JP2018145808A - Compressed pressure releasing type brake mechanism, and its controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧縮圧開放型ブレーキ機構及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a compression pressure release type brake mechanism and a control method thereof.
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。 In general, large vehicles such as trucks and buses require a large braking force for loading during loading because the weight of the vehicle body is large and a loading load is applied. For this reason, in such a large vehicle, a mechanism called a compression pressure release type brake is provided in the engine.
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。 For example, Patent Document 1 listed below is a document that describes a technique related to a compression pressure release type brake mechanism. The exhaust valve is forcibly opened near the compression top dead center of the engine to release the compression pressure, and the braking force obtained in the compression stroke is effectively applied by reducing the force that pushes down the piston in the subsequent expansion stroke. It is a mechanism. By using such a compression pressure release type brake in addition to a regular brake and a general engine brake, a sufficient braking force can be obtained even on a downhill when loading.
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。
Furthermore, in recent years, in addition to opening the exhaust valve near the compression top dead center as described above, the resistance applied to the operation of the piston is increased by not performing the exhaust stroke that is performed during normal travel, There has been proposed a compression pressure release type brake mechanism that can obtain a stronger braking force. In other words, during normal travel, one end of the rocker arm is pushed up by the exhaust cam during the ascending stroke of the piston prior to the intake stroke, the exhaust valve is opened, and exhaust is performed. However, when the compression pressure is released, the exhaust cam Can be prevented from performing the exhaust stroke as described above. This type of mechanism is called a lost motion system or the like, and for example, a technique related to
図12、図13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12は排気ロッカーアーム周辺の機構を、図13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。 12 and 13 show an example of such a compression pressure release type brake mechanism. In the example shown here, two types of rocker arms, a rocker arm related to normal running (exhaust rocker) and a rocker arm related to releasing compression pressure (brake rocker), are installed adjacent to each other. FIG. FIG. 13 shows the mechanism around the arm, and FIG. 13 shows the mechanism around the brake rocker arm. In each figure, 1 is a cylinder, 2 is a combustion chamber, 3 is a piston, 4 is an exhaust valve, and 5 and 6 are an intake passage and an exhaust passage in the engine, respectively.
図12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。
As shown in FIG. 12, the exhaust rocker 7 is supported so as to be swingable about the
また、上記した排気ロッカー7と隣接する形で、図13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。
Further, a
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。
That is, the two rocker arms described here are tilted about the
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。
By the way, in the compression pressure release type brake mechanism as described above, the
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。
During this time, the
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。 When the engine is blown back, a large abnormal noise is generated, pressure pulsation occurs in the flow path on the intake side, and if the engine is equipped with a turbocharger, the blown-back gas is discharged from the turbocharger. This causes problems such as reaching the compressor and causing surging.
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抑制し得る圧縮圧開放型ブレーキ機構及びその制御方法を提供しようとするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a compression pressure release type brake mechanism that can suppress the return of gas to the intake flow path associated with switching between normal travel and compression pressure release, and a control method therefor. is there.
本発明は、通常走行時は、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排気カムと前記排気弁を連動させる一方、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、圧縮上死点付近及び吸気行程前の圧縮下死点付近にて前記排気弁を開弁するブレーキカムと前記排気弁を連動させるよう構成し、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、前記排気弁を前記排気カム及び前記ブレーキカムと連動させてから、前記排気カム又は前記ブレーキカムのうち一方との連動を断つ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にかかるものである。 The present invention interlocks the exhaust valve with the exhaust cam that opens the exhaust valve in accordance with the rise of the piston prior to the intake stroke and executes the exhaust stroke during normal travel, while the exhaust valve The linkage with the exhaust cam is cut off, and the brake cam that opens the exhaust valve near the compression top dead center and the compression bottom dead center before the intake stroke is configured to be linked with the exhaust valve. The compression pressure is configured such that when switching to release of the compression pressure, the exhaust valve is interlocked with the exhaust cam and the brake cam, and then the interlock with one of the exhaust cam or the brake cam is cut off. This applies to the open brake mechanism.
