Більшість водіїв вважають, що гальма – це система, призначена для зупинки автомобіля. Це лише половина історії. Друга половина відбувається всередині циліндрів двигуна, де кінетична енергія перетворюється на тепло за рахунок стиснення. Цей механізм відомий як гальмо двигуна з системою випуску стиснення (compression release engine brake), що часто називається «Jake brake» на честь компанії Jacobs Vehicle Systems, що популяризувала цю технологію в 1960-х роках. У ньому не використовуються гальмівні колодки чи диски. Натомість сам дизельний двигун перетворюється на повітряний компресор.
Як працює гальмо двигуна із системою випуску стиснення
Процес починається, коли водій активує гальмівну систему. Зазвичай у чотиритактному дизельному циклі випускний клапан відкривається, щоб випустити гази, що відпрацювали, коли поршень рухається вгору. Це кінець такту потужності. У звичайному двигуні випускний клапан залишається закритим під час такту стиснення. Повітря стискається, створюючи опір, який фактично допомагає поршню рухатися вперед.
Гальмо двигуна змінює цю послідовність. При активації випускні клапани відкриваються передчасно. Як тільки поршень досягає верхньої точки такту стиснення, випускні клапани різко відкриваються. Це дозволяє стиснутому повітрі вийти, перш ніж він зможе чинити тиск на поршень. Але ось у чому проблема. Поршень не зупиняється. Інерція автомобіля штовхає його вниз під час такту випуску. Тепер поршень рухається вниз, в той час, як впускний клапан все ще закритий. Це створює вакуум у циліндрі.
Поршню доводиться виконувати роботу, щоб втягнути повітря назад під час наступного такту впуску. Цей опір поглинає енергію із трансмісії. Саме ця енергія уповільнює автомобіль. Двигун не виробляє потужність. Він споживає її, створюючи опір.
Чому важким транспортним засобам це необхідно
Легковим автомобілям зазвичай не потрібне таке втручання. Їхня маса досить мала, щоб гальма тертя справлялися з навантаженням без перегріву. Проте вантажівки влаштовані інакше. Цілком завантажений напівпричіп може важити до 80 000 фунтів (близько 36 287 кг). На узвозі гравітація прискорює цю масу. Якщо водій покладається виключно на гальма тертя, колодки та диски перегріються. Виникає згасання гальм. Гальмівна здатність падає. Це небезпечно.
Гальмо двигуна знижує залежність від гальм тертя. Він зберігає робочі гальма холодними та готовими до фінальної зупинки. Це також дозволяє водіям підтримувати безпечну контрольовану швидкість без постійного утримання зчеплення або перемикання передач. Система найефективніша на високих оборотах. Саме там сила стиску максимальна.
Фактор шуму
Характерний гавкіт «Jake brake» — його найвідоміша особливість. Він звучить як черга з автоматичної стрілянини. Це відбувається через раптовий випуск стисненого повітря у випускний колектор. Випускний імпульс різкий та гучний. Це не постріл двигуна; це вихід повітря.
Цей шум спричинив появу регулюючих норм. Багато муніципалітети заборонили або обмежили використання гальм із системою випуску стиснення на певних дорогах або у певний годинник. Проблема полягає у шумовому забрудненні у житлових районах. Деякі штати вимагають встановлення систем, що знижують шум вихлопу. Ці системи перенаправляють вихлопні гази через камеру, подібну до глушника, перед їх виходом з вихлопної труби. Це пом’якшує різкий імпульс, не значно знижуючи ефективність гальмування.
Взаємодія з гальмами тертя
Гальма двигуна є допоміжними. Вони не замінюють гальма тертя. Вони працюють у тандемі. Коли водій включає гальмо двигуна, гальма тертя зазвичай відключаються, щоб запобігти непотрібному зносу. Однак система дозволяє комбіноване гальмування. Якщо швидкість падає надто низько, ефективність гальма двигуна знижується. Гальма тертя беруть на себе керування, щоб повністю зупинити автомобіль.
Взаємодія між цими системами потребує майстерності. Хороший водій плавно регулює обидва типи гальмування. Вони використовують гальмо двигуна для контролю швидкості на спусках і застосовують гальма тертя лише за необхідності. Це зберігає компоненти гальм тертя для екстрених ситуацій. Це також покращує паливну економічність під час далеких перевезень за рахунок зниження необхідності перемикання передач.
Сучасні варіанти
Старі двигуни використовували суто механічні системи. Розподільні вали безпосередньо приводили в дію випускні клапани через коромисла. Сучасні дизельні двигуни керуються електронно. Датчики контролюють швидкість двигуна, навантаження та температуру. ЕБУ (електронний блок керування) вирішує, коли саме відкривати випускні клапани. Ця точність покращує продуктивність та знижує шум. Деякі системи пропонують кілька рівнів інтенсивності гальмування. Водії можуть вибирати низькі, середні або високі налаштування залежно від дорожніх умов.
Електричні ретардери та вихлопні гальма є альтернативами. Вихлопні гальма обмежують потік вихлопних газів, створюючи протитиск. Вони тихіше, але менш потужні, ніж гальма із системою випуску стискування. Електричні ретардери використовують магнітні поля створення опору на вихідному валу трансмісії. Вони безшумні, але дорогі в установці. Гальмо з системою випуску стиснення залишається економічним і потужним варіантом для важкого обладнання.
Безпека та технічне обслуговування
Правильне технічне обслуговування має вирішальне значення. Зношені сідла клапанів або пробите прокладання головки блоку циліндрів можуть порушити функцію гальмування із системою випуску стиснення. Якщо циліндри не можуть утримувати повітря, гальмівний ефект зникає. Водії повинні дослухатися до змін у звуку двигуна. Більш тихий “Jake brake” може вказувати на проблему. Регулярні перевірки клапанного механізму та вихлопної системи запобігають відмовим.
Регулювання різняться залежно від регіону. Деякі країни встановлюють певні обмеження щодо рівня шуму.
