JPH10141076A

JPH10141076A - エンジンブレーキ装置

Info

Publication number: JPH10141076A
Application number: JP8302147A
Authority: JP
Inventors: Seiji Okada; 誠二岡田; Takashi Takahashi; 孝高橋
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】過給機の有効利用化によりエンジンブレーキ
力の向上を図るとともに過給機の耐久性を好適に維持可
能なエンジンブレーキ装置を提供する。【解決手段】内燃エンジンからの排ガスにより駆動さ
れる排気タービン及び該排気タービンへの排ガス導入口
の断面積を開度調節により変更可能な可変ノズルを有し
た過給機と、内燃エンジンの圧縮上死点近傍で排気を行
うことにより圧縮圧を開放可能な圧縮圧開放型エンジン
補助ブレーキとを備え、さらに、エンジン回転速度を検
出するエンジン回転速度検出手段と、圧縮圧開放型エン
ジン補助ブレーキの作動に連動して（θACC≦θ0）可変
ノズルの開度θVGを所定開度（θVG＝3）より小さい制
動用開度領域（θVG＜3）の開度に変更するとともに、
該開度θVGをエンジン回転速度Ｎeに応じて制動用開度
領域内で複数段階（θVG＝1,2）に調節する制御手段と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンブレーキ
装置に係り、詳しくは、過給機を利用して圧縮圧開放型
エンジン補助ブレーキの効果を高める技術に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】トラックやバス等の大型の車両で
は、車両重量が大きいことに起因して車両自体の慣性力
が大きく、制動時において大きな制動力を必要とする。
従って、このような大型の車両にあっては、車輪に設け
られた通常のサービスブレーキ装置（ドラムブレーキ装
置、ディスクブレーキ装置等）だけでは充分な制動力が
得られないことから、通常は、エンジンブレーキの補助
装置である圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ等の補助
ブレーキ装置が併せて採用される傾向にある。

【０００３】圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキは、内
燃エンジンの燃焼室に吸気された空気を燃焼室内で燃料
供給なく圧縮してピストンに負の仕事をさせ、その後こ
の圧縮された空気をピストンの圧縮上死点近傍で強制的
に排気バルブを開放して燃焼なく排気させ、これにより
上記負の仕事を吸収エネルギとして制動力を発生させる
ような構成のものである。

【０００４】ところで、このような圧縮圧開放型エンジ
ン補助ブレーキは、燃焼室に吸気される空気量が多く体
積効率が大きい程その制動効果は高いことが知られてい
る。そこで、排気系と吸気系との間に、排ガスの圧力を
用いてタービンを回転させて吸気系の吸気圧（ブースト
圧）を高めるような構成の過給機（ターボチャージャ）
を併せて設けることが考えられている。そしてさらに、
その効果を上げるべく、過給機の排ガス導入口に可変ノ
ズルを設け、この可変ノズルの開度調節を行うことによ
り排ガスの流速を調整してタービン回転速度を調節し、
これにより吸気圧（ブースト圧）を高めて体積効率の向
上を図った装置が実公平３−２０５１１号公報等に開示
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
は、可変ノズルの開度を小さくして可変ノズル間の隙間
を狭くし、これにより吸気圧（ブースト圧）を高めるこ
とは記載されているものの、通常の燃焼時に使用される
可変ノズルの開度範囲との関係についての記載はなく、
現実的には、通常の燃焼時に使用される開度範囲内で可
変ノズルの開度調整を行うようにしていた。

【０００６】しかしながら、このような開度範囲内で
は、可変ノズルの開度は燃焼ガスの膨張により比較的高
圧となった排ガスの圧力に適応したものに設定されてお
り、従って、その開度は最小値であってもそれほど小さ
くなく、故に吸入した空気のみが燃焼膨張なくつまり体
積変化なく排出される圧縮圧開放型エンジン補助ブレー
キの使用時においてタービン回転速度が上がらず、エン
ジンブレーキの効果はあまり大きくなかった。

【０００７】本発明は、上述した事情に基づきなされた
もので、その目的とするところは、過給機の有効利用化
によりエンジンブレーキ力の向上を図るとともに過給機
の耐久性を好適に維持可能なエンジンブレーキ装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、内燃エンジンからの排ガスに
より駆動される排気タービン及び該排気タービンへの排
ガス導入口の断面積を開度調節により変更可能な可変ノ
ズルを有した過給機と、前記内燃エンジンの圧縮上死点
近傍で排気を行うことにより圧縮圧を開放可能な圧縮圧
開放型エンジン補助ブレーキと、エンジン回転速度を検
出するエンジン回転速度検出手段と、前記圧縮圧開放型
エンジン補助ブレーキの作動に連動して前記可変ノズル
の開度を所定開度より小さい制動用開度領域の開度に変
更するとともに、該開度を前記エンジン回転速度に応じ
て前記制動用開度領域内で複数段階に調節する制御手段
とを備えることを特徴としている。

【０００９】従って、圧縮圧開放型エンジン補助ブレー
キが作動するときには、通常燃料が供給されず燃焼によ
る膨張なく排気が行われるために排気流量・排気圧とも
に小さいが、可変ノズルの開度が所定開度より小さい制
動用開度領域の開度に変更されることにより、少量の排
ガスによってもタービン回転速度が高速回転し、故に過
給効果が高まって体積効率が向上し、圧縮圧開放型エン
ジン補助ブレーキによるエンジンブレーキの効果が極め
て向上する。

