2-制动需求.doc

商用车辅助制动的法规及实际需求一、 现行国标及国标的实际要求和标准的发展：1.1现行标准的规定GB7258-2012机动车运行安全技术条件7.5款辅助制动中明确规定“主要在山区道路上行驶的，车长大于9米、总质量大于12000Kg的货车、所有危险货物运输车，应装备缓速器或其他辅助制动装置。辅助制动装置的性能要求应符合相关规定。”在GB126761999汽车制动系统结构、性能和试验方法5.2.4款制动系II型试验制动性能， 规定了此型试验适用于M3类和N3类车辆。此标准5.2.4.1款规定，满载车辆输入的能量必须相当于在相同时间内，以30Km/h的平均速度（变速器处于适当档位；装有缓速器的车辆，可以使用缓速器）在6%的坡道上，下坡行驶6Km所具备的能量，变速器档位的使用必须保证发动机转速不超过制造厂规定的最大值。此标准5.2.4.2款规定，对于能量仅有发动机制动吸收的车辆，平均速度允许有5Km/h的偏差，变速器档位应使车辆在下6%的坡时，速度稳定在接近30Km/h。若用减速度的测量来确定只用发动机制动的制动效能时，所测得的平均减速度应不低于0.5m/s2。新法规现在把这一减速度提升到0.6 m/s2。按照GB/T15089-94机动车辆分类2.1.3款规定M3类车为除驾驶员座位外，乘客座位超过八个，且厂定最大质量超过5吨的载客车辆。2.2.3款规定N3类车为厂定最大质量超过12吨的车辆。1.2标准的发展而且为了适应国际汽车制动标准的发展，促进我国汽车制动技术水平的提高,全国汽车标准化技术委员会近期将成立商用车制动标准工作组，修订GB126761999汽车制动系统结构、性能和试验方法，计划号20070546Q-303。据悉，新标准将在包含GB126761999汽车制动系统结构、性能和试验方法5.2.4款制动系II型试验制动性能的要求的基础上，可能增加升制动功率的要求（既在发动机1200rpm时升制动功达到4-6KW/L、在160rpm时升制动功达到6-9KW/L、在发动机额定转速时达到12-18KW/L），同时把GB126761999汽车制动系统结构、性能和试验方法5.2.4款制动系II型试验制动性能， 也将从限于M3、N3类车按国际标准扩展的M2、N2类车。这样将覆盖全部的中卡和部分轻卡汽车。1.3现行国标实际需要的辅助制动功国际上车辆辅助制动领域的领导者美国皆可博公司有一个经验公式，假定环境为无风状态，车辆高度为3米，车宽为2.5米，在持续下6%坡道，车辆始终保持30Km/h的速度下坡，不需要任何主制动其与车辆总质量有关的所需辅助制动功率表如下：车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）1215.5/18.62779.4/95.2842143.3/171.961319.7/23.632883.7/100.4443147.6/177.121424.0/28.82987.9/105.4844151.9/182.281528.3/33.963092.2/110.6445156.1/187.321632.5/393196.5/115.846160.4/192.481736.8/44.1632100.7/120.8447164.6/197.521841.0/49.233105.0/12648168.9/202.681945.3/54.3634109.2/131.0449173.2/207.842049.6/59.5235113.5/136.250177.4/212.882153.8/64.5636117.8/141.3651181.7/218.042258.1/69.7237122.0/146.452186.0/223.22362.4/74.8838126.3/151.5653190.2/228.242466.6/79.9239130.5/156.654194.5/233.42570.9/85.0840134.8/161.7655198.7/238.442675.1/90.1241139.1/166.92二、 国内蝶阀厂家的技术分析2.1国内蝶阀的主要厂家及性能说明进入中国的蝶阀厂家从技术上占有优势的有皆可博（苏州）车辆控制系统有限公司、加拿大PACBRAKE,可PACBRAKE的普通蝶阀不含税要100美金，恒压蝶阀要150美金的高位，在长期打不开中国市场后选择了退出，美国皆可博公司也由于随在重汽、一汽实现了配套，但无法长期接受中国市场不到400人民币的低价位，现在除了与其发动机制动器捆绑销售外，也基本退出独立的蝶阀市场。国内厂家主要有济南百惠、浙江瑞立、东风科技、安徽安固、湖北力美等厂家。但国内厂家性能差、故障率高、产品一致性差。其故障率高达10-30%，这些厂家在不得已的情况下，牺牲性能减少故障率。典型的做法，一是蝶阀远离增压器，减少高温会带来的蝶阀卡死、气缸密封件失效的可能；二是加大蝶片与蝶阀的间隙，直接牺牲密封性能。