文|余說百事

編輯|余說百事

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和道路條件的改善，現(xiàn)代汽車的車速越來越高，發(fā)動機(jī)功率越來越大，汽車的載重能力即汽車質(zhì)量也有了很大的增加。

而汽車的運(yùn)行阻力以及車輛內(nèi)部的摩擦損失越來越小，這就意味著車輛自身的減速能力降低。

隨著汽車保有量的急劇增加，道路行車密度日益增大，導(dǎo)致交通事故不斷發(fā)生，己引起了公眾對道路交通安全的密切關(guān)注。這些因素對汽車制動裝置提出了更加苛刻的要求。

汽車輔助制動系統(tǒng)的作用隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和道路條件的改善，現(xiàn)代汽車的車速越來越高，發(fā)動機(jī)功率越來越大，汽車的載重能力即汽車質(zhì)量也有了很大的增加。

而汽車的運(yùn)行阻力以及車輛內(nèi)部的摩擦損失越來越小，這就意味著車輛自身的減速能力降低。

另一方面，隨著汽車保有量的急劇增加，道路行車密度日益增大，導(dǎo)致交通事故不斷發(fā)生，己引起了公眾對道路交通安全的密切關(guān)注。

這些因素對汽車制動裝置提出了更加苛刻的要求。

對整車質(zhì)量較大的商用汽車而言，雖然、等先進(jìn)技術(shù)的采用大大提高了制動系統(tǒng)的性能。

但制動器的溫度過高和制動片的磨損仍然是困擾其制動系統(tǒng)的兩大問題，前者嚴(yán)重影響了制動效能同時(shí)加速了制動器磨損，后者帶來了使用成本的增加。

尤其是頻繁制動的城市公交客車和長年行駛在山區(qū)的載貨汽車、長途大型客車，普遍存在制動器摩擦片使用壽命短。

由于車輪輪毅發(fā)燙產(chǎn)生的熱衰退致使制動性能下降，以及輪胎易分層造成早期爆裂的弊病，嚴(yán)重者有時(shí)甚至危及乘客和財(cái)產(chǎn)的安全。

因此，為了保證現(xiàn)代高速重載車輛的制動安全性能，在大型商用車上增加輔助制動裝置己是不可或缺并成為一種發(fā)展趨勢。

輔助制動裝置的作用就是使汽車在不使用或少使用行車制動器的情況下，使汽車速度降低或保持某一速度，但不能將車輛緊急制停，這種作用稱為緩速作用。

輔助制動裝置中用以產(chǎn)生制動力矩對車輛起緩速作用的部件稱為緩速器。緩速器作為車輛的輔助制動部件又稱第三制動系統(tǒng)。

通過作用于原車的傳動系統(tǒng)而減輕原車制動系統(tǒng)的負(fù)荷，使車輛均勻減速，以提高車輛制動系統(tǒng)的可靠性，延長制動系統(tǒng)的使用壽命。

并能因此大幅降低車輛使用成本發(fā)動機(jī)制動技術(shù)及其應(yīng)用情況汽車發(fā)動機(jī)拖動和排氣緩速器的研究歷史比較長。

發(fā)動機(jī)是車輛的心臟，通常作為動力輸出設(shè)備為車輛的工作提供能量支持。

由于發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要克服自身內(nèi)部的機(jī)械摩擦損失等，當(dāng)切斷發(fā)動機(jī)供油，離合器結(jié)合的時(shí)候，依靠發(fā)動機(jī)制動的工作機(jī)理及性能分析研究汽車的運(yùn)動帶動發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

此時(shí)發(fā)動機(jī)被動運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的功率消耗對于車輛有減速效果，即為發(fā)動機(jī)拖動作用。

由于發(fā)動機(jī)拖動的制動能力非常有限，因此人們不斷的對發(fā)動機(jī)被拖動時(shí)的工作過程進(jìn)行研究，并采用多種方法來影響或改變這一工作過程，以期提高發(fā)動機(jī)作為制動器的工作效率’。

其中改進(jìn)方法之一就是通過關(guān)閉排氣管道來增加發(fā)動機(jī)的排氣背壓，從而增強(qiáng)制動效果，這種類型的制動器即為發(fā)動機(jī)排氣緩速器。

發(fā)動機(jī)排氣緩速器最早出現(xiàn)在第一次世界大戰(zhàn)期間的阿爾卑斯山區(qū)，使用排氣緩速器可以將制動能力提高一倍左右。

發(fā)動機(jī)排氣緩速器的發(fā)展歷史較長，并由于其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、安裝方便、成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。

