JP2018204509A - 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 - Google Patents
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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側への吹き返しを低減する。
【解決手段】通常走行時に排気弁を排気カムと連動させて排気行程における前記排気弁の通常の開弁操作を行わせる一方、圧縮圧開放時に前記排気弁と前記排気カムとの連動を断って圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁することで圧縮圧を開放し、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちながらも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EGRバルブ25を開状態とし且つインテークスロットルバルブ27を絞り状態とする。
【選択図】図11
【解決手段】通常走行時に排気弁を排気カムと連動させて排気行程における前記排気弁の通常の開弁操作を行わせる一方、圧縮圧開放時に前記排気弁と前記排気カムとの連動を断って圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁することで圧縮圧を開放し、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちながらも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EGRバルブ25を開状態とし且つインテークスロットルバルブ27を絞り状態とする。
【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。
更に近年では、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。即ち、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夫々図示している。各図中における符号の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夫々示している。
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が夫々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。
即ち、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、夫々連動する。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、夫々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。
しかしながら、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。即ち、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等の不具合を生じる。
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、通常走行と圧縮圧開放との切り替えに伴うガスの吸気側への吹き返しを低減することを目的とする。
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EGRガスとして吸気側の流路へ還流させるEGR流路と、該EGR流路を環流するEGRガスの流量を制御するEGRバルブと、エンジン近傍で吸気の流量を制御するインテークスロットルバルブとを備え、通常走行時に排気弁を排気カムと連動させて排気行程における前記排気弁の通常の開弁操作を行わせる一方、圧縮圧開放時に前記排気弁と前記排気カムとの連動を断って圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁することで圧縮圧を開放し、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちながらも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バルブを開状態とし且つ前記インテークスロットルバルブを絞り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、に係るものである。
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、その吹き返しがインテークスロットルバルブの絞り込みにより堰き止められる一方、開状態となったEGRバルブを介しEGR流路側へと開放されるので、燃焼室内から吸気側へ逆流した吹き返しの大半がEGR流路側へと導かれることになる。
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EGRガスとして吸気側の流路へ還流させるEGR流路と、該EGR流路を環流するEGRガスの流量を制御するEGRバルブと、エンジン近傍で吸気の流量を制御するインテークスロットルバルブとを備え、通常走行時に排気弁を排気カムと連動させて排気行程における前記排気弁の通常の開弁操作を行わせる一方、圧縮圧開放時に前記排気弁と前記排気カムとの連動を断って圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁することで圧縮圧を開放し、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちながらも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バルブを開状態とし且つ前記インテークスロットルバルブを絞り状態とするように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、に係るものでもある。
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、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、その吹き返しをインテークスロットルバルブの絞り込みにより堰き止めてEGR流路側へと開放することができるので、吹き返しの際に発生する異音を大幅に低減することができると共に、吸気側の流路内における圧力の脈動を防止することができ、しかも、ターボチャージャを備えたエンジンにあっては、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虞れを未然に回避することも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夫々示している。
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のリフト量を夫々示している。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、夫々備えている。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。従って、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。
更に、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。
