慶鈴VC61重型帶液力緩速器危化品牽引車的開發應用研究

徐 松，李自生，敖 軍，岑云松，田 濟

(1.慶鈴汽車(集團)有限公司， 重慶 400052；2.中國石油運輸有限公司， 烏魯木齊 830014)

我國西部地區，坡多、坡急、坡長，重型載貨車的載荷大，慣性大，因重力分力大于行駛阻力，將導致加速下坡[1]。長時間下坡連續地頻繁地制動，導致制動器溫度升高，產生熱衰減現象。一旦制動失靈，車輛失控，后果不堪設想。尤其是在山區行駛的危化品運輸車，更是面臨嚴峻的安全挑戰。山區用戶在使用中，傳統的解決辦法是給車輛加裝淋水器，給制動器淋水降溫，但帶來了制動壽命短、地面濕滑、結冰等安全隱患，也因加水、質量增加而導致使用成本增加。因此，為保證此類車輛具有良好的制動性能，除行車制動器外，還應配備輔助制動器，將行車制動器的負荷進行分流，使溫度控制在安全范圍內[2]。

慶鈴汽車(集團)有限公司與中石油運輸公司采用新技術，尋求系統解決方案，開發了慶鈴VC61帶液力緩速器重型危化品牽引車，整車與液力緩速器進行了全方位的匹配設計，并在西部地區開展了大量應用性研究，取得了很好的效果，為危化品牽引車在西部地區使用提供了更系統、更安全的解決方案。

1 車輛加裝淋水裝置的隱患

1) 重型車輛增加淋水裝置，冬季使用后使路面濕滑、結冰，易導致車輛發生安全事故，見圖1。

圖1 冬季淋水設備易導致安全事故

2) 使用淋水器淋水時，部分水進入制動室內，水使制動蹄片與制動鼓間摩擦系數減小，產生潤滑作用，造成制動效果降低的水衰退的現象。

3) 缺水導致重型車輛制動器、輪胎溫度升高而失火，見圖2。

圖2 缺水易導致輪胎升溫而失火

4) 增加淋水裝置后，平均萬km加水160次，平均每次15元，即用戶每萬km會多付出2 400元成本。且加水后，增加車輛自身質量，增加油耗，也會增加使用成本。

2 開發設計方案

慶鈴VC61帶液力緩速器重型危化品牽引車按照中國西部地區道路、氣候及環境進行全新的開發，其中液力緩速器與整車進行了聯合一起化開發設計，保證了配置液力緩速器輔助制動的可靠性。本文將主要從發動機熱管理系統設計、整車電控系統設計及整車制動系統匹配3個方面進行闡述。

2.1 發動機熱管理系統設計

液力緩速器在工作過程中，油溫會不斷升高，如果冷卻系統不能達到很好的散熱效果，產生的熱量不能被及時釋放，就可能導致工作油變質、部分機件損壞、密封件失效漏油等，這些都會導致緩速器制動性能下降和行車制動器可靠性降低[3]。慶鈴VC61重型危化品牽引車按中石油運輸公司在高溫、高海拔山區的使用要求，通過對選用的液力緩速器進行冷卻-制動特性的散熱分析，對發動機熱管理系統進行重新設計、計算、驗證。液力緩速器冷卻-制動性能曲線見圖3。

圖3 液力緩速器冷卻-制動性能曲線

經過校核計算采取以下措施：

1) 散熱器加厚了19 mm，散熱效率提升了20%，冷卻液容量提升了60%，提高了發動機抵御高溫的散熱能力。

2) 加大水泵揚程，提升泵水能力，增強發動機水循環能力，提升散熱效果。

3) 采用單節溫器精確的控制，使緩速器的高溫冷卻液能夠及時進入到發動機的大小循環系統中進行散熱，確保發動機工作溫度始終控制在最佳范圍內。

匹配的緩速器發動機水循環系統示意圖見圖4。

圖4 匹配緩速器發動機水循環系統示意圖

2.2 整車電控系統設計

根據液力緩速器控制原理，需對整車ECU控制策略進行重新標定、設計，滿足液力緩速器有效信息共享、集中控制。

2.2.1 緩速器電器控制

液力緩速器電控原理見圖5。

圖5 液力緩速器電控原理

2.2.2 與整車CAN線結合

與車輛CAN信息形成交互，及時獲取發動機溫度進行緩速器的扭矩控制，保護發動機。

2.2.3 與車輛聯合控制

收集車速、油門、離合器、ABS、水溫、油溫、燈光等信號，與整車一起達到最優控制。

2.3 整車制動系統匹配設計

綜合運用多種制動系統，保證各系統精確互鎖、聯動，滿足整車各種制動工況時(輕微制動、緊急制動、常規制動、恒速制動[4])安全可靠。

2.3.1 與排氣制動聯動

在開啟緩速器功能的同時，自動打開排氣制動，配合16 L大馬力發動機的強勁排氣制動能力，增加車輛輔助制動能力，更能提高整車的安全性(緩速器最大制動力矩3 500 N·m，排氣制動配合緩速器制動功率可達380 kW)。

2.3.2 與行車制動燈聯動

緩速器開啟，車輛制動燈點亮，提高車輛行駛安全性。

2.3.3 與油門控制聯動

開啟緩速器后，當踩下油門踏板時，緩速器功能自動中斷，再次松開油門踏板時，緩速器介入工作。

2.3.4 與ABS聯動互鎖

開啟緩速器后，ABS工作時，緩速器會立即退出工作，防止特殊工況下出現車輛側滑等危險。

3 應用驗證

3.1 車輛基本參數

車輛基本參數見表1，實車見圖6。

表1 車輛基本參數

圖6 慶鈴VC61危化品牽引車

3.2 試驗實測樣本數據

實測樣本曲線之一見圖7。樣本為15 km，平均3%～5%坡度。

圖7 實測樣本曲線之一

3.3 試驗數據匯總及分析

試驗數據見表2，長度為15 km。

表2 試驗數據

1) 在連續15 km，平均坡度3%～5%的道路上測試，全程未踩剎車踏板，非緊急制動使用液力緩速器相應擋位減速。

2) 測試全程車橋輪轂保持在45 ℃左右的正常溫度，不需要對剎車噴水降溫。

3) 液力緩速器油溫73～122 ℃，發動機水循環水溫73～85 ℃，均在液力緩速器正常工作溫度范圍內，散熱系統完全能保證液力緩速器可靠運行。

緩速器工作正常，整車滿足在西部地區山區以≤70 km/h速度下長坡要求。

4 評價分析

4.1 帶緩速器車輛與加噴水車輛對比分析

帶緩速器車輛與加噴水車輛對比情況見表3。

表3 對比分析

由表3可見：慶鈴VC61帶液力緩速器輔助制動系統在西部山區完全可以替代剎車噴水裝置，在制動性能、可靠性能、安全性能上比噴水裝置具有壓倒性優勢。

4.2 全壽命經濟分析

全壽命經濟分析結果見表4。由表4可見：液力緩速器初次采購成本會有所增加，但使用成本大大降低，從車輛全壽命看，山區路段節省費用約29萬元，普通路段節省約6.5萬元。

表4 全壽命經濟分析

續表(表4)

5 結束語

危化品運輸企業使用慶鈴VC61帶液力緩速器危險品牽引車，在西部山區的實踐證明：設計可靠，長下坡可以有效控制制動，節約了淋水裝置的使用成本，在提高行車安全性的同時，還給用戶帶來了更多的收益。