JP2001263134A - 内燃機関の排気ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気ブレーキ装置の作動制御系に電気的な短
絡が生じた場合であっても、機関回転速度の上昇を防止
する。 【解決手段】 電源５８の＋端子は、クラッチペダルス
イッチ５０，排気ブレーキ作動スイッチ４８及び排気ブ
レーキリレー６０のコイル部６０ａを介して、コントロ
ールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａ
に接続される。また、電源５８の＋端子は、排気ブレー
キリレー６０の端子部６０ｂの一端に接続され、端子部
６０ｂの他端部は、スロットル弁をバイパスするバイパ
ス通路を開閉する電磁式の開閉弁２４を介して、コント
ロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６
ｂに接続されると共に、排気通路に介装された排気シャ
ッタを開閉する電磁式の排気シャッタ弁４２に接続され
る。ここで、トランジスタ５６ａ及び５６ｂは、排気ブ
レーキの作動命令を同時に発生する物理的に別体な電気
素子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ブ
レーキ装置に関し、特に、排気ブレーキ装置の作動制御
系に電気的な短絡が生じた場合であっても、機関回転速
度の上昇を防止する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関を搭載するトラック等の
商用車には、一般に、減速性能を向上させるために排気
ブレーキ装置が取り付けられている。排気ブレーキ装置
は、排気通路に介装された排気シャッタにより、排気通
路を閉塞して内燃機関をコンプレッサとして作用させる
ことで、車両に大きな制動力を加える補助ブレーキ装置
として位置付けられる。

【０００３】排気ブレーキ装置は、ディーゼル機関だけ
ではなく、コンプレストナチュラルガス（以下「ＣＮ
Ｇ」という）機関にも取り付けられる。ＣＮＧ機関で
は、ミキサにより燃料と空気とを混合した混合気を形成
するため、排気ブレーキ装置の作動時に、バックファイ
ヤが発生することがある。このため、混合気の形成を防
止すべく、実開平６−４０３２６号に開示されるよう
に、ミキサ及びスロットル弁をバイパスするバイパス通
路を設けると共に、バイパス通路に電磁式開閉弁を介装
する技術が提案されている。

【０００４】ここで、従来のＣＮＧ機関では、図５に示
すような作動制御系によって、排気ブレーキ装置が制御
されている。即ち、クラッチスイッチ１によりクラッチ
が接状態であることが検出され、排気ブレーキ作動スイ
ッチ２により作動指示がなされており、かつ、コントロ
ールユニット３から作動命令が発せられると、コントロ
ールユニット３のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ３ａ及び
３ｂが作動し、電磁式の開閉弁４によりバイパス通路が
開通される。これと同時に、排気ブレーキリレー５のコ
イル部５ａがＯＮとなり、その端子部５ｂが短絡するこ
とで、排気シャッタ弁６により排気シャッタが回動駆動
され、排気通路が閉塞される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな作動系において、例えば、Ｉ／Ｏ端子たるトランジ
スタ３ａに電気的な短絡が生じると、排気ブレーキの作
動命令が発せられていなくとも、開閉弁４がＯＮとなっ
てしまい、バイパス通路が開通してしまう。この場合、
吸気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとから燃料供給量を演算
しているマスフロー方式の内燃機関では、吸気流量Ｑの
増加により燃料供給量が増量され、機関回転速度Ｎｅが
上昇してしまう。そして、機関回転速度Ｎｅが上昇する
と、車両の制動時に、車両全体の制動力が低下してしま
うおそれがある。

【０００６】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、マスフロー方式の内燃機関に排気ブレーキ装
置を取り付けた場合に、排気ブレーキ装置の作動制御系
に電気的な短絡が発生しても、機関回転速度が上昇しな
いようにした内燃機関の排気ブレーキ装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明では、図１に示すように、吸気通路Ａに介装され
たスロットル弁Ｂをバイパスするバイパス通路Ｃと、該
バイパス通路Ｃを開閉する通路開閉機構Ｄと、排気通路
Ｅを閉塞して内燃機関Ｆをコンプレッサとして作用させ
制動力を発生させる排気シャッタＧと、該排気シャッタ
Ｇを開閉するシャッタ開閉機構Ｈと、機関運転状態に基
づいて排気ブレーキの作動条件が成立したか否かを判定
する作動条件判定手段Ｉと、該作動条件判定手段Ｉによ
り排気ブレーキの作動条件が成立したと判定されたとき
に、排気ブレーキの作動命令を出力する第１及び第２の
作動命令出力手段Ｊ及びＫと、該第１の作動命令出力手
段Ｊにより排気ブレーキの作動命令が出力されたとき
に、前記シャッタ開閉機構Ｈを作動させて排気シャッタ
Ｇにより排気通路Ｅを閉塞するシャッタ開閉機構作動手
段Ｌと、前記第２の作動命令出力手段Ｋにより排気ブレ
ーキの作動命令が出力され、かつ、前記シャッタ開閉機
構作動手段Ｌによりシャッタ開閉機構Ｈが作動されたと
きに、前記通路開閉機構Ｄを作動させてバイパス通路Ｃ
を開通させる通路開閉機構作動手段Ｍと、を含んで内燃
機関の排気ブレーキ装置を構成したことを特徴とする。