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おいても、排気弁が排気カムとブレーキカムのいずれとも連動を断たれる状態を回避し、吸気行程に先立って排気弁を開作動させることができる。 Thus, in this way, even when switching between normal running and releasing the compression pressure, the exhaust valve is prevented from being disconnected from both the exhaust cam and the brake cam, and the exhaust gas is exhausted prior to the intake stroke. The valve can be opened.
本発明の圧縮圧開放型ブレーキ機構においては、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時における前記ピストンのサイクル中、前記排気弁は、前記ブレーキカムに形成され圧縮下死点付近で前記排気弁を開弁するカムローブによりリフトされた状態から、前記排気カムに形成され排気行程にて前記排気弁を開弁するカムローブによりリフトされる状態へ切り替わるよう構成し、前記ブレーキカムのカムローブは、該ブレーキカムのカムローブから前記排気カムのカムローブへ前記排気弁のリフトが切り替わる際、前記ブレーキカムのカムローブにおけるリフト量の時間あたりの変化量と、前記排気カムのカムローブにおけるリフト量の時間あたりの変化量とが滑らかに連続するようプロフィールを設定することができ、このようにすれば、ブレーキカムのカムローブから排気カムのカムローブへと排気弁のリフトが切り替わる際の動作を滑らかにすることができる。 In the compression pressure release type brake mechanism of the present invention, the exhaust valve is formed in the brake cam and closes the exhaust valve near the compression bottom dead center during the piston cycle during switching between normal travel and compression pressure release. It is configured to switch from a state lifted by a cam lobe that is opened to a state lifted by a cam lobe that is formed in the exhaust cam and opens the exhaust valve in an exhaust stroke. When the lift of the exhaust valve switches from the cam lobe of the exhaust cam to the cam lobe of the exhaust cam, the amount of change per hour of the lift amount in the cam lobe of the brake cam and the amount of change per hour of the lift amount in the cam lobe of the exhaust cam Profiles can be set to be smooth and continuous, An operation when the lift of the exhaust valve is switched to the cam lobe of the exhaust cam from the cam lobe of Kikamu can be smoothed.
本発明の圧縮圧開放型ブレーキ機構においては、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時における前記ピストンのサイクル中、前記ブレーキカムに形成され圧縮下死点付近で前記排気弁を開弁するカムローブは、該カムローブのリフト量が、前記排気カムに形成され排気行程にて前記排気弁を開弁するカムローブによるリフト量を超えないようプロフィールを設定することができ、このようにすれば、ブレーキカムのカムローブから排気カムのカムローブへの排気弁のリフトの切り替わりが行われないようにすることができる。 In the compression pressure release type brake mechanism of the present invention, the cam lobe formed on the brake cam and opening the exhaust valve near the compression bottom dead center during the piston cycle at the time of switching between normal travel and compression pressure release. The profile can be set so that the lift amount of the cam lobe does not exceed the lift amount formed by the cam lobe that is formed in the exhaust cam and opens the exhaust valve in the exhaust stroke. It is possible to prevent switching of the lift of the exhaust valve from the cam lobe to the cam lobe of the exhaust cam.
また、本発明は、通常走行時は、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排気カムと前記排気弁を連動させる一方、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、圧縮上死点付近及び吸気行程前の圧縮下死点付近にて前記排気弁を開弁するブレーキカムと前記排気弁を連動させ、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、前記排気弁を前記排気カム及び前記ブレーキカムと連動させてから、前記排気カム又は前記ブレーキカムのうち一方との連動を断つことを特徴とする圧縮圧開放型ブレーキ機構の制御方法にかかるものである。 Further, according to the present invention, during normal running, the exhaust valve is opened in conjunction with the rise of the piston prior to the intake stroke to perform the exhaust stroke, and the exhaust valve is interlocked, while the exhaust pressure is released when the exhaust pressure is released. In conjunction with disconnecting the valve and the exhaust cam, the brake cam that opens the exhaust valve near the compression top dead center and the compression bottom dead center before the intake stroke and the exhaust valve are interlocked to perform normal running and compression. A compression pressure release type brake mechanism characterized in that, at the time of switching to pressure release, the exhaust valve is interlocked with the exhaust cam and the brake cam and then interlocked with one of the exhaust cam or the brake cam. This is a control method.
