JP3098390B2 - 車両用リターダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用リターダに係り、
とくにエンジンの圧縮開放または排気管の閉塞によって
制動力を発生させるようにした車両用リターダに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されており、パワーラインを
介して駆動輪を駆動するための内燃機関から成るエンジ
ンの制動能力を高めるために、圧縮開放型リターダある
いはエキゾーストブレーキ式リターダが用いられてい
る。

【０００３】圧縮開放型リターダは、エンジンへの燃料
の供給を停止するとともに、ピストンが上死点に達する
のにほぼ同期して排気弁を開いて圧縮された空気を解放
するようにしたものである。このときにエンジンは空気
ポンプとして作動し、このポンプを構成するエンジンが
車両の運動エネルギによって駆動されるために、エンジ
ンに対して外から加えられる圧縮仕事を吸収することに
なり、エンジンが制動力を生ずる。

【０００４】エンジンの排気管を閉塞するエキゾースト
ブレーキは、エンジンへの燃料の供給を停止するととも
に、排気管の途中に設けられているエキゾーストブレー
キバルブを閉じることによって作動されるようになって
おり、エキゾーストブレーキバルブを閉じるとエンジン
の排気系が閉塞され、エンジンの抵抗力が増大するよう
になる。従ってエキゾーストブレーキバルブを閉じるこ
とによりエンジンブレーキの制動力が高まることにな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような圧縮開放型
リターダやエキゾーストブレーキ式リターダを装備した
ディーゼルエンジンにおいて、上記のようなリターダの
作動時に燃料噴射が行なわれると排気温度が上昇し、排
気バルブに不具合を生ずる可能性がある。また制動時に
おける燃料の噴射によってシリンダ内で不完全燃焼が行
なわれるために、排気ガス中に黒煙や白煙を生じ、これ
らが排気ガスとともに排出される可能性がある。

【０００６】そこで従来は図８に示すように、エンジン
の回転数を回転センサによって検出するとともに、エン
ジンの回転数が所定の回転数Ｎｏよりも高い場合にのみ
しか圧縮開放型リターダ、あるいはエキゾーストブレー
キ式リターダを作動させないようにしていた。

【０００７】このように従来のリターダの制御は、エン
ジンの回転数のみによる制御であって、必ずしも無噴射
状態と対応していなかった。図９に示すように、エンジ
ンの回転数に対する燃料噴射ポンプのコントロールラッ
クの位置特性のグラフにおいて、アイドル状態のラック
特性よりも上側の領域であって、コントロールラックの
無噴射位置よりも上側の領域においては燃料の噴射が行
なわれる。従って図８に示すようにエンジンの回転数が
Ｎｏよりも高い領域で制動動作が行なわれるようにする
と、図９に示す斜線の領域、すなわちエンジンの回転数
がＮｏよりも高い領域で、アイドル状態のラック特性よ
りも上側の領域で、しかもコントロールラックの無噴射
位置よりも上側の領域においては、制動時に燃料の噴射
が行なわれる可能性がある。この場合に上記のような不
具合をもたらすことになる。

【０００８】またエンジンの回転数がＮｏよりも高いか
低いかの判断のみによって制動を行なうようにした場合
には、回転センサの故障等によって制御用コンピュータ
がエンジンの回転数を認識できなくなった場合にはリタ
ーダのシステムを停止せざるを得ないという問題があっ
た。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、圧縮開放型リターダあるいはエキゾー
ストブレーキ式リターダが燃料の無噴射状態でのみしか
作動しないようにし、あるいはまたエンジンの回転数を
検出する回転センサが故障した場合においても、上記の
リターダの制御が継続され得るようにした車両用リター
ダを提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンの圧
縮開放または排気管の閉塞によって制動力を発生させる
ようにした車両用リターダにおいて、エンジンの回転数
を回転検出手段によって検出するとともに、上記エンジ
ンに対して燃料を噴射する燃料噴射ポンプのコントロー
ルラックの位置を位置検出手段によって検出するように
し、エンジンの回転数が所定の値以上であってしかもコ
ントロールラックの位置が増量側に所定のストローク以
内しか移動していない場合にのみ上記の制動動作を行な
うようにしたものであって、それ以外の場合には制動動
作を行なわないようにしたものである。

