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1、汽车辅助制动技术研究与发展,汽车工程系 2015年11月16日,许XX,汽车为什么需要辅助制动装置 汽车辅助制动装置的分类 汽车辅助制动装置工作原理 汽车辅助制动装置试验方法 汽车辅助制动技术发展趋势,主要内容,传统汽车制动方式是采用在车轮上安装机械式摩擦制动器。 频繁或长时间制动会造成制动鼓(盘)和摩擦片(即制动衬片)过热，导致制动效能衰退。 妇女或老人脚踩力度不够，不能及时有效制动刹车。紧急情况下，普通制动器制动效率不理想。 现代汽车发动机功率比过去增加了23倍,这意味在同样的制动条件下制动器要产生更多的热量，而制动器经多方改进，其制动性能最多仅比原来提高1.2倍。,汽车为什么需要辅助制动
2、装置,加装辅助制动装置，将车轮制动器的负荷进行分流，使车轮摩擦制动器的温度控制在安全范围内 现在许多国家的交通法规已将辅助制动装置作为商用汽车的必备系统。 如德国的交通法规就明文规定：总质量在5.5吨以上的客车和9吨以上的载重汽车，必须装有辅助制动装置。 瑞士也有类似的法规：总质量超过3.5吨的牵引车以及总质量8吨以上的载重汽车必须安装辅助制动系统。,汽车为什么需要辅助制动装置,汽车为什么需要辅助制动装置,2002年6月1日交通部已颁布实施中华人民共和国交通行业标准JT/T325-2002营运客车类型划分及等级评定，该标准规定中型客车中高二级，大型客车中高一级、高二级和高三级客车都必须装置缓速
3、器。 建设部2002年10月1日公布执行的CJ/T162-2002城市客车分等级技术要求与配置也规定超二级、超一级、高级的市区和城郊城市客车必须装备缓速器。,汽车为什么需要辅助制动装置,中华人民共和国国家标准GB7258-2012机动车安全运行技术条件(修订稿)，该标准规定：车长大于9m的客车的所有车轮均应装备盘式制动器及使用子午线轮胎，主要在山区道路行驶的应装备缓速器或其它辅助制动装置；总质量大于12t的货车主要在山区道路行驶的还应装备缓速器或其它辅助制动装置。,汽车辅助制动装置的分类,发动机缓速器 发动机排气辅助制动装置 牵引电动机缓速器 空气动力缓速器 电涡流缓速器 永久磁铁式缓速器 液
4、力缓速器,汽车辅助制动装置的分类,发动机缓速器 发动机排气辅助制动装置 牵引电动机缓速器 空气动力缓速器 电涡流缓速器 永久磁铁式缓速器 液力缓速器,汽车辅助制动装置工作原理,1. 发动机缓速器 工作原理 对行驶中的汽车发动机停止供给燃料，并将变速器挂入某一前进档，通过驱动轮和传动系带动发动机曲轴继续旋转。这样，本来作为车辆动力源的发动机就变成消耗汽车动能而对汽车运动起缓速作用的空气压缩机。在这种情况下，汽车对发动机输入的动能大部分耗损在发动机内的进气、压缩和排气过程中，小部分消耗于对水泵、油泵和空压机、发电机等附件的驱动。发动机及上述各附件阻碍曲轴旋转的力矩，即是制动力矩，它将通过传动系放大
5、后传给驱动轮。,汽车辅助制动装置工作原理,1. 发动机缓速器 工作原理,进气 压缩 做功 排气,(正常的发动机拖动工作过程),发动机的工作过程,汽车辅助制动装置工作原理,1. 发动机缓速器 工作原理,进气 压缩 释放 做功 排气,发动机缓速器的工作过程,1. 发动机缓速器 发动机缓速器结构图,汽车辅助制动装置工作原理,1. 发动机缓速器 结构组成 由缓速器本体、电磁阀、控制阀、调节螺钉、从动活塞和主动活塞等主要零部件组成。 缓速器本体的作用是将发动机缓速器的主要部件集成为一个总成。电磁阀主要起导通或截断发动机机油的作用。控制阀是在发动机缓速器工作时产生低压油区和高压油区。从动活塞是发动机缓冲器
