JPH08100681A - 排気ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気ブレーキ解放時の一時的な黒煙を低減す
るため、排気能力を高めて圧力式アクチュエータの大気
解放時タイムラグを小さくする。 【構成】 三方電磁弁２と各圧力式アクチュエータ８
ａ，８ｂ，１８との間の圧力通路９に排気バルブ２２を
設ける。この排気バルブ２２は排気ブレーキ作動時に閉
となる。そして、排気ブレーキ解放信号を受けた三方電
磁弁２が大気解放位置に切換わるのと同時に、排気バル
ブ２２が開となる。この結果、圧力式アクチュエータ８
ａ，８ｂ，１８に作用していたエア圧は、三方電磁弁２
及び排気バルブ２２の排気ポートから大気へ解放され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排気ブレーキ解放時に
一時的に発生していた黒煙を低減する排気ブレーキ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気ブレーキ装置は、フートブレーキの
補助ブレーキとして特にディーゼルエンジンを搭載した
トラックやバス等の大型車両に広く用いられている。こ
の装置では、内燃機関の排気管を閉じることにより排気
管内の圧力が高くなり、排気行程時にはこの圧力がピス
トンを押し戻そうとする方向の力となるので、車両に対
してブレーキ力が作用することになる。

【０００３】図５は従来の排気ブレーキ装置概要を示す
系統図で、１は図示省略のエアコンプレッサによって常
に所定の圧力範囲内に維持されるエアタンク、２はアク
セルスイッチ３、排気ブレーキスイッチ４及びクラッチ
スイッチ５のオン／オフと連動する三方電磁弁、６は排
気通路７に設けられて圧力式アクチュエータ８の作動に
よって開閉する排気ブレーキ用バルブ、９は圧力式アク
チュエータ８にエア圧を導く圧力通路である。

【０００４】以下、上述した構成の排気ブレーキ装置の
作動を簡単に説明する。この装置は、たとえば長い下り
坂等を走行する際にエンジンブレーキと共に使用され、
ドライバーが必要に応じて運転室内の適所に配設された
排気ブレーキスイッチ４をオンにすることによって、三
方電磁弁２が作動してエアタンク１から圧力式アクチュ
エータ８へエア圧が供給される。このエア圧を受けた圧
力式アクチュエータ８は常時開の排気ブレーキ用バルブ
６を閉じ、燃焼室１０と大気との間を遮断する。この結
果、排気行程時にピストン１１が上昇すると排気ブレー
キ用バルブ６の燃焼室１０側圧力が高くなり、この圧力
がピストン１１を押し戻そうとする方向の力、すなわち
車両に対する排気ブレーキ力として作用する。

【０００５】この排気ブレーキ装置では、排気ブレーキ
の作動中にドライバーがクラッチペダル又はアクセルペ
ダルを操作することにより、クラッチスイッチ５又はア
クセルスイッチ３がオフとなる。従って、電気回路は一
時的にオフとなり、三方電磁弁２が作動して圧力式アク
チュエータ８へ供給していたエア圧を排気ポート２ａか
ら大気へ放出するので、排気ブレーキ用バルブ６が開と
なって排気ブレーキは解除される。なお、図中１２は排
気弁、矢印１３は排気、１４は排気ブレーキ作動表示
灯、１５はヒューズ、１６はバッテリを各々示してい
る。

【０００６】また、図５に示した排気ブレーキ装置は、
排気ブレーキ作動時に発生する吸気騒音を低減させるイ
ンテークサイレンサ装置を備えている。この装置は、吸
気通路１７に圧力式アクチュエータ１８で開閉作動する
サイレンサバルブ１９を設け、排気ブレーキ作動時には
三方電磁弁２を通って供給されるエア圧でサイレンサバ
ルブ１９が閉じるように構成されている。この装置は、
排気ブレーキ装置と三方電磁弁２を共用しているため、
その作動及び解除は排気ブレーキ装置と略同時になり、
図中２０は吸気弁、白抜矢印２１は吸気を各々示してい
る。

【０００７】なお、上述したインテークサイレンサ装置
は、排気ブレーキ装置に必ず併設されるものではなく、
その有無は諸条件を考慮することによって適宜選択され
ている。

