(57)【要約】【課題】本発明は、低速域でもブレーキ力の大きな排気ブレーキ装置の提供を主目的とする。【解決手段】上記目的を達成するために、本発明は、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、
前記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置。
【請求項２】
排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、
前記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、吸気行程直後においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置。
【請求項３】
排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、
前記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点および吸気行程直後においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置。
【請求項４】
排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、
前記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、吸気行程直後から圧縮上死点まで排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置。
【請求項５】
前記圧縮上死点で排気バルブが開くに際して、そのピークが５４０°±１０°となるようにカムプロファイルが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の排気ブレーキ装置。
【請求項６】
前記吸気行程直後から圧縮上死点まで排気バルブが開くに際して、排気バルブの閉じる時期が、５４０°±４５°の範囲内となるようにカムプロファイルが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の排気ブレーキ装置。
【請求項７】
前記吸気行程直後で排気バルブが開くに際して、排気バルブの開き始めが、吸気バルブが閉まる時点前１０°から吸気バルブが閉まる時点後１０°までの範囲内となるようにカムプロファイルが形成されていることを特徴とする請求項２、請求項３、請求項４、または請求項６に記載の排気ブレーキ装置。
【請求項８】
前記動弁機構が、排気バルブのロッカアームをロッカシャフトの偏心部に支持し、ロッカシャフトを回転させることにより偏心部のロッカアームを下げることにより、排気バルブに対して所定のリフト量を加える動弁機構であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の排気ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気バルブを利用してエンジンの負仕事を増大させ、制動力を発生させる排気ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に大型車両では、長い下り坂等を安全に走行するうえで、補助ブレーキの１つであるエキゾーストブレーキが大きな役割をなす。
【０００３】
このエキゾーストブレーキは、排気管内等に設けられた排気絞り弁を絞ることによって、エンジンの排気行程でエキゾーストポートから排出される排気ガスの排気抵抗を高め、これによってブレーキ力を得るものである。
【０００４】
このようにエンジンブレーキ力を高める有効な手段として、エキゾーストブレーキの他、シリンダヘッドのロッカカバー内に油圧式アクチュエータを有し、ブレーキ作動時に当該油圧式アクチュエータを駆動して、エキゾーストバルブまたは第３バルブを開くことによって、エンジンの負仕事を増大させる車両用ディーゼルエンジンのデコンプレションブレーキが知られている。
【０００５】
また、エキゾーストバルブがエンジン圧縮工程にて開く方法として、実開平６−３４１０４号公報には、偏心ロッカシャフトを使用し、ロッカシャフトを回転させて下げ、エキゾーストバルブが開く方法が開示されている。さらに、特開平８−１５８８３６号公報には、ロッカアームに設けた偏心ブッシュと、当該偏心ブッシュを回転させるレバーとアクチュエータで、ロッカアームを下げ、エキゾーストバルブが開く方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、これらの手段においては、まだブレーキ力が不十分な場合があり、特に低速域では十分なブレーキ力が得られないといった問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、低速域でもブレーキ力の大きな排気ブレーキ装置の提供を主目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載するように、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置を提供する。
