Většina řidičů věří, že brzdy jsou systém určený k zastavení auta. Toto je jen polovina příběhu. Druhá polovina nastává uvnitř válců motoru, kde se kinetická energie přeměňuje na teplo prostřednictvím komprese. Tento mechanismus je známý jako kompresní uvolňovací motorová brzda, často nazývaná „Jakeova brzda“ podle Jacobs Vehicle Systems, která tuto technologii zpopularizovala v 60. letech 20. století. Nepoužívá brzdové destičky ani kotouče. Místo toho se z dieselového motoru stává vzduchový kompresor.
Jak funguje motorová brzda s kompresním výfukovým systémem?
Proces začíná, když řidič aktivuje brzdový systém. Typicky u čtyřdobého dieselového cyklu se výfukový ventil otevře, aby uvolnil výfukové plyny, když se píst pohybuje nahoru. Toto je konec silového zdvihu. U běžného motoru zůstává výfukový ventil během kompresního zdvihu uzavřen. Vzduch je stlačen a vytváří odpor, který vlastně pomáhá pístu pohybovat se dopředu.
Motorová brzda tuto sekvenci obrátí. Při aktivaci se výfukové ventily předčasně otevřou. Jakmile píst dosáhne vrcholu kompresního zdvihu, výfukové ventily se prudce otevřou. To umožňuje stlačenému vzduchu uniknout dříve, než může vyvinout tlak na píst. Ale tady je ten háček. Píst se nezastaví. Setrvačnost vozu jej při zdvihu výfuku tlačí dolů. Píst se nyní pohybuje dolů, zatímco sací ventil je stále uzavřen. Tím se ve válci vytvoří vakuum.
Píst musí vykonat práci, aby nasál vzduch zpět během dalšího sacího zdvihu. Tento odpor absorbuje energii z převodovky. Právě tato energie zpomaluje auto. Motor nevyrábí výkon. Spotřebovává to a vytváří odpor.
Proč to těžká vozidla potřebují
Osobní auta většinou takový zásah nevyžadují. Jejich hmotnost je dostatečně malá na to, aby třecí brzdy zvládly zátěž bez přehřátí. Nákladní vozy jsou však konstruovány jinak. Plně naložený návěs může vážit až 80 000 liber. Při sestupu gravitace urychluje tuto hmotu. Pokud se řidič spoléhá pouze na třecí brzdy, destičky a rotory se přehřívají. Dochází k vyblednutí brzd. Brzdný výkon klesá. Je to nebezpečné.
Motorová brzda snižuje závislost na třecích brzdách. Udržuje provozní brzdy chladné a připravené na konečné zastavení. Řidičům také umožňuje udržovat bezpečnou kontrolovanou rychlost, aniž by neustále drželi spojku nebo měnili rychlostní stupně. Systém je nejúčinnější při vysokých rychlostech. Zde je kompresní síla největší.
Faktor hluku
Jeho nejznámějším znakem je výrazná kůra „Jake brake“. Zní to jako výbuch automatické palby. K tomu dochází v důsledku náhlého uvolnění stlačeného vzduchu do výfukového potrubí. Pulz uvolnění je ostrý a hlasitý. Toto není výstřel motoru; toto je výstup vzduchu.
Tento hluk vedl k regulacím. Mnoho obcí zakázalo nebo omezilo používání kompresních uvolňovacích brzd na určitých silnicích nebo v určitých hodinách. Problémem je hluková zátěž v obytných čtvrtích. Některé státy vyžadují instalaci systémů pro snížení hluku z výfuku. Tyto systémy přesměrovávají výfukové plyny přes komoru podobnou tlumiči, než opustí koncovku výfuku. To změkčuje ostré impulsy bez výrazného snížení brzdného výkonu.
Interakce s třecími brzdami
Motorové brzdy jsou pomocné. Nejsou náhradou třecích brzd. Pracují v tandemu. Když řidič použije motorovou brzdu, třecí brzdy se obvykle odpojí, aby se zabránilo zbytečnému opotřebení. Systém však umožňuje kombinované brzdění. Pokud rychlost klesne příliš nízko, brzdný účinek motoru se sníží. Třecí brzdy přebírají řízení, aby vozidlo úplně zastavily.
Interakce mezi těmito systémy vyžaduje dovednost. Dobrý řidič ovládá oba druhy brzdění plynule. Používají motorovou brzdu k řízení rychlosti při klesání a třecí brzdy používají pouze v případě potřeby. Tím se šetří komponenty třecí brzdy pro nouzové situace. Zlepšuje také spotřebu paliva na dlouhých cestách tím, že snižuje potřebu řazení.
Moderní možnosti
Starší motory používaly čistě mechanické systémy. Vačkové hřídele přímo ovládaly výfukové ventily přes vahadla. Moderní dieselové motory jsou řízeny elektronicky. Senzory monitorují otáčky motoru, zatížení a teplotu. ECU (elektronická řídicí jednotka) rozhoduje, kdy přesně otevřít výfukové ventily. Tato přesnost zlepšuje výkon a snižuje hluk. Některé systémy nabízejí několik úrovní intenzity brzdění. Řidiči si mohou vybrat nízké, střední nebo vysoké nastavení v závislosti na stavu vozovky.
Alternativou jsou elektrické retardéry a výfukové brzdy. Výfukové brzdy omezují proudění výfukových plynů vytvářením protitlaku. Jsou tišší, ale méně výkonné než kompresní výfukové brzdy. Elektrické retardéry využívají magnetická pole k vytvoření odporu na výstupním hřídeli převodovky. Jsou tiché, ale jejich instalace je nákladná. Kompresní uvolňovací brzda zůstává nejekonomičtější a nejvýkonnější možností pro těžká zařízení.
Bezpečnost a údržba
Správná údržba je zásadní. Opotřebovaná sedla ventilů nebo prasklé těsnění hlavy mohou narušit brzdnou funkci systému uvolnění komprese. Pokud válce nemohou udržet vzduch, brzdný účinek zmizí. Řidiči by měli poslouchat změny zvuku motoru. Tišší “Jakeova brzda” může znamenat problém. Pravidelné kontroly ventilového rozvodu a výfukového systému předcházejí poruchám.
Předpisy se liší podle regionu. Některé země stanovují určité limity hluku.