【０００８】なおまた、従来の構成では、図５に示した
ように、１個の三方電磁弁２が排気ブレーキ用の圧力式
アクチュエータ８及びインテークサイレンサ用の圧力ア
クチュエータ１８へのエア圧供給を制御し、さらに図示
は省略したが、排気ブレーキ用の圧力式アクチュエータ
８を複数備えた機種においても、１個の三方電磁弁２が
全ての圧力式アクチュエータ８，１８へのエア圧供給を
制御するように構成されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の社会
情勢においては、環境保護等の理由からディーゼルエン
ジンの黒煙発生が問題になっていたが、種々の対策によ
り一般走行時の黒煙については目視で確認できないレベ
ルまで改善されてきている。しかしながら、排気ブレー
キ解放時に一時的に排出される多量の黒煙については、
特別な規制がないことや一時的な現象であることから見
逃されてきたが、今後は見た目にも異常な黒煙の早期改
善が望まれる。

【００１０】さて、排気ブレーキ解放時に黒煙が発生す
る理由については、実際にはよくわかっていないという
のが現状である。しかし、各種の実験結果等により、以
下のように推定される。

【００１１】すなわち、排気ブレーキ用バルブ６及びサ
イレンサバルブ１９に用いられるバタフライバルブを閉
じて排気ブレーキを作動させた状態からアクセルペダル
が操作されると、排気ブレーキ解放信号が生じて三方電
磁弁２を作動させる。しかし、アクセルペダルの操作か
ら排気ブレーキ用バルブ６及びサイレンサバルブ１９が
開き始めるまでには若干のタイムラグがあるため、この
間に燃焼室１０へ噴射された燃料は吸気２１の流入が遮
断されて不完全燃焼となり、これによって生じたガスが
黒煙となって排出されるものと考えられる。なお、排気
ブレーキ作動中は略燃料無噴射であるが、アクセルペダ
ルを踏み込むことによってラックが動き、燃料の噴射が
開始される。

【００１２】たとえば、上述したバルブが開き始めるま
でのタイムラグを０．４秒と仮定すれば、１２００回転
／分のエンジン回転数でアクセルペダルを踏み込んだ
時、バルブが開き始めるまでにはエンジンが８回転する
ことになる。従って、エンジン排気量の４倍分が空気流
入の遮断された状態（又は遮断に近い状態）で燃焼して
いることになり、この分が不完全燃焼による黒煙を排出
するものと思われる。

【００１３】また、インテークサイレンサ装置のない機
種においても、排気ブレーキ作動中のガスが燃焼室周辺
にたまっているため、これが不完全燃焼等による黒煙発
生の原因になっていると考えられる。

【００１４】そこで本発明は、上述したバルブ開き始め
までのタイムラグを低減するため、バルブ開閉用の圧力
式アクチュエータと三方電磁弁との間の圧力通路に排気
専用のバルブを設けて、圧力式アクチュエータ解放（戻
り）時の排気能力を向上させた排気ブレーキ装置の提供
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するもので、排気通路に設けられた排気ブレーキ用
バルブと、同排気ブレーキ用バルブを開閉駆動する圧力
式アクチュエータと、同圧力式アクチュエータに圧力を
供給する圧力通路と、同圧力通路に設けられた三方電磁
弁と、同三方電磁弁と上記圧力式アクチュエータとの間
に設けられた排気バルブとを有することを特徴とする排
気ブレーキ装置である。

【００１６】さらに、上述した本発明においては、上記
排気バルブがクイックリリースバルブであることを特徴
としている。

【００１７】

【作用】前述の手段によれば、排気ブレーキの解放時に
おいて、圧力式アクチュエータに供給されていた圧力
は、三方電磁弁の排気ポート及び専用の排気バルブの両
方から大気へ放出できるようになる。このため、開口面
積が大きくなって圧力式アクチュエータに供給されてい
た圧力の大気放出に要する時間は短縮され、従ってバル
ブ開き始めまでのタイムラグも従来より短縮される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明による排気ブレーキ装置の第一
実施例を図１に基づいて説明する。