【００１１】

【作用】エンジンの回転数が所定の値以上であってコン
トロールラックの位置が増量側に所定のストローク以内
しか移動されていない場合にのみしか車両用リターダが
作動されなくなる。

【００１２】

【実施例】図１は第１の実施例に係る車両用リターダを
備えるディーセルエンジン１０を示すものであって、こ
のディーゼルエンジン１０のシリンダブロックの側面側
には燃料噴射ポンプ１１が付設されている。燃料噴射ポ
ンプ１１のカムシャフト１２にはタイマ１３が取付けら
れており、このタイマ１３によってカムシャフト１２の
位相角を調整することにより、燃料噴射ポンプ１１の噴
射のタイミングを調整するようにしている。

【００１３】燃料噴射ポンプ１１の後側には電子ガバナ
１４が取付けられている。電子ガバナ１４はアクチュエ
ータ１５を具備し、このアクチュエータ１５によってコ
ントロールラック１６を前後方向に移動させ、これによ
って１回に噴射される燃料の供給量を調整するようにし
ている。

【００１４】上記電子ガバナ１４のアクチュエータ１５
はコンピュータから成る電子制御装置２０によって制御
されるようになっている。この電子制御装置２０の入力
側にはアクセルペダル２１の踏込み量を検出するアクセ
ルセンサ２２、エンジン１０の前面側に取付けられてお
りかつこのエンジン１０の回転数を検出するエンジン回
転センサ２３、燃料噴射ポンプ１１のコントロールラッ
ク１６の位置を検出するラック位置センサ２４、および
運転手が操作するリターダスイッチ２５がそれぞれ接続
されている。そして電子制御装置２０は電子ガバナ１４
のアクチュエータ１５に制御信号を供給し、これによっ
てコントロールラック１６の位置を調整するようにして
いる。

【００１５】次にこのエンジン１０の各シリンダに設け
られている圧縮開放型リターダについて説明する。図２
に示すように、シリンダ２９内にはピストン３０が摺動
可能に保持されるとともに、ピストン３０はピストンピ
ン３１を介してコンロッド３２の上端に連結されてい
る。なおコンロッド３２の他端側はクランクシャフトに
連結されている。

【００１６】シリンダ２９の上部はシリンダヘッド３３
によって閉塞されるとともに、シリンダヘッド３３には
排気ポート３４が設けられている。そして各シリンダは
２つの排気バルブ３５、３６を備え、これらのバルブ３
５、３６によって排気ポート３４の開閉を行なうように
している。排気バルブ３５、３６はロッカアーム３７に
よって押圧子３８を介して開閉が制御されるようになっ
ている。

【００１７】さらにこのエンジンは油圧シリンダ４２を
備え、そのピストンロッド４３が上記押圧子３８を貫通
して一方の排気バルブ３６の上端を押圧するようになっ
ている。油圧シリンダ４２はロッカアーム３７による開
弁動作とは独立に排気バルブ３６を開放するようになっ
ており、とくにピストン３０がほぼ上死点に達するのに
同期して排気バルブ３６を開いて圧縮開放型リターダに
よる制動動作を行なうようになっている。

【００１８】とくにこの圧縮開放型リターダは、エンジ
のあるシリンダ２９のピストン３０が空気を圧縮して上
死点に達するのにほぼ同期して開弁運動を行なう他のシ
リンダのロッカアーム３７と連結されているプッシュロ
ッド３９の運動を利用して排気弁３６を開放し、制動動
作を得るようにしている。すなわちマスタシリンダ５９
を設け、このシリンダ５９のピストン６０を他のプッシ
ュロッド３９によって突上げるようにするとともに、こ
のマスタシリンダ５９を油圧シリンダ４２と接続するよ
うにしている。