【０００９】
本発明においては、動弁機構を用いて排気バルブに所定のリフト量を加えることにより、排気ブレーキ作動時に吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点においてのみ排気バルブが開くように、カムプロファイルが形成されている。したがって、この際、排気管内にシリンダ内の空気が流入するため、シリンダ内の圧力を低下させることができるので、その後の膨張行程におけるエンジンの負仕事量を増加させることができ、結果としてブレーキ力を増加させることができる。また、動弁機構により排気バルブに所定のリフト量が加えられていない状態、すなわち通常の運転状態では、上記圧縮上死点において排気バルブが開かないようにカムプロファイルが設計されていることから、通常運転時にエンジン効率が低下することはない。
【００１０】
また、本発明においては、請求項２に記載するように、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、吸気行程直後においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置を提供する。この発明においては、動弁機構により排気バルブに所定のリフト量を加えることにより、排気ブレーキ作動時に吸気、圧縮、および膨張行程では、吸気行程直後においてのみ排気バルブが開くように、カムプロファイルが形成されている。したがって、この際、排気管内の空気がシリンダ内に流入することから、その後の圧縮行程におけるエンジンの負仕事量を増加させることができ、結果としてブレーキ力を増加させることができる。また、動弁機構により排気バルブに所定のリフト量が加えられていない状態、すなわち通常の運転状態では、上記吸気行程直後において排気バルブが開かないようにカムプロファイルが設計されていることから、通常運転時に効率が低下することはない。
【００１１】
さらに、本発明においては、請求項３に記載するように、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点および吸気行程直後においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置を提供する。
【００１２】
本発明においては、動弁機構により排気バルブに所定のリフト量を加えることにより、排気ブレーキ作動時に吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点および吸気行程直後においてのみ排気バルブが開くように、カムプロファイルが形成されている。したがって、吸気行程直後に排気バルブが開くことにより、排気管内の空気がシリンダ内に流入し、その後の圧縮行程におけるエンジンの負仕事量を増加させ、さらに圧縮上死点において排気バルブが開くことにより、シリンダ内の空気が排気管内に流入することから、その後の膨張行程におけるエンジンの負仕事量を増加させることができる。したがって、排気ブレーキのブレーキ力を大幅に向上させることができる。また、動弁機構により排気バルブに所定のリフト量が加えられていない状態、すなわち通常の運転状態では、上記圧縮上死点および吸気行程直後において排気バルブが開かないようにカムプロファイルが設計されていることから、通常運転時に効率が低下することはない。
【００１３】
さらにまた、本発明においては、請求項４に記載するように、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、吸気行程直後から圧縮上死点まで排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする排気ブレーキ装置を提供する。
【００１４】
本発明においては、動弁機構により排気バルブに所定のリフト量を加えることにより、排気ブレーキ作動時に吸気、圧縮、および膨張行程では、吸気行程直後から圧縮上死点まで排気バルブが開くように、カムプロファイルが形成されている。したがって、吸気行程直後に排気バルブが開くことにより、排気管内の空気がシリンダ内に流入し、その後の圧縮行程におけるエンジンの負仕事量を増加させることができ、排気ブレーキのブレーキ力を大幅に向上させることができる。また、圧縮上死点において、動弁機構により所定のリフト量を保持しつつバルブを開く動作をする場合は動弁機構に大きな応力が加わることになるが、この場合はそのような動作を行わないことから、動弁機構が比較的小さな応力に耐え得る構造でよく、動弁機構を簡便化することができる。
【００１５】
上記請求項１または請求項３に記載する発明においては、請求項５に記載するように、上記圧縮上死点で排気バルブが開くに際して、そのピークが５４０°±１０°となるようにカムプロファイルが形成されていることが好ましい。圧縮上死点で排気バルブを開ける時期としては、上記範囲内が最も効果的であるからである。
【００１６】
