JP3699781B2 - エンジン補助ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気圧により吸気を過給を行なう過給機をそなえたエンジンに用いられる、エンジン補助ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンブレーキ装置の１つとして、アクセルオフ時にエキゾーストマニホールド内の開閉弁を閉じることで排気の圧力を高めてエンジンブレーキ能力を増大させるようにした排気ブレーキ装置が広く実用化されている。
これ以外にも、エンジンブレーキ装置としては、アクセルオフ時に排気弁（又は吸排気弁以外の第３弁）を通常の排気タイミングと異なるタイミングで開閉することでシリンダ内の圧力状態をコントロールし、エンジンブレーキ能力を増大させるような圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置が実用化されている。
【０００３】
このような排気ブレーキ装置や圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置は、主に大型トラックやバス等の重量の大きな車両に適用されており、特に排気ブレーキ装置と圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置とを併用することで、アクセルオフ時に強力なエンジンブレーキが生じるようにして、サービスブレーキの負担を低減しながら大きな制動力を得るようにしている。
【０００４】
ここで、上述の圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置の作動原理を簡単に説明すると、このブレーキ装置の作動時には、吸気弁及び排気弁（又は第３弁）は以下のように開閉駆動される。
すなわち、吸気行程時には通常通り吸気弁を開いて吸気を取り入れる。また、圧縮行程時にも通常運転時通り吸気弁及び排気弁をともに閉じて、シリンダ内の吸気を圧縮する。これにより、圧縮力の反作用がピストンの上昇を妨げる方向に働き、エンジンブレーキ力が作用する。
【０００５】
次に、圧縮行程から膨張行程に移行する直前に、排気弁（又は第３弁）を開いて、圧縮された吸気を排気弁（又は第３弁）を介して排気ポートに排出する。したがって、圧縮行程で圧縮された吸気の反発力はピストンに作用しなくなり、ピストンを押し下げる方向に作用する力が発生しなくなる。
さらに、圧縮空気を排出した後に排気弁（又は第３弁）を閉じて、膨張行程時にシリンダ内を密閉状態にする。これによりピストンが下降するのを妨げようとする力が発生してエンジンブレーキ力が作用するのである。
【０００６】
次に、ピストンが下死点近傍に達して排気行程に移行すると、通常通り排気弁を開き、シリンダ内を大気圧近傍にする。この後、ピストンが上死点近傍に達すると、再び吸気行程を開始する。
そして、このような圧縮行程及び膨張行程でのブレーキ力が連続してピストンに作用することにより、エンジンブレーキ能力が大幅に増大されるのである。言い換えれば、エンジンに負の仕事としてポンプ作動を行なわせることにより、車両の運動エネルギを吸収して制動力に変換するのである。
【０００７】
なお、このようにエンジンブレーキにより制動力に変換されたエネルギを以下、吸収馬力という。また、このような圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキの作動時には、燃料噴射は停止される。
なお、図８に示す指圧線図は、このような圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置を作動させた場合の吸収馬力を示すものであって、曲線で囲まれた部分の面積が圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置による吸収馬力を示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置と排気ブレーキ装置とを併用した場合、図９に示すように、排圧を上げるほど吸収馬力が増大するが、排圧を上げ過ぎると排気マニホールド内が高圧になりすぎて、他の気筒の排気弁が開弁してしまう（以下、これを調圧リフトという）場合がある。
【０００９】
このような調圧リフトを防止するためには、排気バルブのバルブスプリングのセット荷重（バネ定数）を上げることが考えられるが、このようなセット荷重の増大は、動弁系に過大な負荷を与えることになる。したがって、排気ブレーキ装置と圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置とを併用する場合、排気ブレーキの排圧を所定値以上に上げることができないという課題がある。
【００１０】
また、図９に示すように、排気ブレーキ装置と圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置とを併用する場合は、排気温が上昇するのでエンジンのバルブシートの磨耗を助長してしまうおそれもある。
このような課題を解決するためには、圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置による吸収馬力を増大させて、排気ブレーキ装置を備えなくても十分なエンジンブレーキ力を発生させるようにすればよい。
【００１１】
そこで、実公平２−２１５３０号公報には、可変ノズル付きターボチャージャと圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置とを組み合わせることで、吸収馬力を向上させるようにした技術が開示されている。
この技術では、エンジンブレーキ装置（圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置）が作動中においては排気タービンの可変ノズルを絞ることで過給される吸気圧を高め、シリンダ内での圧縮仕事を増大させてエンジンブレーキ効果を向上させるようにしている。
【００１２】
ところで、通常、上述の圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置には、この装置の作動・非作動を切り替える切り替えスイッチ（例えばオンオフスイッチ）が設けられている。そして、このオンオフスイッチをオンにすることで、アクセルオフ時にエンジンブレーキ装置を作動させることができ、また、オンオフスイッチをオフにすることでアクセルオフ時であっても、圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置を作動させないようにすることができる。
【００１３】
そして、ドライバによっては、通常の走行時にオンオフスイッチをオフしておき、エンジンブレーキによる制動力を必要とするときにだけ、アクセルオフ後にスイッチをオンに切り替えることがある。
しかしながら、上述のような技術では、エンジンブレーキ装置（圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置）のスイッチがオンになってから排気タービンの可変ノズルを絞るようになっているため、減速意思を持って、ドライバがアクセルをオフにした後に、さらなる減速を目的としてエンジンブレーキ装置のスイッチをオンにした場合に、排気タービンの排圧が十分に上昇するまでにタイムラグが生じ、アクセルオフの直後には十分なエンジンブレーキ力が得られないという課題がある。
【００１４】
すなわち、エンジンブレーキ装置のスイッチをオンにしてから排気タービンの可変ノズルが絞られるが、このような可変ノズルの絞り制御直後では排圧が十分上昇していないために、エンジンブレーキ装置の作動初期には十分なエンジンブレーキ力を得られないのである。
また、これに加えて、アクセルオフ時からエンジンブレーキ装置のスイッチをオンにするまでの間は、当然エンジンブレーキ装置が作動しないので、これに上述のタイムラグも加わることで、ドライバによっては、エンジンブレーキが効きはじめるまでを相当長い時間に感じてしまう場合もある。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、上述のようなエンジンブレーキ装置の作動直後から十分なエンジンブレーキ力を得られるようにした、エンジン補助ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置は、運転席近傍に配設されたエンジンブレーキスイッチのオンオフを切り替えることによりエンジンブレーキ装置の作動，非作動が制御される。そして、アクセルペダル開度検出手段からの検出情報に基づいてアクセルペダルオフ状態が判定されると、エンジンブレーキスイッチのオンオフに関係なく該制御手段により、該排気絞り手段が常に絞り方向に制御されるのでアクセルオフの直後から排圧を十分に高めておくことができる。したがって、ドライバがアクセルオフ後にエンジンブレーキスイッチをオンにしてエンジンブレーキ装置を作動させる場合、エンジンブレーキ装置の作動直後から大きなエンジンブレーキ力を得ることができる。
【００１７】
また、請求項２記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置は、上記請求項１記載の構成に加えて、該排気絞り手段が絞り方向に制御されている状態で、且つ、該エンジンブレーキ装置が作動している状態において、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて該吸気圧又は該排気圧が所定圧よりも大きくなったことが検出されると、該制御手段により、該排気絞り手段が開方向に制御されるように構成されていることを特徴としている。これにより、排気タービンに送給される圧が高くなり過ぎることもなく、排気タービンやエンジンを保護して耐久性を向上させることができる。
【００１８】
