JP3975498B2 - ディーゼル機関の排気ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、排気ガス浄化手段を備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関の排気系にパティキュレートフィルタあるいは触媒コンバータ等の排気ガス浄化手段を設け、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば、パティキュレート、ＮＯｘ等）を除去するようにしている。
【０００３】
一方、ディーゼル機関においては、排気系において前記排気ガス浄化手段の上流側にシャッター弁を設け、アクセルペダルを離した時（すなわち、減速時）に前記シャッター弁を閉鎖することにより、排気ガスの放出を阻止して排圧を排気系に発生させ、これによって機関の回転速度を強制的に低下させて制動力を得る手段（即ち、排気ブレーキ装置）を設けるようにしている。
【０００４】
上記した排気ガス浄化手段と排気ブレーキ装置とを具備したディーゼル機関については、例えば特開平３−２３７２３０号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記構成のディーゼル機関の場合、排気ブレーキ装置が作動すると、その上流側の内圧が極めて高くなる（例えば、４．５ｋｇ／ｃｍ2）。この状態から排気ブレーキ装置が解除（即ち、シャッター弁が開弁）されると、下流側に位置する排気ガス浄化手段に対して大きな動圧（換言すれば、圧力波）が急激に作用することとなり、排気ガス浄化手段を破損に至らしめるおそれがある。特に、触媒コンバータの場合、モノリス担体をケーシング（即ち、排気管に形成された収納室）に対して支持するインターラムマットが吹き飛んだり、モノリス担体自体が破損するおそれがある。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、排気シャッター弁の開作動初期にその下流側に位置する排気ガス浄化手段へ作用する動圧（即ち、圧力波）を緩和し得るようにすることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の基本構成では、上記課題を解決するための手段として、ディーゼルエンジンの排気管に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁と、該排気シャッター弁の下流側に配設された排気ガス浄化手段とを備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置において、前記排気シャッター弁の開作動初期に前記排気ガス浄化手段に作用する動圧を緩和する動圧緩和手段を付設している。
【０００８】
上記のように構成したことにより、排気シャッター弁の開作動初期において該排気シャッター弁の上流側に生じた高内圧（即ち、動圧）が排気ガス浄化手段に到達する前に動圧緩和手段により減圧されることとなり、下流側に位置する排気ガス浄化手段に大きな動圧（即ち、圧力波）が作用することがなくなる。
【０００９】
本願発明の基本構成において、前記動圧緩和手段を、前記排気シャッター弁と排気ガス浄化手段との間に形成された容積拡張室により構成した場合、動圧緩和手段の構成が簡略となる。この場合において、前記容積拡張室を、前記排気管を拡大することにより形成すれば、より一層の簡略化が得られる。
【００１０】
また、前記容積拡張室を、前記排気管と並列状態で設けるとともに、その入口を、前記排気シャッター弁により開閉するようにすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスの大部分が容積拡張室へ流入することとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響をより確実に緩和できる。
【００１１】
また、前記排気シャッター弁を、所定開度で前記容積拡張室の入口のみを開状態とし、所定開度以上で前記容積拡張室の入口および排気管を開状態とするものとすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスの全量が容積拡張室のみに流入することとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響をより一層緩和することができる。また、前記排気シャッター弁を、開作動時において所定開度まで徐々に開くように制御するようにすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスが容積拡張室に流入する量を徐々に増大できることとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響がより一層緩和できる。
【００１２】
また、前記動圧緩和手段を、前記排気シャッター弁の上流側から前記排気ガス浄化手段の下流側にバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ、前記排気シャッター弁の開作動に先立って開作動するバイパス弁とにより構成した場合、排気シャッター弁の開作動に先立ってバイパス通路を介して排気ガスが排気ガス浄化手段の下流側へバイパスされることとなり、排気ガス浄化手段へ大きな動圧が作用することがなくなるとともに、排気シャッター弁の開作動初期に排気される未燃焼ガスが排気ガス浄化手段へ供給されることがなくなる。この場合において、前記バイパス弁を、燃料カット域において燃料復帰前に開閉動作を完了するように制御するようにすれば、燃料復帰時においてはバイパス通路は閉鎖されることとなり、排気ガス浄化手段により浄化されない燃焼ガスが排気されることがなくなる。
【００１３】
また、前記排気シャッター弁を、排気ブレーキスイッチのＯＦＦ作動時、ニュートラルスイッチのＯＮ作動時、クラッチスイッチのＯＮ作動時、アクセルスイッチのＯＮ作動時およびエンジン回転数が所定値以下となった時のうち少なくともいずれか一つを満足したときに開作動するように制御した場合、運転状態に対応した排気シャッター弁の開作動制御が行えることとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１５】
第１の実施の形態（請求項２および７に対応）
図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００１６】
この排気ブレーキ装置は、ディーゼルエンジン１の排気管２に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁３と、該排気シャッター弁３の下流側に配設された排気ガス浄化手段４と、前記排気シャッター弁３と排気ガス浄化手段４との間に形成された容積拡張室５とを備えて構成されている。該容積拡張室５は、前記排気管２と並列状態で設けられており、その入口５ａは、前記排気シャッター弁３により開閉されることとなっている。つまり、本実施の形態においては、容積拡張室５が動圧緩和手段として作用することとなっているのである。
【００１７】
前記排気ガス浄化手段４は、前記排気管２を半径方向に拡大して形成された収納室６内に配設された触媒コンバータとされている。該触媒コンバータ４を構成するモノリス担体は、前記収納室６に対してインターラムマット（図示省略）を介して支持されている。なお、触媒コンバータに代えてパティキュレートフィルタを用いることもある。
【００１８】
前記容積拡張室５は、前記排気シャッター弁３と排気ガス浄化手段４との間の排気管２の外周側に形成されており、その入口５ａは、前記排気シャッター弁３の所定開度において全開されることとなっている。なお、この場合、排気シャッター弁３は、所定開度まで開作動される過程（即ち、容積拡張室５の入口５ａを開放する過程）において排気管２をも若干開放することとなっている。また、容積拡張室５の出口５ｂは、前記排気管２に形成されている。
【００１９】
この排気ブレーキ装置には、前記排気シャッター弁３を開閉作動させるためのアクチュエータ７と、該アクチュエータ７の駆動源である真空ポンプ８とが付設されている。
【００２０】
前記アクチュエータ７は、前記排気シャッター弁３を所定開度（即ち、容積拡張室５の入口５ａを全開状態とする開度）まで開作動させる第１アクチュエータ７ａと、前記排気シャッター弁３を前記所定開度から全開状態まで開作動させる第２アクチュエータ７ｂとを一体的に連結した２連式のものとされており、前記第１アクチュエータ７ａと真空ポンプ８との間には第１負圧切換弁９が介設される一方、前記第２アクチュエータ７ｂと真空ポンプ８との間には第２負圧切換弁１０が介設されている。
【００２１】