【００１９】上記マスタシリンダ５９および油圧シリン
ダ４２へはともに切換え弁４４およびコントロールバル
ブ６１を通して油圧ポンプ６２によって比較的低い圧力
の油圧を供給するようにしている。なおコントロールバ
ルブ６１は一方向弁と開閉弁の機能を有し、切換え弁４
４側から油圧シリンダ４２側へのオイルの流れのみを許
容するとともに、油圧ポンプ６２側の圧力が低下すると
閉止するようになっている。また油圧ポンプ６２の吐出
側にはリリーフバルブ６３が接続されており、このリリ
ーフバルブ６３によって吐出圧を安定な圧力に保持する
ようにしている。

【００２０】以上のような構成において、電子制御装置
２０はアクセルペダル２１の踏込み量をアクセルセンサ
２２から読込むとともに、エンジン１０の回転数を回転
センサ２３によって読込むようにし、これらの情報を基
にして電子ガバナ１４のアクチュエータ１５の制御を行
ない、コントロールラック１６を移動させることにより
１回に噴射される燃料の噴射量の調整を行なう。なおこ
のときの噴射のタイミングがタイマ１３によって制御さ
れる。

【００２１】各シリンダ内に噴射された燃料は図２に示
すピストン３０によって圧縮された吸気の熱によって自
然着火され、これによってシリンダ内において混合気の
燃焼が行なわれ、このエンジン１０が出力を生ずる。燃
焼の後にロッカアーム３７によって押圧子３８を介して
一対の排気バルブ３５、３６をそれぞれ開放することに
よって、排気ガスが排気ポート３４を通して排出され
る。

【００２２】次に圧縮開放型リターダの動作を説明す
る。非制動時にはコンピュータ２０によって切換え弁４
４がリザーバ側に切換えられており、他のシリンダのプ
ッシュロッド３９によってピストン６０が突上げられて
マスタシリンダ５９に油圧が立上がっても、この油圧は
コントロールバルブ６１および切換え弁４４を介してリ
ザーバ側に逃げるようになり、油圧シリンダ４２には油
圧が加わらず、このために排気バルブ３６がピストン３
０が上死点に達するのに同期して開かれることがない。

【００２３】これに対して運転手がリターダスイッチ２
５を操作すると、電子制御装置２０のコンピュータがこ
のリターダを作動させる条件が成立しているかどうかの
判断を行なう。そして条件が成立している場合には、電
子制御装置２０によって切換え弁４４を油圧ポンプ６２
側に切換える。従って油圧ポンプ６２を通してマスタシ
リンダ５９と油圧シリンダ４２とにそれぞれリリーフバ
ルブ６３で設定される圧力が加えられることになる。こ
の圧力は比較的低い安定な圧力であって、油圧シリンダ
４２を作動されることがない。

【００２４】そしてシリンダ２９のピストン３０が上死
点に達するのに同期して、このエンジンの他のシリンダ
のロッカアーム３７と連結されているプッシュロッド３
９の運動によってピストン６０が突上げられ、マスタシ
リンダ５９が急激な油圧を発生する。この油圧が油圧シ
リンダ４２に供給され、そのピストンロッド４３が押出
され、排気バルブ３６のみが開かれる。これによって圧
縮開放の制動動作が行なわれる。すなわちピストン３０
によって圧縮された空気が排気バルブ３６とバルブシー
トとの間の隙間を通って排気ポート３４側に排出される
ことになり、このときにシリンダ２９が行なうポンプ作
用によって外部からなされる仕事を吸収することにな
り、制動力が発生する。

