(57)【要約】【課題】冷間始動後のコールドモードにおける排気ガスの十分な再循環量の確保と燃焼安定性との両立を設備コストの大幅な高騰を回避しつつ実現する。【解決手段】圧縮上死点付近でブレーキ専用カム７”によりマスターピストン１２を作動させて油通路１３に油圧を発生させ、この油圧によりスレーブピストン１４を従動させて当該気筒１の排気弁４を開作動し、圧縮圧力を開放することで制動力を得るようにした圧縮圧開放型エンジンブレーキに関し、一方が圧縮上死点付近の時に他方が吸気行程となる気筒１同士の油通路１３を連絡通路２６により接続し、マスターピストン１２の作動により発生した油圧を前記連絡通路２６を通し吸気行程中の別の気筒１の油通路１３に作用させて排気弁４を開作動させるよう作動油１８の経路を切り替える経路切替手段（油通路遮断弁２７、連絡通路遮断弁２８）を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動弁系のカムシャフトに対し各気筒毎に割り当ててブレーキ専用カムを増設し、該ブレーキ専用カムの夫々が対応する気筒の圧縮上死点付近で前記ブレーキ専用カムにより作動するマスターピストンと、該マスターピストンに対し油通路を介して接続され且つ該油通路に前記マスターピストンの作動により油圧が発生した際に当該気筒の排気弁を開作動するスレーブピストンと、前記油通路の夫々における油圧の保持・開放を切り替える作動油供給手段とを備えた圧縮圧開放型エンジンブレーキにおいて、一方が圧縮上死点付近の時に他方が吸気行程となる気筒同士の油通路を連絡通路により接続し、マスターピストンの作動により発生した油圧を前記連絡通路を通し吸気行程中の別の気筒の油通路に作用させて排気弁を開作動させるよう作動油の経路を切り替える経路切替手段を設けたことを特徴とする圧縮圧開放型エンジンブレーキ。
【請求項２】
各油通路の夫々に対し別の気筒の油通路へ作動油を送り出す出力用の連絡通路と別の気筒の油通路から作動油を招き入れる入力用の連絡通路とをマスターピストン側からスレーブピストン側へ順次接続し、前記各油通路における出力側の連絡通路の分岐箇所と入力側の連絡通路の合流箇所との間に備えた油通路遮断弁と、前記各連絡通路の途中に備えた連絡通路遮断弁とにより経路切替手段を構成したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮圧開放型エンジンブレーキ。
【請求項３】
バリアブルジオメトリーターボチャージャを併用してエンジンの排圧を調整し得るように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮圧開放型エンジンブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮圧開放型エンジンブレーキに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のエンジンにおいては、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ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備えたものがあり、例えば、排気マニホールドと吸気管とをＥＧＲパイプにより接続し、該ＥＧＲパイプを通して排気ガスを再循環させるようにしている。
【０００３】
この際、エンジンに再循環する排気ガスを途中で冷却すると、該排気ガスの温度が下がり且つその容積が小さくなることにより、エンジンの出力を余り低下させずに燃焼温度を低下して効果的にＮＯxの発生を低減させることができるため、排気ガスを再循環するＥＧＲパイプの途中に水冷式のＥＧＲクーラが装備されている。
【０００４】
また、前記ＥＧＲパイプには、前記ＥＧＲクーラを迂回するバイパス流路が並設されているのが一般的であり、常時は前記ＥＧＲクーラに排気ガスが導かれて冷却されるようになっているが、冷間始動時ではバイパス流路が選択されて前記排気ガスが冷却されないまま吸気管へ再循環され、エンジンの暖機が優先されるようになっている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−７５１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年における排出ガス規制強化に伴い、冷間始動後のコールドモードにおける排出ガス対策が重要度を増してきており、このようなコールドモードにあっても、十分な量の排気ガスを再循環することが望まれているが、前述のようにバイパス流路を選択してＥＧＲクーラを迂回させたとしても、外気に接する長いバイパス流路を流れる間に排気ガスが温度低下してしまうことは避けられず、未だ暖機が完了していないエンジンに温度の低い排気ガスを多く再循環することで不安定な燃焼状態を招く虞れがあったため、排気ガスの十分な再循環量の確保と燃焼安定性とを両立させることが難しいという課題があった。