なお、上記請求項１記載の構成に加えて、該エンジンの吸気圧又は排気圧を検出する圧力検出手段が設けられ、該排気絞り手段が絞り方向に制御され、その後、該エンジンブレーキ装置が作動した状態において、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて該吸気圧又は該排気圧が所定圧よりも大きくなったことが検出されると、該制御手段により、該排気絞り手段が開方向に制御されるように構成してもよい（態様１）。
【００１９】
また、上記請求項１記載の構成に加えて、該アクセルペダル開度検出手段からの検出情報に基づいてアクセルペダルオフ状態が検出されると、該制御手段により、該絞り手段が最も絞られた状態に制御されるように構成してもよい（態様２）。
また、請求項３記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置は、上記請求項２記載の構成に加えて、該排気絞り手段が、段階的に開度変更可能な可変ノズルとして構成され、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて該吸気圧又は該排気圧が所定圧よりも大きくなったことが検出されると、該制御手段により該可変ノズルの開度が１段階だけ開方向に変更されるように構成されることを特徴としている。これにより、ターボチャージャに十分な圧力を供給しつつ、ターボチャージャやエンジンを保護することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式的な構成図であって、多気筒エンジン１のうちの任意の気筒の排気側プッシュロッド８とこれとは異なる気筒の排気弁４とを接続する油路１１に沿って切断した模式的な断面図であり、ロッカアーム１０の中央の破断線を境にしてそれぞれ左右で異なる気筒の断面図を示している。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１には、エンジンブレーキ装置としての圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ１００や、吸気を排気圧により過給するターボチャージャ１０２が付設されており、主に、これらのエンジンブレーキ装置１００とターボチャージャ１０２とから、本発明のエンジン補助ブレーキ装置が構成されている。
【００２２】
ここで、まずエンジンブレーキ装置として設けられた圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ１００について説明すると、このエンジンブレーキ装置１００は従来の圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキと略同様に構成されている。
すなわち、図１に示すように、排気側プッシュロッド８の上端部は、ロッカシャフト６に軸支された排気側ロッカアーム１０の端部に当接しており、一方、プッシュロッド８の下端部は、クランクシャフトの回転に応じて回転駆動されるカム（図示省略）に当接している。これにより、プッシュロッド８はカムの回転駆動に応じて上下方向に往復動し、ロッカアーム１０を揺動させるようになっている。
【００２３】
また、シリンダヘッド２には２つの排気弁４，４に当接し、且つこれらの排気弁４，４を同時に開閉駆動しうるバルブブリッジ５が設けられており、各ロッカアーム１０の先端部は上記のバルブブリッジ５に当接している。したがって、上記ロッカアーム１０が揺動すると、これに応じて排気弁４，４が同時に開閉駆動されるようになっている。
【００２４】
そして、各気筒の排気側のプッシュロッド８と、これに対応する気筒の排気弁４とは油路１１を介して接続されている。さらに詳しく説明すると、油路１１は、図１に示す気筒のピストン２１が圧縮上死点近傍になったときに排気行程を迎える気筒のプッシュロッド８に接続されているのである。
また、図示するように、各油路１１のプッシュロッド側端部には第１油室１２ａが形成されており、この第１油室１２ａにはプッシュロッド８に当接して油路１１内を往復動しうるマスタピストン１２ｂが嵌挿されている。
【００２５】
また、各気筒の一方の排気弁４の上部の油路１１内には、第２油室１３ａが形成されており、この第２油室１３ａには、上記油路１１を介して供給される作動油の油圧に応じて往復動しうるスレーブピストン１３ｂが設けられている。さらに、スレーブピストン１３ｂに下方には、このスレーブピストン１３ｂと排気弁４と当接してスレーブピストン１３ｂからの駆動力を排気弁４に伝達する作動ロッド１７が設けられている。これにより、排気弁４をスレーブピストン１３ｂの駆動に応じてロッカアーム１０とは独立して駆動できるようになっている。
【００２６】
さらに、この油路１１の他方の端部側（図中右側）には、逆止弁（コントロールバルブ）１４と電磁弁（ソレノイドバルブ）１５とが設けられており、電磁弁１５には制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）１６に接続されている。また、この電磁弁１５の先方には、所定圧の作動油を供給しうる作動油供給部（図示省略）が設けられている。なお、電磁弁１５が作動して油路１１内に高圧作動油が供給されると、スレーブピストン１３ｂには所定圧の作動油が作用することになるが、この作動油圧は、この所定油圧のみではスレーブピストン１３ｂを押し下げることはできないような圧力に設定されている。
【００２７】
したがって、このようなエンジンブレーキ装置１００を作動させるときは、コントローラ１６からの制御信号により電磁弁１５をオンにして、作動油を作動油供給部から各油路１１に供給する。このとき、作動油は上述の逆止弁を介して油路１１内に供給されるので、油路１１内は所定圧状態に保たれる。
一方、第１油室１２ａでは、排気側プッシュロッド８によりマスタピストン１２ｂが往復駆動されて油圧が発生する。そして、このマスタピストン１２ｂの作動により作動油供給部から供給された作動油が高圧に加圧され、第２油室１３ａのスレーブピストン１３ｂに作用する。スレーブピストン１３ｂは、この油圧に応じて（即ち、マスタピストン１２ｂの往復動に応じて）スレーブピストン１３ｂ及び作動ロッド１７が駆動される。これにより、スレーブピストン１３ｂ及び作動ロッド１７の作動に応じて、排気弁４がロッカアーム１０による開閉タイミングとは異なるタイミングで開閉駆動されるようになる。
【００２８】
なお、図１中に示す符号１９は、電磁弁１５をオフにして油路１１内が低圧になったときに、マスタピストン１２ｂを排気側プッシュロッド８から隔離するためのフラットスプリングである。
【００２９】
ここで、圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ１００の作動時における各気筒の排気弁４，４の開閉タイミングについて説明すると、図１に示す気筒の吸気弁は、通常時と同様にピストン２１が下死点を通過した直後に閉じられて圧縮行程を開始する。
一方、圧縮行程から膨張行程からへの移行時（即ち、ピストン２１が圧縮上死点近傍にあるとき）には、排気を開始する気筒（この場合は、油路１１の第１油室１２ａ側が接続された気筒）の排気側プッシュロッド８の作動に応じて、スレーブピストン１３ｂが駆動され、排気弁４，４が開弁駆動される。したがって、ピストン２１により燃焼室２０で高圧状態に圧縮された空気が排気弁４，４から排出される。
【００３０】
また、上述と同様に、他の気筒の排気弁も、これに対応した気筒の排気側プッシュロッドの駆動タイミングに応じて開閉駆動されることになる。
そして、各気筒において、このように排気弁４が作動することにより、シリンダ内での圧縮仕事が増大して、エンジン１のエンジンブレーキ力が大きくなるようになっている。
【００３１】
なお、このようなエンジンブレーキ装置１００の作動時には、燃料のシリンダ内への供給は停止されるようになっている。
また、車両の例えば運転席（図示省略）近傍には、エンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ（図２参照）１７４が設けられており、ドライバがこのオンオフスイッチ１７４を操作することにより、エンジンブレーキ装置１００の作動，非作動が切り替えられるようになっている。
【００３２】
ところで、上述したように、このエンジン１には、排気圧による排気エネルギにより吸気を過給するいわゆるターボチャージャ１０２も設けられている。
ターボチャージャ１０２は、主に、エンジン１の排気通路１０３に介装されて排気ガスの排気エネルギを受けて回転する排気タービン１２１と、エンジン１の吸気通路１０４に介装され排気タービン１２１の回転力により回転して吸入空気（吸気）を圧縮する吸気コンプレッサ１２２とから構成されている。
【００３３】
また、排気通路１０３上にはタービンハウジング１０３Ａが設けられ、排気タービン１２１はこのタービンハウジング１０３Ａ内に設けられている。また、これと同様に、吸気通路１０４にはコンプレッサハウジング１０４Ａが設けられており、吸気コンプレッサ１２２はこのコンプレッサハウジング１０４Ａ内に設けられている。
【００３４】
また、排気タービン１２１と吸気コンプレッサ１２２とはタービンシャフト１２３により接続されており、吸気コンプレッサ１２２は、排気タービン１２１の回転数に応じた回転数で回転するようになっている。
ところで、上述したタービンハウジング１０３Ａには、排気タービン１２１に衝突する排気ガスの速度を調整するための排気絞り手段１０５が設けられている。この排気絞り手段１０５は、図１及び図２に示すように、主に、タービンハウジング１０３Ａに取り付けられた可変ノズル１５１と、この可変ノズル１５１の開度を調整するアクチュエータ１５２とからなっており、制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）１６からの作動制御信号に基づいてアクチュエータ１５２の作動が制御されるようになっている。
【００３５】
そして、この可変ノズル１５１の開度を絞ることで、排気タービン１２１に衝突する排気ガスの流速を速めることができ、また、可変ノズル１５１の開度を開放することで、排気ガスの流速を遅くすることができるのである。なお、このような排気タービン１２１の可変ノズル１５１をＶＧ（Variable Geometry ：可変ガイドベーン）ともいう。
