撰文 七君

不知道大家注意到沒有，大型車輛，比如卡車和巴士減速經過時，常常發出類似 "tui tui tui" 的高頻短促噪音。

大卡車和巴士的巨大 " 屁 " 聲，要從一樁驚險事故和一個依靠裙帶關系才沒有失敗的偉大發明說起。

卡車和巴士的 " 屁 " 聲和它們燒的油有關。許多大型車輛燒的是柴油，而不是小轎車的汽油，而用柴油的卡車采用的引擎是柴油引擎，而不是小轎車的汽油引擎。

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這是因為在所有引擎中，柴油引擎的熱效率是最高的。美國機械工程師學會（ASME）介紹，柴油引擎的壓縮比是汽油引擎的 2 倍，這意味著柴油引擎的性能比汽油引擎更好，所以重卡普遍使用柴油引擎。

柴油引擎最早是德國人 Rudolf Diesel 在 19 世紀末發明的。美國也有自己的柴油引擎，美國的柴油引擎之父叫做 Clessie Lyle Cummins，現在康明斯牌卡車用的就是他的姓。不過在 20 世紀初，柴油引擎卡車還沒有現在這么普及。

1931 年 8 月，為了推廣和證明自己研發的柴油引擎的實力，Cummins 和小伙伴 Ford Moyer、Dave Evans 打算三人輪班駕駛康明斯牌的柴油卡車，從紐約一直開到洛杉磯，想要創造卡車車速的記錄。Cummins 沒有料到的是，他差點創造了卡車車禍的記錄。

Cummins 三人組在美國汽車協會的見證下，在當時他們駕駛的柴油卡車前的留影。圖片來源：美國機械工程師學會（ASME）

實際上柴油引擎在發明之初配備的制動（剎車）裝置和汽油引擎一樣，靠的是類似 " 剎車片 " 的裝置摩擦減速。Cummins 和小伙伴一上路就發現 " 剎車片 " 剎不住柴油引擎卡車，這就對柴油車的剎車系統造成了很大的壓力。

這個頓悟在加州的一條險道上得到了升天升華。

這個地方就是卡洪隘道（Cajon Pass）。它是一條 56 千米長的陡峭且曲折的石子山路，山路上穿插著許許多多的十字路口，用現在的眼光看簡直是卡車的冥道。

位于加州的卡洪隘道（Cajon Pass）。圖片來源：wikipedia

Cummins 回憶，那天開到卡洪隘道附近的時候，Dave 正好要和他換班，他告誡 Cummins，到時一定要把大家都叫醒。但是真到了那兒，剎車片已經被摩擦得火熱，完全頂不住了。用他的原話來說，他 " 絕望地 " 嘗試減速，但是一點用也沒有。后面的兩個老弟也都因為車速過高而嚇醒了。

接著，戲劇性的一幕出現了。遠方有一個發著紅光的東西正在橫穿十字路口。他們定睛一看原來是一輛運貨的火車。Cummins 說，當時 Dave 和 Ford 都崩潰了，在后面試圖靠聲波減速（大喊大叫）。幸運的是，當他們的卡車開到十字路口時，那輛火車的屁股恰好擦過，三個人總算沒有當場去世。

這次驚險的旅途確實創了紀錄：跨越 5172 千米的路程只用了 97 小時 20 分鐘。但是那幕剎車失靈的場景也給 Cummins 留下了終身陰影。

在 24 年后，已經退休的 Cummins 開始在自家地下室里設計不會被摩擦壞的柴油引擎制動系統。1957 年，Cummins 終于在費城的一個酒店旅館里想到了解決方法。他的方案就是，用柴油引擎自己來踩剎車。

年邁的 Cummins 還在進行柴油引擎相關的研發。圖片來源：美國機械工程師學會（ASME）

這個剎車系統叫做皆可博發動機制動器（Jacobs brake），也常常被稱為杰克剎車（Jake Brake），或壓縮釋放式發動機制動。

杰克剎車的原理也不復雜，它其實就是靠 " 泄氣 " 來減速，而這依靠的是柴油引擎的四沖程循環。

四沖程循環可以簡單地歸結為：吸氣（進氣）、憋氣（壓縮）、點火、放屁（排氣）。

柴油引擎的四沖程循環。圖片來源：jacobsvehiclesystems.com

在吸氣階段，引擎吸入了空氣。

在憋氣壓縮階段，空氣被壓縮。根據理想氣體狀態方程，氣體體積越小，溫度越高，這樣柴油就被點燃了，第三階段達成。

在最后的排氣階段，爆炸的氣體膨脹，推動活塞往下，為車輛輸入機械能。接著，活塞縮回，將廢氣排出。

Cummins 對排氣管進行了改造，讓司機可以手動打開排氣閥，在柴油為卡車輸入動力之前就將炙熱的氣體排出去，讓卡車失去動力而減速。

Cummins 設計的杰克剎車（右）在壓縮后就將氣體排出，把燃油動力 " 泄 " 掉。圖片來源：jacobsvehiclesystems.com

當年他就為這個設計申請了專利。雖然后來的實踐證明，杰克剎車能夠有效延長柴油引擎的壽命（皆可博還稱，杰克剎車可以將傳統剎車的壽命延長 2 - 3 倍），不過當時沒有任何主流汽車廠商看好這種新型剎車系統，而它的最終面世還是靠著一層裙帶關系。

原來，Cummins 的大侄子被爹媽安排了一次相親，相親對象是當時是世界上最大的鉆頭制造商 Jacobs Manufacturing Company 副主席的閨女。

這倆人一見面就對上眼了，而親家也互相對上眼了。女方家長對 Cummins 的發明展現出了很強的興趣。就這樣在 1961 年，第一輛具有杰克剎車系統的卡車 Cummins NH 系列出廠。當然了，女方公司名 Jacobs 也是皆可博發動機制動器這個名字的由來。

美國機械工程師學會稱，在之后的數十年里，杰克剎車一直是美國乃至全世界重型柴油卡車的標配（如 CAT、Mack），后來美國的軍事車輛也采用了這種制動裝置。我國的東風 dCi、玉柴 6K、西安康明斯等廠家也都裝用杰克剎車系統。

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因為對柴油卡車性能和安全駕駛的貢獻，杰克剎車被收錄為第 81 個國家級機械工程歷史地標（National Historic Mechanical Engineering Landmark）。

直到現在杰克剎車依然是重卡的主流輔助制動系統。

但是，杰克剎車也有很多缺點，第一就是排氣時氣體震動引發的巨大噪音。因此在靠近住宅密集區域，杰克剎車往往會被禁止使用。

禁止杰克剎車的標牌。圖片來源：wikipedia

此外，杰克剎車一開就要排出許多廢氣，污染很大，而現在許多國家對柴油引擎提出了環保要求，所以杰克剎車也受到了來自新型制動系統（比如渦輪增壓器）的競爭壓力。

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最后要指出的是，大型車輛的制動系統往往有很多套，許多巴士和卡車在停車時那一聲長而哀怨的 " 切 " 聲并不來自杰克剎車，而來自另一種常見剎車系統——氣動制動機。

氣動制動的聲音

簡單來說，氣動制動機是利用高壓空氣踩剎車的制動系統。在司機啟動氣動制動時，高壓氣體在被排出的同時使車輪停止滾動，這高壓氣體的泄氣聲就是大車停車 " 屁聲 " 的來源了。

總而言之：

超車靠吸氣，停車靠放屁，安全靠 " 運 " 氣。