JPH08100680A - 排気ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ブレーキ解放時の一時的な黒煙を低減す
るため、圧力式アクチュエータを戻す時の大気解放エア
ボリュームを減少させてタイムラグを小さくする。 【構成】 排気ブレーキ用バルブ６ａ，６ｂ及びサイレ
ンサバルブ１９の各々に圧力式アクチュエータ８ａ，８
ｂ，１８を設ける。各アクチュエータの近傍に各々三方
電磁弁２２，２３，２４を設け、圧力配管９ａ，９ｂ，
９ｃを短くしてそのエアボリュームをできるだけ小さく
する。三方電磁弁２２，２３，２４は、排気ブレーキ作
動時に圧力通路を連通させ、排気ブレーキ解放時に圧力
式アクチュエータを大気解放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ブレーキ解放時に
一時的に発生していた黒煙を低減する排気ブレーキ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ブレーキ装置は、フートブレーキの
補助ブレーキとして特にディーゼルエンジンを搭載した
トラックやバス等の大型車両に広く用いられている。こ
の装置では、内燃機関の排気管を閉じることにより排気
管内の圧力が高くなり、排気行程時にはこの圧力がピス
トンを押し戻そうとする方向の力となるので、車両に対
してブレーキ力が作用することになる。

【０００３】図３は従来の排気ブレーキ装置概要を示す
系統図で、１は図示省略のエアコンプレッサによって常
に所定の圧力範囲内に維持されるエアタンク、２はアク
セルスイッチ３、排気ブレーキスイッチ４及びクラッチ
スイッチ５のオン／オフと連動する三方電磁弁、６は排
気通路７に設けられて圧力式アクチュエータ８の作動に
よって開閉する排気ブレーキ用バルブ、９は圧力式アク
チュエータ８にエア圧を導く圧力通路である。

【０００４】以下、上述した構成の排気ブレーキ装置の
作動を簡単に説明する。この装置は、たとえば長い下り
坂等を走行する際にエンジンブレーキと共に使用され、
ドライバーが必要に応じて運転室内の適所に配設された
排気ブレーキスイッチ４をオンにすることによって、三
方電磁弁２が作動してエアタンク１から圧力式アクチュ
エータ８へエア圧が供給される。このエア圧を受けた圧
力式アクチュエータ８は常時開の排気ブレーキ用バルブ
６を閉じ、燃焼室１０と大気との間を遮断する。この結
果、排気行程時にピストン１１が上昇すると排気ブレー
キ用バルブ６の燃焼室１０側圧力が高くなり、この圧力
がピストン１１を押し戻そうとする方向の力、すなわち
車両に対する排気ブレーキ力として作用する。

【０００５】この排気ブレーキ装置では、排気ブレーキ
の作動中にドライバーがクラッチペダル又はアクセルペ
ダルを操作することにより、クラッチスイッチ５又はア
クセルスイッチ３がオフとなる。従って、電気回路は一
時的にオフとなり、三方電磁弁２が作動して圧力式アク
チュエータ８へ供給していたエア圧を排気ポート２ａか
ら大気へ放出するので、排気ブレーキ用バルブ６が開と
なって排気ブレーキは解除される。なお、図中１２は排
気弁、矢印１３は排気、１４は排気ブレーキ作動表示
灯、１５はヒューズ、１６はバッテリを各々示してい
る。

【０００６】また、図３に示した排気ブレーキ装置は、
排気ブレーキ作動時に発生する吸気騒音を低減させるイ
ンテークサイレンサ装置を備えている。この装置は、吸
気通路１７に圧力式アクチュエータ１８で開閉作動する
サイレンサバルブ１９を設け、排気ブレーキ作動時には
三方電磁弁２を通って供給されるエア圧でサイレンサバ
ルブ１９が閉じるように構成されている。この装置は、
排気ブレーキ装置と三方電磁弁２を共用しているため、
その作動及び解除は排気ブレーキ装置と略同時になり、
図中２０は吸気弁、白抜矢印２１は吸気を各々示してい
る。

【０００７】なお、上述したインテークサイレンサ装置
は、排気ブレーキ装置に必ず併設されるものではなく、
その有無は諸条件を考慮することによって適宜選択され
ている。

