JP3900549B2 - 圧縮圧開放型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、内燃機関（エンジン）の吸気弁や排気弁等の機関弁の開閉タイミングを制御することで制動力を得るようにした、圧縮圧開放型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。
また、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型エンジン補助ブレーキ装置が開発，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型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型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、上述の圧縮圧開放型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。
【０００５】
次に、圧縮行程から膨張行程に移行する直前に、排気弁を開いて、圧縮された吸気を排気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。
また、例えば特開平５−３３６８４号公報等にもこのような補助ブレーキ装置に関する技術が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気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ための具体的な構成としては、例えば図７，図８に示すようなものが考えられる。
ここで、図７は圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置を有するエンジンの動弁機構の一例を示す模式図であって、ＯＨＣ（オーバヘッドカムシャフト）式動弁機構として構成されており、図中、２は排気弁駆動用ロッカアーム（排気ロッカアーム）、６は吸気弁駆動用ロッカアーム（吸気ロッカアーム）、８は圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム（補助ロッカアーム）、２２はロッカシャフトである。
【０００９】
ロッカシャフト２２は各気筒毎に分割して設けられており、ロッカシャフト２２の両端部はそれぞれロッカシャフト支持部（図示省略）により回転可能に支持されている。
また、このロッカシャフト２２は排気ロッカアーム２と一体に形成されたロッカアーム一体型ロッカシャフトであって、排気ロッカアーム２の揺動に応じてロッカシャフト２２も回動するようになっている。
【００１０】
一方、吸気ロッカアーム６はロッカシャフト２２に遊嵌されており、吸気ロッカアーム６とロッカシャフト２２とは互いに相対回転可能に構成されている。
また、ロッカシャフト２２には、補助ロッカアーム８も遊嵌されている。この補助ロッカアーム８は、図示しないエンジン補助ブレーキ用カム（補助カム）により駆動されるものである。また、この補助カムは、エンジン補助ブレーキの作動に適したカムプロフィールに形成されており、エンジンの圧縮上死点近傍で補助ロッカアーム８を揺動させるようなカムプロフィールに形成されているものである。
【００１１】
また、この動弁機構には、補助ロッカアーム８と排気ロッカアーム２とを連結させて各ロッカアーム２，８を一体に作動させる連係モードと、補助ロッカアーム８と排気ロッカアーム２とを切り離して排気ロッカアーム２を単独で作動させる非連係モードとを切り換えるための切り換え機構（又はロッカアーム係合機構）３０が設けられている。
【００１２】
そして、この切り換え機構３０の作動を制御することにより、エンジンの通常運転とエンジン補助ブレーキの作動とが切り換えられる。
すなわち、エンジン１の通常運転時には、排気ロッカアーム２と補助ロッカアーム８とを切り離し、排気ロッカアーム２のみで排気弁を駆動する。これにより、排気弁は通常のバルブタイミングで開閉駆動される。
【００１３】
また、エンジン補助ブレーキの作動時には、補助ロッカアーム８と排気ロッカアーム２とを連結して一体に作動させ、排気弁を排気ロッカアーム２及び補助ロッカアーム８の両方により駆動する。これにより、排気弁が圧縮上死点近傍においても開弁して、圧縮エネルギを逃がすことで制動力を得ることができる。
なお、切り換え機構３０としては、係合ピン等を流体圧により進退させることで、補助ロッカアーム８をロッカシャフト２２から切り離したり、ロッカシャフト２２に連結させたりする機構が考えられる。
【００１４】
ところで、このような吸排気弁の開閉駆動にロッカアーム６，２を用いた動弁機構では、ロッカアーム６，２とカム３６，３２との接点Ａからロッカアーム６，２の揺動中心（すなわち、ロッカシャフト２２の中心軸線）２２Ａまでの距離Ｍと、この揺動中心２２Ａからロッカアーム６のバルブ作用点Ｂまでの距離Ｎとをどのような大きさに設定するかで動弁系の動特性は大きく変化する。
【００１５】
特に、上述の距離Ｎと距離Ｍとの比（ロッカ比）Ｎ／Ｍをどのように設定するかはエンジンの動特性を考慮するうえで重要な要素である。
ここで、ロッカ比Ｎ／Ｍを小さく設定すると、同一のバルブリフト量を得るためにはカムのリフトを高くする必要がある。しかしながら、このようにカムのリフトを高くすると、エンジンの高速回転時にロッカアームのカムに対する追従性を悪化させてしまう。
【００１６】
また、上述とは逆にロッカ比Ｎ／Ｍを大きく設定すると、接点Ａに作用する荷重が大きくなり、ロッカアームの耐久性等が悪化してしまう。すなわち、接点Ａにおける荷重は、作用点Ｂにおける荷重とロッカ比Ｎ／Ｍとの積に等しいので、ロッカ比Ｎ／Ｍを大きくした分だけ、接点Ａの荷重が大きくなり、ロッカアームに作用する負荷も大きくなってしまうのである。
【００１７】
このように、ロッカ比の設定によるロッカアームの追従性とロッカアームの耐久性とはトレードオフの関係にあり、このような場合、通常は、双方の性能の重要度を勘案して妥協点を見いだしてロッカ比を設定することが考えられる。
一方、補助ロッカアーム８は、エンジン補助ブレーキの作動時には、排気弁を圧縮上死点近傍で開弁させるため比較的大きなバルブ駆動力が必要である。すなわち、圧縮上死点近傍では、燃焼室は圧縮された吸気により高圧状態となっており、このような状態で排気弁を開弁駆動するには、大きな力が必要となるのである。
【００１８】
したがって、このような動弁機構をそなえた圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置において、補助ロッカアームのロッカ比を吸気ロッカアームや排気ロッカアームのロッカ比と同様に設定すると、補助ロッカアームに作用する力が過大なものとなり、補助ロッカアームが大型化してしまうという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、各ロッカアームのロッカ比を最適化できるようにした、圧縮圧開放型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。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置は、排気カムの作動にしたがって排気行程において排気弁を開弁させる排気ロッカアームと、該排気ロッカアームと一体作動可能に構成され該排気ロッカアームとは異なるタイミングで該排気弁を開弁させる補助ロッカアームと、圧縮上死点近傍で該補助ロッカアームを駆動する補助カムと、該排気ロッカアームと該補助ロッカアームとを支持するロッカシャフトとをそなえ、該ロッカシャフトの中心軸線から該補助ロッカアームにおける補助カムとの接点までの距離が、該ロッカシャフトの中心軸線から該排気ロッカアームにおける排気カムとの接点までの距離よりも長く設定されていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項２記載の本発明の圧縮圧開放型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、該ロッカシャフトの中心軸線から上記いずれかのロッカアームにおけるカムとの接点までの距離と該ロッカシャフトの中心軸線から該排気弁の作動点までの距離との比をロッカ比とし、該補助ロッカアームのロッカ比が、該排気ロッカアームのロッカ比よりも小さく設定されていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項３記載の本発明の圧縮圧開放型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、該排気ロッカアームのロッカ比が、該補助ロッカアームのロッカ比の略１．５倍に設定されていることを特徴としている。
