JPS63302151A - Turbine type brake - Google Patents

Turbine type brake

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JPS63302151A
JPS63302151A JP13647487A JP13647487A JPS63302151A JP S63302151 A JPS63302151 A JP S63302151A JP 13647487 A JP13647487 A JP 13647487A JP 13647487 A JP13647487 A JP 13647487A JP S63302151 A JPS63302151 A JP S63302151A
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turbine
crankshaft
air compressor
brake
delivery port
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Yoshio Sekiyama
恵夫 関山
Masaki Okada
岡田 正貴
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Isuzu Motors Ltd
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Abstract

PURPOSE:To cause the turbine of an air compressor to consume crankshaft energy and obtain an auxiliary brake without necessity of cooling and troublesome adjustment by connecting the turbine to the crankshaft of an internal combustion engine and providing a throttle part at the delivery port of the air compressor. CONSTITUTION:The turbine 4 of an air compressor 3 as an auxiliary for a main brake is connected to the crankshaft 2 of an internal combustion engine 1. Also, the output shaft 5 of the crankshaft 2 is connected to a wheel power transmission shaft 6 and fitted with an increasing gear 7. Furthermore, the input shaft 8 of the turbine 4 is molded monolithically with the output shaft 9 of the increasing gear 7. On the other hand, the air compressor 3 is so constituted as to have a delivery port 13 in the radial outward direction of an impeller 10 in a casing 11 and a throttle part 14 and a valve 15 for adjusting the opening area thereof at the delivery port 13. And whenever necessary, a switch 21 is turned ON and a driving means 16 is operated, thereby driving the valve 15 and opening the delivery port 13. According to the aforesaid system, braking power working on the crankshaft 2 is augmented.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、タービン式ブレーキに係り、特に空気圧縮機
を減速ブレーキのために設けたタービン式ブレーキに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a turbine type brake, and more particularly to a turbine type brake provided with an air compressor for deceleration braking.

[従来の技術] 一般に、大型バスやトラック等のように、摩擦ル1動に
よる熱変換量が大きい車両においては、主ブレーキの補
助となる装置(減速ブレーキ)が必要である。従来この
踵の減速ブレーキは、入力側、即ち車輪の方から内燃機
関または回転抵抗体を駆動して、抵抗損失を生じさせ、
制動力を得るようになっていた。
[Prior Art] Generally, in vehicles such as large buses and trucks in which a large amount of heat is converted due to one movement of a friction wheel, a device (deceleration brake) to assist the main brake is required. Conventionally, this heel deceleration brake drives an internal combustion engine or a rotating resistor from the input side, that is, from the wheel side, causing resistance losses.
It was starting to gain braking power.

回転抵抗体を利用する減速ブレーキのうちでは、流体式
および電気式リターダが広く知られ、実用化されている
Among deceleration brakes that utilize rotational resistors, fluid-type and electric-type retarders are widely known and have been put into practical use.

第4図に示すように、流体式リターダaは、内燃機関す
と車輪Cとを連結する動力伝達軸dの途中に設けられ、
出力側に固定されたロータ 。
As shown in FIG. 4, the fluid retarder a is provided in the middle of a power transmission shaft d that connects the internal combustion engine and the wheels C.
Rotor fixed on the output side.

eと入力側に固定されたステータfとの間に流体(水、
オイル等)のうす流を起こさせて、吸収するエネルギを
熱に変換するものである。この流体は、流体タンクg内
に備えられた熱交換器りによって冷却されながら循環さ
れる。また制動力の調整は、流体の流量を弁iにより加
減することにより行なわれる。
A fluid (water, water,
It causes a thin flow of oil (oil, etc.) and converts the absorbed energy into heat. This fluid is circulated while being cooled by a heat exchanger provided in the fluid tank g. Further, the braking force is adjusted by adjusting the flow rate of the fluid using the valve i.

また、電気式リターダは、電磁石の間で上記と同様のロ
ータを回転させ、磁場内を金属が動くときに生ずるうず
電流(ツーコミ流)をオーム熱の形で発散させるように
なっている。
In addition, an electric retarder rotates a rotor similar to the one described above between electromagnets, and dissipates the eddy current generated when metal moves in a magnetic field in the form of ohmic heat.

[発明が解決しようとする問題点] ところで上記リターダにおいては、出力側のトルクを最
終的には熱エネルギへ変換させ、その分が制動エネルギ
となるようにしているなめ、ブレーキ効率を上げるため
には、作動媒体(流体または回転抵抗体)の冷却のため
の装置が不可欠であり、スペース上およびコスト上の大
きな問題点となっていた。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the above retarder, the torque on the output side is ultimately converted into thermal energy, and that amount becomes braking energy, so in order to increase braking efficiency, In this case, a device for cooling the working medium (fluid or rotating resistor) is essential, which poses a major problem in terms of space and cost.

