从康明斯iBrake系统看发动机制动技术发展

近年来，发动机制动技术在商用车上得到了越来越广泛的应用。车辆下长坡时，使用发动机制动系统能够有效降低行车制动的使用频次，提高安全行车的可控车速；车辆在平路上运行时，可有效缩短减速、停车的制动距离。发动机制动系统对提高运输效率、减少行车事故发生、提高行车安全起着越来越重要的作用。重型汽车上应用最早的发动机制动技术是蝶阀系统，又称排气制动。蝶阀系统的主要执行机构是加装于排气管上的蝶阀。系统被启用时，形如节气门的蝶阀将排气通道关闭，排气受限导致排气背压升高，增大了排气行程时活塞上行的阻力，从而增大了发动机的制动功率。

蝶阀系统在蝶阀系统基础上演变而来的排气门制动系统，如潍柴WEVB系统，排气门摇臂内设有可以伸缩的小活塞。当系统被打开时，蝶阀关闭、排气背压升高。排气背压作用于排气门背面，使排气凸轮转至基园圆位置时，排气门不能完全关闭(微开)；排气摇臂内的小活塞受液压驱动伸出(相当于摇臂伸长)、使排气门在整个基园区圆区保持微开状态。微开的排气门使得压缩行程压力得以释放、气体能量不再传递给活塞，因此WEVB系统的制动效能比单纯的蝶阀系统更进一步。随后，康明斯皆可博发动机制动器的推出，使得发动机制动技术实现了质的飞跃。这一系统取消了蝶阀，消除了高排气背压对增压器造成的危害。皆可博系统由发动机ECM控制，当皆可博系统被打开，发动机停止喷油。同时，ECM通过控制电磁阀驱动一套液压装置工作，在本缸喷油器凸轮(ISM发动机)或其他缸排气凸轮(ISL发动机)或专用的发动机制动凸轮(ISX发动机)作用下，将排气门在压缩上止点附近二2次打开，泄掉压缩终了缸内高压，避免了做功行程压缩气体将能量传给活塞，提高了制动功率。

用于康明斯、雷诺柴油机的皆可博系统ISG发动机是康明斯最近新推出的一款重型柴油机，其配备的iBrake发动机制动系统与皆可博系统相比较，结构更紧凑、集成度更高，具有更高的制动效能。iBrake发动机制动系统的最大制动力可达272 kW，系统主要机件集成在排气门摇臂之内。摇臂内有与发动机润滑油路相连的压力油道和控制油道2条油道。控制油道与发动机制动电磁阀相连。排气凸轮为双桃尖设计，小桃尖用于ibrake打开时，将排气门在压缩上止点附近二2次打开。系统共设有3个电磁阀，每个电磁阀负责相邻两缸发动机制动控制。当系统关闭时，电磁阀断电、关闭。当排气凸轮转动至大桃尖顶部时，复位销下平面与缸盖顶面接触，此时定位销刚好与复位销切槽对正，定位销在弹簧作用下右移，嵌入复位销切槽内，复位销保持在高位不动，始终将球阀顶开。发动机正常工作时，凸轮转至小桃尖位置时，排气门摇臂逆时针转动，液压活塞保持不动，摇臂内球阀和液压活塞间油道内机油通过压力油道回流到储能室，排气门保持关闭状态。系统关闭时，排气门摇臂是一个短摇臂，有较大气门间隙，因此小桃尖不能打开排气门。ibrake发动机制动系统结构示意图

系统关闭1.进气道；2.进气门；3.排气门；4.排气道；5.液压活塞；6.调整螺栓；7.锁定销；8.复位销；9.球阀；10、16.压力油道；11.排气门摇臂；12.排气凸轮桃尖；13.小桃尖；14.控制油道； 15.电磁阀

系统打开当打开发动机制动系统时，电磁阀通电打开，来自与润滑油路相连的压力油道的机油经电磁阀、控制油道进入摇臂内控制油道，锁定销在控制油压作用下压缩弹簧、左移，复位销轴向移动不再受限。当凸轮转到小桃尖位置时，摇臂内球阀和液压活塞间油道内机油压力急剧增长，球阀保持关闭，此时的液压活塞已经无法向摇臂内回缩，摇臂就像长了一段，排气门被打开一个较小开度，泄掉缸内压力。系统打开时，排气门摇臂是一个长摇臂，通过液压锁止消除气门间隙，因此小桃尖能打开排气门。与皆可博发动机制动系统相比，ibrake发动机制动系统零件数量和质量大幅度减小，性能得到进一步提升。其高集成性设计代表了发动机制动技术的发展方向。一汽锡柴6DM柴油机采用的发动机制动系统与ibrake也有相似之处，同样采用了排气凸轮双桃尖设计。不同的是，排气摇臂上单设了1个类似液压挺柱的元件，液压挺柱和气门调整螺栓相互独立、并行设置，两者均与气门桥接触，液压挺柱供油受电磁阀控制。当发动机制动系统关闭时，液压挺柱因无供油而不工作；气门调整螺栓因设有较大气门间隙(3 mm)，小桃尖转过时便不能打开排气门。当系统被打开时，液压挺柱因充液而工作，排气门受液压挺柱驱动工作，处于无间隙工作状态，转过小桃尖时排气门便可被打开。往期精彩内容，点击即可浏览德国品质是怎样炼成的——走进曼恩卡车工厂发改委等11部门推进成品油升级：明年全国施国五大陆集团又爆出气囊安全问题在卡车上彩绘是什么样子的[视频]世界上最大的牵引卡车——尼古拉斯