庆铃VC61重型带液力缓速器危化品牵引车的开发应用研究

徐 松，李自生，敖 军，岑云松，田 济

(1.庆铃汽车(集团)有限公司， 重庆 400052；2.中国石油运输有限公司， 乌鲁木齐 830014)

我国西部地区，坡多、坡急、坡长，重型载货车的载荷大，惯性大，因重力分力大于行驶阻力，将导致加速下坡[1]。长时间下坡连续地频繁地制动，导致制动器温度升高，产生热衰减现象。一旦制动失灵，车辆失控，后果不堪设想。尤其是在山区行驶的危化品运输车，更是面临严峻的安全挑战。山区用户在使用中，传统的解决办法是给车辆加装淋水器，给制动器淋水降温，但带来了制动寿命短、地面湿滑、结冰等安全隐患，也因加水、质量增加而导致使用成本增加。因此，为保证此类车辆具有良好的制动性能，除行车制动器外，还应配备辅助制动器，将行车制动器的负荷进行分流，使温度控制在安全范围内[2]。

庆铃汽车(集团)有限公司与中石油运输公司采用新技术，寻求系统解决方案，开发了庆铃VC61带液力缓速器重型危化品牵引车，整车与液力缓速器进行了全方位的匹配设计，并在西部地区开展了大量应用性研究，取得了很好的效果，为危化品牵引车在西部地区使用提供了更系统、更安全的解决方案。

1 车辆加装淋水装置的隐患

1) 重型车辆增加淋水装置，冬季使用后使路面湿滑、结冰，易导致车辆发生安全事故，见图1。

图1 冬季淋水设备易导致安全事故

2) 使用淋水器淋水时，部分水进入制动室内，水使制动蹄片与制动鼓间摩擦系数减小，产生润滑作用，造成制动效果降低的水衰退的现象。

3) 缺水导致重型车辆制动器、轮胎温度升高而失火，见图2。

图2 缺水易导致轮胎升温而失火

4) 增加淋水装置后，平均万km加水160次，平均每次15元，即用户每万km会多付出2 400元成本。且加水后，增加车辆自身质量，增加油耗，也会增加使用成本。

2 开发设计方案

庆铃VC61带液力缓速器重型危化品牵引车按照中国西部地区道路、气候及环境进行全新的开发，其中液力缓速器与整车进行了联合一起化开发设计，保证了配置液力缓速器辅助制动的可靠性。本文将主要从发动机热管理系统设计、整车电控系统设计及整车制动系统匹配3个方面进行阐述。

2.1 发动机热管理系统设计

液力缓速器在工作过程中，油温会不断升高，如果冷却系统不能达到很好的散热效果，产生的热量不能被及时释放，就可能导致工作油变质、部分机件损坏、密封件失效漏油等，这些都会导致缓速器制动性能下降和行车制动器可靠性降低[3]。庆铃VC61重型危化品牵引车按中石油运输公司在高温、高海拔山区的使用要求，通过对选用的液力缓速器进行冷却-制动特性的散热分析，对发动机热管理系统进行重新设计、计算、验证。液力缓速器冷却-制动性能曲线见图3。

图3 液力缓速器冷却-制动性能曲线

经过校核计算采取以下措施：

1) 散热器加厚了19 mm，散热效率提升了20%，冷却液容量提升了60%，提高了发动机抵御高温的散热能力。

2) 加大水泵扬程，提升泵水能力，增强发动机水循环能力，提升散热效果。

3) 采用单节温器精确的控制，使缓速器的高温冷却液能够及时进入到发动机的大小循环系统中进行散热，确保发动机工作温度始终控制在最佳范围内。

匹配的缓速器发动机水循环系统示意图见图4。

图4 匹配缓速器发动机水循环系统示意图

2.2 整车电控系统设计

根据液力缓速器控制原理，需对整车ECU控制策略进行重新标定、设计，满足液力缓速器有效信息共享、集中控制。

2.2.1 缓速器电器控制

液力缓速器电控原理见图5。

图5 液力缓速器电控原理

2.2.2 与整车CAN线结合

与车辆CAN信息形成交互，及时获取发动机温度进行缓速器的扭矩控制，保护发动机。

2.2.3 与车辆联合控制

收集车速、油门、离合器、ABS、水温、油温、灯光等信号，与整车一起达到最优控制。

2.3 整车制动系统匹配设计

综合运用多种制动系统，保证各系统精确互锁、联动，满足整车各种制动工况时(轻微制动、紧急制动、常规制动、恒速制动[4])安全可靠。

2.3.1 与排气制动联动

在开启缓速器功能的同时，自动打开排气制动，配合16 L大马力发动机的强劲排气制动能力，增加车辆辅助制动能力，更能提高整车的安全性(缓速器最大制动力矩3 500 N·m，排气制动配合缓速器制动功率可达380 kW)。

2.3.2 与行车制动灯联动

缓速器开启，车辆制动灯点亮，提高车辆行驶安全性。

2.3.3 与油门控制联动

开启缓速器后，当踩下油门踏板时，缓速器功能自动中断，再次松开油门踏板时，缓速器介入工作。

2.3.4 与ABS联动互锁

开启缓速器后，ABS工作时，缓速器会立即退出工作，防止特殊工况下出现车辆侧滑等危险。

3 应用验证

3.1 车辆基本参数

车辆基本参数见表1，实车见图6。

表1 车辆基本参数

图6 庆铃VC61危化品牵引车

3.2 试验实测样本数据

实测样本曲线之一见图7。样本为15 km，平均3%～5%坡度。

图7 实测样本曲线之一

3.3 试验数据汇总及分析

试验数据见表2，长度为15 km。

表2 试验数据

1) 在连续15 km，平均坡度3%～5%的道路上测试，全程未踩刹车踏板，非紧急制动使用液力缓速器相应挡位减速。

2) 测试全程车桥轮毂保持在45 ℃左右的正常温度，不需要对刹车喷水降温。

3) 液力缓速器油温73～122 ℃，发动机水循环水温73～85 ℃，均在液力缓速器正常工作温度范围内，散热系统完全能保证液力缓速器可靠运行。

缓速器工作正常，整车满足在西部地区山区以≤70 km/h速度下长坡要求。

4 评价分析

4.1 带缓速器车辆与加喷水车辆对比分析

带缓速器车辆与加喷水车辆对比情况见表3。

表3 对比分析

由表3可见：庆铃VC61带液力缓速器辅助制动系统在西部山区完全可以替代刹车喷水装置，在制动性能、可靠性能、安全性能上比喷水装置具有压倒性优势。

4.2 全寿命经济分析

全寿命经济分析结果见表4。由表4可见：液力缓速器初次采购成本会有所增加，但使用成本大大降低，从车辆全寿命看，山区路段节省费用约29万元，普通路段节省约6.5万元。

表4 全寿命经济分析

续表(表4)

5 结束语

危化品运输企业使用庆铃VC61带液力缓速器危险品牵引车，在西部山区的实践证明：设计可靠，长下坡可以有效控制制动，节约了淋水装置的使用成本，在提高行车安全性的同时，还给用户带来了更多的收益。