JPS6352220B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒４行程サイクル内燃機関の制動
装置に関する。

従来からトラツク・バス等の大型自動車や船舶
に塔載されるデイーゼルエンジンにおいては、エ
ンジンの制動装置として排気通路に制御手段であ
るバタフライ弁を設け、同弁を作動させることに
より同通路の気体排出作用を制御し、機関のポン
プ損失を増大せしめ機関を制動せしめるものや、
機関行程位相が圧縮行程上死点近傍にある気筒の
燃焼室より気体を放出して圧力として畜えられた
エネルギを放散して機関を制動せしめるものが、
存在していたが、人命尊重が叫ばれる一方で貨客
の大量輸送が叫ばれ車両や船舶の大型化および塔
載エンジンの高出力化が促進されつつある現在、
その安全確保をより推進するためには制動能力の
さらに高い制動装置の出現が切望されていた。

本発明は上記に鑑み提案されたもであつて、そ
の第１の発明は、各燃焼室に連通する各分岐通路
が集合して形成され、同各燃焼室内の気体を排気
弁を介して外気に排出する排気通路、上記排気弁
下流側の上記排気通路に配設され同通路の気体排
出作用を制御せしめる制御手段、上記各燃焼室と
上記制御手段配設位置上流側の排気通路との間の
上記各燃焼室に設けられ、行程位相が圧縮行程上
死点近傍にある燃焼室より気体を上記上流側の排
気通路に導通する第３弁で形成された第１の気体
導通手段、および一の上記燃焼室を形成する同第
１の気体導通手段開成時に上記上流側の排気通路
内に生じた圧力液または内圧により上記上流側の
排気通路より気体を行程位相が吸気行程下死点近
傍にある他の燃焼室を形成する上記排気弁または
上記第１の気体導通手段を開成して導通する第２
の気体導通手段を備えたことを特徴とする多気筒
４行程サイクル内燃機関の制動装置を要旨とし、
またその第２の発明は、各燃焼室に連通する各分
岐通路が集合して形成され、同各燃焼室内の気体
を排気弁を介して外気に排出する排気通路、上記
排気弁下流側の上記排気通路に配設され同通路の
気体排出作用を制御せしめる制御手段、上記排気
弁を駆動するカムに主リフト部および副リフト部
を形成し、通常運転時上記排気弁は上記主リフト
部の揚程により開成され排気ブレーキ作動時行程
位相が圧縮行程上死点近傍にある燃焼室の上記副
リフト部の揚程により開成されて、一の上記燃焼
室より気体を上記上流側の排気通路に導通する第
１の気体導通手段、および上記一の燃焼室を形成
する同第１の気体導通手段が上記副リフト部の揚
程により開成したとき、上記上流側の排気通路内
に生じた圧力波または内圧により上記上流側の排
気通路より気体を行程位相が吸気行程下死点近傍
にある他の燃焼室を形成する上記排気弁を開成し
て導通する第２の気体導通手段を備えたことを特
徴とする多気筒４行程サイクル内燃機関の制動装
置を要旨とするものである。

本発明の制動装置は前述した従来の制動装置を
有機的に結合し、特に吸気行程下死点もしくはそ
の近傍にある燃焼室に排気通路内の正圧気体が導
通されるようにして、同燃焼室内を過給状態にし
た上で圧縮行程上死点近傍において同室内の気体
を放出するように構成したので、前述した従来装
置の個々の制動能力を加えたものよりさらに優れ
た制動能力を備えているものである。