【００２２】
【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圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置について説明する。
まず、このエンジン１の基本的な構成について簡単に説明すると、図４〜図６に示すように、このエンジン１はＯＨＣ式の動弁機構をそなえており、吸気２弁，排気２弁の４弁式エンジンとして構成されている。
【００２３】
このエンジン１のシリンダヘッド２８には、図６に示すクランクシャフト２６の回転駆動力により回転駆動されるカムシャフト１０が配設されており、このカムシャフト１０には、エンジン１の通常運転時に適したカムプロフィールに形成された吸気カム３６及び排気カム３２が設けられている。
また、このエンジン１の動弁機構には、後述する各種ロッカアームを支持するためのロッカシャフト２２が設けられている。このロッカシャフト２２は、各気筒毎に分割されて構成されており、それぞれ同軸上に配設されている。また、ロッカシャフト２２の両端部は、図５に示すロッカシャフト支持部２４によりそれぞれ回転可能に支持されている。
【００２４】
一方、図４に示すように、ピストン２０の上方には吸気弁１８及び排気弁１６が配設され、さらに、吸排気弁１８，１６の上方には、バルブブリッジ１４，１２が配設されている。そして、２つの吸気弁１８，１８は、吸気用バルブブリッジ１４により同時に開弁駆動されるようになっており、同様に、２つの排気弁１６，１６は排気用バルブブリッジ１２により同時に開弁駆動されるようになっている。
【００２５】
なお、図４では、エンジン１の動弁系の機構を分かりやすく説明するためにロッカシャフト２２とカムシャフト１０とを分離して示している。
さて、ロッカシャフト２２には、排気弁駆動用ロッカアーム（排気ロッカアーム）２，ユニットインジェクタ駆動用ロッカアーム４，吸気弁駆動用ロッカアーム（吸気ロッカアーム）６及び圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム（補助ロッカアーム）８が設けられている。
【００２６】
また、カムシャフト１０には、上述した吸気カム３６や排気カム３２以外にも、補助ロッカアーム８を駆動するエンジン補助ブレーキ用カム（補助カム）３８やユニットインジェクタ用ロッカアーム４を駆動するユニットインジェクタ用カム３４が配設されている。
なお、各ロッカアーム２，４，６，８のカムシャフト１０側の端部には、カム３２，３４，３６，３８とロッカアーム２，４，６，８との間の摩擦を低減すべく、カム３２，３４，３６，３８に常に接するローラ（ベアリング）２ａ，４ａ，６ａ，８ａがそれぞれ設けられている。
【００２７】
ここで、ユニットインジェクタ用ロッカアーム４は、図示しないユニットインジェクタを駆動するためのロッカアームであって、このロッカアーム４の作動により所定のタイミングで燃料が噴射されるようになっている。
一方、上述の排気ロッカアーム２は、ロッカシャフト２２と一体に形成されたロッカシャフト一体型ロッカアームとして構成されており、排気ロッカアーム２に連動してロッカシャフト２２自体も回動するようになっている。
【００２８】
また、ユニットインジェクタ用ロッカアーム４及び吸気ロッカアーム６は、それぞれロッカシャフト２２に対して回転自在に軸支されており、これにより、各ロッカアーム２，４，６は、互いに影響を受けることなく独立して作動するようになっている。
補助ロッカアーム８は、エンジンブレーキの１つとしての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ（以下、単にエンジン補助ブレーキという）を作動させるためのロッカアームであって、ユニットインジェクタ用ロッカアーム４や吸気ロッカアーム６と同様にロッカシャフト２２に軸支されている。
【００２９】
そして、エンジン補助ブレーキの作動時には、この補助ロッカアーム８を排気ロッカアーム２と一体に作動するように制御して、排気弁１６を排気行程時以外の所定のタイミングで開弁させるようになっている。
ここで、圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキについて簡単に説明すると、このエンジン補助ブレーキは、例えば、以下のように作動するものである。すなわち、吸気行程時には通常通り吸気弁１８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１８及び排気弁１６をともに閉じて、シリンダ内の吸気を圧縮する。
【００３０】
そして、圧縮上死点近傍では燃料噴射を停止し、膨張行程に移行する直前に、排気弁１６を開いて、圧縮空気を排気弁１６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２０に作用しなくなり、ピストン２０を押し下げる力が取り除かれる。
さらに、圧縮空気を排出した後は、排気弁１６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２０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。
【００３１】
次に、ピストン２０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１６を開き、シリンダ内を大気圧近傍にしてピストン２０を上昇させようとする力を取り除くのである。この後、ピストン２０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２０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１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。
【００３２】
ところで、このようにしてエンジン補助ブレーキを作動させるには、排気弁１６を通常の作動タイミングとは異なるタイミングで作動させる必要がある。そこで、このエンジン１では、通常のタイミングと異なるタイミングで排気弁１６を開弁駆動する補助ロッカアーム８と、エンジン補助ブレーキの作動に適したカムプロフィールに形成されたエンジン補助ブレーキ用カム（補助カム）３８とが設けられている。
【００３３】
ここで、このエンジン補助カム３８は、エンジン補助ブレーキの作動時に、圧縮上死点近傍で補助ロッカアーム８を揺動させて排気弁１６を開弁させるようなカムプロフィールに形成されているのである。
