JPS6352219B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のエンジンブレーキ装置に関
する。

従来大型のトラツクやバス等のエンジンブレー
キ装置には、排気管内に設けたバタフライバルブ
によつて排気系を閉塞せしめ排気作用を悪化させ
て減速させるものや、ピストン圧縮行程上死点近
傍にて燃焼室内の圧縮気体を流出せしめ減速させ
るものがあり、このうち後者のエンジンブレーキ
装置の具体例としては、エンジンによつて回転せ
しめられて油圧タペツト、ロツカアームを介し排
気弁を作動せしめるカムに、従来排気行程時に排
気弁を作動せしめるために設けられた主カム凸起
のほかに、リフト量の少ない副カム凸起を設け、
また上記油圧ペツトを上記リフト量よりわずかに
大きな範囲で伸縮できるように構成するととも
に、油圧を作用させたときに同油圧タペツトが伸
びた状態で固定されるようにして、制動時に油圧
を作用させて上記排気弁が排気行程時に主カム凸
起のリフトにより開成するとともに圧縮行程上死
点近傍時に副カム凸起のリフトにより開成し、制
動時以外は油圧をオフにして上記排気弁が排気行
程時のみに開成するように構成したもの（従来例
１）や、あるいは、排気弁を作動させるカムを２
個設け、第１のカムにより排気行程時に弁が開成
し、第２のカムにより圧縮行程上死点近傍で弁が
開成するようにして、上記第２のカムの作用が制
動時のみに弁に伝わるように、油圧のオンオフに
より揚程伝達を制御されるタペツトを第２のカム
と排気弁の間に設けたもの（第２従来例）等があ
つた。しかし、上記第１従来例では油圧タペツト
が用いられているため、排気弁の動弁系重量が増
加し、第２従来例でも２つのカムの作動を排気弁
に伝達するために動弁系の構造が複雑となつて大
型化し、その結果動弁系の重量が増加するので、
第１従来例のものも第２従来例のものも排気弁の
ジヤンピングあるいはバウンシング発生の回転速
度が低下し、高速回転域でのエンジン性能の悪化
を生じる虞れがあつた。

本発明は上記に鑑み提案されたものであつて、
往復動内燃エンジンにおいて、吸気弁により吸気
通路と仕切られ排気弁により排気通路と仕切られ
る燃焼室、同燃焼室に開口し同燃焼室内の圧力を
放出する圧力放出通路、上記開口もしくは上記圧
力放出通路に介装される常閉弁、および同常閉弁
を上記エンジンの回転位相に合わて開閉させる連
動機構を具備し、上記エンジンのピストンが圧縮
行程上死点近傍に達した時のみ上記常閉弁を開成
するように構成されたことを特徴とする燃焼室内
圧力調節装置を要旨とするものである。

本発明によれば、所望のエンジン制動時にエン
ジンのピストンが圧縮行程上死点近傍に達したと
きのみ単に燃焼室内の気体を抽気するだけでよい
という理由から小型に形成できてしかも開成揚程
の少くてすむ排気ブレーキ用常閉弁が、吸・排気
弁と別に設けられているので、流体圧機構等を必
要とする常閉弁の動弁系は小型でよく軽量に形成
でき、また吸・排気弁の動弁系重量も増加するこ
とがないので、高速回転域でのエンジン性能が十
分に確保される排気ブレーキ装置が得られるもの
である。