以下第１の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図において、２は大型トラツクに塔載され
た４気筒４行程サイクル内燃機関の本体、４は同
本体２の一側に取付けられた排気多岐管、６は同
排気多岐管の集合部と図示しないマフラとを結ぶ
排気管であつて、同排気管６の途中には管内の気
体排出作用を制御するバタフライ弁８が介装され
ている。そしてこのバタフライ弁８はエアタンク
１０よりエア通路１２を介し圧縮空気が供給され
るエアシリンダ１４により作動して排気管６を開
閉するようになつている。またエア通路１２の途
中には電磁弁１６が介装され、この電磁弁１６は
図示しない運転席に設けられた手動スイツチ１８
およびアクセルペダル連動スイツチ２０の双方が
閉じるとエアタンク１０の圧縮空気をエアシリン
ダ１４に供給してバタフライ弁８を閉じるように
なつている。なお、アクセルペダル連動スイツチ
２０はアクセルペダルを戻した状態のときに閉じ
るものである。ところで第２図に示すようにこの
機関本体２の４つの燃焼室２２にはそれぞれ図示
しない吸気多岐管に連通する吸気ポート２４、排
気多岐管４に連通する排気ポート２６のほかに排
気多岐管４に連通する第３のポート２８が開口し
ており、各開口には各々吸気弁３０、排気弁３
２、第３弁３４が配設されている。ところで４つ
の吸気弁３０はそれぞれ各吸気弁スプリング３６
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図示しないロツカシヤフト
に揺動自在に支持された各ロツカアーム３８に当
接され、この各ロツカアーム３８が各プツシユロ
ツド４０、各タペツト４２を介し機関により機関
回転数の1/2の回転数が駆動されるカム軸４４に
形成された各吸気カム４６に接続しており、４つ
の排気弁３２もそれぞれ排気弁スプリング４８に
より設定された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上記ロツカシヤフトに揺
動自在に支持された各ロツカアーム５０に当接さ
れ、この各ロツカアーム５０が各プツシユロツド
５２、各タペツト５４を介しカム軸４４に形成さ
れた各排気カム５６に接続している。一方吸気弁
３０や排気弁３２に比べ小型且つ軽量に形成され
る４つの第３弁３４はそれぞれ各スプリング５７
により設定された初期荷重を与えられて常閉弁と
なり、その上端には各ピストン５８が形成され、
この各ピストン５８は、前記ロツカシヤフトを軸
支する軸受部材６０内に形成された各シリンダ部
６２に摺動自在に嵌挿されている。そして各シリ
ンダ部６２と各ピストン５８とで形成される４つ
の油室６４は、第３図および第４図に示すよう
に、各油路６６を介し軸受部材６０内に形成され
た４つの油溜６８にそれぞれ連通しており、この
４つの油溜６８は各油路７０を介し、図示しない
オイルポンプより低圧の油が供給される共通のリ
リーフ室７２に連通し、また同４つの油溜６８は
各油路７４を介し各排気カム５６の側方のクラン
クケースに装着された４つのシリンダ部材７６内
にそれぞれ連通している。また４つの油路７０の
油溜６８側開口にはそれぞれソレノイド弁装置７
８の常開弁８０が介装されており、同装置７８の
ソレノイドは前記手動スイツチ１８およびアクセ
ルペダル連動スイツチ２０の双方が閉じると常開
弁８０を閉じるようになつている。一方各シリン
ダ部材７６には球形の頭部８２を有するピストン
８４がそれぞれ摺動自在に嵌挿されており、同ピ
ストン８４は、シリンダ部材７６内のスプリング
８６により上記頭部を排気カム５６に当接せしめ
られている。この際カム軸４４を中心としたピス
トン８４と対応するタペツト５４との位相差は、
対応する気筒の行程位相が圧縮行程上死点近傍に
あるときにピストン８４が排気カム５６の揚程に
より第３図右方へ最も多く移動するように設定さ
れている。

上記構成によれば、運転者が手動スイツチ１８
をオフにしておくと、バタフライ弁８は開状態に
あり、一方常開弁８０は開放状態にあつて、各排
気カム５６の揚程に応じた各ピストン８４の第３
図右方への変位によつて移動せしめられる各油路
７４内の油は各油路７０を介しリリーフ室７２に
導かれるので、各第３弁３４が開くことがなく、
各燃焼室２２内の気体は排気行程時に各排気ポー
ト２６、排気多岐管４を介し排気管６に至り、同
管内をスムーズに流れマフラに導かれ、即ち制動
装置は非作動状態となつている。