6、工作执行元件。主动活塞作用是在高压油区产生高压。从动活塞与发动机排气门丁字形压板的间隙由调节螺钉来调节。,汽车辅助制动装置工作原理,汽车辅助制动装置工作原理,1. 发动机缓速器,汽车辅助制动装置工作原理,1. 发动机缓速器 制动效果,发动机缓速器的制动功率主要来源于压缩气体的释放造成的功率损失，另外，发动机本身的机械摩擦损失，泵气损失等也产生制动作用。使用发动机缓速器时，非增压发动机制动功率可达额定功率的75，增压发动机制动功率可达额定功率的90。 目前大型客车大多使用6缸增压发动机，以玉柴YC6112ZLQ发动机为例：功率：170kW2000r/min，排量：7.8L。采用增压中冷，制动功率
7、按额定功率的90%，为153kW。根据：转矩9549*功率（kW）/转速（r/min），可计算得出发动机端的制动转矩为730.6N. m。,1. 发动机缓速器 发动机缓速器的优点 装有发动机缓速器的发动机在对车辆进行缓速制动时四个冲程都对车辆作负功，而没装发动机缓速器的发动机在膨胀冲程时仍对车辆作正功，这样装用发动机缓速器的发动机可以为车辆提供更大的制动力矩。 按国外目前技术水平，制动功率最大可达35KW/L. 发动机缓速器优点：可以与发动机集成一体从而体积小，重量轻；可以提供大小不同的制动力矩；基本不需额外消耗能量（电磁阀要耗一点电能)。,汽车辅助制动装置工作原理,1. 发动机缓速器 发动机
8、缓速器的缺点 只适合部分柴油机，并且对发动机的改造较大（需要发动机厂商对发动机缸盖和气门室罩进行重新设计和生产，以方便缓速器的安装），其应用范围具有局限性。,汽车辅助制动装置工作原理,汽车辅助制动装置工作原理,1. 发动机缓速器,目前国外市场常见的发动机缓速器为发动机减压缓速器与发动机泄气-排气缓速器。 发动机减压缓速器目前在北美占据市场主导地位，近年来逐渐进入欧洲和亚洲市场。发动机减压缓速器主要由美国Jacob公司生产，目前其产品已经形成多个系列，用于和不同品牌、各种型号的发动机相匹配。Jacob公司还提供发动机泄气-排气缓速器产品。 德国的曼（MAN）公司和梅赛德斯-奔驰（MERCEDES
9、-BENZ）公司各自开发了发动机泄气缓速器或泄气-排气缓速器产品； 瑞典的沃尔沃公司研发了实质上是发动机减压制动的VEB技术，后来推出改进型VEB+技术，为发动机减压-排气制动； 日本的日产（NISSAN）公司也推出了发动机减压缓速器。,2.发动机排气辅助制动装置 工作原理 利用设置在排气通道内的碟形节流 阀来堵塞排气通道并停止供油，使发动 机在压缩和排气过程中都能压缩纯空 气，这时发动机变为压缩机来吸收汽车 动能，增大功率消耗，使发动机降低转 速，实现在短时间内降低车速目的。,汽车辅助制动装置工作原理,汽车辅助制动装置工作原理,2.发动机排气辅助制动装置 工作原理,2.发动机排气辅助制动装置
10、,图2 电磁气压控制的排气制动装置 1、 进气消音阀 2、 4、 14 气缸 3、排气制动阀 5、贮气筒 6、蓄电池 7、排气制动开关 8、信号灯 9、离合器踏板 10、离合器开关11、加速开关 12、喷油量操纵臂 13、熄火操纵臂 15、电磁阀,汽车辅助制动装置工作原理,2.发动机排气辅助制动装置 电磁气压控制的排气制动装置结构 三个气动缸（2、4和14）分别控制排气制动阀3、进气消声阀1和熄火操纵臂13。常闭式电磁阀15串联在排气制动开关7、离合器开关10和加速开关11的控制电路中，并控制贮气筒5至各气缸的压缩空气管路。其中任何一个开关断开都会使电磁阀关闭而解除排气制动。,汽车辅助制动装置
11、工作原理,2.发动机排气辅助制动装置 电磁气压控制的排气制动装置工作原理 制动时，放松加速踏板，接通排气制动开关7，信号灯8亮，电流经离合器开关10、电磁阀线圈15和加速开关11形成回路，电磁阀15产生吸力，关闭排气口，打开进气道，压缩空气进入三个气缸，使柴油机停止供油，并关闭发动机的进、排气管，实现排气制动，快速降低发动机转速，从而使车速迅速降低。,汽车辅助制动装置工作原理,3.牵引电动机缓速器 对于采用电传动的汽车，可以对电动驱动轮中的牵引电动机停止供电，使电动机受驱动轮驱动而成为发电机，将汽车的部分动能转变成电能，储存在蓄电池中，或者使之通过电阻转变为热能而耗散。这时电动机对驱动轮的阻力