これら第１および第２負圧切換弁９，１０のＯＮ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を全閉するように作動し、第１および第２負圧切換弁９，１０のＯＦＦ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を全開するように作動し、第１負圧切換弁９のＯＦＦ状態および第２負圧切換弁１０のＯＮ状態において排気シャッター弁３は所定開度状態（例えば、半開状態）となすように作動することとなっている。符号１１は前記排気シャッター弁３の開度位置を検出するための開度検出センサー、１２はディーゼルエンジン１の運転状態を検出する運転状態検出センサーである。この運転状態検出センサー１２としては、例えば排気ブレーキスイッチ、ニュートラルスイッチ、クラッチスイッチ、アクセルスイッチおよびエンジン回転数検出センサー（共に図示省略）が用いられている。
【００２２】
そして、前記開度検出センサー１１および運転状態検出センサー１２からの情報（即ち、排気シャッター弁３の開度およびディーゼルエンジンの運転状態）は制御回路１３に入力され、該制御回路１３から前記第１および第２負圧切換弁９，１０へ制御信号が出力されることとなっている。
【００２３】
次に、図２に示すフローチャートを参照して、上記構成のディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用について説明する。
【００２４】
ステップＳ1において各種データ（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態および排気シャッター弁３の開度）が取り込まれ、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、しかもステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）を超えていると判定された場合（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態が減速状態と判定された場合）には、ステップＳ7に進み、第１および第２負圧切換弁９，１０が共にＯＮ状態とされる。すると、第１および第２アクチュエータ７ａ，７ｂが作動されて排気シャッター弁３は全閉状態とされる。その後、制御はステップＳ1へリターンする。
【００２５】
一方、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＮ状態と判定され、あるいはステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）以下と判定された場合には、ステップＳ8に進み、排気シャッター弁３が全開状態にあるか否かの判定がなされる。ここで、否定判定された場合、ステップＳ9において第１負圧切換弁９がＯＦＦ状態とされる。すると、第１アクチュエータ７ａが作動されて排気シャッター弁３が所定開度状態（例えば、半開状態）とされる。なお、ステップＳ8において肯定判定された場合には以下の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００２６】
ついで、ステップＳ9においてフラッグ判定（即ち、Ｆ＝１か否かの判定）を行い、ここで、肯定判定された場合には、ステップＳ10においてタイマー（例えば、タイマー値Ｔ＝５０ｍｓｅｃ）のカウントが開始され、ステップＳ11においてフラッグＦ＝１とされ、ステップＳ12において排気シャッター弁３が所定開度以上（例えば、半開以上）となっているか否かの判定がなされる。なお、ステップＳ9においてＦ＝１と判定された場合には、ステップＳ10およびステップＳ11を省略してステップＳ12に進む。
【００２７】
そして、ステップＳ12において肯定判定され且つステップＳ13においてタイマーがカウントアップしたと判定されると、ステップＳ14において第２負圧切換弁１０がＯＦＦ状態とされる。すると、第２アクチュエータ７ｂが作動されて排気シャッター弁３は全開状態とされ、その後ステップＳ1へリターンする。なお、ステップＳ12およびステップＳ13において否定判定された場合には、以後の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００２８】
上記したように、本実施の形態においては、排気シャッター弁３の開作動初期においては、排気シャッター弁３により容積拡張室５の入口５ａが全開状態とされるところから、排気ガスの大部分は、容積拡張室５を経て排気ガス浄化手段４へ排出され、容積拡張室５において動圧（即ち、圧力波）が緩和されることとなり、排気ガス浄化手段４が動圧（即ち、圧力波）を受けて破壊するということはなくなる。つまり、触媒コンバータ４を構成するモノリス担体を支持しているインターラムマットが吹き飛んだり、モノリス担体自体が破損したりすることがなくなるのである。
【００２９】
第２の実施の形態（請求項２，４および７に対応）
図３には、本願発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００３０】
この場合、排気シャッター弁３を開閉作動させるためのアクチュエータ７は、第１デューティソレノイドバルブ１４を介して真空ポンプ８に連通されるとともに、第２デューティソレノイドバルブ１５を介して大気に連通されている。
【００３１】
これらの第１および第２デューティソレノイドバルブ１４，１５は、制御回路１３からの制御信号により作動されることとなっており、第１デューティソレノイドバルブ１４のデューティ値＝１００でのＯＮ状態および第２デューティソレノイドバルブ１５のデューティ値＝０でのＯＮ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を全閉するように作動し、第１デューティソレノイドバルブ１４のデューティ値＝０でのＯＮ状態および第２デューティソレノイドバルブ１５のデューティ値＝１００でのＯＮ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を全開するように作動し、第１および第２デューティソレノイドバルブ１４，１５のデューティ値＝５０でのＯＮ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を所定開度状態（例えば、半開状態）となるように作動することとなっている。その他の構成は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００３２】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、上記構成のディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用について説明する。
【００３３】
ステップＳ1において各種データ（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態および排気シャッター弁３の開度）が取り込まれ、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、しかもステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）を超えていると判定された場合（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態が減速状態と判定された場合）には、ステップＳ7に進み、第１デューティソレノイドバルブ１４をデューティ値＝１００でＯＮ作動させ且つ第２デューティソレノイドバルブ１５をデューティ値＝０でＯＮ作動させる。すると、アクチュエータ７が作動されて排気シャッター弁３は全閉状態とされる。その後、制御はステップＳ1へリターンする。
【００３４】
一方、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＮ状態と判定され、あるいはステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）以下と判定された場合には、ステップＳ8に進み、排気シャッター弁３が全開状態にあるか否かの判定がなされる。
【００３５】
ステップＳ8において否定判定された場合、ステップＳ9において急加速状態が否かの判定がなされ、ここで、肯定判定された場合には、ステップＳ10において第１デューティソレノイドバルブ１４をデューティ値＝５０でＯＮ作動させ且つ第２デューティソレノイドバルブ１５をデューティ値＝５０でＯＮ作動させる。すると、アクチュエータ７が所定速度で作動されて排気シャッター弁３が所定開度状態（例えば、半開状態）まで所定速度で開作動される（図５の折れ線Ｘ参照）。一方、ステップＳ9において否定判定された場合には、ステップＳ11において第１デューティソレノイドバルブ１４をデューティ値＝１００−ΔＮでＯＮ作動させ且つ第２デューティソレノイドバルブ１５をデューティ値＝０＋ΔＮでＯＮ作動させる。すると、アクチュエータ７が急加速時より小さい速度で作動されて排気シャッター弁３が所定開度状態（例えば、半開状態）まで急加速時より小さい速度で開作動される（図５の折れ線Ｙ参照）。なお、ステップＳ8において肯定判定された場合には以下の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００３６】
