vveb

定義

VVEB的英文原意是Variable Vavle Exhaust Brake ,即可變氣門排氣制動技術。

可變氣門制動(VVEB)技術能使動機轉速而發生變化。發動機轉速高時,排氣門的開度變大;發動機轉速低時,排氣門的開度變小。採用VVEB技術的緩速裝置可以使行駛中的車輛,特別是下長坡的車輛速度減低或保持在一定速度範圍內，從而大大提高車輛的可靠性、安全性和經濟性

由於路況所限,司機需要頻繁或連續踩剎車,這不僅會過度磨損剎車片,還會出現“熱疲軟”現象。而剎車的高溫還會導致一系列問題發生,如剎車鼓剎裂、爆胎等事故。因此,大量的重載卡車在下坡時發生交通事故就不足為奇了。

為了避免“熱疲軟”出現,目前國內普遍的做法是裝置大型淋水箱,以此來降低剎車所產生的熱量,這不僅消耗了大量的水資源,其效果也並不理想。而已開發國家在這方面的做法卻是使用緩速器來輔助汽車進行減速制動,同時,這種裝置已被納進法規強制執行。

雖然緩速器不能將車輛緊急制停,但能大大降低剎車的負荷,從根本上解決剎車“熱疲軟”問題。緩速器有電力、液力緩速器等,本文重點介紹玉柴最新開發的玉柴良馬發動機緩速器。

工作原理

當車輛不需減速時,發動機為正常的做功模式,驅動車輛前進;當車輛需減速時,發動機緩速器暫時將發動機轉變為制動模式,此時發動機相當於一台空氣壓縮機,吸收來自車輛的運動能量,達到阻止車輛運動的目的。這樣的話,就拓展了發動機的功能,使發動機一物二用。

發動機緩速器本身並不直接吸收能量,其實際上是一套機械液壓裝置,以發動機的壓力機油作為液壓工作介質,安裝在發動機上,可改變排氣門固有的運動規律,此時發動機的泵氣損失得到大大加強,並和其他運轉阻力一起產生極大的制動力來對汽車進行減速。

在發動機的各種摩擦負功和附屬檔案運轉阻力都固定的情況下,如何使發動機的運轉阻力進一步加大呢?現在的發動機通常都是往復式四行程發動機,活塞在汽缸內作往復運動。兩個行程活塞向下運動,即做功行程和進氣行程;兩個行程活塞向上運動,即壓縮行程和排氣行程。

在做功行程和進氣行程中,我們是沒有技術措施來阻擋、拉住活塞向下運動的,最多讓活塞在汽缸內抽真空,但約為100Kpa的真空阻力相對於制動需求是微不足道的。只有在壓縮行程和排氣行程上做文章。當活塞向上運動時,我們可以在活塞頂上建立高的空氣壓力來阻擋活塞上行。排氣剎就是這個道理,只是僅利用了排氣行程。在排氣管路上裝一個碟閥,碟閥關閉時使排氣不暢,從而產生阻力。此時壓縮行程雖然也對缸內的空氣進行高強度的壓縮,但吸收了能量的高溫高壓空氣在接下來的做功行程中產生膨脹,又將能量返回活塞。這一吸一返所造成的泵氣損失是很小的。

如果讓排氣門在四個行程中都保持一個開度,在壓縮行程時,邊壓縮邊節流排氣,到膨脹行程時汽缸內便沒有了壓力空氣,這樣就能讓發動機產生泵氣損失,這種方式稱為緩釋制動。這和單缸柴油機的啟動減壓裝置有點類似。因為汽缸內的空氣是緩慢釋放出汽缸的,而不是突然釋放,這就避免了高壓力衝擊波的發生和降低了噪聲。

通常緩釋制動單獨工作時可讓發動機在額定轉速時產生約11KW/L的制動力,和排氣剎差不多。但當緩釋制動和排氣剎聯合工作時就可讓發動機在額定轉速時產生15-18KW/L的制動力。這個制動力已經能滿足絕大部分按標準修建的下坡道路上的行車緩速要求了。

就目前國產的柴油發動機而言,使用緩釋制動聯合排氣剎的技術方案是很適合的,其對發動機有極強的適應能力,基本上不要求發動機作改動,只需要考慮與發動機的安裝接口問題和供給緩速器壓力機油的問題,是目前國內發動機套用緩速器的方向。玉柴目前在YC6A系列發動機上推出的玉柴良馬發動機緩速器,就採用了這種技術。

