(57)【要約】排気ブレーキであって、本体と、弁部材と、排気弁アクチュエータ機構と、閉塞部材と、解放アクチュエータ機構と、を備えており、前記本体は、排気ガスのための通路を有しており、前記弁部材は、この弁部材が前記通路を開き排気ガスがこの通路を自由に移動できる開位置と前記弁部材が前記通路ならびにこの通路を通る排気ガスの通過をブロックする閉位置との間の選択的な移動のために前記通路内に可動に配置されていると共に、この弁部材は、開口部を備えており、この開口部が開く時にこの開口部を通る排気ガスの流れを制限することができるようになっており、前記排気弁アクチュエータ機構は、前記開位置および前記閉位置間において前記弁部材を移動するためにこの弁部材に連結されており、前記閉塞部材は、前記開口部に隣接して配置されていると共に、この閉塞部材が前記弁部材から離れており前記開口部を通して排気ガスを通過させる開位置と、この閉塞部材が前記開口部の周りの前記弁部材に接触して開口部を通る排気ガスの流れを妨げる閉位置とを有しており、前記解放アクチュエータ機構は、前記閉塞部材を作動的に係合するアクチュエータ部材を有していると共に、前記弁部材が閉じている時に排気ガスが所定の圧力を下回る場合に前記閉塞部材を前記閉位置に保つように前記閉塞部材を十分な力で前記弁部材に作動的に係合させることを特徴とする排気ブレーキ。
2007516381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ブレーキであって、本体と、弁部材と、排気弁アクチュエータ機構と、閉塞部材と、解放アクチュエータ機構と、を備えており、
前記本体は、排気ガスのための通路を有しており、
前記弁部材は、この弁部材が前記通路を開き排気ガスがこの通路を自由に移動できる開位置と前記弁部材が前記通路ならびにこの通路を通る排気ガスの通過をブロックする閉位置との間の選択的な移動のために前記通路内に可動に配置されていると共に、この弁部材は、開口部を備えており、この開口部が開く時にこの開口部を通る排気ガスの流れを制限することができるようになっており、
前記排気弁アクチュエータ機構は、前記開位置および前記閉位置間において前記弁部材を移動するためにこの弁部材に連結されており、
前記閉塞部材は、前記開口部に隣接して配置されていると共に、この閉塞部材が前記弁部材から離れており前記開口部を通して排気ガスを通過させる開位置と、この閉塞部材が前記開口部の周りの前記弁部材に接触して開口部を通る排気ガスの流れを妨げる閉位置とを有しており、
前記解放アクチュエータ機構は、前記閉塞部材を作動的に係合するアクチュエータ部材を有していると共に、前記弁部材が閉じている時に排気ガスが所定の圧力を下回る場合に前記閉塞部材を前記閉位置に保つように前記閉塞部材を十分な力で前記弁部材に作動的に係合させることを特徴とする排気ブレーキ。
【請求項２】
前記アクチュエータ部材は、枢動可能に取り付けられていると共に前記閉塞部材に対して付勢されることを特徴とする請求項１に記載の排気ブレーキ。
【請求項３】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外側の回転軸で枢動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の排気ブレーキ。
【請求項４】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外側の付勢機構によって付勢されるとを特徴とする請求項３に記載の排気ブレーキ。
【請求項５】
前記付勢機構は、バネを有することを特徴とする請求項４に記載の排気ブレーキ。
【請求項６】
前記付勢機構は、流体アクチュエータであることを特徴とする請求項４に記載の排気ブレーキ。
【請求項７】
前記付勢機構は、電気アクチュエータであることを特徴とする請求項４に記載の排気ブレーキ。
【請求項８】
前記閉塞部材は、前記弁部材に可動に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の排気ブレーキ。
【請求項９】
前記アクチュエータ部材は、前記閉塞部材から分離されており、前記閉塞部材を前記閉位置に向かって付勢するために前記閉塞部材に接触することを特徴とする請求項８に記載の排気ブレーキ。
【請求項１０】
前記弁部材の前記開口部の周りから延びている細長い突起を含んでおり、前記閉塞部材は、この細長い突起を摺動可能に嵌入する複数の開口部を有していることを特徴とする請求項８に記載の排気ブレーキ。
【請求項１１】
前記突起は、ピンであることを特徴とする請求項１０に記載の排気ブレーキ。
【請求項１２】
前記閉塞部材は、前記アクチュエータ部材に連結されることを特徴とする請求項１に記載の排気ブレーキ。
【請求項１３】
前記アクチュエータ部材は、バネによって前記閉塞部材に対して選択的に付勢され、第２のアクチュエータが前記バネを前記アクチュエータ部材に選択的に係合するために前記バネに係合可能であることを特徴とする請求項１に記載の排気ブレーキ。
【請求項１４】
前記アクチュエータ部材から前記バネを解放するための制御装置を含んでおり、２つの異なる排気解放レベルが前記バネを係合または解放することによって提供されることを特徴とする請求項１３に記載の排気ブレーキ。
