JPH0320508Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はエンジンの燃焼筒に連結された排気
路内の排気を制御する装置に関する。

通常、エンジンは、その出力を確保するため、
排圧が設定値を越えないよう、排気管、マフラ等
の通気抵抗を低く押えている。しかし、エンジン
を取付けた自動車が制動力を必要とする場合に
は、このエンジンに対し、車体側から慣性力によ
る回転力が逆に加わり、エンジンはポンプとして
作動して、この慣性力を吸収し、エンジンブレー
キとしても働く。このような場合に対処できる装
置として、排気路を積極的に閉鎖し、エンジンの
ポンプ損失の増大を計る排気ブレーキが知られて
いる。この排気ブレーキはスイツチ操作により排
気路を開閉する弁を用い、これにより排圧の制御
を行なう。一方、エンジンの低温時における始動
性を向上させる手段（以後単に低温始動補助装置
と記す）として、燃焼筒からの排気の排出量を押
え、燃焼筒内の比較的高温の残留ガスを用い、筒
内気体温度を高く保ち、燃焼を安定化させること
が知られている。

上述のように、排気路を通る排気流量を制御す
ることにより、エンジンをより有効に、かつ、容
易に利用できる。このような場合に利用される、
排気路の断面積を可変させる装置として、排気路
も全閉あるいは全開させる弁が利用されている。
このような、従来の弁は、これに作動力を加える
弁作動手段として、作動気体を受けて設定ストロ
ーク往復動するピストンのような可動部材を用い
ている。しかし、この可動部材は作動気体を受け
ない時にホームポジシヨンに留まり、作動気体を
受けると設定ストローク離れた位置に達するとい
う２ポジシヨンに保持され得るのみである。この
ため、弁および弁作動手段を用いた場合には排気
路を断続するのみであり、排気の排圧や流量を所
望量に制御することはできず、特に、これを用い
て、排気ブレーキを兼ねた低温始動補助装置を形
成するような場合、不都合を生じている。即ち、
この低温始動補助装置に用いられる弁は、排気ブ
レーキ性能を十分働かすために、排気路を密閉で
き、一方、低温始動補助を行なう際には、排気路
の排圧が過度に上昇しないよう、かつ、少なくと
もエンジンの回転を継続できる程度の吸入空気量
を確保できる暖機隙間を形成できる開度をも保持
できることが望ましい。このように、全閉、全開
の２ポジシヨンの保持しかできない従来の弁では
排気ブレーキ性能と低温始動性とを共に向上させ
ることが困難である。

しかも、たとえ全閉、全開の間の中間開度を手
動操作される暖機スイツチのオンにより保持でき
たとしても、適正なエンジン運転時に中間開度が
確保されているとは限らず、問題があつた。

この考案の目的は、暖機運転時にエンジン運転
状態に応じ、自動的に弁本体を３ポジシヨンに切
換保持できる操作性の良いエンジンの排気制御装
置を提供することにある。

この考案によるエンジンの排気制御装置はエン
ジン排気管に設けられ排気管を排気流にほぼ直行
する方向に往復動して開閉する弁本体、上記排気
管に設けられ上記弁本体を摺動可能に案内する溝
が形成された弁支持体、同弁支持体に設けられた
シリンダ、上記弁本体から上記溝を遊貫して上記
シリンダ内に延びるロツドに取付けられ上記弁本
体の閉方向の移動を行なう第１可動部材、上記シ
リンダ内に移動可能に収容され上記弁本体の開方
向の移動を行い上記第１可動部材の移動範囲を規
制する可変ストツパ部を形成するとともに上記第
１可動部材の外径より大きい外径を有する第２可
動部材、上記第１可動部材を摺動せしめる作動気
体が供給される上記シリンダの第１作動気体受室
と上記第２可動部材を摺動せしめる作動気体が供
給される上記シリンダの第２作動気体受室との間
に設けたストツパ壁、上記第１作動気体受室への
作動気体の給排を行う第１電磁弁、上記第２作動
気体受室への作動気体の給排を行う第２電磁弁、
エンジンの冷却水温度とエンジン回転数との信号
を基に上記各電磁弁に作動信号を出力するコント
ローラ、および上記第１電磁弁を作動せしめて上
記第１作動気体受室に作動気体を供給し上記弁本
体を全閉状態とする排気ブレーキスイツチを具備
し、さらに、上記コントローラがエンジンの低温
始動時に上記両電磁弁を作動し上記両作動気体受
室に作動気体を供給し、上記ストツパ壁に係止さ
れた上記第２可動部材の上記可変ストツパ部が上
記第１可動部材と当接することにより上記弁本体
を中間開度に保持するように形成されたことを特
徴とする。

