JPH0141846Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、車両用内燃機関のエンジンブレーキ
装置に関するものである。

従来、トラツクやバス等の大型車両において、
常時ブレーキを補完し、走行の安全性を確保する
ために、エンジンブレーキが要望される走行状態
において、エンジンのピストンが圧縮行程上死点
付近に達したときに、排気弁もしくは吸気弁又は
これらとは別個に特設された第３の弁を開いて、
圧縮された空気をシリンダ外に排出しエンジンブ
レーキ効果を得るようにしたものが既に提案され
ている。本考案は、この種の、即ちピストンが圧
縮行程上死点付近に達したときにシリンダ内の圧
縮された空気をシリンダ外に排除するようにした
エンジンブレーキ装置のうち、特に、通常の吸気
弁、排気弁以外に第３の弁（以下第３弁と呼称す
る）を具備した装置の改良に関するものである。
この種のエンジンブレーキ装置において、上記第
３弁は、ピストンが上死点付近にあるとき、ピス
トンの頂面に衝突しない合理的なリフトで啓開し
て、その開成時間中にシリンダ内の圧縮空気を十
分な量排除するという基本的な使命を達成できる
だけの弁面積を最小限必要とする一方で、弁面積
が大きくなればなるほど、シリンダ内の圧縮され
た空気圧に打ち勝つて同弁を開かなければならな
いので、その直径の２乗に比例して動弁機構の負
担が大きくなる問題があり、更に圧縮された空気
の排出時に大きな騒音を発生することが多い不都
合があつた。

本考案は、上記に鑑み創案されたもので、往復
動内燃機関のシリンダヘツドに、通常の空気弁、
排気弁の外に第３の弁を設け、同弁をピストンの
圧縮行程上死点付近で開成させることにより圧縮
された空気をシリンダ外に排出しエンジンブレー
キ効果を生起させるようにしたものにおいて、上
記第３の弁の外径ｄと上記シリンダの内径Ｄとの
比を、0.05≦ｄ／Ｄ≦0.30としたことを特徴とす
るエンジンブレーキ装置を要旨とするものであ
る。本考案によれば、第３弁の直径ｄとシリンダ
の内径Ｄとの比を、0.05≦ｄ／Ｄ≦0.30としたこ
とによつて、ピストンの圧縮上死点付近で啓開
し、その啓開時間中にシリンダ内の圧縮された空
気をシリンダ外に排出して十分なエンジンブレー
キ効果を得ることができ、同時に、上記圧縮空気
の排出時における騒音の発生が小さく、又開弁に
要する動弁機構の負担、特に動弁用の油圧を発生
させるカムに無理な面圧を発生させず十分な耐久
性を確保し得る等の効果を収めることができたも
のである。