【００３６】
ここで、可変ノズル１５１の開度調整を行なうための構造について簡単に説明すると、例えば図３に示すように、タービンブレード２１ａよりも上流側（排気入口側）には、ノズル本体１５１ａが複数配設されており、各ノズル本体１５１ａは軸部材１５３に固定されている。また、軸部材１５３は、タービンハウジング１０３Ａに回動自在に支持されるとともに、図３に示すような係合部材１５４を介してアクチュエータリング１５５に係合している。なお、アクチュエータリング１５５は、タービンハウジング１０３Ａに対してタービンシャフト１２３を中心に回動可能に支持された円板状の部材である。また、ノズル本体１５１ａと軸部材１５３と係合部材１５４とは相対的な変位がないように一体に固定して取り付けられている。
【００３７】
一方、係合部材１５４には溝部１５４ａが形成されており、この溝部１５４ａをガイドとしてアクチュエータリング１５５に突設されたピン部材１５５ａが摺動するようになっている。
したがって、アクチュエータ１５２を作動させてアクチュエータリング１５５を回動させると、ピン部材１５５ａが溝部１５４ａ内を移動することで係合部材１５４の傾きが変化して、ノズル本体１５１ａの向きが変更されるようになっているのである。そして、例えばエンジン１の高速運転時には、図４（ａ）に示すように、可変ノズル１５１を開放することで排気ガスのエネルギを有効に利用するようになっている。また、エンジン１の低速運転時には、図４（ｂ）に示すように、可変ノズル１５１を絞った状態とすることで排気タービン１２１への排気ガスの流速を速め、少ない排気エネルギでも排気タービン１２１を高回転させるようになっている。
【００３８】
そして、排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度は、コントローラ（ＥＣＵ）１６からの制御信号に基づいて制御されるようになっている。すなわち、図１に示すように、このコントローラ１６には、エンジン１の回転数情報、排気タービン１２１の回転数情報、可変ノズル１５１の開度情報及び車速情報等が入力されるようになっており、これらの情報から、通常走行時には、通常走行モードで可変ノズル１５１の開度が制御されるようになっている。なお、通常走行モードによる可変ノズル１５１の開度制御は、公知の技術と同様のものであるので、ここでは説明を省略する。
【００３９】
また、この可変ノズル１５１の開度は段階的に変更可能に構成されており、本実施形態の場合は、例えば８段階に開度が調整されるようになっている。
そして、このようなエンジンブレーキ装置１００とターボチャージャ１０２とを組み合わせることにより、より大きなエンジンブレーキ力が得られるようになっている。すなわち、エンジンブレーキ装置１００の作動時には、高圧状態で排出された圧縮空気により排気タービン１２１が高速で駆動される。そして、この排気タービン１２１に接続された吸気コンプレッサ１２２により吸入空気が圧縮されて、より多くの空気がシリンダ内に送給されるのである。そして、これにより、ピストン２１の圧縮仕事を増大させて、エンジンブレーキによる制動力を高めるようになっているのである。
【００４０】
さて、次に、本発明の要部について説明すると、このエンジン１を搭載した車両（図示省略）には、図２に示すように、アクセルペダル１７１の開度を検出するアクセルペダル開度検出手段（以下、アクセル開度センサという）１７０が設けられている。
また、図１，図２に示すように、吸気コンプレッサ１２２よりも下流側の吸気系（吸気通路）１０４には、吸気圧（過給圧又はブースト圧）を検出するブースト圧センサ（圧力検出手段）１７２が設けられ、このブースト圧センサ１７２により吸気コンプレッサ１２２により過給された過給圧Ｐが検出されるようになっている。
【００４１】
そして、図２に示すように、コントローラ１６には、これらのアクセル開度センサ１７０からのアクセル開度情報、ブースト圧センサ１７２からのブースト圧（過給圧）情報及びエンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４からのオンオフ情報が入力されるようになっており、これらの情報から、エンジンブレーキ装置１００作動時の可変ノズル１５１の開度が制御されるようになっている。
【００４２】
すなわち、本発明のエンジン補助ブレーキ装置では、アクセル開度センサ１７０からの検出情報に基づいて、アクセルペダルの踏み込みがオフであると判定されると、コントローラ１６により、上記排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度が最も絞った状態に制御されるようになっている。
そして、このようにドライバによるアクセルオフが検出されるとただちに可変ノズル１５１の開度を最大に絞ることで、排気タービン１２１を高速回転させてシリンダ内に送給される空気の量を増大させるようになっている。これにより、シリンダ内でのピストン２１の圧縮仕事が増大するので、エンジンブレーキ装置１００が非作動であっても、通常よりも強いエンジンブレーキ力を得ることができる。
【００４３】
また、アクセルオフ後に、すぐに排圧（排気圧）や過給圧（ブースト圧）が高まるので、このようなアクセルオフ後にエンジンブレーキ装置１００のスイッチ１７４をオンにした場合でも、エンジンブレーキ装置１００の作動初期にタイムラグが生じることなく、速やかに大きなエンジンブレーキ力を得ることができるのである。
【００４４】
ところで、一般にこのようなエンジンブレーキ装置１００を備えた車両では、エンジンブレーキ装置１００のスイッチ１７４をオンにしてから可変ノズル１５１の絞り制御を行なって、エンジンブレーキ力を高めるようにすることが考えられるが、可変ノズル１５１を絞った直後では排圧（又は過給圧）が十分上昇していないため、このようにエンジンブレーキ装置１００が作動してから可変ノズル１５１を絞るようなものでは、排圧（又は過給圧）が高まるまでの間にタイムラグが生じてしまう。したがって、従来では、エンジンブレーキ装置１００の作動初期には十分なエンジンブレーキ力を得ることができなかったのである。
【００４５】
これに対して、本発明のエンジン補助ブレーキ装置では、ドライバの減速度の要求パラメータとしてアクセル開度センサ１７０からのアクセル開度情報を取り込み、アクセルペダル１７１の踏み込みがなくなるとエンジンブレーキを要求しているものとして、即座に排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度を最も絞った状態に制御するので、アクセルオフ後にエンジンブレーキ装置１００のスイッチ１７４をオンした場合でも、速やかに排圧が上昇してエンジンブレーキ装置１００の作動初期のエンジンブレーキ力を高めることができるのである。
【００４６】
さらに、本装置では、排気タービン１２１の可変ノズル１５１が絞り方向に制御され、且つエンジンブレーキ装置１００が作動している状態において、ブースト圧センサ１７２からの検出情報に基づいて過給圧Ｐが所定圧Ｐ0 よりも大きくなったことが検出されると、コントローラ１６により、可変ノズル１５１が１段階だけ開方向に変更されるようになっている。
【００４７】
すなわち、エンジンブレーキ装置１００の作動時には、シリンダ内の空気が高圧に圧縮された状態でシリンダ外に排出されるので、上述のように、可変ノズル１５１の開度を最も絞った状態のままにしておくと、排気タービン１２１の回転速度が高速になりすぎて、吸気コンプレッサ１２２による過給圧（ブースト圧）が高まり過ぎることが考えられる。
【００４８】
そして、このようにブースト圧が高まり過ぎると、エンジン１やターボチャージャ１０２に過大な負荷が加わるので、これらエンジン１やターボチャージャ１０２を保護すべく、過給圧Ｐが所定圧Ｐ0 よりも大きなると、可変ノズル１５１の開度を１段階だけ開方向に変更するようになっているのである。
本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置は、上述のように構成されているので、例えば、図５に示すようなフローチャートにしたがって、可変ノズル１５１の開度が制御される。
【００４９】
以下、このフローチャートに基づいて本装置の動作を説明すると、まず、ステップＳ１において、アクセル開度センサ１７０からの情報を取り込んで、アクセルペダル１７１がオンかオフかを判定する。ここで、アクセルペダル１７１がオンであると判定された場合、すなわち、ドライバがアクセルペダル１７１を踏んでいる場合は、減速要求がないものとしてＮＯのルートを通ってステップＳ７に進み、排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度を通常走行モードにより制御する。なお、この通常走行モード時における可変ノズル１５１の開度制御は、公知の技術と同様のものであり、ここでは説明を省略する。
【００５０】
また、ステップＳ１において、アクセルペダル１７１がオフであると判定された場合は、ドライバがエンジンブレーキを要求しているものとしてステップＳ２に進むみ、エンジンブレーキ装置１００のスイッチ１７４のオンオフに関係なく排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度を最も絞った状態に制御する。
次に、ステップＳ３に進んで、エンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４がオンであるか否かを判定する。ここでスイッチ１７４がオンの場合はステップＳ４に進み、エンジンブレーキ装置１００を作動させる。
【００５１】
これにより、オンオフスイッチ１７４をオンにした直後から大きなエンジンブレーキ力が得られるようになる。
また、ステップＳ３において、オンオフスイッチ１７４がオフである場合には、次にステップＳ８に進んで、エンジンブレーキ装置１００の作動を停止してからリターンする。
【００５２】
