(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に介装されたスロットル弁をバイパスするバイパス通路と、
該バイパス通路を開閉する通路開閉機構と、
排気通路を閉塞して内燃機関をコンプレッサとして作用させ制動力を発生させる排気シャッタと、
該排気シャッタを開閉するシャッタ開閉機構と、
機関運転状態に基づいて排気ブレーキの作動条件が成立したか否かを判定する作動条件判定手段と、
該作動条件判定手段により排気ブレーキの作動条件が成立したと判定されたときに、スイッチ動作する物理的に別体の電気部品からなる２つのＩ／Ｏ端子を夫々作動させるＩ／Ｏ端子作動手段と、
コイル部及びこれにより短絡動作する端子部を備えた常開式の排気ブレーキリレーと、
を含んで構成され、
前記排気ブレーキリレーのコイル部の駆動回路には、前記一方のＩ／Ｏ端子が介装される一方、前記排気ブレーキリレーの端子部の出力回路には、前記シャッタ開閉機構、並びに、直列接続された前記他方のＩ／Ｏ端子及び前記通路開閉機構が並列に介装されることを特徴とする内燃機関の排気ブレーキ装置。
【請求項２】
前記作動条件判定手段は、動力伝達系に介装されたクラッチが接状態のときに、排気ブレーキの作動条件が成立したか否かを判定する構成である請求項１記載の内燃機関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、内燃機関の排気ブレーキ装置に関し、特に、排気ブレーキ装置の作動制御系に電気的な短絡が生じた場合であっても、機関回転速度の上昇を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関を搭載するトラック等の商用車には、一般に、減速性能を向上させるために排気ブレーキ装置が取り付けられている。排気ブレーキ装置は、排気通路に介装された排気シャッタにより、排気通路を閉塞して内燃機関をコンプレッサとして作用させることで、車両に大きな制動力を加える補助ブレーキ装置として位置付けられる。
【０００３】
排気ブレーキ装置は、ディーゼル機関だけではなく、コンプレストナチュラルガス（以下「ＣＮＧ」という）機関にも取り付けられる。ＣＮＧ機関では、ミキサにより燃料と空気とを混合した混合気を形成するため、排気ブレーキ装置の作動時に、バックファイヤが発生することがある。このため、混合気の形成を防止すべく、実開平６−４０３２６号に開示されるように、ミキサ及びスロットル弁をバイパスするバイパス通路を設けると共に、バイパス通路に電磁式開閉弁を介装する技術が提案されている。
【０００４】
ここで、従来のＣＮＧ機関では、図５に示すような作動制御系によって、排気ブレーキ装置が制御されている。即ち、クラッチスイッチ１によりクラッチが接状態であることが検出され、排気ブレーキ作動スイッチ２により作動指示がなされており、かつ、コントロールユニット３から作動命令が発せられると、コントロールユニット３のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ３ａ及び３ｂが作動し、電磁式の開閉弁４によりバイパス通路が開通される。これと同時に、排気ブレーキリレー５のコイル部５ａがＯＮとなり、その端子部５ｂが短絡することで、排気シャッタ弁６により排気シャッタが回動駆動され、排気通路が閉塞される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような作動系において、例えば、Ｉ／Ｏ端子たるトランジスタ３ａに電気的な短絡が生じると、排気ブレーキの作動命令が発せられていなくとも、開閉弁４がＯＮとなってしまい、バイパス通路が開通してしまう。この場合、吸気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとから燃料供給量を演算しているマスフロー方式の内燃機関では、吸気流量Ｑの増加により燃料供給量が増量され、機関回転速度Ｎｅが上昇してしまう。