JP2009024660A

JP2009024660A - クランキング振動低減装置

Info

Publication number: JP2009024660A
Application number: JP2007190522A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Iijima; 孝佳飯嶋; Satoshi Ushikubo; 聡丑久保
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキを有効に活用することで大幅なコスト増を招くことなくエンジン停止時のキャブ振動を低減し得るようにする。
【解決手段】エンジン停止時に発生するキャブ振動を低減するためのクランキング振動低減装置に関し、エンジンの圧縮上死点付近で排気弁４を強制的に開作動して圧縮圧力を開放することで制動力を得る圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を備え、該圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を制動時だけでなくエンジン停止指令直後の僅かな時間帯でも作動せしめ得るように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランキング振動低減装置に関するものである。

従来よりトラックなどの大型運搬車両では、もともと車両重量が大きい上に積載荷重が加わる為、減速時に慣性力が大きく作用することになり、常用ブレーキ装置にかかる負担が大きくなる。

そこで、下り坂などでブレーキをかける頻度が高い時には、一般的にエンジンブレーキを併用することが行われているが、積載荷重が大きい場合や坂道が急勾配であるような場合には、十分なエンジンブレーキの効果が得られないことがある。

このため、エンジンの圧縮上死点付近で排気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を開放することにより次の膨張行程におけるピストンを押し下げる力の発生を少くして圧縮行程で得た制動力を有効に作用させるようにした圧縮圧開放型エンジンブレーキを補助的に装備することが行われている。

図６は前記圧縮圧開放型エンジンブレーキの一例を示すもので、図中１はシリンダ、２は燃焼室、３はピストン、４は排気弁、５は排気流路を夫々示し、排気行程でカムシャフト６に装備した排気カム７により基端をローラ８ａを介し押し上げられて傾動するロッカーアーム８の先端によりバルブブリッジ９を介し両方の排気弁４が押し下げられて開作動され、燃焼室２から排気流路５へと排気ガス１０が掃気されるようになっている。

ここで、図示する例においては、ロッカーアーム８の先端に、バルブブリッジ９の頂部までの間隔を調整する為のアジャストスクリュー１５が装備されており、該アジャストスクリュー１５の下端部には、バルブブリッジ９の頂部に対し常に水平状態で当接し得るようチップ１５ａが揺動自在に装備されている。

そして、前記ロッカーアーム８の先端によりバルブブリッジ９を介し両方の排気弁４が押し下げられて開作動される際には、前記ロッカーアーム８の基端が上方の油圧ユニット１１に備えられたマスターピストン１２を押し上げ、前記油圧ユニット１１内に穿設された油通路１３に圧力を発生させて別のシリンダ１の上方にあるスレーブピストン１４を従動させて下降せしめ、該スレーブピストン１４により当該シリンダ１のロッカーアーム８の先端側上部を押し下げてバルブブリッジ９を介し両方の排気弁４を開作動し得るようにしてある。

即ち、排気行程となっている別のシリンダ１のマスターピストン１２の作動により、圧縮上死点付近となっているシリンダ１のスレーブピストン１４が従動されるよう行程タイミングの合うシリンダ１相互のスレーブピストン１４とマスターピストン１２との間が油通路１３で接続されており、該油通路１３には、該油通路１３の油圧の保持・開放を切り替える為の作動油給排手段であるソレノイドバルブ１６及びコントロールバルブ１７を介し作動油１８（エンジンオイル）が供給されるようになっている。

ここで、ソレノイドバルブ１６は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１９からの制御信号１６ａにより作動油１８の供給・遮断を行い、コントロールバルブ１７は、ソレノイドバルブ１６が開いた状態で前記油通路１３の油圧が保持されるよう逆止弁として機能し且つソレノイドバルブ１６が閉じた状態では前記油通路１３の油圧をリリーフ口２０へと開放するよう機能するものである。

