Hamulec spalinowy: zasada działania, różnice od hamulca Jake i zalety

Hamulec spalinowy spowalnia ciężarówkę poprzez wprowadzenie ograniczenia - zwykle zaworu motylkowego - w rurze wydechowej. Gdy kierowca zdejmuje nogę z pedału gazu i włącza hamulec, zawór ten zamyka się i zatrzymuje spaliny za sobą, przez co silnik musi pracować przeciwko wysokiemu ciśnieniu zwrotnemu przy każdym suwie wydechu. Ten opór jest przekazywany przez tłoki i układ napędowy jako siła hamująca, pozwalając utrzymać prędkość na zjeździe bez ciągłego naciskania pedału hamulca. To retarder silnikowy, nie część układu hamulcowego pneumatycznego, i działa on równolegle z hamulcami roboczymi, a nie zamiast nich.

Ponieważ spowalnia ciężarówkę poprzez silnik, a nie hamulce cierne, hamulec spalinowy utrzymuje bębny hamulcowe, okładziny i elementy pneumatyczne w niższej temperaturze i wytrzymuje znacznie dłużej między przeglądami. To temperatura zabija hamulce w górach, a każdy kilometr obsłużony przez silnik to kilometr, którego nie muszą pokonywać szczęki hamulcowe.

Jak działa hamulec spalinowy

Sercem układu jest zawór umieszczony w strumieniu spalin, zwykle tuż za turbosprężarką lub w rurze spustowej. Podczas normalnej jazdy zawór jest w pełni otwarty i spaliny przepływają swobodnie. Gdy włączysz hamulec i zdejmiesz nogę z gazu, siłownik przymyka zawór niemal do końca.

Gdy wylot jest zdławiony, gaz spalinowy nie może się wydostać. Tłoki podczas suwów wydechowych pchają teraz przeciwko ścianie sprężonego gazu, a ta strata pompowania zamienia się w moment hamujący. Im wyższe obroty silnika i ciaśniejsze dławienie, tym większa siła hamowania. Większość układów ogranicza ciśnienie zwrotne za pomocą zaworu bezpieczeństwa lub ogranicznika skoku, aby nie doprowadzić do nadmiernego ciśnienia w kolektorze wydechowym i nie uszkodzić uszczelek ani nie podnieść zaworów.

Uruchamianie odbywa się zwykle w jeden z trzech sposobów:

• Pneumatyczne - siłownik pneumatyczny zasilany z instalacji powietrznej pojazdu obraca przepustnicę. Proste i mocne rozwiązanie; zwykły wybór w ciężarówkach, które i tak mają układ pneumatyczny.
• Podciśnieniowe - spotykane w lżejszych silnikach diesla wyposażonych w pompę podciśnienia.
• Elektryczne/elektroniczne - siłownik elektryczny lub turbosprężarka o zmiennej geometrii (VGT), która zamyka łopatki, tworząc podobny efekt dławiący w wielu nowoczesnych silnikach.

Hamulec spalinowy a hamulec Jake (dekompresyjny)

Ludzie używają nazwy "hamulec Jake" jako pojęcia ogólnego, ale prawdziwy hamulec silnikowy w stylu Jacobs i hamulec spalinowy działają na fundamentalnie różnych zasadach. Hamulec dekompresyjny otwiera zawór wydechowy na szczycie suwu sprężania i uwalnia sprężone powietrze - ten głośny "warkot" słyszany na zjeździe z autostrady - dzięki czemu energia zużyta przez silnik na sprężenie powietrza nigdy nie wraca do tłoka. Hamulec spalinowy natomiast dławi wypływ, tworząc ciśnienie zwrotne. Jeden uwalnia ciśnienie w górnym martwym punkcie; drugi utrzymuje ciśnienie poniżej.

Żadne z tych urządzeń nie wykorzystuje powietrza ze zbiorników do zatrzymania pojazdu i żadne nie zastępuje prawidłowego użycia hamulca w sytuacji awaryjnej. Przejmują one stałe obciążenie podczas zjazdu, dzięki czemu hamulce robocze pozostają chłodne i gotowe do działania. Pełny obraz działania strony pneumatycznej znajdziesz w artykule jak działają układy hamulcowe pneumatyczne. Jeśli chcesz porównać wszystkie trzy rodziny retarderów obok siebie, artykuł porównanie Jake vs hamulec spalinowy vs retarder pokazuje, gdzie każdy z nich sprawdza się najlepiej.