【００２５】なおプッシュロッド３９が下降し、マスタ
シリンダ５９のピストン６０が復動すると油圧シリンダ
４２内のオイルがマスタシリンダ５９へ流動し、油圧シ
リンダ４２のピストンロッド４３は内蔵するばねの弾性
復元力によって引込まれる。従って排気バルブ３６が閉
じて次の圧縮に備えるようになる。

【００２６】このような無噴射状態における排気バルブ
３６の開閉に伴う圧縮開放による車両用リターダの制動
動作は、図３に示すグラフにおいて、エンジンの回転数
がＮｏ以上であって、しかもコントロールラックの位置
がＲｏ以下の場合にのみ行なわれるようになっており、
それ以外の状態においては圧縮開放による制動動作が行
なわれないようになっている。ここでコントロールラッ
ク位置Ｒｏを燃料の噴射量がほぼ０になる無噴射位置に
等しい値に設定することにより、このリターダが作動さ
れる領域において燃料噴射が行なわれなくなる。

【００２７】図４はエンジンの回転数Ｎｏとコントロー
ルラックの位置Ｒｏとアイドリング状態のラック特性と
を示したものである。今アイドリング状態のラック特性
線を図４のように設定し、Ｒｗ＝Ｒｏの直線とＮｅ＝Ｎ
ｏの直線との交点よりも上側をアイドリング状態のラッ
ク特性線が通過するように設定する。この場合におい
て、コントロールラック位置がＲｏ以下であってエンジ
ンの回転数がＮｏ以上の場合にのみしか圧縮開放型のリ
ターダが作動されないために、上記のリターダの作動時
に燃料噴射が行なわれることがない。

【００２８】図５はこのような圧縮開放型リターダの電
子制御装置２０による制動動作を示すフローチャートで
ある。電子制御装置２０のコンピュータは運転手がリタ
ーダスイッチ２５を投入したかどうかの判断を行なうと
ともに、次にエンジン回転センサ２３の出力が正常かど
うかの判断を行なう。すなわちエンジンの回転数が正常
動作時における最大値Ｎmax よりも小さくしかも正常動
作時における最低回転数Ｎmin よりも大きい場合に、エ
ンジンの回転数がＮｏ以上かどうかの判断を行ない、次
いでラック位置がＲｏ以下かどうかの判断を行なう。そ
してエンジンの回転数がＮｏ以上であってしかもラック
位置がＲｏ以下の場合にのみ上記圧縮開放型リターダを
作動させる。

【００２９】エンジンの回転数がＮｏ以下の場合あるい
はコントロールラックの位置がＲｏ以上の場合にはこの
リターダを作動させないようにしている。

【００３０】また上述のエンジンの回転数の検出におい
て、異常と判断された場合、すなわちエンジンの回転数
が正常動作時の最大値Ｎmax 以上であるかエンジンの回
転数が正常動作時の最小値Ｎmin 以下の場合には、コン
ピュータは回転センサ２３が故障であると判断し、この
場合にはコントロールラック１６の位置のみの判断によ
ってリターダのＯＮ・ＯＦＦの制御を行なう。すなわち
コントロールラックがＲｏ以下の場合にのみリターダを
作動させ、Ｒｏ以上の場合にはリターダを作動させない
ようにしている。

【００３１】このような制御を行なうことによって、制
御用コンピュータ２０がエンジン１０の回転数の認識が
できなくなった場合、すなわち回転センサ２３あるいは
それに付属する系統の故障の場合においても、このリタ
ーダのシステムを停止することなく制御を継続できるよ
うになる。

【００３２】次に第２の実施例を図６によって説明す
る。この実施例においては、通常の運転時に排気動作を
行なう排気バルブ３６の他に、制動専用の排気バルブ５
０をエンジンの各シリンダに設けるようにしたものであ
って、ピストン３０が上死点に達するのに同期して排気
バルブ５０のみを油圧シリンダ４２によって開放させる
ようにし、これによってこのエンジン１０をポンプとし
て使用し、制動力を発生させるようにしている。

