JPH1047092A - 燃料圧作動式エンジン圧縮ブレーキシステム - Google Patents
燃料圧作動式エンジン圧縮ブレーキシステムInfo
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Abstract
制限から独立して、制動モード中にエンジンの排気弁を
燃料圧によって作動することが可能な圧縮ブレーキシス
テムを提供する。 【解決手段】 本願のブレーキシステムは、高圧燃料を
蓄積し、一時的に貯える為の高圧燃料アキュムレータ2
0と、このアキュムレータ20から作動ピストン46ま
での燃料の流れを制御する為にエンジン排気弁18とブ
レーキ作動弁42に作動可能に接続された作動ピストン
46を含む作動装置とを包含する高圧燃料供給部を有す
る。アクチュエータに作用する燃料圧は排気弁の動作を
惹起する。そのブレーキシステムは、高圧結合部と、漏
れを最小限にするためにアキュムレータの燃料圧をより
適切な作動燃料圧に減圧するための圧力調整器36を有
する。改良したシール(封止)手段66を、作動ピスト
ン46の周辺の漏れを防止するために具備することがで
きる。ブレーキシステムは更にピストンの初期動作の
後、作動ピストン46に作用する燃料圧を減圧するため
の減圧弁装置74を含むことができる。
Description
作動するためにエンジン排気弁を選択的に動作させるた
めの加圧燃料源を使用した内燃機関用の圧縮エンジンブ
レーキシステムに関する。
内燃機関の応用例に関して、制動モードでそのエンジン
を作動することが望ましい。この試みは、燃料の流れを
遮断して圧縮行程の終端近くで各シリンダーの排気弁を
開放することによってエンジンを圧縮器に変換すること
を包含している。ブレーキ効果を達成するための初期段
階の技術はカミンズに従うアメリカ合衆国特許No.
3,220,392において開示されている。そこでは
排気弁上に配置した従動油圧ピストンが、排気弁が連動
するエンジンピストンの圧縮行程の終端近くでその排気
弁を開放する。
圧した潤滑油を制御弁を通して流すことができる三方ソ
レノイドが主ピストンと従動ピストンとの間で油圧リン
クを創出しながら励起される。その主ピストンは、燃料
インジェクター作動機構あるいは揺動レバーなどのよう
なエンジンエレメントによって、その排気弁を開放する
ために油圧力によって従動ピストンを順次作動するエン
ジンの圧縮行程とタイミングを取って周期的に置換され
る。ジョンソンに従うアメリカ合衆国特許No.3,3
67,312は、揺動アームの一端に一体的に形成され
たシリンダー内に配置したプランジャーあるいは従動ピ
ストンを有するカム作動式揺動アームを包含する別のエ
ンジンブレーキシステムを開示している。そこでは前述
のプランジャーはブレーキシステムの作動を可能とする
油圧によって外部位置にロックされる。更に、制御弁は
ブレーキ作動を通常の動力作動との間で選択的に切り換
えることを可能とする様に前述の揺動アームへの加圧流
体の流れを制御するために使用される。
示されたブレーキシステムは、制動モード中に排気弁を
機械的に作動するためのカム軸ローブおよび/あるいは
押し込み管に依拠している。機能的であるが、この設計
は燃料インジェクターあるいは別のカム作動式エンジン
部品のために使用されるカムローブの輪郭よって決定さ
れるそのカムローブタイミングやリフトパラメータに合
わせて、前述の排気弁の開放および閉止タイミングを制
限することとなる。結果として、カミンズ’392およ
びジョンソン’312において開示された型式のブレー
キシステムはすべてのエンジン速度や作動状態において
ピーク効率や最大制動を備えるために制御することがで
きない。
o.5,000,146やメイソン他に従うアメリカ合
衆国特許No.4,158,348はエンジン制動を制
御するための排気弁の位置を制御するために流体圧力に
よって作動可能な作動ピストンを有する圧縮エンジンブ
レーキシステムを開示している。加圧エンジン燃料がそ
の制動モード中に前述の作動ピストンを作動するために
使用される。しかしながら、前述の加圧燃料が、エンジ
ンの動力モード中はインジェクターに、また制動モード
中は排気弁アクチュエータに、タイミングを取った燃料
パルスを発したり、あるい直接的にチャージするインラ
イン噴射ポンプによって供給される。その結果、エンジ
ン作動の制動モード中に前述の排気弁の開放と閉止の期
間及びタイミングは、前述のインラインポンプの有効な
行程の期間とタイミングに制限されるという不都合があ
る。
は、所定のエンジンモードに依存してインジェクターや
作動ピストンへの燃料の流れを選択的に制御するために
前述のインラインポンプとインジェクターとの間の配給
ラインにそって配置した制御弁を使用している。その制
御弁に於ける接続は燃料流路において不規則性をもたら
し、これによって接続部での圧力損を惹起し、また無駄
な油圧量を増大することになる。
の圧力損及び無駄な油圧量の増大を補償するために不必
要に大きな圧力定格あるいは容量をもって設計しなけれ
ばならない。また、噴射燃料は、高い噴射圧のレベルで
排気弁作動装置に配給され、これによってその排気弁作
動アッセンブリーでの油漏れの可能生を増大し、及び/
あるいは高い圧力の下で流体を封止することができる接
続を具備することに関連して費用の増大を招くことにな
る。加えて、これらのシステムは、噴射燃料をインジェ
クターから排気弁アクチュエータに方向転換させるため
にその噴射ポンプをインジェクターに接続する燃料配給
ラインにおける単一の制御弁に依拠している。結果とし
て、その単一制御弁の故障によって、動力モード及び/
あるいは制動モードにおいて、そのエンジンの作動を妨
げることになる。また、メイソン他において開示したシ
ステムは、弁部材とそれに関連したボアの間で好ましく
