JP2606809Y2 - 排気ブレーキ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、可変容量型の過給器を
備えた内燃機関を搭載する車両における排気ブレーキ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トラックなどの車両ではフットブレーキ
の他に補助制動手段として排気管を閉鎖することにより
燃焼室の圧力を高めて駆動輪に制動を加える排気ブレー
キ装置を備えたものが知られており、可変容量型の過給
器を備えた内燃機関を搭載する車両では実開平１−１３
１８３０号公報に開示されるように、排気ブレーキの作
動時にターボチャージャの容量を変化させるノズルベー
ンを全開にし、ターボチャージャから排気管に介装した
シャッタへの排気の流量を高めることにより排気ブレー
キの応答性を向上させるものが知られている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の排気ブレーキ装置では、排気ブレーキが発生する制
動力をシャッタの閉鎖、開放により制御するため、例え
ば、積載物の重量等に応じて制動力を変更することが難
しく、また、内燃機関の高速回転域において排気ブレー
キを作動させたときに、排気管の圧力が設定値を越えて
上昇しないようにシャッタから排気の一部を排出するこ
とで排気管を保護するため、内燃機関の低速回転域では
排気の圧力が低くなるため排気ブレーキによって充分な
制動力が得られない場合があった。

【０００４】そこで本考案は、走行中に排気ブレーキの
制動力を容易に変更可能にするとともに、内燃機関の低
速回転域においても確実な制動力が得られる排気ブレー
キ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は、図１に示すよ
うに、エンジンの排気により駆動される過給手段５７
と、前記過給手段５７の容量を変更する手段５６と、ア
クセルペダル５０の踏み込み量を検出する手段５１と、
過給手段５７の容量をエンジン回転速度または及び車両
積載重量に応じて設定する手段５５と、前記過給手段５
７の下流の排気管に介装した排気シャッタと、排気ブレ
ーキの作動を指令する手段５２と、前記指令手段５２が
オンのときに前記アクセルペダル５０の踏み込み量と予
め設定した踏み込み量とを比較する手段５３と、アクセ
ル踏み込み量が設定した踏み込み量未満のときに前記過
給手段５７の容量が前記容量設定手段５５の設定値とな
るように前記容量変更手段５６を駆動すると共に前記排
気シャッタを閉鎖する制御手段５４とを備えている。

【０００６】排気ブレーキの作動指令時には、アクセル
ペダルの踏み込み量が設定値よりも小さくなると、その
ときのエンジン回転速度または積載重量などに応じて設
定された設定値に基づいて容量変更手段を駆動して過給
手段の容量が変更され、同時に過給手段の下流の排気シ
ャッタが閉鎖される。したがって例えばそのときの回転
速度の低下に応じて過給手段の容量が小さくなるように
変化させると、エンジン低速回転域においても排気圧力
が十分に高められ、確実な排気ブレーキを効かすことが
でき、また高速回転域では排気圧力の過上昇を抑制でき
る。また、車両の積載重量の増加に応じて過給手段の容
量を小さくなるように変化させると、積載荷重の大きな
ときにも制動力不足を招くことがなく、積載重量の変動
にかかわらず、常にほぼ一定の制動力を確保できる。

【０００７】

【実施例】図２〜３にディーゼルエンジンを搭載した車
両に対して本考案を適用した実施例を示している。

【０００８】図２〜３において、図示しないディーゼル
エンジン（以下エンジンとする）の排気ポートから排気
の供給を受けて駆動されるターボチャージャ１の下流に
は排気管２が接続される。

【０００９】ターボチャージャ１は、図３にも示すよう
に、エンジンからの排気のエネルギーによって回転する
タービンロータ１１を内部に収装し、タービンロータ１
１の同軸上の外周にはターボチャージャ１の容量を変更
するための複数のノズルベーン１２が回動自由に支持さ
れる。このノズルベーン１２が図中全開位置と全閉位置
との間で回動することにより、ターボチャージャ１に流
入する排気の流量を規制することでターボチャージャ１
の容量を最大容量と最小容量との間の任意の容量に設定
することができる。

【００１０】ターボチャージャ１の容量を変更するノズ
ルベーン１２は供給される負圧に応じて伸縮するダイヤ
フラム７により駆動される。ダイヤフラム７はロッド７
１を介してターボチャージャ１に軸支されるクランク７
２と連結し、ダイヤフラム７の往復運動はクランク７２
により回動方向の運動に変換され、ターボチャージャ１
の内部に収装された図示しないリンク等を介してクラン
ク７２とノズルベーン１２とを連結し、ダイヤフラム７
の伸縮によりノズルベーン１２を駆動する。

【００１１】ダイヤフラム７は管路７０を介して接続さ
れたバキュームポンプ９から負圧の供給を受け、管路７
０にはバキュームポンプ９が供給する負圧を制御する電
磁弁８が介装される。

