JP2012202372A - Engine brake method and engine brake device - Google Patents
Engine brake method and engine brake device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012202372A JP2012202372A JP2011070160A JP2011070160A JP2012202372A JP 2012202372 A JP2012202372 A JP 2012202372A JP 2011070160 A JP2011070160 A JP 2011070160A JP 2011070160 A JP2011070160 A JP 2011070160A JP 2012202372 A JP2012202372 A JP 2012202372A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- brake
- engine
- exhaust valve
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
本発明は、排気ブレーキとの併用によるエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置に関する。 The present invention relates to an engine brake method and an engine brake device that are used in combination with an exhaust brake.
エンジン（内燃機関）を搭載した車両のブレーキシステムには、コストパフォーマンスの高さから排気ブレーキが一般的に使用されてきている。この排気ブレーキでは、内燃機関の排気通路のターボチャージャのタービンの下流側に排気ブレーキ弁（排気シャッター）を設けて、この排気ブレーキ弁を車両のエンジンブレーキ作動時に絞ることで、排気圧力を著しく増加させて、吸気圧力よりも著しく高くする。これにより、エンジンのポンプ損失（ＰＭＥＰ）を増加させて、エンジンブレーキ力を増加させている。図７に、この排気ブレーキ実施時のＰＶ線図を示す。この排気ブレーキでは、原理上、排気圧力を高めて、吸気圧力と排気圧力の圧力差を増加させるほどポンプ損失が増加するため、エンジンブレーキ力は高くなる。 An exhaust brake has been generally used in a brake system for a vehicle equipped with an engine (internal combustion engine) because of its high cost performance. In this exhaust brake, an exhaust brake valve (exhaust shutter) is provided downstream of the turbine of the turbocharger in the exhaust passage of the internal combustion engine, and this exhaust brake valve is throttled when the engine brake of the vehicle is operated, thereby significantly increasing the exhaust pressure. Let it be much higher than the intake pressure. This increases the pump loss (PMEP) of the engine and increases the engine braking force. FIG. 7 shows a PV diagram when the exhaust brake is executed. In this exhaust brake, in principle, the pump loss increases as the exhaust pressure is increased and the pressure difference between the intake pressure and the exhaust pressure is increased. Therefore, the engine brake force is increased.
しかしながら、排気圧力が増加すると、排気通路に設けられたターボチャージャのタービンに作用する圧力が高くなるので、排気圧力が高くなり過ぎると、タービンの寿命に悪影響を及ぼしたり、ＥＧＲ系等を含んだ排気系における排気漏れが生じたりする等の問題が生じる。そのため、排気圧力の増加には限界が存在し、大幅な排気圧力の増加はできない。 However, if the exhaust pressure increases, the pressure acting on the turbine of the turbocharger provided in the exhaust passage increases. Therefore, if the exhaust pressure becomes too high, the life of the turbine may be adversely affected, and the EGR system may be included. Problems such as exhaust leakage in the exhaust system occur. For this reason, there is a limit to the increase in exhaust pressure, and the exhaust pressure cannot be increased significantly.
一方で、この排気ブレーキによるエンジンブレーキ力よりも、より強力なエンジンブレーキ力を発生させる方法として、エンジンブレーキに併用して圧縮開放ブレーキを採用する方法がある。この圧縮開放ブレーキは、ジェイクブレーキ（Ｊａｋｅ Ｂｒａｋｅ）と呼ばれ、内燃機関の圧縮行程の上死点近傍で圧縮した吸気を排気側に開放することで、圧縮行程における仕事分（圧縮平均有効圧分）のエネルギーをブローダウンエネルギーとして排気系に与え、エンジンブレーキ力を増加させている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。 On the other hand, as a method of generating a stronger engine brake force than the engine brake force by the exhaust brake, there is a method of using a compression release brake in combination with the engine brake. This compression release brake is called a Jake brake, and releases the intake air compressed near the top dead center of the compression stroke of the internal combustion engine to the exhaust side. ) Is given as blowdown energy to the exhaust system to increase the engine braking force (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
つまり、圧縮行程でピストンが上死点付近で燃料を噴射せずに吸気を排気側に開放することで、吸気の圧縮が開放され運動エネルギーが失われ、さらに上死点通過後の膨張行程で吸気側から排気側への通路を閉じるとシリンダ内の吸気が少ない状態でピストンが下がるため抵抗となり、ブレーキ力を発生する。 In other words, in the compression stroke, the piston releases the intake air to the exhaust side without injecting fuel in the vicinity of the top dead center, so that the compression of the intake air is released and the kinetic energy is lost, and in the expansion stroke after passing the top dead center. When the passage from the intake side to the exhaust side is closed, the piston is lowered with a small amount of intake air in the cylinder, so that resistance is generated and braking force is generated.