【００１０】また、可変ノズルの開度はエンジン回転速
度に応じて制動用開度領域内で複数段階に調節されるの
で、タービン回転速度が適正なものに維持可能とされ、
制動性が向上するとともにタービン回転速度の過回転に
よる過給機の故障等が防止可能とされる。また、請求項
２の発明では、前記制御手段は、前記可変ノズルの開度
を前記エンジン回転速度の上昇に伴い前記制動用開度領
域内で小側から大側に移行させることを特徴としてい
る。

【００１１】従って、過給機のタービン回転速度はエン
ジン回転速度の上昇に伴って速くなるが、この上昇に応
じて可変ノズルの開度は制動用開度領域内において小側
から大側に移行するので、タービン回転速度は過回転と
なることなく限界回転速度を超えないようにされ、過給
機の故障等が確実に防止され、過給機の耐久性が好適に
維持される。

【００１２】また、請求項３の発明では、さらに、前記
内燃エンジンの負荷状態を検出し出力するエンジン負荷
検出手段を有し、前記圧縮圧開放型エンジン補助ブレー
キは、前記エンジン負荷検出手段の出力が所定負荷以下
のとき作動することを特徴としている。従って、圧縮圧
開放型エンジン補助ブレーキは、エンジン負荷検出手段
の出力が所定負荷以下のとき、つまり燃料供給が停止さ
れたときにおいて運転者に制動の意思があるとみなして
好適に作動開始され、同時に可変ノズルの開度が所定開
度より小さい制動用開度領域の開度に変更される。これ
により、エンジンブレーキが運転者の意思に応じて適正
且つレスポンスよく開始可能とされる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態としての実施例を詳細に説明する。図１を参
照すると、車両に搭載され、本発明に係るエンジンブレ
ーキ装置を含むＯＨＶ式ディーゼルエンジン（以下、単
にエンジンという）１の概略構成図が示されている。

【００１４】同図に示すように、エンジン本体２の内部
に形成されたシリンダ４内にはシリンダ４に沿って上下
に摺動するピストン６が介装されており、このピストン
６の上部には、シリンダヘッド８との間に燃焼室１０が
形成されている。そして、シリンダヘッド８の一側に
は、吸気管１２の一端が接続されており、吸気管１２内
部の吸気通路１４と燃焼室１０とが図示しない吸気バル
ブを介して連通可能とされている。また、シリンダヘッ
ド８の吸気管１２の接続側とは異なる側からは排気管１
６が延びており、排気管１６内部の排気通路１８と燃焼
室１０とが一対の排気バルブ２０，２２を介して連通可
能とされている。

【００１５】排気バルブ２０は、頭部がバルブブリッジ
２４と当接しており、一方排気バルブ２２の頭部は、バ
ルブブリッジ２４を摺動自在に貫通し且つバルブブリッ
ジ２４と一体にして下降可能なプッシュロッド４８の底
面と当接している。そして、バルブブリッジ２４の中央
上部にはロッカアーム２６の先端が当接しており、ロッ
カアーム２６の後端にはエンジン１のクランクシャフト
（図示せず）と連動して回転するカムシャフトのカム
（共に図示せず）によって上下動するプッシュロッド２
８の上端が当接している。従って、プッシュロッド２８
がエンジン１のクランクシャフトの回転に応じて上下動
すると、ロッカアーム２６がロッカシャフト２７回りに
揺動し、これにより、一対の排気バルブ２０，２２がバ
ルブブリッジ２４を介して開閉弁するようにされてい
る。なお、ここでは、吸気バルブについては示していな
いが、吸気バルブについても同様の作動をする。

【００１６】また、図１中には図示していないが、シリ
ンダヘッド８には燃焼室１０に臨んで燃料噴射弁が設け
られており、この燃料噴射弁は燃料噴射ポンプに接続さ
れている。エンジン１の上部には、圧縮圧開放型エンジ
ン補助ブレーキ装置３０が設けられている。この圧縮圧
開放型エンジン補助ブレーキ装置３０は、制動時におい
て、燃焼室１０内に吸気した空気を燃焼室１０内で燃料
供給なく圧縮することでピストン６に負の仕事をさせ、
その後圧縮上死点近傍で排気バルブ２２のみを開弁させ
て圧縮空気を強制的に排気させ、これにより上記負の仕
事を吸収エネルギとして制動力を発生させる構成のエン
ジンブレーキの補助装置である。以下、この圧縮圧開放
型エンジン補助ブレーキ装置３０について説明する。

【００１７】圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置３
０のケーシング３２内にはオイル通路３４が設けられて
おり、ケーシング３２の一端には、オイル通路３４への
オイルの供給とオイル通路３４からのオイルの排出とを
切換える電磁式のスプール弁３６を介して油圧ユニット
（図示せず）が接続されている。電磁式のスプール弁３
６は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）９０に接続されてお
り、ＥＣＵ９０からの駆動信号に応じて作動するように
されている。つまり、スプール弁３６のスプール３７が
図示する側に切換えられると、オイル通路３４に油圧ユ
ニットから高圧オイルが供給され、一方、スプール３７
が図示しない側に切換えられると、オイル通路３４のオ
イルが油圧ユニット側に排出される。

【００１８】そして、ケーシング３２の略中央部には、
オイル通路３４と垂直に交わるようにしてシリンダ部４
０が形成されており、このシリンダ部４０には、スレイ
ブピストン４２がシリンダ部４０に沿い摺動自在に介装
されている。図中符号４４はスレイブピストン４２のガ
イドピンであり、また、符号４６はスレイブピストン４
２を原位置（図示の位置）に付勢するためのコイルスプ
リングである。

