JPH0519555Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、内燃機関の排気ブレーキ制御装置
に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、大、中型のデイーゼルエンジン車にお
いては、例えば、降坂走行時に常用ブレーキを使
用しすぎるとブレーキシユーが摩耗したり熱を発
生したりするので、これを回避するために排気ブ
レーキを備えることが多い。

この排気ブレーキは、機関排気通路を排気ブレ
ーキ弁で塞ぎ排気の圧力を上昇させることによつ
てピストンを制動し、エンジンブレーキの効果を
大きくするものである。この排気ブレーキは、エ
ンジンが高速回転しているときに使用されるとは
限らず、急坂を大きな積載荷重の車が降るときな
どでは、中程度のエンジン回転で排気ブレーキを
使用することがある。

ところで、従来の排気ブレーキ弁は、機関の最
大の回転速度で前記の排気ガスの圧力が上がり過
ぎて排気バルブを押戻し、機関内にガスが逆流し
ないように構成されている。その結果、機関の高
速域では問題はないが、中、低速域では絞り不足
となり排気圧力が十分上がらず、制動効果が著し
く減少するという問題があつた。

以上の点を改善する考案は過去にもなされてい
る。例えば、実開昭58−120841号公報の考案は排
気ブレーキ弁の開度を二段階とすることにより中
速域での絞りを高くするように構成しているが、
制御は粗いものとなる。また実開昭59−90043号
公報の考案は、排気ブレーキ弁に２基のシリンダ
を設け、これらを関連駆動させることにより、排
気ブレーキ弁と排気圧力とをバランスさせるもの
であるが、装置が複雑となり応答性に劣る欠点が
ある。

更に、実開昭59−107941号公報には、排気ブレ
ーキ弁を閉止した場合に、排気通路内の排気ガス
圧力によつて排気バルブが開弁することを防止し
ながら、排気通路に設けた排気ブレーキ弁の気密
性を保つことによつて、機関の低・中回転領域の
排気ブレーキ力を向上させる装置が提案されてい
る。

しかし、この装置は排気通路内の排気ガス圧力
を検出し、その圧力が所定値に達した場合に排気
ブレーキ弁をバイパスする流路の弁を開弁して排
気ガスを逃がし、排気通路内の排気ガス圧力によ
つて排気バルブが開弁することを防止する構造で
あるため、機関の量産過程におけるバルブスプリ
ングのバネ定数のバラツキや、経時劣化によるバ
ルブスプリングのバネ定数の変化を見込んだ上
で、バイパス流路の弁を開弁する際の排気通路内
の排気ガス圧力値を設定する必要がある。

従つて、上記のように設定する排気ガス圧力値
は、実際に排気通路内の排気ガス圧力によつて排
気バルブが開弁する圧力値よりも、充分な余裕を
持つた低い圧力値（例えば、排気バルブが排気通
路内の排気ガス圧力によつて開弁する平均圧力値
の約50〜60％程度）にする必要があり、機関の
低・中回転領域の排気ブレーキ力を向上させると
いう目的は充分に達成できるものではなかつた。

〔考案の目的〕

この考案は、かかる従来の問題点に着目して案
出されたもので、その目的とするところは、機関
の低・中回転領域の排気ブレーキ力を向上させる
ために、高回転領域において排気通路内の排気ガ
ス圧力によつて排気バルブが開弁することを防止
することによつて、全回転領域で優れた制動力を
発揮する排気ブレーキ用の制御装置を提供するこ
とである。

〔考案の構成〕

本考案に係る内燃機関の排気ブレーキ制御装置
は、排気通路に設けた排気ブレーキ弁を閉止して
制動力を得る排気ブレーキ装置において、機関の
回転速度が所定値より速いことを検出する回転セ
ンサーと、この回転センサーによつて検出された
クランク角に対応する所定のタイミング以外の時
の排気バルブの動きを検出するバルブセンサー
と、前記各センサーの検出信号によつて、閉止さ
れた排気ブレーキ弁を開弁して排気通路内の排気
ガス圧力を減少させて、排気バルブの開弁動作を
その初期段階で止めるように制御する制御回路を
設けた構成である。

〔実施例〕

以下添付の図面に基づき、この考案について具
体的に説明する。

第１図において、機関本体１から排出される排
気ガスは、排気通路２を通じて大気に排出されて
おり、この排気通路２には、排気ブレーキ弁３が
介装されている。

同図において、バルブセンサー４により機関の
排気バルブが開いているか閉じているかを検出
し、又回転センサー５により回転速度及びクラン
ク角を検出し、これらの検出信号をマイクロコン
ピユータ（以下CPUと言う）から成る制御回路
６に入力する。このクランク角は、ピストンの上
死点を検出するのに用いられる。制御回路６は、
運転者が操作する排気ブレーキスイツチ７のオン
時にアクチユエータ８に駆動信号を出し排気ブレ
ーキ弁３の開弁を制御する。

