Hamowanie silnikiem - Engine braking

Hamowanie silnikiem ma miejsce, gdy siły hamowania w silniku są wykorzystywane do spowolnienia pojazdu silnikowego , w przeciwieństwie do stosowania dodatkowych zewnętrznych mechanizmów hamowania, takich jak hamulce cierne lub hamulce magnetyczne .

Termin ten jest często mylony z kilkoma innymi rodzajami hamowania, w szczególności z hamowaniem kompresyjnym lub „hamowaniem Jake”, które wykorzystuje inny mechanizm.

Przepisy ruchu drogowego w wielu krajach wymagają, aby ciężarówki zawsze jeździły z włączonym biegiem, co z kolei zapewnia pewną siłę hamowania silnikiem (straty lepkości oleju silnikowego i powietrza pompowanego przez silnik oraz straty tarcia na ściankach cylindrów i łożyskach), gdy nie wciśnięty jest pedał przyspieszenia.

Rodzaj

Silniki benzynowe

Termin „hamowanie silnikiem” odnosi się do efektu hamowania występującego w silnikach benzynowych po zwolnieniu pedału przyspieszenia . Powoduje to zatrzymanie wtrysku paliwa i prawie całkowite zamknięcie przepustnicy , co znacznie ogranicza wymuszony przepływ powietrza np. z turbosprężarki. Ograniczenie powoduje silne podciśnienie w kolektorze, któremu muszą przeciwdziałać cylindry, co z czasem powoduje wysysanie dużej części energii potencjalnej z układu i wytwarzanie większości efektu hamowania silnikiem. Ten efekt kolektora podciśnieniowego może być często wzmocniony przez redukcję biegu, która powoduje szybsze wirowanie łańcucha napędowego, który zazębia się z silnikiem.

Hamowanie silnikiem to realna metoda kontrolowania prędkości, z jaką pojazd jedzie w dół. Zmieniając bieg na niższy w skrzyni manualnej lub wybierając tryb „niski” w skrzyni automatycznej , hamowanie silnikiem zmniejsza potrzebę wielokrotnego stosowania hamulca nożnego , zmniejszając ryzyko przegrzania hamulców.

Chociaż część siły hamowania jest wytwarzana z powodu tarcia w układzie napędowym , jest to nieistotne w porównaniu z wpływem podciśnienia w kolektorze spowodowanego ograniczeniem przepływu powietrza.

W automatycznej skrzyni biegów hamowanie silnikiem często spontanicznie zwiększa obroty silnika, powodując gwałtowne wchodzenie w obroty nawet bez wciskania pedału przyspieszenia.

Silniki Diesla

Silniki Diesla w samochodach osobowych zapewniają niewielkie hamowanie silnikiem, ponieważ nie są wyposażone w korpus przepustnicy, a tym samym nie mogą wytwarzać podciśnienia w kolektorze dolotowym.

W ciężkich pojazdach silnik jest często wytwarzany w celu zapewnienia dodatkowej siły hamowania, aby odciążyć regularny układ hamulcowy pojazdu i uniknąć przegrzania hamulców. W najprostszej postaci składa się z zaworu motylkowego, który zatrzymuje przepływ spalin. Jest to określane jako hamulec wydechowy i najczęściej spotykane w starszych ciężarówkach. Ma ograniczony efekt, a bardziej zaawansowane systemy opisane poniżej są prawie uniwersalne w nowszych ciężkich pojazdach.

Hamulec zwalniający kompresję

Zwolnienia hamulca kompresji (znany również jako hamulec Jacobs lub „hamulca jake”), to typ hamulca najczęściej mylić z rzeczywistego silnika hamowania; jest stosowany głównie w dużych ciężarówkach z silnikami wysokoprężnymi i działa poprzez otwieranie zaworów wydechowych w górnej części suwu sprężania, dzięki czemu duża ilość energii zmagazynowanej w tym sprężonym powietrzu nie jest zwracana do wału korbowego, ale jest uwalniana do atmosfery.