【００１２】電磁弁８は圧力制御弁などにより構成さ
れ、この電磁弁８が設定した負圧に応じてダイヤフラム
７を伸縮させ、ダイヤフラム７が最伸長位置に向けて伸
長するとノズルベーン１２は図３に示す全開位置（ター
ボチャージャ１の最大容量）へ回動する一方、最収縮位
置に向けてダイヤフラム７が収縮するとノズルベーン１
２は同じく全閉位置（ターボチャージャ１の最小容量）
へ回動し、ターボチャージャ１の容量が変更される。

【００１３】電磁弁８はマイクロコンピュータ等で構成
されるコントロールユニット３により駆動され、コント
ロールユニット３はアクセルペダル４の踏み込み量を検
出するポジションセンサ５からの信号と、図示しない運
転室などに設けられて排気ブレーキの作動を指示するス
イッチ６と、同じく運転室などに設けられて排気ブレー
キの制動力を設定する設定器１２からの信号に基づい
て、排気ブレーキの作動時における電磁弁８の負圧を制
御するとともに、排気管２の途中に介装されて排気管２
を閉鎖、開放する排気シャッタ２０の制御を行う。な
お、排気シャッタ２０の閉鎖位置においては排気の一部
の通過を許容して排気管２の内部の圧力が所定値を越え
ないように保護している。

【００１４】上記設定器１２は、例えば回動自在なボリ
ューム等で構成されて、コントロールユニット３にはこ
のボリュームの回動位置に応じて排気ブレーキの制動
力、すなわち、ターボチャージャ１の容量が予め設定さ
れている。

【００１５】車両の走行中において、コントロールユニ
ット３はポジションセンサ５からのアクセルペダル４の
踏み込み量と図示しないエンジンの回転数等に応じて電
磁弁８を駆動し、ターボチャージャ１の容量を制御して
図示しないエンジンへの過給圧の制御を行う一方、運転
者によりスイッチ６が操作されると排気ブレーキにより
車両を制動する制御を行う。

【００１６】この排気ブレーキによる制動時のコントロ
ールユニット３の制御の流れを図４のフローチャート参
照しながら詳述する。

【００１７】まず、コントロールユニット３はスイッチ
６がオンであるかを判定し、スイッチ６がオンであれば
排気ブレーキの作動が指令されたと判定してＳ２の処理
へ進む一方、スイッチ６がオフであれば通常の走行中で
あると判定してＳ７の処理へ進む。

【００１８】Ｓ２ではポジションセンサ５からアクセル
ペダル４の踏み込み量を読みこみ、Ｓ３において、読み
込んだ踏み込み量が予め設定した踏み込み量未満である
か、すなわち、アクセルペダル４が閉じられたかどうか
を判定する。

【００１９】Ｓ３の判定においてアクセルペダル４が所
定の踏み込み量未満であればＳ４以降の処理で排気ブレ
ーキを作動させる一方、踏み込み量が所定値以上であれ
ば走行中であると判定してＳ７の処理へ進む。

【００２０】排気ブレーキを作動させるＳ４では、設定
器１２で設定された制動力、すなわち、ターボチャージ
ャ１の容量の設定値を読み込む。コントロールユニット
３はＳ５において、電磁弁８を駆動してダイヤフラム７
に供給する負圧を調整し、ダイヤフラム７をノズルベー
ン１２が前記容量の設定値に対応した回動位置となるよ
う駆動する。

【００２１】ダイヤフラム７は電磁弁８によって調整さ
れた負圧の変化に応じてロッド７１を変位させることで
クランク７２を回動してノズルベーン１２を所定の位置
へ回動し、ノズルベーン１２は回動位置に応じて図示し
ないエンジンからの排気の流量を制御する。

【００２２】ここで、エンジンの低速回転域で排気ブレ
ーキの制動力を大きくするため、設定器１２を図示しな
い制動力の最大値に設定した場合には、ダイヤフラム７
は電磁弁８から最大の負圧を供給されて最収縮位置へ変
位し、ロッド７１及びクランク７２を介してノズルベー
ン１２を図３に示す全閉位置へ回動させてターボチャー
ジャ１の容量を最小にする。このため、ターボチャージ
ャ１を通過する排気の流量が規制され、ターボチャージ
ャ１の上流、すなわち、図示しない燃焼室側の排気の圧
力が上昇して図示しない駆動輪に制動力を付与すること
ができる。

【００２３】さらに、Ｓ６では排気シャッタ２０を閉鎖
して図示しないエンジンの排気を遮断して燃焼室に加わ
る背圧をさらに上昇させて前記駆動輪へ確実に制動力を
付与する。このとき、排気シャッタ２０からは排気の一
部が通過するが、ターボチャージャ１において排気の流
量が制動力の設定値に応じて規制されているため、図示
しないエンジンの低速回転域においても充分な制動力を
確保することができる。