上記請求項４に記載された発明においては、請求項６に記載するように、前記吸気行程直後から圧縮上死点まで排気バルブが開くに際して、排気バルブの閉じる時期が、５４０°±４５°の範囲内となるようにカムプロファイルが形成されていることが好ましい。排気バルブが閉まる時期を上記範囲内とすることにより、排気ブレーキ力とバルブ系にかかる荷重とのバランスが取れ、バルブ補強対応コストにかかる効果のバランスの取れるバルブ系とすることができる。さらに、エンジンのスピードにより最適で効果的なバルブタイミングが異なるため、上記の範囲内で選定することが望ましいのである。
【００１７】
また、上記請求項２、請求項３、請求項４、または請求項６に記載された発明においては、請求項７に記載するように、上記吸気行程直後で排気バルブが開くに際して、排気バルブの開き始めが、吸気バルブが閉まる時点前１０°から吸気バルブが閉まる時点後１０°までの範囲内となるようにカムプロファイルが形成されていることが好ましい。吸気行程直後に排気バルブを開く時期としては、上記範囲内が最も効果的であるからである。
【００１８】
上記請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項８に記載するように、上記動弁機構が、排気バルブのロッカアームをロッカシャフトの偏心部に支持し、ロッカシャフトを回転させることにより偏心部のロッカアームを下げることにより、排気バルブに対して所定のリフト量を加える動弁機構であることが好ましい。簡単な構成で、排気バルブに対して所定のリフト量を与えることができ、信頼性およびコスト面で有利だからである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の排気ブレーキ装置について説明する。本発明の排気ブレーキ装置は、排気ブレーキ作動時の排気バルブの開く時期により、４つの実施態様とすることができる。以下、それぞれの実施態様について説明する。
【００２０】
Ａ．第１実施態様
本発明の排気ブレーキ装置の第１実施態様は、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、
上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とする。
【００２１】
図１は、上記本実施態様におけるロッカアームの排気バルブのステムを押圧するステム押圧部の動きを示すものであり、図２は、その際の排気バルブの動きを示すものである。実線は通常運転状態で動弁機構が働いていない状態を示すものであり、破線は動弁機構により排気バルブに所定のリフト量を加えた状態を示すものである。
【００２２】
動弁機構が作動していない状態、すなわち通常運転の状態では、吸気、圧縮、膨張行程においてステム押圧部は、マイナスの位置、すなわち排気バルブのステムから所定のリフト量分だけ離れた位置に位置することになる。そして、５４０°近傍、すなわち圧縮上死点近傍においても、排気バルブのステムを押圧して押し下げることはない。
【００２３】
そして、動弁機構が作動して所定のリフト量を加えた状態、すなわち排気ブレーキ装置が作動した状態では、５４０°近傍、すなわち圧縮上死点近傍においてのみ、排気バルブのステムを押圧し、所定のリフト量分だけ排気バルブを開き、他の吸気、圧縮、膨張行程では排気バルブは閉じた状態となる。
【００２４】
本実施態様においては、このように動弁機構を作動させることにより、圧縮上死点近傍において、一時的に排気バルブを開くことができるので、シリンダ内の圧縮された空気を排気管内に逃がすことができる。したがって、その後の膨張行程において、エンジンに対して負の仕事量を増やすことができ、その結果、強いブレーキ力を付与することができる。
【００２５】
一方、動弁機構が作動せずに通常運転を行っている場合は、圧縮上死点近傍において、排気バルブが開くことはない。したがって、エンジンの出力のロス等の問題が生じることはない。
【００２６】
本実施態様においては、上記図１に示すようにクランクアングルの変化に対してステム押圧部が動くようにカムプロファイルが決定される。このようなカムプロファイルを有するカムの形状の概略を図３に示す。
【００２７】
このカム２は、排気行程において排気バルブを押し下げるための凸部２Ａと、圧縮上死点近傍に該当する部分に形成された小凸部２Ｂとが形成されている。ここで、この小凸部２Ｂは、動弁機構が作動した場合に排気バルブに加えるリフト量より小さいことが必要となる。リフト量より大きい場合は、通常運転時に、圧縮上死点近傍において、排気バルブが開くことになり、エンジンの効率を大幅に低下させてしまうからである。また、このカム２のカムプロファイルは、上記凸部２Ａおよび小凸部２Ｂ以外の部分においては、通常運転時において動弁機構が作動した場合に排気バルブに加わるリフト量分だけロッカアームの排気バルブのステムを押圧するステム押圧部が排気バルブのステムを押圧する位置から離れるように形成されている。
【００２８】
本実施態様においては、上記上死点近傍におけるピーク値が、５４０°±１０°の範囲内となることが好ましい。この範囲内で排気バルブを開けることにより、排気ブレーキの力をより高くすることができるからである。
【００２９】
本実施態様に用いられる動弁機構は、排気バルブに対して所定のリフト量を付与することができるものであれば特に限定されるものではない。例えば、特開平６−３４１０４号に示す装置を挙げることができる。この機構について、以下に簡単に説明する。