技術詳情

採用VVEB緩速器聯合排氣剎的技術方案,在壓縮行程和排氣行程時都在活塞上建立起空氣壓力,從而使發動機產生強大的制動阻力,在額定轉速時能發出17-18KW/L的制動功率。

VVEB(Variable Valve Exhaust Brake)——可變氣門排氣制動技術,該技術完全具有自主智慧財產權。

我們知道,發動機活塞汽缸通過氣門節流向外排氣,氣門的開度具有以下特性:

1.發動機轉速一定時,如果氣門開度偏大,則節流效果差、產生的阻力小;如果氣門開度偏小,則壓力氣體來不及逃逸,能量將在做功行程中膨脹返回活塞,導致產生的阻力小。

2.發動機轉速高時,要求排氣門保持大的開度,偏小則汽缸內的壓力氣體來不及逃逸。

3.發動機轉速低時,要求排氣門保持小的開度,偏大則節流效果差、產生的阻力小。

因此,排氣門的開啟高度應隨發動機的轉速不同而變化。轉速高時加大排氣門開啟高度,轉速低時降低排氣門開啟高度。

玉柴良馬發動機緩速器正是基於這一技術理念而開發的,根據發動機轉速對排氣門開度進行實時動態調整,使發動機在每一轉速下都能發揮出理想的制動效果。VVEB緩速器內部的調整機構並不需要電子電腦來控制,而是採用可靠性高的機械液壓機構來實現。VVEB緩速器使用發動機的壓力機油作為液壓工作介質,發動機供給的機油壓力不得低於150KPa,每分鐘只消耗約3L的機油量,由一個電磁閥來控制供給壓力機油的通斷。

液壓驅動活塞設定在排氣搖臂的上方,當搖臂打開排氣門時,壓力機油就沖開鋼球而流進活塞孔中,並推動驅動活塞伸出,限位機構將伸出量限定。在搖臂關閉排氣門時就會被伸出的驅動活塞干涉而讓排氣門保持一個初始開度,在接下來的進氣行程中,泄油孔發生泄漏對活塞腔的機油量進行調整,在壓縮行程時形成一個合適的排氣門開度來節流釋放汽缸內的壓力氣體。

在發動機的每循環中,通過泄油孔泄漏的機油量G可用下面公式表達:G=f(Φ,P,t)。每循環泄漏量和泄油孔的大小、活塞總成內部的壓力和時間成一個函式f關係。當發動機和VVEB緩速器設計定型後,泄油孔就固定了,活塞總成內部的壓力也可處理為一個常數。這樣就使得泄油量只和泄油時間t發生線性關係。

發動機轉速變高,每循環的泄油時間就變短,機油泄漏量就變少,排氣門開度就變大。發動機轉速變慢,每循環的泄油時間就變長,機油泄漏量就變多,排氣門開度就變小。

優點

——減少主摩擦剎車系統的磨損,提高其使用壽命。延長維修更換剎車片、剎車鼓的時間周期3-7倍;為用戶節約大量的費用;

——消除剎車“熱疲軟”,保障汽車安全下坡,提高汽車下坡安全性;

——提高在濕滑路面的減速安全性;

——捨棄淋水裝置,減輕汽車的重量和降低對水資源的浪費;

——降低司機的駕駛操作疲勞強度,消除下坡時的緊張、不安全感;

——減少汽車的維修量而提高汽車的使用效率。這可大大降低用戶運行成本,每年可節約6000-10000元的費用,並顯著提高汽車行使安全性;

——成本低。重型汽車安裝一套發動機緩速器約需5000元;

——質量輕,約7Kg,對車輛自重影響小;

——不需考慮散熱問題,因為發動機自帶散熱系統。發動機吸收能量後有部分能量將轉變為熱量,通過水箱、風扇即可向空氣散發;

——不會消耗燃油,也不會影響發動機的動力性，不影響汽車的正常運行;

——在用車改裝、加裝簡單易行;

——可滿足汽車制動需求85%的能力;

——可靠性高、維修性好。因為結構簡單、零件數目很少,即使損壞,只需關閉電源即可;

