JP3659886B2

JP3659886B2 - Exhaust brake device

Info

Publication number: JP3659886B2
Application number: JP2000374732A
Authority: JP
Inventors: 山本　　明; 雅二雲
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: JP2002180853A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンの排気ブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車のエンジンなどでは、排気側から排気ガスの一部を抜き出して吸気側へと戻し、その吸気側に戻された排気ガスでエンジン内での燃料の燃焼を抑制させて燃焼温度を下げることによりＮＯxの発生を低減するようにした、いわゆる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Exhaust Gas Recirculation）が行われている。
【０００３】
この種の排気ガス再循環を行う場合には、排気通路と吸気流路との間を外部配管により接続し、該外部配管を通して排気ガスを再循環させるのが一般的であるが、近年におけるディーゼルエンジンでは、吸気行程でシリンダの排気弁を僅かに開弁作動させることにより排気ポート側から排気ガスをシリンダ内に呼び戻すようにした内部ＥＧＲ装置も提案されている。
【０００４】
図７は前述した内部ＥＧＲ装置を搭載したディーゼルエンジンの一例を示すもので、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は排気通路を夫々示し、排気行程でカムシャフト６に装備した排気カム７によりプッシュロッド８が押し上げられ、該プッシュロッド８に基端を突き上げられたロッカーアーム９がロッカーシャフト１０を中心に傾動され、前記ロッカーアーム９の先端によりクロスヘッド１１を介し排気弁４が押し下げられて開作動され、シリンダ１内の燃焼室２から排気通路５へと排気ガスが掃気されるようになっている。
【０００５】
そして、前記排気カム７には、排気行程における通常の開弁作動を担うカム山７ａに加えて、吸気行程で排気弁４を僅かに開弁作動させる為のもう一つの小さなカム山７ｂが設けられており、この小さなカム山７ｂにより吸気行程でもプッシュロッド８が僅かに押し上げられてロッカーアーム９が傾動され、該ロッカーアーム９の先端によりクロスヘッド１１を介し排気弁４が押し下げられて開作動され、排気通路５からシリンダ１内の燃焼室２へと排気ガスの一部が再循環されるようにしてある。
【０００６】
即ち、排気弁４の開作動は、図８に縦軸を開弁作動のリフト（揚程）とし且つ横軸をクランクシャフトの回転角度として示した場合に、主に実線の曲線Ａ，Ｂで示す如く行われることになり、より具体的には、クランクシャフトの回転角度０゜〜１８０゜が爆発行程、１８０゜〜３６０゜が排気行程、３６０゜〜５４０゜が吸気行程、５４０゜〜７２０゜（０゜）が圧縮行程を夫々示しているので、１８０゜付近から３６０゜付近にかけての排気行程で通常の排気カム７による比較的大きなリフトの排気弁４の開作動（曲線Ａ）が行われ、３６０゜付近から５４０゜付近にかけての吸気行程における途中で比較的小さなリフトの排気弁４の開作動（曲線Ｂ）が行われることになる（図８中における鎖線の曲線Ｃは、３６０゜付近から５４０゜付近にかけての吸気行程で通常の吸気カムにより行われる比較的大きなリフトの吸気弁の開作動を示している）。
【０００７】
また、ここに図示しているディーゼルエンジンには、ターボチャージャ１２が装備されており、該ターボチャージャ１２のコンプレッサ１２ａで吸気通路１３の吸入空気を加圧してインタークーラ１４を介し冷却した後にエンジンの各シリンダ１へ導入するようにしてある。
【０００８】
更に、このターボチャージャ１２のタービン１２ｂより下流の排気通路５内には、制御装置１５からの制御信号１６により閉じて排気を圧縮させることにより制動力が得られるようにした排気ブレーキ１７が装備されており、この排気ブレーキ１７は、排気通路５の開度を絞るバタフライ型式の弁体１７ａと、該弁体１７ａの傾動作動を担うアクチュエータ１７ｂとにより構成されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した如きカム駆動式の内部ＥＧＲ装置を搭載したディーゼルエンジンの排気ブレーキ１７の場合、その作動時に排気通路５側の圧力が大幅に増大して吸気通路１３側より大きくなってしまうので、このような排気ブレーキ１７の作動時における吸気行程で吸気弁（図示せず）と排気弁４とが同時に開いてしまうと、排気（排気通路側の圧縮空気：排気ブレーキの作動時はアクセルオフにより燃料噴射なし）がシリンダ１及び吸気弁を経て吸気通路１３側へ一気に逆流してしまい、その結果、図９に示す如く、排気通路５側の圧力が低下して排気ブレーキ１７による制動力が低減され、特に高速走行時におけるエンジンの高回転領域で十分な制動力が得られなくなる虞れがあった。
