JP3945107B2 - エンジン補助ブレーキ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに負の仕事をさせてブレーキ力を発生させるエンジン補助ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラックなど貨物自動車の多くは、ディーゼルエンジン（レシプロエンジン）を搭載することが行われている。
【０００３】
こうした自動車は、大重量の荷を積載して走行するために、大きなブレーキ力が補助的に必要となるときがある（下坂時など）。
【０００４】
そこで、ディーゼルエンジンでは、エンジン補助ブレーキ装置を搭載して、ブレーキ力を増大させることが行われている。
【０００５】
このエンジン補助ブレーキ装置には、圧縮工程の上死点近傍で、一旦、エンジンの排気弁を開弁させることにより、エンジンに負の仕事をさせて、大きなブレーキ力をもたらすエンジンブレーキを行わせる装置がある。
【０００６】
こうした装置には、複数気筒のうち、開弁しようとする気筒の排気弁に開弁のためのスレーブピストン部を配設し、同排気弁を圧縮上死点近傍で開弁させるのに適したカムプロフィールをもつ他の気筒の排気カムに同カムにならって変位するマスタピストン部を組み付け、これら両ピストン部同士を油路で結び、この油路に高圧の作動油を給排する電磁弁を組み合わせた装置がある。
【０００７】
同装置は、電磁弁を通じて高圧の作動油を油路へ供給すると、スレーブピストン部、マスタピストン部および油路の３者の内部が作動油で満たされ、マスタピストン部の変位が油路内部の作動油を通じてスレーブピストン部へ伝わり、排気弁を圧縮工程の上死点近傍で、一旦、開くようになる。これにより、気筒内の圧縮空気は逃げ、その後、閉じる排気弁により、気筒内に負圧を生じさせ、ピストンが下降するのを妨げるようとする力が発生して、大きなエンジンブレーキが発生する。また電磁弁を通じて油路から作動油を排出すれば、マスタピストン部の変位がスレーブピストン部へ伝わらなくなり、該補助ブレーキが解除される。
【０００８】
ディーゼルエンジンは、多気筒のエンジンが用いられるが、こうした圧縮上死点の近傍で開くタイミングの排気カムを選んで、目的とする気筒の排気弁を開弁させる構造だと、シリンダヘッドの周辺において互いに交差する油路が必要になるので、かなり構造が複雑になる。
【０００９】
そこで、近時、特開平１０−１１５２３６号公報に開示されているうようなエンジンの気筒毎に排気弁駆動ユニットを組み付け、ヘッダー的な油通路を用いて、各排気弁駆動ユニットに作動油を供給可能とした、既存の排気カムを用いないですむ構造のエンジン補助ブレーキ装置が提案されている。
【００１０】
具体的には、同装置の排気弁駆動ユニットは、例えばカムシャフトに形成した専用のカムおよび同カムで駆動されるマスタピストン部の組み合わせから、エンジンの駆動力により所望のタイミングで油圧を発生させる油圧発生部を構成し、排気弁に該弁を駆動するためのスレーブピストン部を組み付け、両ピストン部同士を油路で連絡させた構造が用いてある。油路は、エンジン本体に気筒列方向に沿って延びるように形成してあり、この油路を通じ、上記気筒毎の油路と、作動油源となる油ポンプとを連通させて、高圧の作動油が各排気弁駆動ユニットへ導かれるようにしている。またこの油路は、作動油を供給するモードと作動油を外部に排出するモードとに切換え可能な電磁弁で制御されるようにしてある。これで、この電磁弁が供給モードへ切り換わると、先に延べたと同様、各駆動ユニットのスレーブピストン部、マスタピストン部および油路の３者の内部が作動油で満たされ、マスタピストン部の変位が油路内部の作動油を通じてスレーブピストン部へ伝わり、排気弁を圧縮工程の上死点近傍で、一旦、開いて、負の仕事を行わせる。また電磁弁が排出モードへ切り換わると、開弁に必要な力を伝達していた作動油が抜け、負の仕事、すなわち補助ブレーキを解除させる。
【００１１】
こうした構造だと、作動油が流れる経路が気筒毎に短くできるので、エンジン補助ブレーキ装置は簡素化される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
こうしたエンジン補助ブレーキ装置は、ブレーキ力が必要とされるときに、迅速に補助ブレーキ力を発生させることが求められる。
【００１３】
ところで、エンジン補助ブレーキ装置の作動油には、多くはエンジンオイルが用いられるが、同オイルは冷寒時など油温が低いときは粘度が高くなる傾向がある。
【００１４】
このため、冷寒時は作動油が装置内をスムーズに流れないために、エンジン補助ブレーキ装置の作動遅れが生じやすい（補助ブレーキのオン、オフのいずれ共）。特に油が流れる路長が長くなる程、その傾向が強く、このためエンジンの気筒列方向に沿って延びる油通路を採用したエンジン補助ブレーキ装置は、構成が簡素化されても、応答性に難点があり、この点の改善が求められている。