ついで、ステップＳ12においてフラッグ判定（即ち、Ｆ＝１か否かの判定）を行い、ここで、肯定判定された場合には、ステップＳ13においてタイマー（例えば、タイマー値Ｔ＝５０ｍｓｅｃ）のカウントが開始され、ステップＳ14においてフラッグＦ＝１とされ、ステップＳ15において排気シャッター弁３が所定開度以上（例えば、半開以上）となっているか否かの判定がなされる。なお、ステップＳ12においてＦ＝１と判定された場合には、ステップＳ13およびステップＳ14を省略してステップＳ15に進む。
【００３７】
そして、ステップＳ15において肯定判定され且つステップＳ16においてタイマーがカウントアップしたと判定されると、ステップＳ17において第１デューティソレノイドバルブ１４をデューティ値＝０でＯＮ作動させ且つ第２デューティソレノイドバルブ１５をデューティ値＝１００でＯＮ作動させる。すると、アクチュエータ７が作動されて排気シャッター弁３は全開状態とされ、その後ステップＳ1へリターンする。なお、ステップＳ15およびステップＳ16において否定判定された場合には、以後の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００３８】
上記したように、本実施の形態においては、排気シャッター弁３の開作動初期においては、排気シャッター弁３により容積拡張室５の入口５ａが所定速度で（即ち、徐々に）全開状態とされるところから、排気ガスは、徐々に容積拡張室５に流入し、該容積拡張室５を経て排気ガス浄化手段４へ排出されるが、容積拡張室５において動圧（即ち、圧力波）が第１の実施の形態におけるより緩和されることとなり、排気ガス浄化手段４が動圧（即ち、圧力波）を受けて破壊するということはなくなる。
【００３９】
第３の実施の形態（請求項１，４および７に対応）
図６には、本願発明の第３の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００４０】
この場合、容積拡張室５は、排気シャッター弁３と排気ガス浄化手段４との間の排気管２を拡大することにより形成されている。また、第２の実施の形態におけると同様に、排気シャッター弁３を開閉作動させるためのアクチュエータ７は、第１デューティソレノイドバルブ１４を介して真空ポンプ８に連通されるとともに、第２デューティソレノイドバルブ１５を介して大気に連通されており、これらの第１および第２デューティソレノイドバルブ１４，１５は、制御回路１３からの制御信号により作動されることとなっている。なお、本実施の形態の場合、排気シャッター弁３は、第１および第２デューティソレノイドバルブ１４，１５が共にデューティ値＝５０でＯＮ作動されたとき所定開度状態（例えば、半開状態）とされることとなっている。その他の構成および作用効果は第１および第２の実施の形態において説明したと同様なので説明を省略する。
【００４１】
第４の実施の形態（請求項５〜７に対応）
図７には、本願発明の第４の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００４２】
この場合、排気シャッター弁３の上流側から排気ガス浄化手段４の下流側にバイパスするバイパス通路１６が設けられており、該バイパス通路１６には、前記排気シャッター弁３の開作動に先立って開作動し且つ燃料カット域において燃料復帰前に開閉動作を完了するバイパス弁１７が介設されている。前記バイパス通路１６は、排気管２の中心部に位置され、しかも排気ガス浄化手段４を貫通して形成されている。また、排気シャッター弁３は、図８（イ）に示すように、排気管２とバイパス通路１６との間に形成される環状通路を開閉する一対の弁体３ａ，３ｂとからなっており、図８（ロ）に示すように、弁体３ａ，３ｂが重合する方向に作動することにより開作動されることとなっている。
【００４３】
そして、この排気ブレーキ装置には、前記排気シャッター弁３を開閉作動させるための第１アクチュエータ１８と、前記バイパス弁１７を開閉作動させるための第２アクチュエータ１９と、前記両アクチュエータ１８，１９の駆動源である真空ポンプ８とが付設されている。前記第１アクチュエータ１８と真空ポンプ８との間には第１負圧切換弁２０が介設される一方、前記第２アクチュエータ１９と真空ポンプ８との間には第２負圧切換弁２１が介設されている。
【００４４】
そして、第１負圧切換弁２０のＯＮ状態において第１アクチュエータ１８は排気シャッター弁３を全閉するように作動し、第１負圧切換弁２０のＯＦＦ状態において第１アクチュエータ１８は排気シャッター弁３を全開するように作動し、第２負圧切換弁２１のＯＮ状態において第２アクチュエータ１９は排気シャッター弁３を全開するように作動し、第２負圧切換弁２１のＯＦＦ状態においてアクチュエータ１９は排気シャッター弁３を全開するように作動することとなっている。符号２２は排気ブレーキの作動を検出する排気ブレーキ作動センサー、２３は制御回路、２４は燃料ポンプコントロールスリーブである。その他の構成は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【００４５】
次に、図９に示すフローチャートを参照して、上記構成のディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用について説明する。
【００４６】
ステップＳ1において各種データ（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態および排気シャッター弁３の開度）が取り込まれ、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、しかもステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）を超えていると判定された場合（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態が減速状態と判定された場合）には、ステップＳ7に進み、第１負圧切換弁２０がＯＮ状態とされる。すると、第１アクチュエータ１８が作動されて排気シャッター弁３は全閉状態とされる。その後、制御はステップＳ1へリターンする。
【００４７】
一方、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＮ状態と判定され、あるいはステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）以下と判定された場合には、ステップＳ8に進み、排気シャッター弁３が全閉状態にあるか否かの判定がなされる。ここで、肯定判定された場合、ステップＳ9において第２負圧切換弁２１がＯＮ状態とされる。すると、第２アクチュエータ１９が作動されてバイパス弁１７が全開される。なお、ステップＳ8において肯定判定された場合には以下の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００４８】
ついで、ステップＳ9においてフラッグ判定（即ち、Ｆ＝１か否かの判定）を行い、ここで、肯定判定された場合には、ステップＳ10においてタイマー（例えば、タイマー値Ｔ＝５０ｍｓｅｃ）のカウントが開始され、ステップＳ11においてフラッグＦ＝１とされ、ステップＳ12においてタイマーがカウントアップしたと判定されると、ステップＳ13において第１および第２負圧切換弁２０，２１がＯＦＦ状態とされる。すると、第１および第２アクチュエータ１８，１９が作動されて排気シャッター弁３およびバイパス弁１７は全開状態とされ、その後ステップＳ1へリターンする。なお、ステップＳ9において否定判定された場合には、ステップＳ10およびステップＳ11を省略してステップＳ12へ進み、また、ステップＳ12において否定判定された場合には、以後の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００４９】
ところで、エンジン回転数Ｎｅが１３００ｒｐｍを超えた状態において排気ブレーキ解除信号が出た場合（即ち、燃料カットされた場合）には、制御回路２３からの制御信号により燃料ポンプコントロールスリーブ２４が制御されて所定期間燃料復帰を遅延させ、当該期間内で上記ステップＳ9〜ステップＳ13の制御が実行される。つまり、燃料カット域においてはバイパス弁１７は燃料復帰前に開閉作動を完了することとなっているのである。このようにすると、燃料復帰時においてはバイパス通路１６は閉鎖されることとなる。従って、排気ガス浄化手段４により浄化されない燃焼ガスが排気されることがなくなり、ＨＣの排出を効果的に防止できる。なお、燃料カット条件は、排気ブレーキスイッチＯＮ、ニュートラルスイッチＯＦＦ、クラッチスイッチＯＦＦ、アクセルスイッチＯＦＦおよびエンジン回転数Ｎｅ≧１１００ｒｐｍの全てを満たすこととされている。
【００５０】