【００１０】
他方、このような制動力の低減を避ける目的で排気ブレーキ１７の作動時における密閉度を上げておくと、エンジンの低回転領域にて排気通路５が閉じすぎとなってしまい、これによりエンストが発生し易くなるという不具合を招いてしまう問題があった。
【００１１】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、カム駆動式の内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンに排気ブレーキ装置を適用するにあたり、エンジンの低回転領域におけるエンストの発生を確実に回避しつつ、高回転領域では適正な制動力を得られるようにすることを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、カム駆動により排気弁を吸気行程で開弁作動して排気ガスの一部を排気通路からシリンダ内に再循環させる内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンの排気ブレーキ装置であって、作動時の密閉度を二段階以上に調整可能な排気ブレーキ本体を排気通路の途中に装備し、該排気ブレーキ本体の作動をエンジンの回転数に応じ低回転領域でエンストを生じない程度の流路開度を確保し且つ高回転領域における吸気行程で吸気弁と排気弁とが同時に開いて排気が吸気通路側へ逆流しても適正な制動力を得られる密閉度を適宜に選択して制御し得るように構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
従って、本発明では、排気ブレーキ本体の作動時の密閉度を二段階以上に調整し得るようにしているので、エンジンの回転数が低回転領域にある場合に、比較的低い密閉度を選択して排気ブレーキ本体を作動させると、必要最小限の流路開度が確保されることによりエンストの発生が未然に回避され、また、エンジンの回転数が高回転領域にある場合に、比較的高い密閉度を選択して排気ブレーキ本体を作動させると、その作動時における吸気行程で吸気弁と排気弁とが同時に開いて排気が吸気通路側へ逆流しても適正な制動力が確保されることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１〜図６は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１６】
図１に示す如く、本形態例の排気ブレーキ装置においては、前述した図７のものと略同様に内部ＥＧＲ装置を搭載したディーゼルエンジンの排気ブレーキ装置に関し、作動時の密閉度を全閉と一部開の二段階で調整可能な排気ブレーキ１８（排気ブレーキ本体）を排気通路５の途中に装備し、この排気ブレーキ１８の作動をエンジンの回転数に応じ全閉と一部開の何れかを選択して制御装置１５により制御し得るように構成している。
【００１７】
即ち、この排気ブレーキ１８には、図２の横軸に示す如き［０］［１］［２］の三つのポジション（ピストンロッド位置）があり、非作動時にポジション［０］が選択されて密閉度０％の全開状態となり、エンジンの回転数が高回転領域にある時にポジション［１］が選択されて密閉度が約１００％の全閉状態となり、エンジンの回転数が低回転領域にある時にポジション［２］が選択されて密閉度が約８８％の一部開状態となるようにしてある。
【００１８】
ここで、図１中に二点鎖線で示す排気ブレーキ１８の一部開状態にあっては、エンジンの低回転領域でエンストを生じない程度の流路開度が確保されるようになっており、また、図１中に一点鎖線で示す排気ブレーキ１８の全閉状態にあっては、エンジンの高回転領域でも適正な制動力を得られるようになっている。
【００１９】
また、ここに図示している例では、排気通路５の開度を絞るバタフライ型式の弁体１８ａの傾動作動を担うアクチュエータ１８ｂをエアシリンダにより構成しており、図示しないエアタンクからの作動エア１９を、前記アクチュエータ１８ｂのシリンダ部分を成す段付きシリンダ２０（図３〜図５参照）の第一エアポート２１及び第二エアポート２２の夫々に制御弁２３，２４を介して適宜に供給することにより密閉度が選択されるようになっている。