つまり、エンジン１の通常運転時には、排気弁１６を排気ロッカアーム２のみで駆動し、エンジン補助ブレーキの作動時には、排気弁１６を排気ロッカアーム２及び補助ロッカアーム８の両方により駆動するようになっているのである。
【００３４】
このため、エンジン１の動弁機構には、補助ロッカアーム８が排気ロッカアーム２と一体に作動する連係モードと、補助ロッカアーム８が排気ロッカアーム２から切り離されて、単独で作動する非連係モードとを切り換えるための切り換え機構（又はロッカアーム係合機構）３０が設けられている。
ここで、上述の切り換え機構３０は、例えば特開平６−３２３１１３号公報に開示された油圧ピストン機構と略同様に構成されている。すなわち、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、切り換え機構３０は、ロッカシャフト２２の直径方向に形成された穴部４０と、この穴部４０内を進退しうる係合ピン４２と、係合ピン４２と略同軸上に配設されたリターンスプリング４４とを有して構成されており、係合ピン４２は、リターンスプリング４４の作用により、図中下方に付勢されている。
【００３５】
また、補助ロッカアーム８の所要の位置には、この係合ピン４２の上端部が侵入しうる係合穴４６が形成されている。
一方、上記の穴部４０と係合ピン４２の下端側との間には空間４８が形成されている。また、このエンジン１には、所定の圧力の作動油を供給する油圧供給系（図示省略）が設けられており、ロッカシャフト２２内には、油圧供給系からの作動油を上記空間４８に供給するための作動油供給路５０が形成されている。
【００３６】
そして、この空間４８に作動油が供給されると、図３（ｂ）に示すように、リターンスプリング４４の付勢力に抗して係合ピン４２が上方へ移動する。この場合、補助ロッカアーム８の係合穴４６と、ロッカシャフト２２の穴部４０との位置が一致したときに、係合ピン４２の上端（先端）が係合穴４６に係合して、補助ロッカアーム８とロッカシャフト２２とが接続状態となり、補助ロッカアーム８と排気ロッカアーム２とが一体で作動する連係モードとなるのである。
【００３７】
また、作動油の供給を断つと、図３（ａ）に示すように、上述のリターンスプリング４４の付勢力により係合ピン４２が下方に移動して、係合ピン４２が係合穴４６から離脱する。この場合は、補助ロッカアーム８はロッカシャフト２２から切り離されて排気ロッカアーム２とは連係しない非連係モードとなる。
そして、エンジン１の通常運転時は、補助ロッカアーム８をロッカシャフト２２から切り離して、排気ロッカシャフト２からの駆動力により通常の排気タイミングで排気弁１６を開弁駆動させるようになっている。
【００３８】
また、エンジン補助ブレーキを作動させる場合は、切り換え機構３０を制御して、補助ロッカアーム８をロッカシャフト２２と一体に作動させ、排気弁１６を圧縮上死点近傍でも開弁駆動させるようになっているのである。
次に、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置について説明すると、図１，図２に示すように、この動弁機構では、補助ロッカアーム８と補助カム３８との接点Ｃから補助ロッカアーム８の揺動中心（すなわち、ロッカシャフト２２の中心軸線）２２Ａまでの距離Ｌが、吸排気ロッカアーム６，２とカム３６，３２との接点Ａからロッカアーム６，２の揺動中心２２Ａまでの距離Ｍよりも長く設定されている。
【００３９】
これにより、揺動中心２２Ａからロッカアーム６のバルブ作用点Ｂまでの距離をＮとすると、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌの方が、吸排気ロッカアーム６，２のロッカ比Ｎ／Ｍよりも小さくなり、補助ロッカアーム８に作用する荷重を小さくすることができるのである。なお、本実施形態では、ロッカ比Ｎ／Ｌは１前後に設定されており、ロッカ比Ｎ／Ｍは１．５前後に設定されている。
【００４０】
ここで、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌを吸排気ロッカアーム６，２のロッカ比Ｎ／Ｍよりも小さく設定しているのは、主に以下の理由による。
すなわち、補助ロッカアーム８は、排気弁１６を圧縮上死点近傍で開弁させるので比較的大きなバルブ駆動力が必要である。つまり、圧縮上死点近傍では、燃焼室は圧縮された吸気により高圧状態となっており、このような状態で排気弁１８を開弁駆動するには、大きな力が必要となるのである。
【００４１】
したがって、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌを吸気ロッカアーム６や排気ロッカアーム２のロッカ比Ｎ／Ｍと同等に設定すると、図１，図２に示す補助ロッカアーム８と補助カム３８との接点Ｃに作用する荷重が過大なものとなり、補助ロッカアーム８の耐久性が低下してしまう。また、この場合、補助ロッカアーム８の耐久性を確保しようとすると、補助ロッカアーム８が大型化してしまい、重量やコストが大型化してしまう。
【００４２】
そこで、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置では、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌを、吸排気ロッカアーム６，２のロッカ比Ｎ／Ｍよりも小さく設定することで、補助ロッカアーム８の接点Ｃに作用する荷重を小さくするようにしているのである。
なお、上述したように、補助ロッカアーム８は、排気弁１６を圧縮上死点近傍で開弁させるので、排気弁１６のリフト量があまり大きいとピストン２０と干渉してしまう。また、補助ロッカアーム８による排気弁１６の開弁駆動は、圧縮空気を逃がすためだけのものであるので、あまり大きなバルブリフトは必要がない。したがって、補助ロッカアーム８による排気弁１６のバルブリフト量は小さめ（すなわち、補助カム３８のリフト量も小さめ）に設定されているので、エンジン高回転時における補助ロッカアーム８の補助カム３８への追従性の低下は特に問題となるものではない。
【００４３】
本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型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、エンジン１の通常運転時、即ち、エンジン補助ブレーキの非作動時には、切り換え機構３０が非連係モードに制御される。このとき、作動油供給路５０には作動油が供給されず、係合ピン４２がリターンスプリング４４の付勢力により、ロッカシャフト２２の穴部４０内に収納される。
【００４４】
したがって、補助ロッカアーム８は、ロッカシャフト２２から切り離されて、補助ロッカアーム８は排気ロッカアーム２と連動しない状態となる。
これにより、排気ロッカアーム２が排気カム３２により駆動されているときであっても、補助ロッカアーム８は排気ロッカアーム２に連動することなくカム３８のプロフィールに応じて作動する。
【００４５】
したがって、排気弁１８は、排気ロッカアーム２により駆動され、通常のエンジン運転に適したバルブタイミングで開閉駆動されるのである。なお、吸気弁１８も吸気ロッカアーム６により通常のバルブタイミングで開閉駆動される。
一方、エンジン補助ブレーキの作動時には、切り換え機構３０が連係モードに制御される。このとき、作動油供給路５０及び空間４８には、油圧供給系から所定の圧力の作動油が供給され、係合ピン４２がリターンスプリング４４の付勢力に抗して駆動される。
【００４６】
これにより、係合ピン４２が補助ロッカアーム８の係合穴４６に係合して、補助ロッカアーム８が、ロッカシャフト２２と一体に形成された排気ロッカアーム２と一体に作動する状態となる。したがって、補助カム３８により補助ロッカアーム８が駆動されると、排気ロッカアーム２も駆動され、排気弁１６が開弁駆動されることになる。