ない燃料漏れを起こすスプール弁を使用している。イン
ジェクタと排気弁配給ライン間での燃料漏れは不測の排
気弁の作動を惹起することになる。
特許No.5,315,974は、燃料の噴射を防止す
るインジェクター流出弁を電子的に開放し、同時にその
排気弁を開放位置に動かすための圧力を主軸に供給する
ことによりコンプレッサーとして作動することができる
エンジンを開示している。しかしながら、本件は、なん
ら特定な加圧流体を示唆していないし、加圧流体源に付
いても一切言及していない。
の期間やタイミングを効果的にかつ信頼性を持って制御
することができるエンジン圧縮ブレーキシステムが最適
なエンジン制動モードで作動するようにする必要があ
る。
の目的は、先行技術の不都合を克服し、またエンジン排
気弁の選択的な作動を効果的にかつ信頼性を持って可能
とするエンジン圧縮ブレーキシステムを提供することで
ある。
作動要素、即ちカム軸や関連する制御制限要素から独立
して、そのエンジン排気弁の作動を可能とするエンジン
圧縮ブレーキシステムを提供することである。
較して、操作が比較的に簡単で、コンパクトなサイズの
エンジン圧縮ブレーキシステムを提供することである。
を最小限にするエンジン圧縮ブレーキシステムを提供す
ることである。
ンブレーキ性能曲線に従ってその制動モード中に、その
排気弁を制御することができるエンジン圧縮ブレーキシ
ステムを提供することである。
整しながら、制動モード中に排気弁を作動するために蓄
積したエンジン燃料を使用するエンジン圧縮ブレーキシ
ステムを提供することである。
ラインにおいて、油漏れの可能性や高圧封止部の数を最
小限にする排気弁作動の為にエンジン燃料を使用するエ
ンジン圧縮ブレーキシステムを提供することである。
に於ける圧力損やデッドボリュームを最小限にするエン
ジン圧縮ブレーキシステムを提供することである。
ジン速度とパラメータにおいてピーク効率と最高の制動
をもたらするために、エンジンのクランクシャフト/カ
ムシャフトのすべての位置のいずれにおいても制動モー
ドでエンジンを作動することができるエンジン圧縮ブレ
ーキシステムを提供することである。
めに、本発明は、周期的に継続する圧縮および膨張行程
の為にシリンダー内に往復運動するべく取り付けられた
少なくとも一つのピストンと、動力モードあるいは制動
モードのいずれに於いてもエンジンを作動するためにピ
ストン行程にタイミングを可変できる状態で、シリンダ
ーからの排気ガスに合わせて閉止偏倚に対抗して開放す
るべく作動可能な少なくとも一つの排気弁を有する内燃
機関用の圧縮ブレーキシステムにおいて、前述の圧縮ブ
レーキシステムは、燃料を加圧するポンプ手段と、あら
かじめ決定した高い圧力レベルにおいて前述のポンプ手
段から受け入れた燃料を蓄積し、また一時的に貯えるた
めの高圧燃料蓄積手段とを有するエンジンに、高い圧力
で燃料を配給するための高圧燃料供給器手段と、前述の
制動モード中に前述の少なくとも一つの排気弁を開放す
るための作動手段とからなり、前述の作動手段は前述の
蓄積手段に連通するブレーキ燃料回路と、前述のブレー
キ燃料回路を通しての燃料の流れを制御する為の前述の
ブレーキ燃料回路に沿って配置したブレーキ作動弁とを
有し、あらかじめ決定した作動燃料圧力において、前述
の蓄積手段から前述のブレーキ燃料回路を通して流れる
燃料が前述の少なくとも一つの排気弁を作動させるよう
になっている。
キュムレータと連通するブレーキ燃料回路を通る燃料の
流れを制御する為のブレーキ燃料回路にそって配置した
ブレーキ作動弁を包含し、制動モード中に排気弁を開放
するためのアクチュエータを含む。あらかじめ決定した
作動燃料圧において、そのアキュムレータから回路に流
れる燃料によって、前述の排気弁を動作することができ
る。そのアクチュエータはブレーキ燃料回路と流体的に
連通して配置した作動チャンバーと、排気弁に作動可能
に接続され、燃料圧力によって動作するべく前述のチャ
ンバー内に配置した作動ピストンとを含む。
インジェクターに供給し、またブレーキシステムはさら
に前述のアキュムレータ内のあらかじめ決定した高い噴
射圧力レベル以下であるあらかじめ決定した作動流体圧
レベルで、そのアクチュエータに配給される燃料を維持
するためにポンプ下流側に位置する圧力調整器を含む。
タの下流側のブレーキ流体回路にそって、あるいはポン
プとアキュムレータとの間の噴射燃料回路にそって配置
することができる。また前述のブレーキシステムは、動
力モード力受入端と排気弁作動端を含む排気弁を作動す
るための揺動レバーを含む。前述のアクチュエータは、
その作動力を揺動レバーの排気弁作動端とその排気弁を
動作するための動力モード力受入端とに分与することが
できる。
接続するために具備され、そのアクチュエータは作動力
を弁クロスヘッドに分与する。その排気弁は専用排気弁
であり、制動モード中だけ開放される。
ハウジングを持ち、そのハウジングの内部では、作動チ
ャンバーが形成され、またその作動ピストンが、そのチ
ャンバー内で、前述の作動チャンバーを作動ピストンの
第一端部に隣接して配置した高圧部分と、その作動ピス
トンの反対側にある第二端部に隣接して配置した低圧部
分とに分割されるように、その作動チャンバー内にスラ
イド可能に取り付けられている。封止手段が作動チャン
バーの高圧部分からその低圧部分に燃料が漏れることを
防止する為に備えられる。前述の封止手段は前述のピス
トンに隣接して配置した環状の低圧シールを含む。
での漏れる燃料の為に、作動チャンバーの高圧部分と低
圧部分との間で前述の作動チャンバーと連通してアクチ
ュエータハウジング内に形成したドレン通路を有する。
その封止装置はさらに前述のドレン通路に連通して作動
ハウジング内に形成した環状の凹部を有する。また作動
ハウジングの低圧部分は第一圧力レベルにおいて維持さ