本発明の圧縮圧開放型ブレーキ機構及びその制御方法によれば、以下の如き種々の優れた効果を奏し得る。 According to the compression pressure release type brake mechanism and the control method thereof of the present invention, various excellent effects as described below can be obtained.
(I)本発明の請求項1、4に記載の発明によれば、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時においても、吸気行程に先立って排気弁を開作動させることで、ガスの吸気流路への吹き返しを抑制することができる。
(II)本発明の請求項2、3に記載の発明によれば、排気弁のリフトに係るカムローブの切り替わりに伴う不連続な動きを回避することができる。
(I) According to the first and fourth aspects of the present invention, even when switching between normal travel and compression pressure release, the exhaust valve is opened prior to the intake stroke, so that the intake air flow of gas Blowing back to the road can be suppressed.
(II) According to the second and third aspects of the present invention, it is possible to avoid discontinuous movement accompanying the switching of the cam lobe related to the lift of the exhaust valve.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
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12、図13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。 1 to 4 show an example of a configuration of a compression pressure release type brake mechanism to which the present invention is applied. In the drawings, parts denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 12 and 13 represent the same thing. ing. FIG. 1 shows a state during normal running, FIG. 2 shows a state during release of compression pressure, and FIG. 3 shows a state during switching between normal running and release of compression pressure.
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12、図13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や順序が、上記従来例とは異なっている。 In the case of the present embodiment, the configuration provided with two rocker arms as the rocker arm is the same as the conventional example shown in FIGS. 12 and 13, but when the interlocking of the exhaust cam or brake cam and the exhaust valve is switched. The method and order are different from the conventional example.
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。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
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。
A
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。
Further, a
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
The
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。
On the upper surface of the
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。
With this configuration, in this embodiment, the
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。
During normal travel, as shown in FIG. 1, the second
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。
On the other hand, the
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。
Thus, the
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。
At this time, the first
この状態におけるピストン3のサイクルに沿った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、図1〜図3及び図6(A)にそれぞれ実線又は一点鎖線にて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。
FIG. 5 shows the relationship between the profile of each cam and the lift amount of the
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。
During normal travel, the first rocker arm 12 (see FIG. 1) connected to the
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°)付近に設定されており、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。
During this time, the
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。
Next, the operation when releasing the compression pressure will be described. When a certain amount of time has elapsed with the accelerator off, such as when going downhill during loading, in the
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7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7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。
The state in which the
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。
In the case of the present embodiment, the
