JP2002242705A - 補助制動機構 - Google Patents

補助制動機構

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JP2002242705A
JP2002242705A JP2001041232A JP2001041232A JP2002242705A JP 2002242705 A JP2002242705 A JP 2002242705A JP 2001041232 A JP2001041232 A JP 2001041232A JP 2001041232 A JP2001041232 A JP 2001041232A JP 2002242705 A JP2002242705 A JP 2002242705A
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exhaust
exhaust shutter
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temperature
cooling water
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Yukio Endo
藤 幸 夫 遠
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの高水温となる状態を防ぎ、運転操
作性・安全性を向上させ、フェードを防止し、確実な制
動を行い、ブレーキライニングの寿命向上を図る補助制
動機構の提供。 【解決手段】 排気系統に排気シャッタ(21)を設け
た排気ブレーキ機構と、エンジンの圧縮工程から膨張工
程にかけて排気バルブ(1)を僅かに開き、圧縮された
空気を燃焼室(2)外に排出し、膨張工程でのピストン
(3)の加速力を減少させることによりエンジンブレー
キを効果的に引き出す動弁機構とから成る補助制動機構
において、排気シャッタ(21)を開閉する排気シャッ
タ開閉手段(23A)と、前記車両のエンジン冷却水温
を検出する水温検出手段(35)と、該水温検出手段
(35)の検出結果に基づいて前記排気シャッタ開閉手
段(23A)に制御信号を出力する制御手段(30)と
を備えており、該制御手段(30)は、水温検出手段
(35)により計測されたエンジン冷却水温が設定値よ
りも低温となる様に前記排気シャッタ開閉手段(23
A)を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気系統に排気シ
ャッタを設けた排気ブレーキ機構と、(エンジンの圧縮
工程から膨張工程にかけて排気バルブを僅かに開き、圧
縮された空気を燃焼室外に排出し膨張工程でのピストン
の加速力を減少させることにより)エンジンブレーキを
効果的に引き出す動弁機構、とから成る補助制動機構に
関する。
【0002】
【従来の技術】補助制動装置として、排気系統に排気シ
ャッタを設けた排気ブレーキ機構は中・大型自動車の多
くに装備されている。しかし、近年、車両総重量の規制
緩和による車両の大型化や高速輸送化が進み、制動力不
足が懸念されるようになった。
【0003】この制動力不足に対応するために、図5及
び図6に示す様に、エンジンの圧縮工程(図5)から膨
張工程(図6)にかけて排気バルブ1を僅かに開き、圧
縮された空気を燃焼室外2に排出し(矢印A)、膨張工
程でのピストン3の加速力(矢印F2)を減少させるこ
とによりエンジンブレーキを効果的に引き出す動弁機構
が提案されている。当該動弁機構は「EEB」(商品
名:日産ディーゼル工業社製:以降「EEB機構」と記
載する)として知られており、従来の排気ブレーキ機構
と併用されている。なお、図5において、矢印F1は燃
焼ガスの圧縮によるブレーキ力を示す。
【0004】ここで、排気ブレーキ機構とEEB機構を
併用した従来技術を図7に基づいて説明する。EEB機
構は、排気弁の動弁機構によって構成される。即ち、主
要構成部品としては、排気バルブ1と、一端により排気
バルブ1を上下動させ排気ポート4を開閉させる排気側
ロッカアーム5と、ロッカアーム5を回動自在に軸支す
るロッカシャフト6と、前記ロッカアーム5の他端に系
止されたボールスタッド5aを押し上げることでロッカ
アーム5を揺動させるプッシュロッド7と、プッシュロ
ッド7を上下動させるカム8と、補助制動機構として作
動させるための油圧アクチュエータ9、とで構成され
る。
【0005】前記排気側ロッカアーム5とロッカシャフ
ト6の間には該ロッカシャフト6の軸心に対して外周の
中心が偏芯した偏芯ブッシュBが設けられている。該偏
芯ブッシュBにはレバーBaが固定されており、該レバ
ーBaの先端には前記油圧アクチュエータ9の連接ロッ
ド9aの先端が回動自在に接続されている。
【0006】尚、前記油圧アクチュエータ9は油圧ポン
プ10から切換弁11を介装した油圧配管12、13を
介して油圧を受け、作動する構成となっている。又、切
換弁11は、信号ラインL1を介して制御手段15の指
令信号を受け、補助制動機構がONの場合には前記油圧