なお、２回目以降の制御周期において、ステップＳ３でこのスイッチ１７４がオンになっている場合であって、その直前の制御周期でエンジンブレーキ装置１００がすでに作動中である場合には、このステップＳ４は実質的には省略される。
次に、ステップＳ４からステップＳ５に進み、このステップＳ５において、ブースト圧センサ１７２からの検出情報を取り込んで、過給圧（ブースト圧）Ｐが所定圧Ｐ0 よりも大きいか否かを判定する。ここで、過給圧Ｐが所定圧Ｐ0 よりも大きいと判定すると、次にステップＳ６に進んで、可変ノズル１５１の開度を１段階だけ開放側に変更してからリターンする。このとき、可変ノズル１５１の開度を１段階だけ開放側にするだけで、ターボチャージャ１０２及びエンジン１は十分保護される。また、吸気圧Ｐが所定圧Ｐ0 よりも小さい場合は、そのままリターンする。
【００５３】
このように、本装置によれば、例えば通常の走行時にエンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４をオフしておいて、アクセルオフ後にこのオンオフスイッチ１７４をオンに切り替えるような場合であっても、このスイッチ１７４のオンへの切り替え直後から大きなエンジンブレーキ力を得ることができる。
すなわち、アクセルオフが検出されると、オンオフスイッチ１７４の状態にかかわらず可変ノズル１５１の開度を最大に絞るので、図６（ａ）に示すように、この直後から排圧及び過給圧を十分に高めておくことができる。したがって、ドライバがアクセルオフ後にエンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４をオンにする場合、図６（ｂ）に示すように、スイッチ１７４をオンにした直後からすなわち、エンジンブレーキ装置１００の作動初期から、タイムラグを生じることがなく十分なエンジンブレーキ力を得ることができるのである。
【００５４】
また、エンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４がオフの場合であっても、アクセルがオフであれば可変ノズル１５１の開度が最大に絞られるので、エンジンブレーキ装置１００が非作動でも従来よりも大きなエンジンブレーキ力を得ることができる。
また、本装置では、新たに追加する部品もほとんどないので、コスト増や重量増を招くこともないという利点がある。
【００５５】
また、ブースト圧センサ１７２からの検出情報に基づいて、ブースト圧が所定値より大きくなると、可変ノズル１５１の開度を１段階開放側に変更することで、ターボチャージャ１０２に供給する圧力を高く保ちながら、ターボチャージャ１０２やエンジン１を保護することができるという利点がある。
なお、本装置では、圧力検出手段として、吸気コンプレッサ１２２よりも下流側に設けられたブースト圧センサ１７２を用いたが、これ以外に、排気圧を検出するような圧力センサ（排気圧センサ）を用いてもよい。この場合、排気圧センサを排気タービン１２１よりも上流側に設けて排気タービン１２１に加わる負荷を検出し、所定の排気圧を越えた場合に、上記可変ノズル１５１の絞りを１段階だけ開放側に変更すれるようすればよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、図３，図４に示すような可変ノズル１５１を有するターボチャージャ１０２を用いて説明しているが、本発明に適用されるターボチャージャはこのようなものに限定されるものではなく、排気タービン１２１の容量を変更できるようにした可変容量ターボチャージャであれば他のものを用いてもよい。例えば、図７（ａ）は排気入口に設けられた１つの可変翼を制御することで排気流入量を制御する排気タービンであり、図７（ｂ）は排気入口を２分割してその一方に開閉可能なバルブを設けた排気タービンであるが、このようなタイプの排気タービンをそなえたターボチャージャであっても、本発明に適用することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置によれば、例えば通常の走行時にエンジンブレーキ装置を非作動にしておいて、アクセルオフ後にこのエンジンブレーキ装置を作動させるような場合であっても、エンジンブレーキ装置の作動直後から大きなエンジンブレーキ力を得ることができる。
【００５８】
すなわち、アクセルペダルオフ状態が検出されると、エンジンブレーキスイッチのオンオフに関係なく、常に排気絞り手段の開度を絞るので、この直後から排圧を十分に高めておくことができるのである。したがって、ドライバがアクセルオフ後にエンジンブレーキスイッチをオンにしてエンジンブレーキ装置を作動させる場合、エンジンブレーキ装置の作動直後からタイムラグを生じることなく、エンジンブレーキ力を得ることができるのである。
【００５９】
また、請求項２記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置によれば、アクセルオフで排気絞り手段が絞り方向に制御され、且つエンジンブレーキ装置が作動しているときに、排気タービンに送給される圧が高くなり過ぎると排気絞り手段が開放側に変更されるので、排気タービンやエンジンを保護して耐久性を向上させることができる。
【００６０】
なお、アクセルオフによって排気絞り手段が絞り方向に制御されて排圧が上昇し、さらに、その後エンジンブレーキ装置が作動した状態ときに、排気タービンに送給される圧が高くなり過ぎると排気絞り手段が開放側に変更されるように構成した場合（態様１）には、排気タービンやエンジンを保護して耐久性を向上させることができる。
【００６１】
また、アクセルペダルオフ状態が検出されると、エンジンブレーキ装置の作動・非作動にかかわらず可変ノズルの開度を最大に絞るように構成した場合（態様２）には、この直後から排圧を十分に高めておくことができる。したがって、ドライバがアクセルオフ後にエンジンブレーキ装置を作動させる場合、エンジンブレーキ装置の作動直後からタイムラグを生じることなく、十分なエンジンブレーキ力を得ることができるのである。
【００６２】
また、請求項３記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置によれば、圧力検出手段からの検出情報に基づいて、吸気圧又は排気圧が所定値より大きくなると、可変ノズルの開度を１段階開放側に変更することで、ターボチャージャに十分な圧力を供給しつつ、ターボチャージャやエンジンを保護することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における全体構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における要部機能に着目した模式的なブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における排気タービンの可変ノズルの構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における排気タービンの可変ノズルの動作を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【図６】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における効果を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置に適用される排気タービンの他の例を示す模式図である。
【図８】一般的な排気ブレーキ装置の吸収馬力を説明するための図である。
【図９】一般的な排気ブレーキ装置の排気圧と排気温度及び吸収馬力との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ シリンダヘッド
４ 排気弁
４ａ 排気ポート
５ 中間部材としてのバルブブリッジ
６ ロッカシャフト
８ 排気側プッシュロッド
１０ 排気側ロッカアーム
１１ 油路
１２ａ 第１油室
１２ｂ マスタピストン
１３ａ 第２油室
１３ｂ スレーブピストン
１４ 逆止弁（コントロールバルブ）
１５ 切換手段としての電磁弁（ソレノイドバルブ）
１６ 制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）
１９ フラットスプリング
２０ 燃焼室
２１ ピストン
１００ エンジンブレーキ装置としての圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ
１０２ ターボチャージャ
１０３ 排気系（又は排気通路）
１０３Ａ タービンハウジング
１０４ 吸気系（又は吸気通路）
１０４Ａ コンプレッサハウジング
１０５ 排気絞り手段
１２１ 排気タービン
１２１ａ タービンブレード
１２２ 吸気コンプレッサ
１２３ タービンシャフト
１５１ 可変ノズル
１５１ａ ノズル本体
１５２ 排気タービン用アクチュエータ
１５３ 軸部材
１５４ 係合部材
１５４ａ 溝部
１５５ アクチュエータリング
１５５ａ ピン部材
１７０ アクセル開度センサ（アクセルペダル開度検出手段）
１７１ アクセルペダル
１７２ ブースト圧センサ（圧力検出手段）
１７４ エンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気圧により吸気を過給を行なう過給機をそなえたエンジンに用いられる、エンジン補助ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エンジンブレーキ装置の１つとして、アクセルオフ時にエキゾーストマニホールド内の開閉弁を閉じることで排気の圧力を高めてエンジンブレーキ能力を増大させるようにした排気ブレーキ装置が広く実用化されている。
これ以外にも、エンジンブレーキ装置としては、アクセルオフ時に排気弁（又は吸排気弁以外の第３弁）を通常の排気タイミングと異なるタイミングで開閉することでシリンダ内の圧力状態をコントロールし、エンジンブレーキ能力を増大させるような圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置が実用化されている。
