使用自动变速器缓速器改善制动性能的研究.docx

使用自动变速器缓速器改善制动性能的研究.docx

《使用自动变速器缓速器改善制动性能的研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《使用自动变速器缓速器改善制动性能的研究.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

使用自动变速器缓速器改善制动性能的研究

论文专业：

汽车维修

论文题目：

使用自动变速器缓速器改善制动性能的研究

作者：

赵东烈、张晓亭

单位：

保修分公司

日期：

2008.10.21

摘要：

通过研究我们进一步了解缓速器的工作原理，采集采用自动变速器缓速器对公交车辆的制动性能、制动蹄片的磨损、燃油消耗等综合情况。

研究缓速器对车辆制动性能的改善效果，分析使用缓速器与否的情况下，车辆的制动性、安全性及经济性，为自动变速器缓速器的推广应用提供依据。

关键词：

自动变速器缓速器制动性能改善

一、引言：

北京作为国际化大都市，现代化交通已成为这个城市的主动脉。

几年来，北京公交集团在市政府的大力支持下，抓住新北京、新奥运、新公交的历史机遇，大规模更换运营车辆，广泛应用了许多具有世界先进水平的新技术、新装备，车辆档次和水平已达到国内领先，为市民提供了方便、快捷、高效、舒适的交通服务。

车辆上所应用的新技术，通过在实际的运营应用和试验研究，其功能效果基本符合公交车辆使用的环境特性。

下面我们以公交车辆上装配的自动变速器缓速器（艾里逊T310R型自动变速器）作为代表，对其功能应用进行试验研究。

油门踏板

二、缓速器工作原理

缓速器的工作原理是：

利用运动物体在工作介质（空气、油）运动阻尼作用，逐步减弱两不同速运动物体（定子、转子）的速度差异，直到两运动物体的速度相同。

说明：

定子与自动变速器壳体相连接，转子与自动变速器的输出轴相连接。

供油

回油

介质

定子

定子

转子

缓速器工作原理示意图

车辆正常行驶时，定子与转子之间的空腔充满了空气，由于物体在空气中的流动阻尼系数较小，可忽略不及。

车辆在开始制动时，通过控制系统，沿着图示的供油方向向定子和转子之间的空腔充满了自动变速箱的润滑油，同时注入的润滑油本身保持一定的压力（压力根据车辆制动时的情况不同而不同），润滑油的流动阻尼系数较大，定子和转子在润滑油中运动不同步，再加上润滑油本身保持一定的压力，结果逐步减低了转子的转速，也就是降低了自动变速器的输出轴的转速。

