(57)【要約】【課題】圧縮圧開放型エンジンブレーキに容量固定式のターボチャージャを支障なく併用し得るようにする。【解決手段】エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動した際における排気圧力の過剰な上昇を抑制するための排気圧力抑制装置に関し、エンジン２５からの排気ガス１０を適宜にターボチャージャ２７のタービン２７ｂを迂回させて流し得るウエストゲート３１を備え、圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動状態で且つエンジン回転数が所定の閾値を超えている条件下で前記ウエストゲート３１を開通するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動した際における排気圧力の過剰な上昇を抑制するための排気圧力抑制装置であって、エンジンからの排気ガスを適宜にターボチャージャのタービンを迂回させて流し得るウエストゲートを備え、圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動状態で且つエンジン回転数が所定の閾値を超えている条件下で前記ウエストゲートを開通するように構成したことを特徴とする排気圧力抑制装置。
【請求項２】
大気圧を検出する大気圧センサを備え、該大気圧センサにより検出される大気圧が低くなるのに従いエンジン回転数の閾値が高く変更されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の排気圧力抑制装置。
【請求項３】
エンジン回転数の閾値に基づくウエストゲートの開閉作動の切り替えにヒステリシスが設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気圧力抑制装置。
【請求項４】
ターボチャージャのオーバーランや過剰な過給圧の上昇の虞れがある運転領域でウエストゲートを開通せしめる制御が併用されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排気圧力抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気圧力抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラックやバスなどの大型車両では、もともと車両重量が大きい上に積載荷重が加わるため、減速時に慣性力が大きく作用することになり、常用ブレーキ装置にかかる負担が大きくなる。
【０００３】
そこで、下り坂などでブレーキをかける頻度が高い時には、一般的にエンジンブレーキを併用することが行われているが、積載荷重が大きい場合や坂道が急勾配であるような場合には、十分なエンジンブレーキの効果が得られないことがある。
【０００４】
このため、エンジンの圧縮上死点付近で排気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を開放することにより次の膨張行程におけるピストンを押し下げる力の発生を少くして圧縮行程で得た制動力を有効に作用させるようにした圧縮圧開放型エンジンブレーキを補助的に装備することが行われている。
【０００５】
図４は従来における圧縮圧開放型エンジンブレーキの一例を示すもので、図４中１は気筒、２は燃焼室、３はピストン、４は排気弁、５は排気管を夫々示し、排気行程でカムシャフト６に装備した排気カム７により基端をローラ８ａを介し押し上げられて傾動するロッカーアーム８の先端によりバルブブリッジ９を介し両方の排気弁４が押し下げられて開作動され、燃焼室２から排気管５へと排気ガス１０が掃気されるようになっている。
【０００６】
ここで、図示する例においては、ロッカーアーム８の先端に、バルブブリッジ９の頂部までの間隔を調整する為のアジャストスクリュー１５が装備されており、該アジャストスクリュー１５の下端部には、バルブブリッジ９の頂部に対し常に水平状態で当接し得るようチップ１５ａが揺動自在に装備されている。
【０００７】
そして、前記ロッカーアーム８の先端によりバルブブリッジ９を介し両方の排気弁４が押し下げられて開作動される際には、前記ロッカーアーム８の基端が上方の油圧ユニット１１に備えられたマスターピストン１２を押し上げ、前記油圧ユニット１１内に穿設された油通路１３に圧力を発生させて別の気筒１の上方にあるスレーブピストン１４を従動させて下降せしめ、該スレーブピストン１４により当該気筒１のロッカーアーム８の先端側上部を押し下げてバルブブリッジ９を介し両方の排気弁４を開作動し得るようにしてある。
【０００８】
即ち、排気行程となっている別の気筒１のマスターピストン１２の作動により、圧縮上死点付近となっている気筒１のスレーブピストン１４が従動されるよう行程タイミングの合う気筒１相互のスレーブピストン１４とマスターピストン１２との間が油通路１３で接続されており、該油通路１３には、該油通路１３の油圧の保持・開放を切り替える為の作動油供給手段であるソレノイドバルブ１６及びコントロールバルブ１７を介し作動油１８（エンジンオイル）が供給されるようになっている。
【０００９】
ここで、ソレノイドバルブ１６は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１９からの制御信号１６ａにより作動油１８の供給・遮断を行い、コントロールバルブ１７は、ソレノイドバルブ１６が開いた状態で前記油通路１３の油圧が保持されるよう逆止弁として機能し且つソレノイドバルブ１６が閉じた状態では前記油通路１３の油圧をリリーフ口２０へと開放するよう機能するものである。
【００１０】
