曹偉，丘水應(yīng)生，武偉

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液力緩速器的產(chǎn)品分析與操作使用

曹偉1，丘水應(yīng)生2，武偉2

（1.同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，上海 201804；2.福伊特驅(qū)動技術(shù)系統(tǒng)（上海）有限公司，上海 201108）

重型商用車需要輔助制動系統(tǒng)，液力緩速器是成熟的輔助制動方案。文章研究了液力緩速器的基本結(jié)構(gòu)，工作過程和制動原理，對液力緩速器進(jìn)行了簡潔易懂的產(chǎn)品分析。且在駕駛員實際操作層面，分析了液力緩速器的使用優(yōu)點(diǎn)和推薦操作方法，最后介紹了液力緩速器的保養(yǎng)和維護(hù)，具有較強(qiáng)的實用價值。

液力緩速器；產(chǎn)品分析；推薦操作；保養(yǎng)和維護(hù)

前言

隨著道路條件的改善和汽車技術(shù)的發(fā)展，重型商用車輛持續(xù)往重載、高速方向發(fā)展，需要更好的車輛整體制動性能，傳統(tǒng)行車制動器不能滿足需求。在山西晉城至河南焦作公路上，通過長安大學(xué)進(jìn)行的EQ1208貨車(6x4)下坡試驗表明，后輪制動鼓溫度超過300℃時，因熱衰退制動性能下降到原來的60%左右[1]。需要使用傳統(tǒng)行車制動器之外的輔助制動系統(tǒng)，減少使用甚至不使用行車制動器，提高安全性。

緩速器是在輔助制動系統(tǒng)中產(chǎn)生制動力矩，并且對車輛起到緩速作用的部件[2]，可在不使用或較少使用行車制動器的情況下，使車速降低或保持穩(wěn)定，但其不能替代行車制動器完成停車。根據(jù)國際主流重型商用車的應(yīng)用經(jīng)驗，液力緩速器作為重型商用車的輔助制動裝置是較好方案。

1 液力緩速器產(chǎn)品分析

1.1 液力緩速器的基本結(jié)構(gòu)

國內(nèi)外研發(fā)和生產(chǎn)的液力緩速器常采用不同的驅(qū)動機(jī)構(gòu)和型號，其組成結(jié)構(gòu)會有區(qū)別，但是基本結(jié)構(gòu)均包括轉(zhuǎn)子、定子、氣動裝置、油道、散熱器、儲油箱等，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

液力緩速器按其主要功能部件一般可分為定子轉(zhuǎn)子總成、控制系統(tǒng)、浮球總成、熱交換器總成、殼體總成。

圖1 液力緩速器基本結(jié)構(gòu)

1.2 液力緩速器的工作過程

液力緩速器將車輛巨大的慣性能量通過液體阻力轉(zhuǎn)換為熱能，再由散熱器吸收后散發(fā)掉，從而達(dá)到降低車速的目的。在緩速器中，兩個對置的葉輪（轉(zhuǎn)子和定子），轉(zhuǎn)子通過緩速器驅(qū)動軸連接到傳動軸上，而定子固定在緩速器殼體上。緩速期間，油在兩個葉輪間運(yùn)動，油被轉(zhuǎn)子加速然后被定子減速。結(jié)果，轉(zhuǎn)子慢下來從而車輛被制動。液力緩速器的工作過程總結(jié)如下：

①充油過程

當(dāng)液力緩速器啟動時，緩速器控制器根據(jù)需求輸出電流控制比例閥開度，釋放出特定壓力的壓縮空氣將油箱中的工作油壓入定子和轉(zhuǎn)子組成的工作腔中。

②制動力矩產(chǎn)生過程

當(dāng)液力緩速器制動時，其工作腔內(nèi)充滿緩速器油，油液隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動在工作腔內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)進(jìn)行工作。

③工作油液熱交換過程

在液力緩速器的工作過程中，及時將工作油液吸收的熱能傳遞到外界，制動過程中工作油液的散熱由其熱交換器承擔(dān)。熱交換器是液力緩速器的核心零部件之一，工作過程如圖2所示。

