(57)【要約】【課題】従来よりも広い調整範囲で吸入空気量を増減し得るようにして圧縮圧開放型エンジンブレーキの制動力の調整範囲を拡張する。【解決手段】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ようにした圧縮圧開放型エンジンブレーキに関し、各気筒１の吸気弁４’の開閉タイミング及びリフトを調節する可変バルブ機構２７を備え、該可変バルブ機構２７により制動時の吸入空気量を適宜に増減して制動力を調整し得るように構成する。【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ようにした圧縮圧開放型エンジンブレーキであって、各気筒の吸気弁の開閉タイミング及びリフトを調節する可変バルブ機構を備え、該可変バルブ機構により制動時の吸入空気量を適宜に増減して制動力を調整し得るように構成し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】
可変バルブ機構とバリアブルジオメトリーターボチャージャとを併用して制動力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】
従来より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為、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】
この為、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３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３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から排気流路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３中２１は吸入空気、２２は吸気流路、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を備えて成るバリアブルジオメトリー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内から排気流路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】
ただし、以上に述べた如きマスターピストン１２をロッカーアーム８により作動させる方式では、タイミングの合う気筒１同士を油通路１３で結ぶことになるので、油通路１３が互いに錯綜して油通路１３の複雑化を招くことになり、また、各気筒１のバルブ開閉タイミングが一義的に決まっているので、各気筒１の排気弁４を圧縮上死点付近における最適なタイミングで開作動させることが難しかった。
【００１４】
そのため、近年においては、複雑な油通路１３を要することなく排気弁４を圧縮上死点付近における最適なタイミングで開作動し得るようにするため、図４に示す如く、吸気弁４’をロッカーアーム８’を介し開作動させるための吸気カム７’と、排気弁４をロッカーアーム８を介し開作動させるための排気カム７とを装備したカムシャフト６に対しブレーキ専用カム７”を増設し、このブレーキ専用カム７”によりブレーキ用ロッカーアーム８”を介しマスターピストン１２を圧縮上死点付近で作動することが提案されている。
【００１５】
ここで、ブレーキ用ロッカーアーム８”の具体的な構造は図５に示す通りであり、ここに図示しているブレーキ用ロッカーアーム８”では、ロッカーシャフト２３に対し基端側を傾動自在に外嵌されたレバー構造を成しており、その先端側下部に装備した転動自在なローラ８ａ”を介しブレーキ専用カム７”に接触して該ブレーキ専用カム７”により押し上げられ、これによりロッカーシャフト２３を中心に傾動して先端側上部でマスターピストン１２を押し上げるようになっている。
【００１６】
このようにカムシャフト６にブレーキ専用カム７”を増設してブレーキ用ロッカーアーム８”を介しマスターピストン１２を作動させる方式を採用すれば、各気筒１毎に油通路１３が完結することになるため、各油通路１３の簡素化を図ることが可能となり、しかも、各気筒１の排気弁４を圧縮上死点付近における最適なタイミングで開作動させることが可能となる。
【００１７】
斯かる従来の圧縮圧開放型エンジンブレーキにおいては、比較的高い制動力を効果的に得ることができるが、積載量の多い運搬車両などで丁度良い制動力が得られても、積載量の少なくなった運搬車両などでは制動力が必要以上に効き過ぎて燃費の悪化を招く虞れがあるため、バリアブルジオメトリーターボチャージャ２４により吸入空気量を増減して圧縮圧開放型エンジンブレーキの制動力を調整し得るようにしている。
【００１８】
即ち、エンジンの圧縮上死点付近で圧縮圧力を開放することで得られる制動力は、圧縮される作動ガスの量により左右されるので、この作動ガスを成す吸入空気量をバリアブルジオメトリーターボチャージャ２４により増減すれば、圧縮圧開放型エンジンブレーキの制動力が調整されることになる。
【００１９】