【０００８】なおまた、従来の構成では、図３に示した
ように、１個の三方電磁弁２が排気ブレーキ用の圧力式
アクチュエータ８及びインテークサイレンサ用の圧力ア
クチュエータ１８へのエア圧供給を制御し、さらに図示
は省略したが、排気ブレーキ用の圧力式アクチュエータ
８を複数備えた機種においても、１個の三方電磁弁２が
全ての圧力式アクチュエータ８，１８へのエア圧供給を
制御するように構成されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の社会
情勢においては、環境保護等の理由からディーゼルエン
ジンの黒煙発生が問題になっていたが、種々の対策によ
り一般走行時の黒煙については目視で確認できないレベ
ルまで改善されてきている。しかしながら、排気ブレー
キ解放時に一時的に排出される多量の黒煙については、
特別な規制がないことや一時的な現象であることから見
逃されてきたが、今後は見た目にも異常な黒煙の早期改
善が望まれる。

【００１０】さて、排気ブレーキ解放時に黒煙が発生す
る理由については、実際にはよくわかっていないという
のが現状である。しかし、各種の実験結果等により、以
下のように推定される。

【００１１】すなわち、排気ブレーキ用バルブ６及びサ
イレンサバルブ１９に用いられるバタフライバルブを閉
じて排気ブレーキを作動させた状態からアクセルペダル
が操作されると、排気ブレーキ解放信号が生じて三方電
磁弁２を作動させる。しかし、アクセルペダルの操作か
ら排気ブレーキ用バルブ６及びサイレンサバルブ１９が
開き始めるまでには若干のタイムラグがあるため、この
間に燃焼室１０へ噴射された燃料は吸気２１の流入が遮
断されて不完全燃焼となり、これによって生じたガスが
黒煙となって排出されるものと考えられる。なお、排気
ブレーキ作動中は略燃料無噴射であるが、アクセルペダ
ルを踏み込むことによってラックが動き、燃料の噴射が
開始される。

【００１２】たとえば、上述したバルブが開き始めるま
でのタイムラグを０．４秒と仮定すれば、１２００回転
／分のエンジン回転数でアクセルペダルを踏み込んだ
時、バルブが開き始めるまでにはエンジンが８回転する
ことになる。従って、エンジン排気量の４倍分が空気流
入の遮断された状態（又は遮断に近い状態）で燃焼して
いることになり、この分が不完全燃焼による黒煙を排出
するものと思われる。

【００１３】また、インテークサイレンサ装置のない機
種においても、排気ブレーキ作動中のガスが燃焼室周辺
にたまっているため、これが不完全燃焼等による黒煙発
生の原因になっていると考えられる。

【００１４】そこで本発明は、上述したバルブ開き始め
までのタイムラグを低減するため、バルブ開閉用の圧力
式アクチュエータと同アクチュエータへの圧力供給制御
手段との間の圧力通路エアボリューム（配管容積）を減
少させた排気ブレーキ装置の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するためになされたもので、排気通路の各々に設
けられた排気ブレーキ用バルブと、同排気ブレーキ用バ
ルブを各々開閉駆動する圧力式アクチュエータと、同圧
力式アクチュエータの各々に圧力を供給する圧力通路
と、同各圧力通路の上記圧力式アクチュエータ近傍に設
けられた圧力供給制御手段とを有することを特徴とする
排気ブレーキ装置である。

【００１６】さらに、上述した本発明においては、上記
圧力供給制御手段が、圧力通路を連通させる位置と圧力
式アクチュエータを大気解放する位置とに切換え可能な
三方電磁弁であることを特徴としている。

【００１７】

【作用】前述の手段によれば、圧力式アクチュエータの
近傍に各々圧力供給制御手段を設けたので、両者間の圧
力通路長さが短くなって圧力通路エアボリュームを低減
できる。これにより、排気ブレーキ作動時に圧力式アク
チュエータに供給されていた圧力を短時間で大気放出で
きるようになるので、バルブが開き始めるまでの時間、
すなわちタイムラグは短縮される。