圖2 熱交換器的工作過程

④回油過程

液力緩速器工作時，工作腔不斷進(jìn)油的同時也在不斷出油，保證了工作油液在熱交換器的熱量傳遞，高溫油液經(jīng)熱交換器冷卻后再返回工作腔。

緩速過程產(chǎn)生的熱量迅速和有效的通過車輛的冷卻系統(tǒng)散掉。如此不斷循環(huán)，即可進(jìn)行持續(xù)不斷的液力無磨損制動。當(dāng)汽車滿載行駛或下長坡時，可維持汽車恒速行駛。液力緩速器制動過程是無磨損制動。

1.3 液力緩速器的制動原理

液力緩速器是一個能量轉(zhuǎn)換裝置，工作油液從轉(zhuǎn)子獲得的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為油液的熱能，主要是通過工作油液在定子和轉(zhuǎn)子之間的循環(huán)流動導(dǎo)致的液力損失，循環(huán)過程如圖3所示。工作腔中的液力損失主要分為四種形式：葉形損失、摩擦損失、擴(kuò)散收縮損失、回轉(zhuǎn)損失[3]。

圖3 油液在定子和轉(zhuǎn)子之間的循環(huán)流動

2 液力緩速器的操作使用

2.1 液力緩速器系統(tǒng)使用優(yōu)勢

液力緩速器系統(tǒng)由機(jī)械總成、控制器（RCU）、控制線束、操作手柄等組成，是一種車輛輔助安全制動裝置，是集機(jī)械、油、水、氣、電、液為一體的智能化產(chǎn)品。使用液力緩速器有助于提高車輛的平均速度，這能幫助駕駛員更有效的掌控運(yùn)輸時間，使駕駛變得輕松和舒適。由于駕駛舒適性和行車安全性的提高，駕駛員可以更好地注意行車路況和行車環(huán)境，更好地調(diào)節(jié)和控制行車速度，更專注的駕駛和控制車輛，減少顛簸，可以降低油耗節(jié)省燃油，還能更有效的保護(hù)所運(yùn)輸?shù)呢浳铩?/p>

液力緩速器最主要的價值還是體現(xiàn)在安全性上。如果配備了制動力強(qiáng)大的液力緩速器，即使下很陡的坡道，駕駛員也無需使用行車制動器。因此，行車制動器基本保持在冷態(tài)，一旦需要緊急剎車，就可以快速把車停住。另外，由于緩速器能很好地控制車輛的速度和加速度，可以實現(xiàn)更平穩(wěn)更順暢的駕駛，從而提高車輛的平均運(yùn)營速度。在日常駕駛中正確地使用緩速器，可以令駕駛員獲益匪淺。

液力緩速器不僅可以在長下坡時使用，也可以在駛進(jìn)某個環(huán)島、交通信號燈、車站時，在改變方向或需要降低行駛速度的任何時刻使用，而不管之后是否需要把車完全停住。在90%的情況下，液力緩速器可以替代行車制動器，就可以減少輪胎和剎車片的損耗，降低車輛的運(yùn)行成本。而且由于卡車的傳動系統(tǒng)所承受的壓力顯著降低，所以車輛傳動系統(tǒng)的損耗也明顯減少。

2.2 液力緩速器的推薦操作使用

為了更好地使用液力緩速器，得到其所帶來的安全高效的駕乘體驗，駕駛員需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）良好的駕駛習(xí)慣，保證安全性和高效率。

使用液力緩速器下坡時或減速時，借助由車輛自身重量和速度所具備的能量可以在駕駛車輛行進(jìn)時不用消耗燃油。車輛所具有的能量可以包括動能和重力勢能，和車輛的車貨總重以及車輛的行駛速度都有關(guān)系。為了使這種能量得到有效的控制，駕駛員要避免超載或超速行駛。超載或超速容易導(dǎo)致車輛失控，而且還違反相關(guān)限重或限速法規(guī)。利用車輛本身的能量來行駛，車輛自身的重量越大，車輛的速度越快，這種能量就越大，即使在平路上也是如此。如果使用了液力緩速器，駕駛員就可以更精準(zhǔn)的駕馭車輛本身的這種能量。

（2）駕駛員需具備預(yù)測力，有效使用緩速器。

駕駛員必須注意路邊的交通標(biāo)志，和路面的交通狀況，以便在需要時及時減速。一旦需要或打算要降低車速，駕駛員就應(yīng)當(dāng)立即松開油門，開啟緩速器。

