JPH08218819A - 過給機付エンジンの圧縮開放型リターダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】エンジンブレーキのブレーキ効率を向上させ
る。 【構成】圧縮開放型リターダはエンジン１２の気筒１１
ａ内で往復動するピストン１１ｂが圧縮行程終了時の略
上死点に達したときに、開閉弁２１ａを開閉手段１６に
より開いてピストン１１ｂにより圧縮された空気を排気
管１４に排出する。エンジン１２にはこのエンジン１２
のクランク軸１２ａにクラッチ１９を介して接続された
機械式過給機１３が搭載され、この過給機１３が上記リ
ターダの作動時に気筒１１ａに吸気を過給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンジンのピストンの往
復運動を抑制する圧縮開放型リターダに関する。更に詳
しくは過給機により発生した圧縮空気を利用する圧縮開
放型リターダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、圧縮開放型リターダとして、エン
ジンのピストンが圧縮行程終了時の略上死点に達したと
きに気筒の排気弁を開いて、気筒内の圧縮空気を排気管
に排出するように構成されたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の圧
縮開放型リターダでは、吸気行程で気筒に導入される空
気の圧力が小さいため、この空気が圧縮行程におけるピ
ストンの上昇運動を十分に抑制することができない問題
点があった。

【０００４】本発明の目的は、エンジンブレーキのブレ
ーキ効率を向上できる過給機付エンジンの圧縮開放型リ
ターダを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を、実施例に対応する図１及び図４を用
いて説明する。本発明の第１は、図１に示すようにエン
ジン１２の気筒１１ａ内で往復動するピストン１１ｂが
圧縮行程終了時の略上死点に達したときに開閉弁２１ａ
を開閉手段１６により開いてピストン１１ｂにより圧縮
された空気を排気管１４に排出するように構成された圧
縮開放型リターダの改良である。その特徴ある構成は、
エンジン１２のクランク軸１２ａにクラッチ１９を介し
て接続され気筒１１ａに吸気を過給可能な機械式過給機
１３を備え、機械式過給機１３がリターダの作動時に作
動するように構成されたところにある。

【０００６】本発明の第２は、図４に示すようにエンジ
ン１２の気筒１１ａ内で往復動するピストン１１ｂが圧
縮行程終了時の略上死点に達したときに開閉弁２１ａを
開閉手段１６により開いてピストン１１ｂにより圧縮さ
れた空気を排気管１４に排出するように構成された圧縮
開放型リターダの改良である。その特徴ある構成は、エ
ンジン１２の排ガスにより駆動されるタービンホイール
７４と、このタービンホイール７４のシャフト７７に装
着されこのタービンホイール７４の回転により吸気を圧
縮してエンジン１２に供給するコンプレッサホイール７
６と、タービンホイール７４とコンプレッサホイール７
６との間のシャフト７７に装着されコンプレッサホイー
ル７６の回転を補助する油圧タービン７８と、油圧ター
ビン７８を駆動するためのノズル８１と、オイルを導管
８２を介してノズル８１に供給するポンプ８３とを有す
る油圧補助ターボ過給機７３を備え、油圧タービン７８
がリターダの作動時にノズル８１からのオイル噴射によ
り駆動されるように構成されたところにある。

【０００７】

【作用】図１に示される圧縮開放型リターダでは、この
リターダを作動させると、過給機１３が作動して気筒１
１ａにその吸気行程で圧縮空気が導入される。ピストン
１１ｂが圧縮行程終了時の略上死点に達すると、開閉手
段１６が作動して開閉弁２１ａを開き、気筒１１ａ内の
圧縮空気は排気管１４に排出される。この結果、圧縮行
程で気筒１１ａ内の圧縮空気により吸収される車両の運
動エネルギは大きくなり、この吸収されたエネルギはエ
ンジン１２の駆動に還元されずに開放されるため、車両
の制動が増加する。

