JPH01116242A - エンジン制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、排気ガスのエネルギを回収しエンジンのク
ランク軸に戻すパワータービンを有したエンジンの制動
装置に関する。

［従来の技術］ エンジンの排気系にパワータービンを有し、そのパワー
タービンを逆転させて制動力を得るように構成したター
ボコンパウンドエンジンとしては本出願人の先の提案（
特願昭６１−２２８１０７号）がある。

この提案は第７図に示されるように排気ガスエネルギを
回収するパワータービンａを排気通路ｂ１に介設すると
共に、そのタービンａより上流の排気通路ｂ２にそのタ
ービンａを迂回する流体通路Ｃを接続し、排気ブレーキ
作動時で且つ上記タービンａにクランク軸ｄから駆動力
が伝達されたときに流体通路Ｃ上流の排気通路ｂ２を閉
成し、その流体通路Ｃを開成する流路切換手段Ｃを設け
てターボコンパウンドエンジンを構成したものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、パワータービンが効率良く排気エネルギを回
収されるためは８〜１０万ｒｐｍの回転数を要求される
が、しかし、排気ブレーキ時に坂道を下るような低速高
負荷時に第５図に示すようにタービンの回転数が一気に
過回転Ｎに至ることがあるため、ブレーキとしての信頼
性及び耐久性の向上が望まれている。

また過回転は、第６図の制動力性能工に示すように、パ
ワータービンが正転から逆転に切換えられたときに、パ
ワータービンがコンプレッサ仕事を成し得る状態に構成
しておくと、パワータービンが正転からＯになった直後
に急激に起りクラン軸荷重が増大するオーバーシュート
となって制動力に影響するため早急に解決すべき課題と
なっていた。

［問題点を解決するための手段］ この発明は上記問題点を解決することを目的としており
、この発明はクランク軸で駆動されて排気ガスを取り込
みつつ排出しそのクランク軸を制動するブレーキタービ
ンと、該タービンの過回転時に上記軸に接続されて空気
を取り込みつつ排出し上記軸を制動するブレーキブロワ
とからエンジンの制動装置を構成したものである。

［作　用コ ブレーキ時にクランク軸でブレーキタービンが回転され
ると、ブレーキタービンは、クランク軸の回転に応じて
排気ガスを取り込みつつ排出する負の仕事を行い、その
負の仕事をクランク軸に対して制動仕事とする。クラン
ク軸の回転数が増加しブレーキタービンの過回転時に、
クランク軸とブレーキブロワが接続されて、ブレーキブ
ロワはこのときに空気を取り込みつつ排出する負の仕事
を行いタービンブレーキ同様クランク軸に制動力として
負荷する。

したがってクランク軸は制動され、ブレーキタービンの
過回転が阻止される。

［実施例］ 以下に、この発明の好適一実施例を添付図面に基づいて
説明する。

第１Ａ図に示す１はエンジン、２はエンジン１の吸気ボ
ート、３はエンジン１の排気ボートである。

図示されるように、吸気ボート２には吸気通路４が接続
され、排気ボート３には排気通路５が接続される。

排気通路５の上流５ａにはターボ過給機６のタービン６
ａが介設されると共に、そのタービン６ａよりさらに下
流の排気通路５ａには排気エネルギを回収するパワータ
ービン７が介設される。

ターボ過給機６のコンプレッサ６ｂは吸気通路４の上流
に介設される。

排気通路５は一端がパワータービン７の上流の排気通路
５ａに接続され他端がパワータービン７の下流の排気通
路５ｂに接続された排気バイパス通路８で結ばれている
と共に、一端が吸気通路４の上流に他端がパワータービ
ン７より下流で且つ上記排気バイパス通路８の接続部よ
り上流の排気通路５ｂに接続された吸気バイパス通路９
で結ばれている。

排気バイパス通路８の下流には、流れ方向に沿って順に
排気バイパス通路８の排気ガス流量を絞る絞り部１０、
排気バイパス通路８を開閉する開閉弁１１が設けられ、
吸気バイパス通路９の上流には吸気バイパス通路９を開
閉する開閉弁１２が設けられる。

また、排気バイパス通路８の接続部上流の排気通路５ａ
、５ｂには、それぞれ排気通路５ａ。

５ｂを開閉する開閉弁１３．１４が設けられる。

これら開閉弁１１，１２，１３．１４は実施例にあって
は電磁切換弁から成る。

さて、パワータービン７の出力軸１５とエンジン１のク
ランク軸１６とは、パワータービン１５の回転駆動力を
クランク軸１６に戻すと共に、逆にクランク軸１６の回
転駆動力をパワータービン７に伝達する反転機構１７で
接続される。即ち実施例にあってパワータービン１５は
ブレーキタービンを兼用する０反転機′Ｊ１ｊ１７は第
１Ｂ図に示しであるように構成される。