【請求項１５】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外側の温度変動を補償するために前記通路の外側にバイメタル要素を有することを特徴とする請求３に記載の排気ブレーキ。
【請求項１６】
前記解放アクチュエータ機構は、排気ガスが前記所定の圧力を上回った場合に前記閉塞部材を前記開位置に動かすことを特徴とする請求項１に記載の排気ブレーキ。
【請求項１７】
前記本体および前記弁部材は、蝶形弁の構成要素であることを特徴とする請求項１に記載の排気ブレーキ。
【請求項１８】
前記アクチュエータ部材は、一対の入れ子にされたバネによって前記閉塞部材に対して選択的に付勢されており、第２のアクチュエータが前記バネの両方を前記アクチュエータ部材に係合することを特徴とする請求項４に記載の排気ブレーキ。
【請求項１９】
前記排気ガスの圧力に対して前記閉塞部材を選択的に閉位置に保つ部材に連結される第２のアクチュエータを有する請求項４に記載の排気ブレーキ。
【請求項２０】
前記第２のアクチュエータは、電子制御されていることを特徴とする請求項１９に記載の排気ブレーキ。
【請求項２１】
前記第２のアクチュエータは、排気ガスの圧力に従って制御装置によって電子制御されることを特徴とする請求項２０に記載の排気ブレーキ。
【請求項２２】
前記第２のアクチュエータは、排気ガスの温度に従って制御装置によって電子制御されることを特徴とする請求項２１に記載の排気ブレーキ。
【請求項２３】
内燃エンジンのための排気ブレーキにおいて過剰圧力の蓄積を防ぐための方法であって、前記ブレーキは、排気ガスのための通路と、弁部材と、を有しており、前記弁部材は、この弁部材が通路を開き排気ガスがこの通路を自由に移動できる開位置と弁部材が通路ならびにこの通路を通る排気ガスの通過をブロックする閉位置との間の選択的な移動のために前記通路内に可動に配置されており、前記方法は、
前記弁部材を貫通する開口部を形成し、この開口部が開いている時に排気ガスの制限された量をこの開口部を通して流すことができるように形成する工程と、
前記開口部に隣接して閉塞部材を配置し、前記閉塞部材が、この閉塞部材が前記弁部材から離れており前記開口部を通して排気ガスを通過させる開位置と、この閉塞部材が前記開口部の周りの前記弁部材に接触して開口部を通る排気ガスの流れを妨げる閉位置と、を有して配置される工程と、
解放アクチュエータ機構を形成し、この解放アクチュエータ機構が前記閉塞部材を作動的に係合するアクチュエータ部材を有して形成される工程と、
前記弁部材が閉じている時に排気ガスが所定の圧力を下回る場合に前記閉塞部材を前記閉位置に保つように前記閉塞部材を十分な力で前記弁部材に作動的に係合させる工程と、
を備える方法。
【請求項２４】
前記アクチュエータ部材は、枢動可能に取り付けられていると共に、前記閉塞部材に対して付勢されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外側の回転軸に枢動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外側の付勢機構によって付勢されることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記付勢機構は、バネを有していることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記付勢機構は、流体アクチュエータを有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記付勢機構は、電気アクチュエータを有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記閉塞部材は、前記弁部材に可動に連結されている請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記アクチュエータ部材は、前記閉塞部材から分離されており、前記閉塞部材を前記閉位置に向かって付勢するために前記閉塞部材に連結されている請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記弁部材の前記開口部の周りから延びている細長い突起を含んでおり、前記閉塞部材は、この細長い突起を摺動可能に嵌入する複数の開口部を有していることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記突起は、ピンであることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記閉塞部材は、前記アクチュエータ部材に連結されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記アクチュエータ部材は、バネによって前記閉塞部材に対して選択的に付勢され、第２のアクチュエータが前記バネを前記アクチュエータ部材に選択的に係合するために前記バネに係合可能であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
前記アクチュエータ部材から前記バネを解放するための制御装置を含んでおり、２つの異なる排気解放レベルが前記バネを係合または解放することによって提供されることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外側の温度変動を補償するための前記通路の外側にバイメタル要素を有することを特徴とする請求２３に記載の方法。
