(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管に燃料導入部及びスロットルバルブを迂回するバイパス流路を設けると共に、該バイパス流路内に常時閉で減速時に限り開操作し得るバイパスバルブを設け、排気管内には常時開で減速時に限り閉操作し得る排気ブレーキバルブを設けたオットーサイクルエンジンの排気ブレーキ装置において、燃料導入部への燃料供給が遮断されていることを検出し得る燃料遮断確認手段と、制動力を得るのに十分な吸気量が確保されていることを検出し得る吸気量確認手段とを備え、前記燃料遮断確認手段により燃料供給の遮断を確認してからバイパスバルブを開操作し且つ該バイパスバルブの開操作後に前記吸気量確認手段により必要吸気量の確保を確認してから排気ブレーキバルブを閉操作し得るように構成したことを特徴とするオットーサイクルエンジン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、オットーサイクルエンジンの排気ブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりトラック等の大型車輌にはディーゼルエンジンが使用されており、この種のディーゼルエンジンでは、シリンダの排気行程の際に排気管内に配設した排気ブレーキバルブを閉じて排気を圧縮させることにより制動力を得るようにした排気ブレーキを備えたものがある。
【０００３】
ただし、近年においては、天然ガスやＬＰＧ（液化石油ガス）等のガス燃料を利用したガスエンジンを開発し、このガスエンジンを従来のディーゼルエンジンに換えてトラック等の大型車輌に搭載することが検討されている。
【０００４】
しかしながら、シリンダ内に吸気と別に燃料を噴射するようにしたディーゼルエンジンの場合には、出力制御が燃料噴射量の調整だけで行われ、シリンダ内に常に吸気管から空気が供給されるようになっているので、単に排気管内の排気ブレーキバルブを閉じるだけで容易に制動力を得ることができるが、天然ガスやＬＰＧ（液化石油ガス）等のガス燃料を利用したガスエンジンの場合には、通常のガソリンエンジンの場合と同様に吸気管内に設けたスロットルバルブがアクセルと連動して調整されるようになっており、前記吸気管の途中に設けたガスミキサやキャブレタ等によって燃料と吸気とが混合されて燃焼室へと導入される為、実質的に排気ブレーキを作動させることになる長い下り坂等の減速時にアクセルが戻されると、スロットルバルブが略全閉となって十分な量の吸気が行われなくなり、排気管内の排気ブレーキバルブを閉じても上流側の圧力が上昇せず、制動力が殆ど得られないことになってしまう。
【０００５】
そこで、このようなガスエンジン（ガソリンエンジンも含むオットーサイクルエンジン）に排気ブレーキを適用するに際しては、ガスミキサやキャブレタ等の燃料導入部とスロットルバルブとを迂回するバイパス流路を吸気管に設け、減速時にスロットルバルブがアクセルと連動して略全閉となっていても、前記バイパス流路を通して吸気を導くことにより、制動力を得るのに必要な吸気量を確保することが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来において提案されているものでは、燃料導入部への燃料供給の遮断や必要吸気量の確保について格別な確認を行わずに排気ブレーキを作動させるようにしている為、例えば燃料導入部への燃料供給を遮断する燃料カットバルブが完全に閉まらなかったような場合に、燃料がバイパス流路を経由した吸気により希薄な混合気となってガスエンジン内に流入し、そのまま未燃焼の状態で排気管へと排出されて、排気ブレーキの作動が解除された際に排気管内でアフタファイヤを起こしたり、排気管途中の触媒（三元触媒、酸化触媒、ＮＯx還元触媒等）で燃焼して該触媒に多大な負担をかけるといった虞れがあり、また、バイパス流路のバイパスバルブが完全に開かなかったような場合に、必要吸気量が確保されないことにより十分な制動力を得られない虞れもあった。
【０００７】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、燃料導入部への燃料供給の遮断や必要吸気量の確保を確認した上で排気ブレーキを作動するようにして、排気ブレーキを安全に且つ確実に機能させることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸気管に燃料導入部及びスロットルバルブを迂回するバイパス流路を設けると共に、該バイパス流路内に常時閉で減速時に限り開操作し得るバイパスバルブを設け、排気管内には常時開で減速時に限り閉操作し得る排気ブレーキバルブを設けたオットーサイクルエンジンの排気ブレーキ装置において、燃料導入部への燃料供給が遮断されていることを検出し得る燃料遮断確認手段と、制動力を得るのに十分な吸気量が確保されていることを検出し得る吸気量確認手段とを備え、前記燃料遮断確認手段により燃料供給の遮断を確認してからバイパスバルブを開操作し且つ該バイパスバルブの開操作後に前記吸気量確認手段により必要吸気量の確保を確認してから排気ブレーキバルブを閉操作し得るように構成したことを特徴とするものである。
【０００９】
このようにすれば、排気ブレーキを作動させる際に、燃料遮断確認手段により燃料供給の遮断が確認されてからバイパスバルブが開操作されるので、燃料が未燃焼の状態で下流側へ導かれてしまうような事態が起こらなくなる。
【００１１】