【００３０】
まず、図４に示すように、クランクシャフトに同期して回転するカム２の回転運動が、バルブリフタ３を介してプッシュロッド４の往復運動に変換され、これに伴ってロッカアーム５が揺動して排気バルブ１を開閉するようになっている。なお、ロッカアーム５の排気バルブ１側の端部が、上述したステム押圧部５ａとなる。
【００３１】
ロッカアーム５を揺動自由に支持するのがロッカシャフト６で、図５および図６に示すように排気バルブ用と吸気バルブ用のアーム支持軸部６ａと６ｂが交互に配設され、排気バルブ用のアーム支持軸部６ａついてはシャフト回転の中心Ｘに対し所定量だけ偏心して形成される。
【００３２】
ロッカシャフト６はシリンダヘッド側の軸受で回転自由に支持され、シャフト６を回転させると排気バルブ用のアーム支持軸部６ａが下がり、図７のようにロッカアームの支点を回転前のＹから回転後のＺに変位させる。そのため、排気バルブ１に対して所定のリフト量を付与するようにしたものである。なお、ロッカシャフト６を所定の角度範囲だけ回転させるアクチュエータ（図示せず）が設けられる。
【００３３】
Ｂ．第２実施態様
本発明の第２実施態様の排気ブレーキ装置は、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、
上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、吸気行程直後においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とするものである。
【００３４】
図８は、上記本実施態様におけるロッカアームの排気バルブのステムを押圧するステム押圧部の動きを示すものであり、図９は、その際の排気バルブの動きを示すものである。実線は通常運転状態で動弁機構が働いていない状態を示すものであり、破線は動弁機構により排気バルブに所定のリフト量を加えた状態を示すものである。
【００３５】
動弁機構が作動していない状態、すなわち通常運転の状態では、吸気、圧縮、膨張行程においてステム押圧部は、マイナスの位置、すなわち排気バルブのステムから所定のリフト量分だけ離れた位置に位置することになる。そして、３６０°を超えた位置、すなわち吸気行程直後においても、排気バルブのステムを押圧して押し下げることはない。
【００３６】
そして、動弁機構が作動した状態、すなわち排気ブレーキ装置が作動した状態では、３６０°を超えた位置、すなわち吸気行程直後においてのみ、排気バルブのステムを押圧し、所定のリフト量分だけ排気バルブを開く。
【００３７】
本実施態様においては、このように動弁機構を作動させることにより、吸気行程直後において、一時的に排気バルブを開くことができるので、シリンダ内に排気管内で圧縮されていた空気を導入することができる。したがって、その後の圧縮行程において、エンジンに対して負の仕事量を増やすことができ、その結果、強いブレーキ力を付与することができる。
【００３８】
一方、動弁機構が作動せずに通常運転を行っている場合は、吸気行程直後において、排気バルブが開くことはない。したがって、エンジンの出力のロス等の問題が生じることはない。
【００３９】
本実施態様においては、上記図８に示すようにステム押圧部が動くようにカムプロファイルが決定され、吸気行程直後に該当する部分に小凸部が形成されている。ここで、この小凸部は、上記第１実施態様の場合と同様に、動弁機構が作動した場合に排気バルブに加えるリフト量より小さいことが必要となる。リフト量より大きい場合は、通常運転時に、吸気行程直後において、排気バルブが開くことになり、エンジンの効率を大幅に低下させてしまうからである。
【００４０】
また、本実施態様においては上記吸気行程直後における排気バルブの開き始めが、吸気バルブが閉まる時点前１０°から吸気バルブが閉まる時点後１０°までの範囲内となるようにカムプロファイルが調製されることが好ましい。この範囲内で排気バルブを開けることにより、排気ブレーキの力をより高くすることができるからである。
【００４１】
なお、本実施態様における動弁機構は、上記第１実施態様で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００４２】
Ｃ．第３実施態様
本発明の第３実施態様の排気ブレーキ装置は、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、
上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点および吸気行程直後においてのみ排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とするものである。
【００４３】
図１０は、上記本実施態様におけるロッカアームの排気バルブのステムを押圧するステム押圧部の動きを示すものであり、図１１は、その際の排気バルブの動きを示すものである。実線は通常運転状態で動弁機構が働いていない状態を示すものであり、破線は動弁機構により排気バルブに所定のリフト量を加えた状態を示すものである。
【００４４】