【０００７】
このため、前述の如きＥＧＲパイプやバイパス流路を用いた外部ＥＧＲ方式を廃止し、吸気行程で気筒の排気弁を僅かに開作動させることにより排気流路側から排気ガスを気筒内に呼び戻すようにした内部ＥＧＲ方式への変更が検討されているが、これまでに実用化されている内部ＥＧＲ方式の例では、何れも内部ＥＧＲ専用の複雑な動弁系機構を追加する必要があり、既存設備に対し大掛かりな改良が必要となって設備コストの大幅な高騰を招いてしまうことが避けられなかった。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、冷間始動後のコールドモードにおける排気ガスの十分な再循環量の確保と燃焼安定性との両立を設備コストの大幅な高騰を回避しつつ実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、動弁系のカムシャフトに対し各気筒毎に割り当ててブレーキ専用カムを増設し、該ブレーキ専用カムの夫々が対応する気筒の圧縮上死点付近で前記ブレーキ専用カムにより作動するマスターピストンと、該マスターピストンに対し油通路を介して接続され且つ該油通路に前記マスターピストンの作動により油圧が発生した際に当該気筒の排気弁を開作動するスレーブピストンと、前記油通路の夫々における油圧の保持・開放を切り替える作動油供給手段とを備えた圧縮圧開放型エンジンブレーキにおいて、一方が圧縮上死点付近の時に他方が吸気行程となる気筒同士の油通路を連絡通路により接続し、マスターピストンの作動により発生した油圧を前記連絡通路を通し吸気行程中の別の気筒の油通路に作用させて排気弁を開作動させるよう作動油の経路を切り替える経路切替手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
而して、作動油供給手段により油通路の油圧を保持し且つ経路切替手段による作動油の経路の切り替えを行わないでおくと、従前通りの圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動が維持され、圧縮上死点付近となった気筒のブレーキ専用カムによりマスターピストンが作動されて油通路に油圧が発生し、スレーブピストンにより当該気筒の排気弁が強制的に圧縮上死点付近で開作動されて圧縮圧力が開放され、次の膨張行程におけるピストンを押し下げる力が喪失して圧縮行程で得た制動力が有効に作用すると共に、膨張行程にあっても抵抗がかかるようになってエンジンブレーキが増強されることになる。
【００１１】
ここで、作動油供給手段により油通路の油圧を解放すると、圧縮上死点付近となった気筒のブレーキ専用カムによりマスターピストンが作動されても油通路に油圧が発生しなくなってスレーブピストンが従動しなくなり、排気弁は通常のバルブ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。
【００１２】
他方、作動油供給手段により油通路の油圧を保持し且つ経路切替手段による作動油の経路の切り替えを行うと、圧縮上死点付近となった気筒のブレーキ専用カムによりマスターピストンが作動されて油通路に油圧が発生し、この油圧が連絡通路を通し吸気行程中の別の気筒の油通路に作用して排気弁が開作動され、この吸気行程にある気筒内に排気流路側から排気ガスが呼び戻されて内部ＥＧＲ方式の排気再循環が実現されることになる。
【００１３】
また、本発明をより具体的に実施するにあたっては、各油通路の夫々に対し別の気筒の油通路へ作動油を送り出す出力用の連絡通路と別の気筒の油通路から作動油を招き入れる入力用の連絡通路とをマスターピストン側からスレーブピストン側へ順次接続し、前記各油通路における出力側の連絡通路の分岐箇所と入力側の連絡通路の合流箇所との間に備えた油通路遮断弁と、前記各連絡通路の途中に備えた連絡通路遮断弁とにより経路切替手段を構成することが好ましい。
【００１４】
このようにした場合、油通路遮断弁を開け且つ連絡通路遮断弁を閉じると、マスターピストンの作動により発生した油圧がそのまま当該気筒の油通路に作用してスレーブピストンを介し排気弁が圧縮上死点付近で開作動され、油通路遮断弁を閉じ且つ連絡通路遮断弁を開けると、マスターピストンの作動により発生した油圧が出力側の連絡通路を通し吸気行程中の別の気筒の油通路に作用してスレーブピストンを介し排気弁が吸気行程中に開作動されることになる。