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。本実施例の場合、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、まず第一の伸縮部12bを伸長させ、次に第二の伸縮部12cを収縮させるという順序で実行される。これは、通常走行から圧縮圧開放への移行時、吹き返しが発生することを防止するための手順である。
Further, FIG. 3 shows a state at the time of transition from the normal running of FIG. 1 to the release of the compression pressure of FIG. In the case of the present embodiment, the transition from the normal running to the release of the compression pressure is performed in the order of first extending the first expansion /
ここで、圧縮圧開放への移行にあたり、仮に第一の伸縮部12bの伸長に先立って第二の伸縮部12cの収縮を行うとすれば、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の動きと連動することなく、また、基端部のローラ12aもカムシャフト9から離間しているという状態が生じる。
Here, in the transition to the release of the compression pressure, if the second
この場合のピストン3のサイクルに沿った各カムのプロフィールと排気弁4のリフト量の関係を、第一の参考例として図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に連動せず、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。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、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。
The relationship between the profile of each cam along the cycle of the piston 3 and the lift amount of the
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してしまう。
In this state, the
そこで、第一の伸縮部12bを伸長させてから第二の伸縮部12cを収縮させる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。すなわち、圧縮圧開放への移行にあたり、第二の伸縮部12cの収縮に先立って第一の伸縮部12bを伸長させれば、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となる。この場合、各カムと排気弁4のリフト量は図9の如き関係を示し、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。
Therefore, such a situation can be avoided by taking the above-described procedure of extending the first
すなわち、図8にて説明した第一の参考例の場合とは異なり、破線にて示される吸気行程に先立つピストン3(図3参照)の上昇行程にて、排気弁4が大きく開作動される排気行程が実行されるので、続く吸気行程の開始時、燃焼室2内には吹返しが生じるほどのガスは残留していない。こうすることにより、通常走行から圧縮圧開放への移行時においても吹き返しの発生を抑制することができる。
That is, unlike the case of the first reference example described with reference to FIG. 8, the
図3や図9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、まず第二の伸縮部12cを伸長させてから、第一の伸縮部12bを収縮させるという順序で実行されるので、この時にも、図3、図9に示す如くいずれのカムも排気弁4と連動する状態となり、吸気に先立って排気行程が実行される結果、吹き返しは発生しない。
Such an operation as shown in FIGS. 3 and 9 is the same at the time of transition from the time when the compression pressure is released to the time of normal running. That is, when shifting from the compression pressure release state shown in FIG. 2 to the normal running state shown in FIG. 1, first, the second expansion /
上述の如き一連の操作の流れを、図10のフローチャートを参照して説明する。 A flow of a series of operations as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
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、圧縮圧開放への移行が開始される。この時には、まずステップS1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(図3参照)、次にステップ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との連動を断つ(図2参照)。こうして、圧縮圧開放への移行が完了する。
When a certain time has elapsed from the normal running state as shown in FIG. At this time, first, as Step S1, the first expansion /
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、まずステップS3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3参照)。さらにステップS4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との連動を断つ(図1参照)。こうして通常走行への移行が完了する。
Further, when returning to the normal running state, for example, when the accelerator is turned on again from here, first, as the step S3, the second
上述の如き手順により通常走行と圧縮圧開放との移行を実行するにあたり、特に本実施例では、移行をスムーズにするため、ブレーキカム9fのプロフィールに特徴を持たせている。
In executing the transition between the normal running and the compression pressure release by the procedure as described above, particularly in the present embodiment, the profile of the
上にも説明したように、本実施例のブレーキカム9fは、図6(A)に示す如く圧縮上死点で排気弁4を小さいリフト量にて開作動する2個のカムローブ9g,9hと、吸気行程前の圧縮下死点で排気弁4を中程度のリフト量にて開作動する1個のカムローブ9iを備えている(図2、図3及び図7参照)。ここで、図6(A)にはブレーキカム9fと共に排気カム9aをも一点鎖線にて図示しているが、本実施例のブレーキカム9fでは、カムローブ9iのプロフィールを、排気カム9aのカムローブ9bのプロフィールと滑らかに連続するように設定している。
As described above, the
こうしたブレーキカム9f及びカムローブ9iの形状について、図6(B)に第二の参考例として図示したブレーキカム9f'と比較して説明する。