上記したように、本実施の形態においては、排気シャッター弁３の開作動初期においては、バイパス弁１７が全開状態とされるところから、排気ガスは、排気ガス浄化手段４をバイパスするバイパス通路１６を介して排出されることとなる。従って、排気ガス浄化手段４には動圧（即ち、圧力波）が作用することがなくなり、排気ガス浄化手段４が破壊するということはなくなる。
【００５１】
第５の実施の形態（請求項２，３，４および７に対応）
図１０には、本願発明の第５の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００５２】
この場合、第１の実施の形態とは、排気シャッター弁３は、所定開度（符号３′で示す開度）までは容積拡張室５の入口５ａのみを開状態とし、所定開度以上（符号３′→３″で示す開度）で排気管２を開状態とするように構成されている点が相異しているのみであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
上記のように構成した場合、排気シャッター弁３の開作動初期において排気ガスの全量が容積拡張室５のみに流入することとなり、排気ガス浄化手段４に対する動圧の影響をより一層緩和することができる。なお、排気シャッター弁３の開度制御は、第２あるいは第３の実施の形態におけると同様とすることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本願発明によれば、ディーゼルエンジンの排気管に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁と、該排気シャッター弁の下流側に配設された排気ガス浄化手段とを備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置において、前記排気シャッター弁の開作動初期に前記排気ガス浄化手段に作用する動圧を緩和する動圧緩和手段を付設して、排気シャッター弁の開作動初期において該排気シャッター弁の上流側に生じていた高内圧（即ち、動圧）を動圧緩和手段により減圧するようにしたので、下流側に位置する排気ガス浄化手段に大きな動圧（即ち、圧力波）が作用することがなくなり、排気ガス浄化手段が破壊するということがなくなるという優れた効果がある。
【００５５】
また、前記動圧緩和手段を、前記排気シャッター弁と排気ガス浄化手段との間に形成された容積拡張室により構成した場合、動圧緩和手段の構成が簡略となるし、この場合において、前記容積拡張室を、前記排気管を拡大することにより形成すれば、より一層の簡略化が得られるし、前記容積拡張室を、前記排気管と並列状態で設けるとともに、その入口を、前記排気シャッター弁により開閉するようにすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスの大部分が容積拡張室へ流入することとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響をより確実に緩和できる。また、前記排気シャッター弁を、所定開度で前記容積拡張室の入口のみを開状態とし、所定開度以上で前記容積拡張室の入口および排気管を開状態とするものとすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスの全量が容積拡張室のみに流入することとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響をより一層緩和することができる。また、前記排気シャッター弁を、開作動時において所定開度まで徐々に開くように制御するようにすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスが容積拡張室に流入する量を徐々に増大できることとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響がより一層緩和できる。
【００５６】
また、前記動圧緩和手段を、前記排気シャッター弁の上流側から前記排気ガス浄化手段の下流側にバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ、前記排気シャッター弁の開作動に先立って開作動するバイパス弁とにより構成した場合、排気シャッター弁の開作動に先立ってバイパス通路を介して排気ガスが排気ガス浄化手段の下流側へバイパスされることとなり、排気ガス浄化手段へ大きな動圧が作用することがなくなるとともに、排気シャッター弁の開作動初期に排気される未燃焼ガスが排気ガス浄化手段へ供給されることがなくなる。この場合において、前記バイパス弁を、燃料カット域において燃料復帰前に開閉動作を完了するように制御するようにすれば、燃料復帰時においてはバイパス通路は閉鎖されることとなり、排気ガス浄化手段により浄化されない燃焼ガスが排気されることがなくなる（即ち、ＨＣの排出が効果的に防止できる）。
【００５７】
また、前記排気シャッター弁を、排気ブレーキスイッチのＯＦＦ作動時、ニュートラルスイッチのＯＮ作動時、クラッチスイッチのＯＮ作動時、アクセルスイッチのＯＮ作動時およびエンジン回転数が所定値以下となった時のうち少なくともいずれか一つを満足したときに開作動するように制御した場合、運転状態に対応した排気シャッター弁の開作動制御が行えることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の第１の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【図２】 本願発明の第１の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用を説明するフローチャートである。
【図３】 本願発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【図４】 本願発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用を説明するフローチャートである。
【図５】 本願発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置における排気シャッター弁の開度変化を示すタイムチャートである。
【図６】 本願発明の第３の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【図７】 本願発明の第４の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【図８】 本願発明の第４の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置における排気シャッター弁を示す図であり、（イ）は全閉状態を、（ロ）は全開状態を示している。
【図９】 本願発明の第４の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用を説明するフローチャートである。
【図１０】 本願発明の第５の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１はディーゼルエンジン、２は排気管、３は排気シャッター弁、４は排気ガス浄化手段（触媒コンバータ）、５は容積拡張室、５ａは入口、５ｂは出口、１６はバイパス通路、１７はバイパス弁。
【発明の属する技術分野】
本願発明は、排気ガス浄化手段を備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関の排気系にパティキュレートフィルタあるいは触媒コンバータ等の排気ガス浄化手段を設け、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば、パティキュレート、ＮＯｘ等）を除去するようにしている。
【０００３】
一方、ディーゼル機関においては、排気系において前記排気ガス浄化手段の上流側にシャッター弁を設け、アクセルペダルを離した時（すなわち、減速時）に前記シャッター弁を閉鎖することにより、排気ガスの放出を阻止して排圧を排気系に発生させ、これによって機関の回転速度を強制的に低下させて制動力を得る手段（即ち、排気ブレーキ装置）を設けるようにしている。
【０００４】
上記した排気ガス浄化手段と排気ブレーキ装置とを具備したディーゼル機関については、例えば特開平３−２３７２３０号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記構成のディーゼル機関の場合、排気ブレーキ装置が作動すると、その上流側の内圧が極めて高くなる（例えば、４．５ｋｇ／ｃｍ2）。この状態から排気ブレーキ装置が解除（即ち、シャッター弁が開弁）されると、下流側に位置する排気ガス浄化手段に対して大きな動圧（換言すれば、圧力波）が急激に作用することとなり、排気ガス浄化手段を破損に至らしめるおそれがある。特に、触媒コンバータの場合、モノリス担体をケーシング（即ち、排気管に形成された収納室）に対して支持するインターラムマットが吹き飛んだり、モノリス担体自体が破損するおそれがある。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、排気シャッター弁の開作動初期にその下流側に位置する排気ガス浄化手段へ作用する動圧（即ち、圧力波）を緩和し得るようにすることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の基本構成では、上記課題を解決するための手段として、ディーゼルエンジンの排気管に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁と、該排気シャッター弁の下流側に配設された排気ガス浄化手段とを備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置において、前記排気シャッター弁の開作動初期に前記排気ガス浄化手段に作用する動圧を緩和する動圧緩和手段を付設している。