【００１５】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、簡素化を損わずに作動応答性の向上が図れるエンジン補助ブレーキ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載のエンジン補助ブレーキ装置は、各気筒毎に配設した排気弁駆動ユニットとつながるエンジンの気筒列方向に延びる油通路を、エンジンのシリンダヘッド内で、かつ排気ポートが有る冷却水通路と隣接した地点に設けるようにした。
【００１７】
これにより、冷寒時のような低油温のときでも、各排気弁駆動ユニットに向かう作動油は、事前に冷却水通路内の冷却水で暖められるから、その分、温度上昇が速められて、作動油の粘度が小さくなる。
【００１８】
それ故、冷寒時でも、高い応答性で、補助ブレーキのオンオフが行えるようになる。しかも、簡素化に優れる気筒毎の排気弁駆動ユニットを用いたエンジン補助ブレーキ装置の気筒列方向に延びる油通路を、排気ポートが有る冷却水通路に隣接して配設しただけなので、エンジン補助ブレーキ装置の簡素化は損われることはない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図２に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００２０】
図１は、例えばトラックに搭載されるレシプロエンジン、例えばＯＨＣ式の多気筒ディーゼルエンジンの一部平面図を示し、図２は図１中のＡ〜Ａ線に沿うエンジンの断面図を示していて、図中１の二点鎖線で示す部分は、往復動可能にピストン（図示しない）を収めてあるクランクケース、２は同クランクケース１の上面に搭載された左右方向に延びるシリンダヘッドである。
【００２１】
ここで、エンジンの構造について説明すると、シリンダヘッド２には、気筒毎にインジェクタ３が取付けてある。また各インジェクタ３を挟むヘッド全長方向両側には、バルブブリッジ４で相互間が連結された２つの吸気弁５（図１中だけに二点鎖線で図示）と、同じくバルブブリッジ６で相互間が連結された２つの排気弁７とが取付けてあり、これら各弁でシリンダヘッド２の下面からシリンダヘッド１の幅方向一側に向かって開口している吸気ポート（図示しない）や同じく排気ポート８の開閉を可能としている。但し、７ａはバルブスプリングを示す。各吸・排気弁は、シリンダヘッド１の頭上にあるロッカシャフト９で支持してあるロッカアーム１０を介して、シリンダヘッド２の頭上で、全長（気筒列方向）方向に沿って延びているカムシャフト１１の吸気カム１２、排気カム１３に密接させてあり、ピストンの往復動に基づくカムシャフト１１の回転とインジェタ３の噴射タイミングとから、エンジン本体で吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程を行わせるようにしてある。なお、シリンダヘッド２の内部全体には、ヘッド全体を冷却するため、吸・排気ポートを囲むようにウォータジャケット１４（本願の冷却水通路に相当）が形成してある。
【００２２】
エンジン補助ブレーキ装置を構成する排気弁駆動ユニット１８は、このシリンダヘッド２に搭載されているロッカケース１５、カムシャフト１１を上下から回転自在に支持する下側および上側のカムジャーナル１６，１７を用いて、シリンダヘッド２に気筒毎に取付けてある。
【００２３】
排気弁駆動ユニット１８は、エンジンの駆動力により所望のタイミングで油圧を発生させる油圧発生部２０と、エンジンの排気弁７を開弁させる油圧式の開弁機構部２５と、これらをつなぐ油路部材３０とを有している。
【００２４】
このうち、油圧発生部２０は、カムシャフト１１を挟んでインジェクタ３とは反対側のロッカケース１５の角部内に取付けてある。この油圧発生部２０は、吸気カム１２と排気カム１３との間のカムシャフト部分に形成した、専用、すなわち圧縮上死点近傍開弁用のカム２１と、このカム２１のカムプロフィールにしたがい突没変位するマスタピストン２２とを組合わせて構成される。なお、２３はマスタピストン２２を移動可能に収めるマスタシリンダ２３を示す。
【００２５】
開弁機構部２５は、上側のカムジャーナル１７の上部に、排気弁７の一方、例えば排気ポート８とは反対側に配置されている排気弁８の直上に張出す形状のハウジング２６を形成し、このハウジング２６の張出し部分に、排気弁８と同軸に配置されるよう、スレイブピストン２７を収めたスレイブシリンダ２８を形成し、これと隣接するハウジング部分にコントロールバルブ２９を据え付けた構造が用いてある。そして、スレイブシリンダ２８と上記マスタシリンダ２３との間は、ロッカシャフト９、カムシャフト１１の頭上を通過するように配設されたチューブ状の油路部材３０（本願の油路に相当）で接続してあり、油圧発生部２０、開弁機構部２５および油路部材３０の３者を相互に連通させている。
