KR19980087434A - 엔진보조브레이크장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배기가스에너지를 이용한 과급기를 구비한 엔진에 있어서, 파워타드(Power tard)효과를 최대한으로 이끌어낼 수 있는 엔진보조브레이크장치를 제공하는 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단으로서, 배기가스유량을 조정가능한 가변노즐(151)을 그 상류쪽에 구비한 배기터빈(121), 및 이 배기터빈(121)에 연동해서 내연기관(1)에 대한 흡기를 과급하는 흡기콤프레서(122)를 구비하여 이루어지고, 차량의 운전상태에 따라서 가변노즐(151)을 배기계의 통로단면적이 작아지는 방향으로 작동시키는 동시에, 압축행정상사점부근에서 실린더(22)를 선택적으로 연통시켜서 그 압축압을 개방하는, 예를 들면 배기밸브(4)나 전용의 보조배기밸브(40)의 포오트개구면적을 실린더(22)의 보어단면적의 6.5%이상으로 설정하고, 이에 의해서 최대한의 흡수마력을 얻게 한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

엔진보조브레이크장치

본 발명은 배기가스를 이용한 과급기(turbocharger)를 구비한 내연기관으로서, 또 내연기관의 실린더를 배기계에 연통시켜서 상기 실린더내의 압축압을 개방해서 높은 흡수마력(제동력)을 얻도록 한 압축압개방수단을 구비한 엔진보조브레이크장치에 관한 것이다.

내연기관의 출력향상을 도모하기 위해, 내연기관으로 부터의 배기가스를 이용해서 흡기계에 설치된 과급기를 작동시킴으로써 상기 내연기관에 대한 흡기를 과급하는 기술이 있다. 이와 같은 과급기술은 터보과급기라 호칭되고, 배기계에 설치된 배기터빈과, 흡기계에 설치되어서 상기 배기터빈에 연결된 급기콤프레서로 이루어진다. 또 최근에 있어서는, 배기터빈의 상류에 설치한 가변노즐을 사용해서 상기 배기터빈에 도입하는 배기의 유량(배기속도)을 내연기관의 운전상태에 따라서 가변제어하고, 이에 의해서 과급량을 조정하는 것도 행하여지고 있으며, VG(Variable Geometric)터보라 호칭되고 있다.

한편, 차량의 제동시에, 내연기관의 실린더를 그 배기계에 연통시켜서 상기 실린더내의 압축압을 개방하고, 이에 의해서 높은 흡수마력(제동력)을 얻는 기술이 있으며, 압축압개방식엔진브레이크라 호칭되고 있다. 이런 종류의 압축압개방식엔진브레이크는, 기본적으로는 내연기관의 압축행정상사점부근에서, 실린더내의 압축된 혼합기를 배기계로 놓아줌으로써, 다음의 연소행정에 있어서의 피스톤의 하강시에 부(負: negative)의 일을 시키고, 이에 의해서 높은 흡수마력인 엔진제동력을 얻는 것이다.

특히 일본국 실개소61-159639호 공보에는, 이 종류의 압축압개방식엔진브레이크를 상기한 터보과급기(VG터보)를 구비한 내연기관에 짜넣음으로써, 압축행정상사점부근에 있어서의 압축압개방직전의 압축압을 과급에 의해서 높게해두고, 이에 의해서 흡수마력(제동효과)의 향상을 도모하는 기술이 개시되어 있다.

그런데 상기 선행기술에 의하면 압축압개방식엔진브레이크는, 전용의 보조배기밸브(제 3밸브)를 연소실정상부에 짜넣어두고, 통상의 연소사이클에서 규정되는 타이밍과는 별도로 상기 보조배기밸브를 강제적으로 개방함으로써 실현된다. 즉, 연소실의 정상부에는 흡기밸브, 배기밸브에 추가해서 압축압개방식엔진브레이크용의 보조배기밸브가 더 짜넣어지는 것으로 된다. 또 종래의 사전연소방식의 엔진에 있어서는, 일반적으로 그 연소실의 정상부에 사전연소장치가 형성되는 일이 많다.