動弁機構が作動していない状態、すなわち通常運転の状態では、吸気、圧縮、膨張行程においてステム押圧部は、マイナスの位置、すなわち排気バルブのステムから所定のリフト量分だけ離れた位置に位置することになる。そして、３６０°を超えた位置、すなわち吸気行程直後、および５４０°近傍、すなわち圧縮上死点近傍においても、排気バルブのステムを押圧して押し下げることはない。
【００４５】
そして、動弁機構が作動した状態、すなわち排気ブレーキ装置が作動した状態では、３６０°を超えた位置、すなわち吸気行程直後、および５４０°近傍、すなわち圧縮上死点近傍においてのみ、排気バルブのステムを押圧し、所定のリフト量分だけ排気バルブを開く。
【００４６】
本実施態様においては、このように動弁機構を作動させることにより、吸気行程直後において、一時的に排気バルブを開くことができるので、シリンダ内に排気管内で圧縮されていた空気を導入することができる。したがって、その後の圧縮行程において、エンジンに対して負の仕事量を増やすことができる。そして、さらに圧縮上死点近傍において、一時的に排気バルブを開くことができるので、シリンダ内の圧縮された空気を排気管内に逃がすことができる。したがって、その後の膨張行程においても、エンジンに対して負の仕事量を増やすことができる。したがって、極めて強いブレーキ力を排気ブレーキ装置に付与することができる。
【００４７】
一方、動弁機構が作動せずに通常運転を行っている場合は、上記第１実施態様および第２実施態様と同様に、上述したような時点で排気バルブが開くことはない。したがって、エンジンの出力のロス等の問題が生じることはない。
【００４８】
本実施態様においては、上記図１０に示すようにステム押圧部が動くようにカムプロファイルが決定され、吸気行程直後および圧縮上死点近傍に該当する部分に小凸部が形成されている。ここで、この小凸部は、上記第１実施態様および第２実施態様の場合と同様に、動弁機構が作動した場合に排気バルブに加えるリフト量より小さいことが必要となる。リフト量より大きい場合は、通常運転時に、圧縮上死点近傍において、排気バルブが開くことになり、エンジンの効率を大幅に低下させてしまうからである。
【００４９】
本実施態様における排気バルブの開く時期等に関しては、上記第１実施態様および上記第２実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、本実施態様における動弁機構は、上記第１実施態様で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００５０】
Ｄ．第４実施態様
本発明の第４実施態様の排気ブレーキ装置は、排気ブレーキ作動時に、排気バルブに対して所定のリフト量を加えることができる動弁機構を有し、
上記動弁機構により排気ブレーキが作動した際の吸気、圧縮、および膨張行程では、吸気行程直後から圧縮上死点まで排気バルブが開き、他の領域では排気バルブが閉じ、かつ通常運転の際の吸気、圧縮、および膨張行程のすべての領域で排気バルブが閉じるように排気バルブ用のカムプロファイルが形成されていることを特徴とするものである。
【００５１】
図１２は、上記本実施態様におけるロッカアームの排気バルブのステムを押圧するステム押圧部の動きを示すものであり、図１３は、その際の排気バルブの動きを示すものである。実線は通常運転状態で動弁機構が働いていない状態を示すものであり、破線は動弁機構により排気バルブに所定のリフト量を加えた状態を示すものである。
【００５２】
動弁機構が作動していない状態、すなわち通常運転の状態では、吸気、圧縮、膨張行程においてステム押圧部は、マイナスの位置、すなわち排気バルブのステムから所定のリフト量分だけ離れた位置に位置することになる。そして、３６０°を超えた位置、すなわち吸気行程直後から５４０°近傍、すなわち圧縮上死点近傍までの領域においても、排気バルブのステムを押圧して押し下げることはない。
【００５３】
そして、動弁機構が作動した状態、すなわち排気ブレーキ装置が作動した状態では、３６０°を超えた位置、すなわち吸気行程直後から５４０°近傍、すなわち圧縮上死点近傍まで、排気バルブのステムを押圧し、所定のリフト量分だけ排気バルブを開く。
【００５４】
本実施態様においては、このように動弁機構を作動させることにより、吸気行程直後から圧縮上死点近傍まで、排気バルブを開くことができるので、排気管内で圧縮されていた空気を十分にシリンダ内に導入することができる。したがって、その後の圧縮行程において、エンジンに対して負の仕事量を増やすことができる。そして、圧縮上死点近傍において排気バルブを閉じることにより、その後の膨張行程において負の仕事を行わせることができる。よって、極めて強いブレーキ力を排気ブレーキ装置に付与することができる。
【００５５】
また、この方法によれば、シリンダ内の圧力が極めて高い圧縮上死点において、動弁機構によりリフト量を確保した状態で排気バルブを開ける動作を行わない。したがって、このような極めて高い圧力下で排気バルブを開く動作を行う場合に必要とされる種々の機構を動弁機構に設ける必要がない。よって、動弁機構を簡便な機構とすることが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００５６】