【０００８】
上記のように構成したことにより、排気シャッター弁の開作動初期において該排気シャッター弁の上流側に生じた高内圧（即ち、動圧）が排気ガス浄化手段に到達する前に動圧緩和手段により減圧されることとなり、下流側に位置する排気ガス浄化手段に大きな動圧（即ち、圧力波）が作用することがなくなる。
【０００９】
本願発明の基本構成において、前記動圧緩和手段を、前記排気シャッター弁と排気ガス浄化手段との間に形成された容積拡張室により構成した場合、動圧緩和手段の構成が簡略となる。この場合において、前記容積拡張室を、前記排気管を拡大することにより形成すれば、より一層の簡略化が得られる。
【００１０】
また、前記容積拡張室を、前記排気管と並列状態で設けるとともに、その入口を、前記排気シャッター弁により開閉するようにすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスの大部分が容積拡張室へ流入することとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響をより確実に緩和できる。
【００１１】
また、前記排気シャッター弁を、所定開度で前記容積拡張室の入口のみを開状態とし、所定開度以上で前記容積拡張室の入口および排気管を開状態とするものとすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスの全量が容積拡張室のみに流入することとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響をより一層緩和することができる。また、前記排気シャッター弁を、開作動時において所定開度まで徐々に開くように制御するようにすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスが容積拡張室に流入する量を徐々に増大できることとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響がより一層緩和できる。
【００１２】
また、前記動圧緩和手段を、前記排気シャッター弁の上流側から前記排気ガス浄化手段の下流側にバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ、前記排気シャッター弁の開作動に先立って開作動するバイパス弁とにより構成した場合、排気シャッター弁の開作動に先立ってバイパス通路を介して排気ガスが排気ガス浄化手段の下流側へバイパスされることとなり、排気ガス浄化手段へ大きな動圧が作用することがなくなるとともに、排気シャッター弁の開作動初期に排気される未燃焼ガスが排気ガス浄化手段へ供給されることがなくなる。この場合において、前記バイパス弁を、燃料カット域において燃料復帰前に開閉動作を完了するように制御するようにすれば、燃料復帰時においてはバイパス通路は閉鎖されることとなり、排気ガス浄化手段により浄化されない燃焼ガスが排気されることがなくなる。
【００１３】
また、前記排気シャッター弁を、排気ブレーキスイッチのＯＦＦ作動時、ニュートラルスイッチのＯＮ作動時、クラッチスイッチのＯＮ作動時、アクセルスイッチのＯＮ作動時およびエンジン回転数が所定値以下となった時のうち少なくともいずれか一つを満足したときに開作動するように制御した場合、運転状態に対応した排気シャッター弁の開作動制御が行えることとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１５】
第１の実施の形態（請求項２および７に対応）
図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００１６】
この排気ブレーキ装置は、ディーゼルエンジン１の排気管２に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁３と、該排気シャッター弁３の下流側に配設された排気ガス浄化手段４と、前記排気シャッター弁３と排気ガス浄化手段４との間に形成された容積拡張室５とを備えて構成されている。該容積拡張室５は、前記排気管２と並列状態で設けられており、その入口５ａは、前記排気シャッター弁３により開閉されることとなっている。つまり、本実施の形態においては、容積拡張室５が動圧緩和手段として作用することとなっているのである。
【００１７】
前記排気ガス浄化手段４は、前記排気管２を半径方向に拡大して形成された収納室６内に配設された触媒コンバータとされている。該触媒コンバータ４を構成するモノリス担体は、前記収納室６に対してインターラムマット（図示省略）を介して支持されている。なお、触媒コンバータに代えてパティキュレートフィルタを用いることもある。
【００１８】
前記容積拡張室５は、前記排気シャッター弁３と排気ガス浄化手段４との間の排気管２の外周側に形成されており、その入口５ａは、前記排気シャッター弁３の所定開度において全開されることとなっている。なお、この場合、排気シャッター弁３は、所定開度まで開作動される過程（即ち、容積拡張室５の入口５ａを開放する過程）において排気管２をも若干開放することとなっている。また、容積拡張室５の出口５ｂは、前記排気管２に形成されている。
【００１９】
この排気ブレーキ装置には、前記排気シャッター弁３を開閉作動させるためのアクチュエータ７と、該アクチュエータ７の駆動源である真空ポンプ８とが付設されている。
【００２０】
前記アクチュエータ７は、前記排気シャッター弁３を所定開度（即ち、容積拡張室５の入口５ａを全開状態とする開度）まで開作動させる第１アクチュエータ７ａと、前記排気シャッター弁３を前記所定開度から全開状態まで開作動させる第２アクチュエータ７ｂとを一体的に連結した２連式のものとされており、前記第１アクチュエータ７ａと真空ポンプ８との間には第１負圧切換弁９が介設される一方、前記第２アクチュエータ７ｂと真空ポンプ８との間には第２負圧切換弁１０が介設されている。
【００２１】
これら第１および第２負圧切換弁９，１０のＯＮ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を全閉するように作動し、第１および第２負圧切換弁９，１０のＯＦＦ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を全開するように作動し、第１負圧切換弁９のＯＦＦ状態および第２負圧切換弁１０のＯＮ状態において排気シャッター弁３は所定開度状態（例えば、半開状態）となすように作動することとなっている。符号１１は前記排気シャッター弁３の開度位置を検出するための開度検出センサー、１２はディーゼルエンジン１の運転状態を検出する運転状態検出センサーである。この運転状態検出センサー１２としては、例えば排気ブレーキスイッチ、ニュートラルスイッチ、クラッチスイッチ、アクセルスイッチおよびエンジン回転数検出センサー（共に図示省略）が用いられている。
【００２２】
そして、前記開度検出センサー１１および運転状態検出センサー１２からの情報（即ち、排気シャッター弁３の開度およびディーゼルエンジンの運転状態）は制御回路１３に入力され、該制御回路１３から前記第１および第２負圧切換弁９，１０へ制御信号が出力されることとなっている。
【００２３】
次に、図２に示すフローチャートを参照して、上記構成のディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用について説明する。
【００２４】
ステップＳ1において各種データ（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態および排気シャッター弁３の開度）が取り込まれ、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、しかもステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）を超えていると判定された場合（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態が減速状態と判定された場合）には、ステップＳ7に進み、第１および第２負圧切換弁９，１０が共にＯＮ状態とされる。すると、第１および第２アクチュエータ７ａ，７ｂが作動されて排気シャッター弁３は全閉状態とされる。その後、制御はステップＳ1へリターンする。