アクチュエータを作動(連接ロッド9aを押し出す方
向)させ、補助制動機構がOFFの場合には油圧配管1
6を介してオイルパン17に油圧を戻す様に油路を切換
える。
【0007】EEB機構を作動させる場合には、制御手
段15は切換弁11に油圧アクチュエータ9側に油圧が
かかるように回路を切換える指令を出す。油圧アクチュ
エータ9に油圧がかかると、油圧アクチュエータ9は連
接ロッド9aを押し出し、連接ロッド9aに連接された
レバーBa及びレバーBaと一体の偏芯ブッシュBがロ
ッカシャフト6の周りで回転する。
【0008】したがって、偏芯ブッシュBの外周周りで
回動するロッカアーム5はロッカアームの端部に系止さ
れたボールスタッド5aのボールの先端を支点に、下向
き(反時計回り)に図中破線で示す位置まで回転し、排
気弁1を破線に示す様に下方に押し下げ、その結果、排
気バルブ1と排気ポート4には隙間が生じてEEBが作
動する仕組みである。
【0009】一方、排気ブレーキ機構は、排気管20の
途中に排気シャッタ21が介装してあり、該排気シャッ
タ21はエアシリンダ23の連接ロッド23aに回動自
在に接続されている。前記エアシリンダ23はエアタン
ク24から電磁弁25を介装したエア配管26を介して
圧縮空気を吸入し、作動する構成となっている。また、
前記電磁弁25は、前記制御手段15から信号ラインL
2を介して指令信号を受け、作動する。
【0010】しかし、EEB機構と排気ブレーキ機構と
を併設した場合には、EEB機構と排気ブレーキ機構と
は同時に作動する構造となっていた。一方、前記EEB
機構の作動時にはエンジン放熱量は、通常(補助制動装
置を作動していない)のエンジン稼動時のエンジン放熱
量に比べ大きな値となる場合がある。
【0011】したがって、車両総重量の大きな車両で長
時間前記補助制動装置を作動させると、エンジンは高温
水の状態となる場合がある。この高温水の状態はメータ
内の水温計で表示される為、ドライバーに不安感を与え
る場合がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、エンジン
の水温上昇状態を防ぎ、運転操作性・安全性を向上さ
せ、フェードを防止し確実な制動を行い、ブレーキライ
ニングの寿命向上を図る補助制動機構の提供を目的とし
ている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の補助制動機構
は、排気系統に排気シャッタ(21)を設けた排気ブレ
ーキ機構と、エンジンブレーキを効果的に引き出す動弁
機構(EEB機構:エンジンの圧縮工程から膨張工程に
かけて排気バルブ1を僅かに開き、圧縮された空気を燃
焼室2外に排出し、膨張工程でのピストン3の加速力を
減少させることによりエンジンブレーキを効果的に引き
出す動弁機構)とから成る補助制動機構において、排気
シャッタ(21)を開閉する排気シャッタ開閉手段(2
3A、23B)と、前記車両のエンジン冷却水温を検出
する水温検出手段(35)と、該水温検出手段(35)
の検出結果に基づいて前記排気シャッタ開閉手段(23
A、23B)に制御信号を出力する制御手段(30)と
を備えており、該制御手段(30)は、水温検出手段
(35)により計測されたエンジン冷却水温が設定値よ
りも高温とならない様に前記排気シャッタ開閉手段(2
3A、23B)を制御する様に構成されている(請求項
1:図1〜図4に対応)。
【0014】前記排気シャッタ開閉手段(23A)は排
気シャッタ(21)を全開状態或いは全閉状態の何れか
一方とする様に構成されており、前記制御手段(30)
は、計測されたエンジン冷却水温が第1の設定値(TW
H)を超えた高温であれば排気シャッタ(21)を全開
状態とし、第2の設定値(TWL)よりも低温であれば
全閉状態とする様に構成されている(請求項2:図1〜
図3に対応)。
【0015】また、前記排気シャッタ開閉手段(23
B)は排気シャッタ(21)の開度を調節する様に構成
されており、前記制御手段(30)は、計測されたエン
ジン冷却水温が設定値を超えた高温であれば計測された
エンジン冷却水温に対応する開度まで排気シャッタ(2
1)を開放し、設定時間が経過してもエンジン冷却水温
の計測値が設定値よりも高温である場合には予め定めら
れた開度だけ排気シャッタ(21)の開度を増加し、設
定時間経過後にエンジン冷却水温の計測値が設定値より
も低下していれば排気シャッタ(21)の開度を減少す
る様に構成されている(請求項3:図4に対応)。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態に関
して、図1〜図3に基づき説明する。図1に全体の構成
を示す第1実施形態は、前述の図7に示した従来技術に
対して、エンジン冷却水の循環ラインの、例えば、図示
しないサーモスタット近傍に温度センサ(請求項1〜請
求項3では「水温検出手段」と記載)35を設け、該温
度センサ35と制御手段30とを信号ラインL3により
接続し、該温度センサ35からの温度情報に基づき、排
気シャッタ21の開閉が前記制御手段30により制御さ