このようなエンジンの排気制御装置によれば、
排気ブレーキスイツチの操作により排気ブレーキ
作動が得られ、特に、コントローラが冷却水温及
びエンジン回転数の両情報に応じて第１、第２電
磁弁を切換え、弁本体を３ポジシヨンの内の最適
位置に切換でき、操作性良く低温始動処理を行な
える。特に、第１及び第２可動部材に外径差を付
けたので開度維持が正確になされ、信頼性が向上
する。

以下、この考案を添付図面と共に説明する。

第１図にはこの考案の一実施例としてエンジン
の排気制御装置（以後単に排気装置と記す）１を
示した。この排気制御装置１は、デーゼルエンジ
ン２の排気管３に取付けられ、かつ、排気ブレー
キを兼ねた低温始動補助装置４の駆動部として用
いられている。即ち、この低温始動補助装置４
は、排気制御装置１と、この排気制御装置に作動
気体を供給する作動気体供給部５０とで構成され
る。

第２図ａに示すように、排気制御装置１は排気
管３内の排気路Ｒを開閉するようスライド作動す
るギロチン型弁（以下単に弁本体と記す）５と、
この弁本体を排気路Ｒの中心線と垂直な断面の方
向Ａに案内する溝６の形成された弁支持体７と、
この弁支持体７と一体的に形成されたシリンダ８
と、このシリンダ内に、その中心線ｌの方向に摺
動可能なよう収容される第１、第２可動部材とし
ての第１および第２ピストン９，１０とで形成さ
れる。第１ピストン９は弁本体５をロツド１１を
介し一体的に連結され、第２図ａに示す全開位置
であるホームポジシヨンＰ１より第２図ｃに示す
全閉位置Ｐ２までの第１ストロークＬ１を摺動可
能にシリンダ８の小径部８０１に収容される。第
２ピストン１０はロツド１１に遊嵌され、かつ、
シリンダ８の大径部８０２に摺動自在に収容され
る。更に、ロツド１１の回りに遊嵌し、かつ第１
ピストン９と第２ピストン１０とを互いに離すよ
う弾性力を働かすリターンスプリング１２によ
り、第２ピストン１０はホームポジシヨンＰ３に
位置する。そして、この第２ピストン１０は大径
部８０２と小径部８０１との接続部分にあるスト
ツパ壁８０３により、第２ストロークＬ２を規制
される（第２図ｂ参照）。第２ストロークＬ２移
動した位置において、第２ピストン１０は、その
第１ピストン９側に突設した可変ストツパ部１０
１が第１ピストン９の摺動量を規制する。即ち、
第２ストロークＬ２摺動した第２ピストン１０
は、これと一体の可変ストツパ部１０１により、
第１ピストン９の摺動量を規制し、後述する中間
開度に対応した中間位置Ｐ４（第２図ｂ参照）に
位置決め可能である。この場合、可変ストツパ部
１０１は第１ストロークＬ１摺動可能な第１ピス
トン９を、あえて、ホームポジシヨンＰ１よりａ
だけ離れた中間位置Ｐ４に停止させる。小および
大径部８０１，８０２に形成される第１および第
２作動気体受室（以後単に第１および第２受室と
記す）１３，１４はそれぞれ内径Ｄ１，Ｄ２を有
し、これとほぼ等しい外径の第１、第２ピストン
９，１０をそれぞれ配備している。

作動気体供給部５０は両受室１３，１４に高圧
空気を供給する管１５，１６と、これらの供給管
に高圧空気を供給するエアタンク１７と、両供給
管にそれぞれ取付けられる第１および第２三方電
磁弁１８，１９と、これら両電磁弁を操作するよ
う並列的に接続されるコントローラとしての作動
信号制御器２０および排気ブレーキ用のスイツチ
２１とを備える（第１図および第２図参照）。第
１および第２三方電磁弁１８，１９は共に、オン
作動時にはエアタンク１７の高圧空気を各受室１
３，１４に供給可能に切換られ、オフ作動時には
各ピストンの高圧空気を大気開放口OP.より開放
するよう切換作動する構成である。

