JPH0639902B2 - エンジン制動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、排気ガスのエネルギを回収しエンジンのク
ランク軸に戻すパワータービンを有したエンジン制動装
置に関する。

［従来の技術］ エンジンの排気系にパワータービンを有し、そのパワー
タービンを逆転させて制動力を得るように構成したター
ボコンパウンドエンジンとしては本出願人の先の提案
（特願昭61-228107号）がある。

この提案は第７図に示されるように排気ガスエネルギを
回収するパワータービンａを排気通路ｂ_１に介設すると
共に、そのタービンａより上流の排気通路ｂ_２にそのタ
ービンａを迂回する流体通路ｃを接続し、排気ブレーキ
作動時で且つ上記タービンａにクランク軸ｄから駆動力
が伝達されたときに流体通路ｃ上流の排気通路ｂ_２を閉
成し、その流体通路ｃを開成する流路切換手段ｅを設
け、排気ブレーキ時に、クランク軸の駆動力でパワータ
ービンを駆動することにより、クランク軸にパワーター
ビンの回転に伴う抵抗力を加え、エンジンを制動するよ
うにしたものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、排気ブレーキとエンジンブレーキを併用して坂
道を下るような無負荷高回転域では、パワータービンの
回転数が一気に過回転に至ってしまうことがあり、パワ
ータービンによるブレーキが得られなくなってしまうと
いう問題がある。

［問題点を解決するための手段］ この発明は上記問題点を解決することを目的としてお
り、この発明は、クランク軸に反転機構を介して連結さ
れその正転切替え時にはクランク軸に駆動力を伝達して
動力を回収しその反転切替え時にはクランク軸から駆動
力を伝達されて空気を取り込みつつ排出しクランク軸を
制動するパワータービンと、このパワータービンの過回
転時に上記クランク軸に接続されて空気を取り込みつつ
排出しクランク軸を制動するブレーキブロワとを備えた
ものである。

［作 用］ パワータービンは、反転機構の正転切替え時には、クラ
ンク軸に駆動力を伝達して動力を回収する。

またパワータービンは、反転切替え時にクランク軸によ
り駆動され、空気を取り込みみつつ排出してクランク軸
を制動する。

ブレーキブロワは、パワータービンの過回転時にクラン
ク軸と接続されてクランク軸により駆動され、空気を取
り込みつつ排出してクランク軸を制動する。

よってエンジンは確実に制動される。

［実施例］ 以下に、この発明の好適一実施例を添付図面に基づいて
説明する。

第１Ａ図に示す１はエンジン、２はエンジン１の吸気ポ
ート、３はエンジン１の排気ポートである。

図示されるように、吸気ポート２には吸気通路４が接続
され、排気ポート３には排気通路５が接続される。

排気通路５の上流５ａにはターボ過給機６のタービン６
ａが介設されると共に、そのタービン６ａよりさらに下
流の排気通路５ａには排気エネルギを回収するパワータ
ービン７が介設される。ターボ過給機６のコンプレッサ
６ｂは吸気通路４の上流に介設される。

排気通路５は一端がパワータービン７の上流の排気通路
５ａに接続され他端がパワータービン７の下流の排気通
路５ｂに接続された排気バイパス通路８で結ばれている
と共に、一端が吸気通路４の上流に他端がパワータービ
ン７より下流で且つ上記排気バイパス通路８の接続部よ
り上流の排気通路５ｂに接続された吸気バイパス通路９
で結ばれている。

排気バイパス通路８の下流には、流れ方向に沿って順に
排気バイパス通路８の排気ガス流量を絞る絞り部１０、
排気バイパス通路８を開閉する開閉弁１１が設けられ、
吸気バイパス通路９の上流には吸気バイパス通路９を開
閉する開閉弁１２が設けられる。

また、排気バイパス通路８の接続部上流の排気通路５
ａ，５ｂには、それぞれ排気通路５ａ，５ｂを開閉する
開閉弁１３，１４が設けられる。これら開閉弁１１，１
２，１３，１４は実施例にあっては電磁切換弁から成
る。

さて、パワータービン７の出力軸１５とエンジン１のク
ランク軸１６とは、パワータービン１５の回転駆動力を
クランク軸１６に戻すと共に、逆にクランク軸１６の回
転駆動力をパワータービン７に伝達する反転機構１７で
接続される。