れる点が異なる。その他の構成に関しては全て従来技術
に同じである。
【0017】従来技術と異なる部分、即ち排気シャッタ
21の開閉制御について説明する。尚、図1において、
符号36及び37は各々ラジエータと冷却ファンを示
す。又、従来技術と同じ機能の構成ユニットに対して
は、従来技術と同じ符号を付してある。
【0018】第1実施形態の補助制動機構の制御に関し
て、排気ブレーキの作動制御の流れを示す制御フローチ
ャート(図2で示す)を用いて、(図1、図3をも参照
して)説明する。ステップS1でイグニションスイッチ
を入れ、走行を始め(ステップS2)、ステップS3で
制御手段30は排気ブレーキを作動させるのか否か、即
ち、排気シャッタ21を閉めるか否かを判断する。
【0019】排気ブレーキを作動する(排気シャッタ2
1を閉める)場合は(ステップS3においてYES)、
次のステップS4に進み、排気ブレーキを作動させない
(排気シャッタを閉めない)場合は(ステップS3にお
いてNO)、ステップS3を繰り返す。
【0020】ステップS4では排気ブレーキを作動させ
(排気シャッタ21を閉め)、次のステップS5で制御
手段30はEEB機構を作動させるか否かを判断する。
EEB機構を作動させる場合は(ステップS5において
YES)、ステップS6に進み、EEB機構を作動させ
ない場合は(ステップS5においてNO)、ステップS
3に戻る。
【0021】ステップS6では温度センサ35によって
エンジン冷却水の温度TWを検出する。次のステップS
7に進み、制御手段30は排気ブレーキが作動している
か否かを判断する。作動しているのであれば(ステップ
S7においてYES)、ステップS8に進み、作動して
いないのであれば(ステップS7においてNO)、ステ
ップS10に進む。
【0022】ステップS8では、制御手段30は前記温
度センサ35からの情報に基づき、エンジン冷却水の温
度TWが第1の設定温度TWH以上であるか否かを判断
する。エンジン冷却水の温度TWが第1の設定温度TW
H以上である場合には(ステップS8においてYE
S)、ステップS9に進み、排気ブレーキ作動を中止し
(排気シャッタ21を開き)、ステップS5に戻り、ス
テップS5以降を繰り返す。エンジン冷却水の温度TW
が第1の設定温度TWH以上でない場合には(ステップ
S8においてNO)、そのままステップS5に戻り、ス
テップS5以降を繰り返す。
【0023】ステップS10では、制御手段30は前記
温度センサ35からの情報に基き、エンジン冷却水の温
度TWが第2の設定温度TWL以下であるか否かを判断
する。エンジン冷却水の温度TWが第2の設定温度TW
L以下である場合には(ステップS10においてYE
S)、ステップS11に進み、排気ブレーキを作動させ
(排気シャッタ21を閉じ)、ステップS5に戻り、ス
テップS5以降を繰り返す。エンジン冷却水の温度TW
が第2の設定温度TWL以下でない場合には(ステップ
S10においてNO)、そのままステップS5に戻り、
ステップS5以降を繰り返す。
【0024】図3は、本発明の補助制動機構を搭載した
車両がEEB機構のスイッチをONとしたままで、長時
間降坂等の走行パターンで走行した場合におけるエンジ
ン冷却水の温度推移を示したものである。縦軸は冷却水
の温度TWを、横軸は経過時間を表す。
【0025】図3を用いて、走行時におけるエンジン冷
却水の温度推移と、排気ブレーキの作動の関係について
説明する。EEB機構のスイッチをT1でONとし、T
2で冷却水の温度TWが前記第1の設定温度TWHに達
する。制御手段は、上記温度情報に基づき、排気シャッ
タ21を開き、閉塞した燃焼室から高温の排気ガスが排
気管を介して大気に排出させる。高温の排気ガスが大気
に排出されると冷却水の温度TWは急激に下がり、エン
ジン冷却水は前記第2の設定温度TWLに達し、制御手
段は排気シャッタ21をT3で再び閉じ、排気ブレーキ
を作動させる。
【0026】排気ブレーキが作動したままで走行するこ
とにより、冷却水の温度が徐々に高まりT4で再度第1
の設定温度TWHに達する。排気ブレーキはその後O
N、OFFを繰り返し、T8に至る。
【0027】係る構成を具備する本発明の補助制動機構
によれば、エンジンが高水温状態となる事を防ぎ、フェ
ードを防止して確実な制動を行い、ブレーキライニング
の寿命向上が図られる。
【0028】第2実施形態(図4)は、前述の第1実施
形態(図1〜図3)に対して、排気シャッタを開閉する
アクチュエータ(請求項3ではシャッタ開閉手段と記
載)と、排気シャッタの開閉制御方法が異なる。第1実
施形態(図1)と異なる部分について説明する。
【0029】図4において、排気管20に介装された排
気シャッタ21は、例えば開閉用アクチュエータである
ステッピングモータ(又はサーボモータ)23Bの回転
軸に係合されている。該ステッピングモータ23Bは制
御手段30と信号ラインL4によって接続されている。
又、ステッピングモータ23Bは指令信号により任意の
角度で回転が止められるものである。
【0030】前記制御手段30は、第1実施形態と同様