이 때문에, 각 밸브의 포오트면적(밸브의 포오트직경)에 저절로 제약이 발생하여, 보조배기밸브에 의해 개폐되는 보조배기포오트의 개구면적이, 배기밸브에 의해 개폐되는 배기포오트에 비교해서 두드러지게 작아지는 것을 부정할 수 없다. 따라서 보조배기밸브타입의 압축압개방식엔진보조브레이크에 상기한 VG터보를 짜맞춤으로써 압축압의 향상을 노려도, 기대할 정도의 제동효과를 얻을 수 없다고 하는 문제가 있었다.

덧붙여서 말하면 상기 압축압개방식엔진브레이크용의 보조배기밸브의 포오트개구면적을 크게 설정하면, 이론적으로는 압축압의 개방효과를 크게 할 수 있음으로 압축압개방식엔진브레이크시에 있어서의 흡수마력을 크게 설정할 수 있다. 그러나 통상, 엔진의 출력성능의 명세(specification)에 따라서 흡기밸브나 배기밸브의 크기를 결정한 후, 이들 흡기밸브나 배기밸브의 크기의 제약위에서 압축압개방식엔진브레이크용의 보조배기밸브의 크기가 결정된다. 따라서 실린더의 보어(bore)직경과의 관계와 서로 어울려서 보조배기밸브의 직경을 충분히 크게 할 수 없고, 보조배기밸브의 포오트개구면적을 비교적 작게 설정하지 않을 수 없다. 이 때문에, 압축압개방식엔진브레이크의 능력을 최대한으로 이끌어내지 못하고 있는 것이 실정이다.

또한, 배기밸브를 사용해서 압축압개방식엔진브레이크를 실현할 경우에 있어서도, 배기밸브의 크기 자체가 흡기밸브의 크기나 실린더 보어직경 등에 따라서 결정됨으로, 압축압개방식엔진브레이크의 능력도 이에 의존하게 되어, 반드시 압축압개방식엔진브레이크의 능력을 최대한으로 이끌어내고 있다고는 말하기 어렵다. 즉, 엔진성능의 명세에 따라서 배기밸브의 크기가 결정됨으로, 그 크기에 의해서 최대의 압축압개방식엔진브레이크효과를 얻을 수 있다고는 말하기 어렵다.

본 발명은 이와 같은 사정을 고려해서 이루어진 것으로서, 그 목적은, 압축압개방식엔진브레이크효과를 최대한으로 이끌어낼 수 있는 엔진보조브레이크장치를 제공하는 데 있다.

특히 본 발명은 배기가스에너지를 이용한 과급기에 의해 실린더내의 압축압을 높이고, 그 높은 압축압을 효과적으로 배출함으로써 압축압개방식엔진브레이크의 작용을 충분히 발휘시켜서 높은 흡수마력을 얻을 수 있고, 또한 그 배기밸브나 배기포오트의 설계지표를 줄 수 있는 엔진보조브레이크장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 터보과급기부착엔진의 개략구성을 표시한 도면,

도 2는 실린더의 보어단면적에 대한 압축압개방을 위한 포오트개구면적의 변화에 대한 흡수마력의 변화특성을 표시한 도면,

도 3은 각종 엔진에 있어서의 흡기밸브, 배기밸브, 및 보조배기밸브의 구성과, 압축압개방을 위하여 개방되는 밸브의 관계를 표시한 도면,

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4: 배기밸브 4a: 배기포오트

40: 보조배기밸브 22: 실린더

121: 배기터빈 122: 흡기콤프레서

151: 가변노즐

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 관한 엔진보조브레이크장치는, 내연기관의 배기계의 통로단면적을 변경하는 가변노즐을, 그 상류쪽에 구비한 배기터빈과, 이 배기터빈에 연동해서 상기 내연기관에 대한 흡기를 과급하는 흡기콤프레서를 구비하는 동시에, 상기 내연기관의 실린더의 보어단면적에 대해서 상기 배기계에의 연통단면적이 6.5%이상으로 설정된, 예를들면 배기밸브나 압축압개방식엔진브레이크용의 보조배기밸브로 이루어지고, 상기 실린더와 상기 배기계를 연통하는 배기연통수단을 구비하고, 차량의 운전상태에 따라서 상기 내연기관의 배기행정 및 압축행정 상사점부근에서 상기 배기연통수단을 연통시켜서 상기 실린더내의 압축압을 개방시키는 동시에, 상기 가변노즐을 상기 배기계의 통로단면적을 작게하는 방향으로 작동시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 본 발명은 배기가스를 이용해서 과급하는 터보과급기를 구비한 내연기관에 있어서, 운전상태에 따라서 통상의 연소사이클·타이밍이외에, 구체적으로는 압축행정상사점부근에서, 상기 내연기관의 실린더와 그 배기계를 선택적으로 연통하는, 예를들면 배기밸브나 압축압개방식엔진브레이크용의 보조배기밸브로 이루어진 배기연통수단을 구동해서 상기 실린더내의 압축압을 개방하는 압축압개방수단을 구비하는 동시에, 이 압축압개방시에 있어서의 상기 배기연통수단의 배기계의 연통단면적, 예를들면 그 포오트개구면적을 상기 실린더의 보어단면적의 6.5%이상으로 설정한 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 도면의 참조해서 본 발명의 일실시형태에 관한 엔진보조브레이크장치에 대해서 설명한다.

