Freno motore - Funzionamento

Generalità

Il freno motore utilizzato è il cosiddetto sistema frenante a decompressione.

L'azione frenante viene generata in base al seguente principio:

Poco dopo l'inizio del ciclo di compressione, quando il pistone si sposta verso l'alto in direzione del punto morto superiore (PMS), in corrispondenza del relativo cilindro viene brevemente aperta una delle due valvole di scarico. In questo modo la pressione dinamica genera un flusso di gas di scarico che dal collettore dei gas di scarico torna al cilindro. Di conseguenza la pressione di compressione viene incrementata e il pistone che si trova nel ciclo di compressione viene rallentato.

Poco prima del termine del ciclo di compressione la valvola di scarico viene nuovamente aperta per un breve intervallo di tempo. La pressione di compressione viene così ridotta. In questo modo il pistone nella successiva fase di lavoro viene accelerato con minore intensità in direzione del punto morto inferiore (PMI).

Condizioni funzionali

Il freno motore può venire attivato alle seguenti condizioni:

 Veicolo in fase di rilascio, cioè pedale dell'acceleratore e della frizione non azionati

 N di giri motore > 1000 giri/min

 Sistema antibloccaggio (ABS) non in modalità di regolazione

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Le camme del freno (6) possiedono due rilievi che azionano i bilancieri della camma freno (3) permettendo l'apertura delle valvole di scarico (7).

 Il rilievo 1 (17) apre per un breve intervallo di tempo la valvola di scarico (7) poco prima dell'inizio del ciclo di compressione.

 Il rilievo 2 (18) apre per un breve intervallo di tempo la valvola di scarico (7) poco prima della fine del ciclo di compressione.

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Nell'esercizio di marcia, quando il freno motore non è attivato, l'elettrovalvola freno motore, fase 1 (Y624) e l'elettrovalvola freno motore, fase 2 (Y625) non vengono attivate.

In questo modo la pressione dell'olio non può essere trasmessa dal circuito dell'olio attraverso i canali olio dell'asse dei bilancieri di scarico (10) ai bilancieri di scarico con elemento idraulico (2). Grazie all'assenza di pressione dell'olio i pistoni (8) integrati vengono spinti dalle molle (9) in corrispondenza dell'arresto inferiore.

Il relativo bilanciere freno (3) si porta sulla corrispondente camma freno (6), ma gira a vuoto in quanto non esiste alcun accoppiamento di forza con il pistone (8).

Le due valvole di scarico (7) vengono dunque aperte o chiuse normalmente in base alle fasi del ciclo di lavoro.

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Nel livello di frenatura I la potenza frenante viene ottenuta attraverso i cilindri da 1 a 3.

Non appena il conducente attiva il livello di frenatura 1 tramite l'interruttore freno motore, la centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) attiva la valvola elettromagnetica freno motore, fase 1 (Y624).

A questo punto l'olio viene sospinto dal circuito dell'olio tramite il canale olio dei cilindri da 1 a 3 (14) dell'asse dei bilancieri di scarico (10) nel bilanciere di scarico con elemento idraulico (2) dei cilindri da 1 a 3.

Nei bilancieri di scarico con elemento idraulico (2) prima viene alimentata la valvola di non ritorno (16) nel senso del flusso in modo da riempire il vano sotto il pistone (8). Quando tra pistone (8) e bilanciere freno (3) non c'è più alcuna fessura, la contropressione che si genera chiude la valvola di non ritorno (16).

Si ottiene così un accoppiamentro di forza tra bilanciere freno (3) e pistone (8). In questo modo grazie al movimento discendente del relativo bilanciere freno (3) la corrispondente valvola di scarico (7) viene aperta.

Se si disattiva il livello di frenatura I, la valvola elettromagnetica, fase 1 (Y624) non viene più azionata. La pressione dell'olio presente nei bilancieri di scarico con elemento idraulico (2) e nell'asse dei bilancieri di scarico (10) si riduce.

I pistoni (8) vengono risospinti verso l'arresto inferiore per effetto della forza elastica. L'assenza di accoppiamento di forza tra bilanciere freno (3) e bilanciere di scarico con elemento idraulico (2) impedisce di trasmettere il movimento discendente del bilanciere freno (3) alla valvola di scarico (7).

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Nel livello di frenatura II la potenza frenante viene generata da tutti i cilindri.

Non appena il conducente attiva tramite l'interruttore freno motore il livello di frenatura 2, la centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) attiva non soltanto la valvola elettromagnetica freno motore, fase 1 (Y624), ma anche la valvola elettromagnetica freno motore, fase 2 (Y625).

