JPS6045742B2 - Internal combustion engine braking system - Google Patents

Internal combustion engine braking system

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JPS6045742B2
JPS6045742B2 JP53041128A JP4112878A JPS6045742B2 JP S6045742 B2 JPS6045742 B2 JP S6045742B2 JP 53041128 A JP53041128 A JP 53041128A JP 4112878 A JP4112878 A JP 4112878A JP S6045742 B2 JPS6045742 B2 JP S6045742B2
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JP
Japan
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turbine
engine
braking
turbocharger
internal combustion
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JP53041128A
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Japanese (ja)
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JPS53143806A (en
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ジヨン・フレデリツク・カトラ−
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Wallace Murray Corp
Original Assignee
Wallace Murray Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/24Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/22Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/04Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation using engine as brake
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の速度にブレーキを掛け又は減速す
るための装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for braking or reducing the speed of an internal combustion engine.

この装置は自動車の速度を減するための通常の制動機構
への補助装置として、大型自動車に於て特に有用性を発
揮する。このような必要は通例のブレーキの負担を分つ
ために、重量運搬自動車により特に要求される。この補
助の必要は自動車が長い急勾配斜面を降りるとき又はブ
レーキの破損の場合に生ずる。 重量運搬トラック又は
その類似物の様な比較的大型の自動車に動力を供給する
エンジンが補助ブレーキ装置を備えうることは、内燃機
関の技術分野に於て既に知られている。典型的には、こ
のような装置はこのような補助制動作用が必要とされる
ときは何時でもエンジンを動力源から制動源へ変換する
。一般に、これは、エンジンの制動が生・するとき比較
的小さい動力損失から大きな動力損失へピストンの運動
を変えるような方法でエンジンの排気及び/又は取入れ
のタイミングを修正することにより達成される。このよ
うな動力の吸収は空気圧縮機の原理を用いる。即ち、制
動が必要なとき、ピストンがエンジンのシリンダー中に
捕えられている空気に作用する。このような装置は商品
名ジエーキブレーキ(JakeBrake)の名でコネ
クチカツト州 西ハートフオードのヤコブ製造会社によ
り目下販売されている。同様な装置は次の米国特許中に
示されている。米国特許、第2139090号(リシヨ
ルム)、第2995890号(ドルザ)、第34265
23号(シユトラウプ)、第343966汚(ジヨーン
ズ)、第3585976号(ライダー入第359195
丹(キュービス)、第3744464号(ゾルタウ)、
及び第3333405号(ハヴイランド)である。本発
明の実施による特定の改良はターボチャージャーの修正
されたタービンに関し、ターボチャージャーはこのよう
な補助制動装置を備えたエンジンと共に作動する。ター
ビンは枢着された凸縁又は可変角度翼を備え、これらの
要素は制動が望まれるときに機能して、その結果タービ
ンにより駆動される圧縮機の速度を増加させ、他方より
大量の空気をシリンダー中に捕えさせる結果を生ずる。
制動時にターボチャージャーのより大きな回転速度を生
じさせる可変形状寸法タービンは何れも使用することが
できる。本発明を実施するためには、制動が要求される
ときエンジンのシリンダー中に供給される空気の量が一
定形状寸法タービン作用により供給される空気の量に比
較してより大量であることのみが必要である。この方法
によるタービンの修正は、一般に、補助制動装置の弁タ
イミング機構の操作に影響を及ぼさない。図に於て番号
10はディーゼルエンジンの様な内燃機関を示し、エン
ジンをシリンダー内に捕え,られている空気による動力
の吸収装置へ効果的に変換するという原理に基いて作用
する従来の補助制動装置の何れかを備えている。このよ
うな装置は上述のように技述分野に於て良く知られてお
り、番号12で示されている。排気多岐管は番号ζ14
で示されており、ターボチャージャー18のタービン1
6へ供給する。ターボチャージャーは従来の構造のもの
で、タービンにより駆動される軸20を含み、軸20は
圧縮機22を駆動する。タービンの高圧出力は管路24
によつてエンジン4の取入れ多岐管26へ供給される。
第1図に示す上述の要素は技術分野に於てすべて知られ
ている。簡単に言えば、補助のエンジン制動が必要とさ
れるとき、エンジンのクランク軸の回転により動力がエ
ンジンに供給されねばならない様な方法で、ジエーキブ
レーキ12又は他の類似の構構がエンジンの取入れ弁及
