JP2016169676A - 排気ブレーキ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で、ラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキの作動時に排気バルブを確実に閉弁させることができるラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造を提供する。
【解決手段】ラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造５０は、エンジン１の排気通路２０を絞ることで排気ブレーキを作動させる排気ブレーキバルブ５１と、排気通路の排気ブレーキバルブよりも上流側と下流側とを連通するバイパス通路５４と、バイパス通路を開閉するバイパスバルブ５５と、バイパスバルブを閉弁方向に付勢するバイパスバルブスプリング５８と、を備え、バイパスバルブスプリングのセットフォースは、排気ブレーキが作動したときの排気通路の排気圧によって排気バルブ３０が開弁するよりも先にバイパスバルブが開弁するように、設定されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気ブレーキ構造に関し、より詳細には、ラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造に関する。

従来、排気ブレーキ構造として、ロッカーアームと排気バルブとの間のバルブクリアランスを調整するラッシュアジャスタを有するエンジン（ラッシュアジャスタ付エンジン）に適用された排気ブレーキ構造が知られている。このような排気ブレーキ構造として、例えば特許文献１には、ラッシュアジャスタ付エンジンの排気マニホールドに排気ブレーキバルブが配置された排気ブレーキ構造が開示されている。

特開昭６３−２７２９２９号公報

上述したようなラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造において、排気ブレーキが作動することで排気通路における排気圧が高圧になった場合、この高圧の排気圧を受けて排気バルブが開弁してしまうことがある。この場合、排気バルブとロッカーアームとの間に生じたバルブクリアランスを無くすために、ラッシュアジャスタは伸長するが、ラッシュアジャスタが伸長しても当該バルブクリアランスが無くならない場合、排気バルブが完全に閉弁しない状態となってしまう。この状態でエンジンが稼動すると、排気バルブ系に不具合が生じる可能性がある。

本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造で、ラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキの作動時に排気バルブを確実に閉弁させることができるラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明のラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造は、排気バルブスプリングによって閉弁方向に付勢された排気バルブとロッカーアームとの間のバルブクリアランスを調整するラッシュアジャスタを有するエンジンに適用された排気ブレーキ構造であって、前記エンジンの排気通路を絞ることで排気ブレーキを作動させる排気ブレーキバルブと、前記排気通路の前記排気ブレーキバルブよりも上流側と下流側とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、前記バイパスバルブを閉弁方向に付勢するバイパスバルブスプリングと、を備え、前記バイパスバルブスプリングのセットフォースは、前記排気ブレーキが作動したときの前記排気通路の排気圧によって前記排気バルブが開弁するよりも先に前記バイパスバルブが開弁するように、設定されていることを特徴とする。

本発明に係るラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造によれば、排気ブレーキが作動することで排気通路における排気圧が高圧になった場合であっても、排気バルブが開弁するよりも先にバイパスバルブが開弁して、排気通路の排気ブレーキバルブよりも上流側の排気をバイパス通路に逃がすことができる。それにより、排気通路の排気圧を減少させることができることから、排気圧によって排気バルブが開弁することを抑制できる。すなわち、排気圧によって排気バルブが閉弁できなくなることを抑制することができる
。また、バイパスバルブを開閉するに当たり、アクチュエータやアクチュエータを制御する制御装置といった複雑な構成を必要としないことから、構造を簡素化できる。したがって、本発明に係る排気ブレーキ構造によれば、簡素な構造で、排気ブレーキの作動時において排気バルブを確実に閉弁させることができる。

本発明に係るラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造によれば、簡素な構造で、ラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキの作動時に排気バルブを確実に閉弁させることができる。

図１は実施形態に係る排気ブレーキ構造が適用されたエンジンの模式図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は排気ブレーキ構造の詳細を説明するための模式図である。

以下、本発明に係る実施の形態のラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造について図面を参照しつつ説明する。

図１は本実施形態に係る排気ブレーキ構造５０が適用されたエンジン１の模式図である。エンジン１は車両に搭載されている。エンジン１は、機関本体１０、排気通路２０、排気バルブ３０、排気バルブスプリング３１、スプリングリテーナ３２、ロッカーアーム４０、プッシュロッド４１、ラッシュアジャスタ４２、カム４３及び排気ブレーキ構造５０を備えている。エンジン１の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態においては一例として、ディーゼルエンジンを用いる。機関本体１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に配置されたシリンダヘッド１２と、シリンダブロック１１内に形成された気筒に配置されたピストン１３とを備えている。排気通路２０は排気が通過する通路であり、シリンダヘッド１２に形成された排気ポート２１と、排気ポート２１の下流側端部に接続された排気マニホールド２２とを備えている。

排気バルブ３０は排気ポート２１の上流側端部を開閉するバルブである。排気バルブスプリング３１は、スプリングリテーナ３２によって支持されており、排気バルブ３０を閉弁方向に付勢している。なお、本実施形態において排気バルブスプリング３１は、コイル形状のバネ（コイルバネ）によって構成されている。