次に本発明の実施例について図面を用いて詳細
に説明する。

第１図および第２図に示す第１実施例におい
て、１は大型の貨物自動車に搭載された圧縮点火
エンジンの燃焼室、２は燃焼室１の上部に通じる
吸気通路、３は同排気通路、４は燃焼室１の吸気
通路口に設けられた単数又は複数の吸気弁、６は
同排気通路口に設けられた単数又は複数の排気弁
であつて、吸気弁４は、図示しない吸気弁スプリ
ングにより所定の初期荷重を与えられて閉方向に
付勢されるとともに上端をロツカシヤフト７に回
動自在に取付けられたロツカアーム８に当接さ
れ、このロツカアーム８がプツシユロツド９、タ
ペツト１０を介しエンジンによつてエンジン回転
数の1/2の回転数で駆動されるカム軸１２に形成
されたカム１４に接続しており、排気弁６も図示
しない排気弁スプリングにより所定の初期荷重を
与えられて閉方向に付勢されるとともに上端をロ
ツカシヤフト７に回転自在に取付けられたロツカ
アーム１６に当接され、このロツカアーム１６が
プツシユロツド１７、タペツト１８を介しカム軸
１２に形成されたカム２０に接続している。ま
た、上記燃焼室１の上部には、一端が上記排気通
路３に連通する圧力放出通路である連通路２２の
他端が開口しており、同開口には吸気弁４や排気
弁６より小型で軽量の弁２４が介装され、燃焼室
１を第３の通路２２と仕切つている。この弁２４
はエンジン本体にスリーブ２６を介し摺動自在に
支持されるとともに、スプリング２８により閉方
向に初期付勢力を与えられて常閉弁となつてい
る。そして同弁２４の上端には、ロツカシヤフト
７に回動自在に取付けられたロツカアーム３０の
一端が接続しており、同ロツカアーム３０の他端
はプツシユロツド３２、油圧タペツト４０を介し
カム軸１２に設けられたカム３４に接続してい
る。そしてこのカム３４はエンジンの圧縮行程上
死点近傍付近で油圧タペツト４０を押し揚げるよ
うにプロフイルおよび他のカムに対する初期位相
が与えられている。なお、このカム３４の揚程
は、カム１４や２０のものに比べ小さいものとな
つている。ここで、油圧タペツト４０について第
３図を用いて説明すると、４１はクランクケース
３６のタペツト装着部３８に摺動自在に嵌装され
るとともに、カム３４に当接する底部を有する有
底円筒状のタペツト本体、４２は上記摺動方向の
幅がカム３４の最大揚程量より大きくなるように
してタペツト本体４１に形成された縮径部、４３
はタペツト装着部３８と縮径部４２とで形成され
る円筒状空間、４４はプツシユロツド３２の一端
を枢支するとともにタペツト本体４１の内部に嵌
装されるピストン、４５はピストン４４の下面と
タペツト本体４１内面とで形成される室、４６は
円筒状空間４３と室４５とを連通するように縮径
部４２に設けられた穴、４７は室４５に設けられ
ピストン４４を支えるスプリングである。そして
このスプリング４７は極めて軟弱なものであつ
て、タペツト本体４１底部にカム３４の最大揚程
部が当接してスプリング４７の長さが自然長から
最も短くなつてピストン４４、プツシユロツド３
２、ロツカアーム３０を介し弁２４を下方に押圧
する弾性力が最大になるときでさえ、このスプリ
ング４７による弁２４に対する上記押圧力より上
述したスプリング２８による弁２４に対する初期
付勢力の方が大きなものとなつている。５０はク
ランクケース３６に穿設されて略水平方向に延び
る油路であつて、この油路５０は、円筒状空間４
３に連通するように配設されているが、その際油
路５０の一端は、カム３４によるタペツト本体４
１の変位にかかわらず円筒状空間４３に常時連通
するように位置している。また、油路５０は、他
端をソレノイド弁装置５４のケーシングにより油
