JPH07189751A - 車両用エンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 排気ブレーキ装置を具えた車両用エンジンに
おいて、排気弁及び協働する弁座、並びに排気カム等動
弁部材の耐久性を確保しながら、排気ブレーキ効果を向
上し得る構造簡単かつ安価な排気装置を提供する。 【構成】 排気弁２０のバルブステムガイドを囲んでシ
リンダヘッドに筒状凹部２６を形成して、円筒状凹部内
に可動ピストンとして作動するロワリテーナ２８を嵌挿
し、同ロワリテーナと排気弁ステムの先端付近に装着さ
れたアッパリテーナ３２との間にバルブスプリング３６
を縮設する。また排気系内に排気ブレーキ装置４０を介
装すると共に、シリンダヘッド内に排気ポート１２と筒
状凹所２６の底部とを連通させる連通路３８を設けて、
排気ブレーキ装置の作動時に、排気系内の排気ガス圧力
を上記連通路から筒状凹所内に導き、ロワリテーナを変
位させてバルブスプリングを圧縮し、一時的に排気弁閉
弁力を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トラック等車両用エン
ジンの排気装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トラック等車両用のディーゼルエ
ンジンにおいて、その排気系内に、車両の常用ブレーキ
適用時に作動して、同エンジンの排気通路の少くとも一
部分を排気ブレーキ弁により閉塞し、エンジンブレーキ
効果を生起させるようにした排気ブレーキ装置を具備し
たものが広く採用されている。この種の排気ブレーキ装
置は、その作動時に、排気通路を全閉もしくはそれに近
い開度まで閉塞して、排気通路内の圧力を可及的に高く
することにより制動効果を増大することができるが、排
気通路内の圧力が過度に高くなると、膨張行程にあるシ
リンダの排気弁のバルブスプリングが、排気系内の圧力
とシリンダ内の圧力との差圧により克服されて、動弁機
構の制御に服することなく排気弁が不正に開き（以下こ
の現象を調圧リフトと称する）、その後の排気系内圧力
とシリンダ内圧力との差圧の変動により、不正に開いた
排気弁が衝撃的に弁座に着座して、排気弁自体及び協働
する弁座が早期に損傷する不具合がある。

【０００３】上記排気ブレーキ装置の作動時に生起する
調圧リフトに基因する排気弁及び協働する弁座の損傷を
防止すると共に、排気系内の圧力を高くして、より優れ
た排気ブレーキ効果を得るためには、排気弁を常時閉方
向に付勢しているバルブスプリングのばね定数を大きく
して、調圧リフトの発生を抑止すれば良いが、バルブス
プリングのばね定数を大きくすると、排気ブレーキ作動
時以外の通常運転時における排気弁の開放に必要な力が
増大するため、排気カムから排気弁に到る動弁系内のす
べての動弁部材の相互に当接する部分の摩耗が増大する
欠点があり、また運転騒音が増大する不具合がある。

【０００４】そこで、従来、排気弁の弁ステムの外周に
同軸的に電磁コイルを設け、車両の常用ブレーキ作動時
に、上記電磁コイルを付勢して、通常のばね定数を有す
るバルブスプリングの閉弁力に上記電磁コイルによる閉
弁力を付加することによって、通常運転時における動弁
系部材の負担を軽減し異常摩耗を防止すると共に、排気
ブレーキ効果を増大するようにした装置が既に提案され
ている。（実開平２−１１９９０６号公報参照）

【０００５】しかしながら、この既提案の装置では、元
来構造的に極めて複雑なシリンダヘッド内に、十分な閉
弁力を生起するため比較的大容量の電磁コイル及び給電
線を配置しなければならないので、シリンダヘッドの構
造がますます複雑になり、またエンジンの運転中多量の
オイルが飛散しかつ可成の高温雰囲気となるシリンダヘ
ッド内に配置される電磁コイル及び給電線は、十分な耐
油性及び耐熱性を必要とするので、高品質が要求され、
したがって高価となる不具合がある。さらに、上記電磁
コイルの付勢及び消勢を制御する複雑かつ高価な制御装
置が不可欠であるので、一層製造コストが増大する欠点
がある。

