汽車緩速器

汽車緩速器是通過控制電路給定子總成的勵磁線圈通電，產生磁場，轉子總成隨車輛傳動部分高速旋轉，切割磁力線，產生反向力矩，使車輛減速。

基本介紹

• 中文名：汽車緩速器
• 作用：產生反向力矩，使車輛減速

簡介

對於經常在山區或丘陵地帶行駛的汽車，為了使下長坡時長時間而持續地減低或保持穩定車速並減輕或解除行車制動器的負荷，通常需要加裝緩速器等輔助制動裝置。通常，總質量在5t以上的客車和12t以上的貨車上需要裝備這種輔助制動的減速裝置。

根據國家標準GB12676-1999《汽車制動系統結構、性能和試驗方法》的相關規定，對於最大總質量大於10000kg非城市客車中的M3類客車，應能在只使用緩速器的情況下以30km/h的平均速度在7%的坡道上滿載下坡行駛6km。若用減速度來確定只使用發動機緩速裝置的效能時，則平均減速度應不低於0.6m/s。

分類

根據其工作原理的不同，汽車緩速器可分為發動機緩速裝置、液力緩速器、電渦輪緩速器、電機緩速裝置和空氣動力緩速裝置等典型結構形式。

根據制動轉矩作用形式的不同，汽車緩速器可分為一級緩速器（作用在變速箱前端的緩速器）和二級緩速器（作用在變速箱後端的緩速器）。

發動機緩速裝置

發動機排氣制動

發動機排氣制動的工作原理是，在排氣總管與消聲器間裝設一個排氣節流閥，通過排氣節流使發動機在排氣行程中變成由汽車驅動的空氣壓縮機。由於排氣背壓的提高，可增加排氣行程中所作的負功。當處於排氣背壓和汽缸壓力作用下的排氣閥兩側作用力之差值超過排氣閥彈簧壓力時，排氣閥將不受凸輪軸的控制而產生浮動（開啟），被壓縮的空氣在氣閥重疊時間內從進氣閥溢出，從而減少其在進氣行程中膨脹所做的功，其工作原理如圖1所示。

圖1 發動機排氣制動原理

排氣節流閥多為蝶閥，可採用機械式、氣壓、電控氣壓操縱，以電磁氣壓操縱最為常見。關閉該閥時應切斷髮動機供油。為了使車輪制動器的磨損減至最小，排氣制動操縱有與制動踏板和加速踏板聯動的趨勢。在踏下制動踏板或鬆開加速踏板時，排氣制動即自動起作用。

排氣制動的效能與發動機產生的制動壓力（取決於排氣閥開啟前的排氣總管壓力、氣閥重疊度和排氣系統泄漏量等）、排量和轉速成正比。通常排氣制動功率約為發動機標定功率的70%~100%，比純發動機制動提高50%~100%，大體上相當於後一種情況降低一個檔位（變速器）的效果，汽車減速度約為0.3~0.7m/ （掛高檔時取下限，掛低檔時取上限）。下坡時使用排氣制動不但可保證行車安全，還可提高平均速度，降低車輪制動器和輪胎的磨損，並有利於保持發動機的正常工作溫度並提高它的工作壽命。

發動機排氣制動結構簡單，質量小，價格低廉，使用方便，因此在中重型柴油車上得到廣泛套用，且有擴大到輕型柴油車上的趨勢。對於汽油車來說，由於發動機壓縮比小，制動效能差，結構複雜，易發生閥門卡死等問題，故套用不多。

發動機壓縮制動

發動機壓縮制動是使柴油機在壓縮行程中作為吸收功率的空氣壓縮機，又稱為Jacobs發動機制動，其工作原理如圖2所示。

圖2 發動機壓縮制動原理

採用這種制動方式的柴油機在壓縮行程接近上止點時，控制裝置打開排氣閥，使被壓縮的空氣經排氣總管排出，壓縮能量不再回輸給發動機。需要使用制動時接通電磁閥，機油泵即將油底殼的機油吸進控制閥，經油道進入隨動活塞和主動活塞上方，使活塞下行而頂在噴油器推桿上。當凸輪軸上控制噴油的第三凸輪通過推桿迫使活塞上行時，單向閥關閉，油道中的壓力升高，推動活塞下行而打開排氣閥。

發動機壓縮制動的效能與發動機排量和進氣量有關。通常非增壓柴油機的制動功率為標定功率的75%，而增壓柴油機則可增加到90%。它不僅適用於在山區或丘陵地區使用的汽車，從提高摩擦片壽命的觀點考慮，也適用於在平原地區使用的城市客車。

液力緩速器

液力緩速器是通過液力裝置降低車輛行駛速度，一般由緩速器本體、操縱裝置、電子控制單元等部件組成，緩速器本體結構中，轉子和定子共同組成工作腔，當液力緩速器工作時，電子控制系統控制比例閥向工作液施加氣壓使油液充入工作腔，其結構如圖3所示。