び/又は排気弁の正常な作動を変え、その結果エンジン
のシリンダー内の空気を圧縮する。例えば、かようなエ
ンジンにより動力を供給される重い自動車が長い斜面を
下降するとき、クランク軸を回軸させて空気を圧縮する
動力が自動車の車輪の回転から引き出される。第2図及
び第3図は夫々可変形状寸法ターピンフを示し、その内
部の形状寸法又は構造における調節又は変化がその性能
に変化を生じさせるという理由でそのように名付けられ
る。このようなタービンはターボチャージャー18のタ
ービン16として適当である。第2図はアンジエル(A
ngeIl)門の米国特許第2944786号に従つて
形成されたかようなタービンを図示している。枢着され
た翼30はラジアル流入タービンの入口32の方へ及び
そこから離れる方へ揺動し、それによつてタービンホィ
ール34へ供給される流入ガスの速度を変化・させる。
第3図はもう1つの可変形状寸法タービンを示しており
、これは1924年の英国特許第214423号に従つ
て形成されている。(タービンの技術分野に於てよく知
られている)この後者のタイプのタービンの構造に於て
、翼38の一方向への調節はタービンホィールへ供給さ
れるガスの速度の増加を引き起す。かくして、何れの可
変形状寸法タービンの装置によつてもタービンホイルの
速度を増加させることができ、圧縮機ホィールの速度の
当然の増加を伴い、他方取入れ多岐管26内により大き
な圧力を生じさせると共に結果として生ずるより大量の
空気がエンジンのシリンダー内へ供給される。第4図は
第1図に示すエンジン装置の制動作用の増大を示し、こ
れは本発明の実施により実現される。
This device is particularly useful in large motor vehicles as an adjunct to the normal braking mechanism to reduce the speed of the motor vehicle. Such a need is particularly required by heavy-duty motor vehicles in order to share the burden of customary brakes. The need for this assistance arises when the vehicle descends a long steep slope or in the event of brake failure. It is already known in the internal combustion engine art that engines powering relatively large motor vehicles, such as heavy haul trucks or the like, can be equipped with auxiliary braking systems. Typically, such devices convert the engine from a power source to a braking source whenever such supplemental braking is required. Generally, this is accomplished by modifying the engine exhaust and/or intake timing in such a way as to change the movement of the piston from a relatively small power loss to a large power loss when engine braking occurs. Absorption of such power uses the principle of an air compressor. That is, when braking is required, the piston acts on the air trapped in the cylinder of the engine. Such devices are currently sold by the Jacob Manufacturing Company of West Hartford, Conn., under the trade name JakeBrake. Similar devices are shown in the following US patents: U.S. Patents No. 2139090 (Lisholm), No. 2995890 (Dolza), No. 34265
No. 23 (Schutlaub), No. 343966 (Jyoons), No. 3585976 (Rider entry No. 359195)
Tan (Cubis), No. 3744464 (Soltau),
and No. 3333405 (Haviland). A particular improvement according to the practice of the invention relates to a modified turbine of a turbocharger, which operates with an engine equipped with such an auxiliary braking device. The turbine has pivotally mounted convex or variable angle blades, these elements act when braking is desired, thereby increasing the speed of the compressor driven by the turbine and forcing a larger volume of air to flow than the other. This results in entrapment in the cylinder.