蝶阀的辅助制动功能，是利用蝶阀关闭在发动机的排气管道内形成高背压，高背压一则是处于排气冲程的气缸做更多负功外；高背压可形成压力屏障，当多缸机任意缸排气门打开时，这一缸的压力波会在压力屏障下返回，由于多缸机排气管是多缸并联，这个返回的压力波会打开相临缸排气门，以减少相邻气缸的正常做功值，从而相当于做更多的负功。特别是蝶阀到增压器排气口的距离，美国皆可博公司企业标准明确规定见下表。蝶阀距增压器排气口距离LL6英寸（约150mm）6英寸L1英尺（150L300mm）1英尺L1.5英尺（300L450mm）1.5英尺L2英尺（450L600mmL2英尺（L600mm）辅助制动功下降比例AA3%3%A8%8%A20%20%A40%A40%另外，增大蝶片与蝶阀的间隙，将使阀前背压无法可靠建立，可靠性和一致性一定建立在产品的性能之上的。目前国内除百惠有恒压蝶阀以外，其他厂家根本无恒压蝶阀，但百惠恒压靠的是扭杆弹簧，其扭杆长期处于650的高温环境中，会很快衰减，而且其由于偏心的存在，其密封间隙不可避免的放大，在发动机低速时其性能较低。浙江亿日蝶阀源自美国皆可博，浙江亿日气动科技有限公司是皆可博进入中国第一个合格供应商，自2005年开始为皆可博蝶阀配套生产气缸及主要机加工零件。在2010年美国皆可博公司决定在中国除非与其发动机制动器捆绑销售外，彻底放弃蝶阀市场， 这源于美国公司较高的管理和人力成本。在这种情况下，当时皆可博公司的蝶阀研发团队整体来到亿日公司，浙江亿日公司的蝶阀完全采用美标材料，而且在皆可博恒压蝶阀的基础上，针对皆可博蝶阀质量大等一些问题进行了进一步的改进，这些改进取得了四项国家发明专利四项实用新型专利。在一汽技术中心等的试验表明，浙江亿日蝶阀的性能已超过皆可博蝶阀。2.2浙江亿日蝶阀与国内厂家蝶阀性能的对比2.2.1独立使用蝶阀辅助制动性能对比 独立使用蝶阀进行辅助制动在背压允许不超过4.5bar的情况下，额定转速最高升功率为13.5KW/L.浙江亿日排气制动蝶阀为恒压式蝶阀，源自美国皆可博的技术。与国内蝶阀在辅助制动功性能上有较大优势。例一：下面以一汽6DL2-8.6升发动机配浙江亿日蝶阀与其配国内蝶阀的试验对比（仅列出功率和转速）为例,来说明独立使用排气蝶阀作为车辆的辅助制动的可满足的车辆使用的情况。发动机转速（rpm）发动机摩擦功（KW）亿日蝶阀制动功（KW）亿日蝶阀净制动功（KW）国内蝶阀制动功（KW）国内蝶阀净制动功（KW）净制动功率提高百分比（%）100011.8537.5425.6921.269.41173.0110013.8543.0229.1725.6511.80147.2120016.0749.0833.0129.7313.66141.7130018.4356.1337.7035.0316.60127.1140020.9462.9742.0340.6019.66113.8150023.3869.8046.4246.3823.00101.8160026.3076.8250.5252.7926.4990.7170029.5283.2053.6859.3029.7880.3180032.8589.8056.9566.1033.3570.8190036.2096.8760.6772.9936.7959.7200040.01105.9665.9580.2040.1964.1210044.12114.4070.2888.1444.0259.7220048.28121.8073.5296.2347.9553.3230052.70130.1677.46104.8052.1048.7240057.49139.4681.97113.1855.6947.2250062.45147.3884.93120.6258.1746.0240057.49139.1681.67112.2154.7249.3230052.70129.4076.70103.8051.1050.1220048.28120.7172.4395.0846.8054.8210044.12113.2069.0887.0642.9460.9200040.01104.6764.6678.6338.6267.4190036.2095.7559.5571.2135.0170.1180032.8588.5055.6564.3331.4876.8170029.5281.6052.0857.6028.0885.5160026.3075.5049.2051.3025.0096.8150023.3868.4045.0245.0821.70107.5140020.9461.2040.2639.5418.60116.5130018.4354.6036.1734.0015.57132.3120016.0747.5331.4628.7212.65148.7110013.8541.6027.7524.6010.75158.1100011.8536.8024.9520.548.69187.1由此可以看出，独立使用蝶阀作为车辆辅助制动，浙江亿日的蝶阀对比国内蝶阀，制动功率性能的提升在46%-187.1%。