A questo punto l'olio viene sospinto dal circuito dell'olio, tramite il canale olio dei cilindri da 1 a 3 (14) e il canale dell'olio dei cilindri da 4 a 6 (15) dell'asse dei bilancieri di scarico (10), in tutti i bilancieri di scarico con elemento idraulico (2).

Nei bilancieri di scarico con elemento idraulico (2) prima viene alimentata la valvola di non ritorno (16) nel senso del flusso in modo da riempire il vano sotto il pistone (8). Quando tra pistone (8) e bilanciere freno (3) non c'è più alcuna fessura, la contropressione che si genera chiude la valvola di non ritorno (16).

Si ottiene così un accoppiamentro di forza tra bilanciere freno (3) e pistone (8). In questo modo grazie al movimento discendente del relativo bilanciere freno (3) la corrispondente valvola di scarico viene aperta.

Se si disattiva il livello di frenatura 2, la valvola elettromagnetica freno motore, fase 1 (Y624) e la valvola elettromagnetica freno motore, fase 2 (Y625) non vengono più azionate. La pressione dell'olio presente nei bilancieri di scarico con elemento idraulico (2) e nell'asse dei bilancieri di scarico (10) si riduce.

I pistoni (8) vengono risospinti verso l'arresto inferiore per effetto della forza elastica. L'assenza di accoppiamento di forza tra bilanciere freno (3) e bilanciere di scarico con elemento idraulico (2) impedisce di trasmettere il movimento discendente del bilanciere freno (3) alla valvola di scarico (7).

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Nel livello di frenatura III la potenza frenante viene raggiunta tramite tutti i cilindri e mediante l'aumento supplementare della pressione interna del cilindro.

Non appena il conducente attiva il livello di frenatura III tramite l'interruttore freno motore, vengono dapprima attivate le stesse procedure previste per il livello di frenatura II. Oltre al freno a decompressione, che ora risulta completamente inserito, vengono attivati anche la valvola waste-gate del turbocompressore a gas di scarico (17) e l'attuatore del ricircolo dei gas di scarico (Y621).

In questo modo la pressione interna al cilindro nel ciclo di compressione viene aumentata, con conseguente incremento della coppia frenante.

Come grandezze di regolazione la centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) utilizza la pressione di sovralimentazione e il numero di giri del turbocompressore a gas di scarico.

Funzioni supplementari del freno motore

Supporto delle operazioni di innesto

Il freno motore viene attivato automaticamente in tutte le normali operazioni di innesto senza alcun intervento da parte del conducente. Attivando il freno motore, il regime motore tra le singole operazioni di innesto si riduce nettamente, assicurando una sincronizzazione più rapida e, conseguentemente, una maggiore accelerazione del veicolo.

Come grandezze di regolazione la centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) utilizza:

 Temperatura dell'olio

 Numero di giri differenziale

 Pressione di sovralimentazione

In funzione di ciò vengono attivati i livelli di frenatura I - III.

Supporto in fase di arresto del motore

Se l'accensione è disinserita e la quantità di carburante iniettata è = 0, il freno motore viene attivato automaticamente senza richiedere l'intervento del conducente. Mediante l'apertura delle valvole di scarico la compressione viene sensibilmente ridotta, in modo tale che il motore possa spegnersi lentamente senza oscillare per la compressione tra due PMS di accensione.

Questa funzione è disponibile solo se la temperatura dell'olio è inferiore a circa 70 °C. A motore caldo può pertanto accadere che il motore "salti" sensibilmente in fase di arresto.

Caratteristiche di rendimento del sistema standard e del sistema ad alte prestazioni

Il freno motore è disponibile in due diverse classi di potenza. Dal punto di vista dell'hardware i due sistemi non differiscono.

Le differenze sono presenti nel software - entrambi i sistemi dispongono di un record di dati con codici di comando differenti.

Freno motore, sistema standard

 100 kW a 1300 giri/min

 300 kW a 2300 giri/min

Freno motore, sistema ad alte prestazioni

 150 kW a 1300 giri/min

 400 kW a 2300 giri/min

Il sistema ad alte prestazioni funziona secondo lo stesso principio meccanico/termodinamico del sistema standard. Nella centralina di comando gestione del motore (MCM) (A4) sono tuttavia contenuti dei parametri che attivando il waste-gate del turbocompressore a gas di scarico permettono in tutti i livelli del freno motore di aumentare la pressione interna in tutti i cilindri.

In caso di necessità viene attivato anche l'attuatore del ricircolo dei gas di scarico (Y621) che permette di aumentare ulteriormente il livello di riempimento dei cilindri. Conseguentemente il pistone deve fornire maggiore lavoro per comprimere l'aria e dunque la coppia frenante aumenta.