れ、そして前述のドレン通路は前述の第一圧力レベル以
下のドレン通路圧力レベルにおいて維持される。
ンの動作中にその作動ピストンに作用する燃料圧を減圧
するための減圧装置を含む。その減圧装置は、作動チャ
ンバーと連通してその作動ハウジング内で形成された通
路と、その通路内に配置した減圧弁とを含む。その減圧
弁はその作動チャンバーからの燃料の流れを閉止するた
めに偏倚した逆止弁を含む。
して説明する。
ン圧縮ブレーキシステム10は、一般的には高圧燃料蓄
積供給源12と、ブレーキ燃料回路14と、前述のブレ
ーキ燃料回路にそって配置されたアクチュエータアッセ
ンブリー16と、アクチュエータアッセンブリ16に作
動可能に接続された排気弁アッセブリー18とを有す
る。前述のアクチュエータアッセンブリ16は、制動モ
ードにおいて前述の排気弁18と連動したエンジンシリ
ンダー(図示せず)を作動可能にするためにエンジンの
作動状態に依存して前述の排気弁18の開放と閉止を選
択的に制御するために蓄積源12において燃料の高圧を
利用するために作動する。
た共通レール型燃料インジェクターにおいて使用される
共通レール型アキュムレータの形を取ることができる。
共通レール型アキュムレータ20は、典型的には、噴射
燃料回路22を通して各インジェクター24に燃料を供
給する単一の供給通路あるいはレールである。多くの複
シリンダー内燃機関のインジェクターはアメリカ合衆国
特許No.5,133,645において開示された様な
別個のブランチ燃料回路を経由して共通レール型アキュ
ムレータ20に接続される。
インジェクターに取り付けられたソレノイド制御弁の使
用によって噴射のタイミングや計量を制御するべく設計
されている。あるいは、本ブレーキシステムは、別個の
配給ラインを経由して各インジェクターに燃料パルスを
分配するための高圧アキュムレータの下流側のディスト
リビュータ、即ち回転式ディストリービュータと、噴射
のタイミングと計量を決定するためにアキュムレーター
と配給器との間の燃料回路にそって配置したタイミング
計量装置を含むアキュムレーターポンプ型燃料噴射シス
テムを持つエンジンにおいて使用される。そのようなシ
ステムの一つはタイトル”アキュムレーターを持つコン
パクトな高性能燃料システム”のPCT国際公開公報W
O94/27041において開示されている。
ムレータポンプ型燃料噴射システムの両方に於いて、そ
のアキュムレータ20は内燃機関への継続する噴射の為
に高圧に於いて燃料を一時的に貯えるために機能する。
共通レール型あるいはアキュムレーターポンプ型は、エ
ンジンの全作動範囲を通して適時にそのエンジンの各シ
リンダーに制御された燃料量を配給するためにあらかじ
め決定された比較的大量の燃料を含むことができるよう
なサイズとされる。
キュムレーターポンプ型は、その貯えられた燃料をおお
よそ所定の噴射圧レベルにおいて保持するように、単一
のシリンダーに連動する噴射中の最大燃料圧降下が前述
の噴射圧のあらかじめ決定されたパーセンテイジを超え
ないように燃料ポンプ26に関連してサイズが決定され
る。燃料ポンプ26は、比較的低い圧力に於いて補助燃
料供給ポンプを経由して燃料タンク28から燃料を引き
とり、そのアキュムレータ内で所定の高圧レベルを保持
するために必要な時アキュムレータ20に燃料を制御し
ながら配給する。電子制御モジュール(ECM)30
は、そのアキュムレータ燃料圧を所定のあらかじめ決定
したレベルに於いて維持するべくエンジンの作動状態や
その時のアキュムレータ圧に基づいて従来の方法に於い
て燃料ポンプの作動を制御する。
は一端に於いてアキュムレータ20に他端においてアク
チュエータアッセンブリ16に接続され、これによって
前述の排気弁18を作動するために高圧燃料を前述のア
クチュエータアッセンブリ16に配給することができ
る。図1の実施の形態においては、圧力調整器32がア
キュムレータ20及びアクチュエータ16との間の単一
ブレーキ燃料回路14にそって配置されている。圧力調
整器32は、下記に詳述するごとく、前述の単一ブレー
キ燃料回路14に沿う色々なジョイント及び接続部に於
いて、またアクチュエータ16において適切な作動力を
創出する時アクチュエータ16の内部への燃料漏れの傾
向を最小限にするためにアキュムレータ20から流れる
燃料圧を調節、あるいは減圧するべく機能する。前述の
圧力調整器32は、燃料圧を効果的に所定のレベルに減
圧することが可能である従来型のレギュレータである。
例えば、多くのアキュムレータおよび燃料噴射システム
の別の型式のアキュムレータは、5,000から30,
000psiあるいはそれ以上の圧力において噴射燃料
を貯える。
し、また迅速な弁反応時間を維持することができるレベ
ルまでこの非常の高い圧力を減圧することができる。こ
の調整したブレーキ燃料圧レベルは、前述のアクチュエ
ータ16との組み合わせで、非常に迅速な弁反応時間で
前述の排気弁18を開放するために高度な有効性のある
作動力を創出することができる。前述の圧力調整器32
が設定される特定な圧力レベルは、勿論、特定なアクチ
ュエータデザイン、ブレーキ燃料回路14に沿う圧力
損、特定なブレーキ弁デザイン、および排気弁18の開
放動作に抗する力などのような色々な要素に依存する。
単一のブレーキ燃料回路14、アクチュエータ16、及
び排気弁18だけが図1において示されているが、各々
の排気弁アッセンブリー用に他のブレーキ燃料回路が、
ブランチ通路34によって示される様な圧力調整器32
の下流側に図1のシステムに接続される。
2は複シリンダーエンジンの各シリンダーと連動したす
べてのブレーキ燃料回路において、その圧力を調整する
ために作用する。また、そのエンジンは、そのエンジン
の動力モード取入口(インテイク)と排気弁から分離
し、エンジンブレーキ専用の排気ブレーキ弁を有する。