即ち、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を夫々表しているが、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。即ち、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。即ち、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。従って、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。即ち、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からの開度信号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。
また、図9に示す例においては、吸気管20におけるインタークーラ21と吸気マニホールド22との間に、エンジン近傍で吸気Aの流量を制御するインテークスロットルバルブ27が備えられており、該インテークスロットルバルブ27で吸気Aの流量を絞り込むことにより、エンジンの作動流体量を減らして熱容量を下げ、排気Gを温度上昇させるのに必要な熱量を低減させることで排気温度の上昇を図り得るようになっている。
即ち、排気管17の下流側に図示しない後処理装置が配置されているような場合に、該後処理装置の活性を高める目的で排気Gを温度上昇させたい場合があるので、そのような場合に吸気Aの流量を絞り込めるようインテークスロットルバルブ27が備えられており、該インテークスロットルバルブ27の開度が制御装置26からの開度信号27aにより制御されるようにしてある。
尚、前記制御装置26は、前記EGRバルブ25やインテークスロットルバルブ27の開度制御を行うほか、エンジンや周辺機器の運転を制御するようになっており、各機器に対して制御信号26aを出力することにより、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。
また、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。従って、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。
更に、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Bが生じた際のガスの流れを図11により説明する。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を開状態とし且つ前記インテークスロットルバルブ27を絞り状態(全閉状態も含む)とするところに特徴がある。
即ち、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2内のガスが吸気側へ逆流する吹き返しBが生じても、その吹き返しBがインテークスロットルバルブ27の絞り込みにより堰き止められる一方、開状態となったEGRバルブ25を介しEGR流路23側へと開放されるので、燃焼室2内から吸気側へ逆流した吹き返しBの大半がEGR流路23側へと導かれることになる。
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、ステップS1にてEGRバルブ25を開状態とし且つインテークスロットルバルブ27を絞り状態とする(図11参照)。
ここで、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えば良く、圧縮圧開放へ移行する直前にインテークスロットルバルブ27が絞られていた場合はそのまま該インテークスロットルバルブ27の絞り状態を維持し、圧縮圧開放へ移行する直前にインテークスロットルバルブ27が開いていた場合は、制御装置26から開度信号27aを入力してインテークスロットルバルブ27を絞る操作を行えば良い。
次いで、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を閉弁させると共に、制御装置26から開度信号27aを入力してインテークスロットルバルブ27を開弁させる(図10参照)。
更に、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を開状態とし且つインテークスロットルバルブ27を絞り状態とする(図11参照)。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を適宜な開度に操作する(図9参照)。
尚、通常走行への移行後に排気Gを温度上昇させたい場合には、必要に応じ、制御装置26から開度信号27aを入力してインテークスロットルバルブ27を適宜な開度に操作させるようにしても良い。
従って、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時に燃焼室2内のガスが吸気側へ逆流する吹き返しBが生じても、その吹き返しBをインテークスロットルバルブ27の絞り込みにより堰き止めてEGR流路23側へと開放することができるので、吹き返しBが生じた際に発生する異音を大幅に低減することができると共に、吸気側の流路内における圧力の脈動を防止することができ、しかも、本実施例のようにターボチャージャ18を備えたエンジンにあっては、吹き返したガスが前記ターボチャージャ18のコンプレッサ18bに到達してサージングの発生を招く虞れを未然に回避することもできる。
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、既存のインテークスロットルバルブを流用する以外に、インテークスロットルバルブを新設するようにしても良いこと、また、上述の実施例以外の構成を備えた圧縮圧開放型ブレーキ機構にも適宜適用し得ること、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。
4 排気弁
9a 排気カム
23 EGR流路
27 インテークスロットルバルブ
G 排気
9a 排気カム
23 EGR流路
27 インテークスロットルバルブ
G 排気
Claims (2)
- 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EGRガスとして吸気側の流路へ還流させるEGR流路と、該EGR流路を環流するEGRガスの流量を制御するEGRバルブと、エンジン近傍で吸気の流量を制御するインテークスロットルバルブとを備え、通常走行時に排気弁を排気カムと連動させて排気行程における前記排気弁の通常の開弁操作を行わせる一方、圧縮圧開放時に前記排気弁と前記排気カムとの連動を断って圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁することで圧縮圧を開放し、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちながらも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バルブを開状態とし且つ前記インテークスロットルバルブを絞り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EGRガスとして吸気側の流路へ還流させるEGR流路と、該EGR流路を環流するEGRガスの流量を制御するEGRバルブと、エンジン近傍で吸気の流量を制御するインテークスロットルバルブとを備え、通常走行時に排気弁を排気カムと連動させて排気行程における前記排気弁の通常の開弁操作を行わせる一方、圧縮圧開放時に前記排気弁と前記排気カムとの連動を断って圧縮上死点付近にて前記排気弁を開弁することで圧縮圧を開放し、前記排気弁と前記排気カムとの連動を断ちながらも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バルブを開状態とし且つ前記インテークスロットルバルブを絞り状態とするように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。
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