作動信号制御器２０はデーゼルエンジン２の回
転数に対応した回転数信号S₀を発する回転数検出
器２０１と、デーゼルエンジン２の冷却水温度Ｔ
が設定値以下であり、かつ、回転数信号S₀を受
け、これが０乃至500〔rpm〕の第１設定域ａ１に
あれば第１作動信号Ｉ１を、500乃至1000〔rpm〕
の第２設定域ａ２にあれば第１作動信号Ｉ１と共
に第２作動信号Ｉ２をそれぞれ発する作動信号制
御回路２０２とで形成される。更に、作動信号制
御回路２０２は第１作動信号Ｉ１を第１三方電磁
弁１８に、第２作動信号Ｉ２を第２三方電磁弁１
９にそれぞれ出力するよう接続される。更に、第
１三方電磁弁１８には第１作動信号Ｉ１を発する
排気ブレーキスイツチ２１が作動信号制御器２０
と並列的に接続される。

第１図に示した排気制御装置１の作動を、低温
始動補助装置の作動気体供給部５０の作動と共に
説明する。

まずデーゼルエンジン２のスタートと共に作動
信号制御器２０が作動を始める。作動信号制御器
２０は、設定値を下回る冷却水温度Ｔと、第１設
定域ａ１を検出した際（第３図参照）、第１作動
信号Ｉ１を出力するため、第１三方電磁弁１８は
高圧空気をエアタンク１７より第１受室１３に供
給する。すると、第１ピストン９は第１ストロー
クＬ１を摺動し閉鎖開度（第２図ｃ参照）に弁本
体５を保持する。このため、排圧は上昇を始め残
留ガスにより、デーゼルエンジン２の筒内のガス
温度が高く保たれ、比較的、エンジン遊回運動が
スムーズに連続する。やがて、第２設定域ａ２に
入ると、作動信号制御器２０は第１作動信号Ｉ１
と共に、第２作動信号Ｉ２をも出力する。これに
より第２三方電磁弁１９もオン作動し、大気開放
口OP.を閉じ、エアタンク１７の高圧空気を第２
受室１４に供給する。すると、内径Ｄ１の小さい
第１ピストン９より大きな内径Ｄ２を有する第２
ピストン１０は第１ピストンを押戻し、第２スト
ロークＬ２摺動し、可変ストツパ部１０１に当接
する第１ピストン９を中間位置Ｐ４に停止させ
る。これにより、弁本体５は、第２設定域ａ１で
の暖機を行なうに適する隙間ｘ１を形成する中間
開度に保持される。このため、排気は適量だけ流
出し、排圧も低下する。更に回転数が上昇する
と、排圧は再び上昇を昇め、筒内ガス温度も上昇
し、デーゼルエンジン自体の加熱が促進され、回
転数の上昇が続く。このような暖機は筒内温度が
残留ガスにより高く保たれることより、早めに完
了する。この時、冷却水温度Ｔは設定値を上回
る。この時点で両三方電磁弁１８，１９は両作動
信号Ｉ１，Ｉ２を断たれ、オフ状態となり（第２
三方電磁弁１９のみオン状態に留めてもよい）、
即ち、大気開放となり、弁本体５はリターンスプ
リング１２により全開開度（第２図ａ参照）を保
持する。このように、暖機の完了したデーゼルエ
ンジン２は以後定常運転に入る。一方、定常運転
にあるデーゼルエンジン２において、排気ブレー
キスイツチ２１がオンされると、第１三方電磁弁
１８は、第１作動信号Ｉ１を受け、弁本体５は閉
鎖開度（第２図ｃ参照）に保持される。すると、
排圧は急上昇し、デーゼルエンジンは強制的に車
両の慣性で回転され、ポンプ損失を生じることに
より、排気ブレーキを精度よく働かす。