【０００８】

【実施例】次に本発明の第１実施例を図面に基づいて詳
しく説明する。図１〜図３に示すように、車両に搭載さ
れたエンジン１２は４サイクルエンジンである。各気筒
１１ａの構成は略同様であるので、以下第１気筒１１ａ
を代表して説明する。このエンジン１２の圧縮開放型リ
ターダはエンジン１２の第１気筒１１ａ内で往復動する
第１ピストン１１ｂが圧縮行程終了時の略上死点に達し
たときに、開閉弁２１ａを開閉手段１６により開いて第
１ピストン１１ｂにより圧縮された空気を排気管１４に
排出するように構成される。本実施例の特徴ある構成
は、エンジン１２のクランク軸１２ａにクラッチ１９を
介して接続され第１気筒１１ａに吸気を過給可能な機械
式過給機１３を備えたところにある。

【０００９】過給機１３はエンジン１２のクランク軸１
２ａにベルト１８及びクラッチ１９を介して接続された
ルーツ型の機械式過給機であり（図３）、この過給機１
３は断面略長円状のハウジング１３ａと、このハウジン
グ１３ａに収容されたまゆ型の一対のロータ１３ｂ，１
３ｃとを有する（図１及び図２）。下方のロータ１３ｂ
は駆動シャフト１３ｄに固着され、上方のロータ１３ｃ
は従動シャフト１３ｅに固着される。駆動シャフト１３
ｄの前端には上記クラッチ１９が設けられ、駆動シャフ
ト１３ｄ及び従動シャフト１３ｅの後端には互いに噛合
する同一歯数のギヤ（図示せず）が固着される。またハ
ウジング１３ａの両側壁には吸入口１３ｆと排出口１３
ｇが形成される。吸入口１３ｆはエンジン１２の吸気管
２２の上流側に接続され、排出口１３ｇは吸気管２２の
下流側に接続される。上記一対のロータ１３ｂ，１３ｃ
はクラッチ１９が接続されたときに気密を保ちながら同
期して互いに逆方向に回転し、吸入口１３ｆから吸入し
た空気を排出口１３ｇから排出するようになっている。
吸気管２２には過給機１３を迂回するバイパス管２３が
接続され、このバイパス管２３にはバイパス管２３を開
閉するインテークバルブ２４が設けられる。

【００１０】第１気筒１１ａには一対の第１吸気弁２１
ｃ，２１ｄと一対の第１排気弁２１ａ，２１ｂとが設け
られる。第１吸気弁２１ｃ，２１ｄは吸気用案内軸２６
ｂに上下動可能に嵌入された吸気用ブリッジ２７ｂ及び
吸気用第１ロッカアーム３１ｂを介して吸気用第１プッ
シュロッド４１ｂにより開閉され、第１排気弁２１ａ，
２１ｂは排気用案内軸２６ａに上下動可能に嵌入された
排気用ブリッジ２７ａ及び排気用第１ロッカアーム３１
ａを介して排気用第１プッシュロッド４１ａにより開閉
される。吸気用第１ロッカアーム３１ｂ及び排気用第１
ロッカアーム３１ａは吸気用ロッカシャフト２８ｂ及び
排気用ロッカシャフト２８ａに回動可能にそれぞれ支持
される。３３は第１吸気弁２１ｃ，２１ｄ及び第１排気
弁２１ａ，２１ｂを押上げて第１吸気ポート１１ｄ，１
１ｄ及び第１排気ポート１１ｃ，１１ｃを閉止する圧縮
コイルばねである。