一方、本発明者らは、排気を回収してこれを有効利用す
る「ターボコンパウンドエンジン」を開発中であった。
Meanwhile, the present inventors were developing a "turbo compound engine" that recovers exhaust gas and makes effective use of it.

第5図に示すように、このシステムは、内燃機関jに備
えられた過給機にのタービンtに、高温な排気を供給し
てその効率を高めると共に、その下流側にクランクシャ
フトmに連結されたパワータービンnを設け、この駆動
に要する力を制動力として、エンジンブレーキカを高め
ようとするものであった。
As shown in Fig. 5, this system supplies high-temperature exhaust gas to a turbine t of a supercharger installed in an internal combustion engine j to increase its efficiency, and also connects a crankshaft m downstream of the turbine t. The idea was to increase the engine braking force by using the power required for this drive as a braking force.

この提案によると、冷却装置(g、h)は不要であるの
で、上記問題点は一応解決されることになる。ただしあ
くまでも排気を利用するタービンであるので、その制動
力にはおのずと一1限がある。
According to this proposal, since the cooling devices (g, h) are not required, the above-mentioned problem is solved to some extent. However, since it is a turbine that uses exhaust gas, there is a natural limit to its braking power.

そこで本発明は、上記事情に鑑み、冷却用装置が不要で
しかも所望の制動力が得られる減速ブレーキを提供すべ
く、タービン式ブレーキとして創案されたものである。
In view of the above circumstances, the present invention was devised as a turbine brake in order to provide a deceleration brake that does not require a cooling device and can provide a desired braking force.

[問題点を解決するための手段1 本発明は、内燃機関のクランク軸に空気圧縮機のタービ
ンを連結し、その吐出口に絞り部を設けたものである。
[Means for Solving the Problems 1] The present invention is such that a turbine of an air compressor is connected to the crankshaft of an internal combustion engine, and a throttle portion is provided at the discharge port of the turbine.

[作用] クランク軸が回転して、空気圧縮機のタービンが駆動さ
れると、その特性に応じたエネルギが消費され、内燃機
関の運転を制動する力が発生し、減速ブレーキとして作
用する。絞り部は、空気圧縮機の吐出量を調節し、所望
の制動力を発生させる。
[Operation] When the crankshaft rotates and the turbine of the air compressor is driven, energy corresponding to its characteristics is consumed, and a force that brakes the operation of the internal combustion engine is generated, acting as a deceleration brake. The throttle part adjusts the discharge amount of the air compressor to generate a desired braking force.

[実施例] 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は、本発明に係るタービン式ブレーキの一実施例
を示し、たちのであり、内燃機関1のクランク軸2に、
主ブレーキ(図示せず)を補助するための空気圧縮機3
のタービン4が連結されて構成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of a turbine type brake according to the present invention.
Air compressor 3 to assist the main brake (not shown)
The turbines 4 are connected to each other.

クランク軸2の出力軸5は、車輪(図示せず)を駆動す
るための動力伝達軸6に連結していると共に、所定のギ
ア比に形成されたタービン式ブレーキ用増速ギア7を有
している。そして、タービン4の入力軸8は、この増速
ギア7の出力軸9と一体的に形成されており、ギア7を
介してクランク軸2と連結されていることになる。
The output shaft 5 of the crankshaft 2 is connected to a power transmission shaft 6 for driving wheels (not shown), and has a speed increasing gear 7 for a turbine type brake formed at a predetermined gear ratio. ing. The input shaft 8 of the turbine 4 is formed integrally with the output shaft 9 of the speed increasing gear 7, and is connected to the crankshaft 2 via the gear 7.

第2図に示すように、空気圧縮機3は、羽根車10と、
これを収容するためのケーシング11とから成る。ケー
シング11には、入力軸8の軸方向外方に吸入口12が
、また羽根車10の径方向外方に吐出口13が形成され
ている。そして吐出口13には、所定の空気流量を得る
ための絞り部14が設けられている9本実施例にあって
は、吐出口13が所定の開口面積Aを有するように、絞
り部14に備えられた回動軸の軸廻りに回動自在に形成
された弁体15が設けられている。弁体15は、吐出方
向Bに平行(開放)になったときに最大、またこれを略
横断(閉成)するように回動されたときに最小の面積を
形成するように、即ち面積の拡大・縮小ができるように
なっている。
As shown in FIG. 2, the air compressor 3 includes an impeller 10,
It consists of a casing 11 for accommodating this. A suction port 12 is formed in the casing 11 on the axially outer side of the input shaft 8 , and a discharge port 13 is formed on the radially outer side of the impeller 10 . In this embodiment, the discharge port 13 is provided with a constriction portion 14 for obtaining a predetermined air flow rate. A valve body 15 is provided so as to be rotatable around a rotation shaft provided therein. The valve body 15 is designed to have a maximum area when it is parallel to the discharge direction B (open) and a minimum area when it is rotated substantially across the discharge direction (closed). It is possible to enlarge and reduce.

