侯濤，王政榮

（1.云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650000；2.云南匯通行汽車銷售服務(wù)有限公司，云南 昆明 650000）

序言

近年來(lái)，發(fā)生多起大貨車交通惡性事故，造成嚴(yán)重傷亡和損失。經(jīng)交警調(diào)查，造成事故的主要原因除了肇事車輛超載外還有一個(gè)重要原因就車輛剎車制動(dòng)鼓溫度過(guò)高導(dǎo)致制動(dòng)力衰退。

汽車制動(dòng)系統(tǒng)是汽車行駛安全的一個(gè)重要保障。大、中型貨車在道路運(yùn)輸過(guò)程中，由于載貨質(zhì)量大，動(dòng)能也比較大，車輛所需剎車制動(dòng)力的比較大，特別是在山區(qū)公路的連續(xù)坡道行駛過(guò)程中，因車輛下坡制動(dòng)，使得制動(dòng)鼓由于摩擦而產(chǎn)生熱量，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。一般正常情況下，車輛的制動(dòng)鼓的溫度不超過(guò)250°C，如較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)剎車制動(dòng)，制動(dòng)鼓在短時(shí)間內(nèi)溫度迅速上升。當(dāng)制動(dòng)鼓溫度過(guò)高，就容易燒壞剎車片表面，引起剎車片表面硬化，此后，剎車制動(dòng)片的摩擦系數(shù)將明顯下降，摩擦力大大降低，從而使汽車制動(dòng)力急劇衰退，常常導(dǎo)致發(fā)生交通安全事故。

紅外線汽車剎車自動(dòng)淋水系統(tǒng)，是針對(duì)大、中型貨車連續(xù)剎車制動(dòng)產(chǎn)生高溫導(dǎo)致制動(dòng)力衰竭而研發(fā)的剎車制動(dòng)鼓自動(dòng)測(cè)溫、控制和冷卻的系統(tǒng)。該系統(tǒng)及時(shí)有效的解決了制動(dòng)鼓噴淋降溫的問(wèn)題，保證了車輛的行駛安全。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

一般的車輛在行駛中的制動(dòng)產(chǎn)生的瞬間溫度就在250度左右，如果高速行駛狀態(tài)下緊急制動(dòng)穩(wěn)定也就在350度左右，一般不會(huì)超過(guò)400度。當(dāng)摩擦片的的工作溫度不超過(guò)300°C時(shí)，制動(dòng)鼓與摩擦片的摩擦因數(shù)穩(wěn)定在0.3-0.4之間。當(dāng)工作溫度超過(guò)350°C后（因剎車片材料不同有較大差異），摩擦片里的有機(jī)化合物受熱分解，所產(chǎn)生的氣體和液體析出，并存在摩擦片和剎車鼓之間，起著潤(rùn)滑膜的作用，導(dǎo)致摩擦因數(shù)變小，制動(dòng)力矩變小，制動(dòng)力產(chǎn)生“熱衰減”，制動(dòng)效果急劇降低。普通剎車片在超過(guò)400～500度時(shí)一般會(huì)喪失制動(dòng)性能。

汽車制動(dòng)液的沸點(diǎn)應(yīng)≥205℃。如果制動(dòng)液超過(guò)沸點(diǎn)，在高溫狀態(tài)下，剎車油會(huì)汽化，在制動(dòng)系統(tǒng)的管路里形成一個(gè)氣泡，阻礙制動(dòng)液流傳動(dòng)，降低系統(tǒng)有效壓力，對(duì)制動(dòng)力產(chǎn)生較大影響。

由此可見剎車制動(dòng)鼓溫度過(guò)高從兩個(gè)方面影響著行車的安全。為有效的解決汽車剎車制動(dòng)系統(tǒng)因制動(dòng)鼓溫度過(guò)高而導(dǎo)致剎車制動(dòng)力熱衰竭問(wèn)題，人們普遍采用給汽車剎車輪轂淋水降溫的方法，降低剎車制動(dòng)鼓的溫度，取的了顯著的效果。然而，過(guò)去給汽車輪轂淋水降溫采用手動(dòng)控制淋水方法，常常因駕駛員集中精力駕駛，而未能及時(shí)開啟淋水系統(tǒng)，使得剎車制動(dòng)鼓溫度過(guò)高，導(dǎo)致剎車制動(dòng)力產(chǎn)生熱衰退。或開啟淋水系統(tǒng)后不能根據(jù)輪轂實(shí)際溫度控制冷卻淋水流量產(chǎn)生大量冷卻水灑落路面，甚至在制動(dòng)鼓溫度處于正常工作溫度時(shí)還未能及時(shí)關(guān)閉淋水閥，導(dǎo)致水流滿地，造成路面濕滑，特別是冬季，路面易結(jié)冰，嚴(yán)重的影響了道路交通安全，造成了安全隱患。并且淋水長(zhǎng)期侵蝕路面，會(huì)引起路面早期破損，給公路建設(shè)造成損失。

為了有效控制汽車剎車制動(dòng)鼓溫度，改善汽車剎車淋水系統(tǒng)冷卻效果，減少剎車淋水對(duì)路面造成的不良影響。我們?cè)O(shè)計(jì)了“紅外線汽車剎車自動(dòng)淋水系統(tǒng)”。該系統(tǒng)采用紅外線自動(dòng)控制、霧化噴淋有效的解決了原有淋水裝置的弊端，消除了由此帶來(lái)的行車安全隱患，提高了車輛行駛安全，改善了道路交通狀況。

1.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

紅外線汽車剎車自動(dòng)淋水系統(tǒng)主要由紅外線傳感器、控制器 ECU、電磁水閥、增壓泵、流量控制閥、水位顯示儀、噴淋管和儲(chǔ)水箱等零部件組成。

