Motor freni, sürtünme freni veya manyetik fren gibi ek harici frenleme mekanizmaları kullanmak yerine, bir motorlu taşıtınmotorunun içindeki yavaşlatma kuvvetleri kullanıldığında meydana gelir.
Bu terim genellikle, farklı bir mekanizma kullanan başka bir tür frenleme, özellikle sıkıştırma serbest bırakma frenleme veya "jake frenleme" ile karıştırılmaktadır.
Birçok ülkedeki trafik düzenlemeleri, gaz pedalı kullanılmadığında kamyonların her zaman uygun bir vites ile sürülmesini gerektirir; bu da belirli miktarda motor frenlemesi sağlar (motor yağı ve motordan pompalanan hava ve motor sürtünme kayıpları silindir duvarlarına ve yataklara viskoz kayıplar sağlar).
Tür
Benzinli motorlar
"Motor freni" terimi, gaz pedalı bırakıldığında benzinli motorlarda meydana gelen frenleme etkisini ifade eder. Bu, yakıt enjeksiyonunun durmasına ve gaz kelebeği valfinin neredeyse tamamen kapanmasına neden olarak, örneğin bir turbodan gelen zorunlu hava akışını büyük ölçüde kısıtlar. İkincisi, silindirlerin frenleme etkisine karşı çalışması gereken güçlü bir manifold vakumuna neden olur - potansiyel enerjinin çoğunu zaman içinde sistemden uzaklaştırır ve motor frenleme etkisinin çoğunu üretir.[1] Bu vakum manifoldu etkisi, genellikle motorla bağlantıya geçmek için daha hızlı dönen bir tahrik hattını indükleyen, vites küçültme ile güçlendirilebilir.
Motor freni benzinli motorlarda daha etkilidir. Eski tip benzinli motorlarda sürücü ayağını gaz pedalından çektiğinde gaz kelebeği kısmı kapalı konuma geçer. Bu durumda silindir içine hava-yakıt karışımının alınması zorlaşır (pompalama kayıpları artar). Artan pompalama kayıplarını karşılamak için motorun kinetik enerjisi kullanılır ve bu da motor devrinin düşerek aracın yavaşlamasına neden olur. Elektronik kontrollü benzinli araçlarda sürücü ayağını gaz pedalından çektiğinde ve motor devir sayısı genellikle 2000 d/dk'nın üstünde ise elektronik kontrol ünitesi yakıt enjeksiyonunu sonlandırır ve silindire sadece hava alınır. Silindirlere dolan hava sıkıştırma zamanında sıkıştırılır, ancak yakıt püskürtülmediği için yanma meydana gelmez (piston üzerinde bir itme kuvveti oluşmaz). Silindir içindeki hava egzoz subabının açılması ile silindirden dışarı çıkar. Bu süreçte motor bir kompresör gibi çalışır. Havayı sıkıştırmak için gerekli olan güç aracın kinetik enerjisinden karşılanır. Böylece motor devri düşürülerek araç yavaşlatılmış olur. Bazı eski tip dizel araçlarda daha etkili motor freni için özel subap mekanizması veya farklı subap kontrolü kullanılmıştır.
Motor freni, bir aracın yokuş aşağı gitme hızını kontrol etmenin uygun bir yöntemidir. Motor freni, daha düşük bir vitese geçerek, ayak freninin tekrar tekrar uygulanması ihtiyacını azaltır ve frenlerin aşırı ısınma riskini azaltır.[2]
Dizel motorlar
Dizel motorlarda yukarıdaki anlamda bir motor freni yoktur. Benzinli motorlardan farklı olarak dizel motorlar, hava girişini daraltmak ve benzinli motorların yaptığı gibi sabit bir yakıt oranını korumak yerine, yakıt akışını kontrol gücüne göre değiştirir. Bir gaz kelebeği vakumunu muhafaza etmediklerinden, aynı motor frenleme etkilerine maruz kalmazlar. Bu, kısmen turbo olmayan dizel motorlu araçların, eşdeğer bir benzinli motordan daha uzun süre vitese geçebilmesinin sebebidir.