【００１８】また、排気通路の各々に排気ブレーキ用バ
ルブを設け、その各々に圧力式アクチュエータを設ける
ことにより、排気ブレーキ作動中に生じたガスがたまる
排気通路の容積を減少させることもできる。そして、排
気ブレーキ解放時には、各々の圧力式アクチュエータ近
傍に圧力供給制御手段を設けてあるため全てのバルブが
略同様に短縮されたタイムラグでほとんど同時に開き始
め、排気ブレーキ作動中に生じたガスは各々の排気通路
から短時間で排出される。

【００１９】なお、圧力供給制御手段に三方電磁弁を採
用することにより、圧力通路の連通及び圧力式アクチュ
エータの大気解放をひとつのバルブで容易に切換え制御
できる。

【００２０】

【実施例】以下本発明による排気ブレーキ装置の一実施
例を図１に基づいて説明する。

【００２１】この実施例では、２系統の排気通路７ａ，
７ｂに各々排気ブレーキ用バルブ６ａ，６ｂを設け、さ
らに同バルブ６ａ，６ｂにはこれを開閉駆動するための
圧力式アクチュエータ８ａ，８ｂを設けてある。また、
吸気通路１７には、インテークサイレンサ装置を構成す
るサイレンサバルブ１９及びその開閉駆動をするための
圧力式アクチュエータ１８が設けられている。

【００２２】３つの圧力式アクチュエータ８ａ，８ｂ，
１８の近傍には、各々圧力供給制御手段として三方電磁
弁２２，２３，２４を設けてある。これらの三方電磁弁
は、一端が各々圧力通路９を介してエアタンク１に接続
され、他端は各々最短にした圧力通路９ａ，９ｂ，９ｃ
を介して圧力アクチュエータ８ａ，８ｂ，１８に接続さ
れている。そして、各三方電磁弁は、いずれも排気ブレ
ーキの非作動時（排気ブレーキスイッチ４がオフ）に圧
力通路９を遮断しており、エアタンク１から供給される
エア圧が各圧力式アクチュエータに作用するのを防止し
ている。これと同時に、各三方電磁弁の排気ポート２２
ａ，２３ａ，２４ａは各圧力通路９ｃ，９ａ，９ｂと連
通しており、各圧力式アクチュエータ１８，８ａ，８ｂ
が大気解放されて排気ブレーキ用バルブ６ａ，６ｂ及び
サイレンサバルブ１９は開状態にある。

【００２３】また、各三方電磁弁は、いずれも排気ブレ
ーキを作動させる時（排気ブレーキスイッチ４がオン）
に圧力通路９を連通状態に切換え、エアタンク１から供
給されるエア圧を各圧力式アクチュエータに作用させ
る。これにより、排気ブレーキ用バルブ６ａ，６ｂ及び
サイレンサバルブ１９は閉状態に切換えられ、排気ブレ
ーキ装置が作動してブレーキ力を発生すると共に、イン
テークサイレンサ装置が作動して吸気騒音を低減させ
る。

【００２４】なお、他の構成については前述した従来例
と同様のため、図中に同じ符号を付して示しその詳細な
説明は省略する。

【００２５】さて、上述した構成の排気ブレーキ装置で
は、各三方電磁弁２２，２３，２４と各圧力式アクチュ
エータ１８，８ａ，８ｂとを接続する圧力通路９ｃ，９
ａ，９ｂをできるだけ短かくしたので、この間の圧力通
路エアボリュームはいずれも三方電磁弁を共用した従来
構造に比べてかなり低減されている。このため、排気ブ
レーキ非作動時に各三方電磁弁８ｂ，８ａ，１８の一端
まできているエア圧は、排気ブレーキ作動信号を受けて
各三方電磁弁が大気解放位置から圧力通路連通位置に切
換えられると、従来より短時間で各圧力式アクチュエー
タに作用して各バルブを閉状態に切換えることができ
る。しかも、三方電磁弁を共用する従来構造に比べて、
各圧力通路９ａ，９ｂ，９ｃの長さをそろえるのが容易
なためにこの間のエアボリュームが略均一になり、各バ
ルブの切換え作動を略同時に実施できる。

【００２６】また、排気ブレーキ解放時には、圧力通路
９ａ，９ｂ，９ｃのエアボリュームが小さいために、さ
らに排気ポートの数も従来より増加しているために、各
圧力式アクチュエータ８ａ，８ｂ，１８に作用している
圧力エアを大気解放するのに要する時間はかなり短縮さ
れる。このため、アクセルペダルを踏み込んでから排気
ブレーキ用バルブ６ａ，６ｂ及びサイレンサバルブ１９
が開き始めるまでのタイムラグを小さくすることがで
き、この間の不完全燃焼を原因とする黒煙発生量は低減
する。