そして、機関回転速度Ｎｅが上昇すると、車両の制動時に、車両全体の制動力が低下してしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、マスフロー方式の内燃機関に排気ブレーキ装置を取り付けた場合に、排気ブレーキ装置の作動制御系に電気的な短絡が発生しても、機関回転速度が上昇しないようにした内燃機関の排気ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明では、図１に示すように、吸気通路Ａに介装されたスロットル弁Ｂをバイパスするバイパス通路Ｃと、該バイパス通路Ｃを開閉する通路開閉機構Ｄと、排気通路Ｅを閉塞して内燃機関Ｆをコンプレッサとして作用させ制動力を発生させる排気シャッタＧと、該排気シャッタＧを開閉するシャッタ開閉機構Ｈと、機関運転状態に基づいて排気ブレーキの作動条件が成立したか否かを判定する作動条件判定手段Ｉと、該作動条件判定手段Ｉにより排気ブレーキの作動条件が成立したと判定されたときに、スイッチ動作する物理的に別体の電気部品からなる２つのＩ／Ｏ端子Ｊ及びＫを夫々作動させるＩ／Ｏ端子作動手段Ｌと、コイル部及びこれにより短絡動作する端子部を備えた常開式の排気ブレーキリレーＭと、を含んで構成され、前記排気ブレーキリレーＭのコイル部の駆動回路には、前記一方のＩ／Ｏ端子Ｊが介装される一方、前記排気ブレーキリレーＭの端子部の出力回路には、前記シャッタ開閉機構Ｈ、並びに、直列接続された前記他方のＩ／Ｏ端子Ｋ及び前記通路開閉機構Ｄが並列に介装されることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、排気ブレーキの作動条件が成立したとき、スイッチ動作する物理的に別体の電気部品からなる２つのＩ／Ｏ端子が夫々作動する。そして、一方のＩ／Ｏ端子が作動すると、排気ブレーキリレーのコイル部が作動して端子部が短絡動作し、ここに接続されるシャッタ開閉機構が作動して排気シャッタにより排気通路が閉塞される。また、他方のＩ／Ｏ端子が同時に作動することで、通路開閉機構が作動してバイパス通路が開通される。
【０００９】
ここで、例えば、電気的な短絡により一方のＩ／Ｏ端子が短絡した場合を考える。すると、排気ブレーキの非作動時には、排気通路が閉塞されて制動力が発生するが、他方のＩ／Ｏ端子が作動していないため、バイパス通路は開通されない。一方、電気的な短絡により他方のＩ／Ｏ端子が短絡した場合を考える。すると、排気ブレーキの非作動時には、他方のＩ／Ｏ端子が常時作動するが、一方のＩ／Ｏ端子が作動しておらず、排気通路が閉塞されないと共に、バイパス通路は開通されない。
【００１０】
このため、電気的な短絡により作動制御系に故障が発生しても、バイパス通路の開通により吸気流量が増加することがない。従って、マスフロー方式の内燃機関であっても、吸気流量の増加に伴って燃料供給量が増量することが防止され、機関回転速度の上昇が防止される。
【００１１】
請求項２記載の発明では、前記作動条件判定手段は、動力伝達系に介装されたクラッチが接状態のときに、排気ブレーキの作動条件が成立したか否かを判定する構成であることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、動力伝達系に介装されたクラッチが接状態のときのみ、作動条件判定手段により、機関運転状態に基づいて排気ブレーキの作動条件が成立したか否かが判定される。従って、クラッチが接状態のときのみ排気ブレーキが作動することとなり、例えば、トランスミッションの変速時に排気ブレーキが作動することがなく、不必要な排気ブレーキの作動が防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図２は、マスフロー方式の内燃機関に、本発明に係る排気ブレーキ装置を適用した全体構成を示す。
【００１４】
内燃機関１０の吸気マニホルド１２には、各気筒に対して燃料噴射を行なう燃料噴射弁１４が取り付けられると共に、図示しないエアクリーナにより不純物が濾過された空気を導く吸気通路１６が接続される。吸気通路１６には、吸気流量Ｑを検出するエアフローメータ１８と、図示しないアクセルペダルに連動して開度が変化するスロットル弁２０と、が介装される。また、吸気通路１６には、スロットル弁２０をバイパスするように、バイパス通路２２が併設され、ここに、バイパス通路２２を開閉する電磁式の開閉弁２４（通路開閉機構）が介装される。
【００１５】
