JP2018145807A

JP2018145807A - 圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法及びシステム

Info

Publication number: JP2018145807A
Application number: JP2017038449A
Authority: JP
Inventors: 裕久桑野; Hirohisa Kuwano
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2018-09-20

Abstract

【課題】通常走行と圧縮圧開放との切り替えに伴うガスの吸気流路への吹き返しを低減し得る圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法及びシステムを提供する。【解決手段】通常走行時に排気側の流路から排気の一部を抜き出して吸気側の流路へ還流させるＥＧＲ流路２３を備え、通常走行時は、排気弁を排気カムと連動させ、吸気行程に先立つピストンの上昇に伴い排気弁を開弁して排気行程を実行させる一方、圧縮圧開放時には、排気弁と排気カムとの連動を断つと共に圧縮上死点付近にて排気弁を開弁して圧縮圧を開放し、且つ、排気弁と排気カムとの連動を断ちつつ排気弁による圧縮上死点付近での圧縮圧の開放が行われない通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、ＥＧＲ流路２３を開状態とする。【選択図】図１１

Description

本発明は、圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法及びシステムに関する。

一般に、トラックやバス等の大型車両は、車両本体の重量が大きい上に積載荷重も加わるので、積載時の制動には大きな制動力を要する。このため、こうした大型車両においては、圧縮圧開放型ブレーキと呼ばれる機構をエンジンに備えることが行われている。

圧縮圧開放型ブレーキ機構に関する技術を記載した文献としては、例えば、下記特許文献１等がある。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を開放し、続く膨張行程におけるピストンを押し下げる力を少なくすることで、圧縮行程において得た制動力を有効に作用させる仕組みである。こうした圧縮圧開放型ブレーキを、常用のブレーキや一般的なエンジンブレーキに加えて補助的に用いることで、積載時の下り坂等においても十分な制動力を得ることができる。

さらに近年では、上述の如く圧縮上死点付近で排気弁を開弁することと併せ、通常走行時に行われるような排気行程を実行しないようにすることでピストンの作動にかかる抵抗力を増し、より強い制動力を得るようにした圧縮圧開放型ブレーキ機構が提案されている。すなわち、通常走行時においては、吸気行程に先立つピストンの上昇行程で排気カムによりロッカーアームの一端が押し上げられて排気弁が開弁され、排気が実行されるが、圧縮圧開放時には、前記排気カムを前記ロッカーアームに対し空振り（ロストモーション）させることで、上述の如き排気行程が実行されないようにすることができる。この種の機構はロストモーションシステム等と呼称され、例えば下記特許文献２等に関連する技術が記載されている。

図１３、図１４はこうした圧縮圧開放型ブレーキ機構の一例を示している。ここに示す例では、通常走行に関わるロッカーアーム（排気ロッカー）と、圧縮圧開放に関わるロッカーアーム（ブレーキロッカー）の２種類のロッカーアームが互いに隣接して設置されており、図１３は排気ロッカーアーム周辺の機構を、図１４はブレーキロッカーアーム周辺の機構をそれぞれ図示している。各図中、１はシリンダ、２は燃焼室、３はピストン、４は排気弁、５、６はエンジンにおける吸気流路及び排気流路をそれぞれ示している。

図１３に示す如く、排気ロッカー７はロッカーシャフト８を中心に揺動可能に支持されており、基端に備えたローラ７ａがカムシャフト９の排気カム９ａに押し上げられることで、先端にバルブブリッジ１０を介して接続された排気弁４を押し下げ、該排気弁４の開作動を行うようになっている。排気カム９ａは１個のカムローブ９ｂを備えており、排気行程のタイミングで排気弁４の開作動を行うよう、プロフィールを設定されている。

また、上記した排気ロッカー７と隣接する形で、図１４に示す如きブレーキロッカー１１が、排気ロッカー７と同様にロッカーシャフト８を中心として揺動可能に支持されている。ブレーキロッカー１１の基端に備えたローラ１１ａは、カムシャフト９に備えたブレーキカム９ｃに接している。ブレーキカム９ｃは２個のカムローブ９ｄ，９ｅを備えており、圧縮上死点付近にて排気弁４の開作動を行うよう、プロフィールを設定されている。そして、カムローブ９ｄ，９ｅがそれぞれ圧縮上死点付近にてローラ１１ａを押し上げて排気弁４の開作動を行い、このタイミングで燃焼室２内のガスを排気流路６へ抜き出すことで、続く膨張行程に際し、燃焼室２内のガスが膨張してピストン３を押し下げる力を少なくするようになっている。