この圧縮開放ブレーキでは、図８に、この圧縮開放ブレーキ実施時のＰＶ線図を示すが、圧縮行程における仕事量から膨張行程における仕事量を差し引いた分のエネルギーを吸収することができる。この仕事量の差（吸収エネルギー量：吸収動力量）は図８の斜線部の面積に相当する。この仕事量の差、即ち斜線部の面積を増加させるためには、図８の横軸のシリンダ容積に関係する底辺の長さと、縦軸のシリンダ内の圧力に関係する高さを増加させる必要があるが、斜線部の底辺の長さはエンジンの排気量に関係し制限がある。また、斜線部の高さに関係する圧縮行程におけるシリンダ内の圧力変化はシリンダ内の容積の増減に対して、熱力的に定められる断熱変化（ポリトロープ変化）に準ずるため、その履歴圧力を大きく高めることはできない。 In this compression release brake, FIG. 8 shows a PV diagram when the compression release brake is performed, and it is possible to absorb the energy obtained by subtracting the work amount in the expansion stroke from the work amount in the compression stroke. This work amount difference (absorbed energy amount: absorbed power amount) corresponds to the area of the shaded portion in FIG. In order to increase the difference in work amount, that is, the area of the shaded portion, it is necessary to increase the length of the base related to the cylinder volume on the horizontal axis and the height related to the pressure in the cylinder on the vertical axis in FIG. However, the length of the bottom of the shaded area is related to the engine displacement and is limited. In addition, since the pressure change in the cylinder in the compression stroke related to the height of the shaded part is in accordance with the heat insulation change (polytropic change) that is determined thermally, with respect to the increase or decrease of the volume in the cylinder, the history pressure is greatly increased. It is not possible.
この圧縮開放ブレーキの吸収動力量を増加するためには、ターボチャージャやスーパーチャージャ等による過給によって圧縮開始初期圧力を高め、圧縮端圧力を増加させることが必要となる。この場合に、この高い圧縮端圧力で排気弁を開弁操作することが必要になる。 In order to increase the amount of absorbed power of the compression release brake, it is necessary to increase the compression start initial pressure and increase the compression end pressure by supercharging with a turbocharger or a supercharger. In this case, it is necessary to open the exhaust valve with this high compression end pressure.
しかしながら、排気弁を数ＭＰａ（数十ｂａｒ）となるような圧縮端圧力に抗って開くのは、排気弁の駆動系やその駆動系を保持するシリンダヘッドのヘッド面に対して、圧縮開放端圧力に比例する大きな力が作用するので大きな機械的ストレスが生じる。 However, the exhaust valve is opened against the compression end pressure of several MPa (several tens of bars) because the exhaust valve drive system and the cylinder head holding the drive system are compressed and released. Since a large force proportional to the end pressure acts, a large mechanical stress is generated.
そのため、従来技術においては、圧縮開放ブレーキでは排気弁駆動系に油圧駆動方式が採用されるか、通常の排気弁よりも小径の圧縮開放ブレーキ専用の排気弁（サードバルブ）が使用されている。しかし、これらのいずれの場合においても、エンジンのシリンダヘッドに関係する部分を中心にして、大きな設計変更と、機械的ストレスに強い装備部品が必要となり、コスト高になるという問題がある。 Therefore, in the prior art, the compression release brake employs a hydraulic drive system in the exhaust valve drive system, or an exhaust valve (third valve) dedicated to the compression release brake having a smaller diameter than that of a normal exhaust valve. However, in any of these cases, there is a problem that a large design change and equipment parts that are resistant to mechanical stress are required centering on the portion related to the cylinder head of the engine, resulting in high costs.