即ち、本考案は、排気バルブの開閉の有無を
バルブセンサー４により検出し、内燃機関の出
力及びピストンの位置を回転速度及びクランク角
を回転センサー５によつて検出し、これらの検
出信号から制御回路６によつて排気ブレーキ弁３
の開度を演算し、各回転数に対し適切な排気ブレ
ーキ弁３の開度となるように制御するものであ
る。

次に、第２図に基づいて本考案の制御動作を説
明する。第２図は、制御回路６に格納されている
制御プログラムのフローチヤートを示すものであ
り、図中P₁〜P₅はフローチヤートの各ステツプ
を示す。

プログラムがスタートすると、まずステツプ
P₁で排気ブレーキスイツチ７がオンかオフかを
確かめる。オフであれば次の段階に移行しない。
このとき排気ブレーキ弁は開放されている。オン
であればステツプP₂で機関の回転数及びクラン
ク角が読み込まれ、次いでステツプP₃で排気バ
ルブの状態が読み込まれる。次いで、ステツプ
P₄に移行し、前記クランク角から検出されるピ
ストンの上死点位置と排気バルブ開閉のタイミン
グとの同期状態が比較演算され、不一致であるこ
とが検出されると、直ちにステツプP₅に移行し、
排気ブレーキ弁３の開度を制御する演算がなさ
れ、予め回転数に対応して設定された排気ブレー
キ弁３の開度が補正される。

以上の各ステツプの演算をバルブセンサー４及
び回転センサー５の情報に基づき行うことにより
排気ガスが逆流することによるバルブとピストン
との干渉を未然に防ぎ、しかも機関の回転数に対
応する高い排気圧を得ることができるものであ
る。

次に、第３図によつて本考案の制御回路を説明
する。同図の点線で示した部分は、排気ブレーキ
弁の駆動を空気圧によるか、パルスモータによる
かによつて適宜選択することを考慮して併記した
ものである。

第３図において、バルブセンサー及びタイミン
グセンサーからの検出信号は、アナログ／デイジ
タル（以下Ａ／Ｄと言う）変換器９によりデイジ
タル信号に変換されCPU１０に入力される。こ
こでタイミングセンサーとは、ピストンの上死点
と排気バルブとのタイミングを検出するためのも
のであり、回転センサーの検出信号を用いてもよ
く、別にセンサーを設けてもよい。本実施例で
は、回転センサーの検出信号は、直接CPU１０
に入力している。

排気ブレーキスイツチからの信号は、波形整形
フイルタ１１によりデイジタル信号に変換され入
出力インタフエース１２を通じCPU１０に入力
される。

以上の説明では、バルブセンサー４は、機関の
一つの気筒にのみ取付けたが、他の気筒にも取付
けることを妨げるものではなく、むしろその方が
より精密な制御を期待できる。

第４図にこの考案に使用するバルブセンサーの
一例を示す。バルブセンサー４は、シリンダヘツ
ドに固定されたバルブガイド２２の穴の一部を拡
開し、この部分にコイル２１を設け、さらにこの
コイル２１に対応する位置のバルブステムの一部
を小径にした切欠部２３を形成し、前記コイル２
１のインダクタンスの変化をインダクタンス変化
測定器２４で測定するように構成したものであ
る。

排気バルブ２０ガ閉止状態からリフトして開口
状態になるとコイル２１と切欠部２３との相対位
置が変化するので排気バルブ２０が閉止状態から
移動したかどうかを知ることが出来る。

排気バルブ２０の移動は、この切欠部２３の形
状とコイル２１による磁束密度により生ずるイン
ダクタンスの変化として捉えられるので、排気バ
ルブ２０の全閉状態から若干開口する状態を正確
に検出することができる。

次にアクチユエータ８及び排気ブレーキ弁３に
ついて第５図及び第６図を参照して説明する。

第５図は、空気圧制御装置から成るアクチユエ
ータ８ａにより排気ブレーキ弁３を操作する場合
である。排気通路２に取付けた排気ブレーキ弁３
は、仕切弁によつて構成されている。制御回路６
からの駆動信号は、Ｄ／Ａ変換器１３によつてア
ナログ信号に変換されアクチユエータ８ａに入力
される。アクチユエータ８ａは、エアーサーボ調
整装置１４及びエアシリンダ１５により構成され
ており、排気ブレーキ弁３の開度を制御する。

第６図は、パルスモータから成るアクチユエー
タ８ｂにより排気ブレーキ弁３を操作する場合で
ある。排気通路２にバタフライ弁から成る排気ブ
レーキ弁３が設けられ、これの弁軸に設けたレバ
ー１６にワイヤ１８の一端を接続し他端をパルス
モータのプーリ１９に接続する。プーリ１９は、
制御回路６からの駆動信号により回転するパルス
モータによつてワイヤ１８を巻取り、排気ブレー
キ弁３を開閉する。なお前記レバー１６には、排
気ブレーキ弁３を開放するようにリターンスプリ
ング１７が接続されている。従つて排気ブレーキ
が作動しないときには、排気ブレーキ弁３は開放
状態にある。