尚、図中２１は吸入空気、２２は吸気流路、２３は吸気や排気を担うロッカーアーム８を回動自在に軸支して該ロッカーアーム８の傾動軸を成すロッカーシャフトを示す。

而して、斯かる圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０においては、制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を開けておくと、コントロールバルブ１７が逆止弁として機能して油通路１３が閉じるので、各シリンダ１の夫々が異なるタイミングで圧力上死点付近となった際に、排気行程にある別のシリンダ１の排気弁４を開作動する為の排気カム７の押し上げによりロッカーアーム８を介しマスターピストン１２が押し上げられて油通路１３に圧力が発生し、圧縮上死点付近にあるシリンダ１のスレーブピストン１４が従動されて一方の排気弁４が開作動されるので、燃焼室２内から排気流路５へと圧縮空気が開放されて次の膨張行程におけるピストン３を押し下げる力の発生が少くなり、圧縮行程で得た制動力が有効に活用されることになる。

また、制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を閉じておけば、コントロールバルブ１７により油通路１３の油圧が開放され、油通路１３内には圧力が発生しないので、スレーブピストン１４が従動されなくなり、排気弁４は通常の開弁操作により排気行程でのみ開作動されて圧縮上死点付近では開作動されなくなる。

ただし、以上に述べた如きマスターピストン１２をロッカーアーム８により作動させる方式では、タイミングの合うシリンダ１同士を油通路１３で結ぶことになるので、油通路１３が互いに錯綜して油通路１３の複雑化を招くことになり、また、各シリンダ１のバルブ開閉タイミングが一義的に決まっているので、各シリンダ１の排気弁４を圧縮上死点付近における最適なタイミングで開作動させることが難しかった。

そのため、近年においては、複雑な油通路１３を要することなく排気弁４を圧縮上死点付近における最適なタイミングで開作動し得るようにするため、図７に示す如く、吸気弁４’をロッカーアーム８を介し開作動させるための吸気カム７’と、排気弁４をロッカーアーム８を介し開作動させるための排気カム７とを装備したカムシャフト６に対しブレーキ専用カム２４を増設し、このブレーキ専用カム２４によりブレーキ用ロッカーアーム２５を介しマスターピストン１２を圧縮上死点付近で作動することが提案されている。

ここで、ブレーキ用ロッカーアーム２５の具体的な構造は図８に示す通りであり、ここに図示しているブレーキ用ロッカーアーム２５では、ロッカーシャフト２３に対し基端側を傾動自在に外嵌されたレバー構造を成しており、その先端側下部に装備した転動自在なローラ２５ａを介しブレーキ専用カム２４に接触して該ブレーキ専用カム２４により押し上げられ、これによりロッカーシャフト２３を中心に傾動して先端側上部でマスターピストン１２を押し上げるようになっている。

このようにカムシャフト６にブレーキ専用カム２４を増設してブレーキ用ロッカーアーム２５を介しマスターピストン１２を作動させる方式を採用した場合、各シリンダ１毎に油通路１３が完結することになるため、油圧ユニット１１を全シリンダ１に亘るような単一ブロックとしなくても複数ブロックに分割構成することが可能となり、例えば、６気筒エンジンにあっては、各シリンダ１を前後三つずつにグループ分けして油圧ユニット１１を２ブロックに分割したり、前後何れか一方のブロックにのみ油圧ユニット１１を装備して半分のシリンダ１についてだけ圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を効かせるようにしたりすることが提案されている。

尚、この種の圧縮圧開放型エンジンブレーキに関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
特開２００１−２８９０２１号公報

しかしながら、前述の如き圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を装備しているような大型運搬車両にあっては、キースイッチのオフによりエンジン停止の指令が発せられて燃料噴射が停止しても、その燃料噴射の停止後にエンジンが数秒間惰性で回転し続け、該エンジンが完全停止する間際に回転が遅くなってクランキング振動の間隔が開いてくることにより、体感として不快なキャブ振動を感じ易くなるという現象が発生する。