在转速逐步降低的过程中，也是车辆行驶速度逐步的降低，从而起到了辅助车辆制动的作用。

车辆制动结束，解除制动时通过控制系统，定子和转子之间空腔的自动变速箱的润滑油沿着图示的回油方向返回到油底，参与大循环。

定子与转子之间的空腔又重新充满了空气，回到车辆正常行驶时的状态。

另外，缓速器的工作需要一定的条件，当输出轴速度达到标定数值的低位时，缓速器将停止工作，以平缓地转为由行车制动器来刹车。

三、缓速器配置及作用

1、缓速器电子控制系统包括：

1）ECU

2）一个或多个电阻模块

3）两个电磁阀

4）一个缓速器温度传感器

2、对于缓速器控制系统来说，ECU的作用是：

1）接收并解读

---速度信号

---电阻模块信号

---温度信号

2）产生一个相应的缓速作用响应

3、缓速器温度传感器送给ECU一个缓速器温度信息，ECU利用这些数据来：

1）缓速器温度过高时，打开装在仪表板上的指示灯来提醒操作者；

2）记录故障码；当温度过高时降低缓速器缓速能力；

3）调用一个预选降档模式。

4、当缓速器工作时ECU在监控所要求的缓速程度（百分比）、变速箱输出轴转速、缓速器内的变速箱油温度和变速箱的档位，并根据以下情况对缓速能力（充油压力）进行控制。

1）当输出轴速度在标定的范围内时，缓速器制动能力达到所允许的最大值。

2）当输出轴速度高于或低于标定的数值时，ECU将调整缓速器到较低缓速能力（供油压力）

3）当输出轴速度达到一个标定的低的数值时，缓速器将停止工作，以平缓地转为由行车制动器来刹车。

4）当输出轴速度高于一个标定的数值时，缓速能力将被降低以控制缓速器产生热负荷。

（缓速器产生的热量通过油冷却器散出）

5）当缓速器停止工作时，储能器电磁阀停止工作，卸掉作用在储能器活塞上的车辆气压。

6）缓速器电磁阀H和储能器电磁阀N被以一个固定的速率中断电能供给。

7）受控的缓速器停用过程允许变扭器中的加压变速箱油流出，并通过将活塞向左移动为储能器重新充油。

8）由于作用在阀体底部的弹簧力的存在，以及作用在阀顶部的系统主油压的消失，缓速器控制阀N向上移动。

9）当阀体移动时，一个排油口被打开，以泄放作用在缓速器电磁阀上的系统主油压，并且打开另一个排油口，以泄放作用在缓速器控制阀底部的充油压力。

警告：

缓速控制系统的配置有可能会不同。

所有配有自动变速器缓速器的车辆都需要有一定的安全功能。

●当天气恶劣或路面湿滑时，关闭缓速器使其不起作用。

●当缓速器作用时，汽车刹车指示灯将一直亮着。

●当ABS（防抱死制动系统）正在作用时，缓速器将停止工作。

四、缓速器工作流程

出水口

气压控制电磁阀

储能器电磁阀N

储能器左侧

储能器右侧

缓速器电磁阀H

制动踏板

电控控制模块

缓速器工作流程图

高压气体

变速油冷却器

进水口

1、车辆行驶，缓速器状态

处能器电磁阀N和缓速器电磁阀H处于关闭状态，储能器内充满自动变速箱润滑油，但是由于缓速器电磁阀H的控制作用自动变速箱润滑油不能流入缓速器壳体（定子、转子之间的介质空腔），缓速器不起作用。

2、车辆开始制动，缓速器工作过程

当踩下制动踏板，车辆制动时，制动信号传入电脑控制模块ECU，ECU向储能器电磁阀N和缓速器电磁阀H发出执行信号，首先缓速器电磁阀H打开，使系统主控制油压作用在缓速器调节阀和继动阀顶部，并克服弹簧力使两阀一起下移。

当缓速器下行时，系统主油压直接作用在流量控制阀和缓速器调节阀上。

随后储能器电磁阀N开启，储能器内的自动变速箱润滑油在车辆储器罐气压的作用下流入缓速器介质空腔，缓速器电磁阀H和缓速器调节阀将不断调整缓速器油压。

位于调节阀缸“底部的”油路中的小孔减小（压制）缓速器液压油路中的压力波动，以提供一个稳定的缓速器充油压力。

3、车辆制动结束，缓速器工作过程

当车辆制动结束时，松开制动踏板，信号传入电脑控制模块ECU，ECU发出指令关闭储能器电磁阀N和缓速器电磁阀H。

储能器在回位弹簧的作用下将腔体内的压缩空气排出，储能器被重新充入变速器润滑油。

由于缓速器电磁阀H关闭，使系统主控制油压消失，缓速器调节阀和继动阀受到弹簧力作用而上行，打开回油油路，排出缓速器内的润滑油。

五、缓速器制动扭矩规律

1、制动扭矩曲线

输出轴转速RPM

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

缓速器输出轴扭矩（N.M）

30%

220

570

1300

1810

1800

1700

1650

1510

1350

1230

1050

970

60%

220

580

1400

1900

2020

1970

1900

1800

1650

1480

1300

1200

100%

220

600

1500

2070

2250

2300

2280

2250

2030

1800

1600

1450

制动扭转力矩N.M

250

缓速器制动扭矩曲线图

500

220

自动变速箱输出转速（RPM）

100%制动扭矩

60%制动扭矩

30%制动扭矩

制动能力

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

0

1000

1500

2000

2500

目前，北京公交所使用的自动变速器上都选配了缓速器，根据厂家提供的减速性能参数，其减速扭矩如图所示。

从曲线看出，缓速器在一定的低转速范围不起辅助制动的作用，只用自动变速器的输出转速高于300RPM左右时起辅助制动的作用，并随转速上升而很快增加。

在转速为1500r/min时达到最大值2300N·m。

这种减速特性较适合城市公共汽车使用。

由于城市路面较平缓、坡度小、坡程短，车辆平均运营速度低，可充分利用缓速器的能力。

根据制动踏板的行程信号传至电脑控制模块ECU，电脑控制模块ECU对信号进行处理，向压力开关发出执行信号，通过不同的压力开关（压力分别为2PSI，4PSI，7PSI的三种压力开关）实现30%、60%、100%的制动扭矩输出。