【００２０】
即ち、図１では概略的に示してあるが、アクチュエータ１８ｂにおけるピストンロッド２５の伸縮作動は、弁体１８ａの傾動軸に連結した図示しないレバー機構を介して弁体１８ａの傾動作動に変換されるようになっており、前記ピストンロッド２５の突出量を二段階で調整することにより弁体１８ａの傾動位置が決まるようにしてある。
【００２１】
ここで、弁体１８ａの開閉作動を担うアクチュエータ１８ｂの詳細につき以下に詳述する。
【００２２】
図３〜図５に示すように、アクチュエータ１８ｂのシリンダ部分を成す段付きシリンダ２０の小径部に、第一ピストン２６が摺動自在に嵌合保持されており、この第一ピストン２６のストッパとして機能する第二ピストン２７が、前記段付きシリンダ２０の大径部に摺動自在に嵌合保持されている。
【００２３】
また、第一ピストン２６に結合したピストンロッド２５が、第二ピストン２７に摺動自在に貫通して段付きシリンダ２０の大径部側に突出していると共に、第一ピストン２６と第二ピストン２７の相互間にスプリング２８が介装されており、第一ピストン２６がスプリング２８の弾撥力によりピストンロッド２５の没入方向に付勢され且つ第二ピストン２７がピストンロッド２５の突出方向に付勢されるようになっている。
【００２４】
尚、第二ピストン２７の受圧面積は、第一ピストン２６の受圧面積より大きくしてあり、第一ピストン２６と段付きシリンダ２０の小径部が成す第一チャンバ２９と、第二ピストン２７と段付きシリンダ２０の大径部が成す第二チャンバ３０とに対し、第一エアポート２１及び第二エアポート２２から作動エア１９を同時に導入した場合に、第二ピストン２７が第一ピストン２６を押し戻してピストンロッド２５の突出量が減少されるようになっている。
【００２５】
即ち、第一エアポート２１及び第二エアポート２２の何れにも作動エア１９が供給されていない時には、第一ピストン２６及び第二ピストン２７が共に図３に示す初期状態に保持されてピストンロッド２５が没入保持され、これにより排気ブレーキ１８が全開位置に傾動保持され、また、第一エアポート２１のみに作動エア１９が供給されて第二エアポート２２に作動エア１９が供給されない時には、第二ピストン２７が移動しない為に第一ピストン２６が図４に示すように第二ピストン２７で規制される最大位置まで移動してピストンロッド２５が大きく突出されるので、排気ブレーキ１８が全閉位置に傾動保持されることになる。
【００２６】
更に、第一エアポート２１及び第二エアポート２２の両方に作動エア１９が供給された時には、受圧面積が大きい第二ピストン２７が第一ピストン２６を押し戻す為に図５に示すようにピストンロッド２５の突出量が減少し、排気ブレーキ１８が一部開位置まで戻されることになる。
【００２７】
尚、第一エアポート２１に作動エア１９が供給されない状態で第二エアポート２２にのみ作動エア１９が供給された時には、第一ピストン２６が図３に示す初期状態に保持されるので、排気ブレーキ１８が全開位置に傾動保持されることになる。
【００２８】
一方、前記制御装置１５においては、エンジンの回転数を検出する回転センサ３１からの検出信号３２が入力されるようになっており、これにより判断される現在のエンジンの回転数に基づき、前記各制御弁２３，２４へ向け制御信号１６Ａ，１６Ｂを出力して排気ブレーキ１８の作動を制御するようにしてある。
【００２９】
尚、特に図示していないが、制御装置１５において、運転席の排気ブレーキスイッチがオンであることを示す信号と、アクセルセンサ（アクセルペダルの踏み込み角度を検出するセンサ）によるアクセルオフの信号とに基づいて、排気ブレーキ１８の作動タイミングを判断するようになっていることは勿論である。
【００３０】
而して、排気ブレーキ１８を作動すべき時に検出されたエンジンの回転数が所定の敷居値Ｎx（図６参照）より低い場合に、制御装置１５では低回転領域であると判断されて比較的低い密閉度が選択されることになり、制御信号１６Ａ，１６Ｂにより両制御弁２３，２４が開作動されて第一エアポート２１及び第二エアポート２２の両方に作動エア１９が供給され、受圧面積が大きい第二ピストン２７が第一ピストン２６を押し戻す為に図５に示すようにピストンロッド２５の突出量が減少し、排気ブレーキ１８が一部開位置（図１中の二点鎖線の傾動位置を参照）に傾動保持されるので、最小限必要な流路開度が確保されてエンストの発生が未然に回避される。
【００３１】