尚、図４中２１は吸入空気、２２は吸気管、２３は吸気や排気を担うロッカーアーム８を回動自在に軸支して該ロッカーアーム８の傾動軸を成すロッカーシャフト、２４はコンプレッサ２４ａとタービン２４ｂを備えて成る容量可変式のターボチャージャを示している。
【００１１】
而して、斯かる圧縮圧開放型エンジンブレーキにおいては、制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を開けておくと、コントロールバルブ１７が逆止弁として機能して油通路１３が閉じるので、各気筒１の夫々が異なるタイミングで圧力上死点付近となった際に、排気行程にある別の気筒１の排気弁４を開作動する為の排気カム７の押し上げによりロッカーアーム８を介しマスターピストン１２が押し上げられて油通路１３に圧力が発生し、圧縮上死点付近にある気筒１のスレーブピストン１４が従動されて一方の排気弁４が開作動されるので、燃焼室２内から排気管５へと圧縮空気が開放されて次の膨張行程におけるピストン３を押し下げる力の発生が少くなり、圧縮行程で得た制動力が有効に活用されることになる。
【００１２】
また、制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を閉じておけば、コントロールバルブ１７により油通路１３の油圧が開放され、油通路１３内には圧力が発生しないので、スレーブピストン１４が従動されなくなり、排気弁４は通常の開弁操作により排気行程でのみ開作動されて圧縮上死点付近では開作動されなくなる。
【００１３】
一般的に、この種の圧縮圧開放型エンジンブレーキには、タービン２４ｂのノズルベーン２４ｃをアクチュエータ２６により傾動することで前記タービン２４ｂ側のノズル開度を調整し得るようにした容量可変式のターボチャージャ２４（バリアブルジオメトリーターボチャージャ）が併用され、エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動した際に、タービン２４ｂ側のノズル開度を大きく開けることで排気ガス１０の通過抵抗を減らして排気圧力の過剰な上昇を抑制できるようにしてある。
【００１４】
尚、この種の圧縮圧開放型エンジンブレーキと容量可変式のターボチャージャとの併用例についての先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−２３９６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、タービン側のノズル開度を調整する機構を持たない容量固定式のターボチャージャを搭載した車両に圧縮圧開放型エンジンブレーキを適用しようとした場合、エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動した際における排気圧力の過剰な上昇を抑制し得るような具体的な対策が未だ提案されておらず、排気圧力の過剰な上昇によりタービンがオーバーランを起こして損傷したり、該タービンのオーバーランに伴い過給圧が過剰に上昇して筒内圧力が高まることで強制的な排気弁の開作動時に排気バルブを折損したりする虞れがあった。
【００１７】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、圧縮圧開放型エンジンブレーキに容量固定式のターボチャージャを支障なく併用し得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動した際における排気圧力の過剰な上昇を抑制するための排気圧力抑制装置であって、エンジンからの排気ガスを適宜にターボチャージャのタービンを迂回させて流し得るウエストゲートを備え、圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動状態で且つエンジン回転数が所定の閾値を超えている条件下で前記ウエストゲートを開通するように構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
而して、エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動した際に、エンジン回転数が所定の閾値を超えていれば、ウエストゲートが開通してエンジンからの排気ガスがタービンを迂回して流れ、これにより排気圧力の過剰な上昇が抑制されてタービンのオーバーランや過給圧の過剰な上昇が未然に回避されることになる。
【００２０】
また、本発明においては、大気圧を検出する大気圧センサを備え、該大気圧センサにより検出される大気圧が低くなるのに従いエンジン回転数の閾値が高く変更されるように構成されていることが好ましく、このようにすれば、大気圧に応じてエンジン回転数の閾値が極力高く設定され、無駄なターボチャージャの休止が回避されて該ターボチャージャの稼働効率の低下が抑制される。
【００２１】
即ち、標高が高い地域で大気圧が低くなると、エンジンでの作動ガス量（質量）が小さくなって排気圧力が低くなるため、ウエストゲートを開通せしめるエンジン回転数の閾値を高く設定してもタービンのオーバーランや過給圧の過剰な上昇を回避することが可能となり、ターボチャージャを無駄に休止させなくて済むことになる。
【００２２】
更に、本発明においては、エンジン回転数の閾値に基づくウエストゲートの開閉作動の切り替えにヒステリシスが設定されていることが好ましく、このようにすれば、エンジン回転数の閾値（制御目標値）を中心として少し高めの回転数でウエストゲートを閉から開に切り替える一方、エンジン回転数の閾値（制御目標値）を中心として少し低めの回転数でウエストゲートを開から閉に切り替えることが可能となる。
【００２３】
即ち、ウエストゲートを閉から開に切り替える時のエンジン回転数と、ウエストゲートを開から閉に切り替える時のエンジン回転数とに幅を持たせることが可能となるので、エンジン回転数が閾値近辺で推移する場合にウエストゲートが頻繁に開閉するチャタリング現象を回避することが可能となる。