図示されるように、パワータービン７のタービン軸１５
の出力端には、出力歯車１８が固定されており、その出
力歯車１８には遊星歯車１９゜１９が噛合されている。

これらの遊星歯車１９゜１９はロックアツプ機構２０を
備えた流体継手２１の出力ポンプ車２１ｂと一体になっ
て回転さる環状歯車２２と噛合される。即ち、出力歯車
１８は遊星歯車１９．１９及び環状歯車２２から成る遊
星歯車機構２３によって流体継手２１に接続され、パワ
ータービン７から流体継手２１の出カポンプ車２１ａに
回転駆動力を伝達するように構成しである。

出力ポンプ車２１ａには、この出力ポンプ車２１ａと一
体となって回転する第１伝達歯車２４が固定される。

次に反転機構１７を主体的に構成する遊星歯車機構２５
を説明する。

遊星歯車１１１４ｍ１２５は大別して上記出力ポンプ車
２１ａの軸端に太陽歯車２６を固定した太陽歯車軸２７
と、太陽歯車２６の円周方向に等間隔を有し、その太陽
歯車に噛合された複数の遊星歯車２８と、これら遊星歯
車２８と噛合される内歯を有した環状歯車２９と、上記
遊星歯車２８の、太陽歯車２６回りに遊星歯車２８を自
転させつつ公転させるキャリア３０と、上記第１伝達歯
車２４に噛合された第２伝達歯車３１と、゛この第２伝
達歯車３１に同軸上に設けられてワンウェイクラッチ３
２で上記クランク軸１６のクランク軸歯車３４の回転駆
動力を第２伝達歯車３１へ伝達する第３伝達歯車３３と
、上記キャリア３０をフリーまたは固定する油圧クラッ
チ手段３５とから構成される。

油圧クラッチ手段３５は、この実施例にあってはキャリ
ア３０の半径方向外方へ延出して形成したフランジ部分
、即ちクラッチ部３６に断続自在で、接続時にキャリア
３０の回転を止める油圧クラッチ３７と、この油圧クラ
ッチ３７に作動油を供給するポンプ３８と、ポンプ３８
と油圧クラッチ３７とを結ぶ作動油通路３９に介設した
開閉弁４０とから成る。

ところで発明の実施例にあっては、第１Ｂ図に示すよう
に、パワータービン７の回転数をパルス数で検出する接
触式または非接触式のセンサ４１が設けられると共にこ
のセンサ４１からの検出信号等に基づいて上記開閉弁１
１．１２．１３゜１４の開閉制御を実行するコントロー
ラ４２とが設けられる。

以下、コントローラ４２の構成を説明する。

コントローラ４２はその入力部にエンジン１のクラッチ
スイッチ（図示せず）の０Ｎ−ＯＦＦ信号、アクセルス
イッチ（図示せず）の０Ｎ−ＯＦＦ信号、センサ５９に
よるエンジン１の回転数信号、ブレーキコントロールス
イッチ信号そしてセンサ４１の回転パルス信号が入力さ
れるように構成されると共に、出力部に上記切換弁１１
．１２．１３．１４及び反転機構１７の開閉弁４０に制
御信号を出力するように構成される。

次にコントローラ４２の制御内容を説明する。

アクセルスイッチ、クラッチスイッチが共にＯＦＦでエ
ンジン回転数が例えば７００ｒｐｎ以上であり、判断４
３でブレーキコントロールスイッチがＯＮであると判断
された場合、コントローラ４２は制動時と判断して開閉
弁１３．１４に閉信号を出力し、開閉弁１１に開信号を
出力するステップ４４を実行した後、ステップ４５で開
閉弁４０に開信号を出力して油圧クラッチ３７の接続を
実行させる。

すると反転機構１７によってパワータービン７にクラン
ク軸１６の回転駆動力が伝達され、パワータービン７は
正転から逆転に切換えられる。

次に、コントローラ４２はセンサ４１からの検出信号に
基づいて判断４６でパワータービン７が回転しているか
否かを検出し、パワータービン７の回転が０”に至った
時に、判断４７でパワータービン７の単位時間当りの回
転パルス数差Ｎ１−Ｎ２が設定パルス数Ｎ以上か否かを
判定する。

即ち、ステップ４７はパワータービン７が“０”から逆
転され消費する排気ガスの掻混ぜ仕事を有効に行う回転
数まではパワータービン７に逆転による負の仕事、即ち
、空気の掻混ぜ仕事を実行させるようにしたものである
。したがって、設定パルス数Ｎは、各種パワータービン
７の特性によって与えられるテスト値となる。コントロ
ーラ４２は判断４７でパルス数差が設定パルス数Ｎ以上
になると、開閉弁１２に開信号を出力して吸気バイパス
通路９を開くステップ４８を実行すると、パワータービ
ン７の回転数に応じて吸気バイパス通路９から空気が導
入され、パワータービン７は導入空気量に応じたコンプ
レッサ仕事を行う。