（3）要通過變速箱降檔把發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速提高

發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動也就越快，整車散熱系統(tǒng)對液力緩速器的散熱效果就越好，液力緩速器的制動性能發(fā)揮就越出色。在這個過程中，即使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了綠色經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)，發(fā)動機(jī)在高速轉(zhuǎn)動，車輛的油耗卻是零，因為沒踩油門。另外，這也可以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)制動和液力緩速器制動，從而達(dá)到整車最佳的輔助制動。所以，為了達(dá)到這種制動效果，駕駛員可以毫不猶豫的降檔，使發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速升至每分鐘1500轉(zhuǎn)以上。

如果整車散熱系統(tǒng)低于液力緩速器制動功率，那緩速器就會通過控制器監(jiān)督和控制，暫時降低其制動功率，以避免造成系統(tǒng)過熱。

（4）逐級啟動液力緩速器

讓液力緩速器的制動力能逐漸適應(yīng)車輛。駕駛員可以根據(jù)車輛的載重量、下坡的坡度、以及坡路的長度這些參數(shù)的變化，需要監(jiān)控并保證車輛行駛的速度不要過快，通過操縱緩速器手柄來調(diào)整緩速器的制動功率。如果前方的道路是很陡的下坡道，或是非常長的下坡道，對于這樣的路況，駕駛員應(yīng)當(dāng)提前對車速的變化作出判斷。從開始，駕駛員就應(yīng)該降檔，并逐漸開啟緩速器。在下坡的過程中，駕駛員可以通過提高或降低緩速器的減速力，來維持整車行駛速度的平穩(wěn)。駕駛員可以隨意選擇使用不同的緩速器檔位。最低的檔位對應(yīng)于最低的制動力矩，最高的檔位對應(yīng)于100%的制動力矩。

如果在下坡時，緩速器的制動力矩已經(jīng)達(dá)到最高，但是車速還是在不斷的加速，這時駕駛員就必須配合使用行車制動器來使車輛減速。在這個過程中，變速箱仍舊需要切在低檔，而緩速器也依舊可以保持工作。如果使用了液力緩速器，駕駛員就能非常容易的駕馭和控制車輛所具有的能量。

（5）長下坡時使用緩速器的巡航定速功能

液力緩速器將自動調(diào)節(jié)其制動力，使車輛保持在駕駛員所設(shè)定的速度。液力緩速器和其巡航定速功能的結(jié)合使用，能使駕駛員在下坡時的駕駛不但更舒適而且更安全，這種方法被稱作整體定速控制。

2.3 液力緩速器的保養(yǎng)和維護(hù)

作為無磨損的輔助制動部件，液力緩速器的保養(yǎng)和維護(hù)十分簡單，駕駛員只需要根據(jù)車輛類型和工作負(fù)載情況按要求完成更換工作油和濾芯即可。另外，駕駛員在使用高壓水槍沖洗緩速器外表面時，需要注意避免正對緩速器的消音器、濾芯壓蓋等部位直噴，避免緩速器進(jìn)水。

德國福伊特公司對緩速器用油進(jìn)行嚴(yán)格試驗驗證和釋放，允許使用的所有油品列表可以在其官網(wǎng)找到，詳見《福伊特緩速器換油間隔/油品清單》[4]。經(jīng)研究和確認(rèn)，在國內(nèi)容易采購到的緩速器油的型號如表1所示。

表1 國內(nèi)容易采購到的部分液力緩速器油型號

3 結(jié)論

重型車輛配備液力緩速器并實現(xiàn)正確使用，可以提高駕駛員和其他道路使用者的安全性，降低車輛的運(yùn)行成本，提升公路交通運(yùn)輸?shù)男?，有效的保護(hù)環(huán)境。本文具有較強(qiáng)的實用價值，可以向重型車、液力緩速器的生產(chǎn)廠家和研究單位提供參考，共同推動液力緩速器在國內(nèi)重型商用車上的使用，提高車輛的安全性能，減少制動系統(tǒng)失效造成的事故，為社會創(chuàng)造價值。

[1] 王恒凱.商用車輛持續(xù)制動裝置對我國山區(qū)高速公路適應(yīng)性研究[D].長安大學(xué),2012.

[2] 何仁.汽車輔助制動裝置[M].北京:化學(xué)工業(yè)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

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1671-7988(2019)05-182-03

U463

曹偉，男，產(chǎn)品工程師，工程碩士，畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院車輛工程專業(yè)，就職于福伊特驅(qū)動技術(shù)系統(tǒng)（上海）有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.05.058