【０００８】かかる構成によれば、排気ブレーキの作動
条件が成立したときに、第１及び第２の作動命令出力手
段により排気ブレーキの作動命令が出力される。そし
て、第１の作動命令出力手段から排気ブレーキの作動命
令が出力されると、排気シャッタにより排気通路が閉塞
される。また、第２の作動命令出力手段から排気ブレー
キの作動命令が出力され、かつ、第１の作動命令出力手
段からの排気ブレーキの作動命令に基づいて排気通路が
閉塞されたときに、バイパス通路が開通される。

【０００９】ここで、例えば、電気的な短絡により第１
の作動命令出力手段から、常時排気ブレーキの作動命令
が出力されるようになった場合を考える。すると、排気
ブレーキの非作動時には、排気通路が閉塞されて制動力
が発生するが、第２の作動命令出力手段から排気ブレー
キの作動命令が出力されていないため、バイパス通路は
開通されない。一方、電気的な短絡により第２の作動命
令出力手段から、常時排気ブレーキの作動命令が出力さ
れるようになった場合を考える。すると、排気ブレーキ
の非作動時には、第２の作動命令出力手段から排気ブレ
ーキの作動命令が出力されるが、第１の作動命令出力手
段から排気ブレーキの作動命令が出力されておらず、排
気通路が閉塞されていないため、バイパス通路は開通さ
れない。

【００１０】このため、電気的な短絡により作動制御系
に故障が発生しても、バイパス通路の開通により吸気流
量が増加することがない。従って、マスフロー方式の内
燃機関であっても、吸気流量の増加に伴って燃料供給量
が増量することが防止され、機関回転速度の上昇が防止
される。

【００１１】請求項２記載の発明では、前記作動条件判
定手段は、動力伝達系に介装されたクラッチが接状態の
ときに、排気ブレーキの作動条件が成立したか否かを判
定する構成であることを特徴とする。

【００１２】かかる構成によれば、動力伝達系に介装さ
れたクラッチが接状態のときのみ、作動条件判定手段に
より、機関運転状態に基づいて排気ブレーキの作動条件
が成立したか否かが判定される。従って、クラッチが接
状態のときのみ排気ブレーキが作動することとなり、例
えば、トランスミッションの変速時に排気ブレーキが作
動することがなく、不必要な排気ブレーキの作動が防止
される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。図２は、マスフロー方式の内燃機関
に、本発明に係る排気ブレーキ装置を適用した全体構成
を示す。

【００１４】内燃機関１０の吸気マニホルド１２には、
各気筒に対して燃料噴射を行なう燃料噴射弁１４が取り
付けられると共に、図示しないエアクリーナにより不純
物が濾過された空気を導く吸気通路１６が接続される。
吸気通路１６には、吸気流量Ｑを検出するエアフローメ
ータ１８と、図示しないアクセルペダルに連動して開度
が変化するスロットル弁２０と、が介装される。また、
吸気通路１６には、スロットル弁２０をバイパスするよ
うに、バイパス通路２２が併設され、ここに、バイパス
通路２２を開閉する電磁式の開閉弁２４（通路開閉機
構）が介装される。

【００１５】一方、内燃機関１０の排気マニホルド２６
には、排気を導く排気通路２８が接続される。排気通路
２８には、排気ブレーキ装置の一部を構成する排気シャ
ッタ３０と、空燃比を検出する空燃比センサ３２と、排
気を浄化させる触媒３４と、排気音を低減させるマフラ
３６と、が介装される。排気シャッタ３０は、リンク機
構３８を介してエアシリンダ４０の作動ロッド４０ａに
連結され、電磁式の排気シャッタ弁４２が介装された配
管４４によりエアリザーバ４６に接続される。従って、
排気シャッタ弁４２を開閉制御することによりエアシリ
ンダ４０が作動し、排気ブレーキ装置の作動及び解除制
御が行なわれることとなる。