一方、内燃機関１０の排気マニホルド２６には、排気を導く排気通路２８が接続される。排気通路２８には、排気ブレーキ装置の一部を構成する排気シャッタ３０と、空燃比を検出する空燃比センサ３２と、排気を浄化させる触媒３４と、排気音を低減させるマフラ３６と、が介装される。排気シャッタ３０は、リンク機構３８を介してエアシリンダ４０の作動ロッド４０ａに連結され、電磁式の排気シャッタ弁４２が介装された配管４４によりエアリザーバ４６に接続される。従って、排気シャッタ弁４２を開閉制御することによりエアシリンダ４０が作動し、排気ブレーキ装置の作動及び解除制御が行なわれることとなる。
【００１６】
なお、リンク機構３８，エアシリンダ４０及び排気シャッタ弁４２を含んで、シャッタ開閉機構が構成される。
また、排気ブレーキ装置の作動制御を行なうために、エアフローメータ１８及び空燃比センサ３２に加えて、排気ブレーキ作動スイッチ４８，クラッチペダルスイッチ５０及び回転速度センサ５２が配設される。排気ブレーキ作動スイッチ４８は、排気ブレーキ装置を作動させるか否かを指示するスイッチであって、例えば、図示しないステアリングコラムのコンビネーションスイッチ近傍に取り付けられる。クラッチペダルスイッチ５０は、動力伝達系に介装された図示しないクラッチの断接状態を検出するスイッチであって、クラッチペダル５４に併設される。回転速度センサ５２は、機関回転速度Ｎｅを検出するスイッチであって、例えば、図示しないシグナルディスクプレートに取り付けられる。
【００１７】
エアフローメータ１８，空燃比センサ３２，排気ブレーキ作動スイッチ４８，クラッチペダルスイッチ５０及び回転速度センサ５２の出力信号は、夫々、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット５６に入力される。そして、コントロールユニット５６は、後述するフローチャートに従って、排気ブレーキ装置の制御を行なうべく、開閉弁２４及び排気シャッタ弁４２の駆動制御を行なう。
【００１８】
なお、コントロールユニット５６は、作動条件判定手段及びＩ／Ｏ端子作動手段を、ソフトウエアにより実現する。
図３は、かかる構成からなる排気ブレーキ装置の作動制御系の電気回路図である。
【００１９】
−端子が接地された電源５８の＋端子は、クラッチペダルスイッチ５０，排気ブレーキ作動スイッチ４８及び排気ブレーキリレー６０のコイル部６０ａを介して、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａに接続される。また、電源５８の＋端子は、排気ブレーキリレー６０の端子部６０ｂの一端に接続され、端子部６０ｂの他端部は、電磁式の開閉弁２４を介してコントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ｂに接続されると共に、電磁式の排気シャッタ弁４２に接続される。ここで、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａ及び５６ｂは、排気ブレーキ装置の作動命令を発生するときに、同時に作動する物理的に別体なものである。
【００２０】
次に、図４に示すフローチャートを用い、排気ブレーキ装置の制御内容について説明する。
【００２１】
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、回転速度センサ５２により機関回転速度Ｎｅが検出される。
ステップ２では、空燃比センサ３２により空燃比が検出される。
【００２２】
ステップ３では、検出された機関回転速度Ｎｅ及び空燃比に基づいて、排気ブレーキの作動条件が成立したか否かが判定される。ここで、作動条件が成立するためには、機関回転速度Ｎｅが所定速度以上であり、かつ、空燃比が所定値以上となることが必要である。これは、ストール防止及びバックファイヤ防止のためである。そして、排気ブレーキの作動条件が成立したならばステップ４へと進み（Ｙｅｓ）、排気ブレーキの作動条件が成立していなければステップ１へと戻る（Ｎｏ）。
【００２３】
なお、ステップ１〜ステップ３の処理が、作動条件判定手段に該当する。