また、排気ブレーキ１８を作動すべき時に検出されたエンジンの回転数が所定の敷居値Ｎx（図６参照）以上であった場合には、制御装置１５で高回転領域であると判断されて比較的高い密閉度が選択されることになり、制御信号１６Ａにより一方の制御弁２３だけが開作動されて第一エアポート２１のみに作動エア１９が供給され、第一ピストン２６が図４に示すように第二ピストン２７で規制される最大位置まで移動してピストンロッド２５が大きく突出し、排気ブレーキ１８が全閉位置（図１中の一点鎖線の傾動位置を参照）に傾動保持されるので、このような排気ブレーキ１８の作動時における吸気行程で吸気弁（図示せず）と排気弁４とが同時に開いて排気が吸気通路１３側へ逆流しても、比較的高い密閉度を選択していることにより適正な制動力が確保される。
【００３２】
従って、上記形態例によれば、カム駆動式の内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンに排気ブレーキ装置を適用するにあたり、エンジンの回転数に応じて排気ブレーキ１８の作動時における密閉度を二段階で調整し得るようにしているので、エンジンの回転数が低回転領域にある場合に比較的低い密閉度を選択し且つエンジンの回転数が高回転領域にある場合に比較的高い密閉度を選択することにより、エンジンの低回転領域におけるエンストの発生を確実に回避しつつ、高回転領域では適正な制動力を得ることができる。
【００３３】
尚、本発明の排気ブレーキ装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、カム駆動により排気弁を吸気行程で開弁作動する型式であれば、必ずしもＯＨＶ型のエンジンでなくて良いこと、また、排気ブレーキ本体の作動時の密閉度を二段階以上に調整可能とする構造については、図示する例に限定されないこと、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。
【００３４】
【発明の効果】
上記した本発明の排気ブレーキ装置によれば、カム駆動式の内部ＥＧＲ装置を搭載したエンジンに排気ブレーキ装置を適用するにあたり、エンジンの回転数に応じて排気ブレーキ本体の作動時における密閉度を二段階以上に調整し得るようにしているので、エンジンの回転数が低回転領域にある場合に比較的低い密閉度を選択し且つエンジンの回転数が高回転領域にある場合に比較的高い密閉度を選択することにより、エンジンの低回転領域におけるエンストの発生を確実に回避しつつ、高回転領域では適正な制動力を得ることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の排気ブレーキの各ポジションと密閉度との関係を示すグラフである。
【図３】図１の排気ブレーキのアクチュエータの詳細を示す断面図である。
【図４】図２のピストンロッドが突出した状態を示す断面図である。
【図５】図３のピストンロッドが若干没入した状態を示す断面図である。
【図６】本発明の形態例におけるエンジン回転数と制動力との関係を示すグラフである。
【図７】従来例を示す概略図である。
【図８】従来例における排気弁の開弁作動のタイミングを説明するグラフである。
【図９】従来例におけるエンジン回転数と制動力との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１シリンダ
４排気弁
５排気通路
７排気カム
７ａカム山
７ｂカム山
１８排気ブレーキ（排気ブレーキ本体）
３１回転センサ
３２検出信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust brake device for an engine equipped with an internal EGR device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an automobile engine or the like, a part of the exhaust gas is extracted from the exhaust side and returned to the intake side, and the exhaust gas returned to the intake side suppresses the combustion of fuel in the engine to increase the combustion temperature. So-called exhaust gas recirculation (EGR) is performed in which generation of NOx is reduced by lowering.
