JPH0221530Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、車両のブレーキ装置に関するもので
ある。

トラツク、トラクタのような大型車両では、自
重が大きく、又載貨時の貨物重量も大きいので、
停止しようとするとき及び降坂時におけるブレー
キ負荷も又当然に厳しい。従つて、常用ブレーキ
過度に使用すると、焼損したり、摩擦シユーやパ
ツドの早期摩耗を起す惧れがある。このため従来
から、常用ブレーキを補完する目的で、エンジン
それ自体の機構上の特性を利用した補助的なブレ
ーキ装置が提案されている。その一つは、車両の
エンジンブレーキ走行時に、エンジンの排気通路
を閉塞してピストンに排気仕事をさせブレーキ効
果を生起する所謂排気ブレーキ装置であり、その
二は、エンジンの一以上のシリンダにおける排気
弁、又は通常の吸気弁、排気弁とは別個に設けら
れた第３の弁を、車両のエンジンブレーキ走行時
に、ピストンの圧縮上死点付近で開き、シリンダ
内の圧縮された空気をシリンダ外に排出するよう
にしたエンジンブレーキ装置である。そして後者
のブレーキ装置では、排気弁を用いる場合は勿論
第３弁を用いた場合でも排出された圧縮空気は、
シリンダヘツド内で排気ポートと合流し又は排気
ポートより下流で排気マニホールドに合流する加
圧空気放出通路を経て排気管内に放出されるのが
通常である。一方、エンジンの排気ガスが保有し
ているエネルギの一部を回収しエンジンの出力、
燃費を改善するここを主目的として、エンジンの
排気ガスによつて駆動される排気ガスタービン及
び同タービンによつて駆動されエンジンの吸気を
圧縮するコンプレツサとからなるターボチヤージ
ヤが広く用いられるようになつた。更に、車両用
エンジンの特徴として運転中回転数や負荷が大巾
に変化するので、エンジンから排出される排気ガ
ス量に応じて上記排気ガスタービンが常に効率良
く運転されるようにするために、タービンロータ
への排気ガス導入通路に可動ノズルを設けたもの
が屡々採用される。この種の可動ノズル付排気ガ
スタービンを具えたターボチヤージヤでは、上記
可動ノズルを全閉することによつてエンジンの排
気通路を閉塞し上述した排気ブレーキ効果を達成
することができる。

本考案は、上記可動ノズル付排気ガスタービン
を具備したターボチヤージヤを有する車両用エン
ジンを具え、かつ車両のエンジンブレーキ走行時
に、上記可動ノズルを閉塞することにより排気仕
事を吸収するようにしたブレーキ装置、及び圧縮
仕事を吸収する前記第３弁又は排気弁を有するブ
レーキ装置の少くとも一方を具えた車両のブレー
キ装置の改良に関するものである。

さて、この種のブレーキ装置では、エンジンブ
レーキ走行状態において、エンジンの回転数が高
い場合には、ピストンの排気行程での吐出回数が
当然多くなり、更に追加して圧縮行程上死点で圧
縮された空気が同じ回数だけ排気管内に放出され
ると、排気ガスタービンの可動ノズルを閉鎖して
排気通路を閉塞した際、排気管内の圧力が過度に
上昇する惧れがある。この場合ピストンの吸気行
程において生ずるシリンダ内の負圧と、排気管内
の高い正圧との差圧によつて、排気弁を常時閉方
向に付勢している弁ばねが克服され、動弁機構と
は無関係に、排気弁が勝手に自己開閉を行なう可
能性がある。もし、排気弁が自己開閉を行なう
と、閉弁時の激しい衝撃のために弁シートが損傷
してエンジンの耐久性に問題を生じ、極端な場合
には、プツシユロツドのカツプとボールが分離し
てしまう重大な故障を発生することがある。かか
る不具合を回避するためには、車両のエンジンブ
レーキ走行状態において起り得るエンジンの高速
回転時にも、上記排気弁の自己開閉が生起しない
ように、例えば排気ブレーキ弁の一部に切欠を設
ける等によりその全閉を制限する必要があるが、
この場合には、エンジンの低速回転時において排
気が十分に閉塞されず排気ブレーキ効果が低下す
る不都合がある。

