Motorbremse
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Als Motorbremse wird der mechanische Widerstand bezeichnet, den ein Motor einem von außen aufgezwungenen Drehmoment entgegensetzt.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Zweck
Zweck ist, die Bewegungsenergie durch entgegenwirkende Reibungs- und Kompressionskräfte in Wärme oder andere Energieformen umzuwandeln.
Dabei wird der innere Widerstand der mitlaufenden Antriebsmaschine für die Abbremsung genutzt.
[Bearbeiten] Ausführungen
[Bearbeiten] Einfache Anwendungen
Die Bremswirkung beruht einzig auf der Wegnahme der Treibenergie.
[Bearbeiten] Verbrennungsmotoren
Die Bremswirkung erfolgt durch Nullförderung, also Absperren der Treibstoffzufuhr. Bei herkömmlichen PKW wird die Motorbremse durch das Aussetzen der Kraftstoffinjektion in ihrer Effektivität gesteigert (Schubabschaltung). Dabei wird bei einer gewissen Drehzahl die Einspritzung völlig eingestellt, sobald der Fahrer vom Gas geht. Fällt die Drehzahl unter einen gewissen Wert, so wird wieder eingespritzt. Auf diese Weise wird eine Verstärkung der Motorbremse erreicht, gleichzeitig wird dadurch der Kraftstoffverbrauch ebenfalls verringert.
[Bearbeiten] Dampfmaschinen
Die Bremswirkung erfolgt durch Absperren der Dampfzufuhr.
[Bearbeiten] Elektromotor
Bei einem möglichen Generatorbetrieb wird die gewandelte kinetische Energie in elektrische Energie gewandelt und entweder über einen elektrischen Widerstand in Wärme gewandelt oder in ein Stromnetz zurückgespeist.
[Bearbeiten] Wirkungsgesteigerte Ausführungen
Die Bremswirkung durch innere Reibung ist im Vergleich zu den nachfolgend beschriebenen Arten der Umwandlung kinetischer Energie vergleichsweise gering, bei denen die Wirkung der Motorbremse durch weitere Maßnahmen gesteigert wird.
[Bearbeiten] Motorstaubremse
Speziell bei LKW und Autobussen gibt es das System Motorstaubremse (auch Auspuffklappenbremse genannt), bei dem die Bremsleistung in Verdichtungsarbeit ohne anschließende Kraftstoffeinspritzung und Verbrennung umgesetzt wird. Während bei der Motorbremse ein Wegnehmen des Fußes vom Gaspedal genügt, muss die Motorstaubremse extra betätigt werden. Einmal angeschaltet, ist es besonders im dichten Verkehr sehr praktisch für den Fahrer, da er den Fuß nicht immer zwischen Gaspedal und Bremse hin und her wechseln muss, sondern bereits ein starker Bremseffekt durch bloße Wegnahme des Fußes vom Gas einsetzt. Beim Betätigen wird die Einspritzpumpe auf Nullförderung zurückgenommen und eine Klappe im Auspuff geschlossen. Die Bremsleistung kann über ein Ventil im Abgasstrang geregelt werden. Diese Form der Bremse wird vor allem bei Bergabfahrten verwendet. Es verringert die Belastung der konventionellen Bremsen, reduziert deren Erwärmung und verringert die Gefahr von Bremsfading.
Bei Neufahrzeugen ist es nicht mehr erlaubt, die Motorstaubremse so auszulegen, dass die Auspuffklappen komplett geschlossen werden und die Treibstoffzufuhr auf Null reduziert wird, da es sonst bei zu langem Betätigen dieser Bremse zum Stillstand des Motors kommt, wobei alle Zusatzaggregate wie Servolenkung ausfallen und das Fahrzeug nur sehr schwer zu manövrieren ist. Früher war der Stillstand des Motors ein gewünschter Nebeneffekt, weil so die Motoren abgestellt wurden. Bei modernen LKW-Motoren wird die Motorstaubremse elektro-pneumatisch betätigt, was ebenfalls den Stillstand des Motors verhindert. So wird z. B. bei einem Hersteller ab einer Motordrehzahl von ca. 800 Umdrehungen pro Minute die Auspuffklappe automatisch geöffnet und die Einspritzpumpe auf Leerlaufdrehzahl gebracht.
Mittlerweile gibt es Systeme, bei dem die Klappen nur bei einem der vier Motortakte öffnen. dies bewirkt einen ähnlichen Bremseffekt, jedoch wird dabei der Geräuschpegel spürbar gesenkt.
Bei dieselmechanisch angetriebenen Eisenbahnfahrzeugen wird die Motorstaubremse als Zusatzbremse für den Steilstreckenbetrieb verwendet. Bekanntestes Beispiel hierfür sind die Schienenbusse der Baureihe 798.
[Bearbeiten] Dekompressionsbremse
Eine weitere Möglichkeit, das Bremsmoment des Motors zu erhöhen, besteht darin, die vom Motor im Verdichtungstakt geleistete Arbeit für den folgenden Takt ungenutzt zu lassen. Hierfür werden am Ende des Verdichtungstakts die Auslassventile oder ein zusätzlich eingebautes Ventil geöffnet und damit der Druck im Zylinder abgebaut (dekomprimiert). Dadurch kann im Expansionstakt keine Arbeit mehr an die Kurbelwelle abgegeben werden, da die für die Kompression aufgewendete Energie durch das Entspannen bereits abgeführt wurde.
Das Verfahren, die komprimierte Luft über ein zusätzliches Ventil zu entspannen, ist in Nordamerika weit verbreitet und dort unter dem Namen Jake Brake oder Jacob Brake bekannt. Im Frankokanadischen heißt dieses Bremssystem freins jacob. Das schlagartige Entspannen der komprimierten Luft führt zu einer sehr hohen Lärmbelästigung und übersteigt ohne zusätzliche Schalldämpfer den Lärmpegel von Presslufthämmern problemlos. An vielen Ortseingängen in Québec wird daher darauf hingewiesen, dass die Benutzung solcher Bremsen wegen der starken Lärmentwicklung nicht erlaubt ist, ebenso in vielen Orten der USA („No jake braking“, "No engine brakes", "Engine brake mufflers required")
[Bearbeiten] Kombination von Motorstaubremse und Dekompressionsbremse
Die Bremsenergie des Motors kann weiter verbessert werden, indem man Motorstaubremse und Dekompressionsbremse kombiniert (z. B. EVB/Exhaust Valve Brake).