以上によつて明らかなとおり、この考案に使用
する排気ブレーキ弁及びその制御機器は、通常の
ものを使用できるので有利である。なお以上の説
明に使用した排気ブレーキ弁の種類及び制御方式
はこの考案を限定するものではなく、この考案の
本質を変更しない限り任意に変更できる。

この考案の排気ブレーキ制御装置の排気圧と機
関の回転数との関係を、第７図により従来例と対
照して示す。図の縦軸は、排気圧を表し、横軸
は、機関回転数を表す。また曲線イは、この実施
例の結果を表し、曲線ロは、従来例の結果を表
す。

第７図から明らかなとおり、最高機関回転数Ａ
で許容排気圧Ｂとなるように排気ブレーキ弁３か
ら排気ガスの一部を逃すように設定された従来の
装置では、高速回転域のときは高い排気圧が得ら
れるが、回転数の低下と共にほぼ比例的に排気圧
が低下し排気ブレーキの効果は低下する。

これに対しこの考案の制御装置による制御で
は、高速回転域では許容排気圧を超えないように
排気ブレーキ弁３を完全に閉止せず、また中、低
速では排気通路２からの背圧によりバルブが開か
ない限り、排気ブレーキ作動中は排気ブレーキ弁
３を閉止状態とするため高い排気圧を得ることが
できる。したがつて、この考案制御装置は、機関
の回転数の全領域において排気ガスの逆流による
バルブとピストンとの干渉がなく、しかも機関の
回転数が中間段階のときにおいても高い排気ブレ
ーキの効果を得ることができるものである。

〔考案の効果〕

本考案の内燃機関の排気ブレーキ制御装置は、
排気通路に設けた排気ブレーキ弁を閉止して制動
力を得る排気ブレーキ装置において、機関の回転
速度が所定値より速いことを検出する回転センサ
ーと、この回転センサーによつて検出されたクラ
ンク角に対応する所定のタイミング以外の時の排
気バルブの動きを検出するバルブセンサーと、前
記各センサーの検出信号によつて、閉止された排
気ブレーキ弁を開弁して排気通路内の排気ガス圧
力を減少させて、排気バルブの開弁動作をその初
期段階で止めるように制御する制御回路を設けた
ので、以下の効果を奏することができる。

機関の高回転領域において、クランク角に対応
する所定のタイミング以外の時に排気バルブが動
くと、閉止された排気ブレーキ弁を開弁して、排
気通路内の排気ガス圧力を減少させて、排気バル
ブの開弁動作をその初期段階で止めるので、排気
バルブが排気通路内の排気ガス圧力によつて開弁
する初期段階の極限状態まで排気ブレーキの制動
力を利用することができ、高回転領域のみならず
低・中回転領域における制動力をも向上させるこ
とができる。

また、本考案によると、上記したように排気バ
ルブが開弁する初期段階の極限状態まで排気ブレ
ーキの制動力を使用することができるので、個々
の排気バルブの開弁圧や、バルブスプリングのバ
ネ定数にバラツキが生じたり、或いは経時劣化に
よつてバルブスプリングのバネ定数が変化するよ
うな問題が生じても、それらの影響を受けること
がなく、常に最大限の制動力を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の排気ブレーキ制御装置の一
実施例を示す概略説明図、第２図は制御プログラ
ムのフローチヤート、第３図は第２図に示すフロ
ーチヤートによる制御回路図、第４図はバルブセ
ンサーの一例を示す概略説明図、第５図は空気圧
による排気ブレーキ弁制御の様子を示す概略説明
図、第６図はパルスモータによる排気ブレーキ弁
制御の様子を示す概略説明図、第７図は排圧と機
関回転数との関係図である。 １……機関本体、２……排気通路、３……排気
ブレーキ弁、４……バルブセンサー、５……回転
センサー、６……制御回路、７……排気ブレーキ
スイツチ、８……アクチユエータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気通路に設けた排気ブレーキ弁を閉止して制
   動力を得る排気ブレーキ装置において、機関の回
   転速度が所定値より速いことを検出する回転セン
   サーと、この回転センサーによつて検出されたク
   ランク角に対応する所定のタイミング以外の時の
   排気バルブの動きを検出するバルブセンサーと、
   前記各センサーの検出信号によつて、閉止された
   排気ブレーキ弁を開弁して排気通路内の排気ガス
   圧力を減少させて、排気バルブの開弁動作をその
   初期段階で止めるように制御する制御回路を設け
   た内燃機関の排気ブレーキ制御装置。