【００４７】
なお、上述したように、補助カム３８のプロフィールは、ピストン２０が圧縮上死点近傍にあるときに、補助ロッカアーム８を揺動させるように形成されており、これにより、排気弁１６が圧縮上死点近傍で所定量だけ開弁して、圧縮空気を開放してエンジン１に負の仕事をさせるのである。
また、このようなエンジン補助ブレーキ作動時であっても、エンジン１の排気行程時には、排気カム３２により通常通り排気弁１６が駆動され、補助ロッカアーム８も排気ロッカアーム２に連動して駆動される。
【００４８】
また、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置では、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌの方が、吸排気ロッカアーム６，２のロッカ比Ｎ／Ｍよりも小さく設定されているので、補助ロッカアーム８の接点Ｃに作用する荷重を減少させることができ、小さな駆動力で補助ロッカアーム８を駆動することができる。
【００４９】
これにより、補助ロッカアーム８の耐久性が向上するという利点がある。
また、補助カム３８のカム幅も縮小することができ、補助カム３８を小型化，軽量化することができる。これにより、補助カム３８や補助ロッカアーム８のレイアウト上の自由度も向上するという利点がある。
【００５０】
なお、本実施形態では、ＯＨＣ式の動弁機構をそなえたエンジンについて、説明しているが、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置は、このようなＯＨＣ式の動弁機構にのみ適用されるものではなく、例えばＯＨＶ式の動弁機構等にも適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、排気カムの作動にしたがって排気行程において排気弁を開弁させる排気ロッカアームと、該排気ロッカアームと一体作動可能に構成され該排気ロッカアームとは異なるタイミングで該排気弁を開弁させる補助ロッカアームと、圧縮上死点近傍で該補助ロッカアームを駆動する補助カムと、該排気ロッカアームと該補助ロッカアームとを支持するロッカシャフトとをそなえ、該ロッカシャフトの中心軸線から該補助ロッカアームにおける補助カムとの接点までの距離が、該ロッカシャフトの中心軸線から該排気ロッカアームにおける排気カムとの接点までの距離よりも長く設定されるという構成により、補助ロッカアームと補助カムとの接点に作用する荷重を減少させることができ、小さな駆動力で補助ロッカアームを駆動することができる。これにより、補助ロッカアームを小型化，軽量化することができ、製造コストを低減することができるのである。
【００５２】
また、上記の接点に作用する荷重を減少させることで、補助ロッカアームの耐久性が向上するという利点もある。さらに、補助カムのカム幅も縮小することができ、補助カムを小型化，軽量化することができる。これにより、補助カムや補助ロッカアームのレイアウト上の自由度も向上するという利点がある。
また、請求項２記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、上記請求項１記載の構成に加えて、該ロッカシャフトの中心軸線から上記のいずれかのロッカアームにおけるカムとの接点までの距離と該ロッカシャフトの中心軸線から該排気弁の作動点までの距離との比をロッカ比とし、該補助ロッカアームのロッカ比が、該排気ロッカアームのロッカ比よりも小さく設定されるという構成により、補助ロッカアームと補助カムとの接点に作用する荷重を、吸排気ロッカアームと吸排気カムとの接点に作用する荷重よりも低くすることができる。
【００５３】
また、請求項３記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、上記請求項１記載の構成に加えて、該排気ロッカアームのロッカ比が、該補助ロッカアームのロッカ比の略１．５倍に設定されるという構成により、補助ロッカアームを小さな駆動力で駆動しながら、補助ロッカアームの補助カムに対する追従性も十分満足させることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置を示す模式的な上面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置を示す模式的な側面図である。
【図３】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の作動を説明するための模式図であって、（ａ）は通常運転時の状態を示す図、（ｂ）はエンジン補助ブレーキ作動時の状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置をそなえたエンジンのシリンダヘッドを示す模式的な上面図である。
【図６】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置をそなえたエンジンの模式的な断面図である。
【図７】圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の動弁機構の一例を示す模式的な上面図である。
【図８】圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の動弁機構の一例を示す模式的な側面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 排気弁駆動用ロッカアーム又は排気ロッカアーム
４ ユニットインジェクタ駆動用ロッカアーム（ユニットインジェクタ用ロッカアーム）
６ 吸気弁駆動用ロッカアーム又は吸気ロッカアーム
８ 圧縮開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム
２ａ，４ａ，６ａ，８ａ ローラ（ベアリング）
１０ カムシャフト
１２ 排気バルブブリッジ
１４ 吸気バルブブリッジ
１６ 排気弁
１８ 吸気弁
２０ ピストン
２２ ロッカシャフト
２２Ａ ロッカシャフト中心軸線
２４ ロッカシャフト支持部
２６ クランクシャフト
２８ シリンダヘッド
３０ ロッカアーム係合機構としての油圧ピストン機構
３２ 排気カム
３４ ユニットインジェクタ駆動用カム
３６ 吸気カム
３８ 圧縮開放型エンジンブレーキ用カム
４０ 穴部
４２ 係合ピン
４４ リターンスプリング
４６ 係合穴
４８ 空間
５０ 作動油供給路
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（エンジン）の吸気弁や排気弁等の機関弁の開閉タイミングを制御することで制動力を得るようにした、圧縮圧開放型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。
また、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型エンジン補助ブレーキ装置が開発，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型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型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、上述の圧縮圧開放型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。
【０００５】
