배기브레이크
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1. 개요
배기 브레이크는 배기 시스템에 배압을 생성하여 엔진의 속도를 늦추는 제동 장치이다. 주로 차량 총중량 3.5톤 이상의 트럭이나 버스에 사용되며, 내리막길에서 무거운 짐을 실은 차량의 속도를 줄이는 데 효과적이다. 배기 브레이크는 나비 밸브를 사용하여 작동하며, 운전자가 브레이크를 밟으면 밸브가 닫히고 배기 가스 흐름을 제한하여 엔진에 배압을 생성한다. 과거에는 배기 브레이크 작동 시 제동등 점등 여부에 대한 논란이 있었으나, 현재는 자동차 제조사에 따라 다른 대응을 하고 있다. 최근에는 배출가스 규제 강화로 인해 리타더를 장착하는 경향이 늘고 있다.
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| 배기브레이크 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 감속 장치 |
| 용도 | 디젤 엔진의 감속 |
| 작동 원리 | 배기 가스 흐름 차단 |
| 작동 방식 | 엔진 브레이크의 보조 장치 |
| 상세 정보 | |
| 기능 | 배기통을 막아 엔진 회전을 늦춤 |
| 효과 | 브레이크 과열 방지 및 수명 연장 |
| 주의 사항 | 엔진 손상 방지를 위한 적절한 사용 필요 변속 기어와 함께 사용 권장 |
2. 작동 원리
배기 브레이크는 기본적으로 배기 시스템에 배압을 생성하는 밸브로, 엔진의 피스톤에 충분한 힘을 가하여 엔진의 속도를 늦춘다. 대부분의 경우 배기 브레이크는 매우 효과적이어서 차량의 서비스 브레이크를 전혀 사용하지 않고도 내리막길에서 무거운 짐을 실은 차량의 속도를 늦출 수 있다. 이러한 조건에서 실린더에서 나오는 배기 흐름은 병목 현상을 일으키고 배기 브레이크의 상류에서 배기 시스템의 압력이 빠르게 증가한다. 엔진 속도에 따라 이 압력은 쉽게 최대 작동 압력 60 PSI에 도달할 수 있다. 최대 작동 압력은 배기 브레이크 설계의 일부로 제한된다. 이 예에서 동일한 60 PSI는 전체 배기 행정(배기 밸브 열림) 동안 실린더에 남아 있으며 피스톤 상단에 60 PSI를 가하여 위쪽 움직임에 저항한다. 이는 음의 토크를 생성하여 제동 효과를 위해 엔진 속도를 늦춘다.
일부 혁신은 다양한 수단을 통해 배압을 증가시켜 플라이휠에서 더 많은 토크를 생성하고 따라서 더 많은 제동력을 얻는다. 제동 효율은 동력 단위로 측정되며 엔진의 최대 출력의 약 60~80%이다. 차량을 다운 시프트(바퀴에 대한 엔진의 지렛대 또는 기어비 증가)하여 더 많은 성능을 얻을 수 있다. 또한 인기 있는 압축 브레이크인 제이크 브레이크도 참조하십시오.
배기 브레이크는 원형 모양의 금속으로 만들어지며, 주변에 세 개의 원형 절단면이 있다. 이는 배기 파이프의 전체 단면을 막지 않기 위한 것으로, 만약 구멍이 없다면 엔진은 속도가 줄어드는 대신 멈추게 된다.
나비 밸브는 유압 연결 장치를 통해 작동된다. 이는 나비 밸브에 연결된 유압 펌프로 구성된다. 운전자가 브레이크를 밟으면 실린더는 압력을 줄여 밸브가 닫히고 배기 가스의 흐름을 제한한다. 이 때 나비 밸브는 배기 가스의 흐름에 수직으로 유지되어 엔진에 배압을 생성한다. 나비 밸브에는 하나에서 세 개의 구멍이 있어 배기 파이프가 완전히 막히지 않도록 하여 높은 압력으로 인한 손상을 방지한다.
