Por qué los frenos de escape son tan efectivos en vehículos con motor diesel.
Los motores Diesel controlan la velocidad del motor y la potencia de salida estrangulando la cantidad de combustible inyectado en el motor. Un diesel no tiene acelerador de aire. Debido a que no tiene acelerador de aire, un motor diesel prácticamente no ofrece frenado de motor cuando el conductor se levanta del pedal del acelerador. Simplemente no hay una pérdida de bombeo para retardar la velocidad del motor a medida que el pistón desciende en la carrera de admisión., El aire es libre de entrar en el cilindro, restringido solo por la capacidad de flujo del filtro de aire, el compresor del turbocompresor, El intercooler, el colector de admisión, el puerto de la culata y la apertura de la válvula de admisión. Esto puede ser desconcertante para un conductor que está acostumbrado al frenado del motor producido por un motor de gasolina, y puede ser francamente desconcertante para el conductor de una camioneta diesel muy cargada o autocaravana en una pendiente cuesta abajo, especialmente si los frenos de servicio del vehículo comienzan a sobrecalentarse y desvanecerse. Es por eso que los frenos de escape, como el freno Banks, se han vuelto tan populares para estos vehículos diesel.,
antes de ir más lejos, debemos mencionar que un freno de escape no es un freno de compresión ruidoso o un freno «Jake» como el que se usa en grandes plataformas diesel y Camiones volquete. Un freno Jake funciona mediante el uso de presión hidráulica para abrir momentáneamente la válvula de escape al final de la carrera de compresión, ventilar el aire comprimido en el sistema de escape. De ahí viene todo el ruido. El frenado de un freno Jake se produce debido a la pérdida de bombeo que comprime el aire y luego elimina el «rebote» de aire comprimido en la carrera de potencia., Además, hay una pérdida de bombeo a medida que el pistón desciende en la carrera de potencia con ambas válvulas cerradas y sin combustión.
un freno de escape es un dispositivo que esencialmente crea una restricción importante en el sistema de escape, y crea una contrapresión sustancial del escape para retardar la velocidad del motor y ofrecer un frenado suplementario. En la mayoría de los casos, un freno de escape es tan efectivo que puede ralentizar un vehículo con mucha carga en una pendiente descendente sin aplicar los frenos de servicio del vehículo., Pero lo que realmente sucede dentro del motor cuando se activa un freno de escape, y cómo la contrapresión de escape ralentiza el motor con la fuerza suficiente para ralentizar todo el vehículo?
para entender cómo funciona un freno de escape, primero necesitamos entender cómo un diesel produce potencia – o más específicamente, par. Después de que un diesel ha ingerido aire en la carrera de admisión y lo ha comprimido en la carrera de compresión, el combustible se inyecta directamente en el cilindro. El calor de compresión enciende el combustible, y la combustión se produce liberando más calor para aumentar la presión del aire comprimido en el cilindro., Esta presión empuja el pistón hacia abajo en la carrera de potencia para generar par en el cigüeñal. Cuanto más combustible se quema, más calor se genera y mayor es la presión que actúa sobre el pistón. Y, por supuesto, más presión significa más par.
ahora echemos un vistazo a la carrera de escape de nuestro diesel. Normalmente, el pistón simplemente empuja el escape más allá de la válvula de escape abierta y a través de los conductos de escape restantes hasta que los gases de escape llegan a la atmósfera., Cuando el conductor libera el acelerador de combustible, casi no se inyecta combustible en los cilindros, por lo que hay muy poco más que el aire que se ingirió inicialmente en la carrera de admisión para ser expulsado en la carrera de escape. De hecho, si ponemos un sensor de presión en el sistema de escape, encontraremos que la presión de escape está muy cerca de cero durante la desaceleración porque el sistema de escape puede manejar fácilmente el flujo de escape., Esto significa que la presión en el cilindro también está muy cerca de cero en la carrera de escape en estas Condiciones de desaceleración, y la presión cero en la parte superior del pistón durante la carrera de escape no ofrece resistencia al pistón a medida que aumenta.
Ahora vamos a añadir un freno de escape aguas abajo del turbocompresor. Un freno de escape es básicamente una válvula que se puede cerrar en el sistema de escape para restringir (pero no cerrar totalmente) el flujo de escape. Esta válvula se cierra cuando el conductor libera el acelerador de combustible., En estas condiciones, el flujo de escape de los cilindros está atascado y aumenta rápidamente la presión en el sistema de escape aguas arriba del freno de escape. Dependiendo de la velocidad del motor, esta presión puede alcanzar fácilmente hasta 60 PSI de presión máxima de trabajo. La presión máxima de trabajo está limitada como parte del diseño de un freno de escape. En este ejemplo, Ese mismo 60 PSI también permanece en el cilindro durante toda la carrera de escape (Válvula de escape abierta) y ejerce 60 PSI en la parte superior del pistón para resistir su movimiento hacia arriba. Podemos pensar en esto como un par negativo, ralentizando el motor para un efecto de frenado., Incluso podríamos pensar en esto como justo lo contrario del golpe de poder, y en efecto, lo es. Por lo tanto, puede ver que simplemente restringir el flujo de escape puede generar un frenado sustancial. Eso es lo que hace que un freno de escape sea tan efectivo.
