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什麼是發動機制動原理

汽車 更新时间:2024-07-29 16:21:46

經常會有一些老司機告訴我們,汽車在下長坡時千萬不要用空檔踩刹車的方式來控制車速,而是應該把變速箱放在較低的檔位上,利用發動機制動來控制車速;還有就是萬一汽車的刹車失靈了,我們要逐級降檔,利用發動機制動來使車速降下來。很多人對此聽得是一知半解,這個“發動機制動”究竟是何方神聖呢?它在汽車的什麼地方呢?究竟有多大的作用呢?下面老侯就來給大家說說,所謂的“發動機制動”究竟是怎麼回事。

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首先來個大家說說發動機制動的概念。所謂的發動機制動,是指在變速器挂入檔位的情況下,擡起油門踏闆,但不踏下離合器踏闆和刹車踏闆,利用發動機在壓縮行程産生的壓縮阻力、發動機運轉時的内摩擦力和進排氣阻力對驅動輪形成了阻滞作用,稱為發動機制動。也就是俗話說的"拖着檔走"——挂着檔不給油,發動機對車沒有牽引力,反而是汽車行駛的阻力。一般來說檔位越高發動機對汽車的制動作用越小,檔位越低發動機對汽車的制動作用越大。

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那麼這個“發動機制動”是如何産生的呢?下面我們來分析一下。

首先我們來看看汽車的動力傳遞路線:發動機運轉産生扭矩并由飛輪傳遞給離合器或變矩器,然後經過變速箱變速變扭後傳遞給傳動軸(前驅車無傳動軸),傳動軸将這個已經改變的扭矩傳遞給汽車的驅動橋,經過進一步降速增扭後,從半軸輸出并帶動車輪轉動,這樣汽車就可以行駛了。可以看出,車輪轉速的高低和驅動力的大小,與發動機的轉速、扭矩和傳動系統的傳動比有很大的關系,發動機的轉速越高、扭矩越大,車輪上獲得的轉速和扭矩就越大;傳動系統的傳動比越大,車輪上獲得的轉速越低,扭矩越大。

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以上汽車動力的正向傳遞路線,如果我們把這個路線反過來看,就變成了車輪驅動發動機運轉。假如說發動機由于某種原因不産生動力了,而汽車由于慣性的原因繼續行駛,那麼此時車輪高速旋轉,通過傳動系統反作用于發動機飛輪上,驅動曲軸旋轉,繼而帶動發動機内部的活塞連杆組、配氣機構、潤滑系統、冷卻系統等同步運轉。由于發動機的内部有很多摩擦副,在運行時會産生很大的摩擦阻力,在進氣時還有泵氣阻力,同時在壓縮沖程時還會産生很大的壓縮阻力,這幾個阻力作用在一起,對曲軸的運轉就産生了阻滞作用。由于這個阻力與車輪反向驅動曲軸的力矩在方向上是相反的,此時就相當于發動機阻礙了車輪的運動,這個阻滞作用就是發動機制動。所以,從本質上來說,發動機制動就是發動機内部運轉阻力對外做功。

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對發動機制動影響最大的就是發動機在壓縮沖程時産生的壓縮阻力。下圖是發動機正常做功和發動機制動時的示功圖,可以看出,在做功沖程中,二者的區别是很大的,正常工作時氣缸内的壓力是急劇上升的,而發動機制動時氣缸内的壓力是下降的。此時的發動機相當于一台空氣壓縮機,它不但不産生動力,相反會消耗汽車的動能,并将這些動能轉化為熱量散發到空氣中。所以,發動機氣缸密封性越好,壓縮壓力越高,發動機制動作用越強。而一些行駛裡程較多、發動機磨損嚴重的車輛,發動機的制動作用就非常小了。

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此外,傳動系統的傳動比也是影響發動機制動的重要因素,傳動比越大,發動機的制動作用也越大。比如同一輛車,在一檔和五檔時,發動機制動作用力的大小是有很大差别的。這一點,從汽車的驅動力圖上也可以看出,檔位越低,驅動力越大;如果反過來看,檔位越低,對行駛産生的阻力也越大,即發動機制動作用越強。一些老司機在停車後都喜歡把變速箱挂入一檔并拉上手刹車,就是利用這個原理,如果手刹車失靈了,利用這個發動機制動汽車仍然可以保持原地不動。

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那麼這個發動機制動力究竟有多大呢?這對于不同的車型和不同的發動機工作狀态來說,都是不同的,很難量化。不過我們可以做一個實驗:我們把汽車挂入最高檔,以時速八十公裡的速度行駛,然後突然松開油門踏闆,汽車應該有明顯的減速作用,然後随着速度的降低,我們逐步換入更低的檔位,會感覺到汽車的減速越來越明顯。如果在這個過程中,減速作用較差,說明你的發動機磨損較為嚴重了。如果是手動檔的車型,我們也可以把汽車停在不大于20%的坡路上,然後發動機熄火,變速箱挂入一檔,此時的汽車應該能可靠的停放在坡路上。如果汽車出現了溜車現象,說明發動機壓縮阻力不足,磨損較為嚴重了。

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在一些卡車上,為了增強發動機制動的作用,會額外使用一些輔助裝置,比如排氣制動、洩氣式制動以及壓縮釋放式制動等。此外,重型卡車上還會有電渦輪減速、液力渦輪減速等輔助制動裝置,它們的作用與發動機制動原理類似,都是增大傳動系統的逆傳動阻力,以防止汽車在滑行時車速越來越高。