【００１６】なお、リンク機構３８，エアシリンダ４０
及び排気シャッタ弁４２を含んで、シャッタ開閉機構が
構成される。また、排気ブレーキ装置の作動制御を行な
うために、エアフローメータ１８及び空燃比センサ３２
に加えて、排気ブレーキ作動スイッチ４８，クラッチペ
ダルスイッチ５０及び回転速度センサ５２が配設され
る。排気ブレーキ作動スイッチ４８は、排気ブレーキ装
置を作動させるか否かを指示するスイッチであって、例
えば、図示しないステアリングコラムのコンビネーショ
ンスイッチ近傍に取り付けられる。クラッチペダルスイ
ッチ５０は、動力伝達系に介装された図示しないクラッ
チの断接状態を検出するスイッチであって、クラッチペ
ダル５４に併設される。回転速度センサ５２は、機関回
転速度Ｎｅを検出するスイッチであって、例えば、図示
しないシグナルディスクプレートに取り付けられる。

【００１７】エアフローメータ１８，空燃比センサ３
２，排気ブレーキ作動スイッチ４８，クラッチペダルス
イッチ５０及び回転速度センサ５２の出力信号は、夫
々、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニ
ット５６に入力される。そして、コントロールユニット
５６は、後述するフローチャートに従って、排気ブレー
キ装置の制御を行なうべく、開閉弁２４及び排気シャッ
タ弁４２の駆動制御を行なう。

【００１８】なお、コントロールユニット５６は、作動
条件判定手段，第１の作動命令出力手段及び第２の作動
命令出力手段を、ソフトウエアにより実現する。図３
は、かかる構成からなる排気ブレーキ装置の作動制御系
の電気回路図である。

【００１９】−端子が接地された電源５８の＋端子は、
クラッチペダルスイッチ５０，排気ブレーキ作動スイッ
チ４８及び排気ブレーキリレー６０（通路開閉機構作動
手段）のコイル部６０ａを介して、コントロールユニッ
ト５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａに接続され
る。また、電源５８の＋端子は、排気ブレーキリレー６
０の端子部６０ｂの一端に接続され、端子部６０ｂの他
端部は、電磁式の開閉弁２４を介してコントロールユニ
ット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ｂに接続さ
れると共に、電磁式の排気シャッタ弁４２に接続され
る。ここで、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子た
るトランジスタ５６ａ及び５６ｂは、排気ブレーキ装置
の作動命令を発生するときに、同時に作動する物理的に
別体なものである。

【００２０】なお、排気ブレーキリレー６０と排気シャ
ッタ弁４２とを電気的に接続する構成が、シャッタ開閉
機構作動手段に該当する。次に、図４に示すフローチャ
ートを用い、排気ブレーキ装置の制御内容について説明
する。

【００２１】ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。
以下同様）では、回転速度センサ５２により機関回転速
度Ｎｅが検出される。ステップ２では、空燃比センサ３
２により空燃比が検出される。

【００２２】ステップ３では、検出された機関回転速度
Ｎｅ及び空燃比に基づいて、排気ブレーキの作動条件が
成立したか否かが判定される。ここで、作動条件が成立
するためには、機関回転速度Ｎｅが所定速度以上であ
り、かつ、空燃比が所定値以上となることが必要であ
る。これは、ストール防止及びバックファイヤ防止のた
めである。そして、排気ブレーキの作動条件が成立した
ならばステップ４へと進み（Ｙｅｓ）、排気ブレーキの
作動条件が成立していなければステップ１へと戻る（Ｎ
ｏ）。

【００２３】なお、ステップ１〜ステップ３の処理が、
作動条件判定手段に該当する。ステップ４では、排気ブ
レーキリレー６０をＯＮにすべく、コントロールユニッ
ト５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａが作動され
る。これにより、排気ブレーキリレー６０の端子部６０
ｂが短絡し、電磁式の排気シャッタ弁４２によりエアシ
リンダ４０にエアリザーバ４６からエアが供給され、排
気シャッタ３０により排気通路２８が閉塞される。そし
て、内燃機関１０をコンプレッサとして作用させること
で、車両に大きな制動力が発生する。なお、コントロー
ルユニット５６のトランジスタ５６ａを作動させる処理
が、第１の作動命令出力手段に該当する。

【００２４】ステップ５では、電磁式の開閉弁２４を作
動すべく、コントロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たる
トランジスタ５６ｂが作動される。これにより、バイパ
ス通路２２が開通され、内燃機関１０には、バイパス通
路２２を介して吸気が導入される。従って、内燃機関１
０のコンプレッサとしての抵抗が大となり、排気シャッ
タ３０による排気通路２８の閉塞と相俟って、排気ブレ
ーキ装置による制動力が効率良く奏されることとなる。
なお、コントロールユニット５６のトランジスタ５６ｂ
を作動させる処理が、第２の作動命令出力手段に該当す
る。