【００１９】同図に示すように、スレイブピストン４２
の先端は、上記プッシュロッド４８の頭部に当接してい
る。従って、スレイブピストン４２がオイル通路３４内
の高圧オイルによってコイルスプリング４６に抗して押
されると、プッシュロッド４８はバルブブリッジ２４の
作動なく単独で下降し、排気バルブ２２のみが開閉弁さ
れることになる。

【００２０】即ち、制動時において、ピストン６の圧縮
上死点近傍でＥＣＵ９０から駆動信号がスプール弁３６
に供給されると、高圧オイルの圧力によってスレイブピ
ストン４２が押されて排気バルブ２２が開弁することに
なり、故に圧縮された燃焼室１０内の空気が排気通路１
８に排出され、上記圧縮時の負の仕事が吸収エネルギと
されて制動力が発生することになる。これにより、エン
ジンブレーキが良好に補助される。

【００２１】また、シリンダ部４０と上記スプール弁３
６との間のオイル通路３４の部分には、コントロールバ
ルブ５０が設けられている。このコントロールバルブ５
０は、オイル通路３４に供給された高圧オイルの圧力を
所定圧以下に調節するものであり、これにより、オイル
通路３４内圧が過大とならず圧縮圧開放型エンジン補助
ブレーキ装置３０の故障等が防止される。なお、コント
ロールバルブ５０の構成は公知であり、ここでは説明を
省略する。

【００２２】さらに、ケーシング３２の他端には、シリ
ンダ部５２がオイル通路３４の延長として形成されてお
り、シリンダ部５２内にはマスターピストン５２がシリ
ンダ部５２に沿って摺動自在に介装されている。そし
て、このマスターピストン５２の先端は、上記ロッカア
ーム２６の後端の上記プッシュロッド２８の当接する側
と反対側の面と当接している。従って、マスターピスト
ン５２は、プッシュロッド２８の上下動に応じてシリン
ダ部５２内を往復動し、プッシュロッド２８の上昇によ
り排気バルブ２０，２２が開弁するときには、上昇して
オイル通路３４のオイルを介してスレイブピストン４２
を押し下げ、排気バルブ２２の下降を補助する。なお、
図中符号５６はマスターピストン５２を常時ロッカアー
ム２６側に付勢しておく板状スプリングである。

【００２３】また、同図に示すように、上記吸気管１２
と排気管１６とは接近して配設されており、その接近し
た部分にはＶＧ（Variable Geometry）ターボチャージ
ャ（過給機）６０が設けられている。このＶＧターボチ
ャージャ６０は、基本的には通常のターボチャージャと
同様に、ハウジング６２の内部に連結シャフト６４によ
り同期回転可能に連結されたタービン（排気タービン）
６６とコンプレッサ６８とを備えて構成されている。従
って、排気通路１８内を図中矢印方向に流れる排ガスに
よりタービン６６が回転させられると、連結シャフト６
４を介してコンプレッサ６８が同期回転し、これにより
吸気通路１４内の空気が圧縮されて燃焼室１０内に過給
されるようにされている。

【００２４】そして、このＶＧターボチャージャ６０に
は、さらにタービン６６の外周を取り巻くようにして複
数の可動ベーン７２を有した可変ノズルユニット（可変
ノズル）７０が設けられている。この可変ノズルユニッ
ト７０は可変ノズルアクチュエータ７４に接続されてお
り、このアクチュエータ７４はＥＣＵ９０に電気的に接
続されている。

【００２５】ここで、図２を参照すると、ＶＧターボチ
ャージャ６０の排気通路１８側、即ちタービン６６側の
部分の拡大詳細図が示されており、以下図２に基づきＶ
Ｇターボチャージャ６０の構成についてより詳しく説明
する。同図に示すように、複数の可動ベーン７２はター
ビン６６の外周を囲むようにして等間隔に配列されてお
り、各可動ベーン７２は、ハウジング６２に回転自在に
支持されたピン７６を介してそれぞれリンク部材７８の
一端に結合されている。一方、タービン６６近傍の連結
シャフト６４周りには、ハウジング６２に支持され且つ
連結シャフト６４周りに回転可能にしてサークルプレー
ト８０が設けられている。そして、このサークルプレー
ト８０には、各可動ベーン７２に対応するようにこれら
と同一間隔を有して同一数量の突起８２がリンク部材７
８側に臨んで立設されており、これら突起８２はそれぞ
れ対応するリンク部材７８の他端の切欠き７９に摺動自
在に挿入されている。

【００２６】また、サークルプレート８０の外周端に
は、上記アクチュエータ７４のロッド７５が連結されて
いる。従って、ＥＣＵ９０から駆動信号がアクチュエー
タ７４に供給されると、サークルプレート８０が連結シ
ャフト６４周りで回動する。これにより、突起８２が切
欠き７９内で摺動しながらリンク部材７８を周方向で押
すことになり、故にリンク部材７８がピン７６の軸周り
にピン７６と一体に回動し、これに伴い各可動ベーン７
２がやはりピン７６の軸周りに同角度だけ回動する。そ
して、このように各可動ベーン７２が回動すると、可動
ベーン７２のベーン開度θVGが変更されることになり、
各可動ベーン７２間の隙間（ノズル開度）が変更され
る。