【００１５】
更に、本発明においては、バリアブルジオメトリーターボチャージャを併用してエンジンの排圧を調整し得るように構成することが好ましく、このようにすれば、エンジンの排圧を高めることにより吸気行程中に排気弁を開作動させて気筒内に呼び戻せる排気ガスの再循環量を増やすことが可能となる。
【００１６】
即ち、スレーブピストンによる排気弁のリフト量は、圧縮上死点付近での開作動時にピストンとの干渉を起こさない範囲に制限されるため、吸気行程においても同じリフト量で排気弁を開作動させることしかできないが、リフト量を増やして排気ガスの再循環量を増やす代わりに、バリアブルジオメトリーターボチャージャによりエンジンの排圧を高めて排気ガスの再循環量を増やすことを可能としている。
【発明の効果】
【００１７】
上記した本発明の圧縮圧開放型エンジンブレーキによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１８】
（Ｉ）本発明の請求項１、２に記載の発明によれば、既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキの基本構造を利用し、これに簡単な改良を加えるだけで必要時に内部ＥＧＲを実現することが可能な圧縮圧開放型エンジンブレーキとすることができ、冷間始動後のコールドモードにおける排気ガスの十分な再循環量の確保と燃焼安定性との両立を設備コストの大幅な高騰を回避しつつ実現することができる。
【００１９】
（ＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、スレーブピストンによる排気弁のリフト量が圧縮上死点付近での開作動時にピストンとの干渉を起こさない範囲に制限されていても、エンジンの排圧を高めることにより吸気行程中に排気弁を開作動させて気筒内に呼び戻せる排気ガスの再循環量を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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のブレーキ専用カムを周辺構造と共に示した平面図である。
【図３】各気筒の油通路を連絡通路で接続した状態を示す油圧回路図である。
【図４】本形態例の排気弁と吸気弁の作動状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、トラックやバス等の大型車両に採用されている既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキの基本構造を利用しており、図１及び図２中における符号の１は気筒、２は燃焼室、３はピストン、４は排気弁、５は排気流路を夫々示し、排気行程でカムシャフト６に装備した排気カム７により一端を押し上げられて傾動するロッカーアーム８の他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から排気流路５へと排気ガス１０が送出されるようになっている。
【００２３】
ここで、前記カムシャフト６に、各気筒１毎に割り当てられたブレーキ専用カム７”が前記排気カム７に隣接して増設されていると共に、前記排気弁４の開作動を担うロッカーアーム８が軸支されているロッカーシャフト１５には、当該気筒１が圧縮上死点付近となっているタイミングで前記ブレーキ専用カム７”により一端を押し上げられて傾動するブレーキ用ロッカーアーム８”が前記ロッカーアーム８に隣接して増設されており、該ブレーキ用ロッカーアーム８”の一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当該気筒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の他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を圧縮上死点付近で開作動させるようにしてある。
【００２４】
また、前記油通路１３には、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おり、前記ソレノイドバルブ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、前記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ようになっている。