【００２７】図２はスモークレベルと上述したエアボリ
ュームとの関係を示したもので、従来のエアボリューム
（あるいはタイムラグ）に対応するスモークレベルを１
００とすれば、エアボリュームが小さくなるにつれて黒
煙発生量が減少しているのがわかる。すなわち、エンジ
ン回転数が同じであればタイムラグが小さいほどその間
のエンジン回転数は小さくなり、この間に不完全燃焼で
排出されるガス量は、タイムラグ間におけるエンジン回
転数の２分の１をエンジン排気量に乗じたものに相当す
ると見込まれる。

【００２８】ところで、図１に示した実施例では２系統
の排気通路と１系統の吸気通路に各々三方電磁弁、圧力
通路、圧力式アクチュエータ及びバルブ（一般的にはバ
タフライバルブ）を１セットずつ配置してあるが、エン
ジンの構造や大きさ等により種々の変形例が可能であ
る。たとえば図３の従来例に示したように、排気通路及
び吸気通路が共に１系統の場合には、三方電磁弁を共用
することなく両圧力式アクチュエータの近傍に各々１個
ずつ設ければよい。あるいは、大排気量のディーゼルエ
ンジンのようにスペース等の余裕があれば、各気筒ごと
に上述した１セットの各機器を設けることも可能であ
る。

【００２９】なお、図１の実施例にはインテークサイレ
ンサ装置が設けられているが、この装置がない場合にも
本発明の適用が可能なことは言うまでもない。但しこの
装置がない場合には、サイレンサバルブのタイムラグが
ないことから、黒煙の低減が上述した実施例程に顕著で
はない。

【００３０】なおまた、以上の実施例では圧力供給制御
手段として三方電磁弁を採用しているが、排気通路連通
用と大気解放用の電磁弁を２個１組として各々開閉操作
しても同様の制御が可能であり、さらには、圧力式アク
チュエータのばね付勢方向を変えるなどすれば、装置の
操作圧力は正圧又は負圧のいずれでもよい。

【００３１】

【発明の効果】前述した本発明によれば、圧力供給制御
手段又は三方電磁弁の設置位置は各圧力式アクチュエー
タの位置に制約されることなくその近傍に設置できるた
め、その分圧力式アクチュエータ制御配管のエアボリュ
ームを低減できる。この結果、圧力式アクチュエータの
制御タイムラグを小さくすることができ、特に排気ブレ
ーキ解放時の黒煙低減に寄与する圧力式アクチュエータ
の戻りタイムラグ（大気解放によるバルブの開き始めま
でのタイムラグ）が大幅に改善され、ディーゼルエンジ
ンの黒煙問題解決に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気ブレーキ装置の一実施例を示
す系統図である。

【図２】スモークレベルとエアボリューム（タイムラ
グ）との関係を示す図である。

【図３】従来の排気ブレーキ装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ エアタンク ２，２２，２３，２４ 三方電磁弁 ３ アクセルスイッチ ４ 排気ブレーキスイッチ ５ クラッチスイッチ ６，６ａ，６ｂ 排気ブレーキ用バルブ ７，７ａ，７ｂ 排気通路 ８，８ａ，８ｂ，１８ 圧力式アクチュエータ ９，９ａ，９ｂ，９ｃ 圧力通路 １７ 吸気通路 １９ サイレンサバルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気通路の各々に設けられた排気ブレーキ
   用バルブと、同排気ブレーキ用バルブを各々開閉駆動す
   る圧力式アクチュエータと、同圧力式アクチュエータの
   各々に圧力を供給する圧力通路と、同各圧力通路の上記
   圧力式アクチュエータ近傍に設けられた圧力供給制御手
   段とを有することを特徴とする排気ブレーキ装置。
2. 【請求項２】上記圧力供給制御手段が、上記圧力通路を
   連通させる位置と上記圧力式アクチュエータを大気解放
   する位置とに切換え可能な三方電磁弁であることを特徴
   とする請求項１記載の排気ブレーキ装置。