目前幾乎所有的重型載貨汽車和大型客車上都可以選裝發(fā)動機(jī)排氣緩速器。發(fā)動機(jī)排氣緩速器在國內(nèi)的應(yīng)用也已經(jīng)相當(dāng)普遍，各種國產(chǎn)的重型載貨汽車或大中型客車都裝配有或可以選裝發(fā)動機(jī)排氣緩速器。

國內(nèi)對于發(fā)動機(jī)排氣緩速器的研究始于八十年代，目前已經(jīng)取得一定的研究成果，很多廠家擁有了對發(fā)動機(jī)排氣緩速器的生產(chǎn)以及開發(fā)能力。

如湖北力美制動元件股份有限公司、浙江萬安集團(tuán)、玉環(huán)汽車附件廠、浙江博力機(jī)電制造有限公司、東風(fēng)汽車裝備公司汽車零部件公司、玉環(huán)榮達(dá)機(jī)械有限公司等。

當(dāng)發(fā)動機(jī)在被拖動過程中將排氣門始終打開某一較小的開度時(shí)，也可以使制動效果得到一定程度的增加，稱為發(fā)動機(jī)泄漏緩速器。

在世紀(jì)年代，康明斯公司的創(chuàng)始人等人認(rèn)為對發(fā)動機(jī)制動能力的開發(fā)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)動機(jī)的制動潛力，于是通過對發(fā)動機(jī)工作過程的調(diào)整，發(fā)明了發(fā)動機(jī)減壓緩速器。

年月第一批裝備了發(fā)動機(jī)減壓緩速器的汽車出現(xiàn)在市場上，隨后陸續(xù)開發(fā)了各種型號的發(fā)動機(jī)減壓緩速器以匹配不同品牌的發(fā)動機(jī)。

經(jīng)過余年的不斷開發(fā)、改進(jìn)和在各種品牌發(fā)動機(jī)、各種車輛上的裝車使用，大量的實(shí)際使用結(jié)果表明，發(fā)動機(jī)減壓緩速器在技術(shù)上是可行的。

并且采用發(fā)動機(jī)減壓緩速器完全能夠滿足車輛輔助制動的需求，保證了汽車的制動安全性能，同時(shí)提高了平均行駛速度，獲得了良好的運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)動機(jī)制動技術(shù)在國內(nèi)外研究情況對于發(fā)動機(jī)制動能力的利用由來己久，人們通過各種方法對發(fā)動機(jī)的工作過程進(jìn)行影響。

不斷增加發(fā)動機(jī)制動工作時(shí)的制動功率，使發(fā)動機(jī)在制動工作時(shí)可以產(chǎn)生與發(fā)動機(jī)燃燒工作時(shí)大小相當(dāng)?shù)墓β剩?/span>甚至可以比發(fā)動機(jī)正常燃燒工作時(shí)發(fā)出的功率更高。

目前國內(nèi)對于發(fā)動機(jī)制動能力的利用還停留在發(fā)動機(jī)排氣緩速器的應(yīng)用水平，發(fā)動機(jī)減壓緩速器最初只是在進(jìn)口的整車上或者車輛上配置的進(jìn)口發(fā)動機(jī)上出現(xiàn)。

近兩年來，國內(nèi)一些公司以技術(shù)引進(jìn)或合作等形式也開始了發(fā)動機(jī)減壓緩速器的研究和開發(fā)，如濰坊柴油機(jī)廠、無錫柴油機(jī)廠等。

另外，重慶良馬發(fā)動機(jī)制動器有限公司與廣西玉柴機(jī)器集團(tuán)有限公司合作，通過對國外產(chǎn)品的研究，仿制開發(fā)了發(fā)動機(jī)減壓緩速器，目前已取得初步成果。

雖然國外的一些公司對于發(fā)動機(jī)制動能力的利用水平較高，技術(shù)實(shí)力雄厚而且產(chǎn)品趨于成熟，但出于對自身技術(shù)資料和潛在市場的保護(hù)，國外各發(fā)動機(jī)緩速器的生產(chǎn)公司很少公開發(fā)表自身產(chǎn)品的技術(shù)資料。

因此，國內(nèi)要開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、性能優(yōu)良而且可靠性高的發(fā)動機(jī)緩速器，還有很多工作要做。發(fā)動機(jī)減壓緩速器的自動控制發(fā)動機(jī)泄漏緩速器利用發(fā)動機(jī)進(jìn)行制動的技術(shù)途徑多種多樣。