[0003]
When this type of exhaust gas recirculation is performed, it is common to connect the exhaust passage and the intake passage with an external pipe and recirculate the exhaust gas through the external pipe. In the engine, an internal EGR device has also been proposed in which exhaust gas is recalled from the exhaust port side into the cylinder by slightly opening the exhaust valve of the cylinder during the intake stroke.
[0004]
FIG. 7 shows an example of a diesel engine equipped with the above-described internal EGR device, in which 1 is a cylinder, 2 is a combustion chamber, 3 is a piston, 4 is an exhaust valve, and 5 is an exhaust passage. The push rod 8 is pushed up by the exhaust cam 7 mounted on the cam shaft 6, and the rocker arm 9, whose proximal end is pushed up by the push rod 8, is tilted about the rocker shaft 10, The exhaust valve 4 is pushed down through the head 11 to be opened, and the exhaust gas is scavenged from the combustion chamber 2 in the cylinder 1 to the exhaust passage 5.
[0005]
The exhaust cam 7 is provided with another small cam crest 7b for slightly opening the exhaust valve 4 during the intake stroke, in addition to the cam crest 7a responsible for the normal valve opening operation during the exhaust stroke. The push rod 8 is slightly pushed up by the small cam crest 7b even in the intake stroke, the rocker arm 9 is tilted, and the exhaust valve 4 is pushed down through the cross head 11 by the tip of the rocker arm 9 to open Then, a part of the exhaust gas is recirculated from the exhaust passage 5 to the combustion chamber 2 in the cylinder 1.
[0006]
That is, the opening operation of the exhaust valve 4 is mainly indicated by solid curves A and B in FIG. 8 where the vertical axis indicates the lift (lift) of the valve opening operation and the horizontal axis indicates the rotation angle of the crankshaft. More specifically, the crankshaft rotation angle of 0 ° to 180 ° is an explosion stroke, 180 ° to 360 ° is an exhaust stroke, 360 ° to 540 ° is an intake stroke, and 540 ° to 720 °. Since (0 °) indicates the compression stroke, the opening operation of the relatively large lift exhaust valve 4 by the normal exhaust cam 7 (curve A) is performed in the exhaust stroke from around 180 ° to around 360 °. An opening operation (curve B) of a relatively small lift is performed in the middle of the intake stroke from about 360 ° to about 540 ° (curve B in FIG. 8 indicates the vicinity of 360 °). From 540 ° Shows the opening operation of the intake valves of relatively large lift is performed by conventional intake cam in the intake stroke of toward near).
[0007]
In addition, the diesel engine shown here is equipped with a turbocharger 12, and the compressor 12 a of the turbocharger 12 pressurizes the intake air in the intake passage 13 and cools it through the intercooler 14. Each cylinder 1 is introduced.
