CN109941241A - 采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置，包括压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、车轮的制动鼓，所述压缩机、冷凝器、节流阀、电磁阀Ⅰ、蒸发器、电磁阀Ⅱ依次连接形成汽车空调循环回路，其中，所述电磁阀Ⅰ、蒸发器、电磁阀Ⅱ连接线路上并联连接有由依次连接的电磁阀Ⅲ、附加蒸发器、电磁阀Ⅳ组成的附加高压冷空气线路；四个车轮的制动鼓内壁面上各设置一个温度传感器，以及靠近制动鼓内壁面处各设置一个高压喷嘴，所述高压喷嘴通过高压喷管、风管连接附加蒸发器，所述风管内装有变频离心风机；所述温度传感器、变频离心风机、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ分别连接PLC控制器。

Description

采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置

技术领域

本发明涉及一种针对车辆刹车自动且快速散热的装置，属于汽车制动散热技术领域。

背景技术

汽车制动系统主要由供能装置、控制装置、传动装置和制动器等部分组成，常见的制动器主要有鼓式制动器和盘式制动器。鼓式制动器的制动力大、刹车可靠性高而且成本也比较低，故广泛应用在大型的重型车。但是，鼓式制动器的散热性差、反应速度慢而且结构复杂，特别是连续长下坡对其减速制动性能是一个严峻的考验，由于长时间频繁使用行车制动器，使制动器内温度急剧升高，导致热衰退，造成制动性能急速下降，同时高温还会造成轮胎爆胎甚至自燃，影响行车安全。针对这一问题，欧美发达国家，货车上会装配发动机制动和缓速器等辅助制动装置，国内由于成本等原因，还没能在货车上普及。国内的货车大部分采用淋水器，加快刹车鼓的散热，维持刹车的制动特性。对于长期跑山路的货车司机来说，淋水是下坡时必不可少的一个重要工具。值得一提的是，针对刹车散热问题，国内主要是研究制动部件的形状和结构来加快散热降温，而很少有关于制冷系统产生的高压冷空气进行强制冷却的研究。

采用淋水器有以下缺点：

①水压不高。由于水的压强与水面到淋水器的高度差成正比，但是货车整体高度有限，淋水箱的位置也不能过高，水压就受到了限制，当水箱中的水面高度下降时，水压就会变得更低。

②容易堵塞。水箱中难免会有一些杂质进入，由于压力小，这些杂质很难被冲走。

③下坡前需要仔细检查。在车辆下坡前，司机要检查淋水器是否正常出水、水箱里的水是否够用。而且遇到平路或者堵车，需要注意将淋水器关闭，因为水的总量是有限的，放完了就没有了。

④淋水箱自重大，增大货车的能耗；喷淋式装置的出水口安装在车轮外端，使得散热片温度内高外低，刹车片会因应力不均而断裂；冬季时，喷淋式装置的水管及水箱容易发生冻结现象；淋水后路面会有水，造成路面湿滑，特别是冬季，容易形成一层薄冰，影响行车安全；长距离驾驶时，需要中途加水。

此外有学者提出采用压缩空气强制冷却的刹车散热装置，但是其需要安装空压机、压缩空气罐和半导体制冷片等，整个装置结构复杂、成本高，而且运行自动化较低；另有学者提出通过压缩冷却装置产生的冷却水经由雾化喷嘴进行刹车散热，但是其需要安装压缩机、水冷却器、水箱等，结构复杂成本高，而且长时间行驶过程中，需要中途加水，天气寒冷的情况下，水箱及管路易结冰，喷淋的水汽会造成路面湿滑，容易形成一层薄冰，影响驾驶安全。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足和缺陷，为解决货车长时间频繁使用行车制动器的散热问题，提供了一种采用高压冷空气强制冷却的高效且快速的刹车散热装置，通过制冷系统、电气系统的配合，由PLC控制器自动控制，解决行车制动器频繁使用情况下散热差、自动化低的问题，为未来的行车制动器的散热课题提供新技术。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置，包括压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、车轮的制动鼓，所述压缩机、冷凝器、节流阀、电磁阀Ⅰ、蒸发器、电磁阀Ⅱ依次连接形成汽车空调循环回路，其中，所述电磁阀Ⅰ、蒸发器、电磁阀Ⅱ连接线路上并联连接有由依次连接的电磁阀Ⅲ、附加蒸发器、电磁阀Ⅳ组成的附加高压冷空气线路；四个车轮的制动鼓内壁面上各设置一个温度传感器，以及靠近制动鼓内壁面处各设置一个高压喷嘴，所述高压喷嘴通过高压喷管、风管连接附加蒸发器，所述风管内装有变频离心风机；所述温度传感器、变频离心风机、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ分别连接PLC控制器。