次に、圧縮行程から膨張行程に移行する直前に、排気弁を開いて、圧縮された吸気を排気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。
また、例えば特開平５−３３６８４号公報等にもこのような補助ブレーキ装置に関する技術が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気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ための具体的な構成としては、例えば図７，図８に示すようなものが考えられる。
ここで、図７は圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置を有するエンジンの動弁機構の一例を示す模式図であって、ＯＨＣ（オーバヘッドカムシャフト）式動弁機構として構成されており、図中、２は排気弁駆動用ロッカアーム（排気ロッカアーム）、６は吸気弁駆動用ロッカアーム（吸気ロッカアーム）、８は圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム（補助ロッカアーム）、２２はロッカシャフトである。
【０００９】
ロッカシャフト２２は各気筒毎に分割して設けられており、ロッカシャフト２２の両端部はそれぞれロッカシャフト支持部（図示省略）により回転可能に支持されている。
また、このロッカシャフト２２は排気ロッカアーム２と一体に形成されたロッカアーム一体型ロッカシャフトであって、排気ロッカアーム２の揺動に応じてロッカシャフト２２も回動するようになっている。
【００１０】
一方、吸気ロッカアーム６はロッカシャフト２２に遊嵌されており、吸気ロッカアーム６とロッカシャフト２２とは互いに相対回転可能に構成されている。
また、ロッカシャフト２２には、補助ロッカアーム８も遊嵌されている。この補助ロッカアーム８は、図示しないエンジン補助ブレーキ用カム（補助カム）により駆動されるものである。また、この補助カムは、エンジン補助ブレーキの作動に適したカムプロフィールに形成されており、エンジンの圧縮上死点近傍で補助ロッカアーム８を揺動させるようなカムプロフィールに形成されているものである。
【００１１】
また、この動弁機構には、補助ロッカアーム８と排気ロッカアーム２とを連結させて各ロッカアーム２，８を一体に作動させる連係モードと、補助ロッカアーム８と排気ロッカアーム２とを切り離して排気ロッカアーム２を単独で作動させる非連係モードとを切り換えるための切り換え機構（又はロッカアーム係合機構）３０が設けられている。
【００１２】
そして、この切り換え機構３０の作動を制御することにより、エンジンの通常運転とエンジン補助ブレーキの作動とが切り換えられる。
すなわち、エンジン１の通常運転時には、排気ロッカアーム２と補助ロッカアーム８とを切り離し、排気ロッカアーム２のみで排気弁を駆動する。これにより、排気弁は通常のバルブタイミングで開閉駆動される。
【００１３】
また、エンジン補助ブレーキの作動時には、補助ロッカアーム８と排気ロッカアーム２とを連結して一体に作動させ、排気弁を排気ロッカアーム２及び補助ロッカアーム８の両方により駆動する。これにより、排気弁が圧縮上死点近傍においても開弁して、圧縮エネルギを逃がすことで制動力を得ることができる。
なお、切り換え機構３０としては、係合ピン等を流体圧により進退させることで、補助ロッカアーム８をロッカシャフト２２から切り離したり、ロッカシャフト２２に連結させたりする機構が考えられる。
【００１４】
ところで、このような吸排気弁の開閉駆動にロッカアーム６，２を用いた動弁機構では、ロッカアーム６，２とカム３６，３２との接点Ａからロッカアーム６，２の揺動中心（すなわち、ロッカシャフト２２の中心軸線）２２Ａまでの距離Ｍと、この揺動中心２２Ａからロッカアーム６のバルブ作用点Ｂまでの距離Ｎとをどのような大きさに設定するかで動弁系の動特性は大きく変化する。
【００１５】
特に、上述の距離Ｎと距離Ｍとの比（ロッカ比）Ｎ／Ｍをどのように設定するかはエンジンの動特性を考慮するうえで重要な要素である。
ここで、ロッカ比Ｎ／Ｍを小さく設定すると、同一のバルブリフト量を得るためにはカムのリフトを高くする必要がある。しかしながら、このようにカムのリフトを高くすると、エンジンの高速回転時にロッカアームのカムに対する追従性を悪化させてしまう。
【００１６】
また、上述とは逆にロッカ比Ｎ／Ｍを大きく設定すると、接点Ａに作用する荷重が大きくなり、ロッカアームの耐久性等が悪化してしまう。すなわち、接点Ａにおける荷重は、作用点Ｂにおける荷重とロッカ比Ｎ／Ｍとの積に等しいので、ロッカ比Ｎ／Ｍを大きくした分だけ、接点Ａの荷重が大きくなり、ロッカアームに作用する負荷も大きくなってしまうのである。
【００１７】
このように、ロッカ比の設定によるロッカアームの追従性とロッカアームの耐久性とはトレードオフの関係にあり、このような場合、通常は、双方の性能の重要度を勘案して妥協点を見いだしてロッカ比を設定することが考えられる。
一方、補助ロッカアーム８は、エンジン補助ブレーキの作動時には、排気弁を圧縮上死点近傍で開弁させるため比較的大きなバルブ駆動力が必要である。すなわち、圧縮上死点近傍では、燃焼室は圧縮された吸気により高圧状態となっており、このような状態で排気弁を開弁駆動するには、大きな力が必要となるのである。
【００１８】
したがって、このような動弁機構をそなえた圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置において、補助ロッカアームのロッカ比を吸気ロッカアームや排気ロッカアームのロッカ比と同様に設定すると、補助ロッカアームに作用する力が過大なものとなり、補助ロッカアームが大型化してしまうという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、各ロッカアームのロッカ比を最適化できるようにした、圧縮圧開放型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。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置は、排気カムの作動にしたがって排気行程において排気弁を開弁させる排気ロッカアームと、該排気ロッカアームと一体作動可能に構成され該排気ロッカアームとは異なるタイミングで該排気弁を開弁させる補助ロッカアームと、圧縮上死点近傍で該補助ロッカアームを駆動する補助カムと、該排気ロッカアームと該補助ロッカアームとを支持するロッカシャフトとをそなえ、該ロッカシャフトの中心軸線から該補助ロッカアームにおける補助カムとの接点までの距離が、該ロッカシャフトの中心軸線から該排気ロッカアームにおける排気カムとの接点までの距離よりも長く設定されていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項２記載の本発明の圧縮圧開放型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、該ロッカシャフトの中心軸線から上記いずれかのロッカアームにおけるカムとの接点までの距離と該ロッカシャフトの中心軸線から該排気弁の作動点までの距離との比をロッカ比とし、該補助ロッカアームのロッカ比が、該排気ロッカアームのロッカ比よりも小さく設定されていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項３記載の本発明の圧縮圧開放型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、該排気ロッカアームのロッカ比が、該補助ロッカアームのロッカ比の略１．５倍に設定されていることを特徴としている。
【００２２】
