到500kW左右，這些制動功率最終都需要轉(zhuǎn)化為熱能并由整車冷卻系統(tǒng)帶走并散失掉。如果這些熱量不能及時被冷卻系統(tǒng)帶走，液力緩速器的工作溫度就會達到它的保護點而退出工作，這樣就會影響到緩速器的使用效果。因此，整車冷卻系統(tǒng)的散熱能力決定著液力緩速器的持續(xù)使用性能。為了使液力緩速器發(fā)揮出良好的輔助制動效能，就需要提高整車冷卻系統(tǒng)的散熱能力。但是在很多車型上，由于整車空間的限制，整車散熱能力在原結(jié)構(gòu)狀態(tài)下難以做到有效的提高。

1 搭載液力緩速器車型的冷卻系統(tǒng)匹配

1.1 整車原冷卻系統(tǒng)布置

匹配液力緩速器的原整車冷卻系統(tǒng)的布置示意圖如圖1，它包括散熱器、水泵、發(fā)動機、液力緩速器、節(jié)溫器等。液力緩速器工作時整車冷卻系統(tǒng)工作過程簡述如下：緩速器的制動扭矩轉(zhuǎn)化為工作油液的熱量并將熱量傳遞給冷卻液，被加熱的冷卻液從緩速器流出到節(jié)溫器進水口，節(jié)溫器大循環(huán)的閥門逐漸打開，此時冷卻液一部分走大循環(huán)，一部分走小循環(huán)。走小循環(huán)的冷卻液未進入散熱器進行降溫而直接流回水泵，再經(jīng)過發(fā)動機流到緩速器，參與到和緩速器的熱量交換循環(huán)中。走大循環(huán)的高溫冷卻液流進散熱器進行散熱降溫，散熱后的低溫冷卻液被水泵泵入發(fā)動機，再流至緩速器對其循環(huán)降溫。

圖1 整車冷卻系統(tǒng)布置示意圖

該冷卻系統(tǒng)有兩個不足，一是當液力緩速器剛進入工作階段，緩速器油液溫度迅速升高并將熱量傳遞給冷卻液，此時由于蠟式節(jié)溫器開啟響應緩慢而使得高溫冷卻液不能及時走大循環(huán)進行冷卻，而是大部分先進入小循環(huán)，經(jīng)過發(fā)動機后又流回緩速器。這樣未進行有效的冷卻的高溫冷卻液又流入緩速器，提高了緩速器的進水溫度，此時若緩速器的制動功率較大，緩速器的水溫及油溫會快速上升達到保護點而退出工作，從而影響了緩速器的使用效果。二是當整車設計匹配液力緩速器時，為了更好的發(fā)揮它輔助制動的性能，整車需要通過提高水泵轉(zhuǎn)速，增加散熱器的尺寸、散熱面積，加大風扇直徑等方式來提高整車冷卻系統(tǒng)的散熱能力。但是由于發(fā)動機的限制使得提高水泵轉(zhuǎn)速受限、整車空間也限制了散熱、風扇的尺寸，因此在原冷卻系統(tǒng)中提高散熱功率的空間有限?；?qū)τ谥鳈C廠在已有車型上匹配緩速器或用戶改裝緩速器時，要想在原冷卻系統(tǒng)元件基礎(chǔ)上有效的提高散熱能力是非常困難的。

圖2 串聯(lián)副散熱器的冷卻系統(tǒng)布置示意圖

1.2 串聯(lián)副散熱器的冷卻系統(tǒng)

考慮到上述冷卻系統(tǒng)的不足，本文設計了一種可以在緩速器工作時提高整車冷卻系統(tǒng)散熱能力的冷卻系統(tǒng)，如圖 2所示：在原冷卻系統(tǒng)中串聯(lián)一個副散熱器，在副散熱器上匹配一對電子風扇，電子風扇由緩速器進行控制。當緩速器進行工作時，該電子風扇同時開始在最高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下工作，使副散熱器處于最佳的散熱狀態(tài)。

1.2.1 緩速器工作時串聯(lián)副散熱器冷卻系統(tǒng)循環(huán)過程

如圖2所示，本文設計的冷卻系統(tǒng)包括主散熱器、水泵、發(fā)動機、副散熱器、液力緩速器、節(jié)溫器等。當緩速器介入工作時，緩速器的制動扭矩轉(zhuǎn)化為熱量傳遞給冷卻液，被加熱的冷卻液流到節(jié)溫器進水口，節(jié)溫器大循環(huán)的閥門逐漸打開，此時冷卻液一部分走小循環(huán)，一部分走大循環(huán)。從節(jié)溫器出水口走小循環(huán)的冷卻液經(jīng)過發(fā)動機后流到副散熱器，此時由于副散熱器的電子風扇在緩速器的控制下已處于最高轉(zhuǎn)速狀態(tài)，副散熱器對冷卻液進行有效的散熱，將冷卻液的熱量散失到空氣中，冷卻液經(jīng)副散熱器降溫后流入緩速器，再參與到和緩速器的熱量交換循環(huán)中。另一部分從節(jié)溫器出水口走大循環(huán)的冷卻液進入主散熱器進行熱量交換，經(jīng)過主散熱器降溫后流過發(fā)動機再流入副散熱器，被副散熱器再一次進行降溫后進入緩速器。當節(jié)溫器全部開啟大循環(huán)后，被緩速器加熱的冷卻液分別依次經(jīng)過主散熱器及副散熱器進行散熱降溫，然后再流入緩速器進行熱量交換，如此進行持續(xù)的循環(huán)。

1.2.2 串聯(lián)副散熱器冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點

本文介紹的冷卻系統(tǒng)有效改善了原冷卻系統(tǒng)節(jié)溫器未及時打開時走小循環(huán)部分冷卻液未進行冷卻就參與到與緩速器熱交換循環(huán)中的問題。將副散熱器設計在緩速器的進水管路中，可保證緩速器工作時始終有副散熱器進行散熱。而通過緩速器對副散熱器電子風扇的控制，保證了副散熱器在緩速器工作時始終處于最佳的散熱狀態(tài)。在主散熱器與副散熱器的配合下，使被緩速器加熱的冷卻液不論是走大循環(huán)還是小循環(huán)都能進行一定的散熱。

2 結(jié)論

液力緩速器作為整車的一種輔助制動系統(tǒng)，提高它的使用效能就是提高整車的安全性能。本文介紹的串聯(lián)副散熱器冷卻系統(tǒng)可以有效的提高整車冷卻系統(tǒng)的散熱能力，并充分發(fā)揮了主散熱器和副散熱器的散熱能力，使緩速器產(chǎn)生的熱量持續(xù)、有效的被冷卻系統(tǒng)散失掉，從而使緩速器的持續(xù)工作時間更長、性能發(fā)揮的更好，進而可以有效的提高整車輔助制動系統(tǒng)的使用頻率，減少主制動系統(tǒng)的使用次數(shù)，提高了整車的安全性能。

參考文獻

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