このため、エンジン懸架系やキャブ懸架系に液封マウンティングや電子制御式マウンティングなどを採用し、キースイッチのオフ後のエンジンの惰性回転によるクランキング振動そのものを低減したり、エンジン側からキャブ側への振動伝達を低減したりすることが検討されているが、何れを採用した場合においても大幅なコスト増を招いてしまうことが避けられなかった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキを有効に活用することで大幅なコスト増を招くことなくエンジン停止時のキャブ振動を低減し得るようにすることを目的としている。

本発明は、エンジン停止時に発生するキャブ振動を低減するためのクランキング振動低減装置であって、エンジンの圧縮上死点付近で排気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を開放することで制動力を得る圧縮圧開放型エンジンブレーキを備え、該圧縮圧開放型エンジンブレーキを制動時だけでなくエンジン停止指令直後の僅かな時間帯でも作動せしめ得るように構成したことを特徴とするものである。

而して、このようにすれば、圧縮圧開放型エンジンブレーキがエンジン停止指令直後の僅かな時間帯でも作動し、惰性で回転しているエンジンの圧縮上死点付近で排気弁が強制的に開作動されて圧縮圧力が開放されるので、次の膨張行程におけるピストンを押し下げる力の発生が少くなって圧縮行程で得た制動力が有効に活用される結果、エンジンの惰性回転が従来よりも早く完全停止し且つ圧縮圧力（強制力）が低減し、エンジン停止時におけるキャブ振動が確実に低減される。

また、本発明を具体的に実施するに際しては、ロッカーアームにより押し上げられて圧縮上死点付近で作動するマスターピストンと、該マスターピストンに対し油通路を介して接続され且つ該油通路に前記マスターピストンの作動により油圧が発生した際に排気弁を開作動するスレーブピストンと、前記油通路の油圧の保持・開放を切り換える作動油給排手段とにより圧縮圧開放型エンジンブレーキを構成し、エンジン停止を指令する信号を入力し且つ該信号の入力があった時に前記作動油給排手段を制御して前記油通路の油圧を僅かな時間帯だけ保持せしめる制御手段を備えると良い。

上記した本発明のクランキング振動低減装置によれば、エンジン懸架系やキャブ懸架系に液封マウンティングや電子制御式マウンティングなどを新たに採用しなくても、既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキをエンジン停止指令直後の僅かな時間帯でも作動させるようにするだけで、エンジン停止指令直後におけるエンジンの惰性回転を従来よりも早く完全停止させることができ、大幅なコスト増を招くことなくエンジン停止時におけるキャブ振動を確実に低減することができるという優れた効果を奏し得る。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図６〜図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１に示す如く、本形態例においては、既に図６〜図８で詳細を述べた如き圧縮上死点付近で排気弁４を強制的に開作動して圧縮圧力を開放することで制動力を得る圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を、制動時だけでなくエンジン停止指令直後の僅かな時間帯でも作動せしめ得るように構成した点に特徴があり、より具体的には、エンジン停止を指令する信号としてキースイッチ２６のオフ信号２６ａが制御装置１９（制御手段）に入力された時に、該制御装置１９からの制御信号１６ａにより作動油給排手段を成すソレノイドバルブ１６が閉じて油通路１３の油圧がエンジン停止指令直後の僅かな時間帯だけ保持されるようにしてある。

尚、図１で示している圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０は、カムシャフト６にブレーキ専用カム２４を増設してブレーキ用ロッカーアーム２５を介しマスターピストン１２を作動させる方式を採用したものとしてあるが、図６の如き排気行程となっている別のシリンダ１の排気用ロッカーアーム８を介しマスターピストン１２を作動させる方式を採用したものであっても良いことは勿論である。