【請求項３８】
前記解放アクチュエータ機構は、排気ガスが前記所定の圧力を上回った場合に前記閉塞部材を前記開位置に動かすことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３９】
前記本体および前記弁部材は、蝶形弁の構成要素であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項４０】
前記アクチュエータ部材は、一対の入れ子にされたバネによって前記閉塞部材に対して選択的に付勢されており、第２のアクチュエータが、前記バネのどちらか一方または両方を前記アクチュエータ部材に選択的に係合するために前記バネに係合可能であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項４１】
前記方法は、排気ガスの圧力に対して前記閉塞部材を選択的に閉位置に保つ部材に連結された第２アクチュエータを有する請求項２３に記載の方法。
【請求項４２】
前記第２のアクチュエータは、電子制御されていることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記第２のアクチュエータは、排気ガスの圧力に従い制御装置によって電子制御されることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記第２のアクチュエータは、排気ガスの温度に従い制御装置によって電子制御されることを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
排気ブレーキに接続された排気導管を有する内燃エンジンであって、前記排気ブレーキは、本体と、弁部材と、排気弁アクチュエータ機構と、閉塞部材と、解放アクチュエータ機構と、を備えており、
前記本体は、排気ガスのための通路を有しており、
前記弁部材は、この弁部材が前記通路を開き排気ガスがこの通路を自由に移動できる開位置と前記弁部材が前記通路ならびにこの通路を通る排気ガスの通過をブロックする閉位置との間の選択的な移動のために前記通路内に可動に配置されていると共に、この弁部材は、開口部を備えており、この開口部が開く時にこの開口部を通る排気ガスの流れを制限することができるようになっており、
前記排気弁アクチュエータ機構は、前記開位置および前記閉位置間において前記弁部材を移動するためにこの弁部材に連結されており、
前記閉塞部材は、前記開口部に隣接して配置されていると共に、この閉塞部材が前記弁部材から離れており前記開口部を通して排気ガスを通過させる開位置と、この閉塞部材が前記開口部の周りの前記弁部材に接触して開口部を通る排気ガスの流れを妨げる閉位置とを有しており、
前記解放アクチュエータ機構は、前記閉塞部材を作動的に係合するアクチュエータ部材を有していると共に、前記弁部材が閉じている時に排気ガスが所定の圧力を下回る場合に前記閉塞部材を前記閉位置に保つように前記閉塞部材を十分な力で前記弁部材に作動的に係合させることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項４６】
前記アクチュエータ部材は、枢動可能に取り付けられていると共に、前記閉塞部材に対して付勢されることを特徴とする請求項４５に記載のエンジン。
【請求項４７】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外側の回転軸に枢動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項４６に記載のエンジン。
【請求項４８】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外部の付勢機構によって付勢されることを特徴とする請求項４７に記載のエンジン。
【請求項４９】
前記付勢機構は、バネであることを特徴とする請求項４８に記載のエンジン。
【請求項５０】
前記付勢機構は、流体アクチュエータであることを特徴とする請求項４８に記載のエンジン。
【請求項５１】
前記付勢機構は、電気アクチュエータを含むことを特徴とする請求項４８に記載のエンジン。
【請求項５２】
前記閉塞部材は、前記弁部材に可動に連結されていることを特徴とする請求項４５に記載のエンジン。
【請求項５３】
前記アクチュエータ部材は、閉塞部材から分離されており、前記閉塞部材を前記閉位置に向かって付勢するために前記閉塞部材に接触することを特徴とする請求項５２に記載のエンジン。
【請求項５４】
前記弁部材の前記開口部の周りから延びている細長い突起を含んでおり、前記閉塞部材は、この細長い突起を摺動可能に嵌入する複数の開口部を有していることを特徴とする請求項５３に記載のエンジン。
【請求項５５】
前記突起は、ピンであることを特徴とする請求項５４に記載のエンジン。
【請求項５６】
前記閉塞部材は、前記アクチュエータ部材に連結されることを特徴とする請求項４５に記載のエンジン。
【請求項５７】
前記アクチュエータ部材は、バネによって前記閉塞部材に対して選択的に付勢され、第２のアクチュエータが前記バネを前記アクチュエータ部材に選択的に係合するために前記バネに係合可能であることを特徴とする請求項４５に記載のエンジン。
【請求項５８】