【００２５】
尚、図２に示されている通り、前記排気カム７が装備されているカムシャフト６には、吸気カム７’（図１では位相違いにより図示無し）も装備されており、該吸気カム７’により一端を押し上げられて傾動するロッカーアーム８’の他端によりバルブブリッジ９’を介し両方の吸気弁４’が押し下げられて開作動され、気筒１内に吸気流路２２（図１参照）から吸入空気２１（図１参照）が取り込まれるようになっていることは勿論である。
【００２６】
また、ここに図示している例では、コンプレッサ２４ａとタービン２４ｂを備えて成るバリアブルジオメトリーターボチャージャ２４が併用されており、このバリアブルジオメトリーターボチャージャ２４では、制御装置１９からの制御信号２３ａによりアクチュエータ２３が操作されてタービン２４ｂのノズルベーン２５の開度が調整されるようになっている。
【００２７】
そして、以上が既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキの基本構造に相当する構成となるわけであるが、本形態例にあっては、図３に模式的に示す如く、一方が圧縮上死点付近の時に他方が吸気行程となる気筒１同士の油通路１３を連絡通路２６により接続し、マスターピストン１２の作動により発生した油圧を前記連絡通路２６を通し吸気行程中の別の気筒１の油通路１３に作用させて排気弁４を開作動させるよう作動油１８の経路を切り替える経路切替手段を設けたところが特徴となっている。
【００２８】
即ち、図３においては、直列６気筒エンジンにおける第１気筒♯１（気筒１）、第２気筒♯２（気筒１）、第３気筒♯３（気筒１）を一例として示しており、これら第１気筒♯１、第２気筒♯２、第３気筒♯３における行程タイミングはクランク角で１２０°ずつずれているので、圧縮上死点付近となっている別の気筒１のマスターピストン１２の作動により吸気行程中の気筒１のスレーブピストン１４が従動されるように、第１気筒♯１と第２気筒♯２、第２気筒♯２と第３気筒♯３、第３気筒♯３と第１気筒♯１が互いの油通路１３を連絡通路２６で接続されている。
【００２９】
この際、各気筒１の油通路１３には、別の気筒１の油通路１３へ作動油１８を送り出す出力用の連絡通路２６と別の気筒１の油通路１３から作動油１８を招き入れる入力用の連絡通路２６とがマスターピストン１２側からスレーブピストン１４側へ順次接続されることになるが、前記各油通路１３における出力側の連絡通路２６の分岐箇所と入力側の連絡通路２６の合流箇所との間に備えた油通路遮断弁２７と、前記各連絡通路２６の途中に備えた連絡通路遮断弁２８とにより前記経路切替手段が構成されるようになっている。
【００３０】
尚、図３ではブレーキ専用カム７”とマスターピストン１２との間に介在するはずのブレーキ用ロッカーアーム８”が省略され、また、スレーブピストン１４と排気弁４との間に介在するはずのロッカーアーム８及びバルブブリッジ９が省略されているが、これは単に説明の便宜上から簡略化しただけのものであり、実際の構造は図１を用いて前述した通りである。
【００３１】
また、図３では直列６気筒エンジンにおける第１気筒♯１、第２気筒♯２、第３気筒♯３について例示しているが、図示しない残りの第４気筒、第５気筒、第６気筒についても行程タイミングはクランク角で１２０°ずつずれているので同様に構成することができる。
【００３２】
而して、制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を開けてコントロールバルブ１７を逆止弁として機能させることで油通路１３の油圧を保持し、経路切替手段による作動油１８の経路の切り替えを行わずに油通路遮断弁２７を開け且つ連絡通路遮断弁２８を閉じておくと、従前通りの圧縮圧開放型エンジンブレーキの作動が維持され、圧縮上死点付近となった気筒１のブレーキ専用カム７”によりマスターピストン１２が作動されて油通路１３に油圧が発生し、スレーブピストン１４により当該気筒１の排気弁４が強制的に圧縮上死点付近で開作動されて圧縮圧力が開放され、次の膨張行程におけるピストンを押し下げる力が喪失して圧縮行程で得た制動力が有効に作用すると共に、膨張行程にあっても抵抗がかかるようになってエンジンブレーキが増強されることになる（図４のグラフにおけるブレーキ用排気弁リフトを参照）。
【００３３】
