(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム駆動により排気弁を吸気行程で開弁作動して排気ガスの一部を排気通路からシリンダ内に再循環させる内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンの排気ブレーキ装置であって、作動時の密閉度を二段階以上に調整可能な排気ブレーキ本体を排気通路の途中に装備し、該排気ブレーキ本体の作動をエンジンの回転数に応じ低回転領域でエンストを生じない程度の流路開度を確保し且つ高回転領域における吸気行程で吸気弁と排気弁とが同時に開いて排気が吸気通路側へ逆流しても適正な制動力を得られる密閉度を適宜に選択して制御し得るように構成したことを特徴とする排気ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンの排気ブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジンなどでは、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
【０００３】
この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気通路と吸気流路との間を外部配管により接続し、該外部配管を通して排気ガスを再循環させるのが一般的であるが、近年におけるディーゼルエンジンでは、吸気行程でシリンダの排気弁を僅かに開弁作動させることにより排気ポート側から排気ガスをシリンダ内に呼び戻すようにした内部ＥＧＲ装置も提案されている。
【０００４】
図７は前述した内部ＥＧＲ装置を搭載したディーゼルエンジンの一例を示すもので、図中１はシリンダ、２は燃焼室、３はピストン、４は排気弁、５は排気通路を夫々示し、排気行程でカムシャフト６に装備した排気カム７によりプッシュロッド８が押し上げられ、該プッシュロッド８に基端を突き上げられたロッカーアーム９がロッカーシャフト１０を中心に傾動され、前記ロッカーアーム９の先端によりクロスヘッド１１を介し排気弁４が押し下げられて開作動され、シリンダ１内の燃焼室２から排気通路５へと排気ガスが掃気されるようになっている。
【０００５】
そして、前記排気カム７には、排気行程における通常の開弁作動を担うカム山７ａに加えて、吸気行程で排気弁４を僅かに開弁作動させる為のもう一つの小さなカム山７ｂが設けられており、この小さなカム山７ｂにより吸気行程でもプッシュロッド８が僅かに押し上げられてロッカーアーム９が傾動され、該ロッカーアーム９の先端によりクロスヘッド１１を介し排気弁４が押し下げられて開作動され、排気通路５からシリンダ１内の燃焼室２へと排気ガスの一部が再循環されるようにしてある。
【０００６】
即ち、排気弁４の開作動は、図８に縦軸を開弁作動のリフト（揚程）とし且つ横軸をクランクシャフトの回転角度として示した場合に、主に実線の曲線Ａ，Ｂで示す如く行われることになり、より具体的には、クランクシャフトの回転角度０゜〜１８０゜が爆発行程、１８０゜〜３６０゜が排気行程、３６０゜〜５４０゜が吸気行程、５４０゜〜７２０゜（０゜）が圧縮行程を夫々示しているので、１８０゜付近から３６０゜付近にかけての排気行程で通常の排気カム７による比較的大きなリフトの排気弁４の開作動（曲線Ａ）が行われ、３６０゜付近から５４０゜付近にかけての吸気行程における途中で比較的小さなリフトの排気弁４の開作動（曲線Ｂ）が行われることになる（図８中における鎖線の曲線Ｃは、３６０゜付近から５４０゜付近にかけての吸気行程で通常の吸気カムにより行われる比較的大きなリフトの吸気弁の開作動を示している）。
【０００７】
また、ここに図示しているディーゼルエンジンには、ターボチャージャ１２が装備されており、該ターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａで吸気通路１３の吸入空気を加圧してインタークーラ１４を介し冷却した後にエンジンの各シリンダ１へ導入するようにしてある。
【０００８】