ロッカーアーム４０、プッシュロッド４１及びラッシュアジャスタ４２は、カム４３の力を排気バルブ３０に伝達する動弁系部品である。具体的にはロッカーアーム４０の一端側には排気バルブ３０のバルブステムの端部（気筒側とは反対側の端部）が当接し、ロッカーアーム４０の他端側にはプッシュロッド４１の一端が当接している。また、プッシュロッド４１の他端には、ラッシュアジャスタ４２を介してカム４３が接続している。カム４３の力はラッシュアジャスタ４２、プッシュロッド４１及びロッカーアーム４０を介して排気バルブ３０に伝達される。

また、ラッシュアジャスタ４２は、排気バルブ３０とロッカーアーム４０と間のバルブクリアランスを調整するための部材としての機能も有している。具体的には本実施形態に係るラッシュアジャスタ４２は、油圧式のラッシュアジャスタであり、排気バルブ３０とロッカーアーム４０と間のバルブクリアランスを所定値以内（略ゼロ）に調整している。なお、ラッシュアジャスタ４２としては公知のラッシュアジャスタを適用することができるため、ラッシュアジャスタ４２のこれ以上詳細な説明は省略する。

排気ブレーキ構造５０は、排気通路２０の具体的には排気マニホールド２２の部分に配置されている。図２（ａ）及び図２（ｂ）は排気ブレーキ構造５０の詳細を説明するための模式図であり、具体的には図１に示すエンジン１の排気ブレーキ構造５０の付近を拡大して模式的に図示している。排気ブレーキ構造５０は、排気ブレーキバルブ５１、バイパス通路５４、バイパスバルブ５５、バイパスバルブスプリング５８及びスプリングリテーナ５９を備えている。

排気ブレーキバルブ５１は、排気通路２０の具体的には排気マニホールド２２に配置されている。排気ブレーキバルブ５１は、排気マニホールド２２を絞ることで排気ブレーキを作動させ、それによりエンジンブレーキの効きを向上させる。このような機能を有するものであれば排気ブレーキバルブ５１の具体的構成は特に限定されないが、本実施形態においては排気ブレーキバルブ５１の一例として、回転軸５２と、この回転軸５２を中心として回転する弁体５３とを備えるバタフライ型の排気ブレーキバルブを用いる。排気ブレーキバルブ５１の弁体５３が図２（ａ）の状態から回転して図２（ｂ）の状態になることで排気マニホールド２２は絞られる。それにより、排気マニホールド２２の排気圧は高くなり、排気ブレーキが作動する。その結果、エンジンブレーキの効きは向上する。

なお本実施形態においては、ユーザが排気ブレーキ作動スイッチをオンにした場合においてユーザがアクセルペダルから足を離したとの条件が満たされた場合に、排気ブレーキが作動することとする。但し、排気ブレーキを作動させる具体的な時期はこれに限定されるものではなく、エンジンブレーキの効きを向上させることが望まれる種々の条件を用いればよい。

バイパス通路５４は、排気マニホールド２２の排気ブレーキバルブ５１よりも上流側と下流側とを連通している。バイパス通路５４は、排気マニホールド２２の排気ブレーキバルブ５１よりも上流側の排気を、排気ブレーキバルブ５１をバイパスさせて排気マニホールド２２の排気ブレーキバルブ５１よりも下流側に導くための通路である。

バイパスバルブ５５は、バイパス通路５４を開閉するバルブである。具体的には本実施形態に係るバイパスバルブ５５は、傘形状を有する弁体５６と、弁体５６に接続した軸部５７とを備えている。弁体５６は、バイパス通路５４の下流側端部に配置されており、当該下流側端部を開閉する。軸部５７の弁体５６の側とは反対側の端部は、バイパス通路５４よりも外側に突出している。

バイパスバルブスプリング５８は、軸部５７のバイパス通路５４よりも外側に突出した部分に配置されている。バイパスバルブスプリング５８は、スプリングリテーナ５９によって支持されており、バイパスバルブ５５を閉弁方向に付勢している。バイパスバルブスプリング５８の具体的な形状構成は特に限定されるものではないが、本実施形態に係るバイパスバルブスプリング５８は、コイル形状のバネ（コイルバネ）によって構成されている。

バイパスバルブ５５は、バイパスバルブスプリング５８から受ける閉弁方向（図においては上方向）の力と弁体５６がバイパス通路５４の排気圧から受ける開弁方向（図においては下方向）の力とのバランスによって駆動されて、バイパス通路５４を開閉する。

バイパスバルブスプリング５８のセットフォースは、排気ブレーキが作動したときの排気通路２０の排気圧によって排気バルブ３０が開弁するよりも先にバイパスバルブ５５が開弁するように、設定されている。なお本実施形態において、セットフォース（セット荷重）とは、スプリングの長さがセット長（スプリングがセットされた状態のときのスプリ
ングの長さ）の場合に当該スプリングにかかる荷重をいう。バイパスバルブ５５に対して、このセットフォースより大きい力（排気圧による力）がバイパスバルブ５５を開弁させる方向に加わった場合、バイパスバルブ５５は開弁する。