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮開放ブレーキで問題となる圧縮行程の上死点付近の圧縮端圧力に起因する排気弁の開弁時における高い機械的ストレスを回避できると共に、圧縮開放ブレーキと同程度のエンジンブレーキ効果を実現でき、しかも、簡素な可変動弁システムで高いエンジンブレーキ力を確保できるエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a high machine when the exhaust valve is opened due to the compression end pressure near the top dead center of the compression stroke, which is a problem in the compression release brake. An engine brake method and an engine brake device that can avoid mechanical stress, achieve an engine brake effect comparable to that of a compression release brake, and can secure a high engine brake force with a simple variable valve system. .
上記のような目的を達成するための本発明のエンジンブレーキ方法は、内燃機関を搭載した車両における、圧縮行程で排気弁を開弁するブレーキ方法であって、ブレーキ力発生時に、排気通路に設けた排気ブレーキ弁を絞ると共に、エンジンブレーキ力を発生させるための前記排気弁の開弁期間を、クランク角度で圧縮行程の下死点４０度前から膨張行程の上死点後４０度の間の期間の５０％以上かつ１００％以下の範囲とすると共に、膨張行程では、この膨張行程の５０％以上かつ１００％以下の範囲で前記排気弁を閉弁することを特徴とする方法である。 An engine braking method of the present invention for achieving the above object is a braking method for opening an exhaust valve in a compression stroke in a vehicle equipped with an internal combustion engine, and is provided in an exhaust passage when a braking force is generated. The exhaust valve opening period for reducing the exhaust brake valve and generating the engine braking force is between 40 degrees before the bottom dead center of the compression stroke and 40 degrees after the top dead center of the expansion stroke at the crank angle. In the expansion stroke, the exhaust valve is closed in a range of 50% or more and 100% or less of the expansion stroke.
言い換えれば、本発明では、エンジンブレーキ力の発生時に、圧縮行程の上死点付近で排気弁を開弁する圧縮開放ブレーキのように、筒内最高圧力（圧縮端圧力）を高めることでエンジンブレーキ力を高めるのではなく、エンジンブレーキ力の発生時に、排気ブレーキ弁を絞りつつ、圧縮行程の略全域にわたって排気弁を開放して、排気ブレーキ弁の絞りで生じた高い排気圧力を圧縮行程の初期段階で利用して、シリンダ内圧力を圧縮行程の初期段階から速やかに高めて、圧縮行程におけるシリンダ内平均有効圧を高める。 In other words, in the present invention, when the engine braking force is generated, the engine brake is increased by increasing the maximum in-cylinder pressure (compression end pressure) like a compression release brake that opens the exhaust valve near the top dead center of the compression stroke. When the engine braking force is generated, the exhaust brake valve is throttled and the exhaust valve is opened over substantially the entire compression stroke, so that the high exhaust pressure generated by the exhaust brake valve throttle is reduced to the initial stage of the compression stroke. The pressure in the cylinder is rapidly increased from the initial stage of the compression stroke to increase the average effective pressure in the cylinder in the compression stroke.
これにより、圧縮行程における吸収仕事量を確保してエンジンブレーキ力を確保し、同時に、圧縮端圧力が高くなることを抑制して、排気弁の駆動系にかかる負担を軽減する。つまり、本発明では、排気ブレーキによる排気圧力を活用する。 As a result, the work of absorption in the compression stroke is ensured to ensure the engine braking force, and at the same time, the increase in the compression end pressure is suppressed to reduce the burden on the exhaust valve drive system. That is, in the present invention, the exhaust pressure by the exhaust brake is utilized.
この方法によれば、排気ブレーキと、圧縮行程における排気弁のリフトとを組み合わせることにより、圧縮開放ブレーキで問題となる、高い圧縮端圧力下での排気弁の開弁における機械的ストレスを回避しつつ、圧縮開放ブレーキと同等のエンジンブレーキ効果を実現することができる。しかも、簡素な可変動弁システムで高いエンジンブレーキ力を確保することができる。 According to this method, by combining the exhaust brake and the lift of the exhaust valve in the compression stroke, mechanical stress in opening the exhaust valve under a high compression end pressure, which is a problem in the compression release brake, is avoided. However, an engine brake effect equivalent to that of the compression release brake can be realized. Moreover, a high engine braking force can be secured with a simple variable valve system.