【０００６】さらにまた、上記既提案の装置と同様に、
排気ブレーキ装置の作動時に、排気弁の閉弁力を一時的
に増大して、排気ブレーキ効果の増大と調圧リフトの抑
制とを達成する手段として、シリンダヘッドに、排気弁
の弁ステムと同心的なシリンダ状の凹部を形成し、同凹
所内に、その外周面が凹所内周面に摺動自在に当接する
と共に、その内周面が、上記排気弁の弁ステムをガイド
するバルブステムガイドの外周面に摺動自在に当接する
円盤状の可動ロワリテーナ又はピストンを嵌装し、同ロ
ワリテーナと排気弁弁ステムの先端部に取付けられたア
ッパリテーナとの間にバルブスプリングを縮設し、さら
にシリンダヘッドの側壁から上記凹所の底部に連通する
作動流体通路を設けて、同作動流体通路を電磁弁を介し
て圧力流体源に連通させた装置が、上記公開公報に開示
されている。

【０００７】しかしながら、この装置では、エンジンと
は別個の圧力流体源及び高価な電磁弁、並びに圧力流体
源から電磁弁を経て個々のシリンダの作動流体通路に到
る複雑に屈曲した流体配管（エンジンの外側に多数付設
されている燃料噴射ポンプその他の補機類との干渉を回
避するため複雑に屈曲した配管とならざるを得ない）、
電磁弁を制御するための高価なコントローラ等を必要と
するので、製造コストが著しく高価となる欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、通常運転時
における排気弁動弁系の負担を増大することとなり従っ
て動弁系部材の異常摩耗や運転騒音の増大を招くことな
く、排気ブレーキ効果を向上することができる構造簡単
かつ安価な車両用エンジンの排気装置を提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために創案されたもので、エンジンの排気系に介
装された排気ブレーキ装置、上記エンジンのシリンダヘ
ッドに形成され、一端が排気管に連通され他端が燃焼室
に連通された排気ポート、上記シリンダヘッドに配設さ
れたバルブステムガイドにそのステム部を摺動自在に嵌
挿されて上記排気ポートの燃焼室側開口部を開閉する排
気弁、同排気弁のステム部先端に係止されたアッパリテ
ーナ、外周が上記バルブステムガイド回りの上記シリン
ダヘッドに陥設された筒状凹部の内周面に摺動自在に嵌
挿されかつ内周が上記バルブステムガイドの外周面に摺
動自在に嵌挿されたロワリテーナ、上記アッパリテーナ
と上記ロワリテーナとの間に介装され上記排気弁を閉方
向に付勢するバルブスプリング、及び上記シリンダヘッ
ドに設けられ上記排気ポートと上記筒状凹部の底部とを
連通させる連通路を備えたことを特徴とする車両用エン
ジンの排気装置を提案するものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、排気弁のステム部を囲んで設
けられた筒状凹部に可動ピストンとして作用するロワリ
テーナが嵌装され、排気ブレーキ装置の作動時には、排
気系内の排気ガス自体が作動媒体として上記連通路から
筒状凹部の底部に供給され、ロワリテーナが変位してバ
ルブスプリングを圧縮し一時的に閉弁力を増大するの
で、バルブスプリングのばね定数を大きくすることな
く、排気ブレーキ効果を増大することができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面について具体
的に説明する。図中符号１０は車両用ディーゼルエンジ
ンのクランクケース（図示せず）に装架されたシリンダ
ヘッド、１２は同シリンダヘッド１０内に形成され、そ
の一端が排気マニホールド１４に連通され他端がクラン
クケース内の燃焼室１６に連通された排気ポート、１８
は同排気ポート１２の燃焼室１６に連通する開口端付近
において上記シリンダヘッド１０に圧入されたリング状
の弁座、２０は弁座１８と協働して排気ポート１２と燃
焼室１６との連通を制御する排気弁、２２は上記排気弁
２０のステム２４を摺動自在に案内するため上記シリン
ダヘッド１０に圧入された中空円筒状のバルブステムガ
イド、２６は同バルブステムガイド２２を同軸的に囲ん
で上記シリンダヘッド１０の上面に陥没された筒状凹
部、２８はその外周を上記筒状凹部２６の内周円筒面３
０に気密にかつ摺動自在に嵌挿され、かつその内周を上
記バルブステムガイド２２の外周円筒面に気密にかつ摺
動自在に嵌挿された円盤状のロワリテーナ、３２は上記
ステム２４の先端部にバルブコッタ３４を介して装着さ
れたアッパリテーナ、３６は上記アッパリテーナ３２と
ロワリテーナ２８との間に縮設されたバルブスプリン
グ、３８は上記筒状凹部２６の底部と排気弁２０の下流
側における排気ポート１２とを連通させるためシリンダ
ヘッド１０内に設けられた連通路、４０は上記排気マニ
ホールド１４の集合部に介装された排気ブレーキ装置で
あって、同排気ブレーキ装置はバタフライ弁からなる排
気ブレーキ弁４２と、同排気ブレーキ弁の弁軸に連結さ
れた作動レバー４４と、同作動レバー４４に作動的に連
結されたエアシリンダ等からなるアクチュエータ４６と
を具えている。