【００２７】ここでは、ベーン開度θVGは、予め各可動
ベーン７２間の隙間の大きさに対応付けられた段階値
（値１〜８の整数）で示される。図４を参照すると、可
動ベーン７２の実際の状態とベーン開度θVGの段階値
（値１〜８）との関係が示されており、同図に示すよう
に、ベーン開度θVGの段階値はその数値が最大値（例え
ば、値８）のときが各可動ベーン７２間の隙間が最も大
きい状態、即ち定常状態を示す（一点鎖線で示す）。そ
して、段階値が小さくされるにつれて各可動ベーン７２
間の隙間は小さくなり、数値が最小値（例えば、値１）
のときが各可動ベーン７２間の隙間が最も小さい状態を
示している（実線で示す）。なお、同図から明らかなよ
うに、各可動ベーン７２間の隙間（ノズル開度）は段階
値が最小値（例えば、値１）となっても閉塞することは
なく、排ガスは各可動ベーン７２間を流通可能とされて
いる。同図中、破線はベーン開度θVGが値２の場合の可
動ベーン７２の状態を示しており、二点鎖線はベーン開
度θVGが値３の場合の可動ベーン７２の状態を示してい
る。

【００２８】このように各可動ベーン７２間の隙間が変
更されることにより、可変ノズルユニット７０を経てタ
ービン６６に吹き付けられる排ガスの流速が多段階に調
節可能とされ、排ガスの流量に拘わらずタービン６６の
回転速度ＮTを変えることが可能とされている。つま
り、燃料供給量が少量でエンジン１の回転速度Ｎeが小
さく、故に排ガスの流量が少ない場合であっても、アク
チュエータ７４によって各可動ベーン７２間の隙間を小
さく調整することでタービン６６の回転速度ＮTを比較
的高速にできる。これにより吸気通路１４内の空気をコ
ンプレッサ６８で良好に圧縮し吸気系のブースト圧を上
げて過給効果を高めることができるのである。

【００２９】また、後述するように、ベーン開度θVGを
小さくして各可動ベーン７２間の隙間を小さく絞り調整
することで、制動時、ＶＧターボチャージャ６０を排気
ブレーキとして機能させたり、吸入空気の過給圧を高め
て上記圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置３０によ
るエンジンブレーキ作用を増強させたりすることができ
る。

【００３０】図３を参照すると、ＥＣＵ９０の入出力関
係がブロック図として示されている。同図に示すよう
に、ＥＣＵ９０の入力側には、アクセルペダル１００の
踏込量、即ち燃料供給量に対応するアクセル開度θACC
を検出するアクセル開度センサ（エンジン負荷検出手
段）１０２、ＶＧターボチャージャ６０のコンプレッサ
６８下流に設けられ（図１参照）、ブースト圧を検出す
るブースト圧センサ１０４、切換操作部材１０６の操作
により補助ブレーキ、つまり上記圧縮圧開放型エンジン
補助ブレーキ装置３０等の作動制御のオン・オフ及びそ
のモード切換え（＃１or＃２）を行う補助ブレーキスイ
ッチ（補助ブレーキＳＷ）１０８、エンジン１の回転速
度Ｎeを検出するエンジン回転センサ（エンジン回転速
度検出手段）１１０等が接続されている。一方、ＥＣＵ
９０の出力側には、上述したように、圧縮圧開放型エン
ジン補助ブレーキ装置３０のスプール弁３６、ＶＧター
ボチャージャ６０の可変ノズルアクチュエータ７４等が
接続されている。

【００３１】以下、上記のように構成されたエンジン１
の作用を本発明に係るエンジンブレーキ装置の作用を中
心に説明する。図５を参照すると、過給機の制御ルーチ
ン、即ちベーン開度θVGの切換制御ルーチン（制御手
段）のフローチャートが示されており、以下図５に沿っ
て説明する。

【００３２】先ず、ステップＳ１０では、上記補助ブレ
ーキＳＷ１０８がオン状態とされているか否かを判別す
る。このステップＳ１０の判別結果が偽（Ｎｏ）の場合
には、運転者に補助ブレーキを使用する意思がないと判
定でき、この場合には何もせずに当該ルーチンを抜け
る。つまり、この場合には、アクセルペダル１００を戻
しても圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置３０によ
るエンジンブレーキやＶＧターボチャージャ６０による
排気ブレーキ等の補助ブレーキは一切働かず、制動は通
常のサービスブレーキ（図示せず）のみよって実施され
る。

【００３３】ここで、図６を参照すると、補助ブレーキ
ＳＷ１０８がオフ状態、即ち補助ブレーキを使用しない
場合におけるエンジン回転速度Ｎeとアクセル開度θACC
に応じたベーン開度θVG（値１〜８）のマップが示され
ており、ステップＳ１０の判別結果が偽の場合には、当
該図６のマップに基づいてＶＧターボチャージャ６０の
可動ベーン７２は作動させられる。

【００３４】同図によれば、アクセル開度θACCが所定
値（所定負荷）θ0よりも充分大きく、燃料供給がされ
ている場合には、ベーン開度θVGはエンジン回転速度Ｎ
eに応じて値３（所定開度）から値８の範囲（複数段
階）で適正に切換えられる。そして、エンジン回転速度
Ｎeが小さいほどベーン開度θVGは小さくされ、これに
より、エンジン１が低負荷状態で排ガスの流量が小さい
場合でも過給効率が高められるようにされている。ここ
に、所定値θ0は、アクセルペダル１００を戻して燃料
供給が停止されるアクセル開度θACCを意味しており、
０値近傍とされる。なお、所定値θ0を値０としていな
いのはアクセルペダル１００の遊び等を考慮したためで
ある。

