Торможение двигателем
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( июнь 2008 г. ) |
Торможение двигателем происходит, когда силы торможения внутри двигателя внутреннего сгорания используются для замедления автомобиля , 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 торможением со сжатием или «торможением Джейком», 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 в моторном масле и воздухе, прокачиваемом через двигатель, а также потери на трение в стенках цилиндров и подшипниках), когда нет педаль акселератора нажата.
Торможение двигателем в различных типах двигателей
[ редактировать ]Бензиновые двигатели
[ редактировать ]Термин «торможение двигателем» относится к эффекту торможения, возникающему в бензиновых двигателях при педали акселератора отпускании . Это приводит к прекращению впрыска топлива и почти полному закрытию дроссельной заслонки , что значительно ограничивает принудительный поток воздуха, например, от турбонагнетателя. Ограничение вызывает сильный вакуум в коллекторе , с которым приходится работать цилиндрам, со временем истощая большую часть потенциальной энергии из системы и создавая большую часть эффекта торможения двигателем. [1] Этот эффект вакуумного коллектора часто может быть усилен переключением на пониженную передачу, что заставляет более быстро вращающуюся трансмиссию взаимодействовать с двигателем.
Торможение двигателем является эффективным методом контроля скорости, с которой автомобиль движется под уклон. Переключаясь на более низкую передачу в механической коробке передач или применяя «низкий» режим в автоматической коробке передач , торможение двигателем снижает необходимость многократного использования ножного тормоза , снижая риск перегрева тормозов. [2]
Хотя некоторая часть тормозного усилия создается за счет трения в трансмиссии , оно незначительно по сравнению с эффектом вакуума в коллекторе, вызванным ограничением потока воздуха. [ нужна ссылка ]
В автоматической коробке передач торможение двигателем часто самопроизвольно увеличивает обороты двигателя, вызывая внезапное увеличение оборотов даже без нажатия педали акселератора.
Дизельные двигатели
[ редактировать ]Дизельные двигатели в личных автомобилях обеспечивают незначительное торможение двигателем, поскольку они не оснащены корпусом дроссельной заслонки и, следовательно, не могут создавать вакуум во впускном коллекторе.
В тяжелых транспортных средствах двигатель часто предназначен для обеспечения дополнительной тормозной мощности, чтобы снять некоторую нагрузку с штатной тормозной системы автомобиля и избежать перегрева тормозов. В своей простейшей форме это дроссельная заслонка, останавливающая поток выхлопных газов. Это так называемый горный тормоз, который чаще всего встречается на старых грузовиках. Это имеет ограниченный эффект, а более совершенные системы, описанные ниже, практически универсальны для новых тяжелых транспортных средств.
Компрессионный тормоз
[ редактировать ]
Тормоз с отпусканием сжатия (также известный как тормоз Джейкобса или «тормоз Джейка») — это тип тормоза, который чаще всего путают с настоящим 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, запасенной в этом сжатом воздухе, не возвращается к коленчатому валу, а выбрасывается в атмосферу. Это очень эффективный метод торможения, создающий большое тормозное усилие, которое значительно продлевает срок службы фрикционных тормозов: дизельный двигатель мощностью 565 л.с. (421 кВт) может развивать тормозную мощность до 600 л.с. (450 кВт) при 2100 об/мин. [3]
Обычно во время такта сжатия используется энергия, поскольку движущийся вверх поршень сжимает воздух в цилиндре; затем сжатый воздух действует как сжатая пружина и толкает поршень обратно вниз. Однако при работающем тормозном механизме сжатый воздух внезапно высвобождается непосредственно перед тем, как поршень начинает движение вниз (этот внезапный выпуск сжатого воздуха создает слышимые звуковые волны, похожие на расширяющиеся газы, выходящие из дульного среза огнестрельного оружия ) . Потеряв энергию, запасенную в сжатом воздухе, «возвратная пружина» отсутствует, поэтому двигателю приходится расходовать еще больше энергии, снова опуская поршень вниз.
Этот тип тормоза производит очень сильный шум нет глушителя , если на впускном коллекторе двигателя , достаточно громкого, чтобы беспокоить окружающую среду. Как ни странно, по звуку он похож на отбойный молоток , однако его громкость в 10–20 раз превышает уровень звукового давления отбойного молотка (на 10–13 дБ выше). 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 , которые автоматически фотографируют тяжелые транспортные средства, использующие компрессионное торможение. в настоящее время проходят испытания [4]
Выхлопной тормоз
[ редактировать ]Выхлопной тормоз работает, вызывая ограничение выхлопа, так же, как впускной дроссель в бензиновом двигателе. Проще говоря, он работает за счет увеличения противодавления выхлопных газов. Почти все эти тормоза представляют собой дроссельные заслонки, похожие на дроссельную заслонку, установленные после турбокомпрессора , если таковой имеется.
Засоры выхлопной системы
[ редактировать ]Современные дизели подвергаются множеству строгих мер контроля выбросов и часто имеют множество препятствий в выхлопе, из-за чего у них возникает ощущение, будто у них есть некоторое торможение двигателем, как у бензинового двигателя. Основные из них:
- Турбокомпрессор создает некоторое противодавление, когда он глохнет.
- Клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR) перенаправляет выхлопные газы обратно во впуск двигателя, часто через ограниченную/узкую трубу.