도 1은 그 전체구성을 모식적으로 표시한 것이며, 다기통엔진(1)에 있어서의 임의의 기통의 배기쪽푸시로드(8)와, 이것과는 다른 기통의 배기밸브(4)를 접속하는 유로(11)를 따라서 절단한 모식적인 단면도이며, 로커암(10)의 중앙의 파단선을 경계로해서 각각 좌우가 다른 기통의 단면도를 표시하고 있다. 이 엔진(1)에는 압축압개방식엔진브레이크(100)나, 흡기를 배기압에 의해 과급하는 터보과급기(102)가 설치되어 있다. 본 발명에 관한 엔진보조브레이크장치는, 주로 상기 엔진브레이크(100)와 터보과급기(102)에 의해 구성되어 있다.

압축압개방식엔진브레이크(100)에 대해서 간단히 설명하면, 이 엔진브레이크(100)은 종래의 압축압개방식엔진보조브레이크와 거의 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 도 1에 표시한 바와 같이 배기쪽푸시로드(8)의 상단부는, 로커축에 축받이된 배기쪽로커암(10)의 끝부분에 당접해 있으며, 한편, 푸시로드(8)의 하단부는, 크랭크축의 회전에 따라서 회전구동되는 캠(도시생략)에 당접해 있다. 이에 의해 푸시로드(8)는 갬의 회전구동에 따라서 상하방향으로 왕복동해서 로커암(10)을 요동시키도록 되어 있다.

또 실린더헤드(2)에는 2개의 배기밸브(4),(4)에 당접하고, 또한 이들 배기밸브(4),(4)를 동시에 개폐구동할 수 있는 밸브브리지(5)가 설치되어 있으며, 각 로커암(10)의 선단부는 상기의 밸브브리지(5)에 당접해있다. 따라서 상기 로커암(10)이 요동하면, 이에 따라서 배기연통수단으로서의 배기밸브(4),(4)가 동시에 개폐구동되도록 되어 있다.

한편, 각 기통의 배기쪽 푸시로드(8)와, 이에 대응하는 기통의 배기밸브(4)는 유로(11)를 개재해서 접속되어 있다. 이유로(11)는, 도 1에 표시한 기통의 피스톤(21)이 압축공정상사점근처에 왔을 때, 배기행정을 맞이하는 기통의 푸시로드(8)에 접속된다. 또 도시한 바와 같이, 각 유로(11)의 푸시로드쪽 끝부분에는 제 1유실(油室:oil sac)(12a)이 형성되어 있으며, 이 제 1유실(12a)에는 푸시로드(8)에 당접해서 상기 유로(11)안을 왕복동하는 마스터피스톤(12b)이 끼워넣어져 있다.

또 각 기통의 한쪽의 배기밸브(4)상부의 유로(11)안에는, 제 2유실(13a)이 형성되어 있으며, 이 제 2유실(13a)에는 상기 유로(11)를 개재해서 공급되는 작동유압에 따라서 왕복동하는 슬레이브피스톤(13b)이 끼워넣어져 있다. 또 슬레이브피스톤(13b)의 아래쪽에는, 이 슬레이브피스톤(13b)과 배기밸브(4)에 당접해서 상기 슬레이브피스톤(13b)으로부터의 구동력을 배기밸브(4)에 전달하는 작동로드(17)가 배설되어 있다. 이 기구에 의해 로커암(10)과는 독립적으로, 슬레이브피스톤(13b)의 구동에 따라서 배기밸브(4)를 구동할 수 있도록 되어 있다.