【００１２】上記構成において、車両の通常走行時即ち
常用ブレーキを作動させていないときは、排気ブレーキ
弁４２がアクチュエータ４６により図中に一点鎖線で示
した全開位置に保持されているので、エンジンの排気系
即ち各シリンダ毎の排気ポート１２及び排気マニホール
ド１４内の排気ガス圧力は十分低く、上記連通路３８を
通って筒状凹部２６内のロワリテーナ２８の下面に作用
する排気ガス圧力に基づく押上げ力が、バルブスプリン
グ３６のばね力より小さいため、同ロワリテーナ２８は
通常の下降位置（図示の場合は筒状凹部２６の底面に当
接する位置）に停止している。従って、エンジンの通常
運転時におけるバルブスプリング３６の排気弁２０に対
する閉弁力は十分小さく、排気カムから排気弁２０に到
る動弁系部材の負担が軽いため、動弁系部材の異常摩耗
や運転騒音の増大を招く不具合がない。

【００１３】次に、車両の走行中に常用ブレーキが作動
されると、技術上良く知られている態様でアクチュエー
タ４６が作動して、排気ブレーキ弁４２が図中に実線で
示されている作動位置に廻動して排気マニホールド１４
の排気ガス通路が全閉もしくは全閉に近い開度まで閉塞
される。この結果、排気ポート１２及び排気マニホール
ド１４を含む排気系内の排気ガス圧力が高くなり、排気
系内の圧力の増大により有効な排気ブレーキ効果が生起
される。

【００１４】上記排気ブレーキ装置４０の作動に伴な
い、排気系内の増大した排気ガス圧力が排気ポート１２
に連通する連通路３８を経て筒状凹部２６の底部に導入
されロワリテーナ２８の下面に作用する。ロワリテーナ
２８の下面に作用する増大した排気ガス圧力によりバル
ブスプリング３６が克服されて、ロワリテーナ２８が図
示のように上昇しバルブスプリング３６のばね力、即ち
排気弁２０の開弁力が増大する。この結果、排気系内の
排気ガス圧力の増大にも拘わらず、膨張行程にあるシリ
ンダの排気弁２０の調圧リフトが効果的に防止され、排
気弁２０及びこれと協働する弁座１８の損傷が確実に防
止される。

【００１５】上記構成によれば、バルブスプリング３６
の一端を支持するロワリテーナ２８を可動ピストンとし
て作動させ、同ロワリテーナ２８の作動媒体として排気
ガスそれ自体を利用するので、前記既提案の従来の構成
と較べ構造極めて簡単で安価に提供し得る利点がある。

