一种用于搭载液力缓速器车型的冷却系统应用

高帅，雷胜

（陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西 西安 710077）

前言

随着液力缓速器在中重型商用车、宽体车、客车上的广泛使用，液力缓速器在整车上的匹配使用效果越来越受到重视。液力缓速器的工作原理是将整车的动能转化为液力缓速器内部油液的热能，这些热能再通过液力缓速器上的热交换器与整车冷却系统的冷却液进行热量交换，然后由整车的冷却系统将热量带走并散失掉。通过这样持续的热量交换而实现液力缓速器的持续制动性能。液力缓速器的持续制动功率在 200kW 到 300kW 之间，其最大瞬时制动功率可以达到500kW左右，这些制动功率最终都需要转化为热能并由整车冷却系统带走并散失掉。如果这些热量不能及时被冷却系统带走，液力缓速器的工作温度就会达到它的保护点而退出工作，这样就会影响到缓速器的使用效果。因此，整车冷却系统的散热能力决定着液力缓速器的持续使用性能。为了使液力缓速器发挥出良好的辅助制动效能，就需要提高整车冷却系统的散热能力。但是在很多车型上，由于整车空间的限制，整车散热能力在原结构状态下难以做到有效的提高。

1 搭载液力缓速器车型的冷却系统匹配

1.1 整车原冷却系统布置

匹配液力缓速器的原整车冷却系统的布置示意图如图1，它包括散热器、水泵、发动机、液力缓速器、节温器等。液力缓速器工作时整车冷却系统工作过程简述如下：缓速器的制动扭矩转化为工作油液的热量并将热量传递给冷却液，被加热的冷却液从缓速器流出到节温器进水口，节温器大循环的阀门逐渐打开，此时冷却液一部分走大循环，一部分走小循环。走小循环的冷却液未进入散热器进行降温而直接流回水泵，再经过发动机流到缓速器，参与到和缓速器的热量交换循环中。走大循环的高温冷却液流进散热器进行散热降温，散热后的低温冷却液被水泵泵入发动机，再流至缓速器对其循环降温。

图1 整车冷却系统布置示意图

该冷却系统有两个不足，一是当液力缓速器刚进入工作阶段，缓速器油液温度迅速升高并将热量传递给冷却液，此时由于蜡式节温器开启响应缓慢而使得高温冷却液不能及时走大循环进行冷却，而是大部分先进入小循环，经过发动机后又流回缓速器。这样未进行有效的冷却的高温冷却液又流入缓速器，提高了缓速器的进水温度，此时若缓速器的制动功率较大，缓速器的水温及油温会快速上升达到保护点而退出工作，从而影响了缓速器的使用效果。二是当整车设计匹配液力缓速器时，为了更好的发挥它辅助制动的性能，整车需要通过提高水泵转速，增加散热器的尺寸、散热面积，加大风扇直径等方式来提高整车冷却系统的散热能力。但是由于发动机的限制使得提高水泵转速受限、整车空间也限制了散热、风扇的尺寸，因此在原冷却系统中提高散热功率的空间有限。或对于主机厂在已有车型上匹配缓速器或用户改装缓速器时，要想在原冷却系统元件基础上有效的提高散热能力是非常困难的。

图2 串联副散热器的冷却系统布置示意图

1.2 串联副散热器的冷却系统

考虑到上述冷却系统的不足，本文设计了一种可以在缓速器工作时提高整车冷却系统散热能力的冷却系统，如图 2所示：在原冷却系统中串联一个副散热器，在副散热器上匹配一对电子风扇，电子风扇由缓速器进行控制。当缓速器进行工作时，该电子风扇同时开始在最高转速状态下工作，使副散热器处于最佳的散热状态。

1.2.1 缓速器工作时串联副散热器冷却系统循环过程

如图2所示，本文设计的冷却系统包括主散热器、水泵、发动机、副散热器、液力缓速器、节温器等。当缓速器介入工作时，缓速器的制动扭矩转化为热量传递给冷却液，被加热的冷却液流到节温器进水口，节温器大循环的阀门逐渐打开，此时冷却液一部分走小循环，一部分走大循环。从节温器出水口走小循环的冷却液经过发动机后流到副散热器，此时由于副散热器的电子风扇在缓速器的控制下已处于最高转速状态，副散热器对冷却液进行有效的散热，将冷却液的热量散失到空气中，冷却液经副散热器降温后流入缓速器，再参与到和缓速器的热量交换循环中。另一部分从节温器出水口走大循环的冷却液进入主散热器进行热量交换，经过主散热器降温后流过发动机再流入副散热器，被副散热器再一次进行降温后进入缓速器。当节温器全部开启大循环后，被缓速器加热的冷却液分别依次经过主散热器及副散热器进行散热降温，然后再流入缓速器进行热量交换，如此进行持续的循环。

1.2.2 串联副散热器冷却系统的优点

本文介绍的冷却系统有效改善了原冷却系统节温器未及时打开时走小循环部分冷却液未进行冷却就参与到与缓速器热交换循环中的问题。将副散热器设计在缓速器的进水管路中，可保证缓速器工作时始终有副散热器进行散热。而通过缓速器对副散热器电子风扇的控制，保证了副散热器在缓速器工作时始终处于最佳的散热状态。在主散热器与副散热器的配合下，使被缓速器加热的冷却液不论是走大循环还是小循环都能进行一定的散热。

2 结论

液力缓速器作为整车的一种辅助制动系统，提高它的使用效能就是提高整车的安全性能。本文介绍的串联副散热器冷却系统可以有效的提高整车冷却系统的散热能力，并充分发挥了主散热器和副散热器的散热能力，使缓速器产生的热量持续、有效的被冷却系统散失掉，从而使缓速器的持续工作时间更长、性能发挥的更好，进而可以有效的提高整车辅助制动系统的使用频率，减少主制动系统的使用次数，提高了整车的安全性能。

参考文献

[1] 陈家瑞.汽车构造:上册 [M].北京:机械工业出版,2009.

[2] 孙博,李环.整车散热系统对液力缓速器持续制动性能的影响.[M]公路与汽运,2014.

[3] 王伟健.法士特串联液力缓速器工作原理.[M]机械工程师,2014.