この専用のブレーキ弁装置は、その弁がエンジンシリン
ダー内での高圧に抗してその弁を作動するために必要で
ある力、即ち燃料圧を減圧するための標準排気弁よりも
小型に設計することができるという点において特に好都
合である。
ータおよび圧縮ブレーキシステムの第二の実施の形態が
示され、それは、前述の圧力調整器36が前述の実施の
形態の圧力調整器32に代わってアキュムレータ20の
上流側の噴射燃料回路38に沿って配置されていること
を除いて、図1に示すシステムと同一である。前述の圧
力調整器36は、典型的には従来からの高圧燃料ポンプ
26を具備した調整器である。前述の圧力調整器36
は、アキュムレータ22における燃料圧を排気弁18を
作動するために使用されるあらかじめ決定したレベルに
減圧する様に高圧燃料ポンプ26からの出力を迅速に制
御することができなければならない。従って、制動モー
ド信号を受信する時、前述の電子制御モジュール(EC
M)30がアキュムレータ20の燃料圧を所定のブレー
キ燃料圧力レベルに調整、即ち減圧するための適当な方
法に於いてその圧力調整器36を制御し、また従ってブ
レーキ燃料回路14を制御する。前述のアキュムレータ
20における調整した圧力レベルは、そのエンジンが制
動モードにされた時に燃料の噴射が終了するので、燃料
噴射に対して悪影響することはない。
エータ16は、ブレーキ作動弁42が取り付けられたア
クチュエータハウジング40を含む。あるいは、ブレー
キ作動弁42は単一ブレーキ燃料回路14に沿う上流側
でアクチュエータハウジング40から分離して配置する
ことができる。そのアクチュエータハウジング40は、
ブレーキ作動弁42及び作動チャンバー44内にスライ
ド可能にまたは変位するように取り付けられた作動ピス
トン46の下流側に配置した作動チャンバー44を含
む。そのブレーキ作動弁42は、三方二位置式のソレノ
イド作動弁で、前述の弁は、そのアキュムレータ20か
ら単一ブレーキ燃料回路14までの燃料の流れが作動チ
ャンバー44がリリーフ通路48に接続されている間止
められる非作動位置と、前述のリリーフ通路48が閉止
され、その燃料が前述のアキュムレータ20からブレー
キ燃料回路14を通して作動チャンバー44に流れる作
動位置との間で、動作することができる。この方法で、
前述のブレーキ作動弁42は、エンジンを制動モードに
するためにそのエンジン弁を作動し、またブレーキ弁を
分離するべく、前述の電子制御モジュール(ECM)3
0によって制御される。
ン46を非作動の収縮した上部位置に置いて、非加圧状
態で図3に示されている。作動ピストン46は、作動チ
ャンバー44を高圧部分50と低圧部分52に分割す
る。コネクター通路54はブレーキ作動弁42の高圧出
口と連通し、反対側でその高圧部分50に開放してい
る。その低圧部分52に配置した復帰スプリング56が
その復帰位置に前述の作動ピストン46を偏倚させる。
前述の作動ピストン46は、一端に於いて作動ピストン
46に接し、反対側に於いて前述の排気弁18に接続す
るために前述のアクチュエータハウジング40を通して
伸長するプランジャー60を収容するために中心凹部5
8を含む。前述のアクチュエータハウジング40は、環
状ピストンストップ64が位置づけられている下側サポ
ート62を含む。前述のブレーキ作動弁42が開放作動
位置へ動作する際に前述の作動チャンバー44の高圧部
分50に入る高圧燃料によって前述の作動ピストン46
が図3に示すごとく、前述の復帰スプリング56を圧縮
する間、環状ピストンストップ64に接して膨張位置に
向かって下側に動作する。この方法で、前述のプランジ
ャー60が、前述のエンジンピストン(図示せず)の動
作中に所定の時間において前述の排気弁18を開放位置
に動作せしめるように伸長される。
側と、作動チャンバー44を形成するアクチュエータハ
ウジング40の内側との間の隙間を経由して前述の高圧
部分50から前述の低圧部分52への燃料漏れを防止す
るための封止装置66を含む。前述の低圧部分52が、
前述の排気弁アッセンブリー16を潤滑するためにエン
ジン潤滑油を含有する弁カバー付近と連通しているの
で、前述の低圧部分52に漏れる燃料は、エンジン潤滑
油と混合して、その潤滑油の潤滑品質を劣化して、究極
的にはエンジンの損耗を増大し、および/あるいはオイ
ル交換を増大することになる。本発明に従う前述の封止
装置66は、前述の作動チャンバー44の高圧部分50
に隣接する作動ピストン46の外表面に形成された各々
の溝に配置した一対の高圧シールあるいは封止リング6
8を有する。
ング型であり、所定の性能に依存して金属あるいは非金
属の材料で組立られる。前述の高圧シール68は、前述
の高圧封止リング68の外表面と、前述の作動チャンバ
ー44を形成するアクチュエータハウジング40の内表
面との間で少なくとも部分的な流体シールを形成する。
代わって、高圧シールは、ピストン46とアクチュエー
タハウジング40との間で非常に近接した許容差でのは
め合い、即ち直径に於いて10μm以下で、高圧封止リ
ングを使用しないで維持される。前述の高圧封止リング
68あるいは近接許容差はめ合いによって、前述の作動
ピストン46と前述の作動チャンバー44との隙間を通
して問題となる燃料漏れは防止される。
ても必要な隙間があるために、不可避的に発生するの
で、本発明の前述の封止装置66は、前述のアクチュエ
ータハウジング40に形成されたドレン通路70を含
む。そして、ドレン通路70は一端において前述の作動
チャンバー44と連通し、他端において、燃料供給入口
あるいは燃料タンクなどの様な低圧ドレンに連通する。
更に、前述の作動ピストン46の外表面に形成された環
状凹部72は、前述のスライド用の隙間からの燃料漏れ
を蓄積し、その燃料を前述のドレン通路70に導く様に