つまり、圧縮行程の初期段階で、排気ブレーキ弁の絞りにより、高い排気圧力を利用することで、非常に高い過給圧を得たのと同じ状態にできるので、筒内圧力を圧縮行程の初期段階から速やかに高めることができる。 In other words, in the initial stage of the compression stroke, by using the high exhaust pressure by restricting the exhaust brake valve, it is possible to achieve the same state as when a very high boost pressure was obtained. It can be increased quickly from the stage.
また、圧縮行程中は、排気弁が開いている状態であるので、排気ブレーキによって生じた高い排気圧力を受けながらも、シリンダ内のガスは排気ポート側に抜けるので、筒内圧力が著しく高くなることを防止できる。これにより、圧縮行程を通して一定以上の筒内圧力を保つことができ、排気弁の駆動系に対して大きな負担を掛けることなく、圧縮行程における排気弁の開弁動作ができる。 Further, since the exhaust valve is in an open state during the compression stroke, the cylinder pressure escapes to the exhaust port side while receiving a high exhaust pressure generated by the exhaust brake, so the in-cylinder pressure becomes remarkably high. Can be prevented. As a result, the cylinder pressure above a certain level can be maintained throughout the compression stroke, and the exhaust valve can be opened during the compression stroke without imposing a heavy burden on the exhaust valve drive system.
更に、圧縮行程に続く膨張行程では吸気弁と排気弁は共に全閉となるが、圧縮行程でガスの大半が抜け出ているため、膨張行程で回収される仕事量は極めて限定的となる。そのため、圧縮開放ブレーキと同様に圧縮仕事の方が膨張仕事よりも大きくなり、吸収動力を高めて、ブレーキ効果を大きくすることができる。 Further, both the intake valve and the exhaust valve are fully closed in the expansion stroke following the compression stroke, but since most of the gas has escaped in the compression stroke, the amount of work recovered in the expansion stroke is extremely limited. Therefore, like the compression release brake, the compression work becomes larger than the expansion work, so that the absorption power can be increased and the braking effect can be increased.
また、上記のエンジンブレーキ方法において、前記エンジンブレーキ力を発生させるための前記排気弁の最大リフト量は、前記排気弁の排気行程における最大リフト量の５％以上かつ１００％以下とする。 In the engine braking method, the maximum lift amount of the exhaust valve for generating the engine braking force is 5% or more and 100% or less of the maximum lift amount in the exhaust stroke of the exhaust valve.
つまり、圧縮行程における排気弁の最大リフト量が、排気行程における排気弁最大リフト量の５％より小さくなると、同圧縮行程初期におけるガスの筒内再導入による筒内圧力増加と、圧縮行程後期における筒内ガスの排出に支障が生じ、同行程において排気弁を開弁した効果が限定的となる。また、バルブリフト量の最大リフト量は排気弁の加速度限界等により規定されるが、排気行程におけるリフト量以上のバルブリフト量を同圧縮行程にて確保しても、エンジンブレーキ性能に及ぼす影響がほぼ皆無である。 That is, when the maximum lift amount of the exhaust valve in the compression stroke is smaller than 5% of the maximum lift amount of the exhaust valve in the exhaust stroke, the cylinder pressure increases due to the reintroduction of gas in the cylinder in the early stage of the compression stroke, and in the latter half of the compression stroke. Discharging the in-cylinder gas occurs, and the effect of opening the exhaust valve in the same stroke is limited. In addition, the maximum lift amount of the valve lift amount is defined by the acceleration limit of the exhaust valve, etc., but even if a valve lift amount that is greater than the lift amount in the exhaust stroke is ensured in the same compression stroke, it does not affect the engine braking performance. Almost nothing.
