传统的辅助制动装置有多种形式,排气制动、液力及涡流缓速器,前者成本低,目前在国内货车上已普遍使用,但其性能相对较差;后者使用性能好,但成本较高,主要装备在豪华客车上。目前,美国 Jake 柴油发动机缓速器公司推出了一种先进的Jake Brake 发动机辅助制动装置(简称:J-发动机制动装置)。
Jake Brake 发动机制动装置可以提高达 85%的车辆制动要求,显著降低行车制动器的磨损;使用成本低,几乎无须维修保养;长期使用减速性能不下降;帮助驾驶员保持安全、更高的平均行车速度,缩短行驶时间;能够与所有的车辆功能元件(如 ABS、定速控制、碰撞警告系统和自动变速器)协调配合。
目前已经有很多发动机安装了这种装置,如进口的康明斯、万国、雷诺发动机等,效果非常好。下面以雷诺 dci11 发动机为例,介绍 JakeBrake 发动机制动装置的基本工作原理、结构和工作过程,使用及故障诊断。
一、J-发动机辅助制动装置的基本工作原理
四冲程发动机的 4 个工作行程是:吸气、压缩、作功(膨胀)、排气,周而复始,发动机正常工作。
当接通 Jake Brake 发动机辅助制动装置开关,油门踏板处于怠速位置,离合器处于结合状态,Jake Brake发动机辅助制动装置即开始工作,同时切断喷油器的喷油。
Jake Brake 发动机辅助制动装置起作用时进气门仍按正常工作时的状态开闭,但排气门的开闭受到发动机辅助制动装置上设置的气门控制机构的控制。在吸气、压缩行程时与正常工作相同,但在压缩行程接近终了时,发动机辅助制动装置的气门控制机构将排气门打开(如图1c)所示),气缸中的压缩气体排除,消除压缩空气在膨胀行程中的做功(由于喷油器也停止供油)。这样在膨胀行程时气缸内无压力,不存在压缩气体推动活塞下行。车轮反拖曲轴带动活塞下行时,活塞上部抽真空(图 1d))使发动机产生制动力矩。
上述过程的实现由一套电控液压设备(如图 2 所示)来实施,由电来控制,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,由发动机摇臂机构驱动。在离合器结合时,只要驾驶员松开油门踏板,发动机辅助制动系统就会立即起作用。
当驾驶员使用行车制动时,发动机辅助制动装置将同样起作用保持其制动效果。这样在 Jake Brake 发动机辅助制动装置和行车制动装置的组合作用下,车辆将得到最高的制动效能。
二、Jake Brake 发动机制动装置结构及工作过程
1. 结构
雷诺 dci11 商用车发动机装配的 JakeBrake 发动机制动装置结构如图 2 所示,其安装在气缸盖上。主要由电控阀、控制阀、从动活塞、主动活塞、调整螺栓、机构等组成。
2.工作过程
1)液压系统低压回路:在车辆行驶中,当接通 Jake Brake 发动机辅助制动装置开关时,符合 J-发动机辅助制动装置工作条件,发动机机油在压力的作用下由发动机机油入口 A 通过电控阀进入低压回路,即低压回路中充满有压力的机油。如图 3 所示。
2)液压系统高压回路:当低压回路机油压力大于控制阀控制压力时,控制阀的活塞上移,机油就通过单向阀进入高压回路中,使高压回路充满机油,并将主动活塞推出压在摇臂挺杆端(气缸 1 排气门摇臂)。如图 4所示。
3)排气门打开:气缸 1 排气门摇臂挺杆端上移,推动主动活塞上移,由于控制阀中的单向阀的作用阻止了机油回流,使高压回路的机油压力增高。高压回路中的机油就推动从动活塞下移,将气缸 3 排气门打开放掉气缸 3的压缩气体。当气缸 1 排气门摇臂挺杆端下移时,高压回路中压力降低,主动活塞在回位弹簧的作用下回位,气缸 3 排气门在自身弹簧的作用下关闭。如图 5 所示。