密状態で閉塞されるとともに中間部において上下
方向に延びる油路５６の中間部と連通している。
そして油路５６の下端は、カム軸１２を軸支する
スリーブ５８に形成された油路６０に逆止弁６２
を介し連通し、同油路６０は図示しない油ポンプ
により圧油が供給されるオイルギヤラリに連通し
ている。なお、上記逆止弁６２は油路６０から油
路５６の方向へのみ油が流れるように配設されて
いる。また油路５６の上端は、クランクケース３
６内に形成された油集合部６４を介し、図示しな
いオイルパンへの油戻り通路６６に通じている。
そして上記油集合部６４にはその出口にソレノイ
ド弁装置５４の常閉弁６８が介装されるとともに
同部６４は弁装置５４のケーシング壁により仕切
られ油室を構成している。またソレノイド弁装置
５４は、図示しないソレノイドが排気ブレーキ用
スイツチ７０を介しバツテリ７１に接続されてお
り、スイツチ７０が閉じソレノイドが励磁される
と、弁６８が油集合部６４の出口を閉塞するよう
になつている。ところで、油集合部６４と逆止弁
６２との間の油路５６および同油路５６と連通す
る油路５０、円筒状空間４３、穴４６、室４５は
逆止弁６２が下方に存在するため常時油が溜つて
いる。上記構成においては、エンジン駆動時排気
ブレーキ用スイツチ７０をオフとしておくと、弁
６８が油集合部６４の出口を開放している。この
際オイルギヤラリより油路６０および逆止弁６２
を介し油路路５６に圧送される油は油集合部６４
よりすみやかに油戻り通路６６にリリーフされる
ので、油路５６および油路５６に連通する油路５
０、室４５内の油圧が高くなることはない。一
方、油圧タペツト４０のタペツト本体４１は、カ
ム３４の回転に応じてクランクケース３６のタペ
ツト装着部３８内を摺動する。この際タペツト本
体４１が上昇するときは、室４５内の油が、室４
５の容積減少に伴い室４５より流出し、穴４６、
円筒状空間４３、油路５０、油路５６および油集
合部６４を介しオイルギヤラリより油路５６へ圧
送される油とともに油戻り通路６６へとリリーフ
される。またタペツト本体４１が下降するときは
室４５内の容積増加に伴い、オイルギヤラリより
油路５６へ圧送される油の一部が油路５０、円筒
状空間４３および穴４６を介し室４５内へ供給さ
れ、油路５６へ圧送される油の残りは上述したよ
うに油集合部６４を介し油戻り通路６６へリリー
フされる。このため、室４５内の油圧が高くなる
ことなく、即ち室４５内に油圧が供給されること
なく、タペツト本体４１上昇時に生じるプストン
４４を上方へ移動させる力がスプリング４７によ
る弾性力だけなので、ピストン４４が上方へ移動
することなく弁２４は閉塞したままであつて、エ
ンジンは排気ブレーキが働かない状態で運転され
る。これに対し、排気ブレーキ用スイツチ７０を
閉じると、弁６８が油集合部６４の出口を閉塞す
るので、油集合部６４と逆止弁６２との間の油路
５６、同油路と連通する油路５０、円筒状空間４
３、穴４６および室４５に供給された油がリリー
フされることがなくなる。即ち油圧が供給された
ことになる。このため、油圧タペツト４０のタペ
ツト本体４１が、カム３４の回転に応じてタペツ
ト装着部３８内を摺動すると、室４５の容積が減
少することがないので、カム３４の揚程がそのま
まタペツト本体４１を介しピストン４４に伝達さ
れる。従つて、エンジンの圧縮行程上死点近傍付
近でカム３４がタペツト本体４１を押し揚げる
と、その揚程がピストン４４、プツシユロツド３
２、ロツカアーム３０を介し弁２４に伝達され、
弁２４が開成する。すると、燃焼室１内の気体が
圧縮時に燃焼室１内から排気通路３に連通する連
通路２２へ流出するので、上記気体による膨張仕
事が廃され、エンジンに制動がかかる。