機能する。前述の環状凹部72は前述の作動ピストン4
6のすべての位置において、前述のドレン通路70を連
通する様に前述の作動ピストン46に沿って軸方向に配
置されている。
して漏れる燃料は前述のドレン通路70を経由して低圧
ドレンに導かれる。
46の低圧端の周囲で前述のアクチュエータハウジング
40上に取り付けられた環状低圧封止リング74を含
む。前述の封止リング74は、前述の作動ピストン46
がその収縮した位置と膨張した位置の間の運動を通して
前述の封止リング74上に重なるように前述の作動チャ
ンバー44に沿って配置される。前述のドレン通路70
と封止リング74は、前述のドレン通路70に於ける圧
力が前述の低圧部分52の圧力や弁カバー周囲の圧力よ
りも低い圧力で維持されるように、封止リング74にお
ける隙間を通じて圧力降下するべく一体的に機能する。
れ、前述の環状凹部72に蓄積される高圧燃料は、燃料
が前述のドレン通路70内に維持される低圧部分に移動
することがないので、前述の環状凹部72から低端部と
前述の作動ピストン46との間の隙間に引導されること
はない。前述のドレン通路70を若干の負圧状態にある
燃料供給ポンプに、あるいは周囲圧もしくは大気圧に維
持されている燃料タンクに接続することによって、ドレ
ン通路70は前述の弁カバー周囲や前述の低圧部分52
よりも低い圧力に維持される。
カバー周囲は、ガス漏れによって若干高い圧力に保持さ
れている。このように、燃料漏れは、本封止装置66に
よって防止される。勿論、潤滑油はその隙間に移動し、
また前述のドレン通路70に流れることは可能である。
しかしながら、その潤滑油は、エンジンの構成部品やエ
ンジンの排気に対して有害な影響を与えることなく、通
常の燃焼工程において、燃料とともに単純に燃焼するこ
とになる。
ジンブレーキシステムは更に環状ピストンストップ64
での衝撃力を緩和する様に、前述の作動ピストン46の
膨張位置へのあらかじめ決定した量の移動の後、前述の
高圧部分50における圧力を軽減するために74におい
て示した圧力軽減装置を有する。これによって前述のア
クチュエータ16への不都合な影響を最小限にすること
ができる。
述の作動チャンバー44に、また反対側の端部で低圧ド
レンに連通する前述の作動ピストン46に形成された通
路76を有する。前述の通路76は、前述の作動ピスト
ン46が収縮位置である時に、前述の作動ピストン46
によって閉止されるように前述の作動チャンバー44に
沿って軸方向に配置され、そして前述の作動ピストン4
6が膨張位置へ動作する時に最適点において、その作動
ピストン46によって開放される。
76を通して高圧燃料の流れを制御するためにその通路
76内に配置した減圧弁78を含む。好適には、前述の
減圧弁78は、前述の作動チャンバー44への燃料の流
れを防止するスプリングで偏倚した逆止弁である。前述
の減圧弁は、あらかじめ決定した最適な減圧作動圧力下
で前述の作動チャンバー44からの高圧燃料の流れを阻
止するために充分な偏倚力を有するスプリング80によ
って偏倚される。
動弁42が、前述の作動チャンバー44の高圧部分50
への高圧燃料の流れを可能にする開放位置において励磁
させられる時、前述の作動ピストン46は図3に示す収
縮位置から膨張位置に動き始める。前述の作動ピストン
46のその膨張位置への初期移動中は、前述の作動ピス
トン46は前述の通路76を閉止して、これによって、
燃料と高圧部分50の圧力が高圧に維持されることが可
能なる。
環状ピストンストップ64に近接すると、前述の作動ピ
ストン46は前述の通路76を開放し、減圧弁78を前
述の高圧部分50からの高圧燃料に露出することにな
る。前述の高圧部分50内の高圧燃料は、初期に前述の
減圧弁装置74を開放し、スプリング80の偏倚力を克
服する。これによって、前述の高圧部分50内の燃料圧
が所定の減圧した作動圧まで減圧するまで高圧燃料を前
述の通路76を通して排出することになる。
通過する流れを制御することによってこの減圧した圧力
を維持する。このように前述の高圧部分50内の燃料圧
と前述の作動ピストン46に作用する結果として生じる
圧力が前述の作動ピストン46の後半部分の膨張位置へ
の行程中に減圧する。その結果、前述の環状ピストンス
トップ64に対する作動ピストン46の衝撃力は実質的
に減少される。
トン46の初期行程中にその作動ピストンにおいて高い
圧力を維持し、アクチュエータへの損傷を避けるために
ピストンの衝撃負荷を減少するためにピストン行程が終
わる前に圧力を充分に減少しつつ、及び/または充分に
耐久性のあるアクチュエータアッセンブリーのコスト上
昇を避けつつ、迅速なピストンの反応を達成することが
できる。
る様に、前述のアクチュエータ16によって創出される
制動モード作動力を前述の排気弁駆動列に作用させる色
々な方法を図示している。
く取り付けられた揺動レバー82を有する排気弁駆動列
を図示している。前述の揺動レバー82は排気弁を開放
するために作動力を排気弁軸88に作用させるための排
気弁作動端86を含む。
ュロッド92から作動力を受け入れるための動力モード
作動力受入端90を含み、これによって前述の揺動レバ
ー82はエンジン作動の動力モード中に前述の排気弁を
開放するために図4において示している如く時計回り方
向に旋回することができる。図4の排気弁駆動列は、単
一の排気弁を作動するために通常通りに使用されてい
る。
レバーから二つの排気弁を作用させるために使用されて
いる。例えば、図4及び図5に於いて示しているごと
く、前述のアクチュエータ16は、前述の排気弁軸88
あるいは弁クロスヘッド94の直ぐ上部にある排気弁作
動端86に配置して、力Faを前述の揺動レバーの頂上
面に作用させるようにすることができる。あるいは、ア
クチュエータ16は、矢印Fbによって表される引張力
