汽車制動系是汽車安全行駛中最重要的系統之一。隨著發動機技術發展和道路條件的改善，汽車的行駛速度和單次運行距離都有了很大的發展，行駛動能大幅度的提高，從而使得傳統的摩擦片式制動裝置越來越不能適應長時間、高強度的工作需要。由于頻繁或長時間地使用行車制動器，出現摩擦片過熱的制動效能熱衰退現象，嚴重時導致制動失效，威脅到行車安全[1]。車輛也因為頻繁更換制動蹄片和輪胎導致運輸成本的增加。為了解決這一問題，應運而生的各種車輛輔助制動系統迅速發展，液力緩速器就是其中一種。 一、液力緩速器的發展歷史 最早出現液力緩速器是為了解決火車短距離內減速困難的問題。此后，液力緩速器被用在汽車列車上，發現其很好的輔助制動效果。當今液力緩速器越來越多地被運用到重型載貨汽車和大、中型客車上。隨著其應用的發展，出現了很多生產液力緩速器的公司。比較著名的液力緩速器廠商有德國福伊特（VOITH）公司、法國泰爾馬（TELMA）公司、美國通用公司、日本TBK公司等[2]。目前來看，其生產技術已經比較成熟，形成了適用于各種車型的系列產品。我國的液力緩速器研發已經有一定的發展，但不管是技術水平還是應用數量都遠落后于國外。 二、液力緩速器結構、工作原理及控制方式 （一）基本結構 液力緩速器結構大致相同，以VOITH液力緩速器為例（圖1），它是由轉子、定子、工作腔、輸入軸、熱交換器、儲油箱和殼體組成。其安裝方式一般分為與傳動軸串連和并連兩種。串連時可在變速器前、后安裝；如果采取并連，則緩速器和變速器做成一個整體來安裝。對于裝有帶液力變矩器的自動變速器車輛來說，原變速器系統已配備了儲油罐、油泵和散熱器等部件，因此，在配有自動變速器的客車和載貨汽車上安裝液力緩速器成本更低。 （二）工作原理 緩速器工作時，壓縮空氣經電磁閥進入儲油箱，將儲油箱內的變速器油經油路壓進緩速器內，緩速器開始工作。轉子帶動油液繞軸線旋轉；同時，油液沿葉片方向運動，甩向定子。定子葉片對油液產生反作用，油液流出定子再轉回來沖擊轉子，這樣就形成對轉子的阻力矩，阻礙轉子的轉動，從而實現對車輛的減速作用。工作液在運動過程中使進出口形成壓力差，油液循環流動，通過熱交換器時，熱量被來自發動機冷卻系統的冷卻水帶走。整個系統工作原理如圖2所示。 （三）制動力矩計算公式 緩速器的制動力矩計算公式根據其布置形式有所不同。其基本計算公式為 M=λρgD5n2 式中：D——轉子有效循環直徑，m；n——轉子轉速，r/min；λ——制動力矩系數（與葉輪外形有關）； ρ——一流體介質的密度；g——重力加速度。 對于常見的緩速器，裝在變速器之前的布置形式的制動力矩可以寫成 式中：va——汽車車速，km/h；ig——變速器傳動比；i0——主減速器傳動比；r——車輪半徑，m。 若選擇緩速器放在變速器輸出端的布置形式，則需要加裝齒輪增速裝置來獲得較高轉速，進而獲得較大的緩速力矩。所以這種布置方式比較復雜。此時緩速器制動力矩應為 式中：iz——增速裝置傳動比。 （四）制動力矩的控制 緩速器的控制調節方式可以分為檔位調節模式與制動力矩可以連續變化的調節模式兩種。 1．檔位調節模式 檔位調節模式一般又分為手動操縱模式和車輛制動系聯動操縱模式。手動操作模式下一般按制動力矩大小排成1～5檔，每個檔位充入緩速器的油液，由安裝在制動管路上的壓力傳感器提供的壓縮空氣的壓力信號決定，從而控制進入緩速器的油液質量，以達到控制制動力矩的目的。每個檔位都能夠維持一定的緩速強度，可實現汽車在坡路上等速行駛。 2．