延磊，解己酉，衛(wèi)玉寶，李璋靚，張軻，劉翠巧

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)制動(dòng)技術(shù)原理及應(yīng)用

延磊，解己酉，衛(wèi)玉寶，李璋靚，張軻，劉翠巧

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器又叫發(fā)動(dòng)機(jī)緩速器，是一種輔助制動(dòng)裝置，當(dāng)制動(dòng)器啟動(dòng)以后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為吸收能量的壓縮機(jī)，幫助重卡或客車(chē)在連續(xù)下坡時(shí)控制車(chē)輛減速，安全快速的通過(guò)長(zhǎng)距離下坡路段。

壓縮釋放型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)；全固鏈?zhǔn)?；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；布置方便；安全性；穩(wěn)定性

CLC NO.: U464 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-186-03

前言

我國(guó)交通部在1997年頒布JT/T325《營(yíng)運(yùn)客車(chē)類(lèi)型劃分及等級(jí)評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年進(jìn)行了修訂，規(guī)定在大型、中型的高二、高三級(jí)營(yíng)運(yùn)公路客車(chē)上必須安裝緩速器。2012年，GB7258-7.5條重點(diǎn)提出了輔助制動(dòng)的新標(biāo)準(zhǔn)：車(chē)長(zhǎng)大于9m的客車(chē)、總質(zhì)量大于12000kg的貨車(chē)、所有危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車(chē)，應(yīng)裝備緩速器或其他輔助制動(dòng)裝置。

2011年3月30日在北京舉行的GB7258《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》新標(biāo)準(zhǔn)制定研討會(huì)決議：超過(guò)12噸以上的卡車(chē)和危險(xiǎn)品運(yùn)輸車(chē)將被強(qiáng)制安裝緩速器或其他輔助制動(dòng)裝置。具體要求為：1999年的GB12676的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：滿(mǎn)負(fù)荷的卡車(chē)在6%的下坡道上，不得使用車(chē)輛主剎車(chē)裝置，而僅僅使用輔助制動(dòng)系統(tǒng)，卡車(chē)要能以30公里/小時(shí)的穩(wěn)定速度下坡，持續(xù)時(shí)間12分鐘。

目前車(chē)輛輔助制動(dòng)共有三種類(lèi)型：發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)制動(dòng)技術(shù)、液力緩速器及電渦流緩速器，他們的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)下表：

表1

相比較而言，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)制動(dòng)是最合理的輔助制動(dòng)技術(shù)，由于其改變了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，從源頭（發(fā)動(dòng)機(jī)）產(chǎn)生倒拖的制動(dòng)力，因此無(wú)論從制動(dòng)性能，能耗，還是成本，特別是持續(xù)制動(dòng)能力方面，都明顯優(yōu)于其他輔助制動(dòng)裝置。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的原理

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的原理在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)明后不久就被人掌握了，而且在1961年，也就是半個(gè)世紀(jì)之前，成功地轉(zhuǎn)換為商業(yè)產(chǎn)品。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器是一種將產(chǎn)生動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為吸收能量的空壓機(jī)，從而使車(chē)輛減速的裝置。這種轉(zhuǎn)換可以通過(guò)切斷燃油，在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞壓縮沖程接近結(jié)束時(shí)打開(kāi)排氣閥，允許被壓縮空氣被釋放，發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮沖程中壓縮氣體所吸收的能量，不能在隨后的膨脹沖程中返回到發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞，而是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣及散熱系統(tǒng)散發(fā)掉，產(chǎn)生有效的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，減緩車(chē)輛的速度。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)技術(shù)是一種發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，而發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器就是一種將發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門(mén)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候（非排氣沖程）打開(kāi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的基本原理幾乎上百年不變，而發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)卻日新月異。

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）提升安全性：提供持續(xù)不變的制動(dòng)力，避免頻繁或長(zhǎng)時(shí)間使用輪剎而造成的輪胎磨損、剎車(chē)片過(guò)熱、制動(dòng)衰退與失效；