すなわち、ここに説明した２個のロッカーアームは、上述の如く同じロッカーシャフト８を中心に傾動し、且つ先端を同じバルブブリッジ１０に接続されているが、連動するカムやそのプロフィールは互いに異なっており、排気ロッカー７は排気カム９ａに、ブレーキロッカー１１はブレーキカム９ｃに、それぞれ連動する。また、排気弁４を支持するバルブブリッジ１０は、図示しない油圧機構等の機構により、排気ロッカー７又はブレーキロッカー１１のいずれかの傾動に従って上下するよう、従動するロッカーアームを切り替えられるように構成されている。そして、バルブブリッジ１０は、通常走行時には排気ロッカー７の傾動に、圧縮圧開放時にはブレーキロッカー１１の傾動に、それぞれ従って動作するように切り替えられる。このようにして、排気弁４は、通常走行時には排気カム９ａのプロフィールに沿って開作動されるが、圧縮圧開放時にはブレーキカム９ｃのプロフィールに沿って開作動される。

特開２００１−３５５４２０号公報米国特許出願公開第２０１２／００２４２６０号明細書

ところで、上述の如き圧縮圧開放型ブレーキ機構においては、通常走行から圧縮圧開放への切り替えや、圧縮圧開放から通常走行への切り替えの際に、排気カム９ａが排気弁４と連動しない一方、ブレーキカム９ｃのプロフィールに沿った動作も行わない期間が存在する場合がある。すなわち、例えば通常走行から圧縮圧開放への切り替え時、排気弁４とブレーキカム９ｃとの連動に先立って排気弁４と排気カム９ａとの連動を解除するという順序を採用すると、排気弁４がいずれのカムとも連動しない状態が一時的に生じる。また逆に、圧縮圧開放から通常走行への切り替え時、排気弁４と排気カム９ａとの連動に先立って排気弁４とブレーキカム９ｃとの連動を解除するようにした場合も同様である。

この間は、排気弁４は排気カム９ａと連動しないので、該排気カム９ａのプロフィールに沿って開作動されることはなく、また、ブレーキカム９ｃとも連動しないので、該ブレーキカム９ｃのプロフィールに沿って開作動されることもない。その結果、圧縮行程にて燃焼室２内に圧縮されたガスが排気されないまま次の吸気行程が開始されることになり、該吸気行程において、燃焼室２内で圧縮されたガスが図示しない吸気弁の開弁に伴って吸気流路５へ逆流する、吹き返しと呼ばれる現象が生じる。

そして、吹き返しの際には、大きな異音が発生するほか、吸気側の流路内で圧力の脈動が起こったり、また、ターボチャージャを備えたエンジンであれば、吹き返したガスが前記ターボチャージャのコンプレッサに到達してサージングの発生を招くなどの不具合を生じる。

本発明は、斯かる実情に鑑み、通常走行と圧縮圧開放との切り替えに伴うガスの吸気流路への吹き返しを低減し得る、圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法及びシステムを提供しようとするものである。

本発明は、通常走行時に排気側の流路から排気の一部を抜き出して吸気側の流路へ還流させるＥＧＲ流路を備え、通常走行時は、排気弁を排気カムと連動させ、吸気行程に先立つピストンの上昇に伴い前記排気弁を開弁して排気行程を実行させる一方、圧縮圧開放時には、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断つと共に圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁して圧縮圧を開放し、且つ、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちつつ前記排気弁による圧縮上死点付近での圧縮圧の開放が行われない通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、前記ＥＧＲ流路を開状態とすることを特徴とする、圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法にかかるものである。

而して、このようにすれば、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時に燃焼室内のガスが吸気側へ逆流する吹き返しが生じても、吹き返しガスの一部がＥＧＲ流路を通って排気側へ流れることで、吸気側へ流入する吹き返しガスの量を少なくすることができる。

また、本発明は、通常走行時に排気側の流路から排気の一部を抜き出して吸気側の流路へ還流させるＥＧＲ流路を備え、通常走行時は、排気弁を排気カムと連動させ、吸気行程に先立つピストンの上昇に伴い前記排気弁を開弁して排気行程を実行させる一方、圧縮圧開放時には、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断つと共に圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁して圧縮圧を開放するよう構成し、且つ、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちつつ前記排気弁による圧縮上死点付近での圧縮圧の開放が行われない通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、前記ＥＧＲ流路を開状態とするよう構成したことを特徴とする、圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御システムにかかるものである。