また、バイパスバルブの開操作後に吸気量確認手段により必要吸気量の確保が確認されてから排気ブレーキバルブが閉操作されるので、必要吸気量が確実に確保されることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１及び図２は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図１中における１は天然ガスやＬＰＧ（液化石油ガス）等のガス燃料を利用したガスエンジン（オットーサイクルエンジン）、２は該ガスエンジン１の各シリンダに対しインテークマニホールド３を介して吸気４を導入する吸気管、５は前記ガスエンジン１の各シリンダからエキゾーストマニホールド６を介して排気７を排出する排気管を示し、前記吸気管２内にはスロットルバルブ８が設けられており、前記排気管５内には排気ブレーキバルブ９が設けられている。
【００１４】
前記スロットルバルブ８は、従来のガソリンエンジンにおいて周知である如く、基本的にアクセルペダルの踏み込み加減に連動して開閉操作されるよう図示しないワイヤ及びリンク機構等を介して前記アクセルペダルと連結されており、アクセルペダルを深く踏み込むに従いスロットルバルブ８が開き、吸気量が増加してガスミキサ１０（燃料導入部）でのガス燃料の流入量も増加し、結果としてエンジン出力が増すようになっている。
【００１５】
一方、前記吸気管２には、ガスミキサ１０及びスロットルバルブ８を迂回するバイパス流路１１が設けられ、該バイパス流路１１内には、電磁開閉式のバイパスバルブ１２が設けられており、該バイパスバルブ１２を常時閉に保持し且つ減速時に限り開操作し得るよう前記バイパスバルブ１２の開閉操作が制御装置１３により指令１２ａで制御されるようになっている。
【００１６】
また、ガスミキサ１０に対して燃料タンク２１から減圧弁２２等を介し燃料を導く燃料供給管２３途中には、電磁開閉式の燃料カットバルブ２４が設けられており、該燃料カットバルブ２４の開閉操作が制御装置１３により指令２４ａで制御されるようになっている。
【００１７】
一方、前記排気ブレーキバルブ９は、排気ブレーキアクチュエータ２５により開閉操作されるようになっており、該排気ブレーキアクチュエータ２５は、その作動を制御装置１３からの指令２５ａで制御されるようになっている。
【００１８】
前記制御装置１３には、アクセルスイッチ１４、排気ブレーキスイッチ１５、クラッチスイッチ１６、エンジン回転数検出器１７、車速検出器１８、ニュートラルスイッチ１９、スロットルバルブ開度検出器２０からの信号１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，２０ａが夫々入力されて現在の車輌の運転状態が判断されるようになっている。
【００１９】
ここで、前記アクセルスイッチ１４は、アクセルペダルを戻した時（スロットルバルブ８の全閉時）にオンとなるスイッチであり、前記排気ブレーキスイッチ１５は、運転者が排気ブレーキを作動させたい時にオンとする手動スイッチであり、前記クラッチスイッチ１６は、クラッチペダルを戻した時（ガスエンジン１の非アイドリング時）にオンとなるスイッチであり、前記ニュートラルスイッチ１９は、トランスミッションがニュートラル位置以外の位置にある時にオンとなるスイッチである。
【００２０】
そして、本形態例における最も特徴的な構成要件として、エキゾーストマニホールド６の出口部にＯ2センサ２６（燃料遮断確認手段）が設けられていると共に、インテークマニホールド３の入口部に圧力センサ２７（吸気量確認手段）が設けられており、前記Ｏ2センサ２６によりエキゾーストマニホールド６の出口部における排気７中の酸素濃度を計測することで、ガスミキサ１０への燃料供給が遮断されていることを検出し得るようにしてあり、前記圧力センサ２７によりインテークマニホールド３の入口部における吸気４の圧力を計測することで、制動力を得るのに十分な吸気量が確保されていることを検出し得るようにしてある。
【００２１】
前記Ｏ2センサ２６が検出した酸素濃度は、信号２６ａとして制御装置１３に入力され、前記圧力センサ２７が検出した吸気圧力は、信号２７ａとして制御装置１３に入力されるようになっており、制御装置１３においては、これらの信号２６ａ，２７ａに基づき、燃料供給の遮断と必要吸気量の確保とを確認した上で排気ブレーキの作動に関する制御が実行されるようになっている。
【００２２】
尚、図中２８は排気管５における排気ブレーキバルブ９の下流側に装備された触媒を示している。
【００２３】
而して、排気ブレーキスイッチ１５をオンとしている運転状態で運転者が車輌を減速する為にアクセルペダルを戻すと、アクセルスイッチ１４がオンとなると共に、スロットルバルブ開度検出器２０により検出されるスロットルバルブ８の開度も所定角度（例えば５゜程度）以下となり、しかも、通常、このような減速時には、車速検出器１８により検出される車速が所定速度（例えば１０ｋｍ／ｈ程度）以上であり、トランスミッションもニュートラル位置以外に入っていてニュートラルスイッチ１９がオフとなっており、クラッチペダルが踏み込まれていない状態（ガスエンジン１の非アイドリング状態）でクラッチスイッチ１６もオンとなっており、エンジン回転数検出器１７により検出されるエンジン回転数も所定回転数（例えば１０００ｒｐｍ程度）以上となっているはずなので、制御装置１３において排気ブレーキを作動させるべき減速状態であると判断される。
【００２４】
これらの各条件が全て満たされているか否かについては、制御装置１３の制御フローを示す図２のステップＳ１〜Ｓ７で行われ、該ステップＳ１〜Ｓ７での判定が全てＹＥＳである場合にのみステップＳ８に進んで燃料カットバルブ２４が閉じられる。