（2）降低保養(yǎng)和維修成本：避免了頻繁更換剎車(chē)片和輪胎造成資源浪費(fèi)、成本和維修增加；

（3）提高運(yùn)輸效率：沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的車(chē)輛無(wú)法快速盤(pán)山，下陡坡，運(yùn)輸效率低；

（4）減少排放，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命：防止發(fā)動(dòng)機(jī)變冷，減少發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)（冒黑煙），降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放；同時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)變冷造成的磨損，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的種類(lèi)

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)可以分為兩大類(lèi)，即壓縮釋放型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)和泄氣型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。

（1）壓縮釋放型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)（高功率制動(dòng)）

壓縮釋放型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞壓縮沖程接近結(jié)束時(shí)打開(kāi)排氣閥，允許被壓縮空氣被釋放，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)在壓縮沖程中所吸收的能量沒(méi)有在隨后的膨脹沖程中返回給活塞，如此便產(chǎn)生了有效的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力，減緩車(chē)輛的速度。壓縮釋放型制動(dòng)器結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)較高，卻可以提供最大的制動(dòng)功率，尤順智動(dòng)的所有發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器均為壓縮釋放型。

圖1

（2）泄氣型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)（低功率制動(dòng)）

在泄氣型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，排氣閥除了正常的開(kāi)啟之外，還在部分周期內(nèi)保持微量打開(kāi)(部分周期泄氣制動(dòng))，或在非排氣沖程的周期內(nèi) (進(jìn)氣沖程，壓縮沖程和膨脹沖程)保持微量恒開(kāi)(全周期泄氣制動(dòng))。部分周期泄氣制動(dòng)和全周期泄氣制動(dòng)的主要區(qū)別，在于前者在大部分的進(jìn)氣沖程中不打開(kāi)排氣閥。

在通常情況下，泄氣制動(dòng)將排氣門(mén)在遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮上止點(diǎn)的地方打開(kāi)，然后將制動(dòng)閥門(mén)保持微量恒開(kāi)。泄氣型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)必須與排氣制動(dòng)（如排氣蝶閥）合用（聯(lián)合制動(dòng)）。中國(guó)濰柴、重汽和杭發(fā)從德國(guó)曼（MAN）引進(jìn)的就是部分周期泄氣制動(dòng)技術(shù)。這種泄氣制動(dòng)技術(shù)不是電控的，而是依靠提高排氣背壓致使排氣門(mén)反跳（浮閥）來(lái)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的。

圖2

由于泄氣型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的制動(dòng)功率低于壓縮釋放型，尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)的中、低轉(zhuǎn)速（也是實(shí)際應(yīng)用轉(zhuǎn)速）段，泄氣型發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)無(wú)法滿(mǎn)足車(chē)輛的制動(dòng)要求。

2 尤順制動(dòng)的介紹

在卡車(chē)超載從來(lái)都是我國(guó)在道路運(yùn)輸過(guò)程中的一項(xiàng)重大交通安全隱患，根據(jù)整車(chē)廠(chǎng)技術(shù)人員在事故現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，發(fā)生事故車(chē)輛的ecu（也被看做是卡車(chē)的黑匣子，記錄所有發(fā)動(dòng)機(jī)信息）記錄有70%多的事故車(chē)輛在事發(fā)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速均超過(guò)2800轉(zhuǎn)，有的甚至超過(guò)3500轉(zhuǎn)，大部分液壓式制動(dòng)器由于其固有的液壓缺陷，在ECU設(shè)置時(shí)規(guī)定當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2100轉(zhuǎn)以上時(shí)需要關(guān)閉液壓制動(dòng)功能，而固鏈?zhǔn)街苿?dòng)器可以隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的上升而等比提供更大的制動(dòng)功率，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時(shí)，其制動(dòng)功率（負(fù)功）可以超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定正功率。因此，選擇液壓式制動(dòng)器可能因?yàn)橹苿?dòng)器不工作而引發(fā)致命的安全事故，而選用固鏈?zhǔn)街苿?dòng)器可確保制動(dòng)器在發(fā)動(dòng)機(jī)任何轉(zhuǎn)速下均正常工作。固鏈?zhǔn)綋u臂制動(dòng)器（壓縮釋放型）全固鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)不同于國(guó)外液壓結(jié)構(gòu)，是通過(guò)機(jī)械鏈接打開(kāi)氣門(mén)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，提高了制動(dòng)可靠性；制動(dòng)功能集成于現(xiàn)有的搖臂當(dāng)中，大幅降低了制造成本；因?yàn)椴捎霉替準(zhǔn)綋u臂制動(dòng)器（壓縮釋放型）全固鏈?zhǔn)綑C(jī)構(gòu)的尤順制動(dòng)器被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為最“聰明”的制動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖3