【００１６】なお、上記実施例においては、筒状凹部２
６の底部と排気ポート１２とを連通する連通路３８が一
つの場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、連通路３８を複数個設けても良い。ま
た連通路３８を複数個設ける場合には、円周方向に均等
配置することが好ましく、この配置によってロワリテー
ナ２８をバルブスプリング３６の圧縮方向に対して均等
に偏り無く移動を開始させることができる。更に、ロワ
リテーナ２８の下降位置で、ロワリテーナ２８の下面又
は筒状凹部２６の底部の何れか一方に、同連通路３８に
連通する環状の溝、或いはそれぞれ連通路３８に連通す
る複数の凹部を形成することによって、ロワリテーナ２
８の下降位置におけるロワリテーナ下面に対する排気ガ
ス圧力の作用面積を増大することができる。この環状の
溝、或いは複数の凹部の形成によって、排気系の圧力が
調圧リフトの発生する排気ガス圧力に上昇する以前に、
ロワリテーナ２８を上昇させて、ロワリテーナの下面全
体に排気ガス圧力を作用させることができるため、調圧
リフトを確実に防止する効果を奏する。ここで、環状の
溝、或いは複数凹部は、ロワリテーナ２８の下降位置で
ロワリテーナ２８の内外周に装着されたシール部材に排
気ガスが接触しない位置に形成することが好ましい。こ
の配置の結果、ロワリテーナ２８のシール部材が、常時
排気ガスと接触しないため、シール部材の劣化が有効に
回避されて、バルブステムガイド２２の外周面及び筒状
凹部２６の内周円筒面３０との円滑な摺動や気密性を長
期間保持することができる。

【００１７】

【発明の効果】叙上のように、本発明に係る車両用エン
ジンの排気装置は、エンジンの排気系に介装された排気
ブレーキ装置、上記エンジンのシリンダヘッドに形成さ
れ、一端が排気管に連通され他端が燃焼室に連通された
排気ポート、上記シリンダヘッドに配設されたバルブス
テムガイドにそのステム部を摺動自在に嵌挿されて上記
排気ポートの燃焼室側開口部を開閉する排気弁、同排気
弁のステム部先端に係止されたアッパリテーナ、外周が
上記バルブステムガイド回りの上記シリンダヘッドに陥
設された筒状凹部の内周面に摺動自在に嵌挿されかつ内
周が上記バルブステムガイドの外周面に摺動自在に嵌挿
されたロワリテーナ、上記アッパリテーナと上記ロワリ
テーナとの間に介装され上記排気弁を閉方向に付勢する
バルブスプリング、及び上記シリンダヘッドに設けられ
上記排気ポートと上記筒状凹部の底部とを連通させる連
通路を備えたことを特徴とし、調圧リフトに基づく排気
弁及び協働する弁座の破損を防止して排気弁及び弁座並
びに排気カム等動弁部材の耐久性を確保すると共に、排
気ブレーキ効果の向上を達成することができる構造簡単
かつ安価な排気装置を提供し得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０…シリンダヘッド、１２…排気ポート、１４…排気
マニホールド、１６…燃焼室、２０…排気弁、２６…筒
状凹部、２８…ロワリテーナ、３２…アッパリテーナ、
３６…バルブスプリング、３８…連通路、４０…排気ブ
レーキ装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの排気系に介装された排気ブレ
   ーキ装置、上記エンジンのシリンダヘッドに形成され、
   一端が排気管に連通され他端が燃焼室に連通された排気
   ポート、上記シリンダヘッドに配設されたバルブステム
   ガイドにそのステム部を摺動自在に嵌挿されて上記排気
   ポートの燃焼室側開口部を開閉する排気弁、同排気弁の
   ステム部先端に係止されたアッパリテーナ、外周が上記
   バルブステムガイド回りの上記シリンダヘッドに陥設さ
   れた筒状凹部の内周面に摺動自在に嵌挿されかつ内周が
   上記バルブステムガイドの外周面に摺動自在に嵌挿され
   たロワリテーナ、上記アッパリテーナと上記ロワリテー
   ナとの間に介装され上記排気弁を閉方向に付勢するバル
   ブスプリング、及び上記シリンダヘッドに設けられ上記
   排気ポートと上記筒状凹部の底部とを連通させる連通路
   を備えたことを特徴とする車両用エンジンの排気装置。