にエンジン冷却水の循環ラインに温度センサ35を設
け、該温度センサ35と制御手段30とを信号ラインL
3により接続している。そして、前記制御手段30は前
記温度センサ35からの温度情報に基づき、適正な排気
シャッタ21の開度を演算し、前記ステッピングモータ
23Bを前記開度分だけ回転させる様に構成されてい
る。したがって、前記制御手段30は、計測されたエン
ジン冷却水温が設定値を超えた高温であれば計測された
エンジン冷却水温に対応する開度まで排気シャッタを2
1開放し、設定時間が経過してもエンジン冷却水温の計
測値が設定値よりも高温である場合には予め定められた
開度だけ排気シャッタ21の開度を増加し、設定時間経
過後にエンジン冷却水温の計測値が設定値よりも低下し
ていれば排気シャッタ21の開度を減少することができ
る。
【0031】係る構成を具備する本発明の補助制動機構
によれば、エンジンが高水温状態となる事を防ぎ、無段
階に排気シャッタの開度を調整することにより、排気シ
ャッタのON、OFFによる衝撃・振動が抑制され補助
制動力低下代も最小限におさえられる。また、フェード
を防止して確実な制動が行われ、ブレーキライニングの
寿命向上も図られる。
【0032】
【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列記する。 (a) 補助制動作動時エンジンの高水温状態となる事
を防ぐ。 (b) 運転操作性・安全性が向上する。 (c) フェードを防止して確実な制動が行われる。 (d) ブレーキライニングの寿命向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の全体構成を示すブロッ
ク図。
【図2】本発明の第1実施形態における排気ブレーキの
作動制御の流れを示す制御フローチャート。
【図3】本発明の第1実施形態における水温変化と排気
ブレーキのON、OFFの関係を示す図。
【図4】本発明の第2実施形態の全体構成を示すブロッ
ク図。
【図5】従来技術である補助制動機構の原理図で、圧縮
工程を示す図。
【図6】従来技術である補助制動機構の原理図で、膨張
工程を示す図。
【図7】従来技術としての補助制動システムの全体構成
図。
【符号の説明】
1・・・排気バルブ 2・・・燃焼室 3・・・ピストン 4・・・排気ポート 5・・・ロッカアーム 6・・・ロッカシャフト 7・・・プッシュロッド 8・・・カム 9・・・油圧アクチュエータ 30・・・制御手段 35・・・温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G018 AB05 AB06 AB19 BA11 CA12 CB02 DA18 DA31 DA70 EA10 EA17 FA06 FA07 FA20 GA12 GA24 GA27 3G065 AA01 AA09 CA00 CA22 DA02 DA06 EA05 GA09 HA06 KA03 3G092 AA02 AA11 DA03 DA15 DC13 DG05 DG06 EA11 EA28 EA29 EB05 FA34 GA13 HE08Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気系統に排気シャッタを設けた排気ブ
    レーキ機構と、エンジンブレーキを効果的に引き出す動
    弁機構とから成る補助制動機構において、排気シャッタ
    を開閉する排気シャッタ開閉手段と、前記車両のエンジ
    ン冷却水温を検出する水温検出手段と、エンジン冷却水
    温検出手段の検出結果に基づいて前記排気シャッタ開閉
    手段に制御信号を出力する制御手段とを備えており、該
    制御手段は、水温検出手段により計測されたエンジン冷
    却水温が設定値よりも高温とならない様に前記排気シャ
    ッタ開閉手段を制御する様に構成されていることを特徴
    とする補助制動機構。
  2. 【請求項2】 前記排気シャッタ開閉手段は排気シャッ
    タを全開状態或いは全閉状態の何れか一方とする様に構
    成されており、前記制御手段は、計測されたエンジン冷
    却水温が設定値を超えた高温であれば排気シャッタを全
    開状態とし、設定値よりも低温であれば全閉状態とする
    様に構成されている請求項1の補助制動機構。
  3. 【請求項3】 前記排気シャッタ開閉手段は排気シャッ
    タの開度を調節する様に構成されており、前記制御手段
    は、計測されたエンジン冷却水温が設定値を超えた高温
    であれば計測されたエンジン冷却水温に対応する開度ま
    で排気シャッタを開放し、設定時間が経過してもエンジ
    ン冷却水温の計測値が設定値よりも高温である場合には
    予め定められた開度だけ排気シャッタの開度を増加し、
    設定時間経過後にエンジン冷却水温の計測値が設定値よ
    りも低下していれば排気シャッタの開度を減少する様に
    構成されている請求項1の補助制動機構。
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