を動力モード作動力受入端90に作用させるように配置
することもできる。
いて、弁軸伸長部96は、前述の揺動レバー82を動作
することなく、弁作動を可能にするために具備すること
ができる。前述の弁軸伸長部96は、前述の排気弁軸8
8の頂上端に堅固に接続され、前述の揺動レバー82の
排気弁作動端86から離れて外側に伸長している。そし
て、前述のアクチュエータ16を、前述の揺動レバー8
2から一定のスペース離れて前述の弁軸伸長部96に隣
接して配置すれば、作動力Fcを前述の弁軸伸長部96
に作用させることができ、従って排気弁軸88に作用さ
せるようにすることができる。
98は、矢印Fdによって示す力を創出するために、弁
98に対立する弁クロスヘッド94の各端部の頂上面に
隣接して各々のアクチュエータアッセンリーを位置づけ
ることによって同時に作動することができる。あるい
は、単一のアクチュエータアッセンブリー16を、弁ク
ロスヘッド94の一端に隣接して配置し、力Feを作用
させることができる。どの特定の作動装置が好ましか
は、特定な応用例、及び、作動させる排気弁の数、弁カ
バー環境におけるスペース、包含された作動力、並びに
他の要素間での駆動列部材の強度のような諸要素に依存
していることは言うまでもない。
ーキシステムを使用することによって、いくつかの重要
な利点を享受できる。
て、エンジンの機械的な作動要素、即ち、カムシャフト
およびそれらの要素に関連する制御制限から独立して、
制動モード中にエンジン排気弁の作動を可能にする。そ
の結果として、本ブレーキシステムによって、その排気
弁が所定のブレーキ性能曲線に従って制動モード中に制
御されるし、またこのように最適化したエンジンブレー
キ性能が特定な応用例あるいは作動条件に対して達成さ
れる。
て、本ブレーキシステムは、排気弁作動アッセンブリー
における燃料漏れの可能性を最小限にし、また高圧下で
流体を封止することができる接続を具備することに関連
するコストを最小限にすることができる。
な構造の比較的に少ない構成部品を使用しているので、
前述のシステムはそのブレーキシステムを包含するエン
ジンの高さを最小限にすることができる。
料源を使用することで、本ブレーキシステムは、エンジ
ンピストンが上死点に向かって運動する間、その排気弁
を開放状態に保持するために必要な充分に大きな作動力
を効果的にまた信頼性を持って創出する。
回路における圧力損や無駄な燃料の死蔵量を最小限にで
き、これによって、燃料噴射システムの設計や操作を改
良することができる。
ータアッセンブリに使用される封止装置によって、燃料
がエンジン潤滑油の供給器に漏れることを防止すること
ができる。またこれによって潤滑油への有害な影響を避
けることができる。
ブリーと使用される減圧弁装置は、排気弁が完全に開放
する時に高い衝撃負荷を都合よく防止しながら、迅速な
アクチュエータ反応を可能にする。
きる。本発明の燃料圧作動式エンジン圧縮ブレーキシス
テムは、高圧の蓄積した燃料源を有するすべてのエンジ
ンにおいて使用することができる。しかしながら、本発
明のブレーキシステムは、高速道路を走る車両において
使用される圧縮点火式エンジンなどの様な厳しい使用に
耐えるエンジンにおいて特定な利用性を見いだすことが
できる。本発明の前述のブレーキシステムは、構造が簡
単であるために、大きな改造を要することなく既存のエ
ンジンにおいて容易に改造使用が可能である。
ン圧縮ブレーキシステムの図解
ステムの別の実施の形態の図解
ステムのアクチュエータの部分的な断面図
めの色々な可能な位置を示す弁駆動列アッセンブリーの
側面図
ための更に別の可能な位置を示す弁駆動列アッセンブリ
ーの第二の実施の形態の側面図
Claims (29)
- 【請求項1】 周期的に継続する圧縮および膨張行程
の為にシリンダー内に往復運動するべく取り付けられた
少なくとも一つのピストンと、動力モードあるいは制動
モードのいずれに於いてもエンジンを作動するためにピ
ストン行程にタイミングを可変できる状態で、シリンダ
ーからの排気ガスに合わせて閉止偏倚に対抗して開放す
るべく作動可能な少なくとも一つの排気弁を有する内燃
機関用の圧縮ブレーキシステムであって、前述の圧縮ブ
レーキシステムは、 エンジンに高い圧力で燃料を配給するための高圧燃料供
給器手段であって、前述の高圧燃料供給手段は、燃料を
加圧するポンプ手段と、あらかじめ決定した高い圧力レ
ベルにおいて前述のポンプ手段から受け入れた燃料を蓄
積し、また一時的に貯えるための高圧燃料蓄積手段とを
含むものと、 前述の制動モード中に前述の少なくとも一つの排気弁を
開放するための作動手段であって、前述の作動手段は、
前述の蓄積手段に連通するブレーキ燃料回路と、前述の
ブレーキ燃料回路を通しての燃料の流れを制御する為の
前述のブレーキ燃料回路に沿って配置したブレーキ作動
弁とを含み、あらかじめ決定した作動燃料圧力におい
て、前述の蓄積手段から前述のブレーキ燃料回路を通し
て流れる燃料が前述の少なくとも一つの排気弁を作動す
るものと、を有することを特徴とするブレーキシステ
ム。 - 【請求項2】 請求項1に従うブレーキシステムであ
って、前述の作動手段は、更に前述のブレーキ回路と流
体的に連通して配置した作動チェンバーと、前述の少な
くとも一つの排気弁に作動可能に接続し、また燃料圧力
によって動作するために前述の作動チェンバー内に配置
した作動ピストンとを含むことを特徴とするブレーキシ
ステム。 - 【請求項3】 請求項2に従うブレーキシステムであ
って、前述の蓄積手段はあらかじめ決定した高い圧力レ
ベルで複数の燃料インジェクターに燃料を供給し、更に
あらかじめ決定した作動流体圧力レベルで前述の作動手
段に配給した燃料を維持するために前述のポンプ手段の
下流側に配置した圧力調整手段を有し、前述のあらかじ
め決定した作動流体圧力レベルは前述のあらかじめ決定