【００２５】以上説明した排気ブレーキ装置によれば、
排気ブレーキ装置の作動制御系、例えば、コントロール
ユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ａに電
気的な短絡が生じたときには、排気シャッタ３０により
排気通路２８が閉塞されるが、排気ブレーキの作動条件
が成立してトランジスタ５６ｂが作動しない限り、バイ
パス通路２２が開通することがない。また、コントロー
ルユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５６ｂに
電気的な短絡が生じたときには、排気ブレーキの作動条
件が成立してトランジスタ５６ａが作動しない限り、バ
イパス通路２２が開通することがない。

【００２６】このため、排気ブレーキ装置が搭載された
マスフロー方式の内燃機関において、排気ブレーキ装置
の作動制御系に電気的な短絡が生じても、作動条件が成
立しない限り吸気流量Ｑが増加せず、燃料供給量の増量
による機関回転速度Ｎｅの上昇を防止することができ
る。従って、排気ブレーキ装置による制動時であって
も、機関回転速度Ｎｅの上昇による制動力の低下が防止
され、安全性を向上させることができる。

【００２７】なお、以上説明した構成においては、排気
ブレーキリレー６０を作動させる電気素子として、コン
トロールユニット５６のＩ／Ｏ端子たるトランジスタ５
６ａを例に挙げたが、例えば、リレー，フォトカプラ等
の短絡が生じる可能性がある電気部品であってもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、電気的な短絡により作動制御系に故障が発
生しても、バイパス通路の開通により吸気流量が増加す
ることが防止される。そして、マスフロー方式の内燃機
関であっても、吸気流量の増加に伴って燃料供給量が増
量することが防止され、機関回転速度の上昇を防止する
ことができる。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、不必要な排
気ブレーキの作動が防止され、走行フィーリングを向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１に係るクレーム対応図

【図２】 本発明に係る排気ブレーキ装置を適用した内
燃機関の全体構成図

【図３】 同上の作動系を示す電気回路図

【図４】 同上の制御内容を示すフローチャート

【図５】 従来技術における排気ブレーキ装置の作動系
を示す電気回路図

【符号の説明】 １０ 内燃機関 １６ 吸気通路 ２０ スロットル弁 ２２ バイパス通路 ２４ 開閉弁 ２８ 排気通路 ３０ 排気シャッタ ３８ リンク機構 ４０ エアシリンダ ４２ 排気シャッタ弁 ５０ クラッチペダルスイッチ ５６ コントロールユニット ６０ 排気ブレーキリレー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G065 AA01 AA09 AA11 CA02 CA38 DA02 DA07 EA05 FA06 GA10 GA29 HA21 JA16 KA26 KA35 3G084 AA01 AA05 BA06 BA19 CA06 DA04 DA16 DA30 EB16 EB22 EC01 FA06 FA26 FA33 3G301 HA02 HA21 JA08 JB01 KA07 KA17 LA04 LC01 NA07 PA15Z PD01Z PE01Z PF05Z

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸気通路に介装されたスロットル弁をバイ
   パスするバイパス通路と、 該バイパス通路を開閉する通路開閉機構と、 排気通路を閉塞して内燃機関をコンプレッサとして作用
   させ制動力を発生させる排気シャッタと、 該排気シャッタを開閉するシャッタ開閉機構と、 機関運転状態に基づいて排気ブレーキの作動条件が成立
   したか否かを判定する作動条件判定手段と、 該作動条件判定手段により排気ブレーキの作動条件が成
   立したと判定されたときに、排気ブレーキの作動命令を
   出力する第１及び第２の作動命令出力手段と、 該第１の作動命令出力手段により排気ブレーキの作動命
   令が出力されたときに、前記シャッタ開閉機構を作動さ
   せて排気シャッタにより排気通路を閉塞するシャッタ開
   閉機構作動手段と、 前記第２の作動命令出力手段により排気ブレーキの作動
   命令が出力され、かつ、前記シャッタ開閉機構作動手段
   によりシャッタ開閉機構が作動されたときに、前記通路
   開閉機構を作動させてバイパス通路を開通させる通路開
   閉機構作動手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の排気ブ
   レーキ装置。
2. 【請求項２】前記作動条件判定手段は、動力伝達系に介
   装されたクラッチが接状態のときに、排気ブレーキの作
   動条件が成立したか否かを判定する構成である請求項１
   記載の内燃機関の排気ブレーキ装置。