【００２４】
また、本発明においては、ターボチャージャのオーバーランや過剰な過給圧の上昇の虞れがある運転領域でウエストゲートを開通せしめる制御が併用されていても良く、このようにすれば、圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動とは無関係なターボチャージャのオーバーランや過剰な過給圧の上昇を回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
上記した本発明の排気圧力抑制装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２６】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動しても、ウエストゲートを開通することでエンジンからの排気ガスをタービンを迂回させて流すことができ、これにより排気圧力の過剰な上昇を抑制することができてタービンのオーバーランや過給圧の過剰な上昇を未然に回避することができるので、圧縮圧開放型エンジンブレーキに容量固定式のターボチャージャを支障なく併用することができる。
【００２７】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、大気圧に応じてエンジン回転数の閾値を極力高く設定することができ、これにより無駄なターボチャージャの休止を回避することができるので、該ターボチャージャの稼働効率の低下を抑制することができる。
【００２８】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、ウエストゲートを閉から開に切り替える時のエンジン回転数と、ウエストゲートを開から閉に切り替える時のエンジン回転数とに幅を持たせることができ、エンジン回転数が閾値近辺で推移するような場合に、ウエストゲートが頻繁に開閉するチャタリング現象を回避することができる。
【００２９】
（ＩＶ）本発明の請求項４に記載の発明によれば、圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動とは無関係なターボチャージャのオーバーランや過剰な過給圧の上昇についても回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】エンジン回転数の閾値と大気圧との関係を示すグラフである。
【図３】本形態例の制御に設定されたヒステリシスについて説明するグラフである。
【図４】圧縮圧開放型エンジンブレーキの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００３３】
図１中における２５は容量固定式のターボチャージャ２７を搭載したエンジンを示し、大気から導いた吸入空気２１を吸気管２２を通し前記ターボチャージャ２７のコンプレッサ２７ａへ送り、該コンプレッサ２７ａで加圧された吸入空気２１をインタークーラ２８へと送って冷却し、該インタークーラ２８から更に吸気マニホールド２９へと吸入空気２１を導いてエンジン２５の各気筒１に分配するようにしてあり、また、このエンジン２５の各気筒１から排出された排気ガス１０を排気マニホールド３０を介し前記ターボチャージャ２７のタービン２７ｂへ送り、該タービン２７ｂを駆動した排気ガス１０を排気管５を介し車外へ排出するようにしてある。
【００３４】
斯かるエンジン２５には、先に説明した図４の圧縮圧開放型エンジンブレーキが採用されているが、この圧縮圧開放型エンジンブレーキの具体的な構造については既に述べてある通りであるので、ここでは圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動と非作動とを切り替えるソレノイドバルブ１６のみを概念的に図示している。
【００３５】
そして、本形態例においては、エンジン２５からの排気ガス１０を適宜にターボチャージャ２７のタービン２７ｂを迂回させて流し得るウエストゲート３１が備えられており、このウエストゲート３１は、タービン２７ｂの入側（排気マニホールド３０の出口部）と該タービン２７ｂの出側との間を接続し、その流路を開閉するウエストゲートバルブ３２を具備している。
【００３６】
前記ウエストゲートバルブ３２は、空圧作動のダイヤフラム３３により開閉操作されるようになっており、該ダイヤフラム３３には、図示しないエアタンクからの作動エア３４が電磁弁３５を介して供給されるようになっていて、該電磁弁３５が制御装置１９からの制御信号３５ａにより開閉制御されるようになっている。
【００３７】
この制御装置１９には、圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動を運転席から指示するリターダスイッチ３６からの指令信号３６ａと、エンジン２５の回転数を検出する回転センサ３７からの検出信号３７ａとが入力されるようになっており、これら指令信号３６ａ及び検出信号３７ａに基づき制御装置１９内で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動状態で且つエンジン回転数が所定の閾値を超えていると判定された時に前記電磁弁３５に向け制御信号３５ａが出力されて前記ウエストゲート３１が開通されるようになっている。
【００３８】
ここで、前記エンジン回転数の閾値は、図２にグラフで示す通り、制御装置１９内に装備された大気圧センサ３８により検出される大気圧が低くなるのに従い高く変更されるようにしてあり、前記制御装置１９内で標高に応じたエンジン回転数の閾値に変更されて前記ウエストゲート３１の制御が行われるようになっている。