【００２４】一方、排気ブレーキを解除するには、スイ
ッチ６をオフにするか又はアクセルペダル４を所定量以
上踏み込むことで行われ、上記フローチャートにおける
Ｓ１又はＳ３の判定はＮＯとなって通常の走行中の処理
であるＳ７、Ｓ８に進む。

【００２５】Ｓ７ではアクセルペダル４の踏み込み量に
応じてターボチャージャ１が図示しないエンジンに供給
する過給圧の制御を行うもので、詳述はしないが、例え
ば、エンジンの回転数や負荷などに応じてターボチャー
ジャ１の容量を算出し、この算出した容量に基づいて上
記排気ブレーキの作動時と同様にして電磁弁８の負圧を
制御することによりダイヤフラム７を介してノズルベー
ン１２を算出容量となる位置へ回動させ、ターボチャー
ジャ１は所定の過給圧で吸気を圧送するため、アクセル
ペダル４の踏み込み量に応じて車両を推進することがで
きる。

【００２６】さらに、Ｓ８では排気シャッタ２０を開放
してターボチャージャ１の下流での排気の流れを円滑に
してタービンロータ１１を効率良く回転させる。

【００２７】上記Ｓ４〜Ｓ６における排気ブレーキにお
いて、エンジンの低速回転域において排気ブレーキの制
動力を向上させる場合を説明したが、車両の重量の変化
に応じて排気ブレーキによる制動力を変化させてもよ
く、例えば、車両に積載する貨物の重量が大きいとき等
には設定器１２により制動力を最大値側、すなわち、排
気ブレーキの作動時にターボチャージャ１を最小容量側
に設定する一方、積載貨物が少ない又は空車時には設定
器１２により制動力を最小値側、すなわち、排気ブレー
キの作動時にターボチャージャ１を最大容量側に設定す
ることにより、積載する貨物に左右されることなく常時
一定の減速率で制動を行うことが可能となって運転性能
を向上することができ、排気ブレーキの制動力を運転席
等に設けた設定器１２により走行中においても容易に変
更することが可能となる。

【００２８】なお、上記実施例において、排気ブレーキ
作動時のターボチャージャ１の容量を設定器１２により
手動により設定したが、図示はしないがエンジンの回転
数を検出する手段をコントロールユニット３に接続し、
検出した回転数に応じてターボチャージャ１の容量を変
化させてもよく、例えば、高速回転域では最大容量に設
定する一方、低速回転域では最小容量に設定すること
で、エンジンの回転速度に左右されずに安定した制動力
を得ることができる。

【００２９】また、上記実施例において、ターボチャー
ジャ１の容量を変更するノズルベーン１２の駆動をダイ
ヤフラム７で行う例を示したが、これに限定されること
はなく、図示はしないがソレノイドや油圧アクチュエー
タなどであってもよい。

【００３０】また、排気管２の下流に排気シャッタ２０
を介装したが、ターボチャージャ１の容量を可変にする
ことで充分な制動力が得られる場合には排気シャッタ２
０を設ける必要はない。

【００３１】

【考案の効果】以上のように本考案によれば、排気シャ
ッタと容量可変の過給手段との併用により、エンジン回
転速度や車両の積載重量に応じて排気ブレーキの制動力
を変化させるようにしたので、エンジンの回転速度や車
両の積載重量が変動しても、常に最適な排気ブレーキの
制動特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のクレーム対応図である。

【図２】本考案の実施例を示す概略構成図である。

【図３】ターボチャージャを示す要部断面図である。

【図４】制御の流れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ターボチャージャ ３ コントロールユニット ４ アクセルペダル ５ 踏み込み量センサ ６ スイッチ ８ 電磁弁 ７ ダイアフラム １１ ノズルベーン １２ 設定器 ５１ 踏み込み量検出手段 ５２ 指令手段 ５３ 比較手段 ５４ 制御手段 ５５ 容量設定手段 ５６ 容量変更手段 ５７ 過給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 津田 豊宏 埼玉県上尾市大字壱丁目一番地 日産デ ィーゼル工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−224415（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−36506（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−15936（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 9/06 F02B 37/00

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの排気により駆動される過給手段
   と、前記過給手段の容量を変更する手段と、アクセルペ
   ダルの踏み込み量を検出する手段と、過給手段の容量を
   エンジン回転速度または及び車両積載重量に応じて設定
   する手段と、前記過給手段の下流の排気管に介装した排
   気シャッタと、排気ブレーキの作動を指令する手段と、
   前記指令手段がオンのときに前記アクセルペダルの踏み
   込み量と予め設定した踏み込み量とを比較する手段と、
   アクセル踏み込み量が設定した踏み込み量未満のときに
   前記過給手段の容量が前記容量設定手段の設定値となる
   ように前記容量変更手段を駆動すると共に前記排気シャ
   ッタを閉鎖する制御手段とを備えたことを特徴とする排
   気ブレーキ装置。