【０００３】
このような排気ブレーキ装置や圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置は、主に大型トラックやバス等の重量の大きな車両に適用されており、特に排気ブレーキ装置と圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置とを併用することで、アクセルオフ時に強力なエンジンブレーキが生じるようにして、サービスブレーキの負担を低減しながら大きな制動力を得るようにしている。
【０００４】
ここで、上述の圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置の作動原理を簡単に説明すると、このブレーキ装置の作動時には、吸気弁及び排気弁（又は第３弁）は以下のように開閉駆動される。
すなわち、吸気行程時には通常通り吸気弁を開いて吸気を取り入れる。また、圧縮行程時にも通常運転時通り吸気弁及び排気弁をともに閉じて、シリンダ内の吸気を圧縮する。これにより、圧縮力の反作用がピストンの上昇を妨げる方向に働き、エンジンブレーキ力が作用する。
【０００５】
次に、圧縮行程から膨張行程に移行する直前に、排気弁（又は第３弁）を開いて、圧縮された吸気を排気弁（又は第３弁）を介して排気ポートに排出する。したがって、圧縮行程で圧縮された吸気の反発力はピストンに作用しなくなり、ピストンを押し下げる方向に作用する力が発生しなくなる。
さらに、圧縮空気を排出した後に排気弁（又は第３弁）を閉じて、膨張行程時にシリンダ内を密閉状態にする。これによりピストンが下降するのを妨げようとする力が発生してエンジンブレーキ力が作用するのである。
【０００６】
次に、ピストンが下死点近傍に達して排気行程に移行すると、通常通り排気弁を開き、シリンダ内を大気圧近傍にする。この後、ピストンが上死点近傍に達すると、再び吸気行程を開始する。
そして、このような圧縮行程及び膨張行程でのブレーキ力が連続してピストンに作用することにより、エンジンブレーキ能力が大幅に増大されるのである。言い換えれば、エンジンに負の仕事としてポンプ作動を行なわせることにより、車両の運動エネルギを吸収して制動力に変換するのである。
【０００７】
なお、このようにエンジンブレーキにより制動力に変換されたエネルギを以下、吸収馬力という。また、このような圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキの作動時には、燃料噴射は停止される。
なお、図８に示す指圧線図は、このような圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置を作動させた場合の吸収馬力を示すものであって、曲線で囲まれた部分の面積が圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置による吸収馬力を示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置と排気ブレーキ装置とを併用した場合、図９に示すように、排圧を上げるほど吸収馬力が増大するが、排圧を上げ過ぎると排気マニホールド内が高圧になりすぎて、他の気筒の排気弁が開弁してしまう（以下、これを調圧リフトという）場合がある。
【０００９】
このような調圧リフトを防止するためには、排気バルブのバルブスプリングのセット荷重（バネ定数）を上げることが考えられるが、このようなセット荷重の増大は、動弁系に過大な負荷を与えることになる。したがって、排気ブレーキ装置と圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置とを併用する場合、排気ブレーキの排圧を所定値以上に上げることができないという課題がある。
【００１０】
また、図９に示すように、排気ブレーキ装置と圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置とを併用する場合は、排気温が上昇するのでエンジンのバルブシートの磨耗を助長してしまうおそれもある。
このような課題を解決するためには、圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置による吸収馬力を増大させて、排気ブレーキ装置を備えなくても十分なエンジンブレーキ力を発生させるようにすればよい。
【００１１】
そこで、実公平２−２１５３０号公報には、可変ノズル付きターボチャージャと圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置とを組み合わせることで、吸収馬力を向上させるようにした技術が開示されている。
この技術では、エンジンブレーキ装置（圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置）が作動中においては排気タービンの可変ノズルを絞ることで過給される吸気圧を高め、シリンダ内での圧縮仕事を増大させてエンジンブレーキ効果を向上させるようにしている。
【００１２】
ところで、通常、上述の圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置には、この装置の作動・非作動を切り替える切り替えスイッチ（例えばオンオフスイッチ）が設けられている。そして、このオンオフスイッチをオンにすることで、アクセルオフ時にエンジンブレーキ装置を作動させることができ、また、オンオフスイッチをオフにすることでアクセルオフ時であっても、圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置を作動させないようにすることができる。
【００１３】
そして、ドライバによっては、通常の走行時にオンオフスイッチをオフしておき、エンジンブレーキによる制動力を必要とするときにだけ、アクセルオフ後にスイッチをオンに切り替えることがある。
しかしながら、上述のような技術では、エンジンブレーキ装置（圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置）のスイッチがオンになってから排気タービンの可変ノズルを絞るようになっているため、減速意思を持って、ドライバがアクセルをオフにした後に、さらなる減速を目的としてエンジンブレーキ装置のスイッチをオンにした場合に、排気タービンの排圧が十分に上昇するまでにタイムラグが生じ、アクセルオフの直後には十分なエンジンブレーキ力が得られないという課題がある。
【００１４】
すなわち、エンジンブレーキ装置のスイッチをオンにしてから排気タービンの可変ノズルが絞られるが、このような可変ノズルの絞り制御直後では排圧が十分上昇していないために、エンジンブレーキ装置の作動初期には十分なエンジンブレーキ力を得られないのである。
また、これに加えて、アクセルオフ時からエンジンブレーキ装置のスイッチをオンにするまでの間は、当然エンジンブレーキ装置が作動しないので、これに上述のタイムラグも加わることで、ドライバによっては、エンジンブレーキが効きはじめるまでを相当長い時間に感じてしまう場合もある。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、上述のようなエンジンブレーキ装置の作動直後から十分なエンジンブレーキ力を得られるようにした、エンジン補助ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置は、運転席近傍に配設されたエンジンブレーキスイッチのオンオフを切り替えることによりエンジンブレーキ装置の作動，非作動が制御される。そして、アクセルペダル開度検出手段からの検出情報に基づいてアクセルペダルオフ状態が判定されると、エンジンブレーキスイッチのオンオフに関係なく該制御手段により、該排気絞り手段が常に絞り方向に制御されるのでアクセルオフの直後から排圧を十分に高めておくことができる。したがって、ドライバがアクセルオフ後にエンジンブレーキスイッチをオンにしてエンジンブレーキ装置を作動させる場合、エンジンブレーキ装置の作動直後から大きなエンジンブレーキ力を得ることができる。
【００１７】
また、請求項２記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置は、上記請求項１記載の構成に加えて、該排気絞り手段が絞り方向に制御されている状態で、且つ、該エンジンブレーキ装置が作動している状態において、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて該吸気圧又は該排気圧が所定圧よりも大きくなったことが検出されると、該制御手段により、該排気絞り手段が開方向に制御されるように構成されていることを特徴としている。これにより、排気タービンに送給される圧が高くなり過ぎることもなく、排気タービンやエンジンを保護して耐久性を向上させることができる。
【００１８】
なお、上記請求項１記載の構成に加えて、該エンジンの吸気圧又は排気圧を検出する圧力検出手段が設けられ、該排気絞り手段が絞り方向に制御され、その後、該エンジンブレーキ装置が作動した状態において、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて該吸気圧又は該排気圧が所定圧よりも大きくなったことが検出されると、該制御手段により、該排気絞り手段が開方向に制御されるように構成してもよい（態様１）。
【００１９】
また、上記請求項１記載の構成に加えて、該アクセルペダル開度検出手段からの検出情報に基づいてアクセルペダルオフ状態が検出されると、該制御手段により、該絞り手段が最も絞られた状態に制御されるように構成してもよい（態様２）。