【００３９】
また、図３にグラフで示す通り、エンジン回転数の閾値に基づくウエストゲート３１の開閉作動の切り替えにはヒステリシスが設定されており、エンジン回転数の閾値（制御目標値）を中心として少し高めの回転数でウエストゲート３１を閉から開に切り替える一方、エンジン回転数の閾値（制御目標値）を中心として少し低めの回転数でウエストゲート３１を開から閉に切り替えるようにしてある。
【００４０】
尚、エンジン２５からの排気ガス１０を適宜にターボチャージャ２７のタービン２７ｂを迂回させて流し得るウエストゲート３１を備えること自体は従来周知であり、運転室のアクセルセンサ３９からの検出信号（負荷信号）と前記回転センサ３７からの検出信号とに基づきターボチャージャ２７のオーバーランや過剰な過給圧の上昇の虞れがある運転領域でウエストゲート３１を開通せしめる制御は以前から知られているところであるが、本形態例においては、このような従来周知の制御をベースとして、更に前述の如き圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動時における制御を加えた点を特徴としている。
【００４１】
而して、このようにすれば、リターダスイッチ３６からの指令信号３６ａ及び回転センサ３７からの検出信号３７ａに基づき制御装置１９にて圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動状態とエンジン回転数とが監視され、エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動した際に、エンジン回転数が所定の閾値を超えていれば、ウエストゲート３１が開通してエンジン２５からの排気ガス１０がタービン２７ｂを迂回して流れ、これにより排気圧力の過剰な上昇が抑制されてタービン２７ｂのオーバーランや過給圧の過剰な上昇が未然に回避されることになる。
【００４２】
この際、本形態例においては、制御装置１９内に大気圧センサ３８を備え、該大気圧センサ３８により検出される大気圧が低くなるのに従いエンジン回転数の閾値が高く変更されるようにしているので、大気圧センサ３８により検出される大気圧に応じてエンジン回転数の閾値が極力高く設定され、無駄なターボチャージャ２７の休止が回避されて該ターボチャージャ２７の稼働効率の低下が抑制される。
【００４３】
即ち、標高が高い地域で大気圧が低くなると、エンジン２５での作動ガス量（質量）が小さくなって排気圧力が低くなるため、ウエストゲート３１を開通せしめるエンジン回転数の閾値を高く設定してもタービン２７ｂのオーバーランや過給圧の過剰な上昇を回避することが可能となり、ターボチャージャ２７を無駄に休止させなくて済むことになる。
【００４４】
従って、上記形態例によれば、エンジン高回転域で圧縮圧開放型エンジンブレーキが作動しても、ウエストゲート３１を開通することでエンジン２５からの排気ガス１０をタービン２７ｂを迂回させて流すことができ、これにより排気圧力の過剰な上昇を抑制することができてタービン２７ｂのオーバーランや過給圧の過剰な上昇を未然に回避することができるので、圧縮圧開放型エンジンブレーキに容量固定式のターボチャージャ２７を支障なく併用することができ、また、大気圧に応じてエンジン回転数の閾値を極力高く設定することができ、これにより無駄なターボチャージャ２７の休止を回避することができるので、該ターボチャージャ２７の稼働効率の低下を抑制することができる。
【００４５】
しかも、本形態例においては、エンジン回転数の閾値に基づくウエストゲート３１の開閉作動の切り替えにヒステリシスが設定されているので、エンジン回転数の閾値（制御目標値）を中心として少し高めの回転数でウエストゲート３１を閉から開に切り替える一方、エンジン回転数の閾値（制御目標値）を中心として少し低めの回転数でウエストゲート３１を開から閉に切り替えることができる。
【００４６】
即ち、ウエストゲート３１を閉から開に切り替える時のエンジン回転数と、ウエストゲート３１を開から閉に切り替える時のエンジン回転数とに幅を持たせることができるので、エンジン回転数が閾値近辺で推移する場合にウエストゲート３１が頻繁に開閉するチャタリング現象を回避することができる。
【００４７】
また、本形態例においては、ターボチャージャ２７のオーバーランや過剰な過給圧の上昇の虞れがある運転領域でウエストゲート３１を開通せしめる制御が併用されているので、圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動とは無関係なターボチャージャ２７のオーバーランや過剰な過給圧の上昇についても回避することができる。
【００４８】
尚、本発明の排気圧力抑制装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、圧縮圧開放型エンジンブレーキは、エンジンの圧縮上死点付近で排気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を開放することで制動力を得る機構となっていれば良く、必ずしも図４に示す例と同じ構成を採用しなくても良いこと、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。
【符号の説明】
【００４９】
１０  排気ガス
１９  制御装置
２５  エンジン
２７  ターボチャージャ
２７ｂ  タービン
３１  ウエストゲート
３５ａ  制御信号
３６  リターダスイッチ
３６ａ  指令信号
３７  回転センサ
３７ａ  検出信号
３８  大気圧センサ
【図１】
2014114741.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014114741.tif 000006