【００２５】
そして、燃料カットバルブ２４が閉じられた後に、ステップＳ９にてＯ2センサ２６の出力（酸素濃度と反比例する検出信号の電圧）が所定値（１００ｍＶ程度）以下か否かが判定され、その判定がＹＥＳである場合には、ガスエンジン１内で排気管５内における酸素濃度が低下していないと判断され、ガスミキサ１０への燃料供給が確実に遮断されていると判定できるので、ステップＳ１０へと進んでバイパスバルブ１２が開けられる。
【００２６】
次いで、ステップＳ１１にて圧力センサ２７により検出されるインテークマニホールド３内の圧力が所定値（６０ｋｐａ程度）以上が否かが判定され、その判定がＹＥＳである場合には、バイパスバルブ１２が確実に開いて制動力を得るのに十分な吸気量が確保されていると判定できるので、ステップＳ１２へと進んで排気ブレーキバルブ９が閉じられ、これによって、排気ブレーキが作動することになる。
【００２７】
他方、ステップＳ１〜Ｓ７、ステップＳ９、ステップＳ１１の何れかの判定がＮＯとなった場合には、ステップＳ１３に進んで排気ブレーキが現在作動中か否か（ＮＯの場合は各条件が揃っていない為に排気ブレーキが作動待機状態となっていることを意味する）を判定した後に、ステップＳ１４にて排気ブレーキバルブ９が開けられ、次いで、ステップＳ１５にてバイパスバルブ１２が閉じられ、更には、ステップＳ１６にて燃料カットバルブ２４が開けられて排気ブレーキの解除が成されることになる。
【００２８】
尚、必要に応じて、ステップＳ８からステップＳ９に進むまでの間には、燃料カットバルブ２４を閉じたことによる影響が下流側のエキゾーストマニホールド６の出口部に反映されるまでの時間遅れを考慮したディレイ手段を講じておくことが可能であり、また、ステップＳ１０からステップＳ１１に進むまでの間にも、バイパスバルブ１２を開けたことによる影響がインテークマニホールド３の入口部に反映されるまでの時間遅れを考慮したディレイ手段を講じておくことが可能である。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、ガスミキサ１０への燃料供給の遮断や必要吸気量の確保を確認した上で排気ブレーキを作動するようにしているので、燃料が未燃焼の状態で下流側へ導かれてアフタファイヤや触媒２８での燃焼を起こすといった不具合や、吸気量不足により十分な制動力を得られないといった不具合を未然に回避することができ、これによって、排気ブレーキを安全に且つ確実に機能させることができる。
【００３０】
尚、本発明のオットーサイクルエンジンの排気ブレーキ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、先の形態例ではガスエンジンを例に説明しているが、ガソリンエンジンに備えた排気ブレーキ装置にも同様に適用できること、また、燃料導入部はガスミキサであることに限定されず、燃料噴射弁（インジェクタ）やキャブレタ等の各種の方式を採用し得ること、更には、燃料遮断確認手段にＯ2センサ以外の各種センサを採用することも可能であり、例えば空燃比を検出するλセンサであっても良く、該λセンサを採用した際には、エキゾーストマニホールド６の出口部におけるλ（空気過剰率）が約２以上であることを目安として燃料供給の遮断を確認するようにすれば良いこと、また、同様に吸気量確認手段にも圧力センサ以外の各種センサを採用することが可能であること、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。
【００３１】
【発明の効果】
上記した本発明のオットーサイクルエンジンの排気ブレーキ装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３２】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、燃料導入部への燃料供給の遮断を確認した上でバイパスバルブを開操作するようにしているので、燃料が未燃焼の状態で下流側へ導かれてアフタファイヤや触媒での燃焼を起こすといった不具合を未然に回避することができる。
【００３３】
（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、必要吸気量の確保を確認した上で排気ブレーキバルブを閉操作するようにしているので、吸気量不足により十分な制動力を得られないといった不具合を未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【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の制御装置の制御フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１          ガスエンジン（オットーサイクルエンジン）
２          吸気管
５          排気管
８          スロットルバルブ
９          排気ブレーキバルブ
１０          ガスミキサ（燃料導入部）
１１          バイパス流路
１２          バイパスバルブ
２６          Ｏ2センサ（燃料遮断確認手段）
２７          圧力センサ（吸気量確認手段）
【図１】
0003817381.tif 000002
【図２】
0003817381.tif 000003