또 유로(11)의 타단부쪽(도면중우측)에는, 체크밸브(Control valve)(14)와 전자밸브(Solenoid valve)(15)가 배설되어 있다. 이 전자밸브(15)는, 그 제어수단으로서의 제어기(ECU)(16)에 의해 구동된다. 또 전자밸브(15)의 앞쪽에는, 소정압의 작동유를 공급할 수 있는 작동유공급부(도시생략)가 배설되어 있다. 또한, 전자밸브(15)의 작동에 따라서 유로(11)내에 고압작동유가 공급되면, 이에 의해서 슬레이브피스톤(13b)에는 소정압의 작동유압이 인가된다. 그러나 이 작동유압은, 이것만으로는 슬레이브피스톤(13b)을 눌러내릴 수 없는 압력으로 설정되어 있다. 따라서 압축압개방식엔진브레이크(100)의 작동은, 제어기(16)로부터의 제어신호에 의해 전자밸브(15)를 온으로 해서, 소정압의 작동유를 작동유공급부로부터 각 유로(11)에 공급함으로써 달성된다. 이때, 작동유는 상기한 체크밸브를 개재해서 유로(11)안으로 공급됨으로, 유로(11)안은 소정압상태로 유지된다.

한편, 제 1유실(12a)에서는, 배기쪽푸시로드(8)에 의해 마스터피스톤(12b)이 왕복구동되어서 유압이 발생한다. 이 마스터피스톤(12b)의 작동에 의해서 상기 작동유공급부로부터 공급된 작동유의 압력이 높아지고, 제 2유실(13a)의 슬레이브피스톤(13b)에 작용한다. 이 고압의 작동유압에 의해서, 즉, 마스터피스톤(12b)의 왕복동에 따라서 슬레이브피스톤(13b) 및 작동모드(17)가 구동된다. 그리고 슬레이브피스톤(13) 및 작동로드(17)의 작동에 의해 배기밸브(4)가 로커암(10)에 의한 개폐타이밍과는 다른 타이밍으로 개폐구동되게 된다.

또한 도 1중에 표시한 부호(19)는, 전자밸브(15)를 오프로해서 유로(11)안이 저압으로 되었을 때에, 마스터피스톤(12b)을 배기쪽푸시로드(8)로부터 격리하기 위한 평판스프링(Flat spring)이다.

여기서 압축압개방식엔진브레이크(100)의 작동시에 있어서의 각 기통의 배기밸브(4),(4)의 개폐타이밍에 대해서 설명하면, 도 1에 표시한 기통의 흡기밸브는, 통상시와 마찬가지로 피스톤(21)이 하사점을 통과한 직후에 폐쇄되고, 이 타이밍으로부터 압축공정이 개시된다. 한편, 압축행정으로부터 팽창행정으로의 이행시, 즉, 피스톤(21)이 압축상사점근처에 있을 때에도, 배기를 개시하는 기통(이 경우에는 유로(11)의 제 1유실(12a)쪽이 접속된 기통)의 배기쪽푸시로드(8)의 작동에 따라서 슬레이브피스톤(13b)이 구동되고, 이에 따라서 배기밸브(4),(4)가 개방구동된다. 따라서 피스톤(21)에 의해 연소실(20)에서 고압상태로 압축된 공기가 배기밸브(4),(4)로부터 배출된다. 마찬가지로 다른 기통의 배기밸브도, 이에 대응한 기통의 배기쪽푸시로드의 구동타이밍에 따라서 개폐구동된다. 그리고 각 기통에 있어서 상기한 바와 같이 배기밸브(4)가 작동함으로써, 실린더(22)내에서의 압축워크가 증대해서, 엔진(1)의 엔진브레이크힘이 커지도록 되어 있다.

또한, 압축압개방식엔진브레이크(100)의 작동시에는, 연료의 실린더내로의 공급은 정지된다. 또 차량의, 예를 들면 운전석(도시생략)근처에는 도시생략의 엔진브레이크장치용의 온오프스위치가 배설되어 있으며, 운전자가 이 온오프스위치를 조작함으로써, 압축압개방식엔진브레이크(100)의 작동·비작동이 절환되도록 되어 있다.