制動力矩連續變化的調節模式 制動力矩還有連續變化的調節方式，其控制方式是利用安裝在制動踏板下的制動量位置傳感器采集得到制動量信號。該制動量位置傳感器是一個可變電阻，當制動踏板位置改變時，可變電阻的阻值也發生變化，則得到一個變化電壓值反應出制動量的變化；再根據制動量大小和車速大小由電控單元發出脈寬調制信號來控制電液比例閥的電壓，進而控制比例調速閥出口開度來控制流入緩速器的液體的質量。當制動過程結束時，電控單元控制回油泵迅速回油，從而通過這種控制方式達到控制液力緩速力矩的目的。 （五）車速信號和制動量信號處理電路 車速信號是通過原車的車速信號傳感器得到方波的電信號。制動量位置信號是通過安裝在制動踏板處的一個可變電阻得到相應的電壓信號。這兩個信號通過車速和制動量信號處理電路處理后，再進入專門的A/D轉換器轉換成數字量。車速和制動量處理電路原理圖如圖3所示。該處理電路的功能是對車速和制動量信號進行處理——主要是對車速信號進行處理。車速的方波信號通過一個隔離電容，起到抗干擾的作用，再經過由二極管D3，電阻R29、R30和R31、R32，三極管T11和T10組成的兩級觸發放大電路放大后，進入由二極管D4、D5，電容C5、C6、C7， 電阻R33、R34、R35、R36，積分器U3和可變電阻RV1組成的積分電路。積分電路用于實現低速開關的功能，當車速小于設定值的時候，緩速器不工作，車速電壓輸出線路就輸出無效的開關信號，此時不再對車速進行A/D轉換和判斷處理。如果車速高于設定值，積分電路輸出有效的開關信號，車速信號送入下一步的A/D轉換器轉換為數字量，進入單片機進行處理判斷。制動量信號不需要進行A/D轉換，直接送單片機處理。 三、液力緩速器應用的效果 在緩速器轉子有效工作半徑不變的情況下，緩速器的制動力矩與進入的工作油液量和壓力有關，也隨著傳動軸的轉速而變化。以VOITH的某種液力緩速器為例，800～2000r/min工作轉速時有很高的緩速力矩，最高可以達到4000Nm[3，4]，其制動作用是非常明顯的。從最新的液力緩速器的應用研究表明，利用發動機制動、排氣制動、液力緩速器來聯合控制制動時，效果更為理想。發動機制動在低轉速下有不錯的減速效果，隨著轉速升高，排氣制動、緩速器制動開始介入，制動強度逐漸加大。這樣配合使用，可使汽車穩定下坡，提高了汽車下坡的安全性[5]。 深圳市公共交通（集團）有限公司曾對所屬3路線公交車輛進行對比分析。3號線路有空調巴士20輛，裝有B300R自動變速器，有液力緩速器；普通巴士17輛，裝備AT545自動變速器，無液力緩速器。兩種車均為EQ1141G底盤。經過對比分析，普通巴士的換片、換鼓量分別是空調巴士的1.73和2.03倍，報修頻率是空調巴士的1.93倍[6]。由此可見液力緩速器的使用效果是相當理想的。 四、總結 1．提高了車輛行駛的安全性。大大減少了坡道行駛時由于行車制動器熱衰退引發的安全事故，使得汽車在下坡時平均行駛速度提高，在平路行駛時，可以比較容易地控制調節車速和保持車間距離。 2．減少了頻繁的緩速和制動，提高了車輛的舒適性和操縱靈活性，大大降低了駕駛員的疲勞強度，減少了制動噪聲。 3．提高了車輛運輸的經濟性。由于行車制動次數的減少，制動器和輪胎的磨損大大減少，從而延長了制動器和輪胎維修更換的周期，延長了汽車實際運行時間，由此帶來的經濟效益非常明顯。 綜上所述，車輛在安裝了液力緩速器后可以有效地提高駕駛安全性、乘座舒適性和路面適應性；具有下坡平均車速高、車輛運輸經濟性好等優點，它的應用和研究必將越來越廣泛。