【００３５】また、アクセル開度θACCが所定値θ0近傍
或いはこれより小で燃料供給が停止され、且つエンジン
回転速度Ｎeが所定値Ｎe0（例えば、アイドル回転速
度）よりも大のときにはベーン開度θVGは最大値８とさ
れる。このように車両が高速走行状態でエンジン回転速
度Ｎeが大きいときにアクセル開度θACCが小さく燃料供
給が停止させられるような場合には、運転者に加速走行
の意思はなく運転者は惰力走行を望んでいるとみなすこ
とができる。従って、この場合にはベーン開度θVGを値
８と大きくして不必要に過給を行わず、また補助ブレー
キも働かないようにするのである。

【００３６】一方、エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎe0
（例えば、アイドル回転速度）以下のときには、ベーン
開度θVGは値３と小さくされる。通常エンジン回転速度
Ｎeが所定値Ｎe0（例えば、アイドル回転速度）以下と
なったときには、アクセル開度θACCが所定値θ0近傍或
いはこれ未満であってもアイドル回転用の燃料供給が開
始されるようにされている。故に、ここではベーン開度
θVGを値３として過給効果を高め、アイドル回転用の燃
料による燃焼効率を向上させてエンジンストールを防止
するのである。

【００３７】ところで、上記のように燃料供給が行われ
ている場合においては、ベーン開度θVGの最低値を値１
や値２と小さくせず値３（所定開度）に留めている。こ
れは、ベーン開度θVGを値１や値２とすると、たとえア
イドル回転用の少量の燃料供給であっても燃焼ガスが膨
張して排ガスの圧力が上昇することに起因している。つ
まり、ベーン開度θVGが値１や値２のように極めて小さ
いと、各可動ベーン７２間の隙間が小さいために（図４
参照）、可動ベーン７２の受ける排ガスの圧力が大きく
なり、また排ガスの流速が極めて高速となりタービン６
６が限界回転速度ＮTMAXに達してＶＧターボチャージャ
６０の故障の要因となる虞があるためである。

【００３８】一方、ステップＳ１０の判別結果が真（Ｙ
ｅｓ）で、補助ブレーキＳＷ１０８がオン状態、つまり
圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置３０が作動可能
状態にあり且つＶＧターボチャージャ６０を排気ブレー
キとして機能させることが可能である場合には、次にス
テップＳ１２に進み、補助ブレーキＳＷ１０８の切換位
置、即ち切換モードがモード＃１であるか否かを判別す
る。

【００３９】ステップＳ１２の判別結果が偽の場合に
は、補助ブレーキＳＷ１０８の切換モードはモード＃１
ではなくモード＃２であり、この場合にはエンジン回転
速度Ｎeとアクセル開度θACCに対するベーン開度θVGの
マップとして図７のマップが選択される。そして、ステ
ップＳ１４において、アクセル開度θACCが上記所定値
θ0以下であるか否かを判別する。判別結果が偽でアク
セル開度θACCが所定値θ0より大きい場合には、何もせ
ずに当該ルーチンを抜け、この場合には、ベーン開度θ
VGは図７のマップに基づき上記図６のマップと同様にエ
ンジン回転速度Ｎeに応じて段階値３〜８の間で制御さ
れる。一方、ステップＳ１４の判別結果が真でアクセル
開度θACCが所定値θ0以下、即ち、運転者に加速走行の
意思がなく燃料供給が停止されたと判定できる場合に
は、次にステップＳ１６に進む。

【００４０】ステップＳ１６では、エンジン回転速度Ｎ
eが上記所定値Ｎe0（例えば、アイドル回転速度）以上
であるか否かを判別する。判別結果が真でエンジン回転
速度Ｎeが所定値Ｎe0以上である場合には、次にステッ
プＳ１８に進む。ステップＳ１８では、エンジン回転速
度Ｎeが所定値Ｎe1（例えば、１９００rpm）以上である
か否かを判別する。判別結果が偽でエンジン回転速度Ｎ
eが所定値Ｎe1より小さい場合には、次にステップＳ２
０に進み、図７のマップに基づきベーン開度θVGを値１
とする。一方、判別結果が真でエンジン回転速度Ｎeが
所定値Ｎe1（例えば、１９００rpm）以上である場合に
は、次にステップＳ２２に進み、図７のマップに基づき
ベーン開度θVGを値２とする。

【００４１】つまり、補助ブレーキＳＷ１０８の切換モ
ードがモード＃２でエンジン回転速度Ｎeが上記所定値
Ｎe0以上、且つアクセル開度θACCが所定値θ0以下で燃
料供給が停止されているときには、圧縮圧開放型エンジ
ン補助ブレーキ装置３０が作動状態とされるとともに、
エンジン回転速度Ｎeに応じて、ベーン開度θVGはアク
セル開度θACCが所定値θ0より大であるときの最小のベ
ーン開度θVG（値３、所定開度）よりも小さい値１また
は値２（制動用開度領域）とされる。

【００４２】従って、アクセル開度θACCが所定値θ0以
下で燃料供給がないときには吸入空気が燃焼なくそのま
ま排出されるために排ガスの流量・圧力ともに小さいの
であるが、このようにベーン開θVGを値１または値２と
極めて小さくすることで、排気通路を絞ってＶＧターボ
チャージャ６０の排気ブレーキ機能を好適に高めること
ができ、また、タービン６６の回転速度ＮTを速めるこ
とで過給効率を高めて圧縮圧開放型エンジン補助ブレー
キ装置３０のエンジンブレーキ作用を増強させることが
できる。即ち、補助ブレーキ機能を極めて良好に発揮さ
せることが可能となる。