ここで、バリアブルジオメトリーターボチャージャ２４では、タービン２４ｂのノズルベーン２５をアクチュエータ２６により傾動することで前記ノズルベーン２５の開度が調整されるようになっており、例えば、制御装置１９から制御信号２６ａを出力してアクチュエータ２６を操作し、一定の排気ガス量に対してノズルベーン２５の開度を大きく開くと、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の旋速が下がり、これによりタービン２４ｂの回転数が下がってコンプレッサ２４ａ側における吸入空気量が減少することになる。
【００２０】
また、これとは反対に、一定の排気ガス量に対しノズルベーン２５の開度を絞ると、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の旋速が上がり、これによりタービン２４ｂの回転数が上がってコンプレッサ２４ａ側における吸入空気量が増加することになる。
【００２１】
尚、この種の圧縮圧開放型エンジンブレーキに関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【特許文献１】特開平１０−１８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、バリアブルジオメトリーターボチャージャ２４で吸入空気量を増減するといっても、ノズルベーン２５の開度の調整でタービン２４ｂにおける排気ガス１０の旋速を変更し、これによりタービン２４ｂの回転数（タービン効率）を調整して吸入空気量を増減するという方式では、その増減できる吸入空気量の調整範囲が狭いために制動力の調整範囲も広くとれないという問題があった。
【００２３】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、従来よりも広い調整範囲で吸入空気量を増減し得るようにして圧縮圧開放型エンジンブレーキの制動力の調整範囲を拡張することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、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ようにした圧縮圧開放型エンジンブレーキであって、各気筒の吸気弁の開閉タイミング及びリフトを調節する可変バルブ機構を備え、該可変バルブ機構により制動時の吸入空気量を適宜に増減して制動力を調整し得るように構成したことを特徴とするものである。
【００２５】
而して、このようにすれば、気筒の容積効率が最大となるタイミングとリフトで吸気弁を開作動させた際に、気筒内に取り込まれる吸入空気量が最大となって制動力も最大となり、また、この時よりも吸気弁を閉じるタイミングを早めるか遅くするかして容積効率を意図的に悪化させると、その容積効率が悪くなった分だけ吸入空気量が減少して制動力が低減されることになり、しかも、吸気弁の開弁時のリフトを通常よりも小さくすることで更なる吸入空気量の絞り込みを実行して制動力の低減を図ることも可能となる。
【００２６】
また、本発明においては、可変バルブ機構とバリアブルジオメトリーターボチャージャとを併用して制動力を調整し得るように構成することも可能であり、このようにすれば、吸入空気量を更に広い調整範囲で増減することが可能となり、制動力の調整範囲をより一層拡張することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
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、吸気行程における吸気弁の閉じタイミングを最も容積効率の良いタイミングから早めたり遅くしたりすることにより容積効率を意図的に悪化させて吸入空気量を減少させることができ、しかも、吸気弁の開弁時のリフトを通常よりも小さくすることで更なる吸入空気量の絞り込みを行うこともできるので、従来よりも広い調整範囲で吸入空気量を増減することができて制動力の調整範囲を大幅に拡張することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図１は本発明に係る圧縮圧開放型エンジンブレーキを実施する形態の一例を示すもので、図３〜図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００３０】
本形態例においては、主としてカムシャフト６にブレーキ専用カム７”（図４及び図５参照）を増設してブレーキ用ロッカーアーム８”（図４及び図５参照）を介しマスターピストン１２（図５参照）を作動させる方式を採用した圧縮圧開放型エンジンブレーキを対象としているが、排気行程にある別の気筒１の排気弁４（図３参照）を開作動する為の排気カム７（図３参照）の押し上げによりロッカーアーム８（図３参照）を介しマスターピストン１２（図３参照）を作動させる方式を採用した圧縮圧開放型エンジンブレーキを対象としても良く、何れの方式を採用した圧縮圧開放型エンジンブレーキであっても、各気筒１の吸気弁４’の開閉タイミング及びリフトを調節する可変バルブ機構２７を備え、該可変バルブ機構２７により制動時の吸入空気量を適宜に増減して制動力を調整し得るように構成することを特徴としている。
【００３１】