通常運転時にあって、コントローラ４２は開閉弁１３．
１４は開で、開閉弁１１．１２．４０は閉となるように
制御する。尚、絞り部１０はタービン７の前後の圧力比
を適正にするために設けられたものである。

さてこの発明の目的とするところは、上記パワータービ
ン７の過回転を阻止し、常時安定した制動力でエンジン
１を制動することにある。

そこで、上記クランク軸１６には過回転時に作動される
ブレーキブロワ６０が設けられる。

ブレーキブロワ６０は第１Ｂ図に示しであるようにブロ
ワ６１を回転自在に収容するゲージング６１に吸入口６
３と吐出口６４とを形成し、ケーリン（６２を貫通し、
このゲージング６２に軸支されるブロワ軸６５の端部と
上記パワータービン７のタービン軸７ａに固定した伝達
歯車６６と噛合する伝達歯車６７を有した伝導軸６８と
を所定回転数でトルク伝達する流体クラッチ６９で接続
して構成される。

ここで所定回転数は第５図、第６図に示す上記パワータ
ービン７が過回転される回転数Ｎとし、また実施例にあ
ってブレーキブロワ６０の制動力ＰＳの大きさは第６図
に示しであるオーバーシュートＤと相当とする。

したがって、パワータービン７の逆転時に、このパワー
タービン７が過回転されようとしても、ブレーキブロワ
６０が機能することで過回転が防止されオーバーシュー
トが制止されることになり、ブレーキとしての信頼性・
耐久性が大巾に向上する。

ところで、上記ブレーキブロワ６１を上記コントローラ
４２にて油圧制御する場合は、第３図に示すように、上
記伝導軸６８に油圧牽擦クラッチ７０を設け、この油圧
摩擦クラッチ７０に開閉弁７１で開閉される上記作動油
通路３９を接続し、その開閉弁７１をコントローラ４２
で開閉制御するように構成される。

コントローラ４２の制御内容は第４図に示すよ゛うに、
第３図で示した制御内容にステップ４８以降を加えたも
のである。

即ち、ステップ４９でエンジン回転数Ｎｅを検出し、検
出したエンジン回転数Ｎｅが上述の所定回転数Ｎ８以下
か否かを判定する０判断５０を実行し、ＹＥＳであれば
開閉弁７１を閉じたままで保持するステップ５１を実行
し、ＮＯであれば開閉弁７１を開くステップ５２を実行
する。すると作動油が油圧摩擦クラッチ７０を作動して
ブレーキブロワ６０が駆動され、クランク軸１６は制動
されることになる。

尚、センサ４１及びコントローラ４２にてパワータービ
ン７の過回転時にドライバに警告（警報ブザ−・警報ラ
ンプ）するようにすることも可能であり、また過回転前
に、これらの警報を動作させてスイッチによりブレーキ
ブロワを単独に駆動させることも当然可能である ［発明の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この発明によれ
ば次の如き優れた効果を発揮する。

クランク軸で駆動されて排気ガスを取り込みつつ排出し
そのクランク軸を制動するブレーキタービンと、該ター
ビンの過回転時に上記軸に接続されて空気を取り込みつ
つ排出し上記軸を制動するブレーキブロワとを備えてタ
ーボコンパウンドエンジンを構成したから、ブレーキ−
タービンの反転時に作り出すブレーキの過回転及びオー
バーシュートをなくし、安定した大きな制動性能を得る
と共に、制動時に於ける動力伝達系の信頼性、耐久性を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図はこの発明の好適一実施例を示すシステムの全
体図、第１Ｂ図は第１Ａ図の要部詳細図、第２図はコン
トローラの制御内容の一例を示すフローチャート、第３
図は他の実施例を示す要部詳細図、第４図は他の実施例
の制御内容を示すフローチャート、第５図は制動力性能
線図、第６図はパワータービンを反転させたときの制動
力特性図、第７図は関連技術としてのターボコンパウン
ドエンジンを示す概略図である。 図中、１はエンジン、４は吸気通路、５は排気通路、６
はターボ過給機、７はブレーキタービンを兼用するパワ
ータービン、８は排気ノくイパス通路、９は吸気バイパ
ス通路、１１〜１４は開閉弁、１６はクランク軸、１７
は反転機構、６０はブレーキブロワである。 特許出願人　　いす７自動車株式会社 代理人弁理士　　絹　　谷　　信　　雄ｆ；／５ＩＴＥ
Ｒ 第２図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クランク軸で駆動されて排気ガスを取り込みつつ排出し
   そのクランク軸を制動するブレーキタービンと、該ター
   ビンの過回転時に上記軸に接続されて空気を取り込みつ
   つ排出し上記軸を制動するブレーキブロワとを備えたこ
   とを特徴とするエンジンの制動装置。