Any variable geometry turbine that produces a higher rotational speed of the turbocharger during braking can be used. In order to carry out the invention, it is only necessary that the amount of air supplied into the cylinders of the engine when braking is required is greater compared to the amount of air supplied by constant geometry turbine action. is necessary. Modifying the turbine in this manner generally does not affect the operation of the auxiliary brake system valve timing mechanism. In the diagram, number 10 indicates an internal combustion engine, such as a diesel engine, and conventional auxiliary braking operates on the principle that the engine is trapped in a cylinder, effectively converting the trapped air into a power absorption device. Equipped with any of the following equipment. Such devices are well known in the art, as mentioned above, and are designated by the numeral 12. Exhaust manifold is number ζ14
The turbine 1 of the turbocharger 18 is shown as
Supply to 6. The turbocharger is of conventional construction and includes a shaft 20 driven by a turbine, which drives a compressor 22. The high pressure output of the turbine is connected to pipe 24.
to the intake manifold 26 of the engine 4.
All of the above-described elements shown in FIG. 1 are known in the art. Briefly, when auxiliary engine braking is required, a dynamic brake 12 or other similar arrangement is installed on the engine in such a way that power must be supplied to the engine by rotation of the engine's crankshaft. Altering the normal operation of the valve and/or exhaust valve, thereby compressing the air within the cylinders of the engine. For example, when a heavy automobile powered by such an engine descends a long slope, power is extracted from the rotation of the automobile's wheels to rotate the crankshaft and compress the air. FIGS. 2 and 3 each illustrate a variable geometry turpin, so named because adjustments or changes in its internal geometry or structure cause changes in its performance. Such a turbine is suitable as the turbine 16 of the turbocharger 18. Figure 2 is Angel (A
1 illustrates such a turbine formed in accordance with U.S. Pat. No. 2,944,786 to M. The pivoted blades 30 swing toward and away from the radial inlet turbine inlet 32, thereby varying the velocity of the inlet gas supplied to the turbine wheel 34.
FIG. 3 shows another variable geometry turbine, constructed in accordance with British Patent No. 214,423 of 1924. In this latter type of turbine construction (well known in the turbine art), unidirectional adjustment of the blades 38 causes an increase in the velocity of the gas delivered to the turbine wheel. Thus, with any variable geometry turbine arrangement, the speed of the turbine wheels can be increased, with a corresponding increase in the speed of the compressor wheel, while creating a greater pressure in the intake manifold 26. The resulting larger amount of air is supplied into the cylinders of the engine. FIG. 4 shows an increase in the braking action of the engine arrangement shown in FIG. 1, which is achieved by implementing the present invention.