单配蝶阀，以一汽8.6升发动机为例，过法规要求可满足现阶段总质量在40吨的载货汽车或工程车的辅助制动需求。当然，各主机厂由于采用发动机型号特别是增压器型号的不同，制动性能会有所区别。2.2.2与潍柴EVB或其他泄气制动器配合使用辅助制动性能得对比浙江亿日恒压蝶阀研发的初衷就是与EVB等泄气制动器配合使用，最大限度的提高发动机在中低速时的制动性能，同时保护发动机在高速或超速时不损坏发动机。与EVB发动机制动配合使用的蝶阀，前提必须是恒压蝶阀。例二：下面以重汽带EVB缓速器的D10发动机配浙江亿日蝶阀与济南百惠蝶阀的试验对比（仅列出功率和转速）为例,来说明与EVB等泄气制动器配合使用排气蝶阀，其辅助制动能力的可满足的车辆使用的情况。发动机转速（rpm）轮边摩擦功（KW）采用亿日蝶阀制动功（KW）亿日蝶阀净制动功（KW）济南百惠蝶阀制动功（KW）济南蝶阀净制动功（KW）净制动功率提高百分比（%）配亿日蝶阀净制动功增加值（KW）110023.572.549.049.125.691.423.4120028.382.654.362.934.656.919.7130031.995.863.976.945.042.018.9140035.6110.775.186.250.648.424.5150039.8123.583.798.758.942.124.8160044.2134.189.9115.871.625.618.3170049.0145.596.5124.375.330.823.2180054.3157.4103.1141.787.418.015.7190064.1177.2113.1166.6102.510.310.6200072.3192.0119.7179.6107.311.612.4210078.5205.9127.4195.0116.59.410.9220085.6222.8137.2211.7126.18.811.1230090.0230.9140.9220.8130.87.710.1 由此可以看出，蝶阀与EVB等泄气制动缓速器配合使用，浙江亿日的蝶阀对比国内蝶阀，制动功率性能的提升在7.7-91.4%，净制动功提高约10-25KW.可满足现阶段法规的所有要求，而且对恒压式蝶阀，最关键的是蝶阀的可靠性和耐久性。因为一旦蝶阀发生故障，EVB等泄气制动缓速器将丧失其功能，无法可靠工作。我们在北汽福田以其配潍柴WP12带EVB发动机，可能当时原潍柴与蝶阀联接部位存在一定泄漏，对制动功检测有一定影响，在同样的联接缺陷的情况下亿日蝶阀也没有达到理想水平但原配济南百惠蝶阀的性能更是差到极点。浙江亿日蝶阀与原配济南百惠蝶阀的制动功对比情况如下， 发动机转速（rpm）轮边摩擦功（KW）采用亿日蝶阀制动功（KW）亿日蝶阀净制动功（KW）济南百惠蝶阀制动功（KW）济南蝶阀净制动功（KW）净制动功率提高百分比（%）配亿日蝶阀净制动功增加值（KW）2400114.8250.0135.2153.538.7249.496.52300103.5245.0140.8141.537.3279.4104.2220093.6230.0136.4128.643.0199.185.6210087.1216.0128.9119.532.4295.195.6200079.1201.0121.9106.627.5343.394.4190072.7193.0120.396.123.4414.196.9180065.4175.4110.087.022.6386.787.4170059.0158.099.079.420.4384.378.4160053.0146.093.071.418.4405.474.6150048.6128.079.463.915.3419.064.1140040.8113.072.254.013.2447.059.0130037.097.060.046.69.6525.050.4120032.683.651.040.98.3514.542.7110029.166.537.433.54.475033.0100023.355.031.730.26.9359.424.8 这一结果充分证明了，EVB技术对蝶阀的依赖性，蝶阀性能差EVB不工作，带EVB和蝶阀联合制动其效果甚至不如单配一个好蝶阀。2.2.3蝶阀其他参数的对比A.浙江亿日蝶阀具有恒压功能，恒压稳定压力范围在0.3bar以内；国内目前只有济南百惠有恒压蝶阀，其恒压稳定压力在0.9bar左右；而美国皆可博蝶阀的稳定压力为0.6 bar以内。B.浙江亿日蝶阀长期工作温度700；国内蝶阀工作温度为400。C.