以下本考案の実施例を添付図面について具体的
に説明する。先づ、第１図乃至第４図に示す第１
実施例において、１０は大型トラツクに搭載され
たデイゼルエンジンの燃焼室であつて、シリンダ
ブロツク（シリンダライナを含む）１２とシリン
ダヘツド１４と同シリンダブロツク１２内に嵌装
されたピストン１６とによつて限界されている。
１８は上記シリンダヘツド１４内に形成され上記
燃焼室１０内に開口する吸気ポート、２０は同じ
くシリンダヘツド１４内に設けられ燃焼室１０内
に開口する排気ポート、２２は上記吸気ポート１
８の開口部に設けられた吸気弁、２４は上記排気
ポート２０の開口部に設けられた排気弁であつ
て、図示の実施例では、これらの弁は夫々各１個
設けられているが、複数個設けられる場合もあ
る。上記吸気弁２２は、技術上良く知られている
ように、図示しない弁ばねによつて所定のセツト
荷重をもつて常時閉方向に付勢されると共に、そ
の上端を、シリンダヘツド１４上に支承されたロ
ツカシヤフト２６に回動自在に取付けられたロツ
カアーム２８に当接されている。上記ロツカアー
ム２８は、プツシユロツド３０、タペツト３２を
介してカム軸３４上の吸気カム３６に作動的に連
結されており、同カム軸３４はエンジンの回転数
の1/2の回転数で駆動される。同様に、排気弁２
４も図示しない弁ばねによつて所定のセツト荷重
をもつて常時閉方向に付勢されると共に、その上
端を、ロツカシヤフト２６上に回動自在に取付け
られたロツカアーム３８に当接され、同ロツカア
ーム３８は、プツシユロツド４０、タペツト４２
を介してカム軸３４上の排気カム４４に作動的に
連結されている。また、上記燃焼室１０には、シ
リンダヘツド１４内に設けられた圧力放出ポート
４６の一端が開口し、同ポートの他端は、この実
施例の場合、上記排気ポート２０に連通している
（なお大気に直接開口してもよく、吸気系に開口
してもよい）。上記圧力放出ポート４６の燃焼室
１０への開口端には第３弁４８が設けられ、第１
図の−線に沿つて視た第４図に示されている
ように、上記第３弁４８は、その直径ｄが吸気弁
２２及び排気弁２４より十分小さく、シリンダ直
径Ｄに対して0.05≦ｄ／Ｄ≦0.30の範囲内に収ま
るような小型軽量の弁として構成されている。又
この第３弁４８は、シリンダヘツド１４にバルブ
ガイド５０を介して摺動自在に支持され、かつス
プリング５２により閉方向に付勢されて常閉弁を
構成している。そして同弁４８の上端には、ロツ
カーシヤフト２６に回転自在に装架されたロツカ
アーム５４の一端が当接され、同ロツカアーム５
４の他端はプツシユロツド５６、油圧タペツト５
８を介してカム軸３４に設けられた第３弁カム６
０に作動的に連結されている。そして、このカム
６０は、ピストン１６の圧縮行程上死点付近で油
圧タペツト５８を押し上げ、プツシユロツド５
６、ロツカアーム５４を介して第３弁４８を開く
ようなプロフイルに成形されている。なお、この
カム６０のリフトは、ピストン１６の圧縮行程上
死点において、第３弁４８の下端面が如何なる場
合にもピストン１６の上面に衝突しないような大
きさに選択されている。

ここで上記油圧タペツト５８の詳細な構造を、
第３図について説明する。油圧タペツト５８は、
シリンダブロツク１２内に摺動自在に支承され、
その底面を上記カム６０に当接せしめられた有底
円筒状のタペツト本体６２と、同タペツト本体６
２内に摺動自在に嵌装され、その上端面に上記プ
ツシユロツド５６の下端が当接せしめられたプラ
ンジヤ６４と、上記タペツト本体６２及びプラン
ジヤ６４によつて限界された油圧室６６内に縮設
されたスプリング６８とから構成されている。上
記タペツト本体６２の外周面には、油孔７０を介
して上記油圧室６６に連通する環状溝７２が設け
られ、同環状溝７２は、上記カム６０の回転に伴
なつて生起するタペツト本体６２の上下運動中常
時シリンダブロツク内に穿設された油路７４の一
端に連通している。油路７４の他端は他の油路７
６に連通し、油路７６は、逆止弁７８を介して上
記カム軸３４を軸支するスリーブ８０に形成され
た油路８２に連通している。同油路８２は、図示
しないオイルポンプから圧油が供給されているオ
イルギヤラリに連通し、又上記逆止弁７８は、油
路８２から油路７６の方向にのみ圧油が流れ、逆
方向の流れは阻止するように構成されている。更
に、上記油路７６は、ソレノイド装置８４によつ
て制御される常開弁８６を介して図示しないオイ
ル溜に連通するシリンダブロツク内の戻り油路８
８に連結されている。一方、上記ソレノイド装置
８４は、その内部のソレノイドがエンジンブレー
キ用スイツチ９０を介して電源例えば車載バツテ
リ９２に接続されており、スイツチ９０が人為的
に又はエンジンブレーキ走行状態を検知する装置
によつて自動的に閉成されソレノイド装置８４が
付勢されると、常開弁８６が閉止して油路７６と
戻り油路８８との連通が遮断されるようになつて
いる。

