關於引擎煞車的問題

本田

2005-10-04 03:09:59 UTC

請問有沒有人知道引擎煞車的作用原理
能說明越詳細越好
還有

前提都是四行程的話
汽油引擎主要是靠收油門節氣門關閉所產生的真空, 阻礙吸氣行程的活塞下行
這個真空越大作的負功越多, 產生的負扭力一樣傳到連桿, 曲軸, 被傳動放大
產生了引擎煞車

光靠節氣門關閉能產生的負扭力大概不會超過引擎扭力的1/10, 不過還是存在的.

柴油引擎由於沒有節氣門, 引擎煞車是利用一種叫compression brake的原理
比較有名的就是jake brake, 在引擎於壓縮行程快結束接近TDC時開啟排氣閥門
以避免燃燒行程活塞下行recovery所做的功抵銷掉壓縮行程的負功

講清楚一點, 如果把引擎能產生的扭力分成兩階段來看
第一段是所謂的pmep所產生的扭力(通常為負值)
pmep指的是"pumping mean effective pressure", 就是從排氣行程開始(BDC)直到
吸氣行程結束經過兩個BDC之間的缸內平均壓力, 幾乎在一般的自然進氣引擎中(還有
渦輪增壓引擎)這個值都是負的, 因為吸氣有阻礙, 排氣也有阻礙, 油門半開/關閉時
節汽門造成的真空就是阻礙的來源, 渦輪裝在排氣岐管部分也是提供一個極大的排氣
背壓(回壓)的來源,這部份損失掉的扭力可以就稱作"pumping loss"

第二段則是所謂的imep所產生的扭力, 就是從壓縮行程開始(BDC)直到動力行程結束
經過兩個BDC之間的平均壓力. imep指的是"indicated mean effective pressure"
這是引擎主要產生動力的部份, 把動力行程油氣爆炸產生的推動活塞下行的平均缸壓
扣掉壓縮行程的平均缸壓就是imep.

各種的mep乘上排氣量/(4*圓周率) 就可以求出該部分的扭力.或許是正或許是負. 而
imep+pmep-fmep(friction, 機械損耗的mep)=bmep "brake mean effective pressure"
這個bmep的值越大引擎所表現的動力就越好. 我常講一個觀念就是看引擎出力的好壞
不要看"馬力/排氣量"的比值, 要看"扭力/排氣量"的比值, 指的就是要看bmep這個數據,
但是把mep扯出來大家一定聽到睡著所以只好用淺顯的方式來講.

回到主題
引擎煞車既然是要減速, 那就要讓引擎作負功, 那在各個階段當然是產生越多阻礙越好
jake brake的作法就是從imep下手, 由於活塞上行壓縮空氣在作負功(氣體體積縮小產生
的壓力是在抵抗活塞的), 但是在不點火的情況下(換句話說柴油引擎不噴油的情況下)
活塞下行又把被壓縮的空氣體積給擴張了, 這裡的所做的功理論上來說是沒什麼損失的.
(當然熱會被吸收掉一些, 不過可以不用討論)如果在動力行程時打開排氣閥門, 讓壓縮
的空氣blowdown跑出汽缸外, 那原本要recover壓縮行程所產生負功的現象就不見了.
這就是目前柴油車所利用的jake brake產生引擎煞車的原理.

柴油引擎壓縮比都接近20:1或以上, 所以compression brake的損耗能量相當可觀.

此外還有一種方法; 在排氣行程時不打開排氣閥仍然讓活塞持續上升壓縮氣體來作負功,
而在接近TDC的時候打開排氣閥. 廢氣一下子blowdown, 藉此來達到煞車的目的.
跟compression brake有點像, 不過是在排氣行程的時候動手腳.

此外還可以利用電磁閥啟閉的方式堵住排氣管. 整個引擎變成一個大型的壓縮機,
pumping loss一下子提高(就像汽油引擎節氣門突然關閉的樣子), 這稱作exhaust brake,
則是從pmep方面著手的設計.

以上, 看懂的話應該對了解四行程汽油以及柴油引擎的引擎煞車原理有些許幫助.
有錯誤或不足的部份歡迎指正.

上次在路上遇到一台VOLVO三軸的曳引車(就是聯結車車頭)
它的車身旁有寫
本車採用VOLVO專利三段式引擎煞車系統
請問三段式的引擎煞車與一般的引擎煞車有何差別
聽說三段式的引擎煞車是全世界最有力的引擎煞車系統
麻煩了解的人幫小弟我解答一下吧
謝謝

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