本考案は上記に鑑み創案されたもので、車両用
エンジンの一以上のシリンダに通常の吸気弁及び
排気弁とは別個に設けられた第３の弁又は上記排
気弁を、車両のエンジンブレーキ走行時に、ピス
トンの圧縮上死点付近で開いてシリンダ内の圧縮
空気をシリンダ外に排出するようにしたブレーキ
装置、及び上記エンジンの排気ガスによつて駆動
される可動ノズル付排気ガスタービンの可動ノズ
ルを、車両のエンジンブレーキ走行時に閉動させ
てエンジンの排気通路を少くとも部分的に閉塞す
るようにしたブレーキ装置を具えたものにおい
て、車両のエンジンブレーキ走行中に、エンジン
回転数が低いときは上記排気ガスタービンの可動
ノズルを実質的に全閉し、また上記エンジンブレ
ーキ走行中に、エンジン回転数が高いときは同可
動ノズルを全閉することなく僅少開度開いて、上
記排気通路内にエンジンの排気弁が自己開閉を生
起する限界圧力以下の圧力が保持されるように構
成したことを特徴とする車両のブレーキ装置を要
旨とするものである。

以上本考案の実施例を塗付図面について具体的
に説明する。図中符号１０は図示しない車両の多
気筒デイゼルエンジンのシリンダヘツドであつ
て、図では簡単のために１個のシリンダだけが示
されている。１２はシリンダブロツク（シリンダ
ライナが勿論含まれる）、１４はピストン、１６
はコネクテイングロツドである。上記シリンダヘ
ツド１０の内部には、吸気ポート１８及び排気ポ
ート２０が設けられ、これら各ポートとシリンダ
２２との間には、吸気弁２４及び排気弁２６が設
けられている。更にシリンダヘツド１０には、エ
ンジンの全シリンダ又は一部のシリンダに第３の
弁２８が設けられ、同第３弁によつて開閉される
加圧空気放出通路３０がシリンダヘツド１０内で
排気ポート２０に連結されている。３２，３４及
び３６は上記吸気弁２４、排気弁２６及び第３弁
２８を常時閉方向に付勢する弁ばねである。上記
第３弁２８はその頂部にプランジヤ３８を具え、
同プランジヤは圧油シリンダ４０内に摺動自在に
嵌装されている。圧油シリンダ４０は第３弁２８
を具えたシリンダの圧縮上死点付近で夫々の圧油
シリンダ４０に圧油を供給する分配弁４２を介し
てオイルポンプ４４に連結されており、同分配弁
４２は、車両がエンジンブレーキ走行状態にある
ことを検知して分配弁に指令する第１のコントロ
ールボツクス４６により制御される。４８はエン
ジンの排気ガスによつて駆動される排気ガスター
ビン５０と、同ガスタービンに連結されたコンプ
レツサ５２とからなるターボチヤージヤである。
そして上記排気ガスタービン５０は排気管５４を
介してエンジンの各シリンダの排気ポート２０に
連結され、一方コンプレツサ５２の加圧空気出口
は、吸気管５６を経て上記エンジンの吸気ポート
１８に連結されている。更に、上記排気ガスター
ビン５０は、図中略図的に示した可動ノズル５８
を具えており、同可動ノズル５８は、元来エンジ
ンの運転状態に応じ、排気ガスタービン５０を最
も効率良く、換言すれば、エンジンの排気ガスが
保有するエネルギを一層効果的に回収するために
設けられたもので、それ自体公知である。６０は
上記可動ノズル５８の開度を調整する空気圧応動
式のアクチユエータ、６２は上記アクチユエータ
６０に対して作動圧縮空気を給排する制御弁、６
４は同制御弁６２に連結された圧縮空気タンク、
６６は上記制御弁６２の作動を司掌する第２のコ
ントロールボツクスである。同コントロールボツ
クス６６は、車両がエンジンブレーキ走行状態に
あることを検知して上記制御弁６２を開き、アク
チユエータ６０を作動させると共に、そのときの
エンジンの回転数を検知して、制御弁６２を介し
アクチユエータ６０のストローク量即ち可動ノズ
ル５８の開度を制御するものである。