横座標の左側の部分は装置12によるエンジイの制動作
用を図示する。曲線1は可変形状寸法タービンなしの制
動作用の大きさを示す。曲線■は、第2図又は第3図に
示すような可変形状寸法タービンによつて圧縮機のホィ
ールの速度を増加させることによりもたらされるエンジ
ンのシリンダー内の増加した空気量による制動作用の大
きさを示す。エンジンのシリンダー内の大量の空気によ
る制動作用又は制動力の顕著な増加がわかる。可変形状
寸法タービンがなければ、圧縮機の速度は正のエンジン
動力の減少と共に減少する。可変形状寸法タービンは、
タービンホィールへ供給されるエンジン排気ガスの速度
を増加させることによつて、このようなエンジン動力の
減少を補償する。
The left part of the abscissa illustrates the engine braking action by the device 12. Curve 1 shows the magnitude for braking action without a variable geometry turbine. Curve ■ is the magnitude of the braking action due to the increased air volume in the cylinders of the engine brought about by increasing the speed of the compressor wheel by means of a variable geometry turbine as shown in FIG. 2 or 3. shows. It can be seen that the braking action or braking force is significantly increased due to the large amount of air in the cylinders of the engine. Without a variable geometry turbine, compressor speed would decrease with decreasing positive engine power. Variable geometry turbines are
This reduction in engine power is compensated for by increasing the velocity of the engine exhaust gases delivered to the turbine wheel.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は可変形状寸法ターボチャージャーを備えたディ
ーゼルエンジンの概要図である。 第2図は第1図のターボチャージャーと共に使用し得る
可変形状寸法タービンの平面図である。第3図は第1図
のターボチャージャーと共に使用し得る他の可変形状寸
法タービンの平面図である。第4図はターボチャージャ
ーの速度とエンジン動力との間の関係を示す曲線である
。10・・・・・・内燃機関、エンジン、14・・・・
・排気多岐管、16・・・・・・タービン、18・・・
・・・ターボチャージャー、20・・・・・・軸、22
・・・・・・圧縮機、24・・管路、26・・・・・・
取入れ多岐管、30・・・・・・翼、32・・・・入口
、34・・・・・・タービンホィール、38・・・−翼
FIG. 1 is a schematic diagram of a diesel engine with a variable geometry turbocharger. 2 is a plan view of a variable geometry turbine that may be used with the turbocharger of FIG. 1; FIG. FIG. 3 is a plan view of another variable geometry turbine that may be used with the turbocharger of FIG. 1; FIG. 4 is a curve showing the relationship between turbocharger speed and engine power. 10... Internal combustion engine, engine, 14...
・Exhaust manifold, 16...Turbine, 18...
...Turbocharger, 20...Shaft, 22
...Compressor, 24...Pipe line, 26...
Intake manifold, 30... blade, 32... inlet, 34... turbine wheel, 38...- blade.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 エンジンがターボチャージャーを含み、ターボチャ
ージャーがエンジンの排気口に結合されるタービンを含
み更にこのタービンにより駆動される圧縮機を含み、圧
縮機の出力側がエンジンの取入れ多岐管へ連通し、制動
が望まれるときにエンジンが空気圧縮機として機能しエ
ンジンにより動力を供給される自動車を制動するように
エンジンがその正常な弁シーケンスを変える機構を含む
、自動車に動力を供給するのに適した内燃機関の制動装
置に於て、エンジン動力の減少と同時にターボチャージ
ャーのタービンの回転速度を増加させる手段を含み、制
動が望まれるときにエンジン内の空気の体積を増加させ
、エンジンが空気圧縮機として機能する、ことを特徴と
する内燃機関の制動装置。 2 ターボチャージャーのタービンがラジアル流入型で
あり、前記手段がタービンの入口通路内に枢着された翼
により形成され、翼の運動がタービン入口通路の面積を
減少させ且つタービンのホールへ通るガスの速度を増加
させることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の制
動装置。 3 タービンがタービンホィールの円周のまわりに調節
可能な複数の翼を備え、翼の一方向への調節がタービン
ホイールへ通るガスの速度を増加させることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の制動装置。
[Scope of Claims] 1. An engine includes a turbocharger, the turbocharger includes a turbine coupled to an exhaust port of the engine, and further includes a compressor driven by the turbine, the output side of the compressor being connected to an intake manifold of the engine. powering the motor vehicle, including a mechanism in which the engine changes its normal valve sequence such that when braking is desired, the engine acts as an air compressor and brakes the motor vehicle powered by the engine. In an internal combustion engine braking system suitable for A braking device for an internal combustion engine, characterized in that it functions as an air compressor. 2. The turbine of the turbocharger is of the radial entry type, said means being formed by blades pivotally mounted in the inlet passage of the turbine, the movement of the blades reducing the area of the turbine inlet passage and reducing the flow of gas passing into the holes of the turbine. Braking device according to claim 1, characterized in that it increases the speed. 3. Claim 1, characterized in that the turbine comprises a plurality of adjustable blades around the circumference of the turbine wheel, adjustment of the blades in one direction increasing the velocity of gas passing to the turbine wheel. Braking device described in .
JP53041128A 1977-05-19 1978-04-07 Internal combustion engine braking system Expired JPS6045742B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

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US79867377A 1977-05-19 1977-05-19
US798673 1977-05-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS53143806A JPS53143806A (en) 1978-12-14
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ID=25174003

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BR (1) BR7802688A (en)
DE (1) DE2820941A1 (en)
ES (1) ES470035A1 (en)
FR (1) FR2391358A1 (en)
GB (1) GB1580759A (en)
SE (1) SE7803829L (en)

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