【００２６】
コントロールバルブ２９は、上側にドレン孔３１を有し、下側に作動油が流入する油入口３２を有したシリンダ３３内に、逆止弁を形成するチェックボール３４が内蔵された筒形の弁体３５と、同弁体３５を油入口３１側へ付勢するリターンスプリング３６とを収めて構成される。このシリンダ３３が通路３７を介してスレイブシリンダ２８に接続してある。このコントロールバルブ２９は、油入口３２から作動油が加わると、チェックボール３４を押し上げつつ弁体３５が上昇して、油入口３２と通路３７との間を開放、ドレン孔３１へ向かう経路を遮断するようにしてある。これで、スレイブシリンダ２８、油路部材３０、マスタシリンダ２３の各３者の内部が作動油で満たされるようにしている。このときの作動油により、スイレイブピストン２７の先端のロッド部が排気側のバルブブリッジ６と密接、さらにはカム２１のカムプロフィールで発生する油圧がスイレイブピストン２７へ伝わって排気弁７を圧縮上死点近傍で開弁させるようにしてある。なお、作動油が加わらなくなると、弁体３５がリターンスプリング３６の弾性力で戻り、通路３７とドレン孔３１との間を連通する。
【００２７】
これら気筒毎のコントロールバルブ２９の油入口３２が、シリンダヘッド２の内部に形成した全長方向、すなわち気筒列方向に沿って延びる、ヘッダーとなる油通路４０に連通させてある。詳しくは、油通路４０は、図１および図２中に示されるように排気ポート８が配置されているウォータジャケット１４、詳しくは排気ポート８を挟んで上方に有るウォータジェット部分１４ａを形成している上壁面と隣接する地点で、気筒列方向に沿って延びるように形成してある。そして、この油通路４０から分かれた、カムジャーナル１６，１７に形成してある分岐路４０ａ（図２中だけに図示）を通じて、各コントロールバルブ２９の油入口３２と油通路４０との間を連通させている。
【００２８】
また気筒毎のコントロールバルブ２９のうち１つ、例えばカムシャフト１１の最もタイミングギヤ１１ａ寄りに配置されているコントロールバルブ２９の近くのカムジャーナル１６（下側）には、補助ブレーキの作動を制御するソレノイド弁４５（本願の電磁弁に相当）が据え付けてある。ソレノイド弁４５は、図２に示されるように入口４６、出口４７、ドレン口４８を備えたシリンダ４９と、ソレノイド５０の励磁／消磁にしたがってシリンダ４９内をスライド動するピストン５１とを有して構成されている。入口４６は、カムジャーナル１６、シリンダヘッド２およびクランクケース１に渡り形成されている通路５２を通じて、油圧源、例えばエンジンオイルを圧送するオイルポンプ（図示しない）に接続されている。また出口４７は、通路５３ａを介して、近くの分岐路４０ａ（最もタイミングギヤ寄りのスレイブシリンダ２８から延びる通路）に接続されていて、オイルポンプから圧送されるエンジンオイル、すなわち作動油を油通路４０へ導けるようにしている。ソレノイド弁４５は、例えばオンすると、入口４６と出口４７とが連通するモード（油通路４０へ作動油を供給するモード）と、オフすると、出口４７とドレ口４８とが連通するモード（油通路４０から作動油を排出するモード）とに切換え可能にしてある。
【００２９】
そして、このソレノイド弁４５が、ＥＣＵ５３（例えばマイクロコンピュータから構成されるもの）に接続され、同ＥＣＵ５３に接続された補助ブレーキメインスイッチ５４（電源５７をオンオフするスイッチ）がオンで、アクセルスイッチ５６がＯＦＦ（アクセルペダル５５非操作時）のとき、負の仕事をもたらすエンジンブレーキが発生させるようにしている。
【００３０】
すなわち、アクセルペダル５５を踏まない状態で、補助ブレーキメインスイッチ５４がオンされると、ＥＣＵ５３は、ソレノイド弁４５をオンさせる。
【００３１】
これにより、油圧源からの高圧な作動油が、ソレノイド弁４５、さらには最もタイミングギヤ寄りの分岐路４０ａを通じて、気筒列方向に延びる油通路４０へ送られ、さらに該油通路４０から残る各分岐路４０ａへ送られる。
【００３２】
これにより、各コントロールバルブ２９の油入口３２へ作動油が送られる。すると、各コントロールバルブ２９の弁体３５は、流入する作動油により、チェックボール３４を押し上げられながら上方へ移動され、油入口３２をスレイブシリンダ２８に連通させる。これにより、スレーブシリンダ２８、油路部材３０およびマスタシリンダ２３の３者の内部が高圧の作動油で満たされる。むろん、スレーブピストン２７は突き出て排気側のバルブブリッジ６に密接し、マスタピストン２２も突き出て補助ブレーキ専用のカム２１に密接する。これにより、カム２１のカムプロフィールにしたがってスライドするマスタピストン２２の変位が、油路部材３０内部の作動油を通じて、スレーブピストン２７へ伝わり、排気弁７を圧縮行程の上死点近傍で、一旦、開弁させる。