【００１９】この実施例では、２系統の排気通路７ａ，
７ｂに各々排気ブレーキ用バルブ６ａ，６ｂを設け、さ
らに同バルブ６ａ，６ｂにはこれを開閉駆動するための
圧力式アクチュエータ８ａ，８ｂを設けてある。また、
吸気通路１７には、インテークサイレンサ装置を構成す
るサイレンサバルブ１９及びその開閉駆動をするための
圧力式アクチュエータ１８が設けられている。

【００２０】３つの圧力式アクチュエータ８ａ，８ｂ，
１８は、圧力通路９によってエアタンク１と接続されて
いるが、これらのアクチュエータへのエア圧供給は、圧
力通路９に設けた１個の三方電磁弁２の切換え操作で制
御される。また、三方電磁弁２と各圧力式アクチュエー
タ８ａ，８ｂ，１８との間の圧力通路９には、排気ブレ
ーキ解放時に開となる排気バルブ２２を設けてある。こ
の排気バルブ２２としては電磁開閉弁等が適している。

【００２１】三方電磁弁２は排気ブレーキの非作動時
（排気ブレーキスイッチ４がオフ）に圧力通路９を遮断
しており、エアタンク１のエア圧が各圧力式アクチュエ
ータ８ａ，８ｂ，１８に作用するのを防止している。こ
の時、三方電磁弁２の排気ポート２ａは各圧力式アクチ
ュエータ８ａ，８ｂ，１８を大気解放し、さらに排気バ
ルブ２２も開となって各圧力式アクチュエータ８ａ，８
ｂ，１８を大気解放している。

【００２２】また、三方電磁弁２は、排気ブレーキを作
動させる時（排気ブレーキスイッチ４がオン）に圧力通
路９を連通状態に切換え、エアタンク１から供給される
エア圧を各圧力式アクチュエータ８ａ，８ｂ，１８に作
用させる。この三方電磁弁２の作動と同時に排気バルブ
２２は閉となる。この結果、排気ブレーキ用バルブ６
ａ，６ｂ及びサイレンサバルブ１９は閉状態に切換えら
れ、排気ブレーキ装置が作動してブレーキ力を発生する
と共に、インテークサイレンサ装置が作動して吸気騒音
を低減させる。

【００２３】なお、他の構成については前述した従来例
と同様のため、図中に同じ符号を付して示しその詳細な
説明は省略する。

【００２４】さて、上述した構成の排気ブレーキ装置で
は、三方電磁弁２と各圧力式アクチュエータ８ａ，８
ｂ，１８との間の圧力通路９に排気バルブ２２を設けた
ので、排気ブレーキ解放時には、各圧力式アクチュエー
タ８ａ，８ｂ，１８に作用している圧力エアは排気ポー
ト２ａ，２２ａの２箇所から大気解放される。このた
め、大気と連通させる開口面積が大きくなり、圧力エア
を大気解放するのに要する時間が短縮されて、アクセル
ペダルを踏み込んでから排気ブレーキ用バルブ６ａ，６
ｂ及びサイレンサバルブ１９が開き始めるまでのタイム
ラグは小さくなるので、この間の不完全燃焼を原因とす
る黒煙発生量は低減する。

【００２５】次に、図２に示した第２実施例では、第１
実施例の排気バルブ（電磁開閉弁）に変えて、圧力通路
９にクイックリリースバルブ２３を設けてある。このク
イックリリースバルブ２３は従来より各分野で使用され
ているが、図３に基づいてその構造及び作動を簡単に説
明する。

【００２６】このクイックリリースバルブ２３は、ボデ
ー２４、ダイヤフラム２５及びスプリング２６を主な構
成要素としており、排気ポート２３ａの他にエア供給口
２３ｂ及びエア吐出口２３ｃ，２３ｄが設けられてい
る。図３（Ａ）は作動時を示したもので、三方電磁弁２
が圧力通路９を連通状態にすると、エアタンク１のエア
圧はエア供給口２３ｂからＡ室に入ってダイヤフラム２
５に作用し、ダイヤフラム２５のシート部とボデー２４
のシート面とが密着してＢ室と排気ポート２３ａとの連
通を遮断する。さらにエア圧が上昇すると、スプリング
２６の付勢に打ち勝ってダイヤフラム２５の端部とボデ
ー２４のシート面が離れ、Ａ室からのエア圧はＢ室及び
エア吐出口２３ｃ，２３ｄを通って各圧力式アクチュエ
ータへと流れる。

