Торможение двигателем - Engine braking

Торможение двигателем возникает, когда тормозящие силы в пределах двигатель используются для замедления автомобиль, в отличие от использования дополнительных внешних тормозных механизмов, таких как фрикционные тормоза или магнитные тормоза.

Этот термин часто путают с несколькими другими типами торможения, в первую очередь с торможение без сжатия или «джейк-торможение», в котором используется другой механизм.

Правила дорожного движения во многих странах требуют, чтобы грузовики всегда двигались с включенной передачей, что, в свою очередь, обеспечивает определенное торможение двигателем (вязкие потери моторного масла и воздуха, прокачиваемого через двигатель, и потери на трение в стенках цилиндров и подшипниках), когда нет педаль акселератора приложена.

Тип

Бензиновые двигатели

Термин «торможение двигателем» относится к тормозному эффекту, который возникает в бензиновых двигателях, когда педаль газа выпущен. Это приводит к прекращению впрыска топлива и дроссельный клапан закрываться почти полностью, что сильно ограничивает принудительный поток воздуха, например, от турбины. Последнее из которых вызывает сильное коллекторный вакуум с которым цилиндры должны работать против - истощая большую часть потенциальной энергии из системы с течением времени и создавая большую часть эффекта торможения двигателем.[1] Этот эффект вакуумного коллектора часто может быть усилен переключением на более низкую передачу, которое заставляет более быстро вращающуюся приводную цепь взаимодействовать с двигателем.

Торможение двигателем - это жизнеспособный метод управления скоростью, с которой автомобиль движется под уклон. Переключаясь на более низкие передачи в механическая коробка передач или выбрав режим «вторая / низкая передача» на автоматическая коробка передач, торможение двигателем снижает необходимость многократного применения ножной тормоз, снижая риск перегрева тормозов.[2]

Хотя часть тормозной силы создается из-за трения в привод, это незначительно по сравнению с эффектом вакуума в коллекторе, вызванного ограничением воздушного потока.[нужна цитата ]

В автоматической коробке передач торможение двигателем часто самопроизвольно увеличивает обороты двигателя, вызывая резкое увеличение оборотов даже без нажатия на педаль акселератора.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели в личных автомобилях обеспечивают слабое торможение двигателем, поскольку они не оснащены дроссельной заслонкой и, следовательно, не могут создавать разрежение во впускном коллекторе.

В тяжелых транспортных средствах двигатель часто создается для обеспечения дополнительной тормозной мощности, чтобы снять некоторую нагрузку с обычной тормозной системы транспортного средства и избежать ее перегрева. В простейшей форме он представляет собой дроссельную заслонку, останавливающую поток выхлопных газов. Это называется выхлопным тормозом и в основном встречается на старых грузовиках. Он имеет ограниченный эффект, и более продвинутые системы, описанные ниже, почти универсальны для новых тяжелых транспортных средств.

Компрессионный тормоз

А компрессионный тормоз (также известный как тормоз Якобса или «джейк-тормоз») - это тип тормоза, который чаще всего путают с реальным торможением двигателем; он используется в основном в больших дизельных грузовиках и работает путем открытия выпускных клапанов в верхней части такта сжатия, поэтому большое количество энергии, хранящейся в этом сжатом воздухе, не возвращается в коленчатый вал, а выбрасывается в атмосферу.

Обычно во время такта сжатия энергия используется, поскольку движущийся вверх поршень сжимает воздух в цилиндре; затем сжатый воздух действует как сжатая пружина и толкает поршень обратно вниз. Однако при включенном джейк-тормозе сжатый воздух внезапно выпускается непосредственно перед тем, как поршень начинает свое движение вниз. (Этот внезапный выброс сжатого воздуха создает слышимые звуковые волны, похожие на расширяющиеся газы, выходящие из дула огнестрельного оружия.) При потере энергии, хранящейся в сжатом воздухе, отсутствует «пружина назад», поэтому двигатель должен расходовать еще больше энергии снова потянув поршень вниз.

Этот тип тормоза запрещен или ограничен во многих местах, где живут люди, потому что он издает звук пулемета, достаточно громкий, чтобы нарушить покой, в том числе будить людей ночью. Однако он очень эффективен и создает огромное тормозное усилие, которое значительно продлевает срок службы фрикционного тормоза - дизельный двигатель мощностью 565 л.с. (421 кВт) может производить до 600 л.с. (450 кВт) тормозной мощности при 2100 об / мин.[3]

Выхлопной тормоз

An выхлопной тормоз работает, вызывая ограничение в выхлопе, так же как впускной дроссель в бензиновом двигателе. Проще говоря, он работает за счет увеличения противодавления выхлопа. Почти все эти тормоза представляют собой дроссельные заслонки, похожие на дроссельную заслонку, установленную после турбокомпрессор если он есть.

Выхлопные препятствия

Современные дизели подлежат строгому контролю за выбросами и часто имеют много препятствий в выхлопе, из-за чего им кажется, что у них есть торможение двигателем, как у бензинового двигателя. Основные из них:

  • Турбокомпрессор создает некоторое противодавление при остановке
  • Рециркулятор выхлопных газов Клапан (EGR) направляет выхлопные газы обратно во впускное отверстие двигателя, часто через узкую / ограниченную трубу.
  • Дизельный сажевый фильтр (DPF) предназначен для улавливания частиц сажи, которые в противном случае выбрасывались бы в атмосферу; он сильно затрудняет поток выхлопных газов и может потреблять почти столько же энергии, сколько небольшой компрессор кондиционера.

