Φρένο Εξάτμισης: Πώς Λειτουργεί, vs. Jake Brake και τα Οφέλη του

Το φρένο εξάτμισης επιβραδύνει ένα φορτηγό τοποθετώντας έναν περιοριστή - συνήθως μια βαλβίδα πεταλούδα - στον σωλήνα εξάτμισης. Όταν ο οδηγός αφήνει το γκάζι και το φρένο ενεργοποιείται, η βαλβίδα κλείνει και παγιδεύει τα καυσαέρια πίσω της, έτσι ώστε ο κινητήρας να πρέπει να δουλέψει ενάντια σε υψηλή αντίθλιψη σε κάθε διαδρομή εξάτμισης. Αυτή η αντίσταση μεταφέρεται μέσω των εμβόλων και του συστήματος κίνησης ως δύναμη πέδησης, επιτρέποντάς σας να διατηρήσετε ταχύτητα σε κατηφόρα χωρίς να πατάτε συνεχώς το πεντάλ φρένου. Είναι ένα σύστημα επιβράδυνσης κινητήρα, όχι μέρος του πνευματικού συστήματος φρένων, και λειτουργεί παράλληλα - όχι αντί - με τα φρένα κίνησης.

Επειδή επιβραδύνει το φορτηγό μέσω του κινητήρα και όχι με τα φρένα τριβής, το φρένο εξάτμισης διατηρεί τα τύμπανα, τα φερμουίτ και τα πνευματικά εξαρτήματα πιο δροσερά και διαρκούν πολύ περισσότερο μεταξύ επισκευών. Η θερμότητα είναι αυτή που καταστρέφει τα φρένα σε ένα βουνό, και κάθε χιλιόμετρο που χειρίζεται ο κινητήρας είναι ένα χιλιόμετρο που δεν φθείρει τα σιαγόνια.

Πώς λειτουργεί το φρένο εξάτμισης

Ο πυρήνας του συστήματος είναι μια βαλβίδα τοποθετημένη στη ροή των καυσαερίων, συνήθως αμέσως μετά τον υπερσυμπιεστή ή στο κατερχόμενο σωλήνα. Υπό κανονική οδήγηση η βαλβίδα είναι πλήρως ανοιχτή και τα καυσαέρια ρέουν ελεύθερα. Όταν ενεργοποιείτε το φρένο και αφήνετε το γκάζι, ένας ενεργοποιητής κλείνει σχεδόν εντελώς τη βαλβίδα.

Με την έξοδο πνιγμένη, το αέριο εξάτμισης δεν μπορεί να διαφύγει. Τα έμβολα στις διαδρομές εξάτμισής τους τώρα σπρώχνουν ενάντια σε έναν τοίχο πεπιεσμένου αερίου, και αυτή η απώλεια άντλησης μετατρέπεται σε ροπή επιβράδυνσης. Όσο υψηλότερες οι στροφές του κινητήρα και όσο πιο σφιχτός ο περιορισμός, τόσο περισσότερη επιβράδυνση παίρνετε. Τα περισσότερα συστήματα περιορίζουν την αντίθλιψη με μια λειτουργία εκτόνωσης ή ένα στοπ βαλβίδας ώστε να μην υπερπιέζετε την πολλαπλή εξάτμισης και σκάσετε φλάντζες ή σηκώσετε βαλβίδες.

Η ενεργοποίηση είναι συνήθως ένα από τρία είδη:

• Ενεργοποίηση με αέρα - ένας κύλινδρος αέρα που κινείται από την παροχή αέρα του φορτηγού περιστρέφει την πεταλούδα. Απλό και ισχυρό· η συνήθης επιλογή σε φορτηγά που ήδη έχουν πνευματικό σύστημα.
• Ενεργοποίηση με κενό - βρίσκεται σε ελαφρύτερα πετρελαιοκινητήρες που έχουν αντλία κενού.
• Ηλεκτρικό/ηλεκτρονικό - ένας ηλεκτρικός ενεργοποιητής, ή ένας τουρμπίνα μεταβλητής γεωμετρίας (VGT) που κλείνει τα πτερύγιά της για να δημιουργήσει το ίδιο αποτέλεσμα πνιγμού σε πολλούς σύγχρονους κινητήρες.