図示されるように、パワータービン７のタービン軸１５
の出力端には、出力歯車１８が固定されており、その出
力歯車１８には遊星歯車１９，１９が噛合されている。
これらの遊星歯車１９，１９はロックアップ機構２０を
備えた流体継手２１の出力ポンプ車２１ｂと一体になっ
て回転さる環状歯車２２と噛合される。即ち、出力歯車
１８は遊星歯車１９，１９及び環状歯車２２から成る遊
星歯車機構２３によって流体継手２１に接続され、パワ
ータービン７から流体継手２１の出力ポンプ車２１ａに
回転駆動力を伝達するように構成してある。

出力ポンプ車２１ａには、この出力ポンプ車２１ａと一
体となって回転する第１伝達歯車２４が固定される。

次に反転機構１７を主体的に構成する遊星歯車機構２５
を説明する。

遊星歯車機構２５は大別して上記出力ポンプ車２１ａの
軸端に太陽歯車２６を固定した太陽歯車軸２７と、太陽
歯車２６の円周方向に等間隔を有し、その太陽歯車に噛
合された複数の遊星歯車２８と、これら遊星歯車２８と
噛合される内歯を有した環状歯車２９と、上記遊星歯車
２８の、太陽歯車２６回りに遊星歯車２８を自転させつ
つ公転させるキャリア３０と、上記第１伝達歯車２４に
噛合された第２伝達歯車３１と、この第２伝達歯車３１
に同軸上に設けられてワンウェイクラッチ３２で上記ク
ランク軸１６のクランク軸歯車３４の回転駆動力を第２
伝達歯車３１へ伝達する第３伝達歯車３３と、上記キャ
リア３０をフリーまたは固定する油圧クラッチ手段３５
とから構成される。

油圧クラッチ手段３５は、この実施例にあってはキャリ
ア３０の半径方向外方へ延出して形成したフランジ部
分、即ちクラッチ部３６に断続自在で、接続時にキャリ
ア３０の回転を止める油圧クラッチ３７と、この油圧ク
ラッチ３７に作動油を供給するポンプ３８と、ポンプ３
８と油圧クラッチ３７とを結ぶ作動油通路３９に介設し
た開閉弁４０とから成る。

ところで発明の実施例にあっては、第１Ｂ図に示すよう
に、パワータービン７の回転数をパルス数で検出する接
触式または非接触式のセンサ４１が設けられると共にこ
のセンサ４１からの検出信号等に基づいて上記開閉弁１
１，１２，１３，１４の開閉制御を実行するコントロー
ラ４２とが設けられる。

以下、コントローラ４２の構成を説明する。

コントローラ４２はその入力部にエンジン１のクラッチ
スイッチ（図示せず）のON-OFF信号、アクセルスイッチ
（図示せず）のON-OFF信号、センサ５９によるエンジン
１の回転数信号、ブレーキコントロールスイッチ信号そ
してセンサ４１の回転パルス信号が入力されるように構
成されると共に、出力部に上記切換弁１１，１２，１
３，１４及び反転機構１７の開閉弁４０に制御信号を出
力するように構成される。

次にコントローラ４２の制御内容を説明する。

アクセルスイッチ、スラッチスイッチが共にOFFでエン
ジン回転数が例えば700rpm以上であり、判断４３でブレ
ーキコントロールスイッチがONであると判断された場
合、コントローラ４２は制動時と判断して開閉弁１３，
１４に閉信号を出力し、開閉弁１１に開信号を出力する
ステップ４４を実行した後、ステップ４５で開閉弁４０
に開信号を出力して油圧クラッチ３７の接続を実行させ
る。すると反転機構１７によってパワータービン７にク
ランク軸１６の回転駆動力が伝達され、パワータービン
７は正転から逆転に切換えられる。

次に、コントローラ４２はセンサ４１からの検出信号に
基づいて判断４６でパワータービン７が回転しているか
否かを検出し、パワータービン７の回転が“０”に至っ
た時に、判断４７でパワータービン７の単位時間当りの
回転パルス数差Ｎ_１−Ｎ_２が設定パルス数Ｎ以上か否か
を判定する。

即ち、ステップ４７はパワータービン７が“０”から逆
転され消費する排気ガスの掻混ぜ仕事を有効に行う回転
数まではパワータービン７に逆転による負の仕事、即
ち、空気の掻混ぜ仕事を実行させるようにしたものであ
る。したがって、設定パルス数Ｎは、各種パワータービ
ン７の特性によって与えられるテスト値となる。コント
ローラ４２は判断４７でパルス数差が設定パルス数Ｎ以
上になると、開閉弁１２に開信号を出力して吸気バイパ
ス通路９を開くステップ４８を実行すると、パワーター
ビン７の回転数に応じて吸気バイパス通路９から空気が
導入され、パワータービン７は導入空気量に応じたコン
プレッサ仕事を行う。