ステップ４では、排気ブレーキリレー６０をＯＮにすべく、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａが作動される。これにより、排気ブレーキリレー６０の端子部６０ｂが短絡し、電磁式の排気シャッタ弁４２によりエアシリンダ４０にエアリザーバ４６からエアが供給され、排気シャッタ３０により排気通路２８が閉塞される。そして、内燃機関１０をコンプレッサとして作用させることで、車両に大きな制動力が発生する。なお、コントロールユニット５６のトランジスタ５６ａを作動させる処理が、Ｉ／Ｏ端子作動手段に該当する。
【００２４】
ステップ５では、電磁式の開閉弁２４を作動すべく、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ｂが作動される。これにより、バイパス通路２２が開通され、内燃機関１０には、バイパス通路２２を介して吸気が導入される。従って、内燃機関１０のコンプレッサとしての抵抗が大となり、排気シャッタ３０による排気通路２８の閉塞と相俟って、排気ブレーキ装置による制動力が効率良く奏されることとなる。なお、コントロールユニット５６のトランジスタ５６ｂを作動させる処理が、Ｉ／Ｏ端子作動手段に該当する。
【００２５】
以上説明した排気ブレーキ装置によれば、排気ブレーキ装置の作動制御系、例えば、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａに電気的な短絡が生じたときには、排気シャッタ３０により排気通路２８が閉塞されるが、排気ブレーキの作動条件が成立してトランジスタ５６ｂが作動しない限り、バイパス通路２２が開通することがない。また、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ｂに電気的な短絡が生じたときには、排気ブレーキの作動条件が成立してトランジスタ５６ａが作動しない限り、バイパス通路２２が開通することがない。
【００２６】
このため、排気ブレーキ装置が搭載されたマスフロー方式の内燃機関において、排気ブレーキ装置の作動制御系に電気的な短絡が生じても、作動条件が成立しない限り吸気流量Ｑが増加せず、燃料供給量の増量による機関回転速度Ｎｅの上昇を防止することができる。従って、排気ブレーキ装置による制動時であっても、機関回転速度Ｎｅの上昇による制動力の低下が防止され、安全性を向上させることができる。
【００２７】
なお、以上説明した構成においては、排気ブレーキリレー６０を作動させる電気素子として、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａを例に挙げたが、例えば、リレー，フォトカプラ等の短絡が生じる可能性がある電気部品であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、電気的な短絡により作動制御系に故障が発生しても、バイパス通路の開通により吸気流量が増加することが防止される。そして、マスフロー方式の内燃機関であっても、吸気流量の増加に伴って燃料供給量が増量することが防止され、機関回転速度の上昇を防止することができる。
【００２９】
請求項２記載の発明によれば、不必要な排気ブレーキの作動が防止され、走行フィーリングを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１に係るクレーム対応図
【図２】  本発明に係る排気ブレーキ装置を適用した内燃機関の全体構成図
【図３】  同上の作動系を示す電気回路図
【図４】  同上の制御内容を示すフローチャート
【図５】  従来技術における排気ブレーキ装置の作動系を示す電気回路図
【符号の説明】
１０  内燃機関
１６  吸気通路
２０  スロットル弁
２２  バイパス通路
２４  開閉弁
２８  排気通路
３０  排気シャッタ
３８  リンク機構
４０  エアシリンダ
４２  排気シャッタ弁
５０  クラッチペダルスイッチ
５６  コントロールユニット
６０  排気ブレーキリレー
【図１】
0004155695.tif 000002
【図２】
0004155695.tif 000003
【図３】
0004155695.tif 000004
【図４】
0004155695.tif 000005
【図５】
0004155695.tif 000006