更に、このターボチャージャ１２のタービン１２ｂより下流の排気通路５内には、制御装置１５からの制御信号１６により閉じて排気を圧縮させることにより制動力が得られるようにした排気ブレーキ１７が装備されており、この排気ブレーキ１７は、排気通路５の開度を絞るバタフライ型式の弁体１７ａと、該弁体１７ａの傾動作動を担うアクチュエータ１７ｂとにより構成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した如きカム駆動式の内部ＥＧＲ装置を搭載したディーゼルエンジンの排気ブレーキ１７の場合、その作動時に排気通路５側の圧力が大幅に増大して吸気通路１３側より大きくなってしまうので、このような排気ブレーキ１７の作動時における吸気行程で吸気弁（図示せず）と排気弁４とが同時に開いてしまうと、排気（排気通路側の圧縮空気：排気ブレーキの作動時はアクセルオフにより燃料噴射なし）がシリンダ１及び吸気弁を経て吸気通路１３側へ一気に逆流してしまい、その結果、図９に示す如く、排気通路５側の圧力が低下して排気ブレーキ１７による制動力が低減され、特に高速走行時におけるエンジンの高回転領域で十分な制動力が得られなくなる虞れがあった。
【００１０】
他方、このような制動力の低減を避ける目的で排気ブレーキ１７の作動時における密閉度を上げておくと、エンジンの低回転領域にて排気通路５が閉じすぎとなってしまい、これによりエンストが発生し易くなるという不具合を招いてしまう問題があった。
【００１１】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、カム駆動式の内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンに排気ブレーキ装置を適用するにあたり、エンジンの低回転領域におけるエンストの発生を確実に回避しつつ、高回転領域では適正な制動力を得られるようにすることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カム駆動により排気弁を吸気行程で開弁作動して排気ガスの一部を排気通路からシリンダ内に再循環させる内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンの排気ブレーキ装置であって、作動時の密閉度を二段階以上に調整可能な排気ブレーキ本体を排気通路の途中に装備し、該排気ブレーキ本体の作動をエンジンの回転数に応じ低回転領域でエンストを生じない程度の流路開度を確保し且つ高回転領域における吸気行程で吸気弁と排気弁とが同時に開いて排気が吸気通路側へ逆流しても適正な制動力を得られる密閉度を適宜に選択して制御し得るように構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
従って、本発明では、排気ブレーキ本体の作動時の密閉度を二段階以上に調整し得るようにしているので、エンジンの回転数が低回転領域にある場合に、比較的低い密閉度を選択して排気ブレーキ本体を作動させると、必要最小限の流路開度が確保されることによりエンストの発生が未然に回避され、また、エンジンの回転数が高回転領域にある場合に、比較的高い密閉度を選択して排気ブレーキ本体を作動させると、その作動時における吸気行程で吸気弁と排気弁とが同時に開いて排気が吸気通路側へ逆流しても適正な制動力が確保されることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１〜図６は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１６】
図１に示す如く、本形態例の排気ブレーキ装置においては、前述した図７のものと略同様に内部ＥＧＲ装置を搭載したディーゼルエンジンの排気ブレーキ装置に関し、作動時の密閉度を全閉と一部開の二段階で調整可能な排気ブレーキ１８（排気ブレーキ本体）を排気通路５の途中に装備し、この排気ブレーキ１８の作動をエンジンの回転数に応じ全閉と一部開の何れかを選択して制御装置１５により制御し得るように構成している。
【００１７】
即ち、この排気ブレーキ１８には、図２の横軸に示す如き［０］［１］［２］の三つのポジション（ピストンロッド位置）があり、非作動時にポジション［０］が選択されて密閉度０％の全開状態となり、エンジンの回転数が高回転領域にある時にポジション［１］が選択されて密閉度が約１００％の全閉状態となり、エンジンの回転数が低回転領域にある時にポジション［２］が選択されて密閉度が約８８％の一部開状態となるようにしてある。
【００１８】
ここで、図１中に二点鎖線で示す排気ブレーキ１８の一部開状態にあっては、エンジンの低回転領域でエンストを生じない程度の流路開度が確保されるようになっており、また、図１中に一点鎖線で示す排気ブレーキ１８の全閉状態にあっては、エンジンの高回転領域でも適正な制動力を得られるようになっている。
【００１９】