なお、上記第１及び第２コントロールボツクス
４６及び６６において、車両がエンジンブレーキ
走行状態にあることを検知する一つの手段として
は、電源例えば車載バツテリに、アクセルスイツ
チ、クラツチスイツチ、更に所望により人為操作
スイツチを直列に接続した電気回路が公知であ
る。又エンジン回転数の検出装置としては、例え
ばカム軸等クランク軸に連動回転する任意の軸に
固着した半径方向の突起と、同突起に対向して配
設された電磁コイル等からなる装置が周知であ
り、かつ広く実用に供されている。

上記装置において、車両がエンジンブレーキ状
態で走行しており、かつその際のエンジン回転数
が低いときは、第２コントロールボツクス６６の
指令により制御弁６２が作動して圧縮空気タンク
６４からの圧縮空気をアクチユエータ６０に供給
し、排気ガスターピンの可動ノズル５８を実質的
に全閉させる。従つてエンジンの排気管５４が十
分に閉塞され、ピストン１４の排気仕事が大きく
十分な排気ブレーキ効果が生起される。一方、車
両がエンジンブレーキ状態で走行していても、そ
の際のエンジン回転数が予め定められた回転数よ
り高いときは、第２コントロールボツクス６６の
指令によりアクチユエータ６０が同様に作動する
が、しかしそのストロークが制限され、可動ノズ
ル５８は全閉より若干開いた部分開度に保持され
る。一方、エンジンの回転数とは無関係に車両が
エンジンブレーキ状態で走行しているときは、第
１コントロールボツクス４６の指令により分配弁
４２が作動され、第３弁２８を具えた各シリンダ
のピストンが圧縮上死点付近に達したとき、圧油
がポンプ４４から圧油シリンダ４０に供給されて
プランジヤ３８が押し下げられる。このため弁ば
ね３６が克服されて第３弁２８が開き、シリンダ
２２内の圧縮された空気が加圧空気放出通路３０
から排気ポート２０を通り排気管５４内に排出さ
れる。

従つてもし、エンジンブレーキ状態での走行中
で、エンジン回転数が高いときに、排気ガスター
ビン５０の可動ノズル５８を略全閉すると、ピス
トン１４による排気回数もエンジン回転数に比例
して当然多く、同時に第３弁２８からの圧縮され
た空気の放出回数も当然多いので、排気管５４内
の圧力が急速に上昇する。このためエンジンの回
転数がある限界回転数を越えると、吸入行程にお
いて生ずるシリンダ２２内の負圧と排気管５４内
の高い正圧との差圧による排気弁２６の開弁力が
弁ばね３４の閉弁力に打勝つて、排気弁２６がそ
の動弁機構の制御をうけず勝手に開閉する、即ち
自己開閉してその際の衝撃的着座により弁シート
を傷つけ、極端な場合には、プツシユロツドのカ
ツプとボールが分離してしまうことさえ起り得る
のであるが、上記本考案装置によれば、エンジン
回転数が高い時には、排気ガスタービンの可動ノ
ズル５８が全閉せず、ある部分開度即ち排気弁２
６の自己開閉を起す限界圧力以下の圧力が排気管
５４内に保持されるような開度に制御されるの
で、上記排気弁の自己開閉に基づく不具合を確実
に防止することができる。そして、エンジンブレ
ーキ及び排気ブレーキの結果、エンジンの回転数
が低下すれば、これを検知した第２コントロール
ボツクス６６の指令により、制御弁６２を介しア
クチユエータ６０が更にフルストロークして、上
記可動ノズル５８が略全閉され、十分な排気ブレ
ーキ効果が得られることとなる。

更に本考案装置によれば、上記排気ガスタービ
ンの可動ノズル５８の部分開度によつて、排気管
５４内の圧縮された空気の一部が可動ノズル５８
を通り排気ガスタービン５０のロータに作用して
コンプレツサ５２が駆動され、吸気管５６を経て
シリンダ２２内に供給される吸気圧力が上昇す
る。このためにピストン１４の圧縮行程における
圧縮仕事が増加し、エンジンブレーキ効果が益々
増大する利点がある。