上記装置において、エンジンの運転時、エンジ
ンブレーキスイツチ９０が開いているときは、常
開弁８６が開いていて油路７６が戻り油路８８に
連通しており、かつ油圧室６６内のスプリング６
８は第３弁４８の弁スプリング５２より遥かに弱
いので、第３弁カム６０の回転によりタペツト本
体６２が上方に押し上げられても、油圧室６６内
の作動油は油路７４から油路７６、戻り油路８８
に排除されてしまいプランジヤ６４は上昇しな
い。従つてプツシユロツド５６を介し第３弁４８
が啓開されることがない。次に、エンジンブレー
キスイツチ９０が閉成されると、上述したように
油路７６と戻り油路８８の連通が遮断され、一方
油路７６は逆止弁７８によつて油路８２への逆流
を阻止されているので、油圧室６６は油圧的にブ
ロツクされることとなる。従つて、第３弁カム６
０の回転に伴ない、油圧タペツト本体６２とプラ
ンジヤ６４とが一体に押し上げられ、プツシユロ
ツド５６、ロツカアーム５４を介して第３弁４８
がピストン１６の圧縮上死点付近で啓開される。
このため燃焼室１０内の加圧された空気が圧力放
出ポート４６、排気ポート２０を経てシリンダ外
に排出され、エンジンブレーキ効果が得られるの
である。なお、前記第４図において符号９４は燃
料噴射ノズルを示す。

そして、上述したように第３弁４８は、その直
径ｄと、シリンダ内径即ち燃焼室１０の内径Ｄと
の比が0.05≦ｄ／Ｄ≦0.30になるように設定され
ている。これを今第５図及び第６図について説明
すると、先づ第５図の曲線Ａは、縦軸にエンジン
ブレーキ吸収馬力P_Sを、又横軸にｄ／Ｄ＝Ｒを
夫々パーセンテージで表わしたもので、この曲線
からＲ＝0.05付近から以下の小径の第３弁４８で
は、エンジンブレーキ吸収馬力P_Sが急激に低下
し、Ｒの値が増加するにつれて吸収馬力P_Sがなだ
らかに増大することが知られる。又曲線Ｂは、縦
軸に第３弁４８の開弁時に発生する騒音ＮをdB
(A)で表わし、横軸にｄ／Ｄ＝Ｒ（％）で表わした
ものであるが、この曲線からＲ＝0.30付近で騒音
値Ｎが2dB(A)に達し、これより弁径ｄが大きくな
ると急激に騒音が大きくなることが示されてい
る。更に、第３弁４８が開かれる直前における燃
焼室１０内の圧縮空気圧力は、個々のエンジンに
よつて差異はあるが、40〜90Kg／cm²にも達するの
で、弁直径ｄの２乗に比例して、弁を啓開するた
めの駆動力が増大し、これは上記装置における第
３弁カム６０の面圧の増大を意味する。これを第
６図について説明すると、同図は、縦軸にカム面
圧（ヘルツ面圧Ph）を、通常採用されているカ
ムの材質に対して許容面圧限界を100％としたパ
ーセンテージで表わし、横軸に第３弁４８の外径
ｄとシリンダ内径Ｄとの比Ｒ＝ｄ／Ｄをパーセン
テージで表わしたものであつて、曲線C₁はカム
リフトが相対的に小さい小型のエンジン（シリン
ダ内径Ｄが小さくカムのベースサークルも相応し
て小さい）のカム面圧を、又曲線C₂はカムリフ
トが相対的に大きい大型のエンジン（シリンダ内
径Ｄが大きく、カムのベースサークルも相応して
大きい）のカム面圧を夫々示したものであるが、
概ねＲ＝0.30付近でカム面圧が限界に達する。以
上の事情から、本考案においては、第３弁４８の
外径ｄとシリンダ内径Ｄとの比Ｒ＝ｄ／Ｄが0.05
〜0.30の範囲に限定され、この範囲内で十分なエ
ンジンブレーキ効果を得ると共に、騒音が発生せ
ず、又耐久性がある動弁カムを得ることが可能と
なるのである。なお、上記実施例についての説明
は、エンジンのある一つのシリンダについて行な
われているが、多気筒エンジンでは、当然のこと
ながら、すべてのシリンダ、又は任意数のシリン
ダに、上記構造を採用することができるものであ
る。