このように、排気制御装置１は弁本体５を３段
階（第３ａ中、破線は従来装置の一例を示す）に
開閉作動する。このため、排気制御装置１が排気
ブレーキを兼ねた低温始動補助装置４に用いられ
ると、排気ブレーキとして排気路Ｒの密閉を有効
に行ない、十分な精度の排気ブレーキ性能を得ら
れる。しかも、低温始動時に徐々に増大する回転
数により増大する排圧を開度を変化させることに
より、所定値以下に押えることができる。このた
め、暖機時において黒煙発生域Ｂ（第３図ａ参照）
へ排圧が突入することを防止できる。特に、コン
トローラが冷却水温度及びエンジン回転数に応じ
て弁本体５を自動的に最適位置に切換でき、操作
性が良好である。

第１図に示した排気制御装置１は作動気体とし
て高圧空気を用いていたが、これに代え、第４図
ａに示すような負圧気体を用いた排気制御装置２
２を形成してもよい。この排気制御装置２２は第
１図に示した排気制御装置１と同様に用いられる
ため、以後、同一部材には同一符号を付し、その
重復説明を略す。排気制御装置２２はギロチン型
の弁本体５とこれを案内する溝６の形成された弁
支持体７と、この弁支持体と一体的に形成された
シリンダ８と、このシリンダの中心線ｌ方向に摺
動可能な、第１および第２ピストン２３，２４と
で形成される。ロツド１１を介し弁本体５と連結
される第１ピストン２３は第４図ａに実線で示す
全開位置であるホームポジシヨンＰ１より、一点
鎖線で示す全閉位置Ｐ２までの第１ストロークＬ
５を摺動するよう、シリンダの小径部８０１に収
容される。第２ピストン２４は弁支持体７と一体
であり、かつ、ロツド１１を中心に嵌挿する円柱
状のガイド部２５に外嵌される。そして、ストツ
パ壁８０３により第２ストロークＬ６を規制され
ている。この第２ピストン２４は弁支持体７と一
体のシリンダの大径部８０２に外周部を摺動自在
に収容され、かつ、中央筒部２４１をガイド部２
５に摺動自在に外嵌する。なお、中央筒部２４１
は第１ピストン２３に当接する可変ストツパ部と
して働く。ガイド部２５と中央筒部２４１とはＯ
リング２６により気密性を保つている。更に、第
１ピストン２３と第２ピストン２４は両者間に配
置されるリターンスプリング２７により共にホー
ムポジシヨンＰ１，Ｐ３に位置することが可能で
ある。一方、第１および第２ピストン２３，２４
は、共にバキユームタンク３０に連通可能な第１
および第２受室２８，２９に配備されている。な
お、第１受室２８の内径は第２受室２９の内径よ
り小さく形成される。

このような排気制御装置２２を操作する作動気
体供給部３１は両受室２８，２９に負圧を供給る
管３２，３３と、バキユームタンク３０と、両供
給管３２，３３にそれぞれ取付けられる第１およ
び第２三方電磁弁３４，３５と、これら両電磁弁
を操作するよう並列的に接続される作動信号制御
器３６および排気ブレーキ用のスイツチ２１とを
備える。なお、両電磁弁３４，３５および作動信
号制御器３６は共に、第１図に示した両電磁弁１
８，１９および作動信号制御器２０に準じた作動
をする。

第４図に示した排気制御装置１の作動を作動気
体供給部３１の作動と共に説明する。まず、作動
信号制御器３６が働き、第１および第２作動信号
Ｉ１，Ｉ２が両電磁弁３４，３５に働く。これに
より、第１および第２受室２８，２９に負圧が働
き、弁本体５は閉鎖開度（第４図ａに一点鎖線で
示す）を保持する。これに続き、作動信号制御器
３６が働き第２作動信号Ｉ２の発生を断つと、第
２受室２９への負圧が断たれ、大気圧が作用す
る。これにより、第１ピストン２３は第２ピスト
ン２４に押戻され、全閉位置Ｐ２よりＬ６だけ移
動し、中間位置Ｐ４に停止する。これにより、弁
本体５は暖機隙間ｘ１を形成する中間開度（第４
図ｂ参照）に保持れる。更に、両作動信号Ｉ１，
Ｉ２が断たれると両受室２８，２９は大気圧を受
け、リターンスプリング２７の働きにより弁本体
５は全開開度（第４図ａに実線で示した）を保持
する。一方、排気ブレーキスイツチ２１をオンす
ると第１および第２作動信号Ｉ１，Ｉ２が発せら
れ、両受室２８，２９に負圧が作用し、弁本体５
は閉鎖開度（第４図ａに一点鎖線で示す）を保持
する。