Zalety hamulca spalinowego

• Dłuższa żywotność hamulców. Silnik przejmuje energię zjazdu, dzięki czemu okładziny i bębny są narażone na znacznie mniej ciepła i zużycia, co wydłuża okresy przeglądów na trasach górskich.
• Ochrona przed przegrzaniem. Utrzymywanie hamulców ciernych w chłodzie zapobiega zanikowi skuteczności hamulców na długich zjazdach, gdy przegrzane szczęki przestają skutecznie hamować.
• Lepsza kontrola. Utrzymujesz stałą prędkość na zjeździe, delikatnie i sporadycznie korzystając z hamulca roboczego, zamiast trzymać go wciśnięty przez cały czas.
• Niższy koszt i cicha praca. Hamulec spalinowy jest tańszy i znacznie cichszy niż hamulec dekompresyjny, co ma znaczenie tam, gdzie obowiązują znaki "zakaz hamowania silnikiem".
• Rozgrzewanie w zimie. Zamknięcie zaworu na biegu jałowym podnosi ciśnienie zwrotne i pomaga zimnemu silnikowi diesla szybciej osiągnąć temperaturę roboczą.

Gdzie hamulce spalinowe sprawdzają się najlepiej

Hamulce spalinowe zapewniają największą wartość w pojazdach średniej ładowności, autobusach, samochodach dostawczych i silnikach diesla średniej mocy, gdzie pełny hamulec Jake byłby przesadą lub jest niedostępny. W ciężkich ciągnikach klasy 8, przewożących maksymalny ciężar w dół poważnej góry, kierowcy polegają na hamulcu dekompresyjnym lub retarderze w układzie napędowym, aby uzyskać surową siłę hamowania; hamulec spalinowy jest tam użytecznym uzupełnieniem, a nie głównym rozwiązaniem. Wiele nowoczesnych silników z turbosprężarkami o zmiennej geometrii ma wbudowane hamowanie podobne do spalinowego, zamykając łopatki turbiny, by dławić przepływ na żądanie.

Objawy usterki hamulca spalinowego

Zawór motylkowy pracuje w gorącym, zanieczyszczonym sadzą środowisku, a jego wałek, tuleje i siłownik są mocno obciążone. Zwróć uwagę na te oznaki:

• Brak efektu hamowania. Jeśli hamulec nic nie robi po włączeniu, zawór jest prawdopodobnie zablokowany w pozycji otwartej, przewód powietrzny do siłownika przecieka lub jest zatkany, albo zawiódł elektrozawór sterujący.
• Utrata mocy lub słaba reakcja na gaz. Zawór zablokowany częściowo lub całkowicie zamknięty dławi silnik przez cały czas, obniżając moc i spalanie, a czasem powodując trudny rozruch.
• Zacinanie się lub opieszałe działanie. Nagromadzony węgiel blokuje wałek, przez co zawór porusza się wolno lub zawiesza się. Możesz słyszeć pracę siłownika, ale czuć niewielkie hamowanie.
• Wyciek powietrza przy siłowniku. W jednostkach pneumatycznych nieszczelna membrana lub siłownik spuszcza powietrze ze zbiornika i osłabia hamulec. Jeśli twój układ traci również ciśnienie, sprawdź siłownik hamulca spalinowego podczas kontroli szczelności.
• Grzechot lub wyciek spalin. Zużyte tuleje powodują drgania zaworu, a pęknięta obudowa lub uszkodzona uszczelka za miejscem dławienia mogą przeciekać pod ciśnieniem zwrotnym.

Diagnoza jest zwykle prosta: przy wyłączonym silniku i naładowanym układzie, uruchom hamulec i obserwuj, czy przepustnica zamyka się całkowicie i wraca sprężyście do pozycji otwartej. Sztywny wałek, zawór, który się nie domyka, lub siłownik, który się nie porusza, wskazują wprost na usterkę. Zamienne zespoły zaworu hamulca spalinowego są dostępne w jakości oryginalnej, dopasowanej do pierwotnej specyfikacji przepływu i ciśnienia zwrotnego - zbyt mały lub niedopasowany zawór albo nie będzie hamował prawidłowo, albo doprowadzi do nadmiernego ciśnienia w kolektorze.

Prawidłowe użytkowanie

Hamulec spalinowy to narzędzie do zjazdów i hamowania. Włącz go przed rozpoczęciem zjazdu, wybierz bieg wystarczająco niski, aby silnik utrzymywał prędkość, i pozwól mu przejąć obciążenie, tak aby hamulca roboczego używać tylko do korekty prędkości. Zachowaj ostrożność podczas deszczu lub oblodzenia - na śliskiej nawierzchni hamowanie silnikiem na osi napędowej może zaburzyć przyczepność, dlatego układy są sprzężone z ABS, aby zwalniać, gdy koła zaczynają się ślizgać. Stosowany prawidłowo, jest jednym z najtańszych sposobów, by hamulce zasadnicze pozostały chłodne, bezpieczne i trwałe.