次に、本考案の第２実施例について説明する。
（なおこの実施例において、上記第１実施例と実
質的に同一の部材又は部分については、同一の符
号を付し詳細な説明は省略する）第７図乃至第１
０図において、第３弁４８の弁ステム頂部にはプ
ランジヤ１００が形成され、同プランジヤ１００
は、吸気弁２２及び排気弁２４を夫々ロツカアー
ムを介して駆動するロツカシヤフトを軸支する軸
受部材１０２内に形成された油室１０４に摺動自
在に嵌装されている。そして上記油室１０４は、
油路１０６を介して軸受部材１０２内に形成され
た油溜１０８に連通している。油溜１０８には、
油路１１０，１１２が連通しており、油路１１０
は油溜１０８より上方に位置するリリーフ室１１
４に通じ、同リリーフ室１１４には大気圧下の作
動油が溜つている。又、油溜１０８の油室１０４
に対する出口には、ソレノイド装置１１６によつ
て駆動される常閉弁１１８が介装されており、同
ソレノイド装置１１６はエンジンブレーキスイツ
チ９０を介して電源９２に接続されている。一
方、上記油路１１２は排気弁用のカム４４の側方
においてシリンダブロツク１２壁に設けられたシ
リンダ部材１２０内に連通している。このシリン
ダ部材１２０には、球形の頭部１２２を有するプ
ランジヤ１２４が摺動自在に嵌装されており、同
プランジヤ１２４は、シリンダ部材１２０内のス
プリング１２６により常時上記カム４４に対して
付勢されている。この場合、勿論カム軸３４に対
するプランジヤ１２４とタペツト４２の関係位置
は、ピストン１６の圧縮上死点付近でカム４４の
リフトによりプランジヤ１２４が第８図及び第１
０図において右方へ最も大きく移動するように配
設されている。

この実施例において、エンジンブレーキスイツ
チ９０が開いているときは、常閉弁１１８によつ
て油路１１２と油室１０４とが遮断され、油路１
１２は油溜１０８を経てリリーフ室１１４に連通
しているので、排気カム４４によつてプランジヤ
１２４が往復駆動されても、第３弁４８は弁スプ
リング５２によつて閉状態に保持されている。こ
れに対しエンジンブレーキスイツチ９０が閉じる
と、ソレノイド装置１１６が付勢されて常閉弁１
１８が上昇して油路１１０を閉塞すると同時に、
油路１１２を油室１０４に連通させる。このため
吸気カム４４の回転に伴ないプランジヤ１２４が
駆動され、圧油が油室１０４に供給されるので、
ピストン１６が圧縮上死点付近に達したとき、ス
レーブプランジヤ１００が駆動されて第３弁４８
が開かれ、燃焼室１０内の圧縮空気が圧力放出ポ
ート４６からシリンダ外に排出され、エンジンブ
レーキ効果が生起されることとなる。この場合に
も、第１実施例と同様に、第３弁４８の外径ｄ
を、シリンダ内径Ｄに対して、0.05≦ｄ／Ｄ≦
0.30の範囲に設定することによつて、先に第５図
及び第６図について説明したのと同じ理由で、同
様の効果を奏することは明白である。更に、この
第２実施例によれば、油圧タペツトを必要としな
いので構造簡単で安価になり、又第３弁４８の動
弁系重量を軽減し得ると共に、第３弁４８専用の
カムを必要としない等の利点がある。