The shapes of the
第二の参考例のブレーキカム9f'は、圧縮上死点で排気弁4を小さいリフト量にて開作動する2個のカムローブ9g',9h'、及び吸気行程前の圧縮下死点で排気弁4を中程度のリフト量にて開作動する1個のカムローブ9i'を備えている点は本実施例のブレーキカム9fと同様であるが、各カムローブ9g',9h', 9i'は、図11に一点鎖線にて示す如く、それぞれ圧縮上死点(0°、360°)及び圧縮下死点(180°)を頂点として略正弦曲線状のプロフィールを有している。
The
こうしたプロフィールを有するブレーキカム9f'を本実施例のブレーキカム9fの代わりに装備した圧縮圧開放型ブレーキ機構を仮定すると、通常走行と圧縮圧開放との移行時、排気弁4は排気カム9a及びブレーキカム9f'の両方に従ってリフトされることになる(図3参照)。すなわち、排気弁4のリフトは、図11に実線で示す如く、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沿った動きをする。
Assuming a compression pressure release type brake mechanism equipped with a
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。この区間において、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。
Here, attention should be paid to the relationship between the curve indicating the
ここで、本実施例のブレーキカム9fでは、図9に一点鎖線にて示す如く、カムローブ9iにおけるリフト量の立ち上がりが、第二の参考例のカムローブ9i'におけるリフト量の立ち上がり(図11参照)と比較して緩やかになっている。すなわち、図6(B)に示すブレーキカム9f' のカムローブ9i'と比較すると、ちょうど図6(A)に矢印にて示す斜線の領域の分だけカムローブ9iが低く形成されており、その結果、図9に示す如く、150°付近でカムローブ9iのリフト量を示す曲線(一点鎖線)が排気カム9aのリフト量を示す曲線(二点鎖線)と交わる点において、互いの速さ、すなわちリフト量の時間あたりの変化量(曲線の傾き)が滑らかに連続するようになっている(尚、図9は横軸をクランク角としているので、図中における各曲線の傾きは、正確には時間あたりではなくクランク角の変化量あたりのリフト量の変化を表しているが、クランク角の変化量は時間経過に依存するので、ここではクランク角の変化量を時間に対応する量と見なして説明している)。
Here, in the
このようなプロフィールを採用すれば、ブレーキカム9fにより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(図3参照)、クランク角150°付近の位置(図9参照)で第二のロッカーアーム13が傾動して突出部15が第二の伸縮部12cに接触し、その後、第一のロッカーアーム12は排気カム9aのプロフィールに沿って作動することになるが、この接触の際、第一のロッカーアーム12の傾動の速度と、第二のロッカーアーム13の傾動の速度が略一致するため、切り替わりの際の動作が滑らかに行われるのである。
If such a profile is adopted, the
尚、このようにカムローブ9iを形成すると、圧縮圧開放時、吸気行程前の圧縮下死点(180°)における排気弁4のリフト量の総計は小さくなるが(図9参照)、そうであっても、続くピストン3の上昇行程で抵抗となり得る十分な量のガスを取り込むことは可能である。
When the cam lobe 9i is formed in this way, the total lift amount of the
また、図6(C)に示す如く、カムローブ9iにおける立ち上がりのタイミングを遅くすると共に立ち上がり量を小さく設定し、カムローブ9iによるリフト量が、該カムローブ9iの全リフト域にわたってカムローブ9bのリフト量を超えないようにしても良く、この場合は、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時において、ブレーキカム9fのカムローブ9iから排気カム9aのカムローブ9bへの排気弁4のリフトの切り替わり自体が行われない。その結果、図6(A)に示す如きカムローブ9iを採用した場合と同様、上述の如き第一のロッカーアーム12と第二のロッカーアーム13の切り替わりに際する動きの不連続性の問題は発生しない。ただし、ガスを取り込むという点からは、図6(A)に示す如き形状とした方が、圧縮下死点(180°)におけるリフト量を大きくできるのでより好ましい。
Further, as shown in FIG. 6C, the rising timing of the cam lobe 9i is delayed and the rising amount is set small, and the lift amount by the cam lobe 9i exceeds the lift amount of the
以上のように、上記本実施例においては、通常走行時は、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排気カム9aと排気弁4を連動させる一方、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、圧縮上死点付近及び吸気行程前の圧縮下死点付近にて排気弁4を開弁するブレーキカム9fと排気弁4を連動させるよう構成し、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、排気弁4を排気カム9a及びブレーキカム9fと連動させてから、排気カム9a又はブレーキカム9fのうち一方との連動を断つよう構成しているので、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時においても、排気弁4が排気カム9aとブレーキカム9fのいずれとも連動を断たれる状態を回避し、吸気行程に先立って排気弁4を開作動させることができる。
As described above, in the present embodiment, during normal travel, the
また、本実施例においては、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時におけるピストン3のサイクル中、排気弁4は、ブレーキカム9fに形成され圧縮下死点付近で排気弁4を開弁するカムローブ9iによりリフトされた状態から、排気カム9aに形成され排気行程にて排気弁4を開弁するカムローブ9bによりリフトされる状態へ切り替わるよう構成し、ブレーキカム9fのカムローブiは、該ブレーキカム9fのカムローブ9iから排気カム9aのカムローブ9bへ排気弁4のリフトが切り替わる際、ブレーキカム9fのカムローブ9iにおけるリフト量の時間あたりの変化量と、排気カム9aのカムローブ9bにおけるリフト量の時間あたりの変化量とが滑らかに連続するようプロフィールを設定しているので、ブレーキカム9fのカムローブ9iから排気カム9aのカムローブ9bへと排気弁4のリフトが切り替わる際の動作を滑らかにし、リフトに係るカムローブの切り替わりに伴う不連続な動きを回避することができる。
In this embodiment, the
また、本実施例においては、通常走行と圧縮圧開放との切り替え時におけるピストン3のサイクル中、ブレーキカム9fに形成され圧縮下死点付近で排気弁4を開弁するカムローブ9iは、該カムローブ9iのリフト量が、排気カム9aに形成され排気行程にて排気弁4を開弁するカムローブ9bによるリフト量を超えないようプロフィールを設定することもでき、このようにしても、ブレーキカム9fのカムローブ9iから排気カム9aのカムローブ9bへの排気弁4のリフトの切り替わりが行われない結果、リフトに係るカムローブの切り替わりに伴う不連続な動きを回避することができる。
In this embodiment, the cam lobe 9i that is formed in the
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抑制し得る。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress the return of gas to the intake flow path associated with the switching between the normal running and the release of the compression pressure.