【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圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置について説明する。
まず、このエンジン１の基本的な構成について簡単に説明すると、図４〜図６に示すように、このエンジン１はＯＨＣ式の動弁機構をそなえており、吸気２弁，排気２弁の４弁式エンジンとして構成されている。
【００２３】
このエンジン１のシリンダヘッド２８には、図６に示すクランクシャフト２６の回転駆動力により回転駆動されるカムシャフト１０が配設されており、このカムシャフト１０には、エンジン１の通常運転時に適したカムプロフィールに形成された吸気カム３６及び排気カム３２が設けられている。
また、このエンジン１の動弁機構には、後述する各種ロッカアームを支持するためのロッカシャフト２２が設けられている。このロッカシャフト２２は、各気筒毎に分割されて構成されており、それぞれ同軸上に配設されている。また、ロッカシャフト２２の両端部は、図５に示すロッカシャフト支持部２４によりそれぞれ回転可能に支持されている。
【００２４】
一方、図４に示すように、ピストン２０の上方には吸気弁１８及び排気弁１６が配設され、さらに、吸排気弁１８，１６の上方には、バルブブリッジ１４，１２が配設されている。そして、２つの吸気弁１８，１８は、吸気用バルブブリッジ１４により同時に開弁駆動されるようになっており、同様に、２つの排気弁１６，１６は排気用バルブブリッジ１２により同時に開弁駆動されるようになっている。
【００２５】
なお、図４では、エンジン１の動弁系の機構を分かりやすく説明するためにロッカシャフト２２とカムシャフト１０とを分離して示している。
さて、ロッカシャフト２２には、排気弁駆動用ロッカアーム（排気ロッカアーム）２，ユニットインジェクタ駆動用ロッカアーム４，吸気弁駆動用ロッカアーム（吸気ロッカアーム）６及び圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム（補助ロッカアーム）８が設けられている。
【００２６】
また、カムシャフト１０には、上述した吸気カム３６や排気カム３２以外にも、補助ロッカアーム８を駆動するエンジン補助ブレーキ用カム（補助カム）３８やユニットインジェクタ用ロッカアーム４を駆動するユニットインジェクタ用カム３４が配設されている。
なお、各ロッカアーム２，４，６，８のカムシャフト１０側の端部には、カム３２，３４，３６，３８とロッカアーム２，４，６，８との間の摩擦を低減すべく、カム３２，３４，３６，３８に常に接するローラ（ベアリング）２ａ，４ａ，６ａ，８ａがそれぞれ設けられている。
【００２７】
ここで、ユニットインジェクタ用ロッカアーム４は、図示しないユニットインジェクタを駆動するためのロッカアームであって、このロッカアーム４の作動により所定のタイミングで燃料が噴射されるようになっている。
一方、上述の排気ロッカアーム２は、ロッカシャフト２２と一体に形成されたロッカシャフト一体型ロッカアームとして構成されており、排気ロッカアーム２に連動してロッカシャフト２２自体も回動するようになっている。
【００２８】
また、ユニットインジェクタ用ロッカアーム４及び吸気ロッカアーム６は、それぞれロッカシャフト２２に対して回転自在に軸支されており、これにより、各ロッカアーム２，４，６は、互いに影響を受けることなく独立して作動するようになっている。
補助ロッカアーム８は、エンジンブレーキの１つとしての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ（以下、単にエンジン補助ブレーキという）を作動させるためのロッカアームであって、ユニットインジェクタ用ロッカアーム４や吸気ロッカアーム６と同様にロッカシャフト２２に軸支されている。
【００２９】
そして、エンジン補助ブレーキの作動時には、この補助ロッカアーム８を排気ロッカアーム２と一体に作動するように制御して、排気弁１６を排気行程時以外の所定のタイミングで開弁させるようになっている。
ここで、圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキについて簡単に説明すると、このエンジン補助ブレーキは、例えば、以下のように作動するものである。すなわち、吸気行程時には通常通り吸気弁１８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１８及び排気弁１６をともに閉じて、シリンダ内の吸気を圧縮する。
【００３０】
そして、圧縮上死点近傍では燃料噴射を停止し、膨張行程に移行する直前に、排気弁１６を開いて、圧縮空気を排気弁１６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２０に作用しなくなり、ピストン２０を押し下げる力が取り除かれる。
さらに、圧縮空気を排出した後は、排気弁１６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２０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。
【００３１】
次に、ピストン２０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１６を開き、シリンダ内を大気圧近傍にしてピストン２０を上昇させようとする力を取り除くのである。この後、ピストン２０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２０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１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。
【００３２】
ところで、このようにしてエンジン補助ブレーキを作動させるには、排気弁１６を通常の作動タイミングとは異なるタイミングで作動させる必要がある。そこで、このエンジン１では、通常のタイミングと異なるタイミングで排気弁１６を開弁駆動する補助ロッカアーム８と、エンジン補助ブレーキの作動に適したカムプロフィールに形成されたエンジン補助ブレーキ用カム（補助カム）３８とが設けられている。
【００３３】
ここで、このエンジン補助カム３８は、エンジン補助ブレーキの作動時に、圧縮上死点近傍で補助ロッカアーム８を揺動させて排気弁１６を開弁させるようなカムプロフィールに形成されているのである。
つまり、エンジン１の通常運転時には、排気弁１６を排気ロッカアーム２のみで駆動し、エンジン補助ブレーキの作動時には、排気弁１６を排気ロッカアーム２及び補助ロッカアーム８の両方により駆動するようになっているのである。
【００３４】
このため、エンジン１の動弁機構には、補助ロッカアーム８が排気ロッカアーム２と一体に作動する連係モードと、補助ロッカアーム８が排気ロッカアーム２から切り離されて、単独で作動する非連係モードとを切り換えるための切り換え機構（又はロッカアーム係合機構）３０が設けられている。
ここで、上述の切り換え機構３０は、例えば特開平６−３２３１１３号公報に開示された油圧ピストン機構と略同様に構成されている。すなわち、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、切り換え機構３０は、ロッカシャフト２２の直径方向に形成された穴部４０と、この穴部４０内を進退しうる係合ピン４２と、係合ピン４２と略同軸上に配設されたリターンスプリング４４とを有して構成されており、係合ピン４２は、リターンスプリング４４の作用により、図中下方に付勢されている。
【００３５】