一方、動弁機構が作動せずに通常運転を行っている場合は、上記第１実施態様および第２実施態様と同様に、上述したような時点で排気バルブが開くことはない。したがって、エンジンの出力のロス等の問題が生じることはない。
【００５７】
本実施態様においては、上記図１２に示すようにステム押圧部が動くようにカムプロファイルが決定され、吸気行程直後から圧縮上死点近傍までの領域に該当する部分に凸部が形成されている。ここで、この凸部は、上記第１実施態様および第２実施態様の場合と同様に、動弁機構が作動した場合に排気バルブに加えるリフト量より小さいことが必要となる。リフト量より大きい場合は、通常運転時に、圧縮上死点近傍において、排気バルブが開くことになり、エンジンの効率を大幅に低下させてしまうからである。
【００５８】
本実施態様における排気バルブの開く時期に関しては、上記第２実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。一方、本実施態様における排気バルブの閉まる時期については、上死点近傍すなわち５４０°±４５°の範囲内において、排気バルブが閉まるようにカムプロファイルが形成されていることが好ましい。排気バルブが閉まる時期を上記範囲内とすることにより、排気ブレーキ力とバルブ系にかかる荷重とのバランスが取れ、バルブ補強対応コストにかかる効果のバランスの取れるバルブ系とすることができる。さらに、エンジンのスピードにより最適で効果的なバルブタイミングが異なるため、上記の範囲内で選定することが望ましいからである。
【００５９】
また、本実施態様における動弁機構は、上記第１実施態様で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態は例示であり、本明細書の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様の効果を奏するものは、如何なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、動弁機構により排気バルブに所定のリフト量を加えることにより、排気ブレーキ作動時に吸気、圧縮、および膨張行程では、圧縮上死点においてのみ排気バルブが開くように、カムプロファイルが形成されている。したがって、この際、排気管内にシリンダ内の空気が流入するため、シリンダ内の圧力を低下させることができるので、その後膨張行程におけるエンジンの負仕事量を増加させることができ、結果としてブレーキ力を増加させることができる。また、動弁機構により排気バルブに所定のリフト量が加えられていない状態、すなわち通常の運転状態では、上記圧縮上死点において排気バルブが開かないようにカムプロファイルが設計されていることから、通常運転時に効率が低下することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様におけるステム押圧部の位置とクランクアングルとの関係を示すグラフである。
【図２】本発明の第１実施態様における排気バルブの位置とクランクアングルとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１実施態様におけるカムプロファイルを示す概略平面図である。
【図４】本発明に用いられる動弁機構の一例を示す説明図である。
【図５】本発明に用いられるロッカシャフトの一例を示す概略平面図である。
【図６】図５のＡ矢視図である。
【図７】ロッカシャフトの作動説明図である。
【図８】本発明の第２実施態様におけるステム押圧部の位置とクランクアングルとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第２実施態様における排気バルブの位置とクランクアングルとの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３実施態様におけるステム押圧部の位置とクランクアングルとの関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３実施態様における排気バルブの位置とクランクアングルとの関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の第４実施態様におけるステム押圧部の位置とクランクアングルとの関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第４実施態様における排気バルブの位置とクランクアングルとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  …  排気バルブ
２  …  カム
４  …  ブッシュロッド
５  …  ロッカアーム
５ａ  …  ステム押圧部
６  …  ロッカシャフト
【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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【図１２】
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【図１３】
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