なお、この第２実施例において、排気カム４４
を第３弁４８の駆動用に利用した場合、カムプロ
フイルの関係で第３弁４８の開時間が長すぎるこ
とがある。この場合、勿論専用のカムを用いても
よいが、第１０図に示すように、プランジヤ１２
４の頭部１２２を本体１２８に摺動可能に装架
し、その最大摺動量をストツパ１３０で制限する
と共に、スプリング１２６よりも十分軟かいスプ
リング１３２によつて頭部１２２を図中左方に付
勢するように構成し、排気カムのリフトを頭部１
２２の遊動により一部カツトすればよい。

更に、上記第２実施例の変形例として、リリー
フ弁１３４（第９図参照）を油溜１０８に付設
し、そのセツト圧力を、第３弁４８を啓開するの
に必要な油圧力より若干高めに設定しておけば、
エンジンブレーキスイツチ９０が閉じられ常閉弁
１１２が油路１１０を閉塞して第３弁４８が圧縮
行程上死点近傍で啓開する状態即ちエンジンブレ
ーキ状態で、油路１１２，油溜１０８、油室１０
４内の油圧を一定に保つことができ、油圧回路に
不当な高油圧が発生し、カム４４に高荷重が作用
する惧れがなくなる。このような場合、プランジ
ヤ１２４は第１１図に示すような簡単な構造のも
ので足ることとなる。

なお又、いうまでもないことであるが本考案は
上記各実施例に限定されるものではなく、通常の
排気弁、吸気弁の外に、ピストンの圧縮上死点付
近で開かれる第３の弁を有するすべてのエンジン
に広く適用し得るものである。特に上記第３弁を
開閉させる手段それ自体は任意であり、例えば本
来デイゼルエンジンに設置されている燃料噴射ポ
ンプの加圧燃料を加圧源として作動油圧の発生に
利用することもできるし、エンジンによつてオイ
ルポンプを駆動し、その吐出油を各シリンダ毎に
所定のタイミングで第３弁駆動用の油圧応動装置
に供給するようにすることも勿論可能である。

叙上のように本考案に係るエンジンブレーキ装
置は、往復動内燃機関のシリンダヘツドに、通常
の吸気弁、排気弁の外に第３の弁を設け、同弁を
ピストンの圧縮行程上死点付近で開成させること
により圧縮された空気をシリンダ外に排出しエン
ジンブレーキ効果を生起させるようにしたものに
おいて、上記第３の弁の外径ｄと上記シリンダの
内径Ｄとの比を、0.05≦ｄ／Ｄ≦0.30としたこと
を特徴とし、構造簡単かつ小型で動弁系の質量が
小さく、十分なエンジンブレーキ効果を生起し得
ると共に、エンジンブレーキ時の騒音の発生を効
果的に抑制し得る耐久性に富む装置を提供するこ
とができるので、極めて有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す要部断面
図、第２図は第１図の−線に沿う断面図、第
３図は第２図における鎖線円で囲んだ部分の拡
大断面図、第４図は第１図の矢印−に沿つて
視た端面図、第５図は第１実施例における吸収馬
P_S及び騒音レベルＮを示した線図、第６図は同じ
く第１実施例におけるカム面圧を示す線図、第７
図は本考案の第２実施例を示す第１図同様の断面
図、第８図は第７図の−線に沿う断面図、第
９図は第８図に鎖線で囲んだ部分の拡大断面
図、第１０図は同じく第８図に鎖線で囲んだ部分
の拡大断面図、第１１図は第１０図の変形例を
示す断面図である。 １０……燃焼室、１２……シリンダブロツク、
１４……シリンダヘツド、１６……ピストン、２
２……吸気弁、２４……排気弁、４６……圧力放
出ポート、４８……第３弁、６０……第３弁カ
ム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 往復動内燃機関のシリンダヘツドに、通常の吸
   気弁、排気弁の外に第３の弁を設け、同弁をピス
   トンの圧縮行程上死点付近で開成させることによ
   り圧縮された空気をシリンダ外に排出しエンジン
   ブレーキ効果を生起させるようにしたものにおい
   て、上記第３の弁の外径ｄと上記シリンダの内径
   Ｄとの比を、0.05≦ｄ／Ｄ≦0.30としたことを特
   徴とするエンジンブレーキ装置。