JP2000220475A - オットーサイクルエンジンの排気ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 オットーサイクルエンジンの排気ブレー
キ装置に関し、ガスミキサ１０（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Ｏ₂センサ２６
（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圧力センサ２７
（吸気量確認手段）とを備え、Ｏ₂センサ２６により燃
料供給の遮断を確認してバイパス流路１１のバイパスバ
ルブ１２を開操作し且つ該バイパスバルブ１２の開操作
後に圧力センサ２７により必要吸気量の確保を確認して
から排気管５の排気ブレーキバルブ９を閉操作し得るよ
うに構成する。

Description

【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ＬＰ
Ｇ（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Ｌ
ＰＧ（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を備え、該燃料遮断確認
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。

【００１０】また、本発明においては、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
量確認手段を備え、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することが
好ましい。

【００１１】このようにすれば、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１
６、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２
０からの信号１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８
ａ，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（１００ｍ
Ｖ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２
７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Ｓ
９、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２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）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G065 AA01 AA09 AA11 CA24 DA04 EA05 GA10 GA11 GA28 GA29 GA31 GA41 GA46 JA09 JA11 KA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   手段を備え、該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。
2. 【請求項２】 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を備え、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請求項１に記
   載のオットーサイクルエンジンの排気ブレーキ装置。