[0008]
Further, an exhaust brake 17 is provided in the exhaust passage 5 downstream of the turbine 12b of the turbocharger 12 so as to obtain a braking force by being closed by a control signal 16 from the control device 15 and compressing the exhaust. The exhaust brake 17 includes a butterfly-type valve body 17a that throttles the opening degree of the exhaust passage 5, and an actuator 17b that performs the tilting motion of the valve body 17a.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the exhaust brake 17 of the diesel engine equipped with the cam-driven internal EGR device as described above, the pressure on the exhaust passage 5 side greatly increases during the operation and becomes larger than the intake passage 13 side. If the intake valve (not shown) and the exhaust valve 4 are simultaneously opened in the intake stroke when the exhaust brake 17 is operated, exhaust (compressed air on the exhaust passage side: when the exhaust brake is operated, the accelerator is turned off. No fuel injection) flows back to the intake passage 13 side through the cylinder 1 and the intake valve, and as a result, as shown in FIG. 9, the pressure on the exhaust passage 5 side decreases and the braking force by the exhaust brake 17 is reduced. In particular, there is a possibility that a sufficient braking force cannot be obtained particularly in the high rotation region of the engine during high-speed running.
[0010]
On the other hand, if the degree of sealing when the exhaust brake 17 is activated is increased in order to avoid such a reduction in braking force, the exhaust passage 5 becomes too closed in the low rotation region of the engine. There has been a problem of inconvenience that it tends to occur.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in applying an exhaust brake device to an engine equipped with a cam-driven internal EGR device, while reliably avoiding the occurrence of engine stall in the low rotation region of the engine, The purpose is to obtain an appropriate braking force in a high rotation range.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an exhaust brake device for an engine equipped with an internal EGR device that opens an exhaust valve in the intake stroke by cam driving and recirculates a part of the exhaust gas from the exhaust passage into the cylinder. Equipped with an exhaust brake body in the middle of the exhaust passage that can adjust the degree of sealing of the exhaust passage in two or more stages, and the opening degree of the flow passage that does not cause an engine stall in the low rotation range according to the engine speed And the degree of sealing can be appropriately selected and controlled so that an appropriate braking force can be obtained even if the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened during the intake stroke in the high rotation range and the exhaust gas flows backward to the intake passage side. It is characterized by comprising.
[0013]
Therefore, in the present invention, the degree of sealing when the exhaust brake body is operated can be adjusted in two or more stages. Therefore, when the engine speed is in the low speed range, a relatively low degree of sealing is selected. When the exhaust brake body is operated, the minimum opening of the flow path is secured to avoid the occurrence of engine stall, and it is relatively high when the engine speed is in the high speed range. When the exhaust brake body is operated with the degree of sealing selected, the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened during the intake stroke during the operation, and proper braking force is ensured even if the exhaust flows backward to the intake passage side. become.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIGS. 1-6 shows an example of the form which implements this invention, and the part which attached | subjected the code | symbol same as FIG. 7 represents the same thing.
[0016]
As shown in FIG. 1, in the exhaust brake device of the present embodiment, the exhaust brake device of a diesel engine equipped with an internal EGR device is substantially the same as that of FIG. An exhaust brake 18 (exhaust brake main body) that can be adjusted in two stages of partial opening is installed in the middle of the exhaust passage 5, and the operation of the exhaust brake 18 is either fully closed or partially open depending on the engine speed. It can be selected and controlled by the control device 15.
[0017]
That is, the exhaust brake 18 has three positions (piston rod positions) [0], [1], and [2] as shown on the horizontal axis of FIG. 2, and the position [0] is selected and sealed when not in operation. When the engine is in the fully open state of 0%, the position [1] is selected when the engine speed is in the high speed region, and the seal degree is in the fully closed state of about 100%, and the engine speed is in the low speed region. Position [2] is selected so as to be in a partially open state with a sealing degree of about 88%.
[0018]
Here, in the partially opened state of the exhaust brake 18 indicated by a two-dot chain line in FIG. 1, a flow passage opening degree that does not cause an engine stall in the low rotation region of the engine is secured. In addition, in the fully closed state of the exhaust brake 18 indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 1, an appropriate braking force can be obtained even in a high engine speed range.
[0019]
In the example shown here, the actuator 18b responsible for the tilting motion of the butterfly type valve element 18a for reducing the opening of the exhaust passage 5 is constituted by an air cylinder, and the working air 19 from an air tank (not shown) is supplied. The degree of sealing is appropriately supplied to the first air port 21 and the second air port 22 of the stepped cylinder 20 (see FIGS. 3 to 5) forming the cylinder portion of the actuator 18b through the control valves 23 and 24, respectively. Is to be selected.
