发动机排气缓速式辅助制动装置的原理和效率

发动机排气缓速式辅助制动装置的原理和效率

主要行驶在矿山或山区公路上的汽车经常要下坡，为不使汽车在自身重力作用下不断加速到危险程度，应当对汽车进行持续制动，从而使汽车速度稳定在某个安全值。此外，经常在行车密度高、交通情况复杂的城市街道上行驶的汽车（如市内公共汽车），为避免交通事故，需要进行频繁的不同强度的制动。在这些情况下，单靠行车制动器是难以完成这样的制动任务的。因为行车制动器长时间频繁地工作将使其温度大大增高，以致使制动效能严重衰退甚至完全失效。因此在这种条件下运行的汽车，往往有必要增设辅助制动装置。辅助制动装置的作用既是在不使用或少使用行车制动器的条件下，使车辆速度降低或保持稳定，但不能将车辆紧急制停，这种作用称为缓速作用。辅助制动装置中用以产生制动力矩对车辆起缓速作用的部件称为缓速器。

传统的缓速器主要包括发动机排气缓速器、液力缓速器和电涡流缓速器，前者成本低，目前在国内柴油机客货车上普遍使用，但其辅助制动性能相对较差。后两者辅助制动性能好，但成本较高，目前主要装备在国产大中型高档客车及高端重型载重车上。美国Jake柴油发动机缓速器公司生产的Jake Brake发动机排气缓速式辅助制动装置是一种技术上先进和性能上可靠的发动机排气制动器。

Jake Brake发动机排气缓速式辅助制动装置的工作原理：

四冲程发动机的4个工作行程是：吸气、压缩、做功（膨胀）和排气，周而复始，其中只有做功行程是燃料燃烧和膨胀释放能量，其他3个行程均需消耗能量，尤以压缩行程消耗能量最多，相对而言进气和排气行程消耗的能量很少。减速时，停止向发动机供油，发动机就变成消耗能量的机器（反拖），可以使整车减速，但此时仍然在重复前述4个行程。如果发动机排气辅助制动装置在此时开启并发挥作用，与前述不同的是其做功行程由燃料燃烧膨胀、释放能量做功，变成压缩行程终了时的压缩气体做功，以此阻止发动机减速和向外输出功率。这种辅助制动效能虽然容易实现但效果十分有限。Jake Brake发动机辅助制动装置正是基于解决这一问题而设置了气门控制机构，通过控制排气门的开闭，将压缩终了的气体排出，消耗了压缩气体在膨胀过程中的做功。

● 当打开Jake Brake发动机辅助制动装置且油门踏板松开停止燃油供给及离合器处于结合状态时，Jake Brake发动机辅助制动装置即开始工作。当该装置起作用时，进气门仍按正常工作状态开闭，但排气门的开闭受到发动机辅助制动装置的控制，吸气和压缩行程与正常工作时相同，而在压缩行程终了时，发动机辅助制动装置控制排气门打开，将压缩气体排出后关闭，这样，在膨胀行程气缸内压力很低，不存在压缩空气向活塞做功。

● 随着气缸中工作循环的继续，车辆前进的能量消耗殆尽，从而达到制动目的。从本质上讲，Jake Brake发动机辅助制动装置的作用就是将产生能量的柴油发动机变成吸收能量的空气压缩机。

上述过程的实现由一套电控液压装置来实施。由电能促动，并通过液压装置完成。制动装置可以安装在气缸盖上，也可以内置在一个摇臂系统中，由发动机的摇臂机构促动。在离合器结合时，只要驾驶员松开油门踏板，发动机辅助制动装置就会立即起动。

● 当驾驶员使用汽车制动器时，发动机辅助制动装置将同样保持其制动效果。这样，在行车制动器和Jake Brake发动机辅助制动装置的组合作用下，车辆将取得最佳的制动效能。

● Jake Brake发动机辅助制动装置可有效缩短车辆在平坦路面上的减速时间和距离，在下坡时具有更高的受控车速。Jake Brake发动机辅助制动装置所提供的制动力矩可以满足车辆总制动需求量的85%，因此能够明显地减少行车制动器的磨损，并确保其不会过热，这样，不仅能够大幅提高车辆的行车安全性能，还有助于节省行车制动器的保养次数和维修成本，并减少因此导致的停运时间，帮助驾驶员安全地提高平均车速，从而节省旅途时间。Jake Brake发动机辅助制动装置可与车辆的所有其他功能相匹配（如ECM、ABS、巡航控制、碰撞警告系统及自动变速器等），该装置还有成本低廉和维修简便（通常在维修发动机时进行调试即可）等优点。Jake Brake发动机辅助制动装置成本大约为1000美元，价格不算很高。

使用中应注意的事项是：从本质上来讲，Jake Brake发动机辅助制动装置是一种车辆减速装置，并非停车设备，要使车辆完全停下来，仍需踩下制动踏板。使用Jake Brake发动机辅助制动装置的唯一目的是在不踩制动踏板的情况下，最大限度地控制车速，让行车制动器保持冷却，最后在遇到意外情况时，能使车辆较迅速地停下来。另外需要指出的是，有些时候不适合使用发动机辅助制动装置，比如牵引车不带挂车运行和雨雪等低附着系数路面的情况，使用发动机辅助制动装置可能会造成驱动轮抱死而带来危险。针对这些情况，Jake Brake发动机辅助制动装置设有制动力调整装置，它可根据载荷、路面状况和控制车速等因素，设定制动力大小。当然，需要一定的使用经验。

据Jake柴油发动机缓速器公司介绍，目前在国外已经有不少发动机安装了这种装置，如进口的康明斯、万国和雷诺发动机等，效果非常好，但与国内企业的合作还基本上处于空白。随着我国重型载货汽车市场发展的日趋成熟，更多的新技术将应用在载货汽车制造上。相信Jake Brake发动机辅助制动装置在我国的市场前景是广阔的。