ここで、前記制御装置１９は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を兼ねたものとなっているので、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ２７からの検出信号２７ａや、エンジンの機関回転数を検出する回転センサ２８からの検出信号２８ａ等も入力されるようになっており、更には、各種信号から判断される現在の運転状態に応じ燃料噴射装置（図示せず）に向け燃料噴射量を指示する指示信号２９ａが出力されるようになっている。

図２は前記制御装置１９における制御手順の一例をフローチャートで示したものであり、先ずステップＳ１で水温センサ２７からの検出信号２７ａに基づき「エンジン冷却水の水温が所定温度を超えているか否か」が判断され、「ＹＥＳ」の場合に限りエンジンの暖機が既に完了しているものとしてステップＳ２へと進み、「ＮＯ」の場合にはステップＳ１での判定が繰り返されるようにしてある。

このステップＳ１でエンジンの暖機が既に完了していることが確認されると、次のステップＳ２にて回転センサ２８からの検出信号２８ａに基づき「エンジン停止していないか否か」が判定され、「ＹＥＳ」の場合に限り次のステップＳ３へと進み、「ＮＯ」の場合にはステップＳ２での判定が繰り返されるようにしてある。

このステップＳ２でエンジン停止していないことが確認されると、次のステップＳ３にて「エンジン停止を指令する信号としてキースイッチ２６のオフ信号２６ａが入力されたか否か」が判定され、「ＹＥＳ」の場合に限り次のステップＳ４へと進み、「ＮＯ」の場合にはステップＳ３での判定が繰り返されるようしてあり、キースイッチ２６のオフ信号２６ａが入力されるまで待機状態が続くようになっている。

そして、このステップＳ３でキースイッチ２６のオフ信号２６ａの入力が確認されると、次のステップＳ４にて制御装置１９内で作られている燃料噴射装置（図示せず）への指示信号２９ａに基づき「燃料噴射が停止しているか否か」が判定され、「ＹＥＳ」の場合に限りステップＳ５へと進んでソレノイドバルブ１６に向け油通路１３の油圧をエンジン停止指令直後の僅かな時間帯だけ保持せしめる制御信号１６ａが出力され、圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０が作動状態となるようにしてあり、「ＮＯ」の場合にはステップＳ６へと進んでソレノイドバルブ１６に向け油通路１３の油圧を開放する制御信号１６ａが出力され、圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０が非作動状態となるようにしてある。

尚、本形態例においては、エンジン停止を指令する信号としてキースイッチ２６のオフ信号２６ａを採用しているが、信号待ち等でアイドル停車した時に運転者のパーキングブレーキ操作等により自動的にエンジン停止するようにしたアイドルストップ装置を備えている場合には、このアイドルストップ装置の作動信号を採用することも可能であり、アイドル停車状態のまま所定時間を超えて放置された時に自動的にエンジン停止するようにしたアイドルシャットダウン装置を備えている場合には、このアイドルシャットダウン装置の作動信号を採用するようにしても良い。

而して、このような制御装置１９により圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を制御すれば、エンジンの暖機が既に完了したエンジン稼働状態でキースイッチ２６がオフになる等してエンジン停止を指令する信号（例えばキースイッチ２６のオフ信号２６ａ）の入力が制御装置１９で確認された際に、燃料噴射が確実に停止している条件下でソレノイドバルブ１６に向け油通路１３の油圧をエンジン停止指令直後の僅かな時間帯だけ保持せしめる制御信号１６ａが出力され、圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０がエンジン停止指令直後の僅かな時間帯で作動することになり、惰性で回転しているエンジンの圧縮上死点付近で排気弁４が強制的に開作動されて圧縮圧力が開放されるので、次の膨張行程におけるピストンを押し下げる力の発生が少くなって圧縮行程で得た制動力が有効に活用される結果、エンジンの惰性回転が従来よりも早く完全停止し且つ圧縮圧力（強制力）が低減し、エンジン停止時におけるキャブ振動が確実に低減されることになる。

