哈菲

摘要：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)裝置主要負(fù)責(zé)車輛減速控制，其發(fā)展歷史悠久，由排氣蝶閥制動(dòng)到泄氣式制動(dòng)，直到當(dāng)前應(yīng)用廣泛普遍的壓縮釋放制動(dòng)。在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與技術(shù)發(fā)展形勢(shì)下，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)性能也在不斷優(yōu)化。由于體積較小，不需車輛改動(dòng)，而且我國(guó)對(duì)重載車輛載重限制與處罰力度一直在不斷加大，發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)特別是壓縮釋放制動(dòng)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，成功發(fā)展成了汽車標(biāo)配。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮輔助制動(dòng)性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);壓縮釋放制動(dòng);制動(dòng)性能;輔助制動(dòng)

1? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)工作原理分析

在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率提升、車速加快、車載質(zhì)量提高的推動(dòng)下，輔助制動(dòng)裝置在各種類型車輛中使用的重要性越來越突出，基于法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的正向引導(dǎo)，汽車輔助制動(dòng)系統(tǒng)已發(fā)展為標(biāo)配。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)技術(shù)通過汽車發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)過程的不同主要?jiǎng)澐譃槿N，即排氣式制動(dòng)、泄氣式制動(dòng)、壓縮釋放制動(dòng)。排氣式制動(dòng)，于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上增加截止閥，通過排氣背壓，加大發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力矩;泄氣式制動(dòng)，于活塞沖程中將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣門微開，通過活塞泵氣損失進(jìn)行動(dòng)力消耗，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng);壓縮釋放制動(dòng)，活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)的時(shí)候，迅速開啟排氣門，釋放局部已吸收活塞做功的高溫高壓空氣，然后快速關(guān)閉排氣門，活塞向下運(yùn)行時(shí)，氣缸內(nèi)部生成負(fù)壓，同時(shí)消耗部分機(jī)械能[1]。

2? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮釋放式緩速器分析

2.1 壓縮釋放式緩速器原理

在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)緩速器領(lǐng)域，壓縮釋放式緩速器的輔助制動(dòng)性能最佳，其生成的制動(dòng)功率與發(fā)動(dòng)機(jī)正常驅(qū)動(dòng)時(shí)的額定功率大體相一致，且將其實(shí)踐運(yùn)用在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)生成的制動(dòng)功率相比運(yùn)用在自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)生成的制動(dòng)功率大，此外，壓縮釋放式緩速器還具備結(jié)構(gòu)緊湊、輕質(zhì)、穩(wěn)定、可調(diào)節(jié)等多種優(yōu)勢(shì)特性。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮釋放式緩速器輔助制動(dòng)[2]具體如圖1所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮釋放式緩速器主要通過發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖運(yùn)轉(zhuǎn)以消耗動(dòng)能。對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)停止供油，先進(jìn)氣沖程，打開進(jìn)氣門，缸內(nèi)壓力變化不顯著，氣體會(huì)面向活塞作正功，但是后續(xù)壓氣沖程時(shí)，進(jìn)氣門與排氣門同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，活塞上行壓縮氣體，以此對(duì)活塞功能的消耗顯著，是制動(dòng)的關(guān)鍵因素，然而壓縮終點(diǎn)時(shí)，會(huì)生成高溫高壓氣體，在后續(xù)膨脹做功沖程中，會(huì)面向活塞實(shí)施正功，以增加活塞動(dòng)能，從而影響制動(dòng)性能。所以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮釋放式減速器基于液壓裝置，在活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)之前，打開排氣門，在做功沖程前，釋放局部高溫高壓氣體，以降低氣缸內(nèi)部壓力，減少活塞做功，從而減少活塞動(dòng)能消耗，提升發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功率。在最終排氣沖程時(shí)，打開排氣門，于活塞上行排除氣體，以消耗活塞動(dòng)能，但是進(jìn)氣排氣沖程影響并不大。

2.2 壓縮釋放式制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮釋放式制動(dòng)裝置主要?jiǎng)澐譃?個(gè)檔位：檔位1負(fù)責(zé)1個(gè)制動(dòng)電磁閥通電;檔位2負(fù)責(zé)2個(gè)制動(dòng)電磁閥通電;檔位3負(fù)責(zé)3個(gè)制動(dòng)電磁閥通電。電磁閥通電之后，可完成2個(gè)氣缸壓縮制動(dòng)，駕駛?cè)藛T可以就具體情況選擇相應(yīng)制動(dòng)負(fù)荷。制動(dòng)電磁閥為兩位三通閥，在制動(dòng)通電的時(shí)候，機(jī)油泵機(jī)油和制動(dòng)裝置機(jī)油相對(duì)接，機(jī)油泵加壓的機(jī)油為制動(dòng)裝置充油。這時(shí)油路單向閥打開，而機(jī)油向上推動(dòng)控制閥，促使單向閥與制動(dòng)裝置相接通?？刂崎y下游的制動(dòng)裝置包含主活塞與執(zhí)行活塞，在裝置充油之后，克服2個(gè)活塞彈簧力，促使主活塞逐漸向搖臂挺桿壓過去，執(zhí)行活塞在向排氣門壓過去，以徹底消除二者間距。在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞逐步運(yùn)動(dòng)靠近壓縮上止點(diǎn)的時(shí)候，搖臂挺桿向上推動(dòng)主活塞，制動(dòng)裝置的機(jī)油壓力快速增高，這時(shí)單向閥關(guān)閉，執(zhí)行活塞則克服氣門彈簧預(yù)緊力，打開排氣門，在氣缸內(nèi)排除壓縮空氣。在電磁閥斷電之后，制動(dòng)裝置不再發(fā)揮作用。

3? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮輔助制動(dòng)對(duì)整車制動(dòng)性能的影響分析

汽車持續(xù)下坡狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用可有效減輕制動(dòng)裝置負(fù)擔(dān)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)自身制動(dòng)力有限，為有效利用輔助制動(dòng)作用，設(shè)計(jì)了各式各樣的方式提升制動(dòng)效率。壓縮輔助制動(dòng)對(duì)于汽車整車制動(dòng)時(shí)行駛穩(wěn)定性的影響不容忽視，就兩輪驅(qū)動(dòng)汽車來講，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)生成的制動(dòng)力作用于正常行駛時(shí)作為驅(qū)動(dòng)輪的車輪上，即就前輪驅(qū)動(dòng)的汽車來講，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力矩作用于前輪，而后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力矩則作用于后輪?？傊嚢l(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力矩會(huì)在一定程度上改變制動(dòng)作用力的分配[3]。

后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，后軸制動(dòng)力提升，會(huì)導(dǎo)致汽車失穩(wěn)。在前輪制動(dòng)的時(shí)候，汽車趨向前軸過制動(dòng)，汽車保持穩(wěn)定狀態(tài)，卻會(huì)失去轉(zhuǎn)向能力。隨著行駛速度變大，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力矩也會(huì)隨之變大。存在載荷的汽車拋物線相對(duì)較陡，代表固定分配后軸驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)力的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)受承載作用，更有利于汽車穩(wěn)定性。為避免影響安全性，后軸驅(qū)動(dòng)汽車在空載狀態(tài)下，應(yīng)在高車速時(shí)便開始制動(dòng)，需脫離離合器，在滿載狀態(tài)下，離合器如果保持在接合狀態(tài)，則發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮輔助制動(dòng)不會(huì)影響汽車穩(wěn)定性;前輪驅(qū)動(dòng)汽車在制動(dòng)時(shí)，可不用脫離離合器，汽車依舊可以保持穩(wěn)定，但是制動(dòng)造成的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)較為明顯的時(shí)候，應(yīng)脫離離合器。

4? 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮輔助制動(dòng)性能分析

針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮輔助制動(dòng)工作過程分析，基于輔助制動(dòng)參數(shù)，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與排氣門開度等運(yùn)行計(jì)算，以得出結(jié)果。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮制動(dòng)時(shí)不同曲軸轉(zhuǎn)角下的氣缸壓力具體如表1所示。

由表1可知，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷變大的趨勢(shì)下，氣缸壓力隨之增大，且轉(zhuǎn)速越高，氣缸壓力峰值越接近壓縮上止點(diǎn)。壓縮上止點(diǎn)之前，排氣門啟動(dòng)，氣缸壓力出現(xiàn)大幅下降，這主要是因?yàn)榕艢忾T啟動(dòng)之后，氣缸內(nèi)部空氣快速排出，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，則單位時(shí)間內(nèi)穿過排氣門所排出的空氣量就越少，所以轉(zhuǎn)速越高，氣缸壓力最大值就越大，且壓力峰值越接近壓縮上止點(diǎn);在排氣門開度越大時(shí)，氣缸壓力最大值就越小，這主要是因?yàn)榕艢忾T開度越大，壓縮上止點(diǎn)周圍穿過排氣門所排出的空氣量就越多，可壓縮的空氣量則會(huì)對(duì)應(yīng)減少。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮制動(dòng)時(shí)不同轉(zhuǎn)速下的制動(dòng)扭矩具體如表2所示。

由表2可知，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過壓縮輔助制動(dòng)的時(shí)候，在轉(zhuǎn)速不斷增大的趨勢(shì)下，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做功次數(shù)隨之增多，制動(dòng)扭矩則隨之變大，而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)狀態(tài)時(shí)扭矩處于最小狀態(tài)，這主要是由于此時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)只利用倒拖的機(jī)械損失進(jìn)行制動(dòng)，并未采取其他增加制動(dòng)扭矩的措施;不同轉(zhuǎn)速都存在相應(yīng)的最佳排氣門開度，且在轉(zhuǎn)速增大時(shí)，最佳氣門開度也隨之變大，這主要是因?yàn)槠嚢l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，在單位時(shí)間內(nèi)穿過排氣門所流出的氣缸內(nèi)部空氣則相對(duì)越少，而排氣門開度變大，則空氣流通截面積與氣體流量隨之增大，因此在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不斷增高時(shí)，應(yīng)適度增加排氣門最大開度[4]。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)利用壓縮輔助制動(dòng)裝置，在轉(zhuǎn)速增大時(shí)，氣缸壓力變大，壓力峰值接近壓縮上止點(diǎn)。隨著轉(zhuǎn)速增大，制動(dòng)扭矩隨之變大，壓縮輔助制動(dòng)時(shí)制動(dòng)扭矩最大化。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速既定狀態(tài)下，壓縮輔助制動(dòng)具備相應(yīng)的最佳排氣門開度值，且轉(zhuǎn)速越大，排氣門開度最佳值越高，制動(dòng)扭矩越高。

參考文獻(xiàn)：

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