浙江亿日蝶阀配套气缸为内循环缸，工作温度为-30-200，工作压力4.5bar-13 bar；国内蝶阀配套气缸为外循环缸，工作温度-25-80（个别可到110）,工作压力为4.5bar-8 bar.D.浙江亿日蝶阀的工作寿命可与发动机同等寿命甚至更长，可承诺的售后故障率在800PPM以下；而国内通常的寿命只有几周或几个月，售后故障率高达100000-300000PPM。三、中国山区道路行驶的实际需求 3.1国内公路坡度标准 JTG B01-2003公路工程技术标准对各级公路技术指标在3.0.16款中，对最大纵坡进行了明确规定，规定如下：同时在3.0.17款中，还规定了不同坡度的最大坡长标准，规定如下：3.2国内山区公路的对制动性能的实际需求由标准可见，我国公路坡度设计不会超过10%，在实际使用中，中国的山区公路的实际平均的坡度也就是为10%左右，这样实际对车辆辅助制动的要求就比法规要求要高。而美国皆可博的经验，在连续坡道不超过20公里的山路上，只要满足车辆辅助制动功的85-90%，也就是说本来10脚主刹车，现在只要才1-1.5脚主刹车，主刹车在连续行驶20公里的下坡就不会因刹车片过热而失去主制动性能。对于平均坡度为10%的山路，车辆的辅助制动功的需求，皆可博有经验数据如下（前提假定环境为无风状态，车辆高度为3米，车宽为2.5米，在持续下10%坡道，车辆始终保持30Km/h的速度下坡）：车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）85%的辅助制动功需求（KW）车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）85%的辅助制动功需求（KW）车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）85%的辅助制动功需求（KW）1254.546.327167.3142.242280.1238.11362.152.828174.8148.643287.6244.51469.659.229182.3155.044295.1250.81577.161.730189.9161.445302.6257.21684.671.931197.4167.846310.2263.71792.178.332204.9174.247317.7270.01899.784.733212.4180.548325.2276.428219107.291.134219.9186.949332.7282.820114.797.535227.5193.450340.2289.221122.2103.936235.0199.851347.7295.522129.7110.237242.5206.152355.3302.023137.2116.238250.0212.553362.8308.424144.8123.139257.5218.954370.3314.825152.3129.540265.0225.355377.8321.126159.8135.841272.6231.7 由此可见单配蝶阀，以一汽8.6升发动机为例，如果采用合适的档位，使发动机能保持在2000-2200rpm,，则车辆自重加载重不得超过20吨的情况下，可不采用任何主制动措施，车辆可保持30Km/h的速度连续下坡度为10%的山区公路。各汽车厂由于所采用发动机型号特别是增压器型号的不同，制动性能会有所区别。也由此看到，潍柴的带EVB缓速器的WP10 发动机配浙江亿日排气蝶阀，如果采用合适的档位，使发动机能保持在2000-2300rpm,，则车辆自重加载重不得超过33-34吨的情况下，可不采用任何主制动措施，车辆可保持30Km/h的速度连续下坡度为10%的山区公路。四、 矿用车和工程自卸车对辅助制动的需求矿用车和工程车工作的环境根本无公路可言，以当时我们与一汽技术中心对辽阳铁矿的矿用车实际的运输路线做的实际测量的平均为例，其实际平均坡度高达18%左右，最大坡度更是高达36%，当时通行的轿车已无法上行了。我们就以以18%的平均坡度为例，按美国皆可博经验值要求车辆的以20Km/h速度持续下坡, 假定环境为无风状态，车辆高度为3米，车宽为2.5米，不需要任何主制动其与车辆总质量有关的所需辅助制动功率表如下：车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）车辆总质量(吨)辅助制动功需求（KW）1277.027216.042355.01386.328225.343364.31495.629234.644373.615104.830243.845382.816114.131253.146392.117123.432262.447401.418132.633271.648410.619141.934280.949419.920151.935290.250429.221160.4