前記アクチュエータ部材から前記バネを解放するための制御装置を含んでおり、２つの異なる排気解放レベルが前記バネを係合または解放することによって提供されることを特徴とする請求項５７に記載のエンジン。
【請求項５９】
前記アクチュエータ部材は、前記通路の外側の温度変動を補償するために前記通路の外側にバイメタル要素を有することを特徴とする請求４５に記載のエンジン。
【請求項６０】
前記解放アクチュエータ機構は、排気ガスが前記所定の圧力を上回った場合に前記閉塞部材を前記開位置に動かすことを特徴とする請求項４５に記載のエンジン。
【請求項６１】
前記本体および前記弁部材は、蝶形弁の構成要素であることを特徴とする請求項４５に記載のエンジン。
【請求項６２】
前記アクチュエータ部材は、一対の入れ子にされたバネによって前記閉塞部材に対して選択的に付勢されており、第２のアクチュエータが、前記バネのどちらか一方または両方を前記アクチュエータ部材に選択的に係合するために前記バネに係合可能であることを特徴とする請求項４５に記載のエンジン。
【請求項６３】
排気ガスの圧力に対して前記閉塞部材を選択的に閉位置に保つ部材に連結される第２アクチュエータを有する請求項４５に記載のエンジン。
【請求項６４】
第２のアクチュエータは、電子制御されることを特徴とする請求項６３に記載のエンジン。
【請求項６５】
前記第２アクチュエータは、排気ガスの圧力に従い制御装置によって電子制御されることを特徴とする請求項６４に記載のエンジン。
【請求項６６】
前記第２アクチュエータは、排気ガスの温度に従い制御装置によって電子制御されることを特徴とする請求項６５に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力解放装置を備える排気ブレーキ、圧力解放装置および排気ブレーキを備えるエンジンならびに排気ブレーキにおいて過剰圧力の蓄積を防ぐための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、車両（特に大型トラック）のディーゼルエンジンは、エンジンの回転速度を抑制するための排気ブレーキを備えている。排気ブレーキは排気システムに搭載されるリストリクタ(絞り）要素からなる。このリストリクタが閉じる時に、背圧（back pressure)は、排気サイクル間においてガスの排出を妨げ、車両に制動力（ブレーキングパワー）を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の固定形状の排気ブレーキにおいては、エンジン回転速度が減少するにつれて、この制動力は著しく減少する。これは、この制動が一般的に定格エンジン回転速度で最大許容背圧を生成するように最適化されているために起こる。従って、この制動力は、低いエンジン回転速度で生じる低質量流量(mass flow)において効果的に作用するには小さすぎるのである。
【０００４】
そこで、エンジン回転速度の範囲を超えて排気ブレーキの制動力を最適化するシステムが開発されてきている。その１つとしては、最大発生排気圧を制限する手段として圧力解放を行うことである。エンジンブレーキは、主に排気圧が低くこの圧力解放装置が作動しない低いエンジン回転速度で行なわれる。この圧力解放装置は、エンジン回転速度が高く排気圧が高い場合にのみ作動する。これは、高エンジン回転速度においても排気圧が過剰となること無く、エンジンブレーキのための排気圧を増加することができることを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によると、排気ガスのための通路を有する本体を備える排気ブレーキを提供している。この排気ブレーキにおいて、弁部材が、弁部材が通路を開き排気ガスがこの通路を自由に移動できる開位置と、弁部材が通路ならびにこの通路を通る排気ガスの通過をブロックする閉位置との間の選択的な移動のために前記通路内に可動に配置されている。この弁部材は、開口部を備えており、この開口部が開く時にこの開口部を通る排気ガスの流れを制限することができる。更に、排気弁アクチュエータ機構が、前記開位置と前記閉位置間において弁部材を移動するために弁部材に連結されている。更に、閉塞部材が、前記開口部に隣接して配置されている。この閉塞部材は、閉塞部材が弁部材から離れる開位置を有しており、排気ガスが開口部を通して流れることを可能にする。更にこの閉塞部材は、この閉塞部材が弁部材の開口部に接触する閉位置を有しており、排気ガスが開口部を通して流れることを防ぐ。更に、解放アクチュエータ機構があり、この解放アクチュエータ機構は、前記閉塞部材を作動的に係合するアクチュエータ部材を備えている。前記弁部材が閉じている時に、この解放機構は、排気ガスが所定の圧力を下回る場合においてこの閉塞部材を閉位置に保つように前記閉塞部材を十分な力で弁部材に作動的に係合させる。
【０００６】