Φρένο εξάτμισης vs. Jake brake (αποσυμπίεση)

Ο κόσμος χρησιμοποιεί τον όρο "Jake brake" ως γενικό όρο, αλλά ένα πραγματικό φρένο κινητήρα τύπου Jacobs και ένα φρένο εξάτμισης κάνουν θεμελιωδώς διαφορετικά πράγματα. Ένα φρένο αποσυμπίεσης ανοίγει τη βαλβίδα εξάτμισης στο άνω σημείο της διαδρομής συμπίεσης και εκτονώνει τον συμπιεσμένο αέρα - εκείνος ο δυνατός θόρυβος που ακούτε σε κατηφόρα αυτοκινητοδρόμου - έτσι ώστε η ενέργεια που δαπάνησε ο κινητήρας συμπιέζοντας αέρα να μην επιστρέφει ποτέ στο έμβολο. Το φρένο εξάτμισης αντ' αυτού πνίγει την εκροή για να δημιουργήσει αντίθλιψη. Το ένα απελευθερώνει πίεση στο άνω νεκρό σημείο· το άλλο συγκρατεί πίεση κατάντη.

Κανένα από τα δύο συστήματα δεν χρησιμοποιεί τις δεξαμενές αέρα σας για να σταματήσει το φορτηγό, και κανένα δεν υποκαθιστά μια κατάλληλη πέδηση σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης. Αναλαμβάνουν το σταθερό φορτίο μιας κατηφόρας ώστε τα φρένα κίνησης να παραμένουν δροσερά και έτοιμα. Για την πλήρη εικόνα του πώς λειτουργεί η πνευματική πλευρά, δείτε πώς λειτουργούν τα πνευματικά συστήματα φρένων. Αν θέλετε μια σύγκριση και των τριών οικογενειών συστημάτων επιβράδυνσης, το Jake vs. exhaust vs. retarder αναλύει πού αποδίδει καλύτερα το καθένα.

Οφέλη ενός φρένου εξάτμισης

• Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής φρένων. Ο κινητήρας απορροφά την κατηφόρα, οπότε τα φερμουίτ και τα τύμπανα δέχονται πολύ λιγότερη θερμότητα και φθορά, κάτι που επεκτείνει τα διαστήματα συντήρησης σε ορεινές διαδρομές.
• Προστασία από fade. Διατηρώντας τα φρένα τριβής δροσερά αποτρέπεται το brake fade σε μεγάλες κατηφόρες, όταν τα υπερθερμασμένα σιαγόνια σταματούν να «δαγκώνουν».
• Καλύτερος έλεγχος. Διατηρείτε σταθερή ταχύτητα σε κατηφόρα με ελαφριά, ελεγχόμενη χρήση των φρένων κίνησης αντί να τα σέρνετε σε όλη τη διαδρομή.
• Χαμηλότερο κόστος και ήσυχη λειτουργία. Ένα φρένο εξάτμισης είναι φθηνότερο και πολύ πιο ήσυχο από ένα φρένο αποσυμπίεσης, κάτι που έχει σημασία όπου υπάρχουν πινακίδες «απαγορεύεται το φρένο κινητήρα».
• Ζέσταμα σε ψυχρό καιρό. Το κλείσιμο της βαλβίδας στο ρελαντί αυξάνει την αντίθλιψη και βοηθά έναν κρύο πετρελαιοκινητήρα να φτάσει γρηγορότερα στη θερμοκρασία λειτουργίας.

Πού ταιριάζουν καλύτερα τα φρένα εξάτμισης

Τα φρένα εξάτμισης προσφέρουν τη μεγαλύτερη αξία σε φορτηγά μεσαίου βάρους, λεωφορεία, φορτηγά κιβωτίου και μεσαίους πετρελαιοκινητήρες όπου ένα πλήρες Jake brake είναι υπερβολικό ή μη διαθέσιμο. Σε βαριούς ελκυστήρες Class 8 που μεταφέρουν το μέγιστο μεικτό βάρος σε ένα σοβαρό βουνό, οι οδηγοί βασίζονται σε φρένο αποσυμπίεσης ή σε retarder του συστήματος κίνησης για την ωμή δύναμη πέδησης· ένα φρένο εξάτμισης εκεί είναι ένα χρήσιμο συμπλήρωμα και όχι το κύριο μέσο. Πολλοί σύγχρονοι κινητήρες με τουρμπίνες μεταβλητής γεωμετρίας έχουν ενσωματωμένη επιβράδυνση τύπου φρένου εξάτμισης, κλείνοντας τα πτερύγια της τουρμπίνας για να πνίξουν τη ροή κατ' απαίτηση.