これに対し、運転者がアクセルペダルから足を
離し、手動スイツチ１８をオンせしめると、バタ
フライ弁８が閉状態となり、一方各常開弁８０は
閉状態となり、油路７４および６６は密封状態と
なる。従つてこの状態においては、各燃焼室２２
より排気通路６へ導かれる排気マフラ側への移動
が制御されており、バタフライ弁８介装位置上流
側の排気通路では排気が詰つた状態となつて機関
のポンプ損失増大状態が発生せしめられるととも
に、行程位相が圧縮行程上死点近傍にある燃焼室
２２において対応するカム５６の揚程に応じて油
路７４および６６内の油圧を介して第３弁３４が
第３のポート２８を小量だけ開成し、同燃焼室２
２内の高圧気体が勢いよくポート２８を介し排気
多気管４内に噴出して同燃焼室２２における圧縮
仕事が排されることにより、機関に大きな制動作
用が加えられることになる。ところでこの際行程
位相が圧縮行程上死点近傍にある燃焼室より排気
多気管４内に噴出した高圧気体はバタフライ弁８
介装位置上流側排気管６、排気多気管４、各排気
ポート２６および各ポート２８で構成される一種
のアキユムレータ内で圧力波を生じせしめ、この
高圧気体の一部は行程位相が吸気行程下死点近傍
にあつて、内圧の比較的小さい他の燃焼室に、同
燃焼室の閉塞中の排気弁３２を押し開けて流れ込
み、同燃焼室内の圧力を高めつつ同室内の気体の
充填量を増大せしめるように作用する。するとこ
の燃焼室が圧縮行程となつて同室内の気体が圧縮
される際の仕事量が増大し、即ち同燃焼室の行程
位相が圧縮行程上死点にあるときに同燃焼室内に
畜えられる圧力エネルギが増大することになり、
この圧力エネルギが同燃焼室に設けられる第３弁
３４の開放により放散されることになるので、機
関の制動能力の極めて高い装置が得られるもので
ある。

上記実施例では、排気通路６にバタフライ弁８
を設けて制御手段を構成し、燃焼室２２に排気多
気管に通じるポート２８を形成して、同ポート２
８に第３弁３４を介装し、同弁を排気カム５６の
揚程を利用して圧縮上死点近傍で開成するように
して第１の気体導通手段を構成し、上記第３弁３
４のリフト量を他の弁３０，３２に比べ少量と
し、燃焼室２２内の高圧気体が勢いよく排気多岐
管側へ噴出され同多岐管等で形成されるアキユム
レータ内で気体の圧力波が生じるようにして、吸
気行程下死点近傍にある低圧の燃焼室に同アキユ
ムレータ内の気体が送り込まれるようにして第２
の気体導通手段を構成したが、これら各手段の実
施態様はこの限りではなく、制御手段としては、
例えば第５図に示すように排気通路中に吸気過給
用のタービン１００が介装される場合、同タービ
ン翼列１０２の入口側排気通路１０３にノズル翼
列１０４を配設し、同ノズル翼列の各ノズル翼
を、それぞれタービンケーシング１０６に軸支さ
れる軸１０８に取付け、この軸１０８を係合部材
１１０を介し上記タービンケーシング１０６に対
しタービン軸を中心として回動可能に支持される
アクチエータリング１１２に係合せしめ、同アク
チエータリング１１２を前記エアシリンダ１４等
により回動せしめることにより、ノズル翼列１０
４を第６図ａ，ｂのように作動させて、前記入口
側排気通路１０３の開閉を行ない、排気通路の気
体排出作用が制御されるようにして構成してもよ
いものである。なお、第５図において、１１４は
マフラに至るタービン出口側排気通路である。と
ころで上記制御手段による制御作用は排気通路を
完全に閉じるようなものであつてもよいし、同通
路を絞るようなものであつてもよく、通路を完全
に閉じた場合は吸・排気弁のオーバラツプ時の気
体の吸気側への吹きぬけ等によりポンプ損失を増
大せしめればよい。