本発明の別の態様では、内燃エンジンのための排気ブレーキにおいて過剰圧力の蓄積を防ぐための方法を提供しており、前記ブレーキは、排気ガスのための通路と、弁部材と、を有しており、前記弁部材は、弁部材が通路を開き排気ガスがこの通路を自由に移動できる開位置と弁部材が通路ならびにこの通路を通る排気ガスの通過をブロックする閉位置との間の選択的な移動のために前記通路内に可動に配置されている弁部材である。この方法は、弁部材を貫通する開口部を形成し、この開口部が開いている時に排気ガスの制限された量をこの開口部を通して流すことができるようにする工程を含む。更に、閉塞部材が開口部に隣接して配置し、この閉塞部材が弁部材から離れており前記開口部を通して排気ガスを通過させる開位置を有するようにする工程を含む。更に前記閉塞部材は、この閉塞部材が前記開口部の周りの前記弁部材に接触して開口部を通る排気ガスの流れを妨げる閉位置を有している。更に、解放アクチュエータ機構が提供され、この解放アクチュエータ機構は、前記閉塞部材を作動的に係合するアクチュエータ部材を有している。前記弁部材が閉じている時に、排気ガスが所定の圧力を下回る場合に前記閉塞部材を前記閉位置に保つように前記閉塞部材を十分な力で前記弁部材に作動的に係合させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１〜３を参照すると、圧力解放排気ブレーキ１０はこの例において、シャフト１６を中心にして回転可能である弁部材１４を有する蝶形弁１２を備えている。他のタイプの弁を、他の実施例において用いることもできる（例えばゲート弁）。この弁部材１４は、エンジン排気システムに搭載することが可能である他の可動要素に変更することができる。
【０００８】
弁部材１４は、本体１３内に取り付けられる。図７は、排気マニホールド１０１、排気導管１０２および排気ブレーキ１０を有するエンジン１００を示している。排気ブレーキは、排気導管を介して排気マニホールドに接続している。再び図１〜３を参照すると、本体は、エンジンから放出される排気ガスのための通路２０を備える。
【０００９】
図１に示すように、弁部材が完全に閉じた場合、この例におけるこの弁部材は、通路の実質的に全ての領域を塞ぎ、エンジンからの排気ガスの流れをブロックする。この弁部材が閉じる場合、弁部材は、通路２０を通る排気ガスの流れを完全に止めることができ、もしくは、後述する開口部（アパーチャー）６が無くしても、弁部材の周りにおいて少量の排気ガスを流すことができる。
【００１０】
弁部が開いている時は、図３に示すように、排気流は比較的制限が無くなる。排気弁アクチュエータ機構１５は、弁部の動きを作動させる。この実施例において、機構１５は、シリンダ２３内に搭載されたピストン２２を有しており、図１および図３に示された位置間において往復運動をする。このピストンの動きは、シリンダの両端で止め具２１および２４によって制限される。コイルバネ１７（ピストンおよびシリンダの一端３０の間に搭載される）は、シリンダの他端３２方向へピストンを付勢し、この場合、弁部が開位置となる。ロッド２５は、ピストンに連結されており、シリンダの一端３０方向へ外側に延びる。このロッドはレバー１８に１９で枢動可能に連結されており、このレバーはシャフト１６の周りに延びている円筒部材３に連結している。弁部材は、円筒部材に連結しており、アクチュエータ１５によるレバー１８の回転がこの弁部を開閉するようになっている。制御装置８０からの電子信号によって電磁弁８１が操作され、弁部材１４を開位置または閉位置へ動かすようにアクチュエータ機構を作動させる。電磁弁８１が開く場合、作動流体８２が弁部材１４を閉じさせるためにピストン２２を作動させるために与えられる。電磁弁８１が閉じた場合、この作動流体８２は排出され、バネ１７が作動することによって弁部材１４は開かれる。
【００１１】
これまで述べてきたように、この排気ブレーキは概して従来通りである。しかしながら、この排気ブレーキは、蝶形弁の弁部材が開く時にこの弁部材を通して排気ガスを排出することができるアパーチャー６をこの弁部材に有するという点において従来のタイプから逸脱している。図１に示すように、閉塞部材３４は、弁部材に対して押圧された時に、開口部６を閉じるようにその大きさが形成されている。この閉塞部材は、複数の取り付け孔を有する。かかる孔３６および３８が図１に示されている。図１に示されるピン４０および４２を含む個々のピンが、前記孔のそれぞれを通して摺動可能に延びている。一般的にはピンと孔の３組以上が、互いに離れて閉塞部材３４の周りに取り付けられる。それぞれのピンは、ピン４０に示されるような頭部４６を有する。それぞれのピンの他端は、弁部を貫通している孔５０にしっかりと篏入されることによって、この弁部に確実に固定されている。このように、閉塞部材３４は、ピン４０および４２上での摺動によって弁部に向かうかまたは弁部から離れることができるように固定されていない。
【００１２】
アクチュエータ部材（この場合レバー８）を有するアクチュエータ機構７０は、排気導管の外部に取り付けられた軸６０の周りを回転するように取り付けられている。前記レバーは、本体１３上の６４にある溝を貫通して延びるアーム６２を備えている。このアーム６２は、膨出部９を図１の位置に備えており、開口部６を封止するように閉塞部材に対向している。レバー８は、ハウジング６６内に配置されたアーム６５を備えている。コイルバネ１１は、開口部６を封止するために閉塞部材に対してアーム６２および膨出部９を圧接するようにハウジングとアーム６５との間で付勢される。
【００１３】
図２に示されるように、弁部が閉じている場合、導管２０の排気ガスの圧力が増加し、閉塞部材上の排気ガスの力がアーム６２およびレバー８を介してスプリング１１を圧縮するのに十分な圧力に達することによって、その閉塞部材が蝶形弁の弁部材から離れる。これによって、排気ガスが開口部６を通して逃げることができ、従って、排気導管内の最大圧力を制限する。
【００１４】