除以上幾種發(fā)動機(jī)緩速器之外，市場上還出現(xiàn)了以下幾種在壓縮和膨脹過程中始終開啟排氣門的發(fā)動機(jī)泄漏緩速器。

現(xiàn)分別介紹如下德國公司通過對排氣緩速器的改進(jìn)，在搖臂系統(tǒng)中內(nèi)置潤滑油道，形成了新的排氣泄漏緩速器。

潤滑油道支柱調(diào)節(jié)螺釘單向閥，活塞圖公司的新型發(fā)動機(jī)泄漏緩速器。

發(fā)動機(jī)制動的工作機(jī)理及性能分析研究這種排氣泄漏緩速器的工作原理為當(dāng)排氣緩速器的蝶形閥關(guān)閉時(shí)。

排氣管內(nèi)產(chǎn)生較高的排氣背壓，此時(shí)當(dāng)活塞位于進(jìn)氣行程下止點(diǎn)時(shí)，缸內(nèi)壓力較低，排氣門兩側(cè)產(chǎn)生較大的壓差，產(chǎn)生開度較小的排氣門二次開啟。

由于潤滑油通過油道進(jìn)入小活塞和搖臂之間的空隙，并被支柱和單向閥密封，使得排氣門的這一開度在接下來的壓縮和膨脹行程中始終保持，從而使缸內(nèi)充量在壓縮和膨脹行程中外泄。

減少膨脹行程中充量對活塞的做功，增加了發(fā)動機(jī)的制動功率。奔馳公司的發(fā)動機(jī)緩速器工作原理與詩公司基本相同。

如圖所示，只是采用獨(dú)立的減壓小氣門。當(dāng)排氣蝶形閥關(guān)閉時(shí)，在減壓氣門頭部由于壓差產(chǎn)生作用力。

同時(shí)利用高壓氣體驅(qū)動位于減壓氣門桿頭部的氣動活塞，使減壓氣門在制動時(shí)打開，連通排氣管和燃燒室。

在這種發(fā)動機(jī)緩速器中，減壓氣門在發(fā)動機(jī)的四個(gè)沖程中始終保持開啟狀態(tài)。

根據(jù)前面的分析可以知道，通過調(diào)整發(fā)動機(jī)減壓緩速器的工作擋位和變速器的擋位，可以使汽車在不同的坡度上以希望的穩(wěn)定車速下坡。但此時(shí)駕駛員必須不斷地判斷道路坡度的大小。

并根據(jù)坡度和希望的車速調(diào)整變速器擋位以及發(fā)動機(jī)減壓緩速器的擋位，勞動強(qiáng)度較大。

因此本文擬采用自動控制的方式保證汽車在各種坡度的道路上下坡時(shí)都能穩(wěn)定在希望的車速附近。

為了計(jì)算不同發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下的制動功率，首先用最小二乘法對圖中發(fā)動機(jī)減壓緩速器各擋位下的制動功率進(jìn)行擬合，并給出了“制動系數(shù)’、“制動能力利用系數(shù)”等定義以評價(jià)對于發(fā)動機(jī)制動能力的利用水平建立了發(fā)動機(jī)拖動，發(fā)動機(jī)排氣緩速器、發(fā)動機(jī)泄漏緩速器、發(fā)動機(jī)減壓緩速器的數(shù)學(xué)模型。

以及發(fā)動機(jī)泄漏緩速器與發(fā)動機(jī)排氣緩速器聯(lián)合工作時(shí)的數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)值計(jì)算方法分析了每一種發(fā)動機(jī)緩速器的工作性能、對于發(fā)動機(jī)制動能力的利用程度以及相關(guān)參數(shù)對發(fā)動機(jī)緩速器的性能影響。

本文通過對發(fā)動機(jī)制動技術(shù)和發(fā)動機(jī)緩速器排氣緩速器、泄漏緩速器、減壓緩速器等的工作過程與作用機(jī)理的介紹，分析了發(fā)動機(jī)作為制動裝置在汽車輔助制動系統(tǒng)中的作用以及目前國內(nèi)外對于發(fā)動機(jī)制動能力的開發(fā)和利用情況通過對發(fā)動機(jī)工作過程的研究。

分析了發(fā)動機(jī)制動時(shí)增加發(fā)動機(jī)制動功率的方法，提出了發(fā)動機(jī)制動工作時(shí)的最佳工作過程通過對發(fā)動機(jī)拖動、發(fā)動機(jī)排氣緩速器、發(fā)動機(jī)減壓緩速器。

發(fā)動機(jī)泄漏緩速器等發(fā)動機(jī)制動方式的模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)分析，表明發(fā)動機(jī)拖動時(shí)的制動能力最小，這是因?yàn)榘l(fā)動機(jī)拖動工作時(shí)產(chǎn)生的制動功率中一部分為機(jī)械損失功率，一部分為換熱損失、泵氣損失功率等，在發(fā)動機(jī)拖動情況下，缸內(nèi)指示功率最小，對發(fā)動機(jī)的制動能力利用程度最低。