【００４３】図９を参照すると、燃焼がない場合の燃焼
室１０の容積と圧力、即ち筒内容積ＶCと筒内圧力ＰCと
の関係が示されており、同図中一点鎖線がベーン開度θ
VGを値８とした場合を、二点鎖線が値３とした場合を、
破線が値２とした場合を、実線が値１とした場合をそれ
ぞれ示している。そして、同図では、各線で囲まれた符
号ＥEXで示す範囲がＶＧターボチャージャ６０の排気ブ
レーキとしての作用による吸収エネルギ量を示し、符号
ＥPで示す範囲が圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装
置３０のエンジンブレーキの作用による吸収エネルギ量
を示している。

【００４４】同図から明らかなように、ベーン開度θVG
の値が小さいほど各線で囲まれる範囲、即ち排気ブレー
キの作用による吸収エネルギ量ＥEX、エンジンブレーキ
の作用による吸収エネルギ量ＥPは共に大きくされてお
り、故に、上記モード＃２の場合のようにベーン開度θ
VGが値１または値２と極めて小さくされると、排気ブレ
ーキ及びエンジンブレーキの効果は非常に大きなものと
なるのである。

【００４５】また、ここでは、エンジン回転速度Ｎeが
所定値Ｎe1（例えば、１９００rpm）であるときにベー
ン開度θVGを値１（小側）から値２（大側）に切換えて
いるが（複数段階に調節）、これは、所定値Ｎe1（例え
ば、１９００rpm）以上においてもベーン開度θVGが値
１と小さくされたままであると、燃焼による膨張がなく
てもタービン６６の回転速度ＮTが上記限界回転速度ＮT
MAXに達してＶＧターボチャージャ６０の故障の要因と
なることがあり、このような事態を未然に防止するため
である。またタービン６６の回転速度ＮTをエンジン回
転速度Ｎeに拘わらず略一定に保持するためである。

【００４６】ステップＳ１６の判別結果が偽でエンジン
回転速度Ｎeが上記所定値Ｎe0よりも小さい場合には、
次にステップＳ２４に進み、図７のマップに基づき可動
ベーン７２のベーン開度θVGを値３とする。つまり、エ
ンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎe0よりも小さい場合に
は、上述したようにアイドル回転用の燃料供給が行われ
ており、従って、この場合には上記図６のマップと同様
にしてベーン開度θVGを値３とし燃焼効率を向上させて
エンジンストールを防止する。

【００４７】一方、ステップＳ１２の判別結果が真、つ
まり、補助ブレーキＳＷ１０８の切換モードがモード＃
１である場合には、エンジン回転速度Ｎeとアクセル開
度θACCに対するベーン開度θVGのマップとして図８の
マップが選択される。そして、ステップＳ２６におい
て、アクセル開度θACCが上記所定値θ0以下であるか否
かを判別する。判別結果が偽でアクセル開度θACCが上
記所定値θ0より大きい場合には、何もせずに当該ルー
チンを抜け、この場合には、ベーン開度θVGは図８のマ
ップに基づき上記図６，７の両マップと同様にエンジン
回転速度Ｎeに応じて段階値３〜８の間で制御される。
一方、ステップＳ２６の判別結果が真でアクセル開度θ
ACCが所定値θ0以下、即ち、運転者に加速走行の意思が
なく燃料供給が停止されたと判定できる場合には、次に
ステップＳ２８に進む。

【００４８】ステップＳ２８では、エンジン回転速度Ｎ
eが上記所定値Ｎe0以上であるか否かを判別する。判別
結果が真でエンジン回転速度Ｎeが上記所定値Ｎe0以上
である場合には、次にステップＳ３０に進む。ステップ
Ｓ３０では、上記同様にエンジン回転速度Ｎeが所定値
Ｎe1（例えば、１９００rpm）以上であるか否かを判別
する。判別結果が真でエンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎe
1以上である場合には、次にステップＳ２４に進み、図
８のマップに基づきベーン開度θVGを値３とする。一
方、ステップＳ３０の判別結果が偽でエンジン回転速度
Ｎeが所定値Ｎe1より小さい場合には、次にステップＳ
３２に進み、図８のマップに基づきベーン開度θVGを値
２とする。

【００４９】つまり、補助ブレーキＳＷ１０８の切換モ
ードがモード＃１でエンジン回転速度Ｎeが上記所定値
Ｎe0以上、且つアクセル開度θACCが所定値θ0以下で燃
料供給が停止されているときには、圧縮圧開放型エンジ
ン補助ブレーキ装置３０が作動状態とされるとともに、
エンジン回転速度Ｎeに応じてベーン開度θVGが値２ま
たは値３とされ、上記モード＃２の場合と同様にＶＧタ
ーボチャージャ６０が排気ブレーキとして機能し、ま
た、過給効率が高められて圧縮圧開放型エンジン補助ブ
レーキ装置３０のエンジンブレーキ作用が増強される。

【００５０】なお、このモード＃１の場合にあっては、
モード＃２の場合よりもベーン開度θVGが緩和されてい
るため補助ブレーキの効果が小さく抑えられているが、
これは、運転者の便宜とＶＧターボチャージャ６０の耐
久性を考慮したものである。つまり、積載物等の重量や
降坂路の勾配等に応じて補助ブレーキの効き具合を選択
可能にしてドライバビリティを向上させ、またモード＃
２を特に必要とするとき以外はモード＃１を使用するこ
とでタービン６６の回転速度ＮTを低く抑えてＶＧター
ボチャージャ６０の故障等を低減するのである。