また、第１の気体導通手段を４つの第３弁３４
を用いて構成する場合は、第７図〜第８図に示す
ようにカム軸４４に４つの第３弁専用のカム２０
０を設け、同各カム２００の揚程が各油圧タペツ
ト２０２各プツシユロツド２０４および各ロツカ
アーム２０６を介し各第３弁３４に伝達されるよ
うにしてもよい。そしてこの際油圧タペツト２０
２は、例えば第９図に示すように、カム２００に
当接し且つ外周面に同方向に延びる溝２０８を備
えた外筒部材２１０内にプツシユロツド２０４に
接続するピストン部材２１２を配設して油室２１
４が形成され、同油室２１４と上記溝２０８とが
連通孔２１６を介し連通せしめられ、上記油室２
１４内にクランクケースの油路２１８より圧油が
供給されるように構成し、前記手動スイツチ１８
およびアクセルペダル連動スイツチ２０により作
動せしめられるソレノイド弁２２０が閉塞状態と
なつて油路２１８上流側の逆止弁２２２と協力し
て油室２１４を密閉状態にすると、カム２００の
揚程がこの油圧タペツト２０２を介し第３弁３４
に伝達されるようにすればよい。なお、第９図に
おいて、２２４は圧油供給通路、２２６は油戻り
通路である。

つぎに第２の発明を第１０図に示す実施例に基
づいて説明する。上記第１の発明の実施例と構成
上相違する点は、第１の気体導通手段のみであ
り、その他の構成は同第１の発明に係る実施例と
同一である。すなわち、第３弁３４を設けずに、
各燃焼室の排気弁３２を用いて構成してもよいも
のである。即ち、第１０図に示すように、各排気
カム５６に主リフト区間ａのほかに揚程量の少な
い副リフト区間ｂを形成する一方、各排気弁用タ
ペツト５４′を油圧タペツトで構成し、外筒部材
３００の内面に段付部３０２を形成しその大径部
側にピストン部材３０４を嵌挿し、外筒部材３０
０とピストン部材３０４とで形成される油室３０
６をクランクケース側の油路３０８に連通せし
め、手動スイツチ１８およびアクセルベダル連動
スイツチ２０によりソレノイド弁３１０が作動し
て油戻り通路３１２開口が閉じられているときは
油室３０６が圧力室となつて排気カム５６′の主
リフト区間ａ、副リフト区間ｂの双方の揚程が外
筒部材３００とピストン部材３０４を介してプツ
シユロツド５２に伝達され、排気弁３２が排気行
程時および圧縮行程上死点近傍で開成し、上記ソ
レノイド弁３１０が非作動となつて油戻り通路３
１２開口が開かれると、油室３０６の圧力室状態
は解除され、排気カム５６′の副リフト区間ｂの
揚程はクリアランス１によつて吸収され主リフト
区間の揚程のみが排気弁３２に伝達されるように
すればよいものである。なお、３１４はピストン
部材３０４を上方に付勢するスプリング、３１６
は圧油供給通路、３１８は同通路３１６と油路３
０８との接続部に設けられた逆止弁である。また
第２の気体導通手段を構成するとき、排気カム５
６に主リフト区間ａおよび副リフト区間ｂのほか
にさらに第２の副リフト区間に形成し、ソレノイ
ド弁３１０の非作動時は排気弁が排気行程時に開
成し、ソレノイド弁３１０の作動時に排気弁が排
気行程、圧縮行程上死点近傍および吸気行程下死
点近傍において開成するように構成してもよい。
このため本第２の発明の実施例装置の場合も上記
第１の発明と同様の作用効果を有する。

一方、再び第１の発明について説明するが、同
第１の発明の実施例における第２の気体導通手段
はこれを構成するにあたつては、排気多岐管等で
形成されるアキユムレータ内で圧力波を生じせし
めずとも、一般に上記アキユムレータ内即ち制御
手段を作動させた際の同手段配設位置の上流側排
気通路内は３〜４Kg／cm²にも達するので、この内
圧と吸気行程下死点近傍にある燃焼室内の圧力
（負圧）との圧力差を利用して、排気弁を閉方向
に付勢する排気弁スプリングの初期荷重およびば
ね定数を適切に選定し、同弁が吸気行程下死点近
傍で開成するようにして行なつてもよいものであ
る。係る変形例は上記第２の発明にも適用するこ
ともできる。なお、第１図〜第４図に示す第１実
施例および第７図〜第９図に示す第３実施例にお
いては、アキユムレータ内の圧力波や上記圧力差
を利用して開成する弁は第３弁３４であつてもよ
いものである。