した高い噴射圧レベル以下であることを特徴とするブレ
ーキシステム。 - 【請求項4】 請求項3に従うブレーキシステムであ
って、前述の圧力調整手段は前述の蓄積手段の下流側
で、前述のブレーキ流体回路にそって配置されているこ
とを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項5】 請求項3に従うブレーキシステムであ
って、前述の燃料供給手段は噴射燃料を各シリンダーに
噴射するために前述のポンプ手段から前述の複数のイン
ジェクターへ配給するための噴射燃料回路を含むこと特
徴とするブレーキシステム。 - 【請求項6】 請求項5に従うブレーキシステムであ
って、前述の圧力調整手段は、前述のポンプ手段と前述
の蓄積手段との間で前述の噴射燃料回路に沿って配置さ
れていることを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項7】 請求項1に従うブレーキシステムであ
って、さらに前述の少なくとも一つの排気弁を作動する
ために揺動レバーを含み、前述の揺動レバーは動力モー
ド作動力受入端と排気弁作動端を有することを特徴とす
るブレーキシステム。 - 【請求項8】 請求項7に従うブレーキシステムであ
って、前述の作動手段が、前述の排気弁を動作するため
に、作動力を前述の揺動レバーの前述の排気弁作動端に
分与することを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項9】 請求項7に従うブレーキシステムであ
って、前述の作動手段が、前述の排気弁を動作するため
に、作動力を前述の揺動レバーの前述の動力モード作動
力受入端に分与することを特徴とするブレーキシステ
ム。 - 【請求項10】 請求項7に従うブレーキシステムであ
って、更に前述の揺動レバーを前述の少なくとも一つの
排気弁に接続する弁クロスヘッドを含み、前述の作動手
段は作動力を前述の弁クロスヘッドに分与することを特
徴とするブレーキシステム。 - 【請求項11】 請求項1に従うブレーキシステムであ
って、前述の少なくとも一つの排気弁は前述の制動モー
ド中にのみ開放することを特徴とするブレーキシステ
ム。 - 【請求項12】 周期的に継続する圧縮および膨張行程
の為にシリンダー内に往復運動するべく取り付けられた
少なくとも一つのピストンと、動力モードあるいは制動
モードのいずれに於いてもエンジンを作動するためにピ
ストン行程にタイミングを可変できる状態で、シリンダ
ーからの排気ガスに合わせて閉止偏倚に対抗して開放す
るべく作動可能な少なくとも一つの排気弁を有する内燃
機関用の圧縮ブレーキシステムであって、前述の圧縮ブ
レーキシステムは、 エンジンに燃料をあらかじめ決定した高圧力で供給する
ための高圧燃料供給手段であって、前述の高圧燃料供給
手段は燃料をあらかじめ決定した配給圧力まで加圧する
ためのポンプ手段と、燃料をエンジンまで配給するため
の燃料回路とを含むものと、 制動モード中に前述の少なくとも一つの排気弁を開放す
るための作動手段であって、前述の作動手段は前述の燃
料回路に連通するブレーキ燃料回路を含むものと、 ある作動流体圧力レベルで前述の作動手段に配給された
燃料を維持するために前述のポンンプ手段の下流側に配
置した圧力調整器であって、前述の作動流体圧力レベル
は前述のあらかじめ決定した配給圧力以下であるもの
と、を有することを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項13】 請求項12に従うブレーキシステムで
あって、さらに前述のポンプ手段から受け入れた燃料を
あらかじめ決定した高い燃料圧で蓄積し、一時的に貯え
るために前述の燃料回路に沿って配置した高圧蓄積手段
を含み、前述のブレーキ燃料回路は流体的に前述の蓄積
手段に接続されていることを特徴とするブレーキシステ
ム。 - 【請求項14】 請求項13に従うブレーキシステムで
あって、前述の作動手段は、前述の蓄積手段からのブレ
ーキ燃料の流れを制御するために前述のブレーキ燃料回
路に沿って配置したブレーキ作動弁を有することを特徴
とするブレーキシステム。 - 【請求項15】 請求項14に従うブレーキシステムで
あって、ブレーキ作動弁は電子的に制御されたソレノイ
ド作動弁であり、前述の作動手段はさらに作動チェンバ
ーと、前述の作動チェンバー内に配置した作動ピストン
とを有することを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項16】 請求項13に従うブレーキシステムで
あって、前述の圧力調整手段は前述の蓄積手段の下流側
で前述のブレーキ流体回路にそって配置されていること
を特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項17】 請求項13に従うブレーキシステムで
あって、前述の燃料回路はその蓄積した燃料を各エンジ
ンシリンダーに噴射するために前述のポンプ手段から複
数のインジェクターに噴射燃料を配給することを特徴と
するブレーキシステム。 - 【請求項18】 請求項12に従うブレーキシステムで
あって、更に前述の少なくとも一つの排気弁を作動する
ための揺動レバーを有し、前述の揺動レバーは動力モー
ド作動力受入端と排気弁作動端を有していることを特徴
とするブレーキシステム。 - 【請求項19】 請求項16に従うブレーキシステムで
あって、前述の作動手段は、前述の排気弁を作動するた
めに、作動力を前述の揺動レバーの前述の排気弁作動端
に分与することを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項20】 請求項18に従うブレーキシステムで
あって、前述の作動手段は、前述の排気弁を作動するた