圖1 紅外線剎車自動(dòng)淋水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

紅外線傳感器：測(cè)量車輛剎車制動(dòng)鼓工作溫度，并將溫度信號(hào)傳送到溫度控制器。

溫度控制器：接收傳感器發(fā)來(lái)的溫度信號(hào)，設(shè)定控制溫度。當(dāng)溫度達(dá)到控制溫度時(shí)，控制器動(dòng)作，接通控制電路，反之，將斷開控制電路。并可進(jìn)行溫度報(bào)警警示。

電磁水閥：電磁閥控制的水閥。控制冷卻淋水管路閥門的開啟和關(guān)閉。

流量控制閥：控制噴淋水管路的流量大小。儲(chǔ)水箱：儲(chǔ)存噴淋系統(tǒng)的冷卻水。

水位顯示儀：顯示淋水箱儲(chǔ)存的水位。

增壓泵：給噴淋水加壓，以便霧化噴淋。

冷卻水管及噴水嘴。水管輸送冷卻水。噴水嘴霧化、噴淋冷卻水。

1.2 工作原理

紅外線汽車剎車自動(dòng)淋水系統(tǒng)，由紅外線溫度傳感器檢測(cè)汽車剎車制動(dòng)鼓的溫度，將傳感器測(cè)到的溫度信號(hào)傳送給溫度控制器，再由溫度控制器設(shè)定剎車制動(dòng)鼓的控制溫度（如設(shè)定 150C°），并控制淋水系統(tǒng)電磁水閥和增壓泵的開啟。當(dāng)紅外線傳感器檢測(cè)的溫度達(dá)到控制器設(shè)定溫度時(shí)，控制器動(dòng)作，接通控制電路，增壓泵電路接通，電磁閥吸合、水閥開啟，冷卻噴淋水管路接通，噴淋水經(jīng)增壓泵、電磁水閥、流量控制閥流出，并經(jīng)噴水嘴霧化噴淋到剎車制動(dòng)鼓上，實(shí)現(xiàn)霧化噴淋降溫，噴淋冷卻水量可用流量閥調(diào)節(jié)，避免大量冷卻水灑落路面。當(dāng)剎車制動(dòng)鼓溫度降到設(shè)定溫度之下時(shí)，紅外線傳感器及時(shí)測(cè)得溫度信號(hào)，并傳給溫度控制器，溫度控制器動(dòng)作，斷開控制電路，及時(shí)關(guān)閉電磁水閥、增壓泵，完成剎車制動(dòng)鼓噴淋降溫的一次工作循環(huán)。因?yàn)椴捎米詣?dòng)控制及時(shí)關(guān)閉噴淋水開關(guān)，避免了不必要的繼續(xù)淋水和大量未蒸發(fā)的冷卻水流到路面上，也節(jié)約了車載冷卻水。當(dāng)車輛剎車鼓溫度再次升高，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，該系統(tǒng)再次進(jìn)行工作循環(huán)……不斷循環(huán)往復(fù)，使剎車鼓溫度始終處于控制溫度之下，避免了汽車剎車制動(dòng)鼓因溫度過(guò)高導(dǎo)致制動(dòng)力熱衰退現(xiàn)象發(fā)生，保證了汽車的安全行駛。對(duì)道路交通安全通行產(chǎn)生積極的影響。

圖2 紅外線汽車剎車自動(dòng)淋水系統(tǒng)原理圖

增壓泵主要是增加冷卻水系統(tǒng)壓力，便于噴水嘴充分霧化噴淋。增壓泵的控制和電磁水閥同步，制動(dòng)鼓需要噴淋降溫時(shí)工作，不需要噴淋時(shí)停止工作。

為了能夠及時(shí)準(zhǔn)確的掌握冷卻水的存儲(chǔ)狀況，本系統(tǒng)采用水位顯示器，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，冷卻水的儲(chǔ)存量，以便保證車輛剎車制動(dòng)系統(tǒng)的冷卻水需要。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

紅外線汽車剎車自動(dòng)淋水系統(tǒng)，采用紅外線傳感器自動(dòng)檢測(cè)制動(dòng)鼓工作溫度并通過(guò)控制器自動(dòng)控制冷卻水噴淋，能及時(shí)有效控制車輛行駛時(shí)剎車制動(dòng)鼓工作溫度，避免了汽車剎車制動(dòng)鼓溫度過(guò)高導(dǎo)致的制動(dòng)力熱衰退現(xiàn)象發(fā)生，保證了汽車的安全行駛。

3 結(jié)束語(yǔ)

紅外線汽車剎車自動(dòng)淋水系統(tǒng)，根據(jù)紅外線控制技術(shù)、電子電工技術(shù)和自動(dòng)控制理論設(shè)計(jì)，具有較高的科學(xué)性、可行性和實(shí)用性，特別是對(duì)于云南山嶺重丘的道路特點(diǎn)，具有廣泛的實(shí)用性，較大的社會(huì)需要。

該研究項(xiàng)目在2016年參加了云南省大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)新大賽，獲省賽銀獎(jiǎng)。受到參賽師生普遍好評(píng)，得到省教育廳、省人社廳、省科協(xié)、共青團(tuán)省委等六部門組成的專家評(píng)委組的充分肯定，國(guó)土資源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)記者作了專門采訪。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車控制理論與控制技術(shù)的發(fā)展，紅外線汽車剎車自動(dòng)噴淋系統(tǒng)將在實(shí)踐中不斷地豐富和發(fā)展，從不斷創(chuàng)新走向不斷成熟，也必將具有更加廣闊的應(yīng)用前景。