また、ここに図示している例では、排気通路５の開度を絞るバタフライ型式の弁体１８ａの傾動作動を担うアクチュエータ１８ｂをエアシリンダにより構成しており、図示しないエアタンクからの作動エア１９を、前記アクチュエータ１８ｂのシリンダ部分を成す段付きシリンダ２０（図３〜図５参照）の第一エアポート２１及び第二エアポート２２の夫々に制御弁２３，２４を介して適宜に供給することにより密閉度が選択されるようになっている。
【００２０】
即ち、図１では概略的に示してあるが、アクチュエータ１８ｂにおけるピストンロッド２５の伸縮作動は、弁体１８ａの傾動軸に連結した図示しないレバー機構を介して弁体１８ａの傾動作動に変換されるようになっており、前記ピストンロッド２５の突出量を二段階で調整することにより弁体１８ａの傾動位置が決まるようにしてある。
【００２１】
ここで、弁体１８ａの開閉作動を担うアクチュエータ１８ｂの詳細につき以下に詳述する。
【００２２】
図３〜図５に示すように、アクチュエータ１８ｂのシリンダ部分を成す段付きシリンダ２０の小径部に、第一ピストン２６が摺動自在に嵌合保持されており、この第一ピストン２６のストッパとして機能する第二ピストン２７が、前記段付きシリンダ２０の大径部に摺動自在に嵌合保持されている。
【００２３】
また、第一ピストン２６に結合したピストンロッド２５が、第二ピストン２７に摺動自在に貫通して段付きシリンダ２０の大径部側に突出していると共に、第一ピストン２６と第二ピストン２７の相互間にスプリング２８が介装されており、第一ピストン２６がスプリング２８の弾撥力によりピストンロッド２５の没入方向に付勢され且つ第二ピストン２７がピストンロッド２５の突出方向に付勢されるようになっている。
【００２４】
尚、第二ピストン２７の受圧面積は、第一ピストン２６の受圧面積より大きくしてあり、第一ピストン２６と段付きシリンダ２０の小径部が成す第一チャンバ２９と、第二ピストン２７と段付きシリンダ２０の大径部が成す第二チャンバ３０とに対し、第一エアポート２１及び第二エアポート２２から作動エア１９を同時に導入した場合に、第二ピストン２７が第一ピストン２６を押し戻してピストンロッド２５の突出量が減少されるようになっている。
【００２５】
即ち、第一エアポート２１及び第二エアポート２２の何れにも作動エア１９が供給されていない時には、第一ピストン２６及び第二ピストン２７が共に図３に示す初期状態に保持されてピストンロッド２５が没入保持され、これにより排気ブレーキ１８が全開位置に傾動保持され、また、第一エアポート２１のみに作動エア１９が供給されて第二エアポート２２に作動エア１９が供給されない時には、第二ピストン２７が移動しない為に第一ピストン２６が図４に示すように第二ピストン２７で規制される最大位置まで移動してピストンロッド２５が大きく突出されるので、排気ブレーキ１８が全閉位置に傾動保持されることになる。
【００２６】
更に、第一エアポート２１及び第二エアポート２２の両方に作動エア１９が供給された時には、受圧面積が大きい第二ピストン２７が第一ピストン２６を押し戻す為に図５に示すようにピストンロッド２５の突出量が減少し、排気ブレーキ１８が一部開位置まで戻されることになる。
【００２７】
尚、第一エアポート２１に作動エア１９が供給されない状態で第二エアポート２２にのみ作動エア１９が供給された時には、第一ピストン２６が図３に示す初期状態に保持されるので、排気ブレーキ１８が全開位置に傾動保持されることになる。
【００２８】
一方、前記制御装置１５においては、エンジンの回転数を検出する回転センサ３１からの検出信号３２が入力されるようになっており、これにより判断される現在のエンジンの回転数に基づき、前記各制御弁２３，２４へ向け制御信号１６Ａ，１６Ｂを出力して排気ブレーキ１８の作動を制御するようにしてある。
【００２９】
尚、特に図示していないが、制御装置１５において、運転席の排気ブレーキスイッチがオンであることを示す信号と、アクセルセンサ（アクセルペダルの踏み込み角度を検出するセンサ）によるアクセルオフの信号とに基づいて、排気ブレーキ１８の作動タイミングを判断するようになっていることは勿論である。
【００３０】
而して、排気ブレーキ１８を作動すべき時に検出されたエンジンの回転数が所定の敷居値Ｎx（図６参照）より低い場合に、制御装置１５では低回転領域であると判断されて比較的低い密閉度が選択されることになり、制御信号１６Ａ，１６Ｂにより両制御弁２３，２４が開作動されて第一エアポート２１及び第二エアポート２２の両方に作動エア１９が供給され、受圧面積が大きい第二ピストン２７が第一ピストン２６を押し戻す為に図５に示すようにピストンロッド２５の突出量が減少し、排気ブレーキ１８が一部開位置（図１中の二点鎖線の傾動位置を参照）に傾動保持されるので、最小限必要な流路開度が確保されてエンストの発生が未然に回避される。