図３に示されるように、蝶形弁が開く時、閉塞部材は膨出部９から離れる。しかしながら、閉塞部材がピン４０および４２上で自由に摺動することができるようにゆるく取り付けられていることが理解されよう。これにより、排気導管内の高温状態において蝶形弁の弁部材への固着を防ぐ。
【００１５】
バネ１１は排気導管２５の外部に取り付けられており、よって排気導管内の高温状態にさらされないことが理解されよう。このバネは高温の排気ガスに長時間さらされることに耐えられない可能性があるため、このバネを外部に取り付けることは、排気導管内にバネがある構成と比較して相当な利点がある。高温の排気ガスにバネをさらすことはバネ予圧の損失を引き起こし、このことは圧力が解放される圧力を変えてしまう。
【００１６】
アクチュエータ７０の外部取り付けは、より多くのスペースをそのアクチュエータに与え、従って、より柔軟にバネ設計を行うことができる。また、図３に示すように、排気ブレーキが全開である場合、比較的扁平なアーム６２および膨出部９のみが排気ガスに対して延びており、従って、排気ガスの流れに対する抑制力を最小化する。
【００１７】
本発明の別のバリエーションは、図８において例示される。図１〜３の実施例における番号に「.４」を付けることで、類似する部品を示している。この例では、閉塞部材３４．４は、アーム６２．４に枢動可能に連結されており、弁部材１４．４に対して摺動可能に結合されてはいない。開口部６．４は、アーム上に直接に取り付けられた閉塞部材３４．４によって閉じられる。
【００１８】
内燃エンジンの高温状態において、圧縮バネは、弛緩により予圧レベルが減少するといった特徴を一般的に有する。バネ予圧が減少することにより、排気ブレーキ解放圧が減少してしまい、ブレーキ性能を低下させる。本発明の別の実施例（図４に示される）では、可変アクチュエータバネ予圧を提供することによって、この問題を解決している。図１〜３の実施例の部品の番号に「.２」をつけることによって、類似する部品を示している。アクチュエータレバー８．２はバイメタル構造であって、温度が上昇するにつれて圧縮バネ１１２の方向に付加的な力(force)「F」を与える。この付加的な圧縮の力は、バネの弛緩によって失われる予圧力を補償する。
【００１９】
圧力解放排気ブレーキは、冷間時のエンジンを暖機するために操作することができる。図１〜３の実施例の一バリエーションにおいて、低いエンジン回転でエンジンを暖めるための排気圧を生じさせるために蝶形弁により小さいブリードオリフィス（ガス抜き開口部部）を備えていてもよい。この排気圧は、バネ１１の圧力に対して閉塞部材を開ける圧力より低い。これは、閉塞部材がレバー８を介して作動する時に完全に閉じるのを防ぐことによっても達成し得る。あるいは、エンジンの暖機をするために、小開口部が弁部材に穿設されてもよい（例えば約５mm）。または、充分な暖気迂回質量流量(warm-up bypass mass flow)を与えるために、弁部材と排気導管との間に環状のクリアランスがあってもよい。
【００２０】
圧力解放排気ブレーキでエンジン暖機操作を行う別の方法は、閉塞部材の二段階開口を行うことである。この実施例は、図５に示されるように、異なるレベルの圧力を解放するために２つの異なるバネ予圧およびバネ定数を提供するように入れ子にされたバネがアクチュエータによって作動される。図５において、アクチュエータ９０は、アーマチャー９１を備える。第１バネ９２は、比較的高い予圧力を伴って、アクチュエータアーマチャー９１と圧力解放弁アクチュエータレバー８．３との間に閉じ込められている。第２バネ９３は、比較的低い予圧力を伴って、アクチュエーターハウジング６６．３およびアクチュエータレバー８．３との間に閉じ込められている。バネ９３が単独で作動する場合、エンジン暖機に適した解放圧を生み出すための力が与えられる。バネ９２およびバネ９３が共に作動する場合、エンジン排気ブレーキのために適した解放圧を生み出すための力が与えられる。ブレーキモードにおいて、図５に示すように、アクチュエータアーマチャー９１はバネ９２を係合するように延び、エンジンブレーキのためのバネ予圧を与える。エンジン暖機モードにおいて、図６に示すように、アクチュエータアーマチャー９１は、バネ９２を解放するように引っ込み、エンジン暖機のためのバネ予圧が与えられる。
【００２１】
排気ブレーキが作動しているエンジンにおいて、その回転速度が増加するにつれて、排気背圧およびそれに続く排気弁のフロートの大きさはより大きくなる。排気圧は、特徴的な弁のフロートおよびシーティング速度が低い低エンジン回転にて、この範囲での制動力を増加させるために上昇することができる。しかしながら、排気圧は、より高いエンジン回転速度では、弁シーティング速度の制限に達する前に制限されなければならない。このことは、図５および６に例示したように、圧力解放排気ブレーキの解放圧力を変化させることによって達成される。第２のアクチュエータ９０は、必要に応じてバネ素子９２を係合するかまたは解放するために使用される。このアクチュエータ９０は、電磁的、流体的、または機械的に操作することができ、制御装置８０．３からの信号によって制御される。エンジン作動パラメーター（例えば回転速度）を、制御信号の特徴を決定するための入力として使用することができる。可変圧力解放排気ブレーキの更なる実施例は、以下に詳細に開示される。
【００２２】