めに、作動力を前述の揺動レバーの前述の動力モード作
動力受入端に分与することを特徴とするブレーキシステ
ム。 - 【請求項21】 請求項18に従うブレーキシステムで
あって、さらに前述の揺動レバーが前述の少なくとも一
つの排気弁に接続する弁クロスヘッドを有し、前述の作
動手段が作動力を前述の弁クロスヘッドに分与すること
を特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項22】 請求項12に従うブレーキシステムで
あって、前述の少なくとも一つの排気弁は制動モード中
にのみ開放されることを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項23】 周期的に継続する圧縮および膨張行程
の為にシリンダー内に往復運動するべく取り付けられた
少なくとも一つのピストンと、動力モードあるいは制動
モードのいずれに於いてもエンジンを作動するためにピ
ストン行程にタイミングを可変できる状態で、シリンダ
ーからの排気ガスに合わせて閉止偏倚に対抗して開放す
るべく作動可能な少なくとも一つの排気弁を有する内燃
機関用の圧縮ブレーキシステムであって、前述の圧縮ブ
レーキシステムは、 エンジンに高い圧力で燃料を配給するための高圧燃料供
給器手段であって、前述の高圧燃料供給手段は燃料を加
圧するポンプ手段を含むものと、 前述の少なくとも一つの排気弁を前述の制動モード中に
のみ開放するための作動手段であって、前述の作動手段
は、高圧燃料供給手段に連通しているブレーキ燃料回路
と、前述のブレーキ燃料回路によって燃料の流れを制御
する前述のブレーキ燃料回路に沿って配置したブレーキ
作動弁と、アクチュエータハウジングと、前述のアクチ
ュエータハウジング内に形成され、前述のブレーキ燃料
回路と流体的に連通して前述のブレーキ作動弁の下流側
に配置した作動チェンバーと、前述の少なくとも一つの
排気弁に作動可能に接続され、また燃料圧力によって動
作可能に前述の作動チェンバーに変位可能に取り付けら
れた作動ピストンとを含み、前述の作動チェンバーは前
述の作動ピストンの第一端に隣接して配置した高圧部分
と、前述の作動ピストンの第二の対立端に隣接して配置
した低圧部分とを含み、前述の作動チェンバーの前述の
低圧部分は低圧力レベルで維持され、前述のドレン通路
は前述の低圧力レベル以下のドレン圧力レベルにおいて
維持されているものと、を有することを特徴とするブレ
ーキシステム。 - 【請求項24】 請求項23に従うブレーキシステムで
あって、さらに前述の高圧部分から前述の低圧部分への
燃料の漏れを防止するために封止手段を含み、その封止
手段は前述の作動ピストンに隣接して配置した環状の低
圧シールと、前述の高圧部分から漏れる燃料をドレンに
向けるために前述の高圧部分と前述の低圧部分との間で
前述の作動チェンバーに連通して前述のアクチュエータ
ハウジング内に形成されたドレン通路とを含むことを特
徴とするブレーキシステム。 - 【請求項25】 請求項24に従うブレーキシステムで
あって、前述の封止手段はさらに前述のドレン通路に連
通して前述の作動ピストン上に形成した環状の凹部を有
することを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項26】 請求項24に従うブレーキシステムで
あって、前述の封止手段は更に前述の低圧シールから一
定な距離離れて前述の作動ピストンに沿って軸方向に配
置した環状の高圧シールを有することを特徴とするブレ
ーキシステム。 - 【請求項27】 請求項23に従うブレーキシステムで
あって、さらに前述の作動ピストンの動作中に前述の作
動ピストンに作用する燃料圧を減圧する減圧手段を有す
ることを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項28】 周期的に継続する圧縮および膨張行程
の為にシリンダー内に往復運動するべく取り付けられた
少なくとも一つのピストンと、動力モードあるいは制動
モードのいずれに於いてもエンジンを作動するためにピ
ストン行程にタイミングを可変できる状態で、シリンダ
ーからの排気ガスに合わせて閉止偏倚に対抗して開放す
るべく作動可能な少なくとも一つの排気弁を有する内燃
機関用の圧縮ブレーキシステムであって、前述の圧縮ブ
レーキシステムは、 エンジンに高い圧力で燃料を配給するための高圧燃料供
給器手段であって、前述の高圧燃料供給手段は燃料を加
圧するポンプ手段を含むものと、 制動モード中に前述の少なくとも一つの排気弁を開放す
るための作動手段であって、前述の作動手段は、前述の
高圧燃料供給手段に連通しているブレーキ燃料回路と、
前述のブレーキ燃料回路によって燃料の流れを制御する
前述のブレーキ燃料回路に沿って配置したブレーキ作動
弁と、アクチュエータハウジングと、前述のアクチュエ
ータハウジング内に形成され、前述のブレーキ燃料回路
と流体的に連通して前述のブレーキ作動弁の下流側に配
置した作動チェンバーと、前述の少なくとも一つの排気
弁に作動可能に接続され、また燃料圧力によって動作可
能に前述の作動チェンバーに配置した作動ピストンとを
含むものと、 前述の作動ピストンの動作中に前述の作動ピストンに作
用する燃料圧を減圧するための減圧手段であって、前述
の減圧手段は前述の作動チェンバーに連通して前述のア
クチュエータハウジング内に形成された通路とを含むも
のと、を有することを特徴とするブレーキシステム。 - 【請求項29】 請求項25に従うブレーキシステムで
あって、前述の減圧弁は、前述の作動チェンバーからの
燃料の流れを遮断するために偏倚した逆止弁であること
を特徴とするブレーキシステム。
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