1、东风天龙重型卡车发动机制动舒宏礼（江西机电职业技术学院 机械工程系 330013）摘要：发动机制动技术是近几年引进的国外先进技术，他能使大型商 业 车 在 各 种 行驶 条 件 下 保 持 安 全 、 以 更 高 的 平 均 行 车 速 度 ， 缩 短 行 驶 时 间 。 它 的 原 理 就 是 将 发 动 机变 成 吸 收 或 消 耗 能 量 的 一 种 装 置 ， 使 车 速 变 缓 ， 并 保 持 低 速 运 行 。 在 不 喷 燃 油 的 情 况 下 ，发 动 机 四 个 循 环 中 有 三 个 循 环 是 消 耗 能 量 的 ， 只 有 做 功 行 程 是 向 外 输 出 能 量 的
2、 ， 如何 使 发 动 机 在 做 功 行 程 中 也 消 耗 能 量 ， 这 就 是 发 动 机 制 动 中 的 关 键 技 术 。关 键 词 ： 东 风 天 龙 发 动 机 制 动 排 气 门 控 制 2006年 5月 18日,中国最大的汽车合资企业- 东风汽车有限公司(“东风有限”)旗下的东风商用车公司在十堰市推出了新一代重卡平台东风天龙。东风天龙通过国际合作，融合了当今世界先进技术，并在研发过程中实现了大量的自主创新，使整车各个系统的性能全面提升，尤其在技术、安全性、经济性、可靠性、舒适性等方面的表现突出。东 风 天 龙 重 卡 可 根 据 用 户 选 择 搭 配 DCI11、 东 风
3、 康 明 斯 和 玉 柴 等 发 动 机 2。 发动 机 功 率 覆 盖 260420 马 力 ， 最 大 扭 矩 达 1870 牛 米 ， 最 大 排 量 达 11.1 升 。 这 里特 别 提 下 的 是 dCi11 发 动 机 。 这 款 发 动 机 是 东 风 公 司 引 进 欧 洲 顶 级 的 雷 诺 发 动 机 后 ，消 化 吸 收 创 新 制 造 出 的 一 款 新 的 发 动 机 ， 是 一 款 11 升 的 大 功 率 节 能 型 发 动 机 ， 最 低油 耗 为 190g kwh， 可 满 足 欧 排 放 标 准 ， 还 可 根 据 需 要 随 时 升 级 到 欧 IV 标
4、 准 ，耐 久 性 里 程 100 万 公 里 。 其 动 力 更 强 劲 、 性 能 更 优 越 。根 据 中 重 型 （ 大 型 商 业 车 ） 车 辆 工 作 环 境 的 特 点 ， 它 可 能 存 在 满 载 下 长 坡 的 时候 ， 此 时 如 果 仅 靠 行 车 制 动 器 进 行 持 续 制 动 ， 使 汽 车 速 度 稳 定 在 某 个 安 全 范 围 ， 势 必造 成 制 动 器 长 时 间 频 繁 工 作 而 使 得 其 温 度 过 高 ， 以 致 制 动 效 能 衰 退 甚 至 完 全 消 失 ， 使 得汽 车 在 行 驶 时 存 在 很 大 的 安 全 隐 患 。 为
5、此 在 这 些 汽 车 就 需 要 有 相 应 的 辅 助 制 动 装 置 。辅助制动装置的作用既是在不使用或少使用行车制动器的条件下，使车辆速度降低或保持稳定，但不能将车辆紧急制停，这种作用称为缓速作用。辅助制动装置中用以产生制动力矩对车辆起缓速作用的部件称为缓速器。当驾驶员使用汽车制动器时，发动机辅助制动装置将同样保持其制动效果。这样，在行车制动器和 Jake Brake发动机辅助制动装置的组合作用下，车辆将取得最佳的制动效能。传 统 的 辅 助 制 动 装 置 有 多 种 形 式 ， 如 排 气 制 动 、 液 力 及 涡 流 缓 速 器 等 ， 但 他 们使 用 性 能 较 差 或 使
6、 用 成 本 较 高 。 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 式 制 动 ） 。Jake Brake 发 动 机 辅 助 制 动 装 置 可 以 达 到 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 需 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 。目 前 已 有 很
7、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 。Jake Brake发动机排气缓速式辅助制动装置的工作原理：四冲程发动机的 4个工作行程是：吸气、压缩、做功（膨胀）和排气，周而复始，其中只有做功行程是燃料燃烧和膨胀释放能量，其他 3个行程均需消耗能量，尤以压缩行程消耗能量最多，相对而言进气和排气行程消耗的能量很少。减速时，停止向发动机供油，发动机就变成消耗能量的机器（反拖），可以使整车减速，但此时仍然在重复前述 4个行程。如果发动机排气辅助制动装置在此时开启并发挥作用，与前述不同的是其做功行程由燃料燃烧
8、膨胀、释放能量做功，变成压缩行程终了时的压缩气体做功，以此阻止发动机减速和向外输出功率。这种辅助制动效能虽然容易实现但效果十分有限。Jake Brake发动机辅助制动装置正是基于解决这一问题而设置了气门控制机构，通过控制排气门的开闭，将压缩终了的压缩气体排出，消耗了压缩气体在膨胀过程中的做功。当打开 Jake Brake发动机辅助制动装置且油门踏板松开停止燃油供给及离合器处于结合状态时，Jake Brake发动机辅助制动装置即开始工作。当该装置起作用时，进气门仍按正常工作状态开闭，但排气门的开闭受到发动机辅助制动装置的控制，吸气和压缩行程与正常工作时相同，而在压缩行程终了时，发动机辅助制动装置