在汽车空调开启给车内供冷模式下，所述压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ工作，当温度传感器检测到制动鼓处的温度大于设定的容许温度时，所述PLC控制器自动打开电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ和变频离心风机，空气经附加蒸发器冷却后，在变频离心风机的作用下进入高压喷管，分至个高压喷嘴，高压喷嘴喷出的冷却空气给制动鼓的内圆周壁面散热降温；当温度传感器检测到的制动鼓处的温度小于设定的容许温度且持续一段时间后，所述PLC控制器自动关闭电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ和变频离心风机。

在车内未供冷模式下，所述压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器均未工作；当温度传感器检测到制动鼓处的温度大于设定的容许温度时，所述PLC控制器自动打开压缩机、节流阀、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ和变频离心风机，关闭电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ，空气经附加蒸发器冷却后，在变频离心风机的作用下进入高压喷管，分至个高压喷嘴，高压喷嘴喷出的冷却空气给制动鼓的内圆周壁面散热降温；当温度传感器检测到的制动鼓处的温度小于设定的容许温度且持续一段时间后，所述PLC控制器自动关闭压缩机、节流阀、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ和变频离心风机。

所述高压喷嘴喷出的冷却空气的径向速度指向制动鼓的内壁面，周向速度指向车轮前进的反方向，用以加强对流换热强度，且将制动鼓附近的高温空气散开，使散热高效、快速。

所述变频离心风机的转速通过PLC控制器进行PID调节，当温度传感器检测到制动鼓处的温度较高时，加快变频离心风机转速，达到加快降温散热的目的。

本发明的有益效果是：

本发明针对现有技术的上述不足和缺陷，在现有的汽车空调的基础上添置附加蒸发器、风管、离心风机和高压喷嘴等配件，通过PLC控制器，通过汽车空调的使用情况及制动器处温度的检测判断，自动选择装置的运行模式，利用装置获得的高压冷空气，经由高压喷嘴与制动鼓处表面进行换热，达到制动器处的快速散热降温的目的。本发明所述装置采用PLC控制器自动控制，在保证制动器处高效散热的同时，提高了行车安全性。

附图说明

图1是本发明的采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置系统图；

图2是本发明的采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置安装结构示意图；

图3是鼓式制动器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的采用汽车空调附加蒸发器产生的高压冷空气强制冷却刹车的散热装置，包括压缩机1、冷凝器2、节流阀3、蒸发器4、附加蒸发器5、电磁阀Ⅰ6、电磁阀Ⅱ7、电磁阀Ⅲ8、电磁阀Ⅳ9、变频离心风机10、PLC控制器11、车轮12、高压喷嘴13(4个车轮各1个)、温度传感器14(4个车轮各1个)、车轮轴15、高压喷管16、制动鼓17、风管18。

如图1所示，压缩机1、冷凝器2、节流阀3、电磁阀Ⅰ6、蒸发器4、电磁阀Ⅱ7依次连接形成汽车空调循环回路。其中，电磁阀Ⅰ6、蒸发器4、电磁阀Ⅱ7连接线路上并联连接有附加高压冷空气线路，附加高压冷空气线路由依次连接的电磁阀Ⅲ8、附加蒸发器5、电磁阀Ⅳ9组成。

如图2所示，4个车轮的制动鼓17内壁面上各设置一个温度传感器14，以及靠近制动鼓17内壁面处各设置一个高压喷嘴13，高压喷嘴13通过高压喷管16，风管18连接附加蒸发器5，风管18内装有变频离心风机10。PLC控制器11分别连接温度传感器14、变频离心风机10、电磁阀Ⅰ6、电磁阀Ⅱ7、电磁阀Ⅲ8、电磁阀Ⅳ9。

该刹车散热装置工作过程如下：温度传感器检测制动鼓处的温度，并将信号传送给PLC；当温度传感器测得的温度大于设定的容许温度时，PLC自动开启该散热装置，分两种模式进行介绍。