【００２５】
一方、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＮ状態と判定され、あるいはステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）以下と判定された場合には、ステップＳ8に進み、排気シャッター弁３が全開状態にあるか否かの判定がなされる。ここで、否定判定された場合、ステップＳ9において第１負圧切換弁９がＯＦＦ状態とされる。すると、第１アクチュエータ７ａが作動されて排気シャッター弁３が所定開度状態（例えば、半開状態）とされる。なお、ステップＳ8において肯定判定された場合には以下の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００２６】
ついで、ステップＳ9においてフラッグ判定（即ち、Ｆ＝１か否かの判定）を行い、ここで、肯定判定された場合には、ステップＳ10においてタイマー（例えば、タイマー値Ｔ＝５０ｍｓｅｃ）のカウントが開始され、ステップＳ11においてフラッグＦ＝１とされ、ステップＳ12において排気シャッター弁３が所定開度以上（例えば、半開以上）となっているか否かの判定がなされる。なお、ステップＳ9においてＦ＝１と判定された場合には、ステップＳ10およびステップＳ11を省略してステップＳ12に進む。
【００２７】
そして、ステップＳ12において肯定判定され且つステップＳ13においてタイマーがカウントアップしたと判定されると、ステップＳ14において第２負圧切換弁１０がＯＦＦ状態とされる。すると、第２アクチュエータ７ｂが作動されて排気シャッター弁３は全開状態とされ、その後ステップＳ1へリターンする。なお、ステップＳ12およびステップＳ13において否定判定された場合には、以後の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００２８】
上記したように、本実施の形態においては、排気シャッター弁３の開作動初期においては、排気シャッター弁３により容積拡張室５の入口５ａが全開状態とされるところから、排気ガスの大部分は、容積拡張室５を経て排気ガス浄化手段４へ排出され、容積拡張室５において動圧（即ち、圧力波）が緩和されることとなり、排気ガス浄化手段４が動圧（即ち、圧力波）を受けて破壊するということはなくなる。つまり、触媒コンバータ４を構成するモノリス担体を支持しているインターラムマットが吹き飛んだり、モノリス担体自体が破損したりすることがなくなるのである。
【００２９】
第２の実施の形態（請求項２，４および７に対応）
図３には、本願発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００３０】
この場合、排気シャッター弁３を開閉作動させるためのアクチュエータ７は、第１デューティソレノイドバルブ１４を介して真空ポンプ８に連通されるとともに、第２デューティソレノイドバルブ１５を介して大気に連通されている。
【００３１】
これらの第１および第２デューティソレノイドバルブ１４，１５は、制御回路１３からの制御信号により作動されることとなっており、第１デューティソレノイドバルブ１４のデューティ値＝１００でのＯＮ状態および第２デューティソレノイドバルブ１５のデューティ値＝０でのＯＮ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を全閉するように作動し、第１デューティソレノイドバルブ１４のデューティ値＝０でのＯＮ状態および第２デューティソレノイドバルブ１５のデューティ値＝１００でのＯＮ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を全開するように作動し、第１および第２デューティソレノイドバルブ１４，１５のデューティ値＝５０でのＯＮ状態においてアクチュエータ７は排気シャッター弁３を所定開度状態（例えば、半開状態）となるように作動することとなっている。その他の構成は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００３２】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、上記構成のディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用について説明する。
【００３３】
ステップＳ1において各種データ（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態および排気シャッター弁３の開度）が取り込まれ、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、しかもステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）を超えていると判定された場合（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態が減速状態と判定された場合）には、ステップＳ7に進み、第１デューティソレノイドバルブ１４をデューティ値＝１００でＯＮ作動させ且つ第２デューティソレノイドバルブ１５をデューティ値＝０でＯＮ作動させる。すると、アクチュエータ７が作動されて排気シャッター弁３は全閉状態とされる。その後、制御はステップＳ1へリターンする。
【００３４】
一方、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＮ状態と判定され、あるいはステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）以下と判定された場合には、ステップＳ8に進み、排気シャッター弁３が全開状態にあるか否かの判定がなされる。
【００３５】
ステップＳ8において否定判定された場合、ステップＳ9において急加速状態が否かの判定がなされ、ここで、肯定判定された場合には、ステップＳ10において第１デューティソレノイドバルブ１４をデューティ値＝５０でＯＮ作動させ且つ第２デューティソレノイドバルブ１５をデューティ値＝５０でＯＮ作動させる。すると、アクチュエータ７が所定速度で作動されて排気シャッター弁３が所定開度状態（例えば、半開状態）まで所定速度で開作動される（図５の折れ線Ｘ参照）。一方、ステップＳ9において否定判定された場合には、ステップＳ11において第１デューティソレノイドバルブ１４をデューティ値＝１００−ΔＮでＯＮ作動させ且つ第２デューティソレノイドバルブ１５をデューティ値＝０＋ΔＮでＯＮ作動させる。すると、アクチュエータ７が急加速時より小さい速度で作動されて排気シャッター弁３が所定開度状態（例えば、半開状態）まで急加速時より小さい速度で開作動される（図５の折れ線Ｙ参照）。なお、ステップＳ8において肯定判定された場合には以下の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００３６】
ついで、ステップＳ12においてフラッグ判定（即ち、Ｆ＝１か否かの判定）を行い、ここで、肯定判定された場合には、ステップＳ13においてタイマー（例えば、タイマー値Ｔ＝５０ｍｓｅｃ）のカウントが開始され、ステップＳ14においてフラッグＦ＝１とされ、ステップＳ15において排気シャッター弁３が所定開度以上（例えば、半開以上）となっているか否かの判定がなされる。なお、ステップＳ12においてＦ＝１と判定された場合には、ステップＳ13およびステップＳ14を省略してステップＳ15に進む。
【００３７】
そして、ステップＳ15において肯定判定され且つステップＳ16においてタイマーがカウントアップしたと判定されると、ステップＳ17において第１デューティソレノイドバルブ１４をデューティ値＝０でＯＮ作動させ且つ第２デューティソレノイドバルブ１５をデューティ値＝１００でＯＮ作動させる。すると、アクチュエータ７が作動されて排気シャッター弁３は全開状態とされ、その後ステップＳ1へリターンする。なお、ステップＳ15およびステップＳ16において否定判定された場合には、以後の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００３８】
上記したように、本実施の形態においては、排気シャッター弁３の開作動初期においては、排気シャッター弁３により容積拡張室５の入口５ａが所定速度で（即ち、徐々に）全開状態とされるところから、排気ガスは、徐々に容積拡張室５に流入し、該容積拡張室５を経て排気ガス浄化手段４へ排出されるが、容積拡張室５において動圧（即ち、圧力波）が第１の実施の形態におけるより緩和されることとなり、排気ガス浄化手段４が動圧（即ち、圧力波）を受けて破壊するということはなくなる。
【００３９】
第３の実施の形態（請求項１，４および７に対応）
図６には、本願発明の第３の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００４０】