またエンジンに制動をかけることを終了する場
合は、排気ブレーキ用スイツチ７０を開放する。
すると制御機構であるソレノイド弁装置５４の弁
６８が油集合部６４の出口を開放し、流体圧連動
機構である油圧タペツト４０内の油圧が開放され
て油圧タペツト４０はカム３４の動作を吸収する
ので、弁２４が閉塞したままとなり、エンジンは
非制動状態となる。

本実施例の排気ブレーキ装置は上述した如くで
あるが、その際弁２４が吸気弁４や排気弁６より
小型で軽量に形成されており、また弁２４のリフ
ト量も吸排気弁４，６に比べ少ないので、油圧タ
ペツト４０を含み重量増となる弁２４の動弁系を
小型で軽量に形成でき、また吸気弁４、排気弁６
の動弁系重量も増加することがないので、高速回
転域でのエンジン性能が十分に確保されるもので
ある。

なお、上記実施例では往復動内燃エンジンの１
つの気筒をとりあげて説明したが、多気筒エンジ
ンにおいては、各気筒ごとにそれぞれ弁２４、油
圧タペツト４０、カム３４、油路５０，５６，６
０、ソレノイド弁装置５４、逆止弁６２、油集合
部６４等を設けてもよいし、各気筒の油路５６の
上端付近および下端付近をそれぞれ連通させて、
１本の油路６０を介しオイルギヤラリより各油路
５６，５０、油圧タペツト４０に油を供給せしめ
るとともに、各油路５６，５０、油圧タペツト４
０に供給された油を１つの油集合部６４に集合さ
せて、油戻り通路６６へ流出させるように構成し
てもよい。後者のように構成すると、逆止弁６２
およびソレノイド弁装置５４は１つでよく安価で
ある。

次に本発明の第２実施例について説明する。

なお本実施例において上記第１実施例と実質的
に同一のものについては同一の符号を付し詳細な
説明を省略する。

第４図、第５図および第６図において、燃焼室
１を連通路２２と仕切る弁２４の上端にはピスト
ン７２が形成され、同ピストン７２は、吸気弁４
や排気弁６のロツカシヤフトを軸支する軸受部材
７４内に形成されたシリンダ部７６に摺動自在に
嵌合している。そしてシリンダ部７６とピストン
７２とで形成される室７８は油路８０を介し軸受
部材７４内に形成された油溜８２に連通してい
る。油溜８２には油路８４および８６が連通して
おり、油路８４は油溜８２より上方に位置するリ
リーフ室８８に通じ、同リリーフ室８８内には大
気圧を受けた油が溜つている。また、油路８４の
油溜８２側開口にはソレノイド弁装置９０の常開
弁９２が介装されており、同装置９０の図示しな
いソレノイドは排気ブレーキ用スイツチ９４を介
しバツテリ９６に接続している。一方油路８６は
排気弁６用のカム２０の側方のクランクケースに
装着されたシリンダ部材９８内に連通している。
このシリンダ部材９８には球形の頭部９９を有す
るピストン１００が摺動自在に嵌装されており、
同ピストン１００は、シリンダ部材９８内のスプ
リング１０２により上記頭部をカム２０に当接せ
しめられている。この際カム軸１２を中心とした
ピストン１００とタペツト１８の位相差は、ピス
トン１００がエンジンの圧縮行程上死点近傍にお
いてカム２０の揚程により第５図右方へ最も多く
移動するように設定されている。また、前記室７
８、油路８０，８４，８６、油溜８２およびシリ
ンダ部材内９８は常時油で満たされている。

上記構成において、エンジン駆動時排気ブレー
キ用スイツチ９４をオフにしておくと弁９２が油
路８４の油溜８２側開口を開放している。一方ピ
ストン１００はカム２０の揚程に応じてシリンダ
部材９８内を摺動し、シリンダ部材９８内の油は
同摺動にあわせて油路８６内を移動する。そして
この際は上記油溜８２側開口が開放されており、
油路８６内の油の動きは油溜８２、油路８４を介
しリリーフ室８８に伝わつて吸収されるので、ピ
ストン７２は上記油によつて作動せしめられず、
従つて弁２４は閉塞したままであつて、エンジン
は排気ブレーキが働かない状態で運転される。

これに対し、排気ブレーキ用スイツチ９４を閉
じると、弁９２が油路８４の油溜８２側開口を閉
塞するので、カム２０の揚程に応じてシリンダ部
材９８内を摺動せしめられるピストン１００の動
作が油路８６、油溜８２、シリンダ部７６内の油
を介しピストン７２に伝えられ、弁２４がカム２
０の揚程に応じてエンジンの圧縮行程上死点近傍
を中心に開成し、燃焼室１内の気体が圧縮時に燃
焼室１内から連通路２２へ流出するので、上記気
体による膨張仕事が廃され、エンジンに制動がか
かる。

また、エンジンに制動をかけることを終了する
場合は、排気ブレーキ用スイツチ９４を開放す
る。すると制御機構であるソレノイド弁装置９０
の弁９２が油路８４の油溜８２側開口を開放し、
ピストン１００、油路８６、油溜８２、シリンダ
部７６内のピストン７２で構成される流体圧連動
機構の作動油圧が開放されて、カム２０の動作が
弁２４に伝達されなくなるので、弁２４が閉塞し
たままとなりエンジンは非制動状態となる。