事実、本発明者らによる検証実験によれば、エンジン停止時に圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を作動させなかった場合に、図３に縦軸をエンジン回転数とし横軸を時間（秒）としてグラフに示す如く、ｔ₀の時点でキースイッチ２６をオフにしてからエンジン回転数が零となる完全停止まで約３．５秒もかかっていたものが、エンジン停止時に圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を作動させた場合には、図４に同様のグラフで示す如く、キースイッチ２６のオフから完全停止まで約２．１秒に短縮できることが確認された。

また、図５にグラフ化して示している通り、エンジン停止時に圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を作動させなかった場合（図５中の実線Ａを参照）と、エンジン停止時に圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を作動させた場合（図５中の鎖線Ｂを参照）とを比較すると、キャブを含む様々な位置での振動レベルも大幅に低減されることが確認された。

尚、図５中に示す一点鎖線Ｃはエンジン懸架系に液封マウンティングや電子制御式マウンティングを採用した場合の振動レベルの低減効果を示し、図５中に示す二点鎖線Ｄはキャブ懸架系に液封マウンティングや電子制御式マウンティングを採用した場合の振動レベルの低減効果を示しているが、何れの場合もエンジン停止時に圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０を作動させた場合（図５中の鎖線Ｂを参照）よりも振動レベルの低減効果は少ないことが確認されている。

従って、上記形態例によれば、エンジン懸架系やキャブ懸架系に液封マウンティングや電子制御式マウンティングなどを新たに採用しなくても、既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキ３０をエンジン停止指令直後の僅かな時間帯でも作動させるようにするだけで、エンジン停止指令直後におけるエンジンの惰性回転を従来よりも早く完全停止させることができ、大幅なコスト増を招くことなくエンジン停止時におけるキャブ振動を確実に低減することができる。

尚、本発明のクランキング振動低減装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、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。

本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。図１の制御装置における制御手順の一例を示すフローチャートである。エンジン惰性回転が完全停止するまでの推移を示す従来のグラフである。エンジン惰性回転が完全停止するまでの推移を示す本形態例のグラフである。本形態例の振動レベルの低減効果を従来と比較したグラフである。従来の圧縮圧開放型エンジンブレーキの一例を示す概略図である。カムシャフトにブレーキ専用カムを増設した例を示す平面図である。図７のブレーキ用ロッカーアームの側面図である。

符号の説明

４排気弁
８ロッカーアーム
１０排気ガス
１２マスターピストン
１３油通路
１４スレーブピストン
１６ソレノイドバルブ（作動油給排手段）
１６ａ制御信号
１７コントロールバルブ（作動油給排手段）
１８作動油
１９制御装置（制御手段）
２５ブレーキ用ロッカーアーム
２６キースイッチ
２６ａオフ信号（エンジン停止を指令する信号）
３０圧縮圧開放型エンジンブレーキ

Claims

エンジン停止時に発生するキャブ振動を低減するためのクランキング振動低減装置であって、エンジンの圧縮上死点付近で排気弁を強制的に開作動して圧縮圧力を開放することで制動力を得る圧縮圧開放型エンジンブレーキを備え、該圧縮圧開放型エンジンブレーキを制動時だけでなくエンジン停止指令直後の僅かな時間帯でも作動せしめ得るように構成したことを特徴とするクランキング振動低減装置。
ロッカーアームにより押し上げられて圧縮上死点付近で作動するマスターピストンと、該マスターピストンに対し油通路を介して接続され且つ該油通路に前記マスターピストンの作動により油圧が発生した際に排気弁を開作動するスレーブピストンと、前記油通路の油圧の保持・開放を切り換える作動油給排手段とにより圧縮圧開放型エンジンブレーキを構成し、エンジン停止を指令する信号を入力し且つ該信号の入力があった時に前記作動油給排手段を制御して前記油通路の油圧を僅かな時間帯だけ保持せしめる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のクランキング振動低減装置。