本発明の圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法及びシステムによれば、燃焼室から吸気側へ流入するガスの量を少なくし、通常走行と圧縮圧開放との切り替えに伴うガスの吸気流路への吹き返しを低減するという優れた効果を奏し得る。

本発明の適用される圧縮圧開放型ブレーキ機構の形態の一例を示す図であり、通常走行時の状態を示している。本発明の適用される圧縮圧開放型ブレーキ機構の形態の一例を示す図であり、圧縮圧開放時の状態を示している。本発明の適用される圧縮圧開放型ブレーキ機構の形態の一例を示す図であり、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時の状態を示している。本発明の適用される圧縮圧開放型ブレーキ機構における第二のロッカーアーム及び排気カムの形態の一例を示す図である。通常走行時における各カムのプロフィールと、排気弁のリフト量との関係を説明するグラフである。圧縮圧開放時における各カムのプロフィールと、排気弁のリフト量との関係を説明するグラフである。本発明の参考例における通常走行と圧縮圧開放との切り替え時の各カムのプロフィールと、排気弁のリフト量との関係を説明するグラフである。本発明の実施例における通常走行と圧縮圧開放との切り替え時の各カムのプロフィールと、排気弁のリフト量との関係を説明するグラフである。本発明の実施による圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御システムを示す模式図であり、通常走行時のガスの流れを説明する図である。本実施例における圧縮圧開放時のガスの流れを説明する図である。本実施例における通常走行と圧縮圧開放との切り替え時、吹き返しが生じた際のガスの流れを説明する図である。本発明の実施による圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法を示すフローチャートである。従来の圧縮圧開放型ブレーキ機構の形態の一例を示す図であり、排気ロッカー周辺の構成を示している。従来の圧縮圧開放型ブレーキ機構の形態の一例を示す図であり、ブレーキロッカー周辺の構成を示している。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図４は本発明の適用される圧縮圧開放型ブレーキ機構の形態の一例を示すものであって、図中、図１３、図１４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。図１は通常走行時の状態、図２は圧縮圧開放時の状態、図３は通常走行と圧縮圧開放との切り替え時の状態をそれぞれ示している。

本実施例の場合、ロッカーアームとして２個のロッカーアームを備えた構成は図１３、図１４に示した従来例と同様であるが、排気カムやブレーキカムと排気弁との連動を切り替える際の方式が、上記従来例とは異なっている。

図１〜図３に示す如く、第一のロッカーアーム１２はロッカーシャフト８を中心に揺動可能に支持されている。第一のロッカーアーム１２の先端部には、下方へ向かって伸縮可能に構成された第一の伸縮部１２ｂが備えられており、該第一の伸縮部１２ｂの下端がバルブブリッジ１０の上面に接続されている。第一の伸縮部１２ｂは、例えば第一のロッカーアーム１２の内部に備えた図示しない油圧機構により動作するアクチュエータである。

第一のロッカーアーム１２の基端部にはローラ１２ａが備えられており、図２に示す圧縮圧開放時には、該ローラ１２ａがカムシャフト９のブレーキカム９ｆに押し上げられる。ブレーキカム９ｆは、圧縮上死点付近にて排気弁４の開作動を行うプロフィールを備えたカムであり、このブレーキカム９ｆのプロフィールに沿って第一のロッカーアーム１２が傾動することで、該第一のロッカーアーム１２の先端にバルブブリッジ１０を介して接続された排気弁４をリフトし、開作動を行うようになっている。

また、第一のロッカーアーム１２の上面には、該上面から上方へ突出する突出部１４が形成されており、該突出部１４には、第一のロッカーアーム１２の基端側へ向かって伸縮可能に構成された第二の伸縮部１２ｃを備えている。第二の伸縮部１２ｃは、例えば第一のロッカーアーム１２の内部に備えた図示しない油圧機構により動作するアクチュエータであり、突出部１４に対し、図１〜図３の紙面に関して手前側に位置している。