Zwykle podczas suwu sprężania energia jest wykorzystywana, gdy poruszający się w górę tłok spręża powietrze w cylindrze; sprężone powietrze działa wtedy jak ściśnięta sprężyna i popycha tłok z powrotem w dół. Jednak przy włączonym hamulcu jake sprężone powietrze jest nagle uwalniane tuż przed rozpoczęciem ruchu tłoka w dół. (To nagłe uwolnienie sprężonego powietrza wytwarza słyszalne fale dźwiękowe podobne do rozprężających się gazów uciekających z lufy broni palnej.) Po utracie energii zgromadzonej w sprężonym powietrzu nie ma „odskoku”, więc silnik musi zużywać jeszcze więcej energii ponownie pociągając tłok w dół.

Ten rodzaj hamulca jest zabroniony lub ograniczony w wielu lokalizacjach mieszkalnych, ponieważ (o ile nie jest odpowiednio stłumiony) wydaje dźwięk podobny do karabinu maszynowego, wystarczająco głośny, aby zakłócić spokój, w tym budzić ludzi w nocy. Jest jednak bardzo skuteczny i wytwarza ogromne ilości siły hamowania, co znacznie wydłuża żywotność hamulca ciernego – silnik wysokoprężny o mocy 565 KM (421 kW) może wytwarzać do 600 KM (450 kW) mocy hamowania przy 2100 obr./min.

Hamulec wydechowy

Wydechowy hamulec działa powodując ograniczenie w spalinach, podobnie jak wlot przepustnicy przyczyn w silniku benzynowym. Mówiąc prościej, działa poprzez zwiększenie przeciwciśnienia wydechu. Prawie wszystkie te hamulce to zawory motylkowe podobne do przepustnicy, montowane za turbosprężarką, jeśli taka istnieje.

Przeszkody wydechowe

Nowoczesne silniki wysokoprężne podlegają wielu ścisłym kontrolom emisji i często mają wiele przeszkód w układzie wydechowym, co sprawia, że ​​mają wrażenie, jakby hamowały silnikiem jak silnik benzynowy. Najważniejsze z nich to:

  • Turbosprężarka wytwarza pewne ciśnienie wsteczne, gdy jest zablokowana
  • Zawór recyrkulacji spalin (EGR) przekierowuje spaliny z powrotem do wlotu silnika, często przez ograniczoną/wąską rurę.
  • Filtr cząstek stałych (DPF) jest przeznaczony do wychwytywania cząstek sadzy, które w przeciwnym razie zostałyby uwolnione do atmosfery; znacznie utrudnia przepływ spalin i może zużywać prawie tyle samo energii, co mała sprężarka klimatyzacji.

Silniki dwusuwowe

Hamowanie silnikiem w dwusuwowym silniku z mieszanką wstępną może być niezwykle szkodliwe dla silnika, ponieważ smar do cylindrów i tłoków jest dostarczany do każdego cylindra zmieszany z paliwem. W konsekwencji, podczas hamowania silnikiem, silnik pozbawia się nie tylko paliwa, ale także smaru, powodując przyspieszone zużycie. Wiele starych samochodów dwusuwowych (Saab, Wartburg itp.) posiadało mechanizm wolnego koła w skrzyni biegów, aby umożliwić opcjonalne hamowanie silnikiem. Większość dwusuwowych silników motocyklowych od lat 70. była smarowana przez pompę olejową , niezależną od przepustnicy i układu paliwowego, taką jak system Posi-Force firmy Suzuki .

Aplikacje

Gdy tylko pedał gazu zostanie zwolniony na tyle, aby spowolnić silnik, następuje hamowanie silnikiem, o ile koła pozostają połączone przekładnią z silnikiem. Poślizgowe lub odłączone sprzęgło lub przemiennik momentu obrotowego może rozłączyć koła lub pochłonąć energię hamowania. Siła hamowania zmienia się w zależności od silnika i biegu, na którym znajduje się skrzynia biegów. Im niższy bieg, tym większy efekt hamowania ze względu na wyższe obroty i moment przenoszony przez skrzynię biegów (większy moment obrotowy jest dostarczany z silnika na niższych biegach) .