第４図に示した排気制御装置２２も弁本体５を
３段階に開閉作動させるため、第１図に示した排
気制御装置１と同様の作用効果を発揮できる。特
に負圧を利用でき、バキユームタンク３０に代
え、図示しない吸気路側の負圧を利用できる利点
もある。

第５図にはこの考案の他の実施例としての排気
制御装置３７を示した。これは第４図に示した排
気制御装置２２とほぼ同様であり、第２可動部材
としてダイヤフラム３８を用いた以外は同一構成
である。この場合も、ダイヤフルム３８上の中央
筒部３８１が可変ストツパ部として働き、第１ピ
ストン２３の中間位置Ｐ４を規制する。この排気
制御装置３７も第４図に示したものと同様の作用
効果を有する。特にダイヤフラム３８を用いたた
めシール部材が簡素化され、かつ、シール性、信
頼性、耐久性が向上し、コスト低減効果も大き
い。

更に、各排気制御装置１，２２，３７は第１可
動部材と弁本体がロツド１１を介し一体的に連結
され、このロツド１１の回りに第２可動部材が遊
嵌状に取付られていたが、これに限定されるもの
ではなく、第１および第２可動部材の共働作用に
より中間開度を弁本体に設定できる構成であれば
同様に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例としての排気制御
装置を取付けたデーゼルエンジンの概略側面図、
第２図ａ，ｂ，ｃは同上排気制御装置の要部の作
動状態説明図、第３図は同上排気制御装置を用い
た低温始動補助装置の排圧−回転数、弁隙間−回
転数および電磁弁作動状態の各図、第４図および
第５図はこの考案の各々異なる実施例としての排
気制御装置の作動状態説明図をそれぞれ示してい
る。 １，２２，３７……排気制御装置、２……デー
ゼルエンジン、５……弁本体、９，２３……第１
ピストン、１０，２４……第２ピストン、１３，
２８……第１受室、１４，２９……第２受室、１
７……エアタンク、３０……バキユームタンク、
２１……排気ブレーキスイツチ、３４，３５……
電磁弁、３６……作動信号制御器、３８……ダイ
ヤフラム、Ｐ４……中間位置、７……弁支持体、
８……シリンダ、１０１……可変ストツパ部、８
０３……ストツパ壁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エンジン排気管に設けられ排気管を排気流にほ
   ぼ直行する方向に往復動して開閉する弁本体、上
   記排気管に設けられ上記弁本体を摺動可能に案内
   する溝が形成された弁支持体、同弁支持体に設け
   られたシリンダ、上記弁本体から上記溝を遊貫し
   て上記シリンダ内に延びるロツドに取付けられ上
   記弁本体の閉方向の移動を行なう第１可動部材、
   上記シリンダ内に移動可能に収容され上記弁本体
   の開方向の移動を行い上記第１可動部材の移動範
   囲を規制する可変ストツパ部を形成するとともに
   上記第１可動部材の外径より大きい外径を有する
   第２可動部材、上記第１可動部材を摺動せしめる
   作動気体が供給される上記シリンダの第１作動気
   体受室と上記第２可動部材を摺動せしめる作動気
   体が供給される上記シリンダの第２作動気体受室
   との間に設けたストツパ壁、上記第１作動気体受
   室への作動気体の給排を行う第１電磁弁、上記第
   ２作動気体受室への作動気体の給排を行う第２電
   磁弁、エンジンの冷却水温度とエンジン回転数と
   の信号を基に上記各電磁弁に作動信号を出力する
   コントローラ、および上記第１電磁弁を作動せし
   めて上記第１作動気体受室に作動気体を供給し上
   記弁本体を全閉状態とする排気ブレーキスイツチ
   を具備し、さらに、上記コントローラがエンジン
   の低温始動時に上記両電磁弁を作動し上記両作動
   気体受室に作動気体を供給し、上記ストツパ壁に
   係止された上記第２可動部材の上記可変ストツパ
   部が上記第１可動部材と当接することにより上記
   弁本体を中間開度に保持するように形成されたこ
   とを特徴とするエンジンの排気制御装置。