排気ブレーキバルブ５１が図２（ａ）の状態よりもさらに排気マニホールド２２を絞ることで排気ブレーキが作動した場合、排気マニホールド２２の排気ブレーキバルブ５１よりも上流側の排気圧は上昇し、バイパス通路５４の排気圧も上昇する。そして、バイパス通路５４の排気圧が上昇して所定値以上となることでバイパスバルブ５５がバイパスバルブスプリング５８から受ける閉弁方向の力よりもバイパス通路５４の排気圧から受ける開弁方向の力が大きくなった場合、図２（ｂ）に示すようにバイパスバルブ５５は開弁する。なお、このとき、前述したように、バイパスバルブスプリング５８のセットフォースは排気圧によって排気バルブ３０が開弁するよりも先にバイパスバルブ５５が開弁するように設定されているため、排気バルブ３０は閉弁したままである。

バイパスバルブ５５が開弁することで、バイパス通路５４は開になり、排気マニホールド２２の排気ブレーキバルブ５１よりも上流側の排気の一部は、バイパス通路５４を通過して（すなわち、排気ブレーキバルブ５１をバイパスして）、排気マニホールド２２の排気ブレーキバルブ５１よりも下流側の部分に流入する。その結果、排気マニホールド２２の排気圧は減少して所定値より小さくなる。

なお、バイパスバルブスプリング５８のセットフォースの具体的な設定手法は特に限定されるものではなく、例えば、実験、シミュレーション等を行うことで、排気マニホールド２２の排気圧によって排気バルブ３０が開弁するよりも先にバイパスバルブ５５が開弁するようなバイパスバルブスプリング５８のセットフォースを見出し、この値になるように設定すればよい。

なお、本実施形態に係るバイパスバルブ５５は、バイパス通路５４の下流側端部に配置されているが、バイパスバルブ５５の配置箇所はバイパス通路５４を開閉可能な位置であれば、これに限定されるものではない。例えばバイパスバルブ５５は、バイパス通路５４の上流側端部に配置されていてもよく、バイパス通路５４の下流側端部と上流側端部との間の所定箇所（すなわちバイパス通路５４の途中）に配置されていてもよい。また、バイパスバルブ５５の具体的な形状も本実施形態のような傘形状に限定されるものではない。

以上説明した排気ブレーキ構造５０によれば、排気ブレーキが作動することで排気マニホールド２２における排気圧が高圧になった場合であっても、排気バルブ３０が排気圧を受けて開弁するよりも先にバイパスバルブ５５が開弁して、排気マニホールド２２の排気ブレーキバルブ５１よりも上流側の排気をバイパス通路５４に逃がすことができる。それにより、排気マニホールド２２の排気圧を減少させることができることから、排気圧によって排気バルブ３０が開弁することを抑制できる。すなわち、排気圧によって排気バルブ３０が閉弁できなくなることを抑制することができる。また、バイパスバルブ５５を開閉するに当たり、アクチュエータやアクチュエータを制御する制御装置といった複雑な構成を必要としないことから、構造を簡素化できる。したがって、排気ブレーキ構造５０によれば、簡素な構造で、排気ブレーキの作動時において排気バルブ３０を確実に閉弁させることができる。それにより、製造コストの上昇を抑制しつつ、排気ブレーキの作動時において排気バルブ３０が完全に閉弁しないことに起因して生じる排気バルブ系の不具合（例えば排気バルブ３０、排気バルブスプリング３１等が破損する等の不具合）を抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、
種々の変形・変更が可能である。

１ エンジン
２０ 排気通路
２２ 排気マニホールド
３０ 排気バルブ
３１ 排気バルブスプリング
４２ ラッシュアジャスタ
５０ 排気ブレーキ構造
５１ 排気ブレーキバルブ
５４ バイパス通路
５５ バイパスバルブ
５８ バイパスバルブスプリング

Claims (1)

1. 排気バルブスプリングによって閉弁方向に付勢された排気バルブとロッカーアームとの間のバルブクリアランスを調整するラッシュアジャスタを有するエンジンに適用された排気ブレーキ構造であって、
   前記エンジンの排気通路を絞ることで排気ブレーキを作動させる排気ブレーキバルブと、
   前記排気通路の前記排気ブレーキバルブよりも上流側と下流側とを連通するバイパス通路と、
   前記バイパス通路を開閉するバイパスバルブと、
   前記バイパスバルブを閉弁方向に付勢するバイパスバルブスプリングと、を備え、
   前記バイパスバルブスプリングのセットフォースは、前記排気ブレーキが作動したときの前記排気通路の排気圧によって前記排気バルブが開弁するよりも先に前記バイパスバルブが開弁するように、設定されていることを特徴とするラッシュアジャスタ付エンジンの排気ブレーキ構造。

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