本実施例の排気ブレーキ装置によると、油圧タ
ペツトも不要であつて、構造が簡単で安価に形成
できる上に弁２４の動弁系重量も軽減でき、また
クランクケース３６内外のいずれにでも形成する
ことができる点等比較的大きな設計自由度を有す
る油路８６を流体圧連動機構に組込んでいるので
あえて弁２４専用のカムを設けずとも従来から存
在する排気弁用のカム２０（あるいは吸気弁用の
カム１４や他気筒の排気用吸気用カム）により弁
２４を作動せしめるようにするといつた安価な構
成が容易に得られるものである。なお、上記第２
実施例のように排気弁用のカム等を弁２４用に兼
ねようとした際に弁２４の開成時間が長過ぎて不
具合を生じる場合は弁２４専用の開成時間の短い
カムを設けてもよいが、専用のカムを設けるかわ
りに第７図に示すようにピストン１００の頭部９
９を本体１０１に対し摺動可能に支持し、その最
大摺動量をストツパ機構により限定するとともに
スプリング１０２より十分軟かいスプリング１０
３により頭部９９を第７図左方に付勢するように
構成し、カムの低揚程部の揚程量が頭部９９の摺
動により吸収されるようにすればよい。

また上記第２実施例ではシリンダ部材９８とシ
リンダ部７６の径の関係を適切に設定することに
より弁２４の開成揚程の最適値を得ることができ
る。以上述べた第１、第２実施例では、圧力放出
通路である連通路２２を排気通路３に連通するよ
うに構成したが、この構成を過給機付エンジンに
用いる際には、上記連通路を、排気タービン介装
位置あるいは同介装位置より上流側の排気通路に
連通させると、排気ブレーキを作動させる際に生
じる気体の膨張仕事のロスをタービンを回転させ
るエネルギに転用することにより効率の上昇を計
ることができる。また、連通路２２は必ずしも排
気通路に連通させなくてもよく、例えば吸気通路
に連通させればNO_x低減等の排ガス浄化や暖機
促進に有効である。なお、必要に応じて連通路２
２は直接大気開放してもよい。また、常閉弁２４
は連通路２２の途中に設けてもよいものである。

さらに、この常閉弁２４をエンジンの圧縮行程
上死点近傍で開成させるように構成する際、弁２
４の開成時間帯を上記上死点前のみに限つてもよ
いし、あるいは上記上死点の前後にわたらせても
よいし、あるいは上記上死点後のみに限つてもよ
く、いずれにしろ燃焼室内の圧縮ガスが放出され
るように弁２４を開成させればよい。

本発明の燃焼室内圧力調節装置は排気系を閉塞
せしめてエンジンを減速させる排気ブレーキ装置
と組合せるとさらに制動能力が上昇するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第
２図は第１図の―線矢視断面図、第３図は第
２図の部拡大断面図、第４図は本発明の第２実
施例を示す断面図、第５図は第４図の―線矢
視断面図、第６図は第５図の部拡大断面図、第
７図は第５図の部拡大断面図である。 １…燃焼室、４…吸気弁、６…排気弁、１４，
２０，３４…カム、２４…弁、４０…油圧タペツ
ト、５０，５６，６０…油路、５４…ソレノイド
弁装置、７２…ピストン、８０，８４，８６…油
路、８２…油溜、１００…ピストン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 往復動内燃エンジンにおいて、吸気弁により
   吸気通路と仕切られ排気弁により排気通路と仕切
   られる燃焼室、同燃焼室に開口し同燃焼室内の圧
   力を放出する圧力放出通路、上記開口もしくは上
   記圧力放出通路に介装される常閉弁、および同常
   閉弁を上記エンジンの回転位相に合わて開閉させ
   る連動機構を具備し、上記エンジンのピストンが
   圧縮行程上死点近傍に達した時のみ上記常閉弁を
   開成するように構成されたことを特徴とする燃焼
   室内圧力調節装置。