また、補助ロッカアーム８の所要の位置には、この係合ピン４２の上端部が侵入しうる係合穴４６が形成されている。
一方、上記の穴部４０と係合ピン４２の下端側との間には空間４８が形成されている。また、このエンジン１には、所定の圧力の作動油を供給する油圧供給系（図示省略）が設けられており、ロッカシャフト２２内には、油圧供給系からの作動油を上記空間４８に供給するための作動油供給路５０が形成されている。
【００３６】
そして、この空間４８に作動油が供給されると、図３（ｂ）に示すように、リターンスプリング４４の付勢力に抗して係合ピン４２が上方へ移動する。この場合、補助ロッカアーム８の係合穴４６と、ロッカシャフト２２の穴部４０との位置が一致したときに、係合ピン４２の上端（先端）が係合穴４６に係合して、補助ロッカアーム８とロッカシャフト２２とが接続状態となり、補助ロッカアーム８と排気ロッカアーム２とが一体で作動する連係モードとなるのである。
【００３７】
また、作動油の供給を断つと、図３（ａ）に示すように、上述のリターンスプリング４４の付勢力により係合ピン４２が下方に移動して、係合ピン４２が係合穴４６から離脱する。この場合は、補助ロッカアーム８はロッカシャフト２２から切り離されて排気ロッカアーム２とは連係しない非連係モードとなる。
そして、エンジン１の通常運転時は、補助ロッカアーム８をロッカシャフト２２から切り離して、排気ロッカシャフト２からの駆動力により通常の排気タイミングで排気弁１６を開弁駆動させるようになっている。
【００３８】
また、エンジン補助ブレーキを作動させる場合は、切り換え機構３０を制御して、補助ロッカアーム８をロッカシャフト２２と一体に作動させ、排気弁１６を圧縮上死点近傍でも開弁駆動させるようになっているのである。
次に、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置について説明すると、図１，図２に示すように、この動弁機構では、補助ロッカアーム８と補助カム３８との接点Ｃから補助ロッカアーム８の揺動中心（すなわち、ロッカシャフト２２の中心軸線）２２Ａまでの距離Ｌが、吸排気ロッカアーム６，２とカム３６，３２との接点Ａからロッカアーム６，２の揺動中心２２Ａまでの距離Ｍよりも長く設定されている。
【００３９】
これにより、揺動中心２２Ａからロッカアーム６のバルブ作用点Ｂまでの距離をＮとすると、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌの方が、吸排気ロッカアーム６，２のロッカ比Ｎ／Ｍよりも小さくなり、補助ロッカアーム８に作用する荷重を小さくすることができるのである。なお、本実施形態では、ロッカ比Ｎ／Ｌは１前後に設定されており、ロッカ比Ｎ／Ｍは１．５前後に設定されている。
【００４０】
ここで、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌを吸排気ロッカアーム６，２のロッカ比Ｎ／Ｍよりも小さく設定しているのは、主に以下の理由による。
すなわち、補助ロッカアーム８は、排気弁１６を圧縮上死点近傍で開弁させるので比較的大きなバルブ駆動力が必要である。つまり、圧縮上死点近傍では、燃焼室は圧縮された吸気により高圧状態となっており、このような状態で排気弁１８を開弁駆動するには、大きな力が必要となるのである。
【００４１】
したがって、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌを吸気ロッカアーム６や排気ロッカアーム２のロッカ比Ｎ／Ｍと同等に設定すると、図１，図２に示す補助ロッカアーム８と補助カム３８との接点Ｃに作用する荷重が過大なものとなり、補助ロッカアーム８の耐久性が低下してしまう。また、この場合、補助ロッカアーム８の耐久性を確保しようとすると、補助ロッカアーム８が大型化してしまい、重量やコストが大型化してしまう。
【００４２】
そこで、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置では、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌを、吸排気ロッカアーム６，２のロッカ比Ｎ／Ｍよりも小さく設定することで、補助ロッカアーム８の接点Ｃに作用する荷重を小さくするようにしているのである。
なお、上述したように、補助ロッカアーム８は、排気弁１６を圧縮上死点近傍で開弁させるので、排気弁１６のリフト量があまり大きいとピストン２０と干渉してしまう。また、補助ロッカアーム８による排気弁１６の開弁駆動は、圧縮空気を逃がすためだけのものであるので、あまり大きなバルブリフトは必要がない。したがって、補助ロッカアーム８による排気弁１６のバルブリフト量は小さめ（すなわち、補助カム３８のリフト量も小さめ）に設定されているので、エンジン高回転時における補助ロッカアーム８の補助カム３８への追従性の低下は特に問題となるものではない。
【００４３】
本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型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、エンジン１の通常運転時、即ち、エンジン補助ブレーキの非作動時には、切り換え機構３０が非連係モードに制御される。このとき、作動油供給路５０には作動油が供給されず、係合ピン４２がリターンスプリング４４の付勢力により、ロッカシャフト２２の穴部４０内に収納される。
【００４４】
したがって、補助ロッカアーム８は、ロッカシャフト２２から切り離されて、補助ロッカアーム８は排気ロッカアーム２と連動しない状態となる。
これにより、排気ロッカアーム２が排気カム３２により駆動されているときであっても、補助ロッカアーム８は排気ロッカアーム２に連動することなくカム３８のプロフィールに応じて作動する。
【００４５】
したがって、排気弁１８は、排気ロッカアーム２により駆動され、通常のエンジン運転に適したバルブタイミングで開閉駆動されるのである。なお、吸気弁１８も吸気ロッカアーム６により通常のバルブタイミングで開閉駆動される。
一方、エンジン補助ブレーキの作動時には、切り換え機構３０が連係モードに制御される。このとき、作動油供給路５０及び空間４８には、油圧供給系から所定の圧力の作動油が供給され、係合ピン４２がリターンスプリング４４の付勢力に抗して駆動される。
【００４６】
これにより、係合ピン４２が補助ロッカアーム８の係合穴４６に係合して、補助ロッカアーム８が、ロッカシャフト２２と一体に形成された排気ロッカアーム２と一体に作動する状態となる。したがって、補助カム３８により補助ロッカアーム８が駆動されると、排気ロッカアーム２も駆動され、排気弁１６が開弁駆動されることになる。
【００４７】
なお、上述したように、補助カム３８のプロフィールは、ピストン２０が圧縮上死点近傍にあるときに、補助ロッカアーム８を揺動させるように形成されており、これにより、排気弁１６が圧縮上死点近傍で所定量だけ開弁して、圧縮空気を開放してエンジン１に負の仕事をさせるのである。
また、このようなエンジン補助ブレーキ作動時であっても、エンジン１の排気行程時には、排気カム３２により通常通り排気弁１６が駆動され、補助ロッカアーム８も排気ロッカアーム２に連動して駆動される。
【００４８】
また、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置では、補助ロッカアーム８のロッカ比Ｎ／Ｌの方が、吸排気ロッカアーム６，２のロッカ比Ｎ／Ｍよりも小さく設定されているので、補助ロッカアーム８の接点Ｃに作用する荷重を減少させることができ、小さな駆動力で補助ロッカアーム８を駆動することができる。
【００４９】
これにより、補助ロッカアーム８の耐久性が向上するという利点がある。