Συμπτώματα βλάβης του φρένου εξάτμισης

Η βαλβίδα πεταλούδα ζει σε ένα καυτό, γεμάτο αιθάλη περιβάλλον, και ο άξονάς της, τα δαχτυλίδια και ο ενεργοποιητής της δέχονται σφυροκόπημα. Προσέξτε αυτά τα σημάδια:

• Καμία επιβράδυνση. Αν το φρένο δεν κάνει τίποτα όταν ενεργοποιείται, η βαλβίδα είναι πιθανώς κολλημένη ανοιχτή, η γραμμή αέρα προς τον ενεργοποιητή διαρρέει ή είναι φραγμένη, ή η βαλβίδα ελέγχου (σολενοειδές) έχει χαλάσει.
• Απώλεια ισχύος ή κακή απόκριση γκαζιού. Μια βαλβίδα κολλημένη μερικώς ή πλήρως κλειστή πνίγει τον κινητήρα συνεχώς, μειώνοντας την ισχύ και την οικονομία καυσίμου και μερικές φορές προκαλώντας δύσκολη εκκίνηση.
• Κολλημένη ή αργή ενεργοποίηση. Η συσσώρευση άνθρακα μπλοκάρει τον άξονα, οπότε η βαλβίδα κινείται αργά ή κολλάει. Μπορεί να ακούτε τον ενεργοποιητή να δουλεύει αλλά να νιώθετε ελάχιστη επιβράδυνση.
• Διαρροή αέρα στον κύλινδρο. Σε μονάδες με ενεργοποίηση αέρα, ένα διάφραγμα ή κύλινδρος που διαρρέει αδειάζει αέρα από τις δεξαμενές και εξασθενεί το φρένο. Αν το σύστημά σας χάνει επίσης πίεση, ελέγξτε τον κύλινδρο του φρένου εξάτμισης κατά τον έλεγχο διαρροής.
• Κρότος ή διαρροή εξάτμισης. Φθαρμένα δαχτυλίδια αφήνουν τη βαλβίδα να κροταλίζει, και ένα ραγισμένο περίβλημα ή σκασμένη φλάντζα κατάντη του περιορισμού μπορεί να διαρρεύσει υπό αντίθλιψη.

Η διάγνωση είναι συνήθως απλή: με τον κινητήρα σβηστό και το σύστημα φορτισμένο, ενεργοποιήστε το φρένο και παρατηρήστε αν η πεταλούδα κλείνει πλήρως και επανέρχεται ανοιχτή. Ένας άξονας που είναι δύσκαμπτος, μια βαλβίδα που δεν κάθεται σωστά, ή ένας ενεργοποιητής που δεν κινείται σας δείχνουν ακριβώς το πρόβλημα. Ανταλλακτικά σύνολα βαλβίδας φρένου εξάτμισης είναι διαθέσιμα σε ποιότητα OE ώστε να ταιριάζουν με τις αρχικές προδιαγραφές ροής και αντίθλιψης - μια υποδιαστασιολογημένη ή ασύμβατη βαλβίδα είτε δεν θα επιβραδύνει σωστά είτε θα υπερπιέζει την πολλαπλή.

Σωστή χρήση

Ένα φρένο εξάτμισης είναι ένα εργαλείο για κατηφόρες και επιβράδυνση. Ενεργοποιήστε το πριν ξεκινήσετε μια κατηφόρα, επιλέξτε μια αρκετά χαμηλή σχέση ώστε ο κινητήρας να κάνει τη συγκράτηση, και αφήστε τον να μεταφέρει το φορτίο ώστε να πατάτε τα φρένα κίνησης μόνο για να ρυθμίσετε την ταχύτητα. Προσέξτε στη βροχή ή στον πάγο - σε ολισθηρή επιφάνεια, η επιβράδυνση του κινητήρα στον κινητήριο άξονα μπορεί να διαταράξει την πρόσφυση, γι' αυτό τα συστήματα διασυνδέονται με το ABS για να αποδεσμεύονται αν οι τροχοί αρχίσουν να γλιστρούν. Σωστά χρησιμοποιημένο, είναι ένας από τους φθηνότερους τρόπους να διατηρήσετε τα βασικά σας φρένα δροσερά, ασφαλή και μακράς διαρκείας.