그런데 상기한 바와 같이, 이 엔진보조브레이크장치에는, 배기압에 의한 배기에너지에 의해 흡기를 과급하는, 소위 터보과급기(102)가 설치되어 있다. 이 터보과급기(102)는, 주로 엔진(1)의 배기통로(103)에 개재장착되어서 배기가스의 배기에너지를 받아서 회전하는 배기터빈(121)과, 엔진(1)의 흡기통로(104)에 개재장착되어서 상기 배기터빈(121)의 회전력에 의해 회전해서 흡입공기(흡기)를 압축하는 흡기콤프레서(122)로 이루어진다.

또한, 배기통로(103)상에는 터빈하우징(103A)이 형성되고, 배기터빈(121)은 이 터빈하우징(103A)내에 설치되어 있다. 마찬가지로 흡기통로(104)에는 콤프레서하우징(104A)이 형성되어 있으며, 이 콤프레서하우징(104A)내에 흡기콤프레서(122)가 설치되어 있다. 또 배기터빈(121)과 흡기콤프레서(122)는 터빈축(123)에 의해 접속되어 있으며, 흡기콤프레서(122)는, 배기터빈(121)의 회전수에 따른 회전수로 회전하도록 되어 있다.

그런데 상기한 터빈하우징(103A)에는, 배기터빈(121)에 충돌하는 배기가스의 속도를 조정하기 위한 배기스로틀수단(105)이 형성되어 있다. 이 배기스로틀수단(105)은, 도 1에 표시한 바와 같이 터빈하우징(103A)에 장착된 가변노즐(151)과, 이 가변노즐(151)의 개방도를 조정하는 작동기(152)로 이루어진다. 그리고 제어수단으로서의 제어기(ECU)(16)로부터의 작동제어신호에 의거해서 작동기(152)의 작동이 제어되도록 되어 있다. 이와 같이해서 제어되는 가변노즐(151)의 개방도를 죔으로써 배기터빈(121)에 충돌하는 배기가스의 유속이 빠르게되고, 반대로 가변노즐(151)의 개방도를 개방함으로써 배기가스의 유속이 느리게 된다. 이와 같은 배기터빈(121)의 가변노즐(151)은, VG(Variable Geometry:가변가이드베인)라 호칭된다.

덧붙여서 말하면 가변노즐(151)은, 예를 들면 배기터빈(127)의 터빈블레이드의 주위에 등간격으로 배열된 복수의 노즐베인으로 이루어지고, 노즐베인의 개방도를 가변으로 함으로써 상기 배기가스유량(배기가스속도)을 조정한다. 또한, 가변노즐(노즐베인)(151)의 가변조정은, 차량의 운전상태에 따라서 내연기관의 작동을 제어하는 엔진제어유닛(ECU)(16)의 제어하에서 작동기(152)를 구동함으로써 이루어진다.

또 흡기콤프레서(122)의 하류쪽에는, 이 콤프레서(122)에 의해서 압축되어서 흡기매니폴드(104)내에 인도되는 흡기의 압축압(부스트압)을 검출하기 위한 부스트압센서(172)가 짜넣어져 있다. 상기한 ECU(16)는, 이와 같은 부스트압센서(172)에 의해서 검출되는 부스트압을 비롯해서, 엔진을 운전제어하는 액셀개방도의 정보, 제동조작을 표시하는 브레이크스위치의 정보, 또는 엔진회전수 등의 정보를 입력하여, 이들 정보를 종합판단함으로써 차량의 운전상태를 감시하고 있다. 그리고 ECU(16)는, 차량의 운전상태에 따라서 상기 배기터빈(121)의 작동(작동기(152)의 구동)을 제어하고, 또 상기 전자밸브(15)를 구동함으로써 배기밸브(4),(4)를 개방하여, 실린더(1)내의 압축압을 개방한다.

그런데 상기한 바와 같이 터보과급기(102)와 압축압개방식엔진브레이크(100)를 구비해서 구성되는 내연기관(엔진)에 있어서, 본 발명에 관한 엔진보조브레이크장치가 특징으로 하는 바는, 압축행정상사점부근에 있어서 실린더(22)를 배기계에 연통시켜서 상기 실린더(22)내에 압축압을 개방하는 배기계의 연통단면적을, 상기 실린더(22)의 보어직경에 의해서 규정되는 보어단면적의 6.5%이상으로 설정한 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 예를들면 배기밸브(4),(4)만을 개방함으로써 실린더(22)내의 압축압을 개방해서 압축압개방식엔진브레이크(100)를 작용시킬 경우에는, 상기 배기밸브(4),(4)에 의해서 배기계에 연통되는 배기통로의 단면적, 구체적으로는 보조배기포오트(4a)에 있어서의 포오트개구면적을, 실린더(22)의 보어단면적의 6.5%이상으로 설정하고 있다. 즉,

[포오트개구면적/보어단면적]×100%≥6.5%

의 관계로 설정된다.