【００３３】
これにより、各気筒内の圧縮行程における圧縮空気は逃げ、その後、閉じる排気弁２７により、各気筒内に負圧を生じさせ、ピストンが下降するのを妨げるようとする力を発生させ、大きなエンジンブレーキを発生させる（補助ブレーキ：オン）。
【００３４】
またアクセルペダル５５が踏み操作されると、ソレノイド弁４５が作動油を供給するモードから、ドレン口４８から油通路４０内の作動油を排出するモードに切り換わる。すると、各コントロールバルブ２９の弁体３５が戻り、ドレン孔３１から油路部材３０内の作動油が抜け出て、マスタピストン２２の変位がスレーブピストン２７へ伝わらなくなり、補助ブレーキが解除される。
【００３５】
ここで、このような補助ブレーキの作動が、冷寒時の走行中に求められたとする。
【００３６】
このとき、各排気弁駆動ユニット１８へ作動油を導く油通路４０は、シリンダヘッド２の内部のうち、排気ポート８が有るウォータジャケット部分１４ａと隣接した地点で気筒列方向に延びるように形成してあるから、排気ポート８からの熱などで暖まる排気ポート８側の冷却水を受けて暖まり、作動油の温度上昇が速められる。
【００３７】
このことは、冷寒時でも、作動油の粘度は、事前に、加わるエンジンの熱により小さくなり、作動遅れなく補助ブレーキはオンオフする。
【００３８】
したがって、冷寒時でも、高い応答性で、補助ブレーキのオンオフを行うことができる。しかも、簡素化に優れる構造の補助ブレーキ装置の気筒列方向に延びている油通路４０を、排気ポート８が有るウォータジャケット部分１４ａに隣接して配設しただけなので、エンジン補助ブレーキ装置がもつ簡素化は損われずにすむ。そのうえ、ウォータジャケット部分１４ａは、極高温にはならないので、作動油が炭化したりしない。しかも、作動油は、常に適正な温度に保てる（冷却水による冷却）。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、ディーゼルエンジンに適用したが、それ以外のレシプロエンジンに適用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明に記載の発明によれば、冷寒時のような低油温のときでも、各排気弁駆動ユニットに向かう作動油は、事前に冷却水通路内の冷却水で暖められて温度上昇が速められるから、冷寒時でも、高い応答性で、補助ブレーキのオンオフを行うことができる。
【００４１】
しかも、簡素化に優れるエンジン補助ブレーキ装置の気筒列方向に延びる油通路を、排気ポートが有る冷却水通路に隣接して配設しただけなので、エンジン補助ブレーキ装置の簡素化は損われることはない。
【００４２】
冷却水通路の冷却水は、極高温ではないので、作動油が炭化するおそれがない上、冷却水による冷却により、常に作動油の温度が適正に保てる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン補助ブレーキを搭載したシリンダヘッドの平面図。
【図２】同図１中のＡ〜Ａ線に沿うシリンダヘッドの断面図。
【符号の説明】
２…シリンダヘッド
４…バルブブリッジ
８…排気ポート
９…ロッカシャフト
１０…ロッカアーム
１１…カムシャフト
１４ａ…ウォータジャケット部分
１８…排気弁駆動ユニット
２０…油圧発生部
２１…補助ブレーキ用のカム
２２…マスタピストン
２３…マスタシリンダ
２５…開弁機構部
２７…スレイブピストン
２８…スレイブシリンダ
２９…コントロールバルブ
４０…油通路
４５…ソレノイド弁（電磁弁）。

Claims (1)

1. エンジンの各気筒毎にそれぞれ配設され、エンジンの動力を受けて所望のタイミングで油圧を発生させる油圧発生部と、エンジンの排気弁を開弁させる油圧式の開弁機構部と、前記油圧発生部と前記開弁機構部との間を連絡する油路とを有してなる排気弁駆動ユニットと、
   エンジンに気筒列方向に沿って延びるように配設されてなり、作動油源からの作動油をそれぞれ各排気弁駆動ユニットの油路へ導く油通路と、
   前記油通路へ作動油を供給するモードと前記油通路から作動油を排出するモードに切換え可能な電磁弁とを有してなり、
   前記電磁弁のモード切換えにしたがい前記排気弁を開弁可能としたエンジン補助ブレーキ装置であって、
   前記油通路は、エンジンのシリンダヘッド内に、排気ポートが有る冷却水通路と隣接した地点で、気筒列方向に沿って配設されることを特徴とするエンジン補助ブレーキ装置。

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