この場合、容積拡張室５は、排気シャッター弁３と排気ガス浄化手段４との間の排気管２を拡大することにより形成されている。また、第２の実施の形態におけると同様に、排気シャッター弁３を開閉作動させるためのアクチュエータ７は、第１デューティソレノイドバルブ１４を介して真空ポンプ８に連通されるとともに、第２デューティソレノイドバルブ１５を介して大気に連通されており、これらの第１および第２デューティソレノイドバルブ１４，１５は、制御回路１３からの制御信号により作動されることとなっている。なお、本実施の形態の場合、排気シャッター弁３は、第１および第２デューティソレノイドバルブ１４，１５が共にデューティ値＝５０でＯＮ作動されたとき所定開度状態（例えば、半開状態）とされることとなっている。その他の構成および作用効果は第１および第２の実施の形態において説明したと同様なので説明を省略する。
【００４１】
第４の実施の形態（請求項５〜７に対応）
図７には、本願発明の第４の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００４２】
この場合、排気シャッター弁３の上流側から排気ガス浄化手段４の下流側にバイパスするバイパス通路１６が設けられており、該バイパス通路１６には、前記排気シャッター弁３の開作動に先立って開作動し且つ燃料カット域において燃料復帰前に開閉動作を完了するバイパス弁１７が介設されている。前記バイパス通路１６は、排気管２の中心部に位置され、しかも排気ガス浄化手段４を貫通して形成されている。また、排気シャッター弁３は、図８（イ）に示すように、排気管２とバイパス通路１６との間に形成される環状通路を開閉する一対の弁体３ａ，３ｂとからなっており、図８（ロ）に示すように、弁体３ａ，３ｂが重合する方向に作動することにより開作動されることとなっている。
【００４３】
そして、この排気ブレーキ装置には、前記排気シャッター弁３を開閉作動させるための第１アクチュエータ１８と、前記バイパス弁１７を開閉作動させるための第２アクチュエータ１９と、前記両アクチュエータ１８，１９の駆動源である真空ポンプ８とが付設されている。前記第１アクチュエータ１８と真空ポンプ８との間には第１負圧切換弁２０が介設される一方、前記第２アクチュエータ１９と真空ポンプ８との間には第２負圧切換弁２１が介設されている。
【００４４】
そして、第１負圧切換弁２０のＯＮ状態において第１アクチュエータ１８は排気シャッター弁３を全閉するように作動し、第１負圧切換弁２０のＯＦＦ状態において第１アクチュエータ１８は排気シャッター弁３を全開するように作動し、第２負圧切換弁２１のＯＮ状態において第２アクチュエータ１９は排気シャッター弁３を全開するように作動し、第２負圧切換弁２１のＯＦＦ状態においてアクチュエータ１９は排気シャッター弁３を全開するように作動することとなっている。符号２２は排気ブレーキの作動を検出する排気ブレーキ作動センサー、２３は制御回路、２４は燃料ポンプコントロールスリーブである。その他の構成は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。
【００４５】
次に、図９に示すフローチャートを参照して、上記構成のディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用について説明する。
【００４６】
ステップＳ1において各種データ（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態および排気シャッター弁３の開度）が取り込まれ、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＦＦ状態と判定され、しかもステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）を超えていると判定された場合（即ち、ディーゼルエンジン１の運転状態が減速状態と判定された場合）には、ステップＳ7に進み、第１負圧切換弁２０がＯＮ状態とされる。すると、第１アクチュエータ１８が作動されて排気シャッター弁３は全閉状態とされる。その後、制御はステップＳ1へリターンする。
【００４７】
一方、ステップＳ2において排気ブレーキスイッチがＯＦＦ状態と判定され、ステップＳ3においてニュートラルスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ4においてクラッチスイッチがＯＮ状態と判定され、ステップＳ5においてアクセルスイッチがＯＮ状態と判定され、あるいはステップＳ6においてエンジン回転数Ｎｅが所定回転数（例えば、１３００ｒｐｍ）以下と判定された場合には、ステップＳ8に進み、排気シャッター弁３が全閉状態にあるか否かの判定がなされる。ここで、肯定判定された場合、ステップＳ9において第２負圧切換弁２１がＯＮ状態とされる。すると、第２アクチュエータ１９が作動されてバイパス弁１７が全開される。なお、ステップＳ8において肯定判定された場合には以下の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００４８】
ついで、ステップＳ9においてフラッグ判定（即ち、Ｆ＝１か否かの判定）を行い、ここで、肯定判定された場合には、ステップＳ10においてタイマー（例えば、タイマー値Ｔ＝５０ｍｓｅｃ）のカウントが開始され、ステップＳ11においてフラッグＦ＝１とされ、ステップＳ12においてタイマーがカウントアップしたと判定されると、ステップＳ13において第１および第２負圧切換弁２０，２１がＯＦＦ状態とされる。すると、第１および第２アクチュエータ１８，１９が作動されて排気シャッター弁３およびバイパス弁１７は全開状態とされ、その後ステップＳ1へリターンする。なお、ステップＳ9において否定判定された場合には、ステップＳ10およびステップＳ11を省略してステップＳ12へ進み、また、ステップＳ12において否定判定された場合には、以後の制御を省略してステップＳ1へリターンする。
【００４９】
ところで、エンジン回転数Ｎｅが１３００ｒｐｍを超えた状態において排気ブレーキ解除信号が出た場合（即ち、燃料カットされた場合）には、制御回路２３からの制御信号により燃料ポンプコントロールスリーブ２４が制御されて所定期間燃料復帰を遅延させ、当該期間内で上記ステップＳ9〜ステップＳ13の制御が実行される。つまり、燃料カット域においてはバイパス弁１７は燃料復帰前に開閉作動を完了することとなっているのである。このようにすると、燃料復帰時においてはバイパス通路１６は閉鎖されることとなる。従って、排気ガス浄化手段４により浄化されない燃焼ガスが排気されることがなくなり、ＨＣの排出を効果的に防止できる。なお、燃料カット条件は、排気ブレーキスイッチＯＮ、ニュートラルスイッチＯＦＦ、クラッチスイッチＯＦＦ、アクセルスイッチＯＦＦおよびエンジン回転数Ｎｅ≧１１００ｒｐｍの全てを満たすこととされている。
【００５０】
上記したように、本実施の形態においては、排気シャッター弁３の開作動初期においては、バイパス弁１７が全開状態とされるところから、排気ガスは、排気ガス浄化手段４をバイパスするバイパス通路１６を介して排出されることとなる。従って、排気ガス浄化手段４には動圧（即ち、圧力波）が作用することがなくなり、排気ガス浄化手段４が破壊するということはなくなる。
【００５１】
第５の実施の形態（請求項２，３，４および７に対応）
図１０には、本願発明の第５の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置が示されている。
【００５２】
この場合、第１の実施の形態とは、排気シャッター弁３は、所定開度（符号３′で示す開度）までは容積拡張室５の入口５ａのみを開状態とし、所定開度以上（符号３′→３″で示す開度）で排気管２を開状態とするように構成されている点が相異しているのみであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
上記のように構成した場合、排気シャッター弁３の開作動初期において排気ガスの全量が容積拡張室５のみに流入することとなり、排気ガス浄化手段４に対する動圧の影響をより一層緩和することができる。なお、排気シャッター弁３の開度制御は、第２あるいは第３の実施の形態におけると同様とすることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本願発明によれば、ディーゼルエンジンの排気管に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁と、該排気シャッター弁の下流側に配設された排気ガス浄化手段とを備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置において、前記排気シャッター弁の開作動初期に前記排気ガス浄化手段に作用する動圧を緩和する動圧緩和手段を付設して、排気シャッター弁の開作動初期において該排気シャッター弁の上流側に生じていた高内圧（即ち、動圧）を動圧緩和手段により減圧するようにしたので、下流側に位置する排気ガス浄化手段に大きな動圧（即ち、圧力波）が作用することがなくなり、排気ガス浄化手段が破壊するということがなくなるという優れた効果がある。