この弁体15には、前出第1図に示したように、@動手
段16が備えられている。駆動手段16は、弁体15が
最小面積にすべく回動するように付勢力を有するエアシ
リンダ17と、シリンダ17にその付勢力を上回る圧力
を有する圧縮空気を収容するためのエアタンク18と、
エアタンク18とエアシリンダ17とを連絡する供給路
19の途中に設けられた電磁弁20と、電磁弁20を開
閉するためのスイッチ21とにより形成されている。
The valve body 15 is provided with a moving means 16, as shown in FIG. 1 above. The driving means 16 includes an air cylinder 17 having a biasing force so that the valve body 15 rotates to minimize the area, and an air tank 18 for storing compressed air having a pressure exceeding the biasing force in the cylinder 17.
It is formed by a solenoid valve 20 provided in the middle of a supply path 19 that communicates the air tank 18 and the air cylinder 17, and a switch 21 for opening and closing the solenoid valve 20.

スイッチ21は、ニュートラルスイッチ22とクラッチ
スイッチ23と、タービン式ブレーキスイッチ24とか
ら成り、全てがrONJとなったときに電磁弁20が開
となるように、直列に接続されてb\る。ニュートラル
スイッチ22は変速機(図示せず)がニュートラル位置
以外となっているとき、またクラッチスイッチ23は車
輪駆動を入断するクラッチ(図示せず)が入続されてい
る時にそれぞれ「oN」となるように形成されている。
The switch 21 consists of a neutral switch 22, a clutch switch 23, and a turbine brake switch 24, which are connected in series so that the solenoid valve 20 is opened when all of them are set to rONJ. The neutral switch 22 is set to "oN" when the transmission (not shown) is in a position other than the neutral position, and the clutch switch 23 is set to "oN" when a clutch (not shown) for turning on and off the wheel drive is engaged. It is formed to be.

次に本実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

通常運転時にあって、内燃機関1のクランク軸2が回転
されると、増速ギア7により適宜回転数が増加されて、
タービン4が駆動される。
During normal operation, when the crankshaft 2 of the internal combustion engine 1 is rotated, the speed increasing gear 7 increases the rotation speed appropriately.
Turbine 4 is driven.

このとき、弁体15はエアシリンダ17によって閉成側
に回動されており、吐出口13の面積Aが最小となるよ
うに形成する。すると、空気圧縮機3を駆動するための
力、即ちタービン式ブレーキの制動力も最小となり、内
燃機関1の運転に影響を及ぼさないようになる。
At this time, the valve body 15 is rotated toward the closing side by the air cylinder 17, and the area A of the discharge port 13 is formed to be the minimum. Then, the force for driving the air compressor 3, that is, the braking force of the turbine brake, is also minimized, and the operation of the internal combustion engine 1 is not affected.

停止前あるいは長い下りの坂道等で、主ブレーキを補う
制動力が必要となった時は、電磁弁20のスイッチ21
を「oN」にする、このとき、エンジンブレーキは出い
ている状態になっている。電磁弁20が開になると、エ
アシリンダ17は圧縮空気によって、付勢力に抗して弁
体15を開放側に回動させるように押動し、吐出口13
を所定の面積Aに開口する。これでクランク軸2に働く
力が最大となり、内燃機関1への制動力が発生し、減速
される。
When braking force to supplement the main brake is required before stopping or on a long downhill slope, turn the switch 21 of the solenoid valve 20 on.
At this time, the engine brake is applied. When the solenoid valve 20 is opened, the air cylinder 17 is pushed by compressed air to rotate the valve body 15 toward the opening side against the urging force, and the discharge port 13
is opened to a predetermined area A. The force acting on the crankshaft 2 is now at its maximum, generating a braking force on the internal combustion engine 1 and decelerating it.

このように、作動媒作としての空気に運動エネルギを与
えることで、これに消費されるエネルギである制動力を
得るようにしたので、絞り部14の弁体15を掻作する
だけで減速ブレーキが自在に得られる。
In this way, by giving kinetic energy to the air as a working medium, the braking force, which is the energy consumed by this, is obtained, so that the deceleration brake can be applied simply by raking the valve body 15 of the throttle part 14. can be obtained freely.