2、缓速器减速扭矩

车辆从缓速器能获得的最大制动力，我们以长度为11米的客车为例计算，该车整备质量（m）为10600kg，后桥速比（i）为6.166，轮胎滚动半径（r）为0.5m，则最大制动力Fmax=M×i/r=2200×6.166/0.5=28363N≈2800kg/f。

根据机动车运行安全技术要求的规定，汽车必备的制动力应在整备质量的60%以上。

该车必备的制动力应为F>10600×60%=6360kg。

该车辆从缓速器获得的最大制动力达到必备制动力的44%，这对于减轻车辆制动器工作负荷很有利。

六、缓速器制动性能及优点

试验装配缓速器的BK6180系列车型，装配轮胎为11.00-20系列，主减速器的传动比为1：

6.25，车辆的车速（单位：

公里/小时）与自动变速器输出轴转速（单位：

RPM）的换算关系为：

1：

30.2。

1、自动变速器输出转速250RPM左右时，缓速器开始起作用，缓速扭矩为220N.M左右，此时车辆的行驶速度为8.28公里/小时。

2、缓速器30%状态下，最大缓速作用时的自动变速器输出转速1000RPM左右，此时车辆的行驶速度为33.11公里/小时。

3、缓速器60%状态下，最大缓速作用时的自动变速器输出转速1250RPM左右，此时车辆的行驶速度为41.39公里/小时。

4、缓速器100%状态下，最大缓速作用时的自动变速器输出转速1500RPM左右，此时车辆的、行驶速度为49.67公里/小时。

北京公交车辆的平均行驶速度在10-20公里/小时，在10-20公里/小时的行车速度下自动变速器输出转速范围时302-604RPM。

缓速器30%、60%和100%缓速状态下，最大缓速扭矩在250-1000N.M之间。

车辆减速进站时的车速在一般低于8公里/小时，缓速器不起作用。

据车队司机反映，在运营高峰期间，车辆在重负荷高速时，使用缓速器制动车辆更加缓和，从而提高了制动的安全性。

缓速器的缓速作用在一定范围内存在，起到辅助制动的作用，中速制动时的效果最佳。

优点：

1、根据北京城市道路交通状况及公交车辆的运营特性，自动变速器缓速器的使用，可以防止坡道行驶时因车辆制动器温度过高，而引起的制动效能衰退，使车辆在下坡时平均行驶速度提高，在平路行驶时，可以比较容易地控制调节车速和保持车间距离，保证安全行驶。