운전자가 브레이크를 놓으면 실린더는 압력을 발생시켜 나비 밸브가 열리고 배기 가스가 배기 파이프로 흐르도록 한다. 이 때 나비 밸브는 배기 가스의 흐름과 평행하게 유지되어 엔진의 압력을 해제하고 엔진 속도를 증가시킨다.
2. 1. 밸브 메커니즘
배기 브레이크는 원형 모양의 금속으로 만들어지며, 주변에 세 개의 원형 절단면이 있다. 이는 배기 파이프의 전체 단면을 막지 않기 위한 것으로, 만약 구멍이 없다면 엔진은 속도가 줄어드는 대신 멈추게 된다.나비 밸브는 유압 연결 장치를 통해 작동된다. 이는 나비 밸브에 연결된 유압 펌프로 구성된다. 운전자가 브레이크를 밟으면 실린더는 압력을 줄여 밸브가 닫히고 배기 가스의 흐름을 제한한다. 이 때 나비 밸브는 배기 가스의 흐름에 수직으로 유지되어 엔진에 배압을 생성한다. 나비 밸브에는 하나에서 세 개의 구멍이 있어 배기 파이프가 완전히 막히지 않도록 하여 높은 압력으로 인한 손상을 방지한다.
운전자가 브레이크를 놓으면 실린더는 압력을 발생시켜 나비 밸브가 열리고 배기 가스가 배기 파이프로 흐르도록 한다. 이 때 나비 밸브는 배기 가스의 흐름과 평행하게 유지되어 엔진의 압력을 해제하고 엔진 속도를 증가시킨다.
2. 2. 배압 제어
배기브레이크는 원형 모양의 금속으로 만들어지며, 주변에 세 개의 원형 절단면이 있다. 이러한 절단면은 배기 파이프의 전체 단면을 막지 않아 엔진이 속도가 줄어드는 대신 멈추는 것을 방지한다.나비 밸브는 유압 연결 장치를 통해 작동된다. 운전자가 브레이크를 밟으면 실린더는 압력을 줄여 밸브가 닫히고 배기 가스의 흐름을 제한한다. 이때 나비 밸브는 배기 가스의 흐름에 수직으로 유지되어 엔진에 배압을 생성한다. 나비 밸브에는 하나에서 세 개의 구멍이 있어 배기 파이프가 완전히 막히지 않도록 하여 높은 압력으로 인한 손상을 방지한다.
운전자가 브레이크를 놓으면 실린더는 압력을 발생시켜 나비 밸브가 열리고 배기 가스가 배기 파이프로 흐르도록 한다. 이때 나비 밸브는 배기 가스의 흐름과 평행하게 유지되어 엔진의 압력을 해제하고 엔진 속도를 증가시킨다.
3. 종류
3. 1. 나비형 밸브 (Pedal-operated butterfly valve)
배기브레이크는 원형 금속으로 만들어지며, 주변에 세 개의 원형 절단면이 있다. 이는 배기 파이프 전체 단면을 막지 않도록 하기 위함이다. 만약 구멍이 없다면 엔진은 감속 대신 멈추게 된다.나비형 밸브는 유압 연결 장치를 통해 작동된다. 이는 나비 밸브에 연결된 유압 펌프로 구성된다. 운전자가 브레이크를 밟으면 실린더는 압력을 줄여 밸브가 닫히고 배기 가스 흐름을 제한한다. 이때 나비 밸브는 배기 가스 흐름에 수직으로 유지되어 엔진에 배압을 생성한다. 나비 밸브에는 1~3개의 구멍이 있어 배기 파이프가 완전히 막히지 않도록 하여 높은 압력으로 인한 손상을 방지한다.
운전자가 브레이크를 놓으면 실린더는 압력을 발생시켜 나비 밸브가 열리고 배기 가스가 배기 파이프로 흐르도록 한다. 이때 나비 밸브는 배기 가스 흐름과 평행하게 유지되어 엔진 압력을 해제하고 엔진 속도를 증가시킨다.