도 2는 실린더(22)의 압축압을 개방하기 위한 포오트개구면적의 보어단면적에 대한 비율을 바꾸었을 때의 흡수마력의 변화를 표시하고 있다. 또한, 실선A는 가변노즐부착터보과급기(VG터보(102))에 의한 과급있음경우의 흡수마력의 변화특성이고, 또 파선B는 과급없음경우의 흡수마력의 변화특성이다. 이 도 2에 표시한 바와 같이, 특히 과급있음 경우, 실린더(22)의 보어단면적에 대해서 배기포오트의 개구면적을 6.5%이상으로 설정하면, 흡수마력의 증대효과가 거의 포화된다. 그리고 이 조건에 의해서 최대한의 압축압개방식엔진브레이크효과를 얻을 수 있다.

바꾸어 말하면, 압축압개방에 의한 엔진브레이크효과를 최대한으로 발휘시키려면, 실린더(22)의 압축압을 개방하기 위한 포오트개구면적이, 그 보어단면적의 6.5%이상이 되도록 엔진설계를 행하면 된다. 가령 상기 포오트개구면적이 보어 단면적의 6.5%미만인 경우에는, 최대한의 흡수마력을 얻을 수 없고, 엔진자체가 가진 제동특성을 충분히 발휘시킬 수 없게 된다. 또 종래기술에 표시한 바와 같이, 배기포오트에 비해서 작은 직경의 보조배기밸브를 예로 들면, 그 보조배기포오트의 직경은 실린더(22)의 보어직경 130㎜에 대해서 5.5㎜정도로 설계되어 있으며, 그 보조배기포오트의 개구면적은 보어단면적에 대해서 0.17%정도를 차지하는데 불과하다. 따라서 어느 정도의 압축압개방식엔진브레이크효과를 얻을 수 있으나, 압축압개방에 의한 최대한의 흡수마력을 얻고있다고는 말하기 어렵다.

따라서 상기한 바와 같이 압축압개방용의, 예를 들면 보조배기밸브(8)에 의해서 개방되는 포오트개구면적을 보어단면적의 6.5%이상으로 설정한 엔진에 의하면, 그 흡수마력을 충분히 높여서 최대한의 압축압개방식엔진브레이크효과를 얻을 수 있다. 특히 가변노즐부착터보과급기(VG터보(102))를 병용하면, 그 과급효과와 더불어 높은 흡수마력을 얻을 수 있다. 즉 포오트개구면적을 보어단면적의 0.17%로부터 6.4%로 높였을 때의 흡수마력의 증대효과는, VG터보(102)를 병용한 쪽이 비약적으로 크며, 압축압개방식엔진브레이크능력을 충분히 발휘시킬 수 있다.

즉, 운전자의 조작에 의해 온·오프스위치가 온상태로 되면, ECU(16)로부터 작동기(152)에 대해서 가변노즐(151)의 작동제어신호가 출력되고, 이에 의해서 가변노즐(151)은 폐쇄방향으로 작동한다. 또 동시에 압축압개방식엔진브레이크(100)도 작동하고, 한쪽의 배기밸브(4)를 배기공정이외의 타이밍인, 압축행정상사점근처에서 개방시킨다. 이에 의해 흡기콤프레서(122)가 고속회전구동되어서 흡기를 과급하고, 실린더(22)내에 대량의 흡기가 도입된다. 그리고 압축행정상사점근처의 타이밍에 있어서, 상기한 바와 같이 포오트개구면적이 보어단면적의 6.5%이상으로 설정된 배기포오트(4a)로부터, 실린더(22)내의 대량의 흡기가 한꺼번에 배출되기 때문에, 큰 제동력을 얻을 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 배기포오트의 개구면적을 보어단면적의 6.5%이상으로 설정함으로써 최대한의 압축압개방식엔진브레이크효과를 발휘시킬 수 있음으로, 반대로 최대한의 압축압개방식엔진브레이크효과를 얻는 위에서의 배기밸브나 배기포오트의 설계지표를, 상기한 바와 같이 배기포오트의 개구면적을 보어단면적의 6.5%이상으로 설정하는 것으로 해서 효과적으로 줄 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 밸브구조가 다른 여러 가지 형식의 엔진에 적용가능하다. 예를 들면 도 3(a)에 표시한 바와 같이 2개의 배기밸브(4),(4)를 동시에 개방해서 압축압개방식엔진브레이크를 실현하는 엔진에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또 도 3(b)에 표시한 바와 같이, 배기밸브(4)와, 압축압개방식엔진브레이크(100)의 작동시에만 개방되는 보조배기밸브(40)를 동시에 개방해서 압축압개방식엔진브레이크를 실현하는 엔진에도 적용가능하다. 이 경우에는 상기 각 배기밸브(4),(40)에 의해서 배기계에 연통되는 배기통로의 단면적인 배기포오트 및 보조배기포오트의 각 포오트개구면적의 합을, 상기 실린더(22)의 보어단면적의 6.5%이상으로 설정하면 된다.