【００５５】
また、前記動圧緩和手段を、前記排気シャッター弁と排気ガス浄化手段との間に形成された容積拡張室により構成した場合、動圧緩和手段の構成が簡略となるし、この場合において、前記容積拡張室を、前記排気管を拡大することにより形成すれば、より一層の簡略化が得られるし、前記容積拡張室を、前記排気管と並列状態で設けるとともに、その入口を、前記排気シャッター弁により開閉するようにすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスの大部分が容積拡張室へ流入することとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響をより確実に緩和できる。また、前記排気シャッター弁を、所定開度で前記容積拡張室の入口のみを開状態とし、所定開度以上で前記容積拡張室の入口および排気管を開状態とするものとすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスの全量が容積拡張室のみに流入することとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響をより一層緩和することができる。また、前記排気シャッター弁を、開作動時において所定開度まで徐々に開くように制御するようにすれば、排気シャッター弁の開作動初期において排気ガスが容積拡張室に流入する量を徐々に増大できることとなり、排気ガス浄化手段に対する動圧の影響がより一層緩和できる。
【００５６】
また、前記動圧緩和手段を、前記排気シャッター弁の上流側から前記排気ガス浄化手段の下流側にバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ、前記排気シャッター弁の開作動に先立って開作動するバイパス弁とにより構成した場合、排気シャッター弁の開作動に先立ってバイパス通路を介して排気ガスが排気ガス浄化手段の下流側へバイパスされることとなり、排気ガス浄化手段へ大きな動圧が作用することがなくなるとともに、排気シャッター弁の開作動初期に排気される未燃焼ガスが排気ガス浄化手段へ供給されることがなくなる。この場合において、前記バイパス弁を、燃料カット域において燃料復帰前に開閉動作を完了するように制御するようにすれば、燃料復帰時においてはバイパス通路は閉鎖されることとなり、排気ガス浄化手段により浄化されない燃焼ガスが排気されることがなくなる（即ち、ＨＣの排出が効果的に防止できる）。
【００５７】
また、前記排気シャッター弁を、排気ブレーキスイッチのＯＦＦ作動時、ニュートラルスイッチのＯＮ作動時、クラッチスイッチのＯＮ作動時、アクセルスイッチのＯＮ作動時およびエンジン回転数が所定値以下となった時のうち少なくともいずれか一つを満足したときに開作動するように制御した場合、運転状態に対応した排気シャッター弁の開作動制御が行えることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の第１の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【図２】 本願発明の第１の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用を説明するフローチャートである。
【図３】 本願発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【図４】 本願発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用を説明するフローチャートである。
【図５】 本願発明の第２の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置における排気シャッター弁の開度変化を示すタイムチャートである。
【図６】 本願発明の第３の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【図７】 本願発明の第４の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【図８】 本願発明の第４の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置における排気シャッター弁を示す図であり、（イ）は全閉状態を、（ロ）は全開状態を示している。
【図９】 本願発明の第４の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置の作用を説明するフローチャートである。
【図１０】 本願発明の第５の実施の形態にかかるディーゼル機関の排気ブレーキ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１はディーゼルエンジン、２は排気管、３は排気シャッター弁、４は排気ガス浄化手段（触媒コンバータ）、５は容積拡張室、５ａは入口、５ｂは出口、１６はバイパス通路、１７はバイパス弁。
Claims (7)
- ディーゼルエンジンの排気管に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁と、該排気シャッター弁の下流側に配設された排気ガス浄化手段とを備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置であって、
前記排気シャッター弁の開作動初期に前記排気ガス浄化手段に作用する動圧を緩和する動圧緩和手段が付設されており、
前記動圧緩和手段は、前記排気シャッター弁と排気ガス浄化手段との間に形成された容積拡張室により構成され、
前記容積拡張室は、前記排気管を拡大することにより形成されていることを特徴とするディーゼル機関の排気ブレーキ装置。 - ディーゼルエンジンの排気管に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁と、該排気シャッター弁の下流側に配設された排気ガス浄化手段とを備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置であって、
前記排気シャッター弁の開作動初期に前記排気ガス浄化手段に作用する動圧を緩和する動圧緩和手段が付設されており、
前記動圧緩和手段は、前記排気シャッター弁と排気ガス浄化手段との間に形成された容積拡張室により構成され、
前記容積拡張室は、前記排気管と並列状態で設けられており、その入口は、前記排気シャッター弁により開閉されることを特徴とするディーゼル機関の排気ブレーキ装置。 - 前記排気シャッター弁は、所定開度で前記容積拡張室の入口のみを開状態とし、所定開度以上で前記容積拡張室の入口および排気管を開状態とするものとされていることを特徴とする前記請求項２記載のディーゼル機関の排気ブレーキ装置。
- 前記排気シャッター弁は、開作動時において所定開度まで徐々に開くように制御されることを特徴とする前記請求項１ないし請求項３のいずれか一項記載のディーゼル機関の排気ブレーキ装置。
- ディーゼルエンジンの排気管に設けられ、減速時にエンジンブレーキをかけるために閉作動される排気シャッター弁と、該排気シャッター弁の下流側に配設された排気ガス浄化手段とを備えたディーゼル機関の排気ブレーキ装置であって、
前記排気シャッター弁の開作動初期に前記排気ガス浄化手段に作用する動圧を緩和する動圧緩和手段が付設されており、
前記動圧緩和手段は、前記排気シャッター弁の上流側から前記排気ガス浄化手段の下流側にバイパスするバイパス通路と、該バイパス通路に設けられ、前記排気シャッター弁の開作動に先立って開作動するバイパス弁とにより構成されていることを特徴とするディーゼル機関の排気ブレーキ装置。 - 前記バイパス弁は、燃料カット域において燃料復帰前に開閉動作を完了するように制御されることを特徴とする前記請求項５記載のディーゼル機関の排気ブレーキ装置。
- 前記排気シャッター弁は、排気ブレーキスイッチのＯＦＦ作動時、ニュートラルスイッチのＯＮ作動時、クラッチスイッチのＯＮ作動時、アクセルスイッチのＯＮ作動時およびエンジン回転数が所定値以下となった時のうち少なくともいずれか一つを満足したときに開作動するように制御されることを特徴とする前記請求項１ないし請求項６のいずれか一項記載のディーゼル機関の排気ブレーキ装置。
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- 1996-12-27 JP JP35031596A patent/JP3975498B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10184397A (ja) | 1998-07-14 |
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