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都知道发动机制动能避免鼓刹高温的问题,但货车为什么不使用呢?

内容概述:发动机制动概念详解,中重型车辆不宜使用的原因,鼓刹的辅助安全减速方式。【发动机制动】是汽车长下坡时主要的减速方式,然而发动机并不具备“制动”的设定,准确的定义应当为「限速」。因为作为汽车动力元能做的只是输出动力,绝对做不到的是“反转减速”,那么到底是通过什么原理实现事实的减速加稳定时速呢?

解析此问题的答案需要了解变速箱前进挡的功能,车辆之所以需要1/2/3/4/5/6……数量不等的挡位,原因在于起步加速与巡航节油的两个需求。

挡位·概念

仍然以1挡和5挡作为参考:1挡的齿轮组合是「小+大」,由发动机通过离合器驱动的动力齿轮直径与齿数都很小,但是带动运转的从动齿轮(驱动车轮的齿轮)直径很大。

这种组合的运行状态则为发动机曲轴转很多圈,从动齿轮与车轮也才会转一圈;但是曲轴的转速就是发动机的转速,转速越高输出的功率(动力)就会越强。所以这种组合是“强动力·低车速”的标注,也就是“发动机限速”的基础。

五挡或更高的前进挡则与低速挡相反,驱动齿轮的直径会远远大于从动齿轮的直径;结果则是曲轴转一圈车轮转很多钱,曲轴转速越低发动机耗油量越低,同时输出功率也会很小。但是巡航行驶中的汽车行驶阻力并不高,所以只需要以低转速输出低功率即可正常驾驶。这就是高速前进挡的功能,说白了就是为了节油与降低转速减少磨损。

限速·概念

汽车下坡时会自动加速,因为重力会像一双无形的手拉动车身往下滑;所以汽车下坡即使松开油门也会自动加速,想要控制到安全车速标准就只能刹车减速。

但是制动器不论哪种类型,只要长时间高负荷摩擦都会产生极高的温度;高温会造成摩擦系数的下降,导致制动力下降甚至消失。于是才有了“发动机制动”的尝试,但本质其实是进行限速——输出功率>重力,结果会怎样呢?

假设下坡时使用1/2挡,此时车辆则是高转速也只能实现低车速。但是输出的功率可能会有几十上百千瓦,而重力对汽车的作用力远远低于发动机此时的输出功率;所以车辆就不得不按照“高转速·低车速”的状态被迫运行。

重点:每个前进挡都有最高和最低怠速转速,也就是不踩油门时允许发动机转速波动的范围。比如带档滑行时用1挡,转速升高到3500rpm就不再生了;那么此时「1挡+3500rpm」的速度必然很低,结果自然是车辆被严格限制在这一转速的车速范围,从而实现所谓的“发动机制动”。

货车为什么不使用呢?

使用发动机限速的原因是因为制动器容易高温,而中重型客货车使用的鼓式刹车是最容易高温的低端类型。理论上这种车型更应该使用发动机制动,但实际情况中却很少这么干,原因是在于【保护飞轮·离合器·变速箱】。

汽车正常驾驶时发动机的输出功率再高也没有问题,因为输出动力与行驶阻力是匹配的;传动系统可以承受的最大扭矩也是综合计算过的结果,但是在下坡时就完全不同了。参考下图。

知识点:发动机制动时转速会自动升高,原因是重力拉动车身行驶,作用力通过「车轮·传动轴·差速器·变速箱·离合器」反向拉动发动机飞轮运转。这是重力反向作用的结果,于是问题来了。

限速下坡时发动机会以高转速输出高功率,飞轮摩擦片、离合器与变速箱首先要承受发动机输入的扭矩;而重力的反向作用力(转矩)也会对这一系统进行“加力”,此时状态为两种作用力的“对抗”,只是发动机最终胜出而已。那么此时传动系统包括发动机曲轴承受的作用力是不是超标了呢?

答案显然是没有争议的,小微型载客汽车使用这种方式,原因只是因为材料的强度是有冗余的。但是中重型车辆就没有这么大冗余了,尤其是存在小吨大标问题的载货汽车,或者是以超标准载重的货车会完全抵消并超过冗余。

所以客货车使用这种方式减速,对于动力传动系统会有很大程度的损伤。正常的减速方式只能通过低成本的淋水器为鼓刹喷水降温,其次则是高标准的“液力缓速器”直接为传动轴减速,没有其他更理想的方式了。

编辑:天和Auto-汽车科学岛

责编:天和MCN

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