또 도 3(c)에 표시한 바와 같이 흡기밸브(50)와 배기밸브(4)를 2개씩 구비하고, 한쪽의 배기밸브(4)만을 개방해서, 압축압개방식엔진브레이크를 실현하는 엔진, 또는 도 3(d)에 표시한 바와 같이 흡기밸브(50)와 배기밸브(4)를 1개씩 구비하고, 압축압개방식엔진브레이크전용의 보조배기밸브(40)를 구비한 엔진에도 적용가능하다. 예를 들면, 실린더(1)의 보어직경이 130㎜이고, 배기밸브(4)와는 독립적으로 설치한 1개의 보조배기밸브(40)만을 개방해서 압축압을 개방하고, 이에 의해서 흡수마력을 얻는 경우에는, 상기 보조배기밸브(40)에 의해 개구되는 보조배기포오트의 직경(개구포오트직경)을 대략 33.5㎜로 설정하면 된다.

또한 도 3(e)에 표시한 바와 같이 1쌍의 흡기밸브(50)와 배기밸브(4)만을 구비하고, 상기 배기밸브(4)를 개방해서 압축압개방식엔진브레이크를 실현하는 엔진에도 적용할 수 있으며, 이 경우에는, 상기 배기밸브(4)에 의해서 배기계에 연통되는 배기통로의 단면적인 배기포오트(4a)의 포오트개구면적을 그 보어단면적의 6.5%이상으로 설정하면 된다. 그밖에, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형해서 실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 엔진보조브레이크장치에 의하면, 배기가스유량을 가변가능한 배기터빈을 사용해서 흡기를 과급하는 터보과급기를 구비한 엔진에 있어서, 실린더의 보어단면적에 대해서 배기계에의 연통단면적, 예를 들면 배기포오트개구면적이 6.5%이상으로 설정된 배기연통수단을 구비하고, 차량의 운전상태에 따라서 배기연통수단을 구동하는 동시에, 배기터빈을 고속회전시켜서 흡기를 과급하면서, 상기 실린더내의 과급된 높은 압축압을 개방해서 흡수마력을 얻음으로, 간편용이하게 효과적으로 최대한의 압축압개방식엔진브레이크효과를 얻을 수 있다. 또 최대한의 압축압개방식엔진브레이크효과를 얻는 위에서의 설계지표를 효과적으로 줄 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 내연기관(1)의 배기계에 설치된 배기터빈(121)과, 이 배기터빈(121)의 상류쪽에 설치되어서 상기 배기계의 통로단면적을 변경하는 가변노즐(151)과, 상기 배기터빈(121)에 연동해서 상기 내연기관(1)에 대한 흡기를 과급하는 흡기콤프레서(122)와, 상기 내연기관(1)의 실린더(22)의 보어단면적에 대해서 상기 배기계에의 연통단면적이 6.5%이상으로 설정되고, 상기 실린더(22)와 상기 배기계를 연통하는 배기연통수단과, 차량의 운전상태에 따라서 상기 내연기관(1)의 배기행정 및 압축행정 상사점부근에서 상기 배기연통수단을 연통시켜서 상기 실린더(22)내의 압축압을 개방시키는 동시에, 상기 가변노즐(151)을 상기 배기계의 통로단면적이 작아지는 방향으로 작동시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 엔진보조브레이크장치.