一、汽车空调开启给车内供冷模式下：此时压缩机1、冷凝器2、节流阀3、蒸发器4、电磁阀Ⅰ6、电磁阀Ⅱ7工作。当温度传感器14检测到制动鼓17处的温度大于设定的容许温度时，PLC控制器11自动打开电磁阀Ⅲ8、电磁阀Ⅳ9和变频离心风机10，空气经附加蒸发器5冷却后，在变频离心风机10的作用下进入高压喷管16，分至4个高压喷嘴13，高压喷嘴13喷出的冷却空气给制动鼓17的内圆周壁面散热降温。当温度传感器14检测到的制动鼓17处的温度小于设定的容许温度且持续一段时间(例如10s)，PLC控制器11自动关闭电磁阀Ⅲ8、电磁阀Ⅳ9和变频离心风机10。

二、车内未供冷模式下：此时压缩机1、冷凝器2、节流阀3、蒸发器4都未工作；当温度传感器14检测到制动鼓17处的温度大于设定的容许温度时，PLC控制器11自动打开压缩机1、节流阀3、电磁阀Ⅲ8、电磁阀Ⅳ9和变频离心风机10，关闭电磁阀Ⅰ6和电磁阀Ⅱ7，空气经附加蒸发器5冷却后，在变频离心风机10的作用下进入高压喷管16，分至4个高压喷嘴13，高压喷嘴13喷出的冷却空气给制动鼓17的内圆周壁面散热降温。当温度传感器14检测到的制动鼓17处的温度小于设定的容许温度且持续一段时间(例如10s)，PLC控制器11自动关闭压缩机1、节流阀3、电磁阀Ⅲ8、电磁阀Ⅳ9和变频离心风机10。

其中，喷出的冷却空气的径向速度指向制动鼓17的内壁面，周向速度指向车轮前进的反方向，用以加强对流换热强度，且将制动鼓附近的高温空气散开，使散热高效、快速。变频离心风机10的转速通过PLC控制器11进行PID调节，当温度传感器14检测到制动鼓17处的温度较高时，加快变频离心风机10转速，达到加快降温散热的目的。

Claims (5)

1.一种采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置，包括压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、车轮及制动鼓，其特征在于：所述压缩机、冷凝器、节流阀、电磁阀Ⅰ、蒸发器、电磁阀Ⅱ依次连接形成汽车空调循环回路，其中，所述电磁阀Ⅰ、蒸发器、电磁阀Ⅱ连接线路上并联连接有由依次连接的电磁阀Ⅲ、附加蒸发器、电磁阀Ⅳ组成的附加高压冷空气线路；四个车轮的制动鼓内壁面上各设置一个温度传感器，以及靠近制动鼓内壁面处各设置一个高压喷嘴，所述高压喷嘴通过高压喷管、风管连接附加蒸发器，所述风管内装有变频离心风机；所述温度传感器、变频离心风机、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ分别连接PLC控制器。

2.根据权利要求1所述的采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置，其特征在于：在汽车空调开启给车内供冷模式下，所述压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ工作，当温度传感器检测到制动鼓处的温度大于设定的容许温度时，所述PLC控制器自动打开电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ和变频离心风机，空气经附加蒸发器冷却后，在变频离心风机的作用下进入高压喷管，分至个高压喷嘴，高压喷嘴喷出的冷却空气给制动鼓的内圆周壁面散热降温；当温度传感器检测到的制动鼓处的温度小于设定的容许温度且持续一段时间后，所述PLC控制器自动关闭电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ和变频离心风机。

3.根据权利要求1所述的采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置，其特征在于：在车内未供冷模式下，所述压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器均未工作；当温度传感器检测到制动鼓处的温度大于设定的容许温度时，所述PLC控制器自动打开压缩机、节流阀、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ和变频离心风机，关闭电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ，空气经附加蒸发器冷却后，在变频离心风机的作用下进入高压喷管，分至个高压喷嘴，高压喷嘴喷出的冷却空气给制动鼓的内圆周壁面散热降温；当温度传感器检测到的制动鼓处的温度小于设定的容许温度且持续一段时间后，所述PLC控制器自动关闭压缩机、节流阀、电磁阀Ⅲ、电磁阀Ⅳ和变频离心风机。

4.根据权利要求2或3所述的采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置，其特征在于：所述高压喷嘴喷出的冷却空气的径向速度指向制动鼓的内壁面，周向速度指向车轮前进的反方向，用以加强对流换热强度，且将制动鼓附近的高温空气散开，使散热高效、快速。

5.根据权利要求2或3所述的采用高压冷空气强制冷却的刹车散热装置，其特征在于：所述变频离心风机的转速通过PLC控制器进行PID调节，当温度传感器检测到制动鼓处的温度较高时，加快变频离心风机转速，达到加快降温散热的目的。