本発明者らは、この絞り部14の面積AとIII動力と
の関係についての実験を、本実施例の構成に則り、行っ
ている。タービン式ブレーキのここに、C:空気の定圧
比例熱 G:空気流量■o二大気温度  P。量大気圧 P:空気圧縮機による圧縮圧 に:比熱比 a:定数 Y :空気圧縮機の効率 即ち、他の条件が同じならば絞り部14の面積A(空気
流fL G )を適宜変えることによって、制動力Fを
制御することが可能である。この関係の一例を第3図に
示す0図中、実線Cで示した関係をもとに、所望の制動
力Fを得るように吐出口13(絞り部14)の面積Aを
形成しておけばよい、また同図には、吸入口12側に絞
り弁を設けて、その面積を変えた場合(破線D)も併せ
て示しであるが、この場合は、同じ絞り面積Aで比較す
ると、吐出口13に設けた場合よりも得られる制動力が
小さいことから、絞り部14は、本実施例で示した如く
、吐出口13に設けた方が有利であるとの結果を得てい
る。
The present inventors conducted an experiment regarding the relationship between the area A of the constricted portion 14 and the III power in accordance with the configuration of this embodiment. In the turbine type brake, C: Constant pressure proportional heat of air G: Air flow rate■o2 Atmospheric temperature P. Quantity Atmospheric pressure P: Compression pressure by the air compressor: Specific heat ratio a: Constant Y: Efficiency of the air compressor, that is, if other conditions remain the same, change the area A of the throttle section 14 (airflow fL G ) as appropriate. It is possible to control the braking force F by . An example of this relationship is shown in Figure 3. Based on the relationship shown by the solid line C in Figure 3, the area A of the discharge port 13 (throttled portion 14) should be formed so as to obtain the desired braking force F. The figure also shows a case where a throttle valve is provided on the suction port 12 side and its area is changed (broken line D), but in this case, when compared with the same throttle area A, Since the braking force obtained is smaller than when provided at the discharge port 13, it has been found that it is more advantageous to provide the constriction portion 14 at the discharge port 13 as shown in this embodiment.

[発明の効果] 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。
[Effects of the Invention] In summary, according to the present invention, the following excellent effects are achieved.

従来、減速ブレーキとして使用されていたリターダに変
えて、空気圧縮機のタービンをクランク軸に連結したの
で、作動媒体を冷却するための装置が不要となり、減速
ブレーキの省スペース、且つコスト低減が達成される。
Instead of the retarder conventionally used as a deceleration brake, the air compressor's turbine is connected to the crankshaft, eliminating the need for a device to cool the working medium, saving space and reducing costs for the deceleration brake. be done.

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

第1図は本発明に係るタービン式ブレーキの一実施例を
示したti或図、第2図はその空気圧縮機を示した側断
面図、第3図はその作用を説明するための絞り面積−制
動力関係図、第4図は従来の減速ブレーキである流体式
リターダを示した構成図、第5図はターボコンパウンド
エンジンのシステム図である。 図中、■は内燃機関、2はクランク軸、3は空気圧縮機
、4はそのタービンである。
Fig. 1 is a diagram showing an embodiment of the turbine type brake according to the present invention, Fig. 2 is a side sectional view showing the air compressor thereof, and Fig. 3 is a diagram showing the aperture area for explaining its operation. - Braking force relationship diagram; FIG. 4 is a configuration diagram showing a hydraulic retarder, which is a conventional deceleration brake; FIG. 5 is a system diagram of a turbo compound engine. In the figure, ■ is an internal combustion engine, 2 is a crankshaft, 3 is an air compressor, and 4 is its turbine.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)内燃機関のクランク軸に、空気圧縮機のタービン
を連結し、該空気圧縮機の吐出口に絞り部を設けたこと
を特徴とするタービン式ブレーキ。
(1) A turbine-type brake characterized in that a turbine of an air compressor is connected to the crankshaft of an internal combustion engine, and a throttle portion is provided at the discharge port of the air compressor.
(2)上記絞り部が、上記吐出口の開口面積を拡大・縮
小するための弁体を有した上記特許請求の範囲第1項に
記載のタービン式ブレーキ。
(2) The turbine brake according to claim 1, wherein the throttle portion has a valve body for enlarging/reducing the opening area of the discharge port.
(3)上記空気圧縮機のタービンが、上記クランク軸と
連結するための連結軸を有し、該連結軸に変速ギアを介
設した上記特許請求の範囲第1項又は第2項に記載のタ
ービン式ブレーキ。
(3) The turbine of the air compressor has a connecting shaft for connecting with the crankshaft, and a speed change gear is interposed on the connecting shaft. Turbine brake.
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DE8888108152T DE3866018D1 (en) 1987-05-22 1988-05-20 ENGINE BRAKE SYSTEM.

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61108852U (en) * 1984-12-24 1986-07-10

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61108852U (en) * 1984-12-24 1986-07-10

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