3. 2. 2단계 압력 제어
나비 밸브를 사용하여 배압을 증가시키는 것은 2단계로 작동하는 것도 가능하다. 즉 2개의 밸브를 사용할 수 있다. 이는 밸브의 효율적인 작동을 보장하고 밸브 고장을 방지하여 수명을 연장시킨다. 이러한 유형의 배열은 대형 트럭의 경우에 매우 유용하다. 엔진 속도를 줄이기 위해 충분한 배압을 생성하려면 밸브에서 큰 힘이 필요한데, 이는 2개의 밸브 배열로 가능하다.3. 3. ARIS 액추에이터 밸브
일반적으로 공압 또는 유압 액추에이터가 버터플라이 밸브를 작동시키는 데 사용되지만, 배기 가스의 큰 힘으로 인해 이러한 유형의 액추에이터는 비효율적인 것으로 나타났다. 따라서 업계에서 널리 사용되며 효과적인 밸브 작동력을 제공하는 ARIS형 밸브 액추에이터가 사용된다.4. 대한민국 관련 법규 및 논란
배기브레이크는 보안 기준상 "감속 장치"로 정의되며, 풋 브레이크처럼 차량을 정지시킬 수는 없다. 주로 차량 총중량 3.5톤 이상의 트럭이나 버스에 사용된다.
과거에는 배기 브레이크를 비롯한 보조 브레이크 작동 시에는 제동등이 점등되지 않았기 때문에, 특히 고속도로에서 추돌 사고의 요인 중 하나가 된다고 생각되었다. 이를 받아들여 1993년 운수성은 법 개정을 검토하여, 차량 보안 기준 개정 시에, 감속률이 2.2 m/s/s를 초과하는 배기 브레이크 작동 시에 제동등을 점등하도록 의무화하는 기준을 도입했다[2]. 일본 자동차 공업회는 이 기준 개정을 받아, 배기 브레이크 작동 시에 제동등을 반드시 점등시키는 자율 대응을 실시했다.
그러나, 긴 내리막길에서 제동등이 항상 점등된 상태로 주행하면, 거기에서 더 풋 브레이크를 사용한 급제동으로 이행해도 점등 상태에 변화가 없기 때문에, 후속 차량에 대한 급제동의 경고 효과가 없다는 이유로, 현장에서는 비판도 제기되었다. 그 후, 1999년 일본 자동차 연구소에서 보조 브레이크 작동 시에 제동등을 점등하는 것의 문제점에 관한 보고서가 제출되었고, 이 이후에는 배기 브레이크로 반드시 제동등이 점등되는 사양은 아니게 되었으며, 자동차 제조사에 따라 다른 대응을 하고 있다.
4. 1. 제동등 점등 논란
배기브레이크는 보안 기준상 "감속 장치"로 정의되며, 풋 브레이크처럼 차량을 정지시킬 수는 없다.[2] 주로 차량 총중량 3.5톤 이상의 트럭이나 버스에 사용된다.과거에는 배기 브레이크를 비롯한 보조 브레이크 작동 시에는 제동등이 점등되지 않아, 특히 고속도로에서 추돌 사고의 요인이 된다고 생각되었다.[2] 1993년 운수성의 차량 보안 기준 개정 시, 감속률이 2.2 m/s/s를 초과하는 배기 브레이크 작동 시에 제동등을 점등하도록 의무화하는 기준이 도입되었다.[2] 일본 자동차 공업회는 배기 브레이크 작동 시 제동등을 반드시 점등시키는 자율 대응을 실시했다.[2]
그러나 긴 내리막길에서 제동등이 항상 점등된 상태로 주행하면, 풋 브레이크를 사용한 급제동으로 이행해도 점등 상태에 변화가 없어 후속 차량에 대한 급제동 경고 효과가 없다는 비판이 제기되었다.[2] 1999년 일본 자동차 연구소에서 보조 브레이크 작동 시 제동등 점등의 문제점에 관한 보고서가 제출된 이후, 배기 브레이크로 반드시 제동등이 점등되는 사양은 아니게 되었으며, 자동차 제조사에 따라 다른 대응을 하고 있다.[2]
5. 소음 문제
압축 브레이크는 엔진 브레이크의 한 형태로, 배기브레이크보다 더 큰 소음을 발생시킨다. 이러한 이유로 일부 차량 원래 장비 제조업체(OEM)는 제동력이 낮음에도 불구하고 배기 브레이크를 사용하는 것을 선호한다. 압축 제동과 배기 제동을 결합하면 압축 브레이크 단독 사용 시보다 소음은 덜하면서 효과를 높일 수 있다.