9、控制排气门打开，将压缩气体排出后关闭，这样，在膨胀行程气缸内压力很低，不存在压缩空气向活塞做功。随着气缸中工作循环的继续，车辆前进的能量消耗殆尽，从而达到制动目的。从本质上讲，Jake Brake发动机辅助制动装置的作用就是将产生能量的柴油发动机变成吸收能量的空气压缩机。上述过程的实现由一套电控液压装置来实施。由电能促动，并通过液压装置完成。制动装置安装在气缸盖上，由发动机的摇臂机构促动。下面介绍 DCI11 发 动 机 中 Jake Brake发动机辅助制动装置工作原理。它是直列六缸发动机，各缸工作顺序是 1-5-3-6-2-4（注意它的第一缸与我国习惯不同，它是指靠近飞轮端的那个缸），即表
10、 1 直列六缸发动机工作循环曲轴转角（） 第一缸 第二缸 第三缸 第四缸 第五缸 第六缸060060排气 压缩0180060做功 进气060压缩 排气060进气 做功180360060排气 压缩060做功 进气060压缩 排气180360060进气 做功060排气 压缩060做功 进气180360060压缩 进气 做功 排气从 表 中 看 到 第 一 缸 排 气 结 束 时 正 是 第 三 缸 做 功 时 ， 第 二 缸 排 气 结 束 时 正 是 第 一缸 做 功 时 ， 第 三 缸 排 气 结 束 时 正 是 第 二 缸 做 功 时 ， 第 四 缸 排 气 结 束 时 正 是 第 五 缸
11、压做 功 时 ， 第 五 缸 排 气 结 束 时 正 是 第 六 缸 做 功 时 ， 第 六 缸 排 气 结 束 时 正 是 第 四 缸 做 功时 。 因 此 只 要 控 制 一 （ 二 、 三 、 四 、 五 、 六 ） 缸 排 气 门 开 启 时 ， 三 （ 一 、 二 、 五 、 六 、四 ） 缸 排 气 门 也 开 ， 就 可 以 将 压 缩 气 体 排 出 ， 使 发 动 机 在 四 个 行 程 中 都 是 消 耗 能 量 的 ，以 保 证 发 动 机 制 动 效 果 良 好 。DCI11 发 动 机 在 气 缸 盖 上 装 有 两 块 液 压 板 (如 图 1)， 每 块 液 压
12、板 上 分 别 有 一 个 电控 阀 ， 它 控 制 机 油 是 否 能 够 流 入 液 压 板 内 以 实 现 J 式 制 动 。 当 发 动 机 制 动 开 关 打 开 ，发 动 机 转 速 大 于 1000rpm， 车 速 大 于 10km/h,油 门 踏 板 松 开 ， 离 合 器 处 于 接 合 状 态 ，汽 车 自 动 进 入 发 动 机 制 动 状 态 。图 1J 式 制 动 液 压 板 组 成 结 构 如 图 2图 2J 式 制 动 未 起 作 用 之 前 ， 液 压 板 的 状 态 如 图 3 所 示 。 电 控 阀 不 通 电 （ 不 导 通 ） ，低 压 油 路 和 高
13、压 油 路 都 没 有 压 力 油 ， 主 动 活 塞 和 从 动 活 塞 在 弹 簧 的 作 用 下 都 在 原 始 状 态 ，发 动 机 气 缸 的 所 有 进 排 气 门 都 安 工 作 循 环 正 常 工 作 ， 发 动 机 制 动 不 工 作 。图 3当 需 要 发 动 机 制 动 时 ， 发 动 机 ECU 发 出 信 号 ， 使 电 控 阀 通 电 ， 发 动 机 机 油 充 满低 压 回 路 （ 如 图 4） ， 在 低 压 油 的 作 用 下 控 制 阀 克 服 弹 簧 弹 力 上 移 ， 且 控 制 阀 上 单 向 阀开 启 ， 发 动 机 机 油 进 入 高 压 回 路
14、， 主 动 活 塞 克 服 回 位 弹 簧 弹 力 伸 出 顶 住 一 缸 排 气 门 ，如 图 5。 当 一 缸 排 气 门 上 升 时 (排 气 门 关 闭 过 程 中 )， 如 图 6， 它 就 顶 起 主 动 活 塞 ， 使它 上 移 ， 高 压 油 路 压 力 升 高 ， 控 制 阀 中 单 向 阀 关 闭 ， 高 压 油 路 中 机 油 被 封 闭 ， 油 压 升 高 ，压 力 油 使 从 动 活 塞 下 移 ， 三 缸 排 气 门 在 三 缸 压 缩 上 止 点 前 打 开 ， 第 三 缸 中 压 缩 空 气 排出 。图 4图 5图 六当 发 动 机 制 动 结 束 时 （ 如
15、图 七 ） ， 发 动 机 ECU 停 止 向 电 控 阀 提 供 电 流 ， 低 压 回 路中 机 油 流 出 ， 压 力 下 降 ， 控 制 阀 阀 芯 下 移 ， 高 压 回 路 中 压 力 油 从 控 制 阀 上 端 流 出 ， 压 力消 失 ， 发 动 机 制 动 解 除 。参 考 文 献1 孙 卫 静 、 唐 金 太 .发 动 机 制 动 解 析 及 其 间 隙 调 整 方 法 J.内 燃 机 ， 2009（ 4）2张 兴 安 、 孙 大 许 .Jake Brake 发 动 机 制 动 原 理 及 使 用 维 修 J.汽 车 维 修 ，2010（ 6）3人力资源与社会保障部 2010年高技能人才师资示范培训汽车维修新技术专业培训资料作者简介：舒宏礼（1964-）男，江西南昌人，副教授，从事汽车等专业教学