第二のロッカーアーム１３は、図４に示す如く、ブレーキカム９ｆ（図１〜図３参照）と同じカムシャフト９に備えた排気カム９ａのプロフィールに沿って動作するロッカーアームであり、第一のロッカーアーム１２（図１〜図３参照）と同じくロッカーシャフト８を中心に傾動可能に支持され、基端はローラ１３ａを介して排気カム９ａと接している。排気カム９ａは、吸気行程に先立ちピストン３（図１〜図３参照）が圧縮下死点から上方へ向かう排気行程でのみ排気弁４の開作動を行うプロフィールを備えたカムである。

この第二のロッカーアーム１３が、図１〜図３に一点鎖線にて示す如く、第一のロッカーアーム１２に隣接するように設置される。第二のロッカーアーム１３及び排気カム９ａは、例えば図１〜図３の紙面における第一のロッカーアーム１２及びブレーキカム９ｆの手前側に位置している。

第二のロッカーアーム１３の上面には、該上面から上方へ突出する突出部１５が形成されている。この突出部１５は、第一のロッカーアーム１２と第二のロッカーアーム１３が互いに隣接した状態において、第一のロッカーアーム１２の突出部１４よりも基端側に位置し、且つ、第二の伸縮部１２ｃと対向するように配置される。そして、第二の伸縮部１２ｃが伸長すると、図１に示す如く、第二の伸縮部１２ｃが第二のロッカーアーム１３の突出部１５に突き当たるようになっている。

このような構成により、本実施例では、通常走行時には第一のロッカーアーム１２と第二のロッカーアーム１３とが連動して動作し、圧縮圧開放時には第一のロッカーアーム１２が第二のロッカーアーム１３と独立に動作するようになっている。以下、順番に説明する。

通常走行時には、図１に示す如く、第一のロッカーアーム１２に備えた第二の伸縮部１２ｃが伸長して第二のロッカーアーム１３の突出部１５に突き当たっており、これにより、第一のロッカーアーム１２全体が第二のロッカーアーム１３の突出部１５を起点として反時計回りに傾動させられている。この状態では、第一のロッカーアーム１２の基端部が持ち上げられてローラ１２ａがカムシャフト９から離間しており、第一のロッカーアーム１２では、ブレーキカム９ｆに連動した動作は行われない。

一方、第二のロッカーアーム１３はローラ１３ａにて排気カム９ａと接しており、その傾動は排気カム９ａのプロフィールと連動している。そして、第二のロッカーアーム１３は、上述の如く第二の伸縮部１２ｃを介して第一のロッカーアーム１２と接しており、第二のロッカーアーム１３の傾動は、該第二のロッカーアーム１３が第二の伸縮部１２ｃを介して第一のロッカーアーム１２を押すことにより、第一のロッカーアーム１２に伝達される。

こうして、第一のロッカーアーム１２は、ブレーキカム９ｆのプロフィールに沿った動作はせず、第二のロッカーアーム１３と共に、排気カム９ａと連動した動作を行う。

この際、第一の伸縮部１２ｂは収縮している。こうすることで、第一のロッカーアーム１２の基端部を持ち上げつつ先端部は下方に下げ、カムシャフト９とローラ１２ａとを離間させながら、第一の伸縮部１２ｂとバルブブリッジ１０との間で適切な距離を保つことができる。

この状態における各カムのプロフィールと排気弁４のリフト量の関係を図５に示す。図中、一点鎖線がブレーキカム９ｆのプロフィール、二点鎖線が排気カム９ａのプロフィール、破線が図示しない吸気カムのプロフィール、実線が排気弁４のリフト量をそれぞれ示している。ブレーキカム９ｆと排気カム９ａは、各々図１〜図３及び図４に示す如き形状を有しており、ブレーキカム９ｆは３個のカムローブ９ｇ，９ｈ，９ｉを、排気カム９ａは１個のカムローブ９ｂを、それぞれ備えている。４個のカムローブ９ｂ，９ｇ，９ｈ，９ｉは、リフト量の大きさにより大中小の３種類に分けることができ、排気カム９ａに備えたカムローブ９ｂは大きいリフト量を有し、ブレーキカム９ｆに備えたカムローブ９ｇ，９ｈ，９ｉのうち、カムローブ９ｇ，９ｈが小さいリフト量を、カムローブ９ｉが中程度のリフト量を有している。こうした形状のブレーキカム９ｆと排気カム９ａが、カムシャフト９の回転に従い、互いに図５に示す如きプロフィールにて動作している。