また、請求項３記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置は、上記請求項２記載の構成に加えて、該排気絞り手段が、段階的に開度変更可能な可変ノズルとして構成され、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて該吸気圧又は該排気圧が所定圧よりも大きくなったことが検出されると、該制御手段により該可変ノズルの開度が１段階だけ開方向に変更されるように構成されることを特徴としている。これにより、ターボチャージャに十分な圧力を供給しつつ、ターボチャージャやエンジンを保護することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式的な構成図であって、多気筒エンジン１のうちの任意の気筒の排気側プッシュロッド８とこれとは異なる気筒の排気弁４とを接続する油路１１に沿って切断した模式的な断面図であり、ロッカアーム１０の中央の破断線を境にしてそれぞれ左右で異なる気筒の断面図を示している。
【００２１】
図１に示すように、エンジン１には、エンジンブレーキ装置としての圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ１００や、吸気を排気圧により過給するターボチャージャ１０２が付設されており、主に、これらのエンジンブレーキ装置１００とターボチャージャ１０２とから、本発明のエンジン補助ブレーキ装置が構成されている。
【００２２】
ここで、まずエンジンブレーキ装置として設けられた圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ１００について説明すると、このエンジンブレーキ装置１００は従来の圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキと略同様に構成されている。
すなわち、図１に示すように、排気側プッシュロッド８の上端部は、ロッカシャフト６に軸支された排気側ロッカアーム１０の端部に当接しており、一方、プッシュロッド８の下端部は、クランクシャフトの回転に応じて回転駆動されるカム（図示省略）に当接している。これにより、プッシュロッド８はカムの回転駆動に応じて上下方向に往復動し、ロッカアーム１０を揺動させるようになっている。
【００２３】
また、シリンダヘッド２には２つの排気弁４，４に当接し、且つこれらの排気弁４，４を同時に開閉駆動しうるバルブブリッジ５が設けられており、各ロッカアーム１０の先端部は上記のバルブブリッジ５に当接している。したがって、上記ロッカアーム１０が揺動すると、これに応じて排気弁４，４が同時に開閉駆動されるようになっている。
【００２４】
そして、各気筒の排気側のプッシュロッド８と、これに対応する気筒の排気弁４とは油路１１を介して接続されている。さらに詳しく説明すると、油路１１は、図１に示す気筒のピストン２１が圧縮上死点近傍になったときに排気行程を迎える気筒のプッシュロッド８に接続されているのである。
また、図示するように、各油路１１のプッシュロッド側端部には第１油室１２ａが形成されており、この第１油室１２ａにはプッシュロッド８に当接して油路１１内を往復動しうるマスタピストン１２ｂが嵌挿されている。
【００２５】
また、各気筒の一方の排気弁４の上部の油路１１内には、第２油室１３ａが形成されており、この第２油室１３ａには、上記油路１１を介して供給される作動油の油圧に応じて往復動しうるスレーブピストン１３ｂが設けられている。さらに、スレーブピストン１３ｂに下方には、このスレーブピストン１３ｂと排気弁４と当接してスレーブピストン１３ｂからの駆動力を排気弁４に伝達する作動ロッド１７が設けられている。これにより、排気弁４をスレーブピストン１３ｂの駆動に応じてロッカアーム１０とは独立して駆動できるようになっている。
【００２６】
さらに、この油路１１の他方の端部側（図中右側）には、逆止弁（コントロールバルブ）１４と電磁弁（ソレノイドバルブ）１５とが設けられており、電磁弁１５には制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）１６に接続されている。また、この電磁弁１５の先方には、所定圧の作動油を供給しうる作動油供給部（図示省略）が設けられている。なお、電磁弁１５が作動して油路１１内に高圧作動油が供給されると、スレーブピストン１３ｂには所定圧の作動油が作用することになるが、この作動油圧は、この所定油圧のみではスレーブピストン１３ｂを押し下げることはできないような圧力に設定されている。
【００２７】
したがって、このようなエンジンブレーキ装置１００を作動させるときは、コントローラ１６からの制御信号により電磁弁１５をオンにして、作動油を作動油供給部から各油路１１に供給する。このとき、作動油は上述の逆止弁を介して油路１１内に供給されるので、油路１１内は所定圧状態に保たれる。
一方、第１油室１２ａでは、排気側プッシュロッド８によりマスタピストン１２ｂが往復駆動されて油圧が発生する。そして、このマスタピストン１２ｂの作動により作動油供給部から供給された作動油が高圧に加圧され、第２油室１３ａのスレーブピストン１３ｂに作用する。スレーブピストン１３ｂは、この油圧に応じて（即ち、マスタピストン１２ｂの往復動に応じて）スレーブピストン１３ｂ及び作動ロッド１７が駆動される。これにより、スレーブピストン１３ｂ及び作動ロッド１７の作動に応じて、排気弁４がロッカアーム１０による開閉タイミングとは異なるタイミングで開閉駆動されるようになる。
【００２８】
なお、図１中に示す符号１９は、電磁弁１５をオフにして油路１１内が低圧になったときに、マスタピストン１２ｂを排気側プッシュロッド８から隔離するためのフラットスプリングである。
【００２９】
ここで、圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ１００の作動時における各気筒の排気弁４，４の開閉タイミングについて説明すると、図１に示す気筒の吸気弁は、通常時と同様にピストン２１が下死点を通過した直後に閉じられて圧縮行程を開始する。
一方、圧縮行程から膨張行程からへの移行時（即ち、ピストン２１が圧縮上死点近傍にあるとき）には、排気を開始する気筒（この場合は、油路１１の第１油室１２ａ側が接続された気筒）の排気側プッシュロッド８の作動に応じて、スレーブピストン１３ｂが駆動され、排気弁４，４が開弁駆動される。したがって、ピストン２１により燃焼室２０で高圧状態に圧縮された空気が排気弁４，４から排出される。
【００３０】
また、上述と同様に、他の気筒の排気弁も、これに対応した気筒の排気側プッシュロッドの駆動タイミングに応じて開閉駆動されることになる。
そして、各気筒において、このように排気弁４が作動することにより、シリンダ内での圧縮仕事が増大して、エンジン１のエンジンブレーキ力が大きくなるようになっている。
【００３１】
なお、このようなエンジンブレーキ装置１００の作動時には、燃料のシリンダ内への供給は停止されるようになっている。
また、車両の例えば運転席（図示省略）近傍には、エンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ（図２参照）１７４が設けられており、ドライバがこのオンオフスイッチ１７４を操作することにより、エンジンブレーキ装置１００の作動，非作動が切り替えられるようになっている。
【００３２】
ところで、上述したように、このエンジン１には、排気圧による排気エネルギにより吸気を過給するいわゆるターボチャージャ１０２も設けられている。
ターボチャージャ１０２は、主に、エンジン１の排気通路１０３に介装されて排気ガスの排気エネルギを受けて回転する排気タービン１２１と、エンジン１の吸気通路１０４に介装され排気タービン１２１の回転力により回転して吸入空気（吸気）を圧縮する吸気コンプレッサ１２２とから構成されている。
【００３３】
また、排気通路１０３上にはタービンハウジング１０３Ａが設けられ、排気タービン１２１はこのタービンハウジング１０３Ａ内に設けられている。また、これと同様に、吸気通路１０４にはコンプレッサハウジング１０４Ａが設けられており、吸気コンプレッサ１２２はこのコンプレッサハウジング１０４Ａ内に設けられている。
【００３４】
また、排気タービン１２１と吸気コンプレッサ１２２とはタービンシャフト１２３により接続されており、吸気コンプレッサ１２２は、排気タービン１２１の回転数に応じた回転数で回転するようになっている。
ところで、上述したタービンハウジング１０３Ａには、排気タービン１２１に衝突する排気ガスの速度を調整するための排気絞り手段１０５が設けられている。この排気絞り手段１０５は、図１及び図２に示すように、主に、タービンハウジング１０３Ａに取り付けられた可変ノズル１５１と、この可変ノズル１５１の開度を調整するアクチュエータ１５２とからなっており、制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）１６からの作動制御信号に基づいてアクチュエータ１５２の作動が制御されるようになっている。
【００３５】
そして、この可変ノズル１５１の開度を絞ることで、排気タービン１２１に衝突する排気ガスの流速を速めることができ、また、可変ノズル１５１の開度を開放することで、排気ガスの流速を遅くすることができるのである。なお、このような排気タービン１２１の可変ノズル１５１をＶＧ（Variable Geometry ：可変ガイドベーン）ともいう。
【００３６】
ここで、可変ノズル１５１の開度調整を行なうための構造について簡単に説明すると、例えば図３に示すように、タービンブレード２１ａよりも上流側（排気入口側）には、ノズル本体１５１ａが複数配設されており、各ノズル本体１５１ａは軸部材１５３に固定されている。また、軸部材１５３は、タービンハウジング１０３Ａに回動自在に支持されるとともに、図３に示すような係合部材１５４を介してアクチュエータリング１５５に係合している。なお、アクチュエータリング１５５は、タービンハウジング１０３Ａに対してタービンシャフト１２３を中心に回動可能に支持された円板状の部材である。また、ノズル本体１５１ａと軸部材１５３と係合部材１５４とは相対的な変位がないように一体に固定して取り付けられている。
【００３７】
一方、係合部材１５４には溝部１５４ａが形成されており、この溝部１５４ａをガイドとしてアクチュエータリング１５５に突設されたピン部材１５５ａが摺動するようになっている。