el ejemplo anterior se simplifica, y da una buena ilustración de cómo funciona un freno de escape, pero hay un poco más que debe saber. Teóricamente, si cerramos completamente la trayectoria de escape, podríamos construir una presión de escape muy alta para actuar sobre el pistón durante la carrera de escape para un frenado aún mayor., Podríamos, al menos en teoría, golpear el freno de escape hasta el punto de deslizar las ruedas traseras, no es un buen plan al remolcar un remolque cuesta abajo. En consecuencia, queremos moderar la acción del freno de escape para un grado de frenado razonable y controlado. Además, un freno de escape no puede cerrar el sistema de escape por completo por una serie de otras buenas razones. Si el escape está completamente cerrado, la presión en el sistema de escape seguirá aumentando hasta que se rompa el sistema de escape o se dañe el motor., De hecho, según las fábricas, dejar que la presión en el sistema de escape supere los 40 PSI para los motores diesel Ford, los 55 PSI para el Chevy/GM DuraMax o los 60 PSI para los motores diesel Cummins, en realidad puede dañar un motor diesel. He aquí cómo. Si la presión en el sistema de escape, que también soporta la parte trasera de las válvulas de escape cerradas en un motor de varios cilindros, excede la capacidad de los resortes de válvula para sostener las válvulas en sus asientos, las válvulas de escape se abrirían a la fuerza y los pistones podrían golpear las válvulas, causando graves daños en el motor., En consecuencia, un freno de escape debe ventilar parte del flujo de escape a través del sistema de escape para mantener la presión máxima del sistema por debajo del punto de peligro. La presión a la que se pueden abrir las válvulas de escape depende de la presión del asiento del resorte de la válvula y el tamaño (área de la cabeza de la válvula) de las válvulas utilizadas. Este es un ajuste cuidadosamente diseñado en todas las aplicaciones de freno de banco: se realiza una cuidadosa determinación para producir el máximo frenado práctico sin causar daños en el motor., Si no fuera por los posibles problemas de rotura del tren de válvulas o del sistema de escape, el sistema de frenos de escape podría diseñarse para crear una fuerza de frenado del motor increíble, ¡teóricamente yendo tan lejos como para bloquear el motor!
bien, ahora que sabemos cómo funciona un freno de escape, consideremos un par de otras cosas que están relacionadas con los frenos de escape y esta línea de pensamiento., En primer lugar, si la creación de contrapresión en el sistema de escape genera un par negativo y un frenado del motor, entonces cualquier restricción del sistema de escape que impida el flujo de escape libre durante las condiciones de crucero o la operación del acelerador a fondo en realidad disminuye la salida de potencia y el ahorro de combustible de la misma manera. Es como un freno de escape ligeramente efectivo que siempre está encendido. Esta es la razón por la que las piezas del sistema de escape de flujo libre en todos los sistemas de energía de Banks, desde Git-Kit hasta PowerPack®, e incluyendo los sistemas de escape Monster, tanto para gas como para diesel, tienen un impacto tan positivo tanto en la producción de energía como en el ahorro de combustible.,
en segundo lugar, cuando está cerrado, un freno de escape detiene la sección de turbina del turbocompresor. El freno de escape debe abrirse antes de que el turbo pueda enrollarse de nuevo para proporcionar impulso a pedido. El freno Banks está diseñado para abrirse a velocidades inferiores a 15 MPH, cuando hay muy poco frenado de escape disponible de todos modos, para acelerar la respuesta del turbo cuando el conductor vuelve a pisar el pedal del combustible. Solo el freno Banks tiene esta característica computarizada. Esta es solo una de las funciones del CBC (computerized brake controller)., Y tal como se señaló anteriormente, cualquier restricción en el sistema de escape aguas abajo del turbocompresor afectará negativamente la capacidad del turbo para generar impulso en condiciones normales de conducción, y especialmente a todo gas. Aquí también, el freno Banks, que está diseñado para mejorar el flujo de escape de la turbina en la posición abierta, mejora la potencia y el ahorro de combustible, así como el frenado suplementario cuando es necesario.
¿está viendo un patrón aquí y por qué los productos de los bancos están diseñados de la manera en que están? Todo está relacionado con el flujo de aire y la eficiencia de bombeo del motor. En Banks, conocemos diesel., Somos ingenieros. Hacemos bien!