【００１１】開閉弁２１ａはこの例では一対の第１排気
弁２１ａ，２１ｂのうちの一方の排気弁２１ａである。
開閉手段１６は他の最適の第２気筒（図示せず）の排気
用第２ロッカアーム３２ａにより作動するマスタピスト
ン３４と、排気用第１ロッカアーム３１ａとは別に第１
排気弁２１ａを開閉するように設けられたスレーブピス
トン３６と、マスタピストン３４とスレーブピストン３
６を連通する油通路３７と、油通路３７に油を給排しか
つ油通路３７に油を供給した状態で油通路３７を閉止可
能な油給排手段３８とを備える。第２気筒の第２排気弁
（図示せず）は第１ピストン１１ｂが圧縮行程終了時の
略上死点に達したときに排気用第２ロッカアーム３２ａ
を介して排気用第２プッシュロッド４２ａにより開くよ
うになっている。油給排手段３８は油通路３７とエンジ
ン油ポンプの吐出口（図示せず）とを接続する油供給通
路３９と、油供給通路３９の途中に設けられエンジン油
ポンプの吐出口及び油通路３７を連通又は遮断するソレ
ノイドバルブ４０と、油通路３７とソレノイドバルブ４
０との間の油供給通路３９に設けられたコントロールバ
ルブ４３とを有する。

【００１２】コントロールバルブ４３は油供給通路３９
の途中に形成された鉛直方向に延びる大径通路３９ａ
（図１）内に上下動可能に挿入されたケース４３ａと、
ケース４３ａに収容された逆止ボール４３ｂとを有す
る。ケース４３ａの下部は略漏斗状に形成され、下端に
は通孔４３ｃが形成される。逆止ボール４３ｂは上記通
孔４３ｃを通ってケース４３ａ内に油が流入するのを許
容し、ケース４３ａ内から油が上記通孔４３ａを通って
排出されるのを阻止するようになっている。またケース
４３ａの上部側面にはケース４３ａが押上げられたとき
に油通路３７に連通する透孔４３ｄが形成される。ソレ
ノイドバルブ４０がオンするとポンプと油通路３７とが
連通し、オフするとポンプと油通路３７が遮断されかつ
ソレノイドバルブ４０及びコントロールバルブ４３間の
油供給通路３９が第１排油口３９ｂに連通するようにな
っている。３９ｃは大径通路３９ａ（図１）の上端に形
成された第２排油口であり、ケース４３ａの下降時に油
通路３７と連通するようになっている。

【００１３】油通路３７の途中から第１排気弁２１ａに
向って分岐する分岐通路４４の下端にはスレーブシリン
ダ４６が設けられ、このシリンダ４６内に上記スレーブ
ピストン３６が上下動可能に収容される。またスレーブ
ピストン３６は圧縮コイルばね４７によりスレーブシリ
ンダ４６の頂面に圧接され、スレーブピストン３６の下
面には第１排気弁２１ａに当接するスレーブロッド４８
が突設される。４９はエキゾーストバルブであり、この
バルブ４９をオンすると排気管１４を閉止し、オフする
と排気管１４を開放する。このバルブ４９には小径の通
気孔４９ａが形成される。

【００１４】運転席（図示せず）には圧縮開放型リター
ダを作動可能な手動スイッチ５２が設けられ、シフトレ
バー（図示せず）近傍にはこのレバーがニュートラル位
置にあるか否かを検出するニュートラル位置センサ５３
が設けられ、アクセルペダル（図示せず）にはこのペダ
ルが踏込まれているか否かを検出するアクセルセンサ５
４が設けられる。５５はエンジン回転速度を検出する回
転センサである。手動スイッチ５２、ニュートラル位置
センサ５３、アクセルセンサ５４及び回転センサ５５の
各検出出力はコントローラ１７の制御入力に接続され、
コントローラ１７の制御出力はクラッチ１９、ソレノイ
ドバルブ４０、インテークバルブ２４及びエキゾースト
バルブ４９に接続される。