尚、本発明の圧縮圧開放型ブレーキ機構及びその制御方法は、上述の実施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。 The compression pressure release type brake mechanism and the control method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. .
3 ピストン
4 排気弁
9a 排気カム
9b カムローブ
9f ブレーキカム
9i カムローブ
3
Claims (4)
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、圧縮上死点付近及び吸気行程前の圧縮下死点付近にて前記排気弁を開弁するブレーキカムと前記排気弁を連動させるよう構成し、
通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、前記排気弁を前記排気カム及び前記ブレーキカムと連動させてから、前記排気カム又は前記ブレーキカムのうち一方との連動を断つ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。 During normal driving, the exhaust valve is opened in conjunction with the rise of the piston prior to the intake stroke, and the exhaust cam for executing the exhaust stroke is interlocked with the exhaust valve,
When the compression pressure is released, the exhaust valve and the exhaust cam are disconnected, and the brake cam and the exhaust valve are opened to open the exhaust valve near the compression top dead center and the compression bottom dead center before the intake stroke. Configured to work together,
At the time of switching between normal travel and release of compression pressure, the exhaust valve is interlocked with the exhaust cam and the brake cam, and then the interlock with one of the exhaust cam or the brake cam is cut off. Compressed pressure release type brake mechanism.
前記ブレーキカムのカムローブは、該ブレーキカムのカムローブから前記排気カムのカムローブへ前記排気弁のリフトが切り替わる際、前記ブレーキカムのカムローブにおけるリフト量の時間あたりの変化量と、前記排気カムのカムローブにおけるリフト量の時間あたりの変化量とが滑らかに連続するようプロフィールを設定されていることを特徴とする請求項1に記載の圧縮圧開放型ブレーキ機構。 The exhaust valve is lifted by a cam lobe that is formed in the brake cam and opens the exhaust valve in the vicinity of the compression bottom dead center during a cycle of the piston during switching between normal travel and compression pressure release. The exhaust cam is configured to switch to a lifted state by a cam lobe that opens the exhaust valve in the exhaust stroke,
When the lift of the exhaust valve is switched from the cam lobe of the brake cam to the cam lobe of the exhaust cam, the cam lobe of the brake cam and the amount of change per hour of the lift amount in the cam lobe of the brake cam and the cam lobe of the exhaust cam The compression pressure release type brake mechanism according to claim 1, wherein the profile is set so that the amount of change per hour in the lift amount smoothly continues.
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、圧縮上死点付近及び吸気行程前の圧縮下死点付近にて前記排気弁を開弁するブレーキカムと前記排気弁を連動させ、
通常走行と圧縮圧開放との切り替え時には、前記排気弁を前記排気カム及び前記ブレーキカムと連動させてから、前記排気カム又は前記ブレーキカムのうち一方との連動を断つことを特徴とする圧縮圧開放型ブレーキ機構の制御方法。 During normal driving, the exhaust valve is opened in conjunction with the rise of the piston prior to the intake stroke, and the exhaust cam for executing the exhaust stroke is interlocked with the exhaust valve,
When the compression pressure is released, the exhaust valve and the exhaust cam are disconnected, and the brake cam and the exhaust valve are opened to open the exhaust valve near the compression top dead center and the compression bottom dead center before the intake stroke. Interlock,
When switching between normal travel and release of compression pressure, the exhaust valve is linked with the exhaust cam and the brake cam, and then the linkage with one of the exhaust cam or the brake cam is cut off. Control method for an open brake mechanism.
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