【００３３】しかもここでは制動用の排気バルブ５０の
開放を行なうために、排気弁３６の開閉動作を行なうた
めの排気カム４７を用いるようにしている。すなわち排
気カムに対してカム角で９０°手前で作動するようにマ
スタシリンダ４６を配し、このマスタシリンダ４６を切
換え弁４４を介して油圧シリンダ４２に接続するように
している。なお排気カム４７はタペット４８およびロッ
カアーム３９を介してロッカアーム３７と連結されるよ
うになっている。

【００３４】以上のような構成において、非制動時にお
いてはコンピュータ２０によって切換え弁４４がリザー
バ５１側に切換えられる。従って排気カム４７がマスタ
シリンダ４６のピストンロッドを間欠的に押圧してこの
マスタシリンダ４６によって油圧を立上げても、この油
圧がリザーバ５１側に逃げるようになり、油圧シリンダ
４２に油圧が加わることがない。従って非制動時におい
ては油圧シリンダ４２による制動用の排気バルブ５０の
開閉動作が行なわれることがなく、排気バルブ５０は閉
じた状態を維持し、排気バルブ３６による通常の排気動
作のみが行なわれる。

【００３５】これに対して運転手がリターダスイッチ２
５を投入すると、電子制御装置２０が制動のための条件
であって、エンジンの回転数およびコントロールラック
の位置が第１の実施例と同様の条件、すなわち図３に示
すＯＮの領域にあるかどうかの判断を行なうとともに、
条件が成立する場合にのみ電子制御装置２０が切換え弁
４４を油圧シリンダ４２側に切換える。

【００３６】排気カム４７の軸受け部から逆止弁を介し
てマスタシリンダ４６の中にエンジンの潤滑オイルが供
給されているために、排気カム４７によってマスタシリ
ンダ４６のピストンを間欠的に突上げると、マスタシリ
ンダ４６で立上がったオイルが切換え弁４４を通して油
圧シリンダ４２に加えられる。従って油圧シリンダ４２
のピストンロッド４３が押出され、制動用排気バルブ５
０が間欠的に開かれることになる。制動用排気バルブ５
０の閉鎖動作はコンピュータ２０によって切換え弁４４
を制御し、この切換え弁４４をリザーバ側に切換えるこ
とによって達成される。

【００３７】このようにリターダに専用の排気バルブ５
０を開いて圧縮開放型リターダを作動させるようにした
車両において、燃料噴射ポンプ１１によって燃料が噴射
されている状態においては、コンピュータ２０の制御に
よってこの排気バルブ５０を開放されないようにし、こ
のリターダの作動時における燃料噴射にともなう不具合
を未然に防止することが可能になる。

【００３８】次に第３の実施例を図７によって説明す
る。この実施例は排気管５４の途中の位置にエキゾース
トブレーキバルブ５５を回動可能に取付け、このバルブ
５５の支軸に固着されているレバー５６をエアシリンダ
５７によって開閉制御するようにしたものである。なお
エアシリンダ５７は切換え弁４４を介してエアタンク５
８と接続されるようになっている。

【００３９】すなわちここではエキゾーストブレーキか
ら成るリターダに関するものである。そしてエアシリン
ダ５７の制御が第１の実施例と同様に、図５に示すフロ
ーチャートに基いてコンピュータを備える電子制御装置
２０によって行なわれるようになっている。

【００４０】運転手がエキゾーストブレーキスイッチ２
５を投入すると、電子制御装置２０が制動のための条
件、すなわちエンジンの回転数およびコントロールラッ
クの位置が図３に示すＯＮの領域にあるかどうかの判断
を行なうとともに、条件が成立する場合にのみ電子制御
装置２０が切換え弁４４を切換え、圧縮空気をエアシリ
ンダ５７に供給することによって、エキゾーストブレー
キバルブ５５によって排気管５４を閉塞し、制動動作を
達成するようにしている。