12、矩即是制动力矩。,汽车辅助制动装置工作原理,4.空气动力缓速器 依靠在制动时突然增大的车身迎风表面积或装于车辆尾部的制动时可弹出的空气阻力伞来产生制动力的。这种制动方式一般应用于赛车上。这种制动方式制动平稳，安全可靠且无冲击，但它对车辆的行驶路面环境要求严格，很难应用于普通车辆上。,汽车辅助制动装置工作原理,丰田公司在AXVV型轿车车尾顶部安装的空气制动尾翼，由一台充有高压液体的旋转加速器驱动。,电涡流缓速器的发展概况,在十九世纪 Leon Foucault发现的电磁感应理论的基础上发展起来的. 电涡流缓速器的著名生产厂商有：法国的泰尔马 （TELMA）、西班牙的克莱姆（KLAM）和弗瑞纳萨（
13、FRENRLSA）、德国的克罗伏特（KLOFT），日本泽腾电机公司(SAWFUJI) 、东京部品工业（TOKYOBUHIKOGYO）和五十铃/住友（ISUZU/SUMITOMO）等。,汽车辅助制动装置工作原理,5.电涡流缓速器,汽车辅助制动装置工作原理,5.电涡流缓速器,5.电涡流缓速器 结构组成：由定子和转子组成。定子通过固定支架固定在车辆底盘上（车架、变速箱外壳或后桥外壳），在定子底板上安装八个电磁线圈，线圈之间用导线按一定要求互相连接，相邻两个线圈的磁场极性相反。缓速器的转子分布在定子的两侧，用过渡法兰连接在一起，同时与传动系统相连，转子上铸有风道，以便散热。,汽车辅助制动装置工作原理,
14、图 电涡流缓速器结构示意图 1-转子盘；2-铁心；3-励磁线圈；4-转子轴；5-轴承；6-固定架；7-气隙；8-接线柱,5.电涡流缓速器 工作原理（1）：定子上装有八个电磁线圈，工作时向励磁线圈通入直流电流用以产生磁场，从磁场中发射出来的磁力线穿过转子与相邻线圈产生的相反极性磁场构成回路。,图 电涡流缓速器磁极及磁力线分布图,汽车辅助制动装置工作原理,根据电磁感应理论，当穿过闭合导线回路所包围面积的磁通量发生变化时，在导线回路中将产生感应电流。,5.电涡流缓速器 工作原理（2）：当缓速器的转子转动时，其内部无数个闭合导线所包围的面积内的磁通量就发生变化，从而在转子内部产生无数段感应电流，这种电
15、流称为涡电流。涡电流的作用有两个方面：一是这些涡流在具有一定电阻的转子内部流动时会产生热效应而导致转子发热。车辆的动能就通过感应电流转化为热能，并通过转子风叶产生的强劲风力将热量快速散发出去；二是涡流会产生新的磁场，根据楞次定律，闭合导线回路中所产生的感应电流总是使它自己所产生的磁场反抗任何引起电磁感应的变化，就是说转子内部涡流所产生的新的磁场与定子线圈产生的磁场相互作用，而阻止、反抗转子的转动，这样就形成了迫使车辆降低速度的制动力矩。如下图。,汽车辅助制动装置工作原理,图5：电涡流缓速器涡电流和制动力矩,汽车辅助制动装置工作原理,5.电涡流缓速器,5.电涡流缓速器 电涡流缓速器优点： 结构简
16、单，生产制造成本也不高； 制动力矩范围广，可达3003300Nm ； 适合于采用无论是机械变速器还是液力变速器型式的车辆（545吨）； 响应时间短（仅有40ms，比液力缓速器的响应快20倍），无明显时间滞后； 工作时噪声很小； 车辆在低速运行时，也可产生较高的制动力矩；制动力矩的大小可以通过控制励磁电流来调节，易实现自动控制； 还具有故障率低，维修方便，可靠性高等优点。,汽车辅助制动装置工作原理,5.电涡流缓速器 电涡流缓速器缺点 体积较大，重量较重； 制动减速能力和使用时间长短受转子温升，缓速器周围气流条件和环境温度的影响； 要消耗一定的电能，需要考虑发电机或蓄电池的容量大小； 不能实现制动能量回收。,汽车辅助制动装置工作原理,汽车辅助制动装置工作原理,图1 永磁式缓速器机械部分结构示意图 1-定子铸体；2-活动磁铁支架；3-磁铁压块；4-永久磁铁块； 5-固定磁铁支架；6-磁铁保持架；7-法兰盘；8-转子,永磁式缓速器的结构组成,6.永磁铁式电涡流缓速器 结