ここで、制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を閉じてコントロールバルブ１７のリリーフ口２０から油通路１３の油圧を開放すると、圧縮上死点付近となった気筒１のブレーキ専用カム７”によりマスターピストン１２が作動されても油通路１３に油圧が発生しなくなってスレーブピストン１４が従動しなくなり、排気弁４は通常のバルブ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。
【００３４】
他方、制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を開けてコントロールバルブ１７を逆止弁として機能させることで油通路１３の油圧を保持し、経路切替手段により作動油１８の経路を切り替えるべく油通路遮断弁２７を閉じ且つ連絡通路遮断弁２８を開けておくと、圧縮上死点付近となった気筒１のブレーキ専用カム７”によりマスターピストン１２が作動されて油通路１３に油圧が発生し、この油圧が出力側の連絡通路２６を通し吸気行程中の別の気筒１の油通路１３に作用して排気弁４が開作動され、この吸気行程にある気筒１内に排気流路５側から排気ガス１０が呼び戻されて内部ＥＧＲ方式の排気再循環が実現されることになる（図４のグラフにおける内部ＥＧＲ用排気弁リフトを参照）。
【００３５】
この際、本形態例においては、バリアブルジオメトリーターボチャージャ２４を併用しているので、タービン２４ｂのノズルベーン２５をアクチュエータ２３により傾動して前記ノズルベーン２５の開度を絞り込むと、バリアブルジオメトリーターボチャージャ２４のタービン２４ｂにおける排気ガス１０の通過抵抗が増えてエンジンの排圧が高まり、吸気行程中に排気弁４を開作動させて気筒１内に呼び戻せる排気ガス１０の再循環量を増やすことが可能となる。
【００３６】
即ち、スレーブピストン１４による排気弁４のリフト量は、圧縮上死点付近での開作動時にピストン３との干渉を起こさない範囲に制限されるため、吸気行程においても同じリフト量で排気弁４を開作動させることしかできないが、リフト量を増やして排気ガス１０の再循環量を増やす代わりに、バリアブルジオメトリーターボチャージャ２４によりエンジンの排圧を高めて排気ガス１０の再循環量を増やすことを可能としている。
【００３７】
従って、上記形態例によれば、既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキの基本構造を利用し、これに簡単な改良を加えるだけで必要時に内部ＥＧＲを実現することが可能な圧縮圧開放型エンジンブレーキとすることができ、冷間始動後のコールドモードにおける排気ガスの十分な再循環量の確保と燃焼安定性との両立を設備コストの大幅な高騰を回避しつつ実現することができる。
【００３８】
また、特に本形態例にあっては、バリアブルジオメトリーターボチャージャ２４を併用してエンジンの排圧を調整し得るように構成しているので、スレーブピストン１４による排気弁４のリフト量が圧縮上死点付近での開作動時にピストン３との干渉を起こさない範囲に制限されていても、エンジンの排圧を高めることにより吸気行程中に排気弁４を開作動させて気筒１内に呼び戻せる排気ガス１０の再循環量を増やすことができる。
【００３９】
尚、本発明の圧縮圧開放型エンジンブレーキは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、スレーブピストンによりロッカーアームを介さずにバルブブリッジを直接押し下げたり、片方の排気弁のみをバルブブリッジを貫通して直接押し下げたりするようにしても良いこと、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】
【００４０】
１      気筒
４      排気弁
６      カムシャフト
７”    ブレーキ専用カム
１２    マスターピストン
１３    油通路
１４    スレーブピストン
１６    ソレノイドバルブ（作動油供給手段）
１７    コントロールバルブ（作動油供給手段）
１８    作動油
２４    バリアブルジオメトリーターボチャージャ
２６    連絡通路
２７    油通路遮断弁（経路切替手段）
２８    連絡通路遮断弁（経路切替手段）
【図１】
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【図２】
2019039313.tif 000004
【図３】
2019039313.tif 000005
【図４】
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