したがって、アクチュエータ１５２を作動させてアクチュエータリング１５５を回動させると、ピン部材１５５ａが溝部１５４ａ内を移動することで係合部材１５４の傾きが変化して、ノズル本体１５１ａの向きが変更されるようになっているのである。そして、例えばエンジン１の高速運転時には、図４（ａ）に示すように、可変ノズル１５１を開放することで排気ガスのエネルギを有効に利用するようになっている。また、エンジン１の低速運転時には、図４（ｂ）に示すように、可変ノズル１５１を絞った状態とすることで排気タービン１２１への排気ガスの流速を速め、少ない排気エネルギでも排気タービン１２１を高回転させるようになっている。
【００３８】
そして、排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度は、コントローラ（ＥＣＵ）１６からの制御信号に基づいて制御されるようになっている。すなわち、図１に示すように、このコントローラ１６には、エンジン１の回転数情報、排気タービン１２１の回転数情報、可変ノズル１５１の開度情報及び車速情報等が入力されるようになっており、これらの情報から、通常走行時には、通常走行モードで可変ノズル１５１の開度が制御されるようになっている。なお、通常走行モードによる可変ノズル１５１の開度制御は、公知の技術と同様のものであるので、ここでは説明を省略する。
【００３９】
また、この可変ノズル１５１の開度は段階的に変更可能に構成されており、本実施形態の場合は、例えば８段階に開度が調整されるようになっている。
そして、このようなエンジンブレーキ装置１００とターボチャージャ１０２とを組み合わせることにより、より大きなエンジンブレーキ力が得られるようになっている。すなわち、エンジンブレーキ装置１００の作動時には、高圧状態で排出された圧縮空気により排気タービン１２１が高速で駆動される。そして、この排気タービン１２１に接続された吸気コンプレッサ１２２により吸入空気が圧縮されて、より多くの空気がシリンダ内に送給されるのである。そして、これにより、ピストン２１の圧縮仕事を増大させて、エンジンブレーキによる制動力を高めるようになっているのである。
【００４０】
さて、次に、本発明の要部について説明すると、このエンジン１を搭載した車両（図示省略）には、図２に示すように、アクセルペダル１７１の開度を検出するアクセルペダル開度検出手段（以下、アクセル開度センサという）１７０が設けられている。
また、図１，図２に示すように、吸気コンプレッサ１２２よりも下流側の吸気系（吸気通路）１０４には、吸気圧（過給圧又はブースト圧）を検出するブースト圧センサ（圧力検出手段）１７２が設けられ、このブースト圧センサ１７２により吸気コンプレッサ１２２により過給された過給圧Ｐが検出されるようになっている。
【００４１】
そして、図２に示すように、コントローラ１６には、これらのアクセル開度センサ１７０からのアクセル開度情報、ブースト圧センサ１７２からのブースト圧（過給圧）情報及びエンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４からのオンオフ情報が入力されるようになっており、これらの情報から、エンジンブレーキ装置１００作動時の可変ノズル１５１の開度が制御されるようになっている。
【００４２】
すなわち、本発明のエンジン補助ブレーキ装置では、アクセル開度センサ１７０からの検出情報に基づいて、アクセルペダルの踏み込みがオフであると判定されると、コントローラ１６により、上記排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度が最も絞った状態に制御されるようになっている。
そして、このようにドライバによるアクセルオフが検出されるとただちに可変ノズル１５１の開度を最大に絞ることで、排気タービン１２１を高速回転させてシリンダ内に送給される空気の量を増大させるようになっている。これにより、シリンダ内でのピストン２１の圧縮仕事が増大するので、エンジンブレーキ装置１００が非作動であっても、通常よりも強いエンジンブレーキ力を得ることができる。
【００４３】
また、アクセルオフ後に、すぐに排圧（排気圧）や過給圧（ブースト圧）が高まるので、このようなアクセルオフ後にエンジンブレーキ装置１００のスイッチ１７４をオンにした場合でも、エンジンブレーキ装置１００の作動初期にタイムラグが生じることなく、速やかに大きなエンジンブレーキ力を得ることができるのである。
【００４４】
ところで、一般にこのようなエンジンブレーキ装置１００を備えた車両では、エンジンブレーキ装置１００のスイッチ１７４をオンにしてから可変ノズル１５１の絞り制御を行なって、エンジンブレーキ力を高めるようにすることが考えられるが、可変ノズル１５１を絞った直後では排圧（又は過給圧）が十分上昇していないため、このようにエンジンブレーキ装置１００が作動してから可変ノズル１５１を絞るようなものでは、排圧（又は過給圧）が高まるまでの間にタイムラグが生じてしまう。したがって、従来では、エンジンブレーキ装置１００の作動初期には十分なエンジンブレーキ力を得ることができなかったのである。
【００４５】
これに対して、本発明のエンジン補助ブレーキ装置では、ドライバの減速度の要求パラメータとしてアクセル開度センサ１７０からのアクセル開度情報を取り込み、アクセルペダル１７１の踏み込みがなくなるとエンジンブレーキを要求しているものとして、即座に排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度を最も絞った状態に制御するので、アクセルオフ後にエンジンブレーキ装置１００のスイッチ１７４をオンした場合でも、速やかに排圧が上昇してエンジンブレーキ装置１００の作動初期のエンジンブレーキ力を高めることができるのである。
【００４６】
さらに、本装置では、排気タービン１２１の可変ノズル１５１が絞り方向に制御され、且つエンジンブレーキ装置１００が作動している状態において、ブースト圧センサ１７２からの検出情報に基づいて過給圧Ｐが所定圧Ｐ0 よりも大きくなったことが検出されると、コントローラ１６により、可変ノズル１５１が１段階だけ開方向に変更されるようになっている。
【００４７】
すなわち、エンジンブレーキ装置１００の作動時には、シリンダ内の空気が高圧に圧縮された状態でシリンダ外に排出されるので、上述のように、可変ノズル１５１の開度を最も絞った状態のままにしておくと、排気タービン１２１の回転速度が高速になりすぎて、吸気コンプレッサ１２２による過給圧（ブースト圧）が高まり過ぎることが考えられる。
【００４８】
そして、このようにブースト圧が高まり過ぎると、エンジン１やターボチャージャ１０２に過大な負荷が加わるので、これらエンジン１やターボチャージャ１０２を保護すべく、過給圧Ｐが所定圧Ｐ0 よりも大きなると、可変ノズル１５１の開度を１段階だけ開方向に変更するようになっているのである。
本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置は、上述のように構成されているので、例えば、図５に示すようなフローチャートにしたがって、可変ノズル１５１の開度が制御される。
【００４９】
以下、このフローチャートに基づいて本装置の動作を説明すると、まず、ステップＳ１において、アクセル開度センサ１７０からの情報を取り込んで、アクセルペダル１７１がオンかオフかを判定する。ここで、アクセルペダル１７１がオンであると判定された場合、すなわち、ドライバがアクセルペダル１７１を踏んでいる場合は、減速要求がないものとしてＮＯのルートを通ってステップＳ７に進み、排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度を通常走行モードにより制御する。なお、この通常走行モード時における可変ノズル１５１の開度制御は、公知の技術と同様のものであり、ここでは説明を省略する。
【００５０】
また、ステップＳ１において、アクセルペダル１７１がオフであると判定された場合は、ドライバがエンジンブレーキを要求しているものとしてステップＳ２に進むみ、エンジンブレーキ装置１００のスイッチ１７４のオンオフに関係なく排気タービン１２１の可変ノズル１５１の開度を最も絞った状態に制御する。
次に、ステップＳ３に進んで、エンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４がオンであるか否かを判定する。ここでスイッチ１７４がオンの場合はステップＳ４に進み、エンジンブレーキ装置１００を作動させる。
【００５１】
これにより、オンオフスイッチ１７４をオンにした直後から大きなエンジンブレーキ力が得られるようになる。
また、ステップＳ３において、オンオフスイッチ１７４がオフである場合には、次にステップＳ８に進んで、エンジンブレーキ装置１００の作動を停止してからリターンする。
【００５２】
なお、２回目以降の制御周期において、ステップＳ３でこのスイッチ１７４がオンになっている場合であって、その直前の制御周期でエンジンブレーキ装置１００がすでに作動中である場合には、このステップＳ４は実質的には省略される。
次に、ステップＳ４からステップＳ５に進み、このステップＳ５において、ブースト圧センサ１７２からの検出情報を取り込んで、過給圧（ブースト圧）Ｐが所定圧Ｐ0 よりも大きいか否かを判定する。ここで、過給圧Ｐが所定圧Ｐ0 よりも大きいと判定すると、次にステップＳ６に進んで、可変ノズル１５１の開度を１段階だけ開放側に変更してからリターンする。このとき、可変ノズル１５１の開度を１段階だけ開放側にするだけで、ターボチャージャ１０２及びエンジン１は十分保護される。また、吸気圧Ｐが所定圧Ｐ0 よりも小さい場合は、そのままリターンする。
【００５３】
このように、本装置によれば、例えば通常の走行時にエンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４をオフしておいて、アクセルオフ後にこのオンオフスイッチ１７４をオンに切り替えるような場合であっても、このスイッチ１７４のオンへの切り替え直後から大きなエンジンブレーキ力を得ることができる。