【００１５】このように構成された過給機付エンジンの
圧縮開放型リターダの動作を説明する。手動スイッチ５
２をオンにしておくと、コントローラ１７はニュートラ
ル位置センサ５３、アクセルセンサ５４及び回転センサ
５５の各検出出力により、シフトレバーがニュートラル
位置にないこと、アクセルペダルが踏込まれていないこ
とを検出して、クラッチ１９を接続し、ソレノイドバル
ブ４０をオンし、インテークバルブ２４を閉じ、更にエ
キゾーストバルブ４９を閉じる（図２）。クラッチ１９
が接続され、インテークバルブ２４が閉じられると、過
給機１３が作動して第１気筒１１ａの吸気行程で第１吸
気弁２１ｃ，２１ｄが開いたときに上記過給機１３によ
り圧縮された圧縮空気が第１気筒１１ａに導入される。
このときアクセルペダルが踏込まれていないので、燃料
は第１気筒１１ａに噴射又は供給されない。第１気筒１
１ａの吸気行程が終了して第１吸気弁２１ｃ，２１ｄが
閉じられ、圧縮行程に移行すると、第１気筒１１ａに導
入された上記圧縮空気は上昇する第１ピストン１１ｂに
より更に圧縮される。

【００１６】またソレノイドバルブ４０がオンされる
と、エンジン油ポンプから圧送された油はケース４３ａ
を押上げた後に油通路３７に供給され、ケース４３ａが
上昇した状態に保たれる。このときスレーブピストン３
６に上記ポンプの油圧が作用してもピストン３６は下降
しない。圧縮行程が終了して第１ピストン１１ｂが略上
死点に達すると、排気用第２ロッカアーム４２ａがマス
タピストン３４を押上げて油通路３７内の油圧が高くな
るので、この油圧によりスレーブピストン３６が押下げ
られる。

【００１７】スレーブピストン３６が押下げられると、
スレーブロッド４８により一方の第１排気弁２１ａが押
下げられて第１排気ポート１１ｃが開放され、第１ピス
トン１１ｂにより圧縮された第１気筒１１ａ内の圧縮空
気は排気管１４に排出される。このとき排気管１４はエ
キゾーストバルブ４９により閉じられているが、このバ
ルブ４９に形成された通気孔４９ａを通って徐々に排ガ
スが排出されているので、排気管１４内の圧力は上記第
１ピストン１１ｂにより圧縮された圧縮空気の圧力より
かなり低く抑えられている。この結果、圧縮行程で気筒
１１ａ内の圧縮空気により吸収される車両の運動エネル
ギは大きくなり、この吸収されたエネルギはエンジン１
２の駆動に還元されずに開放されるため、車両の制動が
増加する。

【００１８】運転者がアクセルペダルを踏込んだり、或
いは手動スイッチ５２をオフしたりすると、コントロー
ラ１７はクラッチ１９を切り離し、ソレノイドバルブ４
０をオフし、インテークバルブ２４を開き、更にエキゾ
ーストバルブ４９を開く（図１）。ソレノイドバルブ４
０がオフされると、ソレノイドバルブ４０及びコントロ
ールバルブ４３間の油供給通路３９内の油が第１排油口
３９ｂから排出されてケース４３ａが下降し、油通路３
７内の油は大径通路３９ａの上端の第２排油口３９ｃか
ら排出されるので、マスタピストン３４が第２ロッカア
ーム３２ａにより押上げられても、スレーブピストン３
６が押下げられることはない。また車両の加速時にはク
ラッチ１９が接続され、過給機１３により吸気行程で圧
縮空気が各気筒１１ａに導入される。このときには燃料
も各気筒１１ａに噴射或いは供給されて上記圧縮空気と
混合される。

【００１９】図４は本発明の第２実施例を示す。図４に
おいて図１と同一符号は同一部品を示す。この例では、
過給機７３が油圧補助ターボ過給機であって、この過給
機７３はエンジン１２の排ガスにより駆動されるタービ
ンホイール７４と、このタービンホイール７４の回転に
より吸気を圧縮してエンジン１２に供給するコンプレッ
サホイール７６とを備える。タービンホイール７４とコ
ンプレッサホイール７６の共通のシャフト７７の中央に
はコンプレッサホイール７６の回転を補助する油圧ター
ビン７８が装着される。シャフト７７はベアリング７９
により回転可能に支持される。油圧タービン７８の近傍
には油圧タービン駆動用のノズル８１が設けられる。こ
のノズル８１に接続する導管８２に、この例ではエンジ
ン油ポンプ（図示せず）とは別に設けられた油圧ポンプ
８３の吐出口が接続される。この油圧ポンプ８３はエン
ジン１２又はＤＣモータにより駆動される高圧ポンプで
あり、オイルタンク８４に貯えられたオイルをオイル吸
入管８６を介して吸入し、所定の高圧にして導管８２を
介してノズル８１に供給する。