通常走行時は、バルブブリッジ１０を介して排気弁４と接続した第一のロッカーアーム１２（図１参照）が、上述の如く排気カム９ａのプロフィールに沿って動作する。排気カム９ａに備えたカムローブ９ｂは、吸気行程前の圧縮下死点付近（約１３０°）から圧縮上死点（３６０°）付近にかけて排気弁４をリフトし、一度大きく開作動して排気を実行する。

この間、第一のロッカーアーム１２のローラ１２ａは図１に示す如くカムシャフト９から離間している。この位置関係は、図５に示す如く、ブレーキカム９ｆのプロフィールを示す一点鎖線の全体が相対的に下方へ押し下げられ、大部分がリフト量ゼロ未満に位置する状態として表される。このような状態では、ブレーキカム９ｆのカムローブのうち、小さい２つのカムローブ９ｇ，９ｈはローラ１２ａに接触することはなく、該カムローブ９ｇ，９ｈにより排気弁４がリフトされることはない。また、中程度のリフト量を有するカムローブ９ｉは、図５のグラフ上では短い時間、ゼロ以上のリフト量を有するが、カムローブ９ｉのピークは排気行程前半の圧縮下死点（１８０°）の位置に設定されており、この位置におけるカムローブ９ｉによるローラ１２ａのリフト量は、排気カム９ａのカムローブ９ｂによるローラ１３ａのリフト量よりも小さい。したがって、この間、結果的に第一のロッカーアーム１２のローラ１２ａにカムローブ９ｉが接触することはなく、カムローブ９ｉが排気弁４の開作動に寄与することはない。

次に、圧縮圧開放時における作動を説明する。積載時の下り坂等の条件で、アクセルオフのまま一定の時間が経過すると、第一のロッカーアーム１２では、図２に示す如く第一の伸縮部１２ｂが伸長すると共に第二の伸縮部１２ｃが収縮する。第一の伸縮部１２ｂの伸長により、第一のロッカーアーム１２の全体がロッカーシャフト８を中心に時計回りに傾動し、基端部のローラ１２ａがブレーキカム９ｆに当接する。一方、第二のロッカーアーム１３のローラ１３ａは排気カム９ａに当接し、第二のロッカーアーム１３全体が排気カム９ａのプロフィールに沿って動作しているが、第一のロッカーアーム１２の第二の伸縮部１２ｃは収縮して第二のロッカーアーム１３の突出部１５から離間し、第一のロッカーアーム１２と第二のロッカーアーム１３の間の連動は断たれているので、第一のロッカーアーム１２は排気カム９ａのプロフィールに従って動くことはない。つまり、排気カム９ａは、排気弁４に対して空振り（ロストモーション）した状態となる。

第一のロッカーアーム１２が傾動して基端部のローラ１２ａがブレーキカム９ｆに当接した状態は、図６に示す如くブレーキカム９ｆのプロフィールを示す一点鎖線が上方へ底上げされた状態として表される。一方、排気カム９ａは上述の通り排気弁４に対しロストモーションしているので、排気弁４は図６に実線で示す如く、ブレーキカム９ｆのプロフィールにのみ沿って動作することになる。

本実施例の場合、小さいリフト量を有するカムローブ９ｇ，９ｈにより、圧縮上死点（０°、３６０°）付近で排気弁４が開作動され、ピストン３の上昇により圧縮された燃焼室２内のガスが排気流路６へ開放されるようになっている。また、これに加え、吸気行程前の圧縮下死点（１８０°）付近においても中程度のリフト量を有するカムローブ９ｉにより排気弁４を開作動し、排気流路６側から燃焼室２内にガスを吸い込むようにしている。このようにすると、圧縮下死点（１８０°）で吸い込んだガスが次のピストン３の上昇に伴って圧縮され、抵抗力として作用するので、より強い制動力を得ることが可能となる。

さらに、図１の通常走行時から、図２の圧縮圧開放時への移行時における状態を図３に示す。通常走行から圧縮圧開放への移行は、第一のロッカーアーム１２において、まず第二の伸縮部１２ｃを収縮させ、次に第一の伸縮部１２ｂを伸長させるという順序で実行される。これは、ブレーキカム９ｆにおけるカムローブ９ｉの設置を前提とし、移行を円滑に行うための手順である。