即ち、図１に示している例では、吸気カム７’により一端をローラ２８ａを介し押し上げられて傾動するロッカーアーム２８がロッカーシャフト２３に装備されており、このロッカーアーム２８の一端が上方の油圧ユニット２９に備えられたマスターピストン３０を押し上げ、前記油圧ユニット２９内に穿設された開弁用油通路３１に油圧を発生させてバルブブリッジ９直上のスレーブピストン３２を下降せしめ、このマスターピストン３０によりバルブブリッジ９を介し両吸気弁４’を押し下げて開弁し得るようになっている。
【００３２】
ここで、前記油圧ユニット２９内の開弁用油通路３１には、該開弁用油通路３１の油圧の保持・開放を切り替えるためのソレノイドバルブ３３（油圧供給手段）を介して給油通路３４が接続されており、図示しないオイルポンプにより送り込まれる作動油１８を開弁用油通路３１に導き入れて該開弁用油通路３１内を満たし、マスターピストン３０の作動時には、制御装置１９からの制御信号３３ａに基づき、開弁用油通路３１の油圧の保持・開放を適宜に切り替えてスレーブピストン３２の追従時期や作動量を制御することで吸気弁４’の開閉タイミングやリフトを調節し得るようにしてある。
【００３３】
即ち、マスターピストン３０の作動時において、ソレノイドバルブ３３の閉止により開弁用油通路３１の油圧を保持すれば、マスターピストン３０の作動に直ちに追従してスレーブピストン３２が作動することになり、また、開弁用油通路３１の油圧をソレノイドバルブ３３の開放によりアキュームレータ等へ逃がせば、マスターピストン３０が作動してもスレーブピストン３２が追従しなくなるので、その追従時期を遅らせたり作動量を減らしたりすることが可能となる。
【００３４】
また、本形態例においては、制御装置１９によりタービン２４ｂのノズルベーン２５の開度を調整し得るようにしたバリアブルジオメトリーターボチャージャ２４も備えられており、必要に応じてバリアブルジオメトリーターボチャージャ２４による吸入空気量を調整する制御も併用し得るようにしてある。
【００３５】
而して、このようにすれば、図２中にＡで示す如き気筒の容積効率が最大となるタイミングとリフトで吸気弁４’を開作動させた際に、気筒１内に取り込まれる吸入空気量が最大となって制動力も最大となり、また、この時よりも吸気弁４’を閉じるタイミングを図２のＢのように早めるか、或いは、図２のＣのように遅くするかして、容積効率を意図的に悪化させると、その容積効率が悪くなった分だけ吸入空気量が減少して制動力が低減されることになる。
【００３６】
しかも、図２中にＤで示すように吸気弁４’を閉じるタイミングを図２のＢよりも更に早め、最大リフトに達する前に吸気弁４’を閉じ始めるようにすることにより、開弁時のリフトを通常よりも小さくして更なる吸入空気量の絞り込みを行うことも可能である。
【００３７】
尚、図２中のＥは圧縮上死点付近で圧縮圧力を開放するために実行される排気弁４（図３参照）の強制的な開作動のタイミングとリフトを示している。
【００３８】
また、本形態例においては、可変バルブ機構２７とバリアブルジオメトリーターボチャージャ２４とを併用して制動力を調整し得るようにしているので、吸入空気量を更に広い調整範囲で増減することが可能となり、制動力の調整範囲をより一層拡張することが可能となる。
【００３９】
従って、上記形態例によれば、吸気行程における吸気弁４’の閉じタイミングを最も容積効率の良いタイミングから早めたり遅くしたりすることにより容積効率を意図的に悪化させて吸入空気量を減少させることができ、しかも、吸気弁４’の開弁時のリフトを通常よりも小さくすることで更なる吸入空気量の絞り込みを行うこともでき、更には、バリアブルジオメトリーターボチャージャ２４による吸入空気量の調整も併用することができるので、従来よりも広い調整範囲で吸入空気量を増減することができて制動力の調整範囲を大幅に拡張することができる。
【００４０】
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、可変バルブ機構は必ずしも図示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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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】可変バルブ機構による吸気弁の制御について説明するグラフである。
【図３】従来の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。
【図４】カムシャフトにブレーキ専用カムを増設した例を示す平面図である。
【図５】図４のブレーキ用ロッカーアームの側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  気筒
４  排気弁
４’  吸気弁
１０  排気ガス
２１  吸入空気
２４  バリアブルジオメトリーターボチャージャ
２７  可変バルブ機構
【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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