すなわち、アクセルオフが検出されると、オンオフスイッチ１７４の状態にかかわらず可変ノズル１５１の開度を最大に絞るので、図６（ａ）に示すように、この直後から排圧及び過給圧を十分に高めておくことができる。したがって、ドライバがアクセルオフ後にエンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４をオンにする場合、図６（ｂ）に示すように、スイッチ１７４をオンにした直後からすなわち、エンジンブレーキ装置１００の作動初期から、タイムラグを生じることがなく十分なエンジンブレーキ力を得ることができるのである。
【００５４】
また、エンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ１７４がオフの場合であっても、アクセルがオフであれば可変ノズル１５１の開度が最大に絞られるので、エンジンブレーキ装置１００が非作動でも従来よりも大きなエンジンブレーキ力を得ることができる。
また、本装置では、新たに追加する部品もほとんどないので、コスト増や重量増を招くこともないという利点がある。
【００５５】
また、ブースト圧センサ１７２からの検出情報に基づいて、ブースト圧が所定値より大きくなると、可変ノズル１５１の開度を１段階開放側に変更することで、ターボチャージャ１０２に供給する圧力を高く保ちながら、ターボチャージャ１０２やエンジン１を保護することができるという利点がある。
なお、本装置では、圧力検出手段として、吸気コンプレッサ１２２よりも下流側に設けられたブースト圧センサ１７２を用いたが、これ以外に、排気圧を検出するような圧力センサ（排気圧センサ）を用いてもよい。この場合、排気圧センサを排気タービン１２１よりも上流側に設けて排気タービン１２１に加わる負荷を検出し、所定の排気圧を越えた場合に、上記可変ノズル１５１の絞りを１段階だけ開放側に変更すれるようすればよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、図３，図４に示すような可変ノズル１５１を有するターボチャージャ１０２を用いて説明しているが、本発明に適用されるターボチャージャはこのようなものに限定されるものではなく、排気タービン１２１の容量を変更できるようにした可変容量ターボチャージャであれば他のものを用いてもよい。例えば、図７（ａ）は排気入口に設けられた１つの可変翼を制御することで排気流入量を制御する排気タービンであり、図７（ｂ）は排気入口を２分割してその一方に開閉可能なバルブを設けた排気タービンであるが、このようなタイプの排気タービンをそなえたターボチャージャであっても、本発明に適用することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置によれば、例えば通常の走行時にエンジンブレーキ装置を非作動にしておいて、アクセルオフ後にこのエンジンブレーキ装置を作動させるような場合であっても、エンジンブレーキ装置の作動直後から大きなエンジンブレーキ力を得ることができる。
【００５８】
すなわち、アクセルペダルオフ状態が検出されると、エンジンブレーキスイッチのオンオフに関係なく、常に排気絞り手段の開度を絞るので、この直後から排圧を十分に高めておくことができるのである。したがって、ドライバがアクセルオフ後にエンジンブレーキスイッチをオンにしてエンジンブレーキ装置を作動させる場合、エンジンブレーキ装置の作動直後からタイムラグを生じることなく、エンジンブレーキ力を得ることができるのである。
【００５９】
また、請求項２記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置によれば、アクセルオフで排気絞り手段が絞り方向に制御され、且つエンジンブレーキ装置が作動しているときに、排気タービンに送給される圧が高くなり過ぎると排気絞り手段が開放側に変更されるので、排気タービンやエンジンを保護して耐久性を向上させることができる。
【００６０】
なお、アクセルオフによって排気絞り手段が絞り方向に制御されて排圧が上昇し、さらに、その後エンジンブレーキ装置が作動した状態ときに、排気タービンに送給される圧が高くなり過ぎると排気絞り手段が開放側に変更されるように構成した場合（態様１）には、排気タービンやエンジンを保護して耐久性を向上させることができる。
【００６１】
また、アクセルペダルオフ状態が検出されると、エンジンブレーキ装置の作動・非作動にかかわらず可変ノズルの開度を最大に絞るように構成した場合（態様２）には、この直後から排圧を十分に高めておくことができる。したがって、ドライバがアクセルオフ後にエンジンブレーキ装置を作動させる場合、エンジンブレーキ装置の作動直後からタイムラグを生じることなく、十分なエンジンブレーキ力を得ることができるのである。
【００６２】
また、請求項３記載の本発明のエンジン補助ブレーキ装置によれば、圧力検出手段からの検出情報に基づいて、吸気圧又は排気圧が所定値より大きくなると、可変ノズルの開度を１段階開放側に変更することで、ターボチャージャに十分な圧力を供給しつつ、ターボチャージャやエンジンを保護することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における全体構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における要部機能に着目した模式的なブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における排気タービンの可変ノズルの構成を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における排気タービンの可変ノズルの動作を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における動作を説明するためのフローチャートの一例である。
【図６】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置における効果を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施形態としてのエンジン補助ブレーキ装置に適用される排気タービンの他の例を示す模式図である。
【図８】一般的な排気ブレーキ装置の吸収馬力を説明するための図である。
【図９】一般的な排気ブレーキ装置の排気圧と排気温度及び吸収馬力との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ シリンダヘッド
４ 排気弁
４ａ 排気ポート
５ 中間部材としてのバルブブリッジ
６ ロッカシャフト
８ 排気側プッシュロッド
１０ 排気側ロッカアーム
１１ 油路
１２ａ 第１油室
１２ｂ マスタピストン
１３ａ 第２油室
１３ｂ スレーブピストン
１４ 逆止弁（コントロールバルブ）
１５ 切換手段としての電磁弁（ソレノイドバルブ）
１６ 制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）
１９ フラットスプリング
２０ 燃焼室
２１ ピストン
１００ エンジンブレーキ装置としての圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ
１０２ ターボチャージャ
１０３ 排気系（又は排気通路）
１０３Ａ タービンハウジング
１０４ 吸気系（又は吸気通路）
１０４Ａ コンプレッサハウジング
１０５ 排気絞り手段
１２１ 排気タービン
１２１ａ タービンブレード
１２２ 吸気コンプレッサ
１２３ タービンシャフト
１５１ 可変ノズル
１５１ａ ノズル本体
１５２ 排気タービン用アクチュエータ
１５３ 軸部材
１５４ 係合部材
１５４ａ 溝部
１５５ アクチュエータリング
１５５ａ ピン部材
１７０ アクセル開度センサ（アクセルペダル開度検出手段）
１７１ アクセルペダル
１７２ ブースト圧センサ（圧力検出手段）
１７４ エンジンブレーキ装置用オンオフスイッチ
Claims (3)
- エンジンのシリンダ内で圧縮された空気を圧縮上死点付近でシリンダ外に排出するエンジンブレーキ装置と、
運転席近傍に配設されオンオフを切り替えることにより該エンジンブレーキ装置の作動，非作動を制御するエンジンブレーキスイッチと、
該エンジンの排気系に設けられ該エンジンから排出された排気圧により駆動される排気タービンと、
該排気タービンより上流側の排気系に配設され該排気タービンに供給される排気速度を変更可能に構成された排気絞り手段と、
該エンジンの吸気系に設けられ該排気タービンの回転力により駆動される吸気コンプレッサと、を有するエンジン補助ブレーキ装置において、
アクセルペダル開度を検出するアクセルペダル開度検出手段と、
該排気絞り手段の状態を制御する制御手段とをそなえ、
該アクセルペダル開度検出手段からの検出情報に基づいてアクセルペダルオフ状態が判定されると、該エンジンブレーキスイッチのオンオフに関係なく、該制御手段により、常に該排気絞り手段が絞り方向に制御されることを特徴とする、エンジン補助ブレーキ装置。 - 該エンジンの吸気圧又は排気圧を検出する圧力検出手段が設けられ、
該排気絞り手段が絞り方向に制御されている状態で、且つ、該エンジンブレーキ装置が作動している状態において、該圧力検出手段からの検出情報に基づいて該吸気圧又は該排気圧が所定圧よりも大きくなったことが検出されると、
該制御手段により、該排気絞り手段が開方向に制御されるように構成されていることを特徴とする、請求項１記載のエンジン補助ブレーキ装置。 - 該排気絞り手段が、段階的に開度変更可能な可変ノズルとして構成され、
該圧力検出手段からの検出情報に基づいて該吸気圧又は該排気圧が所定圧よりも大きくなったことが検出されると、該制御手段により該可変ノズルの開度が１段階だけ開方向に変更されるように構成されることを特徴とする、請求項２記載のエンジン補助ブレーキ装置。
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