Dekompresyon motor freni
Dekompresyon motor freni (ayrıca Jacobs freni ya da "jake freni" olarak da bilinir), gerçek motor freni ile en çok karıştırılan fren türüdür; esas olarak büyük dizel kamyonlarda kullanılır ve sıkıştırma strokunun üstündeki egzoz valflerini açarak çalışır, bu nedenle basınçlı havada depolanan büyük miktarda enerji krank miline geri gönderilmez, ancak atmosfere salınır.
Normal olarak, sıkıştırma vuruşu sırasında, yukarı doğru hareket eden piston silindirdeki havayı sıkıştırırken enerji kullanılır; basınçlı hava daha sonra sıkıştırılmış bir yay görevi görür ve pistonu geri aşağı doğru iter. Ancak, jake freni çalışırken, basınçlı hava piston aşağı doğru hareket etmeye başlamadan hemen önce boşaltılır. (Basınçlı havanın bu ani salınımı, bir ateşli silahın ağzından çıkan, genişleyen gazlara benzer sesli ses dalgaları oluşturur.) Basınçlı hava içerisinde depolanan enerjiyi kaybettikten sonra, "geri yaylanma" olmaz, bu nedenle motor pistonu tekrar aşağı çekerek daha fazla enerji tüketir.
Bu tür fren, insanların yaşadığı birçok yerde yasaklanır veya kısıtlanır, çünkü geceleri insanları uyandırmak da dahil olmak üzere çevreyi rahatsız edecek kadar yüksek, makineli tüfek sesine benzer bir ses oluşturur. Bununla birlikte, çok etkilidir ve sürtünme fren sisteminin ömrünü önemli ölçüde uzatan muazzam miktarda frenleme kuvveti yaratır - 565 hp (421 kW) dizel motor, 2.100 dev/dak.'da 600 hp (450 kW)'ye kadar fren gücü üretebilir.[3]
Egzoz freni
Bir egzoz freni, bir benzinli motorda emme gazının neden olduğu gibi egzozda bir kısıtlamaya neden olarak çalışır. Basit bir ifadeyle, egzozun arka basıncını arttırarak çalışır. Bu frenlerin neredeyse tamamı, varsa turboşarjın aşağısına monte edilmiş bir gaz kelebeği valfine benzer kelebek valflerdir.
Egzoz tıkanıklıkları
Modern dizel motorlar emisyonlar üzerinde birçok sıkı kontrole tabidir ve çoğu zaman egzozda birçok engele sahiptir, bu da bir benzinli motorda olduğu gibi, motor freni yapıyormuş hissi oluşmasını sağlar. Başlıcaları şunlardır:
Turboşarj durduğunda bir miktar geri basınç oluşturur
Egzoz gazı geriçevrimi (EGR) valfi, egzoz gazını genellikle sınırlı/dar bir borudan motor girişine geri yönlendirir.
Dizel partikül filtresi (DPF), atmosfere salınacak kurum parçacıklarını tutması için tasarlanmıştır; aksi takdirde egzoz akışını büyük ölçüde engeller ve küçük bir klima pompası kadar güç tüketebilir.
İki zamanlı motorlar
Bir premiks iki zamanlı motorda, motor freni motora son derece zararlı olabilir, çünkü silindir ve piston yağlayıcı yakıtla karıştırılmış bir halde tüm silindirlere ulaşır. Sonuç olarak, motor freni sırasında, motor sadece yakıtı değil, aynı zamanda yağlayıcı da açar ve böylece motorun hızlı bir şekilde aşınmasına sebep olur. Birçok eski iki zamanlı otomobilin (Saab, Wartburg, vb.) motor frenlemesini isteğe bağlı yapmak için şanzımanda bir cihaz vardı. 1970'lerden bu yana iki zamanlı motosiklet motorlarının çoğu, suzuki'nin Posi-Force sistemi gibi gaz kelebeği ve yakıt sisteminden bağımsız bir yağ pompası ile yağlandı.