すなわち、圧縮圧開放への移行にあたり、仮に第二の伸縮部１２ｃの収縮に先立って第一の伸縮部１２ｂの伸長を行うとすれば、移行の間、第一のロッカーアーム１２が第二のロッカーアーム１３の動きと連動しながら、基端部のローラ１２ａはブレーキカム９ｆと接しているという状態が生じる。その場合、図７に参考例として示す如く、上方に押し上げられた一点鎖線として図示されるブレーキカム９ｆのプロフィールと、二点鎖線として図示される排気カム９ａのプロフィールの両方に従って排気弁４がリフトされることになる。ここで、約９０°から１８０°の区間におけるブレーキカム９ｆを示す曲線（一点鎖線）と、排気カム９ａを示す曲線（二点鎖線）との関係に注目されたい。この区間では、一点鎖線はカムローブ９ｉを、二点鎖線はカムローブ９ｂをそれぞれ表しているが、９０°から１５０°付近にかけてのカムローブ９ｉにおけるリフト量（一点鎖線）の立ち上がりは、カムローブ９ｂにおけるリフト量（二点鎖線）の立ち上がりより先であり、且つ立ち上がりの速度（傾き）はカムローブ９ｂより先に減少に転じている。その結果、第一のロッカーアーム１２は、９０°から１５０°付近にかけてはブレーキカム９ｆのカムローブ９ｉによりローラ１２ａをリフトされた後、１５０°付近で排気カム９ａのカムローブ９ｂによる第二のロッカーアーム１３の動作と連動する動作に切り替わる。この際、カムローブ９ｉのプロフィールと、カムローブ９ｂのプロフィールとは滑らかに連続していないため、第一のロッカーアーム１２は、この１５０°付近の時点で、カムローブ９ｉによる動作とカムローブ９ｂによる動作の間を不連続な動きでがたつくように切り替わることになる。すなわち、図１〜図３に示す如き構成に即して説明すれば、ブレーキカム９ｆによって第一のロッカーアーム１２のローラ１２ａが持ち上げられ、第一のロッカーアーム１２が傾動している途中に、その速度よりも速い速度で第二のロッカーアーム１３が傾動し、突出部１５が第二の伸縮部１２ｃに突き当たってくるような動きとなる。そして、排気弁４もこれに沿った動きでリフトされる。

そこで、第二の伸縮部１２ｃの収縮の次に第一の伸縮部１２ｂの伸長を行うという上述の手順を取れば、こうした事態を回避することができる。この場合の各カムのプロフィールと排気弁４のリフト量の関係を図８に示す。このとき、第一のロッカーアーム１２は第二のロッカーアーム１３に連動しておらず、排気カム９ａは排気弁４に対しロストモーションしているので、排気カム９ａが排気弁４をリフトすることはない（図３参照）。一方、第一のロッカーアーム１２のローラ１２ａもカムシャフト９から離間しており（図３参照）、一点鎖線として図示されるブレーキカム９ｆのプロフィールは、カムローブ９ｉのピークに相当する圧縮下死点（１８０°）付近の他は、リフト量ゼロ未満に位置している。すなわち、いずれのカムも排気弁４との連動を断たれている。

この状態では、圧縮上死点付近で排気弁４が開作動されることはなく、開作動が行われるのは吸気行程前の圧縮下死点（１８０°）付近の僅かな区間だけである。ここで排気弁４が開作動されても、圧縮下死点付近では燃焼室２内の圧力は大きくない上、ここでの排気弁４のリフト量は小さく、開作動される時間も短い。したがって、燃焼室２から排気流路６にガスが排出されることはないか、排出されるとしても量は僅かである。その結果、燃焼室２内には相当量のガスが残留することになり、圧縮下死点（１８０°）から圧縮上死点（３６０°）へ至る過程で圧縮された燃焼室２内のガスが、続く吸気の行程において、図示しない吸気弁の開弁の際に吸気流路５側へ流出する吹き返しが発生する。

図３や図８に示す如きこうした動作は、圧縮圧開放時から通常走行時への移行時においても同様である。すなわち、図２に示す圧縮圧開放の状態から図１に示す通常走行の状態へと移行する際には、まず第一の伸縮部１２ｂを収縮させてから、第二の伸縮部１２ｃを伸長させるという順序で実行されるので、この時にも、図３、図８に示す如くいずれのカムも排気弁４と連動しない状態が生じ、吹き返しが発生する。