【００５１】また、エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎe1
（例えば、１９００rpm）であるときにベーン開度θVG
を値２から値３に切換えているが（複数段階に調節）、
これは主としてタービン６６の回転速度ＮTをエンジン
回転速度Ｎeに拘わらず略一定に保持するためである。
上記ステップＳ２８の判別結果が偽でエンジン回転速度
Ｎeが上記所定値Ｎe0よりも小さい場合には、次にステ
ップＳ２４に進み、図８のマップに基づきベーン開度θ
VGを上記同様に値３とする。つまり、エンジン回転速度
Ｎeが所定値Ｎe0よりも小さく、上述したようにアイド
ル回転用の燃料供給が行われているときには、上記図
６，７のマップと同様にベーン開度θVGを値３として燃
焼効率を向上させエンジンストールを防止する。

【００５２】ここで図１０を参照すると、上記ベーン開
度θVGの切換制御ルーチンに基づく制御結果、即ち、エ
ンジン回転速度Ｎeが上記所定値Ｎe0以上、且つアクセ
ル開度θACCが所定値θ0以下で燃料供給が停止されてい
るときにおける、エンジン回転速度Ｎeとタービン６６
の回転速度ＮTとの関係、並びにエンジン回転速度Ｎeと
補助ブレーキの吸収エネルギとの関係、つまりエンジン
回転速度Ｎeに対する上記排気ブレーキの吸収エネルギ
ＥEXとエンジンブレーキの吸収エネルギＥPとの和（ＥE
X＋ＥP）の関係が示されている。同図中において、破線
がモード＃１の場合を示し、実線がモード＃２の場合を
示している。また、一点鎖線は補助ブレーキＳＷ１０８
がオフ状態の場合を示している。

【００５３】同図に示すように、補助ブレーキＳＷ１０
８がオフ状態（一点鎖線）の場合には、ベーン開度θVG
は最大値８のままに保持され（図６参照）、エンジン回
転速度Ｎeの全般に亘ってタービン６６の回転速度ＮTは
小さく且つ変化少なく、故に吸収エネルギも小さいもの
とされている。一方、モード＃２（実線）の場合には、
エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎe0から所定値Ｎe1（例
えば、１９００rpm）の間では、ベーン開度θVGは値１
とされてタービン６６の回転速度ＮTは速くされてお
り、故に吸収エネルギも非常に大きなものとされてい
る。そして、エンジン回転速度Ｎeが所定値Ｎe1（例え
ば、１９００rpm）を超えると、ベーン開度θVGは値２
とされ（図７参照）、タービン６６の回転速度ＮTは限
界回転速度ＮTMAX（斜線域）に達しないようにされなが
ら吸収エネルギは大きい状態のまま好適に略一定に保持
される。

【００５４】従って、例えば、積載物等の重量が重く、
また降坂路の勾配が大きいような場合に当該モード＃２
を選択すれば、強力でレスポンスのよい制動力を発生さ
せることが可能となり、車両の走行安全性が向上する。
また、モード＃１（破線）の場合には、モード＃２の場
合に比べてタービン６６の回転速度ＮTは小さくされて
おり、吸収エネルギも小さくなっている。しかしなが
ら、この場合の吸収エネルギも、アクセル開度θACCが
所定値θ0より大であるときのベーン開度θVG（値３）
である場合（二点鎖線で示す）よりは大きなものとされ
ている。従って、当該モード＃１の場合であっても充分
な制動力が発揮される。

【００５５】以上、説明したように、本発明のエンジン
ブレーキ装置では、制動時においてＶＧターボチャージ
ャ６０の可動ベーン７２のベーン開度θVGを車両の加速
走行時の最小のベーン開度θVG（値３）よりも小さく値
１、値２（制動用開度領域）とすることを可能にしてい
る。従って、ＶＧターボチャージャ６０を加速走行時の
過給機として良好に機能させながら、排気ブレーキとし
て極めて良好に機能させることができ、また同時に過給
効果を高めて圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置３
０のエンジンブレーキ作用をさらに向上させることが可
能である。故に、補助ブレーキによる制動を強力でレス
ポンスのよいものにできる。

【００５６】また、本発明のエンジンブレーキ装置で
は、モード＃２が選択された場合にあっては、ＶＧター
ボチャージャ６０のタービン６６の回転速度ＮTが限界
回転速度ＮTMAXとならないようベーン開度θVGをエンジ
ン回転速度Ｎeに応じて値１から値２に切換え、モード
＃１が選択された場合にあっては値２から値３に切換え
るようにしている。従って、タービン６６の過回転によ
る故障等を防止してＶＧターボチャージャ６０の耐久性
を好適に維持するとともに、タービン６６の回転速度Ｎ
T及び吸収エネルギを略一定に保持してエンジン回転速
度Ｎeに応じた適正な制動力を得ることができる。

【００５７】なお、上記実施例では、補助ブレーキＳＷ
１０８の切換モードをモード＃１，モード＃２として２
モード間で選択可能としたが、切換モードはベーン開度
θVGに値１または値２（制動用開度領域）を使用するモ
ード＃２のみであってもよい。また、ここでは、補助ブ
レーキ使用時、各モードにおいて、ベーン開度θVGをエ
ンジン回転速度Ｎeに応じて値１及び値２、或いは値２
及び値３の２段階で切換えるようにしたが、これに限ら
れず、ベーン開度θVGを例えば値１、値２（制動用開度
領域）を含めて３段階（値１，２，３の３段階）または
それ以上の複数段階で切換えるようにしてもよい。これ
により、タービン６６の回転速度ＮT及び吸収エネルギ
がエンジン回転速度Ｎeに応じてより一層きめ細かく略
一定となるよう制御され且つ回転速度ＮTが確実に限界
回転速度ＮTMAXより小さく維持され、より適正な制動力
が得られるとともにＶＧターボチャージャ６０の耐久性
がさらに好適に維持される。