なお上記実施例においては、車両の補助的ブレ
ーキ装置として、エンジンブレーキ走行状態で、
第３弁２８をピストン圧縮上死点付近で開き圧縮
仕事を吸収する装置と、排気ガスターピンの可動
ノズルを閉鎖する所謂排気ブレーキ装置とを併用
する装置について説明したが、前者を欠く場合で
も本考案は有効である。又第３弁２８に代え排気
弁２６を圧縮行程上死点付近で開くようにしても
上記と同等の効果を収め得ることは、明らかであ
る。更に上記実施例においては、アクチユエータ
６０として空気圧応動式のものを例示したが、電
気的或いは電気・機械的アクチユエータ例えば、
可逆転モータとねじ・ナツト式駆動装置を代替採
用し得ることは勿論である。又、上記実施例で
は、エンジンの回転数と排気管５４内の圧力が略
比例することから、エンジン回転数を制御因子と
して第２コントロールボツクス６６に導入してい
るが、排気管５４内の圧力を直接に、例えばベロ
ーズ等により検知し、同ベローズの変位を電気量
或いは機械量の信号として同コントロールボツク
ス６６に導入するようにしてもよい。更に又、第
１及び第２コントロールボツクス４６，６６にお
ける車両のエンジンブレーキ走行状態を検知する
部分は共用し得ることが明らかである。なお、第
３弁２８の駆動手段は図示の構造に限られず、
吸、排気弁と同様にカム駆動を採用することも勿
論容易に実施することができる。

叙上のように、本考案に係る車両のブレーキ装
置は、車両用エンジンの一以上のシリンダに通常
の吸気弁及び排気弁とは別個に設けられた第３の
弁又は上記排気弁を、車両のエンジンブレーキ走
行時に、ピストンの圧縮上死点付近で開いてシリ
ンダ内の圧縮空気をシリンダ外に排出するように
したブレーキ装置、及び上記エンジンの排気ガス
によつて駆動される可動ノズル付排気ガスタービ
ンの可動ノズルを、車両のエンジンブレーキ走行
時に閉動させてエンジンの排気通路を少くとも部
分的に閉塞するようにしたブレーキ装置を具えた
ものにおいて、車両のエンジンブレーキ走行中
に、エンジン回転数が低いときは上記排気ガスタ
ービンの可動ノズルを実質的に全閉し、また上記
エンジンブレーキ走行中に、エンジン回転数が高
いときは同可動ノズルを全閉することなく僅少開
度開いて、上記排気通路内にエンジンの排気弁が
自己開閉を生起する限界圧力以下の圧力が保持さ
れるように構成したことを特徴とし、車両がエン
ジンブレーキ走行状態にあるときに、効果的にブ
レーキ効果を発揮し得ると共に、エンジンの回転
数に応じて排気ガスタービンの可動ノズルの開度
を制御することにより、エンジンの破損の確実に
防止することができるので、極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案の一実施例を示す概略配置図
である。 １０……シリンダヘツド、３８……プランジ
ヤ、１２……シリンダブロツク、４０……圧油シ
リンダ、１４……ピストン、４２……圧油分配
弁、２４……吸気弁、４６……第１コントロール
ボツクス、２６……排気弁、４８……ターボチヤ
ージヤ、２８……第３弁、５４……排気管、５８
……可動ノズル、６２……制御弁、６０……アク
チユエータ、６６……第２コントロールボツク
ス。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 車両用エンジンの一以上のシリンダに通常の吸
   気弁及び排気弁とは別個に設けられた第３の弁又
   は上記排気弁を、車両のエンジンブレーキ走行時
   に、ピストンの圧縮上死点付近で開いてシリンダ
   内の圧縮空気をシリンダ外に排出するようにした
   ブレーキ装置、及び上記エンジンの排気ガスによ
   つて駆動される可動ノズル付排気ガスタービンの
   可動ノズルを、車両のエンジンブレーキ走行時に
   閉動させてエンジンの排気通路を少くとも部分的
   に閉塞するようにしたブレーキ装置を具えたもの
   において、車両のエンジンブレーキ走行中に、エ
   ンジン回転数が低いときは上記排気ガスタービン
   の可動ノズルを実質的に全閉し、また上記エンジ
   ンブレーキ走行中に、エンジン回転数が高いとき
   は同可動ノズルを全閉することなく僅少開度開い
   て、上記排気通路内にエンジンの排気弁が自己開
   閉を生起する限界圧力以下の圧力が保持されるよ
   うに構成したことを特徴とする車両のブレーキ装
   置。