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排氣制動是在排氣管上裝了一個蝶形排氣制動閥。通過排氣制動開關控制蝶形閥的開啟與關閉,當它關閉時會增加排氣阻力,形成排氣背壓,對活塞施加反作用力,從而達到提高制動功率的目的,相當于在發動機制動基礎上,增加額外制動力。

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洩氣式制動是建立在排氣制動的基礎上,利用蝶形閥産生的背壓或一套控制機構,使排氣門在全部行程始終保持一定微小開度,在壓縮行程中,壓縮空氣通過微小開啟的排氣門“洩出”,使缸内壓力下降,減少膨脹過程中壓縮氣體對活塞做功,從而提高制動功率。

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壓縮釋放式制動是在壓縮行程中,活塞接近上止點時,利用液壓機構或電磁閥打開排氣門,使缸内高壓氣體排除氣缸,降低缸内壓力,減少膨脹行程壓縮氣體對活塞做功,達到制動效果,壓縮釋放式制動根據控制排氣門開啟機構結構區别,分為定制式、搖臂式、氣門橋式等幾種。

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那麼我們該如何利用發動機制動作用來控制車速呢?一般情況下,我們都是利用發動機制動來控制汽車在下比較長的坡路時的速度。因為在這種行駛狀态下,如果單獨使用刹車來控制車速,很容易産生制動系統熱衰退現象而導緻刹車失靈。而利用發動機制動作用,即使不踩刹車也可以讓汽車維持在一個相對較低的車速範圍内,刹車作為備用裝置,可以在緊急時刻使用,保證我們的行車安全。

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比如說,我們下一個比較長的陡坡,我們可以把變速箱挂入三檔,然後松開離合器踏闆、油門踏闆和刹車踏闆,汽車就會緩慢的向前行駛,車速逐漸增加,當發動機制動力與汽車向下的重力分力相平衡時,車速就會穩定下來,然後以這個速度平穩的下坡。如果感覺這個速度太快了,需要經常踩刹車減速,我們就要把變速箱減到二檔,此時的發動機制動力會增大,車速就會逐漸減低,等到發動機制動力與汽車向下的重力分力重新平衡時,車速又會穩定下來,然後以這個較低的速度平穩下坡;當然,如果感覺車速太慢了,我們也可以挂入更高的檔位,減小發動機制動力,車速自然就會增加。

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另外,在北方冬季的冰雪路面上駕駛時,也可以利用發動機制動作用來控制汽車的行駛速度。由于發動機對車輪有很強的牽制作用,可以将動力均衡的分配給兩個驅動輪,這樣就可以防止汽車在加速、減速及制動時由于左右作用力不均衡而跑偏、側滑等現象。

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還有一種情況,就是在汽車刹車失靈時,很多老司機都會告訴你要逐級減檔,利用發動機制動來降低車速,最後讓車停下來。這一點在原理上行得通,在事實上是很難辦到的,一般來說,發動機制動的作用并不強大,此時的車速下降較慢,我們很難有足夠的時間和距離來逐級降檔降速,另外在緊急情況下人忙無智,也很難有那麼清晰的頭腦去操作汽車,所以這種操作意義不大。莫不如使用手刹車或者直接剮蹭路邊的障礙物。

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必須注意的是:在這個過程中,一定不能挂入空檔,也不能踩下離合器踏闆。因為發動機制動作用的産生是建立在傳動系統剛性連接的基礎上的,如果變速箱空檔或者離合器斷開了,傳動系統動力傳輸中斷,發動機制動作用就消失了,汽車就失去了發動機的牽制作用,車速會急劇增加,很容易發生失控的危險。另外,我們一定要合理的選擇檔位,避免發動機轉速過高,更不能讓汽車越來越快。

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大家可能還會有一個疑問,那就是自動檔的汽車,有發動機制動嗎?它沒有離合器,液力變矩器不是剛性連接的,發動機制動作用是如何産生的呢?

其實自動檔的汽車也有發動機制動作用的。雖然液力變矩器不是剛性連接的,但是在汽車行駛的大部分時間裡,液力變矩器都是處于鎖止狀态的,就和離合器結合的狀态是一樣的,所以也會産生發動機制動作用。即使液力變矩器沒有鎖止,在其内部的液壓油也會産生阻滞作用,進而産生發動機制動,這就像我們攪動水也會感覺到阻力是一樣的。

自動檔車型在下長坡時,一定不要把變速杆挂在D檔的位置上,而是應該挂入低速限位檔或手動模式上,控制變速箱不要升入過高的檔位。因為檔位越高,發動機制動作用越小,對汽車的牽制作用越弱,這樣就容易使汽車失控。

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最後告訴大家一個好消息,那就是發動機制動過程中,是不消耗燃油的。此時的汽車會自動的切斷燃油的供給,稱為“減速斷油”,在儀表上顯示的瞬時油耗就是零。隻有等到發動機轉速降低到一定程度,為了防止發動機熄火,發動機才重新開始噴油,這個重新噴油的轉速稱為發動機的“逆序噴油點”,大部分都在1200r/min左右。而在柴油發動機中,在使用發動機制動、排氣制動及洩氣制動時,都會同時切斷燃油的供給,也不會增加汽車的油耗。隻有把這些輔助制動系統都關閉了,才回複供油。有時候駕駛員不小心把排氣制動開關給上了,發動機可能會無法啟動,或者啟動後冒黑煙,加速無力。

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