また、補助カム３８のカム幅も縮小することができ、補助カム３８を小型化，軽量化することができる。これにより、補助カム３８や補助ロッカアーム８のレイアウト上の自由度も向上するという利点がある。
【００５０】
なお、本実施形態では、ＯＨＣ式の動弁機構をそなえたエンジンについて、説明しているが、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置は、このようなＯＨＣ式の動弁機構にのみ適用されるものではなく、例えばＯＨＶ式の動弁機構等にも適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、排気カムの作動にしたがって排気行程において排気弁を開弁させる排気ロッカアームと、該排気ロッカアームと一体作動可能に構成され該排気ロッカアームとは異なるタイミングで該排気弁を開弁させる補助ロッカアームと、圧縮上死点近傍で該補助ロッカアームを駆動する補助カムと、該排気ロッカアームと該補助ロッカアームとを支持するロッカシャフトとをそなえ、該ロッカシャフトの中心軸線から該補助ロッカアームにおける補助カムとの接点までの距離が、該ロッカシャフトの中心軸線から該排気ロッカアームにおける排気カムとの接点までの距離よりも長く設定されるという構成により、補助ロッカアームと補助カムとの接点に作用する荷重を減少させることができ、小さな駆動力で補助ロッカアームを駆動することができる。これにより、補助ロッカアームを小型化，軽量化することができ、製造コストを低減することができるのである。
【００５２】
また、上記の接点に作用する荷重を減少させることで、補助ロッカアームの耐久性が向上するという利点もある。さらに、補助カムのカム幅も縮小することができ、補助カムを小型化，軽量化することができる。これにより、補助カムや補助ロッカアームのレイアウト上の自由度も向上するという利点がある。
また、請求項２記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、上記請求項１記載の構成に加えて、該ロッカシャフトの中心軸線から上記のいずれかのロッカアームにおけるカムとの接点までの距離と該ロッカシャフトの中心軸線から該排気弁の作動点までの距離との比をロッカ比とし、該補助ロッカアームのロッカ比が、該排気ロッカアームのロッカ比よりも小さく設定されるという構成により、補助ロッカアームと補助カムとの接点に作用する荷重を、吸排気ロッカアームと吸排気カムとの接点に作用する荷重よりも低くすることができる。
【００５３】
また、請求項３記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、上記請求項１記載の構成に加えて、該排気ロッカアームのロッカ比が、該補助ロッカアームのロッカ比の略１．５倍に設定されるという構成により、補助ロッカアームを小さな駆動力で駆動しながら、補助ロッカアームの補助カムに対する追従性も十分満足させることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置を示す模式的な上面図である。
【図２】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置を示す模式的な側面図である。
【図３】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の作動を説明するための模式図であって、（ａ）は通常運転時の状態を示す図、（ｂ）はエンジン補助ブレーキ作動時の状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置をそなえたエンジンのシリンダヘッドを示す模式的な上面図である。
【図６】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置をそなえたエンジンの模式的な断面図である。
【図７】圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の動弁機構の一例を示す模式的な上面図である。
【図８】圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の動弁機構の一例を示す模式的な側面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 排気弁駆動用ロッカアーム又は排気ロッカアーム
４ ユニットインジェクタ駆動用ロッカアーム（ユニットインジェクタ用ロッカアーム）
６ 吸気弁駆動用ロッカアーム又は吸気ロッカアーム
８ 圧縮開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム
２ａ，４ａ，６ａ，８ａ ローラ（ベアリング）
１０ カムシャフト
１２ 排気バルブブリッジ
１４ 吸気バルブブリッジ
１６ 排気弁
１８ 吸気弁
２０ ピストン
２２ ロッカシャフト
２２Ａ ロッカシャフト中心軸線
２４ ロッカシャフト支持部
２６ クランクシャフト
２８ シリンダヘッド
３０ ロッカアーム係合機構としての油圧ピストン機構
３２ 排気カム
３４ ユニットインジェクタ駆動用カム
３６ 吸気カム
３８ 圧縮開放型エンジンブレーキ用カム
４０ 穴部
４２ 係合ピン
４４ リターンスプリング
４６ 係合穴
４８ 空間
５０ 作動油供給路
Claims (3)
- 排気カムの作動にしたがって排気行程において排気弁を開弁させる排気ロッカアームと、
該排気ロッカアームと一体作動可能に構成され該排気ロッカアームとは異なるタイミングで該排気弁を開弁させる補助ロッカアームと、
圧縮上死点近傍で該補助ロッカアームを駆動する補助カムと、
該排気ロッカアームと該補助ロッカアームとを支持するロッカシャフトとをそなえ、
該ロッカシャフトの中心軸線から該補助ロッカアームにおける補助カムとの接点までの距離が、該ロッカシャフトの中心軸線から該排気ロッカアームにおける排気カムとの接点までの距離よりも長く設定されていることを特徴とする、圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置。 - 該ロッカシャフトの中心軸線から上記のいずれかのロッカアームにおけるカムとの接点までの距離と該ロッカシャフトの中心軸線から該排気弁の作動点までの距離との比をロッカ比とし、
該補助ロッカアームのロッカ比が、該排気ロッカアームのロッカ比よりも小さく設定されていることを特徴とする、請求項１記載の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置。 - 該排気ロッカアームのロッカ比が、該補助ロッカアームのロッカ比の略１．５倍に設定されていることを特徴とする、請求項２記載の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置。
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|---|---|---|---|
| JP07922496A JP3900549B2 (ja) | 1996-04-01 | 1996-04-01 | 圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置 |
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- 1996-04-01 JP JP07922496A patent/JP3900549B2/ja not_active Expired - Fee Related
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