[0020]
That is, as schematically shown in FIG. 1, the expansion / contraction operation of the piston rod 25 in the actuator 18b is converted into the tilting motion of the valve body 18a via a lever mechanism (not shown) connected to the tilting shaft of the valve body 18a. The tilting position of the valve body 18a is determined by adjusting the protruding amount of the piston rod 25 in two stages.
[0021]
Here, details of the actuator 18b responsible for opening and closing the valve body 18a will be described in detail below.
[0022]
As shown in FIGS. 3 to 5, the first piston 26 is slidably fitted and held in the small diameter portion of the stepped cylinder 20 that forms the cylinder portion of the actuator 18 b, and serves as a stopper for the first piston 26. A functioning second piston 27 is slidably fitted and held in the large diameter portion of the stepped cylinder 20.
[0023]
A piston rod 25 coupled to the first piston 26 slidably penetrates the second piston 27 and protrudes toward the large diameter portion of the stepped cylinder 20, and the first piston 26 and the second piston 27. The first piston 26 is biased in the retracting direction of the piston rod 25 by the elastic force of the spring 28 and the second piston 27 is biased in the protruding direction of the piston rod 25. It has come to be.
[0024]
The pressure receiving area of the second piston 27 is larger than the pressure receiving area of the first piston 26, the first chamber 29 formed by the first piston 26 and the small diameter portion of the stepped cylinder 20, and the step of the second piston 27. When the working air 19 is simultaneously introduced from the first air port 21 and the second air port 22 into the second chamber 30 formed by the large diameter portion of the attached cylinder 20, the second piston 27 pushes back the first piston 26 and the piston The protruding amount of the rod 25 is reduced.
[0025]
That is, when the working air 19 is not supplied to either the first air port 21 or the second air port 22, both the first piston 26 and the second piston 27 are held in the initial state shown in FIG. When the exhaust brake 18 is tilted and held in the fully open position, and the operating air 19 is supplied only to the first air port 21 and the operating air 19 is not supplied to the second air port 22, the second piston 27 is Since the first piston 26 does not move and moves to the maximum position regulated by the second piston 27 as shown in FIG. 4 and the piston rod 25 protrudes greatly, the exhaust brake 18 is tilted and held at the fully closed position. Will be.
[0026]
Further, when the working air 19 is supplied to both the first air port 21 and the second air port 22, the second piston 27 having a large pressure receiving area pushes back the first piston 26, as shown in FIG. The protrusion amount is reduced, and the exhaust brake 18 is partially returned to the open position.
[0027]
When the working air 19 is supplied only to the second air port 22 in a state where the working air 19 is not supplied to the first air port 21, the first piston 26 is held in the initial state shown in FIG. Is tilted and held in the fully open position.
[0028]
On the other hand, the control device 15 is supplied with a detection signal 32 from a rotation sensor 31 for detecting the engine speed, and based on the current engine speed determined thereby, Control signals 16A and 16B are output to the control valves 23 and 24 to control the operation of the exhaust brake 18.
[0029]
Although not particularly illustrated, in the control device 15, a signal indicating that the exhaust brake switch of the driver's seat is on and an accelerator off signal from an accelerator sensor (a sensor that detects the depression angle of the accelerator pedal) are used. Of course, the operation timing of the exhaust brake 18 is determined based on this.
[0030]
Thus, when the engine speed detected when the exhaust brake 18 is to be operated is lower than a predetermined threshold value Nx (see FIG. 6), the control device 15 determines that the engine is in the low speed region and is relatively low. A low sealing degree is selected, and both control valves 23 and 24 are opened by the control signals 16A and 16B so that the working air 19 is supplied to both the first air port 21 and the second air port 22, and the pressure receiving area is increased. Since the large second piston 27 pushes back the first piston 26, the protruding amount of the piston rod 25 decreases as shown in FIG. 5, and the exhaust brake 18 is partially opened (the tilted position of the two-dot chain line in FIG. Therefore, the minimum required flow path opening is ensured and the occurrence of engine stall is avoided.