図９は上述の如き圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御システムを示している。ここでは、併せて通常走行時におけるガスの流れを図示しており、エンジンの各排気流路６から排出される排気Ｇは、排気マニホールド１６を介して排気管１７に流入し、該排気管１７の途中に備えられたターボチャージャ１８のタービン１８ａを駆動してから、下流の図示しない排気浄化装置等へ流れていく。一方、エアクリーナ１９から吸気管２０に導入された吸気Ａは、ターボチャージャ１８のタービン１８ａと連動するコンプレッサ１８ｂにより圧縮され、インタークーラ２１を通過して吸気マニホールド２２へ導かれ、エンジンの各吸気流路５からシリンダ１へ導入される。

排気管１７における排気マニホールド１６付近の位置と、吸気管２０における吸気マニホールド２２付近の位置はＥＧＲ流路２３により接続されている。ＥＧＲ流路２３の途中にはＥＧＲクーラ２４と、該ＥＧＲクーラ２４の下流側にＥＧＲバルブ２５とが備えられている。ＥＧＲバルブ２５の開度は、制御装置２６から入力される開度信号２５ａによって制御されており、通常走行時にはＥＧＲバルブ２５を開弁し、排気管１７を流れる排気Ｇの一部をＥＧＲガスとして抜き出し、ＥＧＲクーラ２４で冷却して吸気管２０に還流させるようにしている。

制御装置２６は、このようにＥＧＲバルブ２５の開閉を行うほか、エンジンや周辺機器の運転を制御する装置であり、各機器に対して制御信号２６ａを入力することにより、例えばシリンダ１への燃料噴射や、上述の如き排気弁４と各カムとの連動やその解除（図１〜図３参照）、その他種々の操作を実行するように構成されている。

圧縮圧の開放は、上述の如くアクセルがオフされてから一定時間が経過後に実行されるので、圧縮圧開放時には燃料噴射が行われず、ＥＧＲを実行する必要はない。したがって、圧縮圧開放時はＥＧＲバルブ２５を閉弁する。この間は、図１０に示す如く、吸気行程にて吸気管２０及び吸気マニホールド２２から吸気流路５を通ってシリンダ１内に導入された吸気Ａが、燃焼を経ることなく、圧縮圧の開放に伴いそのまま排気Ｇとして排気流路６から排気マニホールド１６、排気管１７へと排出されていく。

さらに、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時、シリンダ１から吸気流路５への吹き返しが生じた際のガスの流れを説明する。本実施例では、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時においてＥＧＲバルブ２５を開状態とし、ＥＧＲ流路２３を開放するようにした点に特徴がある。

すなわち、シリンダ１から吸気流路５側へ吸気Ａが吹き返しガスＢとして逆流した際、ＥＧＲ流路２３が開放されていれば、図１１に示す如く、吹き返しガスＢは吸気マニホールド２２から吸気管２０をターボチャージャ１８のコンプレッサ１８ｂに向けて流れるほか、ＥＧＲ流路２３を通って排気管１７側へも抜けていく。

このようにすると、コンプレッサ１８ｂまで到達する吹き返しガスＢの流量が小さくなる結果、コンプレッサ１８ｂに生じるサージングを軽減することができる。すなわち、仮にここでＥＧＲ流路２３が閉鎖されていた場合には、吹き返しガスＢの全量が吸気側へ流れるが、本実施例のようにＥＧＲ流路２３が開放されていれば、該ＥＧＲ流路２３から排気側へ流れる分だけ、吸気管２０ひいてはコンプレッサ１８ｂに流れ込む吹き返しガスＢの量を少なくすることができるのである。また、吹き返しガスＢの流入する管路全体の容積が大きくなるので、該管路における圧力の脈動も小さくすることができ、管路あたりの吹き返しガスＢの流量が小さいために異音の発生も低減することができる。さらに、ＥＧＲ流路２３に備えたＥＧＲクーラ２４を吹き返しガスＢが通過することにより、ＥＧＲクーラ２４内に堆積した煤等の汚れを吹き飛ばして洗浄できるという効果も得られる。