【００２７】図３（Ｂ）は解放時を示したもので、三方
電磁弁２が圧力通路９を遮断して各圧力式アクチュエー
タを大気解放にした時、Ａ室にはエア圧が作用しなくな
ってＡ室とＢ室との間に圧力差が生じる。このため、ス
プリング２６の力によってダイヤフラム２５のシート部
はボデー２４のシート面から離れ、Ｂ室側のエア圧は排
気ポート２３ａから大気へ排出される。

【００２８】このように、圧力通路９の適所にクイック
リリースバルブ２３を設ける構成にしても排気ブレーキ
解放時の排気能力は向上するので、バルブが開き始める
までのタイムラグは小さくなり、この間の不完全燃焼を
原因とする黒煙発生量は低減する。

【００２９】図４はスモークレベルと上述したタイムラ
グとの関係を示したもので、従来のタイムラグに対応す
るスモークレベルを１００とすれば、タイムラグが小さ
くなるにつれて黒煙発生量が減少しているのがわかる。
すなわち、エンジン回転数が同じであればタイムラグが
小さいほどその間のエンジン回転数は小さくなり、この
間に不完全燃焼で排出されるガス量は、タイムラグ間に
おけるエンジン回転数の２分の１をエンジン排気量に乗
じたものに相当すると見込まれる。

【００３０】ところで、図１及び図２に示した実施例で
は２系統の排気通路と１系統の吸気通路が示されている
が、エンジンの構造や大きさ等により種々の変形例が可
能である。たとえば図５の従来例に示したように、排気
通路及び吸気通路が共に１系統の場合はもちろんのこ
と、両系統が２又はそれ以上であっても本発明の構成を
適用可能なことは言うまでもない。そして、必要に応じ
て排気バルブ２２の個数を増せば、排気しなければなら
なりエアボリュームが大きい場合であっても短時間のう
ちに排気を完了することが可能になる。

【００３１】なお、上記の両実施例にはインテークサイ
レンサ装置が設けられているが、この装置がない場合に
も本発明の適用が可能なことは言うまでもない。但しこ
の装置がない場合には、サイレンサバルブのタイムラグ
がないことから、黒煙の低減が上述した実施例程に顕著
ではない。

【００３２】なおまた、圧力式アクチュエータのばね付
勢方向を変えるなどすれば、装置の操作圧力は正圧又は
負圧のいずれでもよい。

【００３３】

【発明の効果】前述した本発明によれば、排気ブレーキ
解放時の黒煙低減に寄与する圧力式アクチュエータの戻
りタイムラグ（大気解放によるバルブの開き始めまでの
タイムラグ）が大幅に改善され、ディーゼルエンジンの
黒煙問題解決に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気ブレーキ装置の第１実施例を
示す系統図である。

【図２】本発明による排気ブレーキ装置の第２実施例を
示す系統図である。

【図３】クイックリリースバルブの構成及びその作動を
示した図で、（Ａ）はエア圧を受けた作動時を示し、
（Ｂ）はエア圧が遮断された解放時を示している。

【図４】スモークレベルとタイムラグとの関係を示す図
である。

【図５】従来の排気ブレーキ装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ エアタンク ２ 三方電磁弁 ３ アクセルスイッチ ４ 排気ブレーキスイッチ ５ クラッチスイッチ ６，６ａ，６ｂ 排気ブレーキ用バルブ ７，７ａ，７ｂ 排気通路 ８，８ａ，８ｂ，１８ 圧力式アクチュエータ ９ 圧力通路 １７ 吸気通路 １９ サイレンサバルブ ２２ 排気バルブ ２３ クイックリリースバルブ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気通路に設けられた排気ブレーキ用バル
   ブと、同排気ブレーキ用バルブを開閉駆動する圧力式ア
   クチュエータと、同圧力式アクチュエータに圧力を供給
   する圧力通路と、同圧力通路に設けられた三方電磁弁
   と、同三方電磁弁と上記圧力式アクチュエータとの間に
   設けられた排気バルブとを有することを特徴とする排気
   ブレーキ装置。
2. 【請求項２】上記排気バルブがクイックリリースバルブ
   であることを特徴とする請求項１記載の排気ブレーキ装
   置。