【００３１】
また、排気ブレーキ１８を作動すべき時に検出されたエンジンの回転数が所定の敷居値Ｎx（図６参照）以上であった場合には、制御装置１５で高回転領域であると判断されて比較的高い密閉度が選択されることになり、制御信号１６Ａにより一方の制御弁２３だけが開作動されて第一エアポート２１のみに作動エア１９が供給され、第一ピストン２６が図４に示すように第二ピストン２７で規制される最大位置まで移動してピストンロッド２５が大きく突出し、排気ブレーキ１８が全閉位置（図１中の一点鎖線の傾動位置を参照）に傾動保持されるので、このような排気ブレーキ１８の作動時における吸気行程で吸気弁（図示せず）と排気弁４とが同時に開いて排気が吸気通路１３側へ逆流しても、比較的高い密閉度を選択していることにより適正な制動力が確保される。
【００３２】
従って、上記形態例によれば、カム駆動式の内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンに排気ブレーキ装置を適用するにあたり、エンジンの回転数に応じて排気ブレーキ１８の作動時における密閉度を二段階で調整し得るようにしているので、エンジンの回転数が低回転領域にある場合に比較的低い密閉度を選択し且つエンジンの回転数が高回転領域にある場合に比較的高い密閉度を選択することにより、エンジンの低回転領域におけるエンストの発生を確実に回避しつつ、高回転領域では適正な制動力を得ることができる。
【００３３】
尚、本発明の排気ブレーキ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、カム駆動により排気弁を吸気行程で開弁作動する型式であれば、必ずしもＯＨＶ型のエンジンでなくて良いこと、また、排気ブレーキ本体の作動時の密閉度を二段階以上に調整可能とする構造については、図示する例に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
上記した本発明の排気ブレーキ装置によれば、カム駆動式の内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンに排気ブレーキ装置を適用するにあたり、エンジンの回転数に応じて排気ブレーキ本体の作動時における密閉度を二段階以上に調整し得るようにしているので、エンジンの回転数が低回転領域にある場合に比較的低い密閉度を選択し且つエンジンの回転数が高回転領域にある場合に比較的高い密閉度を選択することにより、エンジンの低回転領域におけるエンストの発生を確実に回避しつつ、高回転領域では適正な制動力を得ることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の排気ブレーキの各ポジションと密閉度との関係を示すグラフである。
【図３】図１の排気ブレーキのアクチュエータの詳細を示す断面図である。
【図４】図２のピストンロッドが突出した状態を示す断面図である。
【図５】図３のピストンロッドが若干没入した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の形態例におけるエンジン回転数と制動力との関係を示すグラフである。
【図７】従来例を示す概略図である。
【図８】従来例における排気弁の開弁作動のタイミングを説明するグラフである。
【図９】従来例におけるエンジン回転数と制動力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  シリンダ
４  排気弁
５  排気通路
７  排気カム
７ａ  カム山
７ｂ  カム山
１８  排気ブレーキ（排気ブレーキ本体）
３１  回転センサ
３２  検出信号
【図１】
0003659886.tif 000002
【図２】
0003659886.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003659886.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003659886.tif 000007
【図７】
0003659886.tif 000008
【図８】
0003659886.tif 000009
【図９】
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