さらに第２の気体導通手段を構成する際には、
吸気行程下死点近傍にある燃焼室の排気弁もしく
は第３弁を機械的に開成せしめてもよいものであ
る。即ち、第７図〜第９図に示す第３実施例にお
いて、カム２００に２点鎖線で示す新たなリフト
区間を追加して２つのリフト区間を形成し、ソレ
ノイド弁２２０作動時に第３弁３４を圧縮行程上
死点近傍および吸気行程下死点近傍で開成させた
り、あるいは同実施例において、排気弁用タペツ
ト５６を第１０図に示す如く油圧化する一方、排
気カム５６に排気行程時に排気弁３２を開成せし
める主リフト区間のほかに吸気行程下死点近傍で
同弁３２を開成せしめる副リフト区間ｃを形成し
て、ソレノイド弁作動時に排気弁３２が排気行程
時および吸気行程下死点近傍において開成するよ
うにすればよい。また、第１０図に示す第４実施
例においては、排気カム５６′に主リフト区間ａ
および副リフト区間ｂのほかにさらに第２の副リ
フト区間に形成し、ソレノイド弁３１０の非作動
時は排気弁が排気行程時に開成し、ソレノイド弁
３１０の作動時に排気弁が排気行程、圧縮行程上
死点近傍および吸気行程下死点近傍において開成
するようにすればよいものである。

上記各実施例では４気筒内燃機関について説明
したが、本第１、第２の両発明において気筒の数
は任意である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第１の発明の第１実施例を示す概略
説明図、第２図は第１図の部拡大断面図、第３
図は第２図の―線に沿う矢視断面図、第４図
は第３図の部拡大図、第５図は本発明の第２実
施例を示す要部説明図、第６図は同第２実施例の
作動説明図、第７図は本発明の第３実施例を示す
要部断面図、第８図は第７図の―線に沿う矢
視断面図、第９図は第８図の部拡大図、第１０
図は本第２の発明の実施例を示す要部断面図であ
る。 ４…排気多岐管、６排気管、８…バタフライ
弁、２２…燃焼室、２６…排気ポート、２８…ポ
ート、３２…排気弁、３４…第３弁、１０４…ノ
ズル翼列。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各燃焼室に連通する各分岐通路が集合して形
   成され、同各燃焼室内の気体を排気弁を介して外
   気に排出する排気通路、上記排気弁下流側の上記
   排気通路に配設され同通路の気体排出作用を制御
   せしめる制御手段、上記各燃焼室と上記制御手段
   配設位置上流側の排気通路との間の上記各燃焼室
   に設けられ、行程位相が圧縮行程上死点近傍にあ
   る燃焼室より気体を上記上流側の排気通路に導通
   する第３弁で形成された第１の気体導通手段、お
   よび一の上記燃焼室を形成する同第１の気体導通
   手段開成時に上記上流側の排気通路内に生じた圧
   力波または内圧により上記上流側の排気通路より
   気体を行程位相が吸気行程下死点近傍にある他の
   燃焼室を形成する上記排気弁または上記第１の気
   体導通手段を開成して導通する第２の気体導通手
   段を備えたことを特徴とする多気筒４行程サイク
   ル内燃機関の制動装置。 ２ 各燃焼室に連通する各分岐通路が集合して形
   成され、同各燃焼室内の気体を排気弁を介して外
   気に排出する排気通路、上記排気弁下流側の上記
   排気通路に配設され同通路の気体排出作用を制御
   せしめる制御手段、上記排気弁を駆動するカムに
   主リフト部および副リフト部を形成し、通常運転
   時上記排気弁は上記主リフト部の揚程により開成
   され排気ブレーキ作動時行程位相が圧縮行程上死
   点近傍にある燃焼室の上記副リフト部の揚程によ
   り開成されて、一の上記燃焼室より気体を上記上
   流側の排気通路に導通する第１の気体導通手段、
   および上記一の燃焼室を形成する同第１の気体導
   通手段が上記副リフト部の揚程により開成したと
   き、上記上流側の排気通路内に生じた圧力波また
   は内圧により上記上流側の排気通路より気体を行
   程位相が吸気行程下死点近傍にある他の燃焼室を
   形成する上記排気弁を開成して導通する第２の気
   体導通手段を備えたことを特徴とする多気筒４行
   程サイクル内燃機関の制動装置。