上述の如き一連の操作の流れを、図１２のフローチャートを参照して説明する。図１に示す如き通常走行の状態から、アクセルオフのまま一定時間が経過した時点で、制御装置２６からの制御信号２６ａの入力により（図９参照）、圧縮圧開放への移行が開始される。この際、まずステップＳ１として、ＥＧＲバルブ２５を開状態とする。すなわち、圧縮圧開放へ移行する直前にＥＧＲバルブ２５が開いていた場合はそのまま該ＥＧＲバルブ２５の開状態を維持し、圧縮圧開放へ移行する直前にＥＧＲバルブ２５が閉じていた場合は、制御装置２６から開度信号２５ａを入力してＥＧＲバルブ２５を開弁する操作を行う。ステップＳ２として、第二の伸縮部１２ｃを収縮させて第二のロッカーアーム１３と第一のロッカーアーム１２との連動を解除し、排気弁４と排気カム９ａとの連動を断ち（図３参照）、ステップＳ３として、第一の伸縮部１２ｂを伸長させて排気弁４とブレーキカム９ｆとを連動させる（図２参照）。こうして圧縮圧開放への移行が完了したら、ステップＳ４として、制御装置２６から開度信号２５ａを入力してＥＧＲバルブ２５を閉弁させる。

さらに、ここからアクセルが再びオンにされる等、通常走行の状態へ戻る際には、制御装置２６からの制御信号２６ａの入力により（図９参照）、圧縮圧開放から通常走行への移行が開始される。この時には、まずステップＳ５として、制御装置２６から開度信号２５ａを入力し、ＥＧＲバルブ２５を開弁する。ステップＳ６として、第一の伸縮部１２ｂを収縮させて排気弁４とブレーキカム９ｆとの連動を断ち（図３参照）、ステップＳ７として、第二の伸縮部１２ｃを伸長させて第二のロッカーアーム１３と第一のロッカーアーム１２との連動させ、排気弁４と排気カム９ａとを連動させる（図１参照）。こうして通常走行への移行が完了したら、ステップＳ８として、必要に応じ、制御装置２６から開度信号２５ａを入力してＥＧＲバルブ２５を開弁させる。

以上のように、上記本実施例においては、通常走行時に排気側の流路から排気Ｇの一部を抜き出して吸気側の流路へ還流させるＥＧＲ流路２３を備え、通常走行時は、排気弁４を排気カム９ａと連動させ、吸気行程に先立つピストン３の上昇に伴い排気弁４を開弁して排気行程を実行させる一方、圧縮圧開放時には、排気弁４と排気カム９ａとの連動を断つと共に圧縮上死点付近にて排気弁４を開弁して圧縮圧を開放し、且つ、排気弁４と排気カム９ａとの連動を断ちつつ排気弁４による圧縮上死点付近での圧縮圧の開放が行われない通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、ＥＧＲ流路２３を開状態とするので、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時に燃焼室２内のガスが吸気側へ逆流する吹き返しが生じても、吹き返しガスＢの一部がＥＧＲ流路２３を通って排気側へ流れることで、吸気側へ流入する吹き返しガスＢの量を少なくすることができる。

したがって、上記本実施例によれば、通常走行と圧縮圧開放との切り替えに伴うガスの吸気流路への吹き返しを低減し得る。

尚、本発明の圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法及びシステムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、上述の実施例以外の構成を備えた圧縮圧開放ブレーキ機構にも適宜適用できること、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。

３ピストン
４排気弁
９ａ排気カム
２３ＥＧＲ流路
Ｇ排気

Claims

通常走行時に排気側の流路から排気の一部を抜き出して吸気側の流路へ還流させるＥＧＲ流路を備え、
通常走行時は、排気弁を排気カムと連動させ、吸気行程に先立つピストンの上昇に伴い前記排気弁を開弁して排気行程を実行させる一方、
圧縮圧開放時には、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断つと共に圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁して圧縮圧を開放し、且つ、
前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちつつ前記排気弁による圧縮上死点付近での圧縮圧の開放が行われない通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、前記ＥＧＲ流路を開状態とすることを特徴とする、圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御方法。
通常走行時に排気側の流路から排気の一部を抜き出して吸気側の流路へ還流させるＥＧＲ流路を備え、
通常走行時は、排気弁を排気カムと連動させ、吸気行程に先立つピストンの上昇に伴い前記排気弁を開弁して排気行程を実行させる一方、
圧縮圧開放時には、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断つと共に圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁して圧縮圧を開放するよう構成し、且つ、
前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちつつ前記排気弁による圧縮上死点付近での圧縮圧の開放が行われない通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、前記ＥＧＲ流路を開状態とするよう構成したことを特徴とする、圧縮圧開放型ブレーキ機構を備えたエンジンの制御システム。