- Дизельный сажевый фильтр (DPF) предназначен для улавливания частиц сажи, которые в противном случае были бы выброшены в атмосферу; он сильно затрудняет поток выхлопных газов и может потреблять почти столько же энергии, сколько небольшой компрессор кондиционера.
Двухтактные двигатели
[ редактировать ]Торможение двигателем в двухтактном двигателе с премиксом может быть чрезвычайно вредным для двигателя, поскольку смазка цилиндров и поршней поступает в каждый цилиндр в смеси с топливом. Следовательно, при торможении двигателем двигатель испытывает нехватку не только топлива, но и смазки, вызывая ускоренный износ. Многие старые двухтактные автомобили ( Saab Automobile , Wartburg 353 и т. д.) имели на трансмиссии устройство свободного хода, делающее торможение двигателем необязательным. Большинство двухтактных мотоциклетных двигателей с 1970-х годов имели смазку с помощью масляного насоса , независимого от дроссельной заслонки и топливной системы, например, Suzuki Posi-Force систему .
Электродвигатели
[ редактировать ]В электрических и гибридных транспортных средствах электродвигатели обеспечивают сопротивление трансмиссии , перезаряжая бортовую батарею, используя энергию, полученную от кинетического движения автомобиля, которая в противном случае была бы потрачена впустую. В гибридных автомобилях двигатель работает на электрической энергии для рассеивания избыточной энергии, когда аккумулятор полностью заряжен.
Приложения
[ редактировать ]Как только педаль акселератора отпускается настолько, чтобы замедлить двигатель, вступает в силу торможение двигателем, пока колеса остаются соединенными через трансмиссию с двигателем. Проскальзывание или отключение сцепления или гидротрансформатора приведет к отключению колес или поглощению энергии торможения. Тормозная сила варьируется в зависимости от двигателя и передачи, на которой находится трансмиссия. Чем ниже передача, тем выше тормозной эффект за счет более высоких оборотов и крутящего момента, передаваемого через трансмиссию (более высокий крутящий момент передается от двигателя на более низких передачах). .
Торможение двигателем позволяет избежать износа 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, уберегая тормоза от перегрева или чрезмерного износа. Если он применяется до того, как тормоза были задействованы, тормоза могут остаться доступными для экстренной остановки. Желаемая скорость поддерживается за счет торможения двигателем для противодействия ускорению свободного падения. Потенциальный износ трансмиссии, вызванный торможением двигателем, можно уменьшить с помощью определенных методов. Пробуксовка сцепления для переключения на пониженную передачу изнашивает диск сцепления, поскольку он замедляет автомобиль, выполняя работу тормозных колодок или колодок. Хорошо выполненное регулирование оборотов при тех же настройках сводит к минимуму нагрузки на компоненты трансмиссии, поэтому торможение двигателем замедляет автомобиль.
Неправильная техника торможения двигателем может привести к заносу колес (также называемому блокировкой переключения передач), особенно на скользких поверхностях, в результате слишком сильного замедления. Как и в случае заноса, вызванного чрезмерным торможением, автомобиль не восстановит сцепление с дорогой, пока колеса не начнут вращаться быстрее. Если водитель уменьшает торможение двигателем, переключив передачу назад или выключив сцепление на механической коробке передач, тяга может быть восстановлена.
В гибридных электромобилях , таких как 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 растраты энергии и предотвращения перезарядки аккумулятора. [5] Почти все электрические и гибридные транспортные средства способны преобразовывать кинетическое движение в электричество, т. е. использовать рекуперативные тормоза , но поскольку двигатель внутреннего сгорания не используется для замедления автомобиля при использовании рекуперативного торможения, это не то же самое, что торможение двигателем.
Ограничения
[ редактировать ]Торможение двигателем является общепринятой практикой и помогает снизить износ фрикционных тормозов. Его даже используют в некоторых автоспорте, чтобы снизить риск перегрева фрикционных тормозов. Кроме того, двигатели с впрыском топлива обычно не используют топливо при торможении двигателем. Это известно как отключение подачи топлива при замедлении (DFCO).
Хотя карбюраторные двигатели больше не производятся в большинстве стран, все еще находится в эксплуатации множество карбюраторных двигателей, торможение которых контрпродуктивно для экономии топлива из-за отсутствия механизма DFCO. Стоимость потраченного впустую топлива может значительно перевесить выгоду от снижения износа тормозов.
См. также
[ редактировать ]- Динамическое торможение , аналогичный эффект с электродвигателями.
- Ретардер
- Отдельные виды торможения в паровозах, концептуально сопоставимые (с использованием сжатия в цилиндрах паровой машины для торможения)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мегли, Томас. «Увеличенное торможение двигателем с регулировкой фаз газораспределения впускных клапанов» . Гугл Патенты . Проверено 15 декабря 2019 г.
- ^ «Управление автомобилем» . Безопасное вождение на всю жизнь . Агентство по стандартам водителей и транспортных средств . Проверено 12 августа 2019 г.
- ^ «Понимание характеристик трактора с прицепом» (PDF) . Caterpillar Inc. с. 20. Архивировано из оригинала (PDF) 14 марта 2022 г. Проверено 13 октября 2023 г.
- ^ «Годовой отчет 2007» (PDF) . Управление дорог и дорожного движения . 2007 . Проверено 30 июня 2008 г.
- ^ Объяснение B-режима