[0031]
When the engine speed detected when the exhaust brake 18 is to be operated is equal to or higher than a predetermined threshold value Nx (see FIG. 6), the control device 15 determines that the engine is in the high speed region and compares it. As shown in FIG. 4, only one control valve 23 is opened by the control signal 16A, the working air 19 is supplied only to the first air port 21, and the first piston 26 is shown in FIG. The piston rod 25 protrudes greatly to the maximum position regulated by the second piston 27, and the exhaust brake 18 is tilted and held at the fully closed position (refer to the tilt position of the one-dot chain line in FIG. 1). Even when the intake valve (not shown) and the exhaust valve 4 are simultaneously opened during the intake stroke when the exhaust brake 18 is operated and the exhaust gas flows backward to the intake passage 13 side, a relatively high degree of sealing is selected. By Therefore, an appropriate braking force is secured.
[0032]
Therefore, according to the above embodiment, when the exhaust brake device is applied to the engine equipped with the cam-driven internal EGR device, the degree of sealing when the exhaust brake 18 is operated is adjusted in two steps according to the engine speed. Therefore, a relatively low degree of sealing is selected when the engine speed is in the low speed range, and a relatively high degree of sealing is selected when the engine speed is in the high speed range. Thus, it is possible to obtain an appropriate braking force in the high rotation region while reliably avoiding the occurrence of engine stall in the low rotation region of the engine.
[0033]
The exhaust brake device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may not necessarily be an OHV type engine as long as the exhaust valve is opened by a cam drive in the intake stroke. In addition, the structure that makes it possible to adjust the degree of sealing at the time of operation of the exhaust brake body to two or more stages is not limited to the illustrated example, and various modifications are made within the scope not departing from the gist of the present invention. Of course you get.
[0034]
【The invention's effect】
According to the above-described exhaust brake device of the present invention, when the exhaust brake device is applied to an engine equipped with a cam-driven internal EGR device, the degree of sealing during operation of the exhaust brake main body is set according to the engine speed. Since it can be adjusted in more stages, a relatively low degree of sealing is selected when the engine speed is in the low speed range and a relatively high degree of sealing when the engine speed is in the high speed range. By selecting this, it is possible to obtain an excellent effect that an appropriate braking force can be obtained in the high rotation region while reliably avoiding the occurrence of engine stall in the low rotation region of the engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between each position of the exhaust brake of FIG. 1 and the sealing degree.
3 is a cross-sectional view showing details of an actuator of the exhaust brake of FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional view showing a state where the piston rod of FIG. 2 protrudes.
5 is a cross-sectional view showing a state where the piston rod of FIG. 3 is slightly immersed.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between engine speed and braking force in an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view showing a conventional example.
FIG. 8 is a graph for explaining the timing of exhaust valve opening operation in a conventional example.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between engine speed and braking force in a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Cylinder 4 Exhaust valve 5 Exhaust passage 7 Exhaust cam 7a Cam peak 7b Cam peak 18 Exhaust brake (exhaust brake body)
31 Rotation sensor 32 Detection signal

Claims

An exhaust brake device for an engine equipped with an internal EGR device that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust passage into the cylinder by opening the exhaust valve in the intake stroke by cam drive. Equipped with an exhaust brake body that can be adjusted in two or more stages in the middle of the exhaust passage, and ensuring that the opening degree of the exhaust brake body does not cause an engine stall in the low rotation range according to the engine speed and It is configured so that the degree of sealing can be appropriately selected and controlled so that an appropriate braking force can be obtained even if the intake valve and the exhaust valve are simultaneously opened during the intake stroke in the high rotation range and the exhaust flows backward to the intake passage side. Exhaust brake device.