2、减少了频繁的缓速和制动，提高了车辆的舒适性和操纵灵活性，大大降低了驾驶员的疲劳强度，减少了制动噪声。

3、由于行车制动次数的减少，制动器和轮胎的磨损大大减少，从而延长了制动器和轮胎维修更换的周期，延长了车辆实际运行时间，提高了车辆运输的经济性。

综上所述，车辆在使用缓速器后可以有效地提高驾驶安全性、乘座舒适性和路面适应性；具有下坡平均车速高、车辆运输经济性好等优点。

七、研究方法：

1、选择第二客运分公司300路内环运营车辆，同一种车型（BK6180B）中选定10部装载自动变速器车辆，其中：

5部车辆缓速器开关常通，制动过程中一直使用缓速器；另外5部车辆缓速器开关断开，制动过程中缓速器始终关闭不工作。

2、试验前，10部车辆全部更换制动鼓和摩擦片，并对制动鼓和摩擦片进行初次测量。

用百分表测量制动鼓的直径、圆度和圆柱度。

摩擦片按照规定的顺序每片测量4点，每车轮测量16点。

测量方法是利用深度尺，使用同种方式测量摩擦片铆钉位置至摩擦片表面的高度。

3、试验车辆行驶2万公里时进行第一次拆检、测量，3万公里进行第二次拆检、测量。

拆检后，依照前面的测量方法再次进行测量，如制动鼓和摩擦片符合使用标准将继续使用。

记录检测数据，对照10部车辆制动鼓和摩擦片的数据变化。

4、对试验检测数据进行分析，了解数据变化规律。

八、数据分析：

1、摩擦片磨损数据

类别

车号

万公里磨损平均值（mm）

没有使用缓速器车辆

24216

1.22

24228

0.88

24211

0.73

24256

1.21

24257

1.04

平均值

1.02

使用缓速器车辆

24218

0.31

24207

0.57

24212

0.37

24227

0.32

24255

0.38

平均值

0.39

2、制动鼓磨损数据

类别

车号

万公里磨损平均值（mm）

没有使用缓速器车辆

24216

-0.53

24228

-0.16

24211

-0.13

24256

-0.35

24257

-0.24

平均值

-0.28

使用缓速器车辆

24218

-0.20

24207

-0.13

24212

-0.50

24227

-0.20

24255

-0.20

平均值

-0.25

从以上数据可以看出使用缓速器车辆的制动鼓和摩擦片磨耗与不使用缓速器的车辆相比有明显降低，其中：

（1）摩擦片：

使用缓速器万公里磨损量是不使用缓速器的38.24%，也就是说使用缓速器车辆的摩擦片使用寿命比不使用缓速器的要延长2.6倍左右。

（2）制动鼓：

使用缓速器万公里磨损量是不使用缓速器的89.29%，公交车辆制动鼓的磨损极限按4mm计算，也就是说使用缓速器寿命比不使用缓速器的要延长1.7万公里左右。

总之，从试验效果及数据分析可以看出，使用缓速器明显减少了摩擦片的磨耗，并延长了制动鼓的使用寿命。

3、燃油消耗

（1）缓速器试验车辆油耗统计

车号

8月份

9月份

10月份

备注

行驶公里

燃料消耗（升）

升/百公里

行驶公里

燃料消耗（升）

升/百公里

行驶公里

燃料消耗（升）

升/百公里

24207

7754

3060

39.46

8339

3477

41.70

7397

3211

43.41

使用缓速器

24212

8190

3116

38.05

7916

3210

40.55

7323

2805

38.30

24218

7963

3232

40.59

7169

2896

40.40

6485

2671

41.19

24227

8357

3177

38.02

9086

3765

41.44

8672

3474

40.06

24255

8800

3564

40.50

9381

3873

41.29

8088

3328

41.15

24211

7899

3117

39.46

8306

3452

41.56

6872

2676

38.94

不使用缓速器

24216

7025

2766

39.37

8499

3673

43.22

8200

3239

39.50

24228

9614

3640

37.86

8453

3563

42.15

8406

3428

40.78

24256

8243

3280

39.79

8384

3339

39.83

8588

3496

40.71

24257

7673

3080

40.14

8156

3414

41.86

7306

2975

40.72

（2）车辆油耗对比分析

使用缓速器

8月份

平均行驶公里

8212.8

不使用缓速器

8月份

平均行驶公里

8090.8

平均油耗（升/百公里）

39.324

平均油耗（升/百公里）

39.324

9月份

平均行驶公里

8378.2

9月份

平均行驶公里

8359.6

平均油耗（升/百公里）

41.076

平均油耗（升/百公里）

41.724

10月份

平均行驶公里

7593

10月份

平均行驶公里

7874.4

平均油耗（升/百公里）

40.822

平均油耗（升/百公里）

40.130

平均

平均行驶公里

8061.33

平均

平均行驶公里

8108.27

平均油耗（升/百公里）

40.407

平均油耗（升/百公里）

40.393

从以上数据和图表进行分析，这10部车辆在缓速器试验的三个月里车辆的油耗是不相上下的，使用缓速器百公里燃油消耗量比不使用缓速器百公里燃油消耗量高0.014升，按照8月、9月、10月的平均公里8061.33公里/月计算，使用缓速器车辆百公里燃油消耗量比不使用缓速器车辆百公里燃油消耗量高1.13升，一年消耗量增加13.5升左右。

九、试验结论

缓速器的制动扭矩作用在输出轴辅助制动，用以降低车速，理论上和试验均证明能够加强车辆的制动性和驾驶安全性，提高车辆制动的柔和性，降低了制动器的磨损消耗，但增加了较少比例的燃油消耗。

综合分析，使用自动变速器缓速器可以改善制动综合性能，比较适合于公交车辆使用。