通常運転時にあって、コントローラ４２は開閉弁１３，
１４は開で、開閉弁１１，１２，４０は閉となるように
制御する。尚、絞り部１０はタービン７の前後の圧力比
を適正にするために設けられたものである。

さてこの発明の目的とするところは、上記パワータービ
ン７の過回転を阻止し、常時安定した制動力でエンジン
１を制動することにある。

そこで、上記クランク軸１６には過回転時に作動される
ブレーキブロワ６０が設けられる。

ブレーキブロワ６０は第１Ｂ図に示してあるようにブロ
ワ６１を回転自在に収容するケーシング６１に吸入口６
３と吐出口６４とを形成し、ケーシング６２を貫通し
て、このケーシング６２に軸支されるブロワ軸６５の端
部と上記パワータービン７のタービン軸７ａに固定した
伝達歯車６６と噛合する伝達歯車６７を有した伝導軸６
８とを所定回転数でトルク伝達する流体クラッチ６９で
接続して構成される。

ここでブレーキブロワ６０のオンとなる所定回転数は第
５図、第６図に示す上記パワータービン７が過回転され
る回転数Ｎとし、また実施例にあってブレーキブロワ６
０の制動力PSの大きさは第６図に示してあるオーバーシ
ュートＤ相当とする。

したがって、パワータービン７の逆転時に、このパワー
タービン７が過回転されようとしても、ブレーキブロワ
６０が機能することで過回転が防止され、ブレーキとし
ての信頼性・耐久性が大巾に向上する。

ところで、上記ブレーキブロワ６１を上記コントローラ
４２にて油圧制御する場合は、第３図に示すように、上
記伝導軸６８に油圧摩擦クラッチ７０を設け、この油圧
摩擦クラッチ７０に開閉弁７１で開閉される上記作動油
通路３９を接続し、その開閉弁７１をコントローラ４２
で開閉制御するように構成される。

コントローラ４２の制御内容は第４図に示すように、第
３図で示した制御内容にステップ４８以降を加えたもの
である。

即ち、ステップ４９でエンジン回転数Ｎｅを検出し、検
出したエンジン回転数Ｎｅが上述の所定回転数Ｎ以下か
否かを判定する。判断５０を実行し、YESであれば開閉
弁７１を閉じたままで保持するステップ５１を実行し、
NOであれば開閉弁７１を開くステップ５２を実行する。
すると作動油が油圧摩擦クラッチ７０を作動してブレー
キブロワ６０が駆動され、クランク軸１６は制動される
ことになる。

尚、センサ４１及びコントローラ４２にてパワータービ
ン７の過回転時にドライバに警告（警報ブザー・警報ラ
ンプ）するようにすることも可能であり、また過回転前
に、これらの警報を動作させてスイッチによりブレーキ
ブロワを単独に駆動させることも当然可能である。

［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この発明によれ
ば次の如き優れた効果を発揮する。

パワータービンとブレーキブロワとによりクランク軸を
確実に制動することができるようにしたので、ブレーキ
の信頼性を可及的に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はこの発明の好適一実施例を示すシステムの全
体図、第１Ｂ図は第１Ａ図の要部詳細図、第２図はコン
トローラの制御内容の一例を示すフローチャート、第３
図は他の実施例を示す要部詳細図、第４図は他の実施例
の制御内容を示すフローチャート、第５図は制動力性能
線図、第６図はパワータービンを反転させたときの制動
力特性図、第７図は関連技術としてのターボコンパウン
ドエンジンを示す概略図である。 図中、１はエンジン、４は吸気通路、５は排気通路、６
はターボ過給機、７はブレーキタービンを兼用するパワ
ータービン、８は排気バイパス通路、９は吸気バイパス
通路、１１〜１４は開閉弁、１６はクランク軸、１７は
反転機構、６０はブレーキブロワである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク軸に反転機構を介して連結されそ
   の正転切替え時にはクランク軸に駆動力を伝達して動力
   を回収しその反転切替え時にはクランク軸から駆動力を
   伝達されて空気を取り込みつつ排出しクランク軸を制動
   するパワータービンと、該パワータービンの過回転時に
   上記クランク軸に接続されて空気を取り込みつつ排出し
   クランク軸を制動するブレーキブロワとを備えたことを
   特徴とするエンジン制動装置。