Двухтактные двигатели

Торможение двигателем в двухтактном двигателе с предварительным смешиванием может быть чрезвычайно вредным для двигателя, поскольку смазка цилиндров и поршней подается в каждый цилиндр в смеси с топливом. Следовательно, во время торможения двигателем двигатель испытывает нехватку не только топлива, но и смазки, вызывая ускоренный износ. Многие старые двухтактные автомобили (Saab, Wartburg и т. Д.) Имели на трансмиссии устройство свободного хода, делающее торможение двигателем необязательным. Большинство двухтактных двигателей мотоциклов с 1970-х годов смазывались масляный насос, независимо от дроссельной заслонки и топливной системы, такой как Suzuki Posi-Force система.

Приложения

Как только акселератор отпускается достаточно, чтобы замедлить двигатель, торможение двигателем вступает в силу, пока колеса остаются соединенными через трансмиссию с двигателем. Скольжение или отключение сцепление, или гидротрансформатор, отключит колеса или поглотит энергию торможения. Тормозное усилие варьируется в зависимости от двигателя и передачи, на которой работает трансмиссия. Чем ниже передача, тем выше эффект торможения из-за более высоких оборотов и крутящего момента, передаваемого через трансмиссию (более высокий крутящий момент передается от двигателя на более низких передачах) .

Торможение двигателем предотвращает износ тормозов и может помочь водителю сохранить контроль над автомобилем. Активное использование торможения двигателем путем переключения на более низкую передачу может помочь контролировать скорость при движении по очень крутым и длинным склонам, спасая тормоза от перегрева или чрезмерного износа. Если он применяется до того, как были задействованы тормоза, он может оставить тормоза доступными для выполнения аварийных остановок. Желаемая скорость поддерживается за счет торможения двигателем для противодействия гравитационному ускорению. Возможный износ трансмиссии, вызванный торможением двигателем, можно уменьшить с помощью определенных методов. Проскальзывание сцепления для завершения переключения на пониженную передачу изнашивает диск сцепления, поскольку он замедляет автомобиль, выполняя работу тормозных колодок или колодок. Правильно выполненное согласование оборотов при одинаковых настройках сводит к минимуму нагрузки на компоненты трансмиссии, поэтому торможение двигателем выполняет работу по замедлению автомобиля.

Неправильная техника торможения двигателем может вызвать занос колес (также называемый блокировкой переключения передач), особенно на скользкой поверхности, в результате слишком большого замедления. Как и в случае заноса, вызванного чрезмерным торможением, автомобиль не восстанавливает сцепление с дорогой, пока колеса не будут поворачиваться быстрее. Если водитель снижает торможение двигателем, переключаясь назад или отключая сцепление на механической коробке передач, сцепление может быть восстановлено.

В гибридные электромобили, словно Toyota Prius, торможение двигателем имитируется компьютерным программным обеспечением, чтобы соответствовать ощущениям от традиционной автоматической коробки передач. При длительных спусках режим «B» действует как пониженная передача, используя более высокие обороты двигателя внутреннего сгорания для траты энергии, предотвращая перезарядку аккумулятора.[4] Практически все электрические и гибридные транспортные средства способны преобразовывать кинетическое движение в электричество, т.е. рекуперативные тормоза, но поскольку двигатель внутреннего сгорания не используется для замедления транспортного средства при использовании рекуперативного торможения, это не то же самое, что торможение двигателем.

Ограничения

Торможение двигателем является общепринятой практикой и помогает снизить износ фрикционных тормозов. Его даже используют в некоторых автоспорте, чтобы снизить риск перегрева фрикционных тормозов. Дополнительно, впрыск топлива двигатели обычно не используют топливо при торможении двигателем. Это известно как прекращение подачи топлива при замедлении (DFCO).

Хотя в большинстве стран они больше не производятся, все еще существует множество карбюраторный двигатели в эксплуатации, в которых торможение двигателем контрпродуктивно для экономии топлива из-за отсутствия механизма DFCO. Стоимость потраченного впустую топлива может значительно перевесить выгоду от снижения износа тормозов.

Компрессионно-отпускаемое ("Джейк") торможение, форма торможения двигателем, используемая почти исключительно на дизельных двигателях, вызывает чрезмерное количество шумовое загрязнение если нет глушитель на впускном коллекторе двигателя. Как ни странно, это звучит похоже на отбойный молоток, Однако громкость в 10-20 раз превышает уровень звукового давления отбойного молотка (от 10 до 13 дБ больше). Во многих городах, муниципалитетах, штатах и ​​провинциях запрещено использование компрессионных тормозов без глушителя, которые обычно разрешены только на дорогах вдали от населения. В Австралии, камеры контроля дорожного движения в настоящее время проходят испытания, автоматически фотографирующие тяжелые автомобили, использующие компрессионное торможение.[5]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Мегли, Томас. «Повышенное торможение двигателем с регулируемыми фазами газораспределения впускных клапанов». Патенты Google. Получено 15 декабря, 2019.
  2. ^ «Управление автомобилем». Безопасное вождение на всю жизнь. Агентство по стандартам для водителей и транспортных средств. Получено 12 августа 2019.
  3. ^ Понимание производительности трактора с прицепом, стр.20. Компания Caterpillar Inc.,
  4. ^ B-режим объяснил
  5. ^ «Годовой отчет 2007» (PDF). Управление дорог и дорожного движения. 2007. Получено 2008-06-30.