【００５８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
請求項１のエンジンブレーキ装置によれば、圧縮圧開放
型エンジン補助ブレーキが作動するときには、通常燃料
が供給されず燃焼による膨張なく排気が行われるために
排気流量・排気圧ともに小さいのであるが、可変ノズル
の開度を所定開度より小さい制動用開度領域の開度に変
更することにより、少量の排ガスによってもタービン回
転速度を高速回転させるようにでき、故に過給効果を高
めて体積効率を向上させ、圧縮圧開放型エンジン補助ブ
レーキによるエンジンブレーキの効果を極めて向上させ
ることができる。

【００５９】さらに、可変ノズルの開度はエンジン回転
速度に応じて制動用開度領域内で複数段階に調節される
ので、タービン回転速度を適正なものに維持でき、制動
性を向上させるとともにタービン回転速度の過回転によ
る過給機の故障等を好適に防止することができる。ま
た、請求項２のエンジンブレーキ装置によれば、過給機
のタービン回転速度はエンジン回転速度の上昇に伴って
速くなるが、この上昇に応じて可変ノズルの開度を制動
用開度領域内において小側から大側に移行するようにで
き、故にタービン回転速度が限界回転速度を超えること
がないようにできる。従って、過給機の故障等を確実に
防止して過給機の耐久性を好適に維持できる。

【００６０】また、請求項３のエンジンブレーキ装置に
よれば、エンジン負荷検出手段の出力が所定負荷以下の
とき、つまり燃料供給が停止されたときにおいて運転者
に制動の意思があるとみなして圧縮圧開放型エンジン補
助ブレーキを好適に作動開始でき、同時に可変ノズルの
開度を所定開度より小さい制動用開度領域の開度に変更
できる。従って、エンジンブレーキを運転者の意思に応
じて適正且つレスポンスよく開始することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両に搭載され、本発明に係るエンジンブレー
キ装置を含むエンジンの概略構成図である。

【図２】図１中のＶＧターボチャージャの詳細図であ
る。

【図３】電子制御ユニットの入出力関係を示すブロック
図である。

【図４】ＶＧターボチャージャの可動ベーンの回動範囲
を示し、ベーン開度θVGを説明する図である。

【図５】ベーン開度θVGの切換制御ルーチンを示すフロ
ーチャートである。

【図６】補助ブレーキＳＷがオフ状態の場合のエンジン
回転速度Ｎeとアクセル開度θACCに応じたベーン開度θ
VGのマップである。

【図７】補助ブレーキＳＷが切換モード＃２の場合のエ
ンジン回転速度Ｎeとアクセル開度θACCに応じたベーン
開度θVGのマップである。

【図８】補助ブレーキＳＷが切換モード＃１の場合のエ
ンジン回転速度Ｎeとアクセル開度θACCに応じたベーン
開度θVGのマップである。

【図９】燃焼がない場合の筒内容積ＶCと筒内圧力ＰCと
の関係を示す図であって、ベーン開度θVGに応じた補助
ブレーキの吸収エネルギを示す図である。

【図１０】図５の切換制御ルーチンによる制御結果を示
す図であって、エンジン回転速度Ｎeとタービンの回転
速度ＮTとの関係、及びエンジン回転速度Ｎeと補助ブレ
ーキの吸収エネルギとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１エンジン４シリンダ６ピストン１０燃焼室１２吸気管１４吸気通路１６排気管１８排気通路２０排気バルブ２２排気バルブ３０圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置６０ＶＧターボチャージャ（過給機）６６タービン（排気タービン）６８コンプレッサ７０可変ノズルユニット（可変ノズル）７２可動ベーン（可変ノズル）７４可変ノズルアクチュエータ９０電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００アクセルペダル１０２アクセル開度センサ（エンジン負荷検出手段）１０８補助ブレーキスイッチ１１０エンジン回転センサ（エンジン回転速度検出手
段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジンからの排ガスにより駆動さ
れる排気タービン及び該排気タービンへの排ガス導入口
の断面積を開度調節により変更可能な可変ノズルを有し
た過給機と、前記内燃エンジンの圧縮上死点近傍で排気を行うことに
より圧縮圧を開放可能な圧縮圧開放型エンジン補助ブレ
ーキと、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段
と、前記圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキの作動に連動し
て前記可変ノズルの開度を所定開度より小さい制動用開
度領域の開度に変更するとともに、該開度を前記エンジ
ン回転速度に応じて前記制動用開度領域内で複数段階に
調節する制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンブレーキ装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記可変ノズルの開度
を前記エンジン回転速度の上昇に伴い前記制動用開度領
域内で小側から大側に移行させることを特徴とする、請
求項１記載のエンジンブレーキ装置。
【請求項３】さらに、前記内燃エンジンの負荷状態を
検出し出力するエンジン負荷検出手段を有し、前記圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキは、前記エンジ
ン負荷検出手段の出力が所定負荷以下のとき作動するこ
とを特徴とする、請求項１または２記載のエンジンブレ
ーキ装置。