図５および図６は、一定のバネ定数または可変のバネ定数を有するバネ９２の使用を示している。その予圧は、アクチュエータアーマチュア９１のストロークによって、可変的に設定される。ストロークが長くなると、バネ９２により高い予圧を発生させ、解放圧力を上げる。先に記載したように、第２のバネ９３は、エンジン暖機操作のために備えられることができる。
【００２３】
再び図５および図６を参照すると、解放圧力の階段状変化を与えるためにバネ９２をバネ９３と共に利用することもできる。図６に示すように、バネ９３の予圧は、解放圧力の第１レベルのための第１予圧を与えることができる。バネ９２は、図５に示すように、より高いレベルの解放圧力のためのより高い総予圧を与えるように使用することができる。
【００２４】
図９を参照すると、この図は図５および図６に類似する実施例を示しているが、入れ子にされたバネ１９２aおよび１９２bが使用されており、これらは、アクチュエータアーマチャーが延びるにつれて順次係合され得る。全体バネ予圧が増加するにつれて、総バネ与圧が増加するにつれて、それぞれのバネが係合されることによって解放圧力の段階的増加を導く。先に記載したように、バネ１９３はエンジン暖機操作のために用いることができる。
【００２５】
図１０に示されるバリエーションにおいて、固形止め具２９２は、圧力解放アクチュエータ７０．６を動作不能にするために使用される。この固形止め具２９２がレバー８．６に係合する場合、閉塞部材３４．６は開口部６．６を通る排気ガスの流れを防ぐために弁部材１４．６に対して確実に押圧される。このモードにおいて、排気圧は、解放されることなく上昇する。圧力解放が必要である時に、固形の取り付け具２９２は弁部１４．６に対して解放され、これは、バネ２９３の予圧およびバネ定数によって制御される。
【００２６】
図１１の実施例に示されるように、排気圧を電子的に制御することができる。制御装置８０．７は、制御アルゴリズム３００によってプログラムされる。圧力センサー３８３は、弁部１４．７の上流側の排気ガスの圧力を測定する。任意には、温度センサー３８５は、弁部１４．７の上流側の排気ガスの温度を測定することができる。センサー入力に反応して、制御信号３８８が弁部材１４.７に作用するアクチュエータ１５．７を操作するために生成される。センサー入力に反応して、制御信号３８８が弁部材１４.７に作用するアクチュエータ１５．７を操作するために生成される。
【００２７】
目標排気圧の所定値、または設定圧力Pset（set pressure）および最大許容排気温度Tmax（maximum allowable exhaust temperature）は、３０２に示されるように、制御装置８０．７に保存される。排気圧信号３８４は、圧力センサー３８３から受信し、３０３に示されるように、コントローラ８０.７において測定された排気圧Pexh（measured exhaust pressure）として記録される。任意には、排気温度信号３８６は、排気温度センサー３８５から受信され、３０４に示すように測定された排気温度Texh（measured exhaust temperature）８０．７として記録される。
【００２８】
制御装置８０．７は、測定された排気圧を３０５において排気設定圧力Pset（exhaust set pressure）の保存された値と比較する。測定された排気圧が３０６でPsetに等しくない場合、制御装置８０．７は３０７でアクチュエータ３９０にアクチュエータレバー８．７の位置を調整させることによって、排気ガスを開口部６．７を通して排出させることができる。制御装置８０．７は３０３に示すように圧力センサー３８３から連続圧力信号３８４を受信し、アクチュエータレバー８.７の調整は測定された排気圧が３０６に示すようにPsetに実質的に等しくなるまで続けられる。測定された排気圧が所定の排気圧に等しい時に、アクチュエータレバー８．７の位置はその状態に保たれ、よって排気圧をそのままに保つ。
【００２９】
排気流１．７の温度は、システムを制動させる際に重要である（特に排気ブレーキおよび圧縮解放ブレーキが使用される際）。かかるシステムは、特に高いエンジン回転速度において非常に高い排気温度を生じ得る。排気温度が最大許容値を上回る場合、エンジン損傷を引き起こすと共に制動性能が低くなるという結果を招く。制御される排気ブレーキ１０．７については、エンジン抑制性能は最大許容温度Tmaxより低い温度で最適化することができる。
【００３０】
制御装置８０．７は、３０５において、測定された排気温度を、最大許容排気温度Tmaxの記憶された値と、任意に比較することができる。測定された排気温度が３０６でTmaxに等しいかまたは上回る場合、制御装置８０.７は３０７でアクチュエータ３９０にアクチュエータレバー８．７の位置を調整させることによって、排気ガスを開口部６．７を通して排出させることができる。制御装置８０．７は３０４に示すように温度センサー３８５から連続温度信号３８６を受信し、測定された排気温度が３０６でTmaxより低くなるまでアクチュエータレバー８．７の調整が続けられる。
【００３１】
制御された排気ブレーキ１０．７を、暖機または制動モードのいずれにおいても操作することができる。運転者は、従来技術におけるスイッチまたは他の選択装置の使用によって、３０１で所望のモードを選択する。運転者がいかなるモード選択もしない場合、制御装置８０．７が制動モードを省略時モード（default mode）として指定することができる。暖気モードが選択された場合、制御される排気ブレーキ１０．７は、エンジン始動後にこのエンジンを暖機するための背圧を与えるために制御装置８０.７によって所定の位置に調整される。この所定の位置は、エンジン始動後の暖機のために軽負荷を与える。所定のパラメーター値に達するまで、この暖機モードは続く。このパラメーターは、排気温度またはエンジン冷却液温度であることができる。