【００２０】導管８２から分岐した分岐管８７には油圧
ポンプ８３のノズル８１へのオイル流量を制御する制御
弁８８が設けられる。制御弁８８はソレノイド８９で作
動するポペット型の制御弁であって、弁体９１と調圧弁
９２を有する。調圧弁９２は弁体９１の作動時に油圧ポ
ンプ８３から吐出した高圧オイルを戻り管９３及び逆止
弁９４を介してオイルタンク８４に戻す。また調圧弁９
２は弁体９１の不作動時に分岐管８７を閉塞して油圧ポ
ンプ８３の高圧オイルをノズル８１に導く。更に調圧弁
９２は弁体９１の不作動時に導管８２の油圧が規定圧を
越えるときには、スプリング９５の弾性力に抗して高圧
オイルを戻り管９３を介してオイルタンク８４に戻す。
ノズル８１から噴射された高圧オイルは油圧タービン７
８を回転駆動し、低圧となったオイルは逆止弁９６及び
管９７を介して戻り管９３に戻される。また管９７から
分岐した分岐管９８は上記ベアリング７９内に低圧オイ
ルを潤滑油として供給するように配管され、この低圧オ
イルは戻り管９３を介してオイルタンク８４に戻され
る。また図示しないが排気管にはエキゾーストバルブが
設けられる。コントローラ１７の制御出力は制御弁８８
のソレノイド８９、開閉手段１６のソレノイドバルブ４
０及びエキゾーストバルブに接続される。上記構成以外
の構成は第１実施例と略同様である。

【００２１】このように構成された過給機付エンジンの
圧縮開放型リターダでは、エンジンブレーキの作動時に
コントローラ１７がソレノイド８９を制御して弁体９１
を不作動にし、油圧ポンプ８３の高圧オイルをノズル８
１から噴射して油圧タービン７８を回転駆動することに
より、エンジン１２の各気筒１１ａの吸気行程で圧縮空
気を導入することを除いて、上記第１実施例と動作が略
同一であるので、繰返しの説明を省略する。

【００２２】なお、上記第１及び第２実施例では排気管
にエキゾーストバルブを設けたが、エキゾーストバルブ
はなくてもよい。また、上記第１及び第２実施例では第
１気筒に一対の第１排気弁を設けたが、単一又は３つ以
上の第１排気弁を設けてもよい。また、上記第１及び第
２実施例では一対の排気弁のうちの一方の排気弁を開閉
手段により開閉したが、双方の排気弁を開閉手段により
開閉してもよい。また、上記第１及び第２実施例ではマ
スタピストンを排気用第２ロッカアームにより作動させ
たが、第１ピストンが圧縮行程終了時の略上死点に達し
たときにマスタピストンを押上げることのできるロッカ
アームであれば吸気用ロッカアームでもよい。