【００４１】従ってこの実施例においても、燃料噴射ポ
ンプ１１によって燃料が噴射されている状態においは、
エキゾーストバルブ５５から成るリターダが作動するこ
とがなく、制動時の燃料噴射に伴う不具合を未然に防止
することができる。よって上記実施例と同様の作用効果
を奏することが可能になる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明は、エンジンの回転
数が所定の値以上であってコントロールラックの位置が
増量側に所定のストローク以内しか移動していない場合
にのみ圧縮開放または排気管の閉塞によって制動力を発
生させるようにしたものである。

【００４３】従って本発明によれば、エンジンの回転数
の検出とともに、とくにコントロールラックの位置の検
出に連動してリターダの作動を制御することにより、燃
料の噴射が行なわれている状態における制動動作を防止
することが可能になり、これによって排気温度の上昇、
バルブ異常等の不具合を防止するとともに、排気ガス中
に黒煙あるいは白煙が排出することが防止されるように
なる。

【００４４】またエンジンの回転数を検出する回転検出
手段が故障した場合においても、コントロールラックの
位置の検出のみによって制御を継続することが可能にな
り、このために回転検出手段の故障に伴うシステムの停
止を未然に防止できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の車両用リターダを備えるエンジ
ンの側面図である。

【図２】リターダを示すシリンダの縦断面図である。

【図３】制動動作可能な領域を示すグラフである。

【図４】制動動作可能な領域とラック特性線との関係を
示すグラフである。

【図５】リターダの制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図６】第２の実施例の車両用リターダの要部縦断面図
である。

【図７】第３の実施例の車両用リターダの要部縦断面図
である。

【図８】従来のリターダの制動可能領域を示すグラフで
ある。

【図９】従来のリターダの制動可能領域とラック特性線
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ ディーゼルエンジン １１ 燃料噴射ポンプ １２ カムシャフト １３ タイマ １４ 電子ガバナ １５ アクチュエータ １６ コントロールラック ２０ 電子制御装置 ２１ アクセルペダル ２２ アクセルセンサ ２３ エンジン回転センサ ２４ ラック位置センサ ２５ リターダスイッチ ２９ シリンダ ３０ ピストン ３１ ピストンピン ３２ コンロッド ３３ シリンダヘッド ３４ 排気ポート ３５、３６ 排気バルブ ３７ ロッカアーム ３８ 押圧子 ３９ プッシュロッド ４２ 油圧シリンダ ４３ ピストンロッド ４４ 切換え弁 ４６ マスタシリンダ ４７ 排気カム ４８ タペット ５０ 排気バルブ ５１ リザーバ ５２ リリーフバルブ ５４ 排気管 ５５ エキゾーストブレーキバルブ ５６ レバー ５７ エアシリンダ ５８ エアタンク ５９ マスタシリンダ ６０ ピストン ６１ コントロールバルブ ６２ 油圧ポンプ ６３ リリーフバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−195827（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−222959（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−82447（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−93339（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−134640（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 13/04 F02D 9/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの圧縮開放または排気管の閉塞に
   よって制動力を発生させるようにした車両用リターダに
   おいて、 エンジンの回転数を検出する手段と、 燃料噴射ポンプのコントロールラックの位置を検出する
   手段と、 排気弁またはエキゾーストブレーキバルブの開閉を制御
   する制御手段と、 をそれぞれ具備し、 エンジンの所定の回転数とコントロールラックの所定の
   位置との組合わせをコントロールラックのアイドル状態
   のラック特性線よりも低負荷側において設定し、 エンジンの回転数が前記所定の値以上であってしかもコ
   ントロールラックの位置が増量側に前記所定の位置に対
   応するストローク以内しか移動していない場合にのみ作
   動させるようにしたことを特徴とする車両用リターダ。