尤順智動(dòng)固鏈?zhǔn)街苿?dòng)器和國(guó)外品牌制動(dòng)器在同一款8.6升發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)功率測(cè)試值比較：

圖4

3 尤順制動(dòng)在濰柴WP12中的應(yīng)用

3.1 WP12尤順制動(dòng)系統(tǒng)介紹

WP12尤順制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖5

圖6

采用壓縮釋放和泄氣復(fù)合制動(dòng)方式，保留了WEVB制動(dòng)系統(tǒng)的蝶閥結(jié)構(gòu)，有效降低了制動(dòng)工況下的噪聲，降低了配氣系統(tǒng)的應(yīng)力，提高了整機(jī)的系統(tǒng)可靠性；制動(dòng)裝置集成于排氣搖臂內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便；制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)均集成于缸蓋罩內(nèi)部，整機(jī)三維不變。

3.2 WP12尤順制動(dòng)系統(tǒng)性能

WP12尤順制動(dòng)系統(tǒng)在2100r/min制動(dòng)工況下，裸機(jī)功率達(dá)247kW，整車(chē)制動(dòng)功率可達(dá)275kW，保障整車(chē)使用的安全性和穩(wěn)定性；與WEVB制動(dòng)系統(tǒng)相比，低速制動(dòng)功率增加一倍，高速下制動(dòng)功率增加近40%。

圖7

由于制動(dòng)系統(tǒng)功率增加，整車(chē)制動(dòng)狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，保障了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；與WEVB制動(dòng)系統(tǒng)相比，蝶閥壓力降低至270kPa，有效提高了蝶閥系統(tǒng)的可靠性。

4 總結(jié)

目前尤順智動(dòng)的壓縮釋放型制動(dòng)器以其創(chuàng)紀(jì)錄的制動(dòng)功率及卓越的可靠性，已經(jīng)標(biāo)配于一汽錫柴6DM 11L/濰柴WP12發(fā)動(dòng)機(jī)，并且相繼通過(guò)多家國(guó)內(nèi)主要柴油機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家的臺(tái)架試驗(yàn)及路試，相信在不久的將來(lái)，尤順智動(dòng)必定能完成普及制動(dòng)器的光輝使命，為我國(guó)交通運(yùn)輸安全做出巨大的貢獻(xiàn)。重卡將隨著尤順制動(dòng)的普及，更快實(shí)現(xiàn)在開(kāi)啟尤順制動(dòng)后，無(wú)需長(zhǎng)期重踩剎車(chē)即可使車(chē)來(lái)國(guó)內(nèi)保持恒速學(xué)安全下坡，進(jìn)而延長(zhǎng)剎車(chē)片以及輪胎的使用壽命，更大程度的降低車(chē)輛運(yùn)營(yíng)成本。

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Principle and Application of Engine Cylinder Braking Technology

Yan Lei, Xie Jiyou, Wei Yubao, Li Zhangliang, Zhang Ke, Liu Cuiqiao
( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

The engine brake, also known as the engine retarder, is an auxiliary braking device. When the brake is started, the engine is converted into a compressor that absorbs energy to help the heavy truck or bus control the vehicle deceleration in continuous downhill, safe and fast through long distance Downhill section.

compression-release engine brake; all-solid-chain structure; simple layout; convenient; safety stability

U464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)19-186-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.065

延磊，就職于陜西重型汽車(chē)有限公司。