【００２３】また、上記実施例では開閉弁としてロッカ
アーム、油圧及びスレーブピストンにより開閉される排
気弁を挙げたが、開閉弁として排気弁とは別の第３弁を
用いてもよい。この場合、第３弁を開閉する開閉手段は
上記第３弁を開閉する油圧シリンダ又はエアシリンダ
と、油圧シリンダに油を給排する油圧回路又はエアシリ
ンダにエアを給排するエア圧回路と、上記回路を開閉制
御するバルブ等とにより構成されることができる。更
に、圧縮開放型リターダの作動時に機械式過給機や油圧
補助ターボ過給機を作動させるか否かを、運転席に設け
られた切換スイッチを切換えることにより選択できるよ
うに構成してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、圧
縮開放型リターダがエンジンの気筒内で往復動するピス
トンが圧縮行程終了時の略上死点に達したときに、開閉
弁を開閉手段により開いてピストンにより圧縮された空
気を排気管に排出し、エンジンのクランク軸にクラッチ
を介して接続された機械式過給機が気筒に吸気を過給す
るように構成したので、リターダの作動時に過給機がエ
ンジンの吸気行程で気筒圧縮空気を導入し、ピストンが
圧縮行程終了時の略上死点に達したときに、開閉手段が
開閉弁を開いて気筒内の圧縮空気を排気管に排出する。
この結果、圧縮行程で気筒内の圧縮空気により吸収され
る車両の運動エネルギは大きくなり、この吸収されたエ
ネルギはエンジンの駆動に還元されずに開放されるた
め、車両の制動が増加する、即ちエンジンブレーキのブ
レーキ効率が向上する。また機械式過給機に代えて油圧
補助ターボ過給機を用いても、上記と同様の効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例過給機付エンジンの圧縮開放
型リターダを含むエンジンの構成図。

【図２】リターダが作動し、第１気筒の第１ピストンが
圧縮行程終了時の略上死点に達して第１排気弁が開いた
状態を示す図１に対応する構成図。

【図３】機械式過給機及びこの過給機を駆動するエンジ
ンの側面図。

【図４】本発明の第２実施例を示す図１に対応する構成
図。

【符号の説明】

１１ａ 第１気筒 １１ｂ 第１ピストン １２ エンジン １２ａ クランク軸 １３，７３ 過給機 １４ 排気管 １６ 開閉手段 １９ クラッチ ２１ａ 第１排気弁（開閉弁） ７４ タービンホイール ７６ コンプレッサホイール ７７ シャフト ７８ 油圧タービン ８１ ノズル ８２ 導管 ８３ 油圧ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン(12)の気筒(11a)内で往復動す
   るピストン(11b)が圧縮行程終了時の略上死点に達した
   ときに開閉弁(21a)を開閉手段(16)により開いて前記ピ
   ストン(11b)により圧縮された空気を排気管(14)に排出
   するように構成された圧縮開放型リターダにおいて、 前記エンジン(12)のクランク軸(12a)にクラッチ(19)を
   介して接続され前記気筒(11a)に吸気を過給可能な機械
   式過給機(13)を備え、前記機械式過給機(13)が前記リタ
   ーダの作動時に作動するように構成されたことを特徴と
   する過給機付エンジンの圧縮開放型リターダ。
2. 【請求項２】 エンジン(12)の気筒(11a)内で往復動す
   るピストン(11b)が圧縮行程終了時の略上死点に達した
   ときに開閉弁(21a)を開閉手段(16)により開いて前記ピ
   ストン(11b)により圧縮された空気を排気管(14)に排出
   するように構成された圧縮開放型リターダにおいて、 前記エンジン(12)の排ガスにより駆動されるタービンホ
   イール(74)と、このタービンホイール(74)のシャフト(7
   7)に装着されこのタービンホイール(74)の回転により吸
   気を圧縮して前記エンジン(12)に供給するコンプレッサ
   ホイール(76)と、前記タービンホイール(74)と前記コン
   プレッサホイール(76)との間の前記シャフト(77)に装着
   され前記コンプレッサホイール(76)の回転を補助する油
   圧タービン(78)と、前記油圧タービン(78)を駆動するた
   めのノズル(81)と、オイルを導管(82)を介して前記ノズ
   ル(81)に供給するポンプ(83)とを有する油圧補助ターボ
   過給機(73)を備え、前記油圧タービン(78)が前記リター
   ダの作動時に前記ノズル(81)からのオイル噴射により駆
   動されるように構成されたことを特徴とする過給機付エ
   ンジンの圧縮開放型リターダ。