——良好的操作控制性能,可以選擇手控、腳控、手腳並控等操縱方式,符合中國駕駛員的駕駛習慣。

實際使用

1.玉柴良馬發動機緩速器已經能夠讓車輛在正常的行車速度下實現下坡不用剎車或很少使用剎車。安裝有玉柴良馬發動機緩速器的東風145自卸車在裝載約20噸煤的情況下,下一個約4公里的長坡時,大部分坡路採用4擋,只有在陡坡處才使用3擋。整個坡道上根本不踩剎車和開淋水,只在4檔減3檔時才使用了剎車;

2.發動機緩速器工作時不會消耗燃油,也不影響發動機的動力性;

3.工作時不會降低發動機的可靠性,在500小時的可靠性試驗中,發動機各零部件無異常磨損。恰恰相反,緩速器在下長坡時能使發動機維持正常水溫而防止發動機產生過大的熱脹冷縮,從而增加發動機的使用壽命;

4.與以往單獨使用排氣剎不同,玉柴良馬發動機緩速器工作時不會損壞發動機的排氣門;

5.緩速器工作時不會加劇傳動系統的磨損,因為此時是齒輪齒的反面在傳遞輔助制動力。

操作特點

玉柴良馬發動機緩速器的操作很簡單,就是一個打開和關閉電源開關的簡單操作。需要輔助制動時打開電源開關,不需要輔助制動時關閉電源開關。

雖然操作很簡單,但了解和掌握下面的內容將會讓緩速器為車主發揮最大的作用。

1.緩速器與剎車不同,它不能夠使車輛快速地完全停下來,緩速器和剎車是相互幫助和相互依賴的關係。使用緩速器來降低剎車負荷,使用剎車來防止緩速器和發動機超速;

2.當緩速器工作時,需隨時觀察故障指示燈是否點亮,任何指示燈熄滅後您必須立即停止使用緩速器,否則可能損壞發動機;

3.變速器處於空檔時不能使用緩速器,否則將導致發動機熄火併可能使車輛失控;

4.在啟動發動機前確保緩速器電源開關處於關閉狀態;

5.緩速器工作時,確保雙腳完全離開離合器和油門踏板;

6.在發動機不超速的情況下儘量採用低檔位來讓發動機處於高轉速下進行輔助制動。發動機在低於 1700rpm的轉速下進行輔助制動的效率很低,因此最好讓發動機在高於1700rpm的轉速下進行發動機制動,此時能聽到發動機發出“嗡嗡”的聲音,說明發動機緩速器正在吸收強大的能量;

7.下坡前,請檢查緩速器是否能夠正常工作;

8.下坡時,如果剎車仍使用頻繁,需立即使用剎車減速並減檔行使;

9.在下坡過彎時,如果車速過快,需立即使用剎車來降低車速;

10.只要發動機沒有過熱的危險,緩速器可以根據需要而長時間使用;

11.下坡時,如果4檔可以控制住汽車,那么4檔以下的檔位也可以控制,但5檔以上的檔位就不能控制了,此時必須使用剎車;

12.下坡時,如果感覺車速過慢(當然這比較安全),你可以關閉電源開關或者左腳輕踩離合器或者右腳輕踩油門來停止緩速器工作以加快滑行,在發動機有超速的危險時立即啟動緩速器。也可以增加一個檔位來行駛,但此時有可能不得不使用剎車才能穩定車速;

13.在平路上,也可以使用緩速器來降低車速,這與加速車輛的過程相反,需要適時減檔來滿足第4條。當發動機轉速降到1600-1700rpm時就減擋;

14.緊急情況下,必須立即使用剎車來減速,踩住剎車後,如果還有反應時間,可迅速啟動緩速器並及時減檔,這可縮短剎車距離;

15.在濕滑路面行駛時須格外小心,即使使用緩速器也可能產生“擺尾”現象。

總之,安裝了緩速器後,發動機不但可以給汽車提供牽引力,還可給汽車提供減速阻力。何時開啟緩速器?何時關閉緩速器?用哪種方式關閉?施加多大的減速阻力?變速器處在哪個檔位?這些問題是直接取決於實際的道路狀況、汽車的行駛情況、發動機的運轉情況和對緩速器的熟悉程度。排氣門的開度隨發