많은 관할 구역에서 소음기가 없는 압축 브레이크의 사용을 금지하고 있다.
6. 현재 동향 및 대안
배기브레이크는 보안 기준상 "감속 장치"로 정의되며, 풋 브레이크처럼 차량을 정지시킬 수는 없다.[2] 주로 차량 총중량 3.5톤 이상의 트럭이나 버스에 사용된다.
일본 내수용 일본차의 경우, 조작은 스티어링 칼럼 측면 (턴 시그널스위치의 반대쪽. 와이퍼 스위치나 비상등 스위치와 겸용하는 차종도 있다.)에 설치된 레버로 하며, 아래로 누르거나 (이스즈, 히노, UD (닛산 디젤)의 구형 차) 위로 올리는 것 (후소, UD의 현행차)으로 작동한다. 액셀 페달 또는 클러치 페달을 밟으면 해제된다. 유럽차에서는 바닥에 스위치가 있어, 오른발의 힐로 밟고 있는 동안만 배기 브레이크가 작동하는 경우도 있다. 이 스위치는 액셀 페달에서 완전히 발을 떼지 않으면 (스로틀을 완전히 닫지 않으면) 조작할 수 없는 위치에 있다.
과거에는 배기 브레이크를 비롯한 보조 브레이크 작동 시에는 제동등이 점등되지 않았기 때문에, 특히 고속도로에서 추돌 사고의 요인 중 하나가 된다고 생각되었다. 1993년 차량 보안 기준 개정 시에, 감속률이 2.2 m/s/s를 초과하는 배기 브레이크 작동 시에 제동등을 점등하도록 의무화하는 기준을 도입했다[2] . 일본 자동차 공업회는 배기 브레이크 작동 시에 제동등을 반드시 점등시키는 자율 대응을 실시했다. 그러나, 긴 내리막길에서 제동등이 항상 점등된 상태로 주행하면, 거기에서 더 풋 브레이크를 사용한 급제동으로 이행해도 점등 상태에 변화가 없기 때문에, 후속 차량에 대한 급제동의 경고 효과가 없다는 비판도 제기되었다. 1999년 일본 자동차 연구소에서 보조 브레이크 작동 시에 제동등을 점등하는 것의 문제점에 관한 보고서가 제출되었고, 이후에는 배기 브레이크로 반드시 제동등이 점등되는 사양은 아니게 되었으며, 자동차 제조사에 따라 다른 대응을 하고 있다.
현재는 배출가스 규제 강화로 디젤차의 과급기 부착 소배기량화가 세계적인 추세가 되고 있으며, 대배기량 엔진에 비하면 배기 브레이크의 효과를 얻기 어려워, 대형 차량 등에서는 대신 리타더를 장착하는 경향이 있다.
7. 기타
참조
[1]
문서
디젤 엔진은 가솔린 엔진처럼 [[인테이크 매니폴드]]에서 안정적으로 부압을 발생시킬 수 없기 때문에 진공 펌프가 장착된다.
[2]
법령
국토교통성 도로 운송 차량의 보안 기준의 세목을 정하는 고시 제212조 "감속 능력이 2.2m/s2 이하인 보조 제동 장치에 있어서는 조작 중에 제동등이 점등되지 않는 구조로 할 수 있다"
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