【００３２】
図１〜３に示される排気ブレーキは更に、従来の排気ブレーキと比較してシャフト１６上の負荷および磨耗を減らす。アクチュエータ１５が蝶形弁を開き始める時、これが図１の位置から図３の位置に向かって移動するにつれて、弁部材１４に対する高圧の排気ガスによってシャフト１６上へ大きな負荷が掛けられる。従来の排気ブレーキにおいては、この高い負荷によって、シャフトとシャフトを支持しているベアリングとの間で著しい摩擦および摩耗が生じる。しかしながら、例示された実施例のシャフトは、動作時の比較的狭い範囲においてこの高い負荷が掛けられるのみである。一旦閉塞部材が膨出部９から離れると、排気ガスは、開口部６を自由に通過することができ、よって、弁部材に対する圧力が著しく減少し、シャフト上への負荷を減少させる。他の実施例は、類似した効果がある。
【００３３】
本発明において開示される他の実施例は、閉鎖時において主弁部材１４を開ける前に排気圧の負荷を下げる特徴を有する。このことにより、主弁材アクチュエータ１５の力の必要条件は、かなり軽減される。図５および図６の実施例は、排気流のための開口部６．３および閉塞部材３４．３を備えている。制御装置８０．３が第２モードを実行する場合、図６に示されるように、バネ９２は、アクチュエータ９０によって圧力解放アクチュエータレバー８．３から解放される。バネ９３は、暖機圧のために軽負荷のみを与え、従って、閉塞部材３４．３は容易に開くことができる。アクチュエータ１５．３が弁部材１４．３を開くように指令される前に、排気ブレーキの作動中に生じた高背圧は、開口部６.３を通って吹き出ることができる。同様に、図９の実施例は、制御装置８０．５によって実行される第２モードを備えており、それによって、バネ１９２aおよび１９２bは圧力解放アクチュエータレバー８.５から解放される。バネ１９３は、暖機圧のために軽負荷のみを与え、従って、閉塞部材３４．５は容易に開く。排気ブレーキの作動中に生じた高背圧は、主弁アクチュエータが弁部材１４．５を開けるように指示される前に、開口部６．５を通って吹き出ることができる。
【００３４】
図１０に示した実施例も、圧力を下げる機能を提供する。この操作のモードにおいては、閉塞部材３４．６が容易に開くように軽予圧を与えられたバネ２９３に逆らって閉塞部材３４．６が自由に移動することができるように固形止め具２９２はレバー８．６から離れる。排気ブレーキの作動中に生じた高背圧は、主弁アクチュエータが弁部材１４．６を開けるように指令される前に、開口部６．６を通って吹き出ることができる。図１１の実施例もまた、固体止め具３９２を備えており、この止め具は、閉塞部材の動きを制御するためにレバー８．７に作用する。制御装置８０．７は、排気ブレーキが制御アルゴリズム３００における３０１で作動されない時は、固形止め具３９２がレバー８．７から完全に分離されるように命令する。従って、閉塞部材は、閉塞部材が容易に開くように軽予圧を備えているバネ３９３に逆らって自由に動くことができる。排気ブレーキの作動中に生じた高背圧は、主弁アクチュエータ１５．７が弁部材１４．７を開けるように指令される前に、開口部６．７を通って吹き出ることができる。
【００３５】
上記の説明は例示の目的のみであって、以下に挙げる請求項において記載される本発明の範囲内において変更されるかまたは削除されることが可能であることは、当業者によって理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の第１実施例における圧力解放排気ブレーキの概略断面図であって、閉じた主弁部材および閉じた閉塞部材を示している。
【図２】図２は、図１に類似した図であって、閉じた主弁部材および開いた閉塞部材を示している。
【図３】図３は、図１に類似した図であって、開いた主弁部材を示している。
【図４】図４は、本発明の第２実施例における圧力解放排気ブレーキの概略断面図であって、閉じた主弁部材および閉じた閉塞部材ならびにバイメタル構造を有する解放アクチュエータ機構を示している。
【図５】図５は、本発明の第３実施例における圧力解放排気ブレーキの概略断面図であって、閉じた弁部材および開いた閉塞部材ならびに制御されたアクチュエータによって作動される圧力解放弁バネを示しており、このブレーキはエンジンブレーキモードにおいて示されている。
【図６】図６は、図５の実施例の簡略図であって、第２モードにおける圧力解放弁を示している。
【図７】図７は、図１のブレーキを有するエンジンの概略図である。
【図８】図８は、図１に類似した図であって、本発明の第４実施例を示している。
【図９】図９は、図６に類似した図であって、本発明の第５実施例を示している。
【図１０】図１０は、図９に類似する図であって、本発明の第６実施例を示している。
【図１１】図１１は、図５に類似した図であって、本発明の第７実施例を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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