Hamowanie silnikiem zapobiega zużyciu hamulców i może pomóc kierowcy utrzymać kontrolę nad pojazdem. Aktywne hamowanie silnikiem poprzez zmianę biegu na niższy może pomóc w kontrolowaniu prędkości podczas zjeżdżania z bardzo stromych i długich wzniesień, chroniąc hamulce przed przegrzaniem lub nadmiernym zużyciem. Jeśli zostanie zastosowany przed użyciem hamulców, może pozostawić hamulce dostępne do zatrzymania awaryjnego. Żądana prędkość jest utrzymywana poprzez hamowanie silnikiem, aby przeciwdziałać przyspieszeniu grawitacyjnemu. Potencjalne zużycie przekładni spowodowane hamowaniem silnikiem można złagodzić za pomocą pewnych technik. Poślizgnięcie się sprzęgła w celu zakończenia redukcji biegu powoduje zużycie tarczy sprzęgła, ponieważ spowalnia pojazd, wykonując pracę klocków lub szczęk hamulcowych. Dobrze wykonane dopasowanie obrotów w tych samych ustawieniach minimalizuje naprężenia elementów skrzyni biegów, więc hamowanie silnikiem działa spowalniając pojazd.

Niewłaściwa technika hamowania silnikiem może powodować poślizg kół (tzw. blokadę zmiany biegów), zwłaszcza na śliskich nawierzchniach, w wyniku zbyt dużego zwalniania. Podobnie jak w przypadku poślizgu spowodowanego nadmiernym hamowaniem, pojazd nie odzyska przyczepności, dopóki koła nie będą obracać się szybciej. Jeśli kierowca zmniejszy hamowanie silnikiem, zmieniając bieg wsteczny lub wyłączając sprzęgło w manualnej skrzyni biegów, trakcję można odzyskać.

W hybrydowych pojazdach elektrycznych , takich jak Toyota Prius , hamowanie silnikiem jest symulowane przez oprogramowanie komputerowe, tak aby przypominało tradycyjną automatyczną skrzynię biegów. W przypadku długich zjazdów tryb „B” działa jak niższy bieg, wykorzystując wyższe obroty silnika spalinowego do marnowania energii, zapobiegając przeładowaniu akumulatora. Prawie wszystkie pojazdy elektryczne i hybrydowe są w stanie zamienić ruch kinetyczny na energię elektryczną, tj. hamulce regeneracyjne , ale ponieważ silnik spalinowy nie jest wykorzystywany do spowalniania pojazdu podczas hamowania rekuperacyjnego, nie jest to to samo, co hamowanie silnikiem.

Ograniczenia

Hamowanie silnikiem jest ogólnie przyjętą praktyką i może pomóc w zmniejszeniu zużycia hamulców ciernych. Jest nawet stosowany w niektórych sportach motorowych, aby zmniejszyć ryzyko przegrzania hamulców ciernych. Ponadto silniki z wtryskiem paliwa generalnie nie zużywają paliwa podczas hamowania silnikiem. Jest to znane jako odcięcie paliwa podczas hamowania (DFCO).

Chociaż nie są już produkowane w większości krajów, nadal jest w użyciu wiele silników gaźnikowych , w których hamowanie silnikiem jest szkodliwe dla oszczędności paliwa ze względu na brak mechanizmu DFCO. Koszt zmarnowanego paliwa może znacznie przewyższyć zysk w postaci zmniejszonego zużycia hamulców.

Hamowanie kompresyjne („Jake”), forma hamowania silnikiem stosowana prawie wyłącznie w silnikach wysokoprężnych, generuje ekstremalne ilości hałasu, jeśli na kolektorze dolotowym silnika nie ma tłumika . Anegdotycznie brzmi podobnie do młota pneumatycznego , jednak jego głośność jest od 10 do 20 razy większa od poziomu ciśnienia akustycznego młota pneumatycznego (od 10 do 13 dB więcej). Wiele miast, gmin, stanów i prowincji zakazało używania nietłumionych hamulców kompresyjnych, które zazwyczaj są legalne tylko na drogach oddalonych od ludności. W Australii obecnie testowane są kamery nadzoru ruchu drogowego , które automatycznie fotografują ciężkie pojazdy, które wykorzystują hamowanie kompresyjne.

Zobacz też

Bibliografia