圖3 液力緩速器

液力緩速器的工作原理如圖4所示。

圖4 液力緩速器原理

其定子與緩速器殼體為一體，與變速器後端或車架連線，轉子通過空心軸與傳動軸相連，轉子和定子上均鑄出葉片。工作時，藉助於控制閥的操縱向油池施加壓力，使工作液充入轉子和定子之間的工作腔內。轉子旋轉時通過工作液對定子作用一個轉矩，而定子的反轉矩即成為轉子的制動轉矩，其值取決於工作腔內的液量和壓力（根據控制閥調定的制動強度檔位而定），以及轉子的轉速。汽車動能消耗於工作液的摩擦和對定子的衝擊而轉化為熱能，使工作液溫度升高。工作也被引入熱交換循環流動，將熱傳給冷卻水，再通過發動機冷卻系統散出。在採用液力傳動的汽車中，可省去油池、油泵、熱交換器（尺寸需加大）和利用液力傳動的工作液，因而液力緩速器多用於液力傳動汽車中。

液力緩速器的優點是：緩速效能比發動機緩速裝置高，能以比較高速度下坡行駛；尺寸和質量小，可與變速器連成一體；工作時不產生磨損；工作液產生的熱易於傳出和消撤，且在長下坡時可保持發動機的正常工作溫度；低速時制動轉矩趨於零，在滑路制動時車輪不會產生滑移。缺點是接合和分離滯後時間長，不工作時有功率損失，用於機械傳動汽車特別是用於掛車時結構複雜。

電渦流緩速器

電渦流緩速器是利用旋轉金屬盤在磁場作用下所產生的電渦流而獲得緩速的裝置，如圖5所示。

圖5 電渦流緩速器

電渦流緩速器的前轉子和後轉子通過過渡盤與主減速器輸入凸緣連線，定子殼體通過支架固定在主減速器殼上，定子上裝有勵磁線圈。工作時由汽車蓄電池通入電流而產生磁場，在轉子中引起電渦流，渦流磁場對轉子產生制動轉矩，其值與勵磁電流的大小（由選擇器控制）和轉子轉速有關。在轉子夾層中鑄出冷卻風道，使電渦流產生的熱通過強制對流散出。

電渦流緩速器是一種新型非接觸式減速裝置，制動效能高，除可穩定車速外，還可以降低車輪制動器溫度、提高摩擦片壽命，提高汽車行駛的安全性、平順性；缺點是尺寸龐大、機體沉重、消耗電能且受周圍環境溫度影響較大，目前只適用於大型商用車輛。

較之傳統制動有許多優點，極大地改善了汽車的制動性能,

電磁渦流緩速器發展歷史

1855 年，法國物理學家LeonFoucauit先生髮現了電渦流現象。1903年，法國工程師STECKEL先生申報了世界上第一個電渦流緩速器專利。從20 世紀30年代開始，歐洲一些廠商對山區和事故多發地區行駛的商用車使用緩速器的必要性已比較重視。但直到1936 年，法國JOURDAIN MONNERET 公司才根據法國工程師RaoulSARAZIN的另一項電渦流緩速器專利生產了世界上第一台電渦流緩速器。由於第二次世界大戰的原因，緩速器的研發和套用被迫停止。戰後，法國TELMA公司正式購買了Raoul SARAZIN的電渦流緩速器專利並開始大批量生產電渦流緩速器。並且先後推出了裝在傳動軸上的A系列緩速器和裝在變速箱和後橋上的F系列緩速器，使緩速器不僅通過對汽車行駛的安全可靠性，也通過減少汽車剎車蹄塊和輪轂的磨損及維修費用的降低所展示的經濟性，從而得到汽車廠家和汽車用戶的接受、認可和歡迎。而JOURDAIN MONNERET 公司因專利侵權行為受到司法判決於1951年停止生產緩速器。與此同時，在歐美國家，其他形式的汽車輔助制動裝置如發動機緩速器和液力緩速器也相繼問世並得到發展和套用。
對商用車而言，隨著汽車發動機功率的增高、發動機轉速的降低、車速的加快和車載質量的提高，汽車行駛的安全問題變得異常嚴峻。　汽車的主制動方式仍然為摩擦制動，儘管制動蹄塊和輪轂的摩擦性能的改善對一次性剎車距離的縮短有所進步，但對長時間或距離下坡和頻繁制動的情況，其制動耐久性並無明顯改觀。許多先進的電子技術如制動防抱系統ABS、電子制動系統EBS 以及拖動控制系統ASR 的採用在摩擦制動系統的有效能力範圍內使其可靠性大大提高，但對制動器的溫度過高和制動器的磨損卻無幫助。

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