上記のような目的を達成するための本発明のブレーキ装置は、内燃機関を搭載した車両における、圧縮行程で排気弁を開弁するブレーキ装置であって、ブレーキ力発生時に、排気通路に設けた排気ブレーキ弁を絞ると共に、エンジンブレーキ力を発生させるための前記排気弁の開弁期間を、クランク角度で圧縮行程の下死点４０度前から膨張行程の上死点後４０度の間の期間の５０％以上かつ１００％以下の範囲とすると共に、膨張行程では、この膨張行程の５０％以上かつ１００％以下の範囲で前記排気弁を閉弁するように構成される。 The brake device of the present invention for achieving the above object is a brake device that opens an exhaust valve in a compression stroke in a vehicle equipped with an internal combustion engine, and is provided in an exhaust passage when a braking force is generated. The exhaust valve is opened to throttle the exhaust brake valve and generate engine braking force. The crank angle is a period between 40 degrees before the bottom dead center of the compression stroke and 40 degrees after the top dead center of the expansion stroke. In the expansion stroke, the exhaust valve is closed in the range of 50% to 100% of the expansion stroke.
この構成によれば、排気ブレーキと、圧縮行程での排気弁のリフトとを組み合わせることにより、圧縮開放ブレーキで問題となる、高い圧縮端圧力下での排気弁の開弁における機械的ストレスを回避しつつ、圧縮開放ブレーキと同等のエンジンブレーキ効果を実現することができ、しかも、簡素な可変動弁システムで高いエンジンブレーキ力を確保することができる。 According to this configuration, by combining the exhaust brake and the lift of the exhaust valve in the compression stroke, mechanical stress in opening the exhaust valve under a high compression end pressure, which is a problem in the compression release brake, is avoided. However, an engine braking effect equivalent to that of the compression release brake can be realized, and a high engine braking force can be ensured with a simple variable valve system.
また、上記のエンジンブレーキ装置において、前記エンジンブレーキ力を発生させるための前記排気弁の最大リフト量は、前記排気弁の排気行程における最大リフト量の５％以上かつ１００％以下とするように構成される。 In the engine brake device, the maximum lift amount of the exhaust valve for generating the engine braking force is configured to be not less than 5% and not more than 100% of the maximum lift amount in the exhaust stroke of the exhaust valve. Is done.
本発明に係るエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置によれば、排気ブレーキと圧縮行程の略全域にわたる排気弁のリフトとを組み合わせることにより、上死点付近で排気弁をリフトする圧縮開放ブレーキで問題となる、圧縮行程の上死点付近における圧縮端圧力に起因する排気弁の開弁時における高い機械的ストレスを回避できると共に、圧縮開放ブレーキと同程度のエンジンブレーキ効果を実現でき、しかも、簡素な可変動弁システムで高いエンジンブレーキ力を確保できる。 According to the engine brake method and the engine brake device of the present invention, there is a problem with the compression release brake that lifts the exhaust valve near the top dead center by combining the exhaust brake and the lift of the exhaust valve over substantially the entire compression stroke. It is possible to avoid high mechanical stress when the exhaust valve is opened due to the compression end pressure near the top dead center of the compression stroke, and to realize an engine braking effect equivalent to that of the compression release brake, and in a simple manner. High engine braking force can be secured with a variable valve system.
以下、本発明に係る実施の形態のエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an engine brake method and an engine brake device according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係る実施の形態のエンジンブレーキ装置は、内燃機関を搭載した車両における、圧縮行程で排気弁を開弁するブレーキ装置であり、内燃機関の排気通路に設けた排気ブレーキ弁と内燃機関の圧縮行程においても開弁可能に構成された排気弁開閉機構を備えて構成される。 An engine brake device according to an embodiment of the present invention is a brake device that opens an exhaust valve in a compression stroke in a vehicle equipped with an internal combustion engine. The exhaust brake valve provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and the internal combustion engine The exhaust valve opening / closing mechanism is configured to be openable even in the compression stroke.
この実施の形態のエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置では、ブレーキ力発生時に、排気通路に設けた排気ブレーキ弁を絞ると共に、エンジンブレーキ力を発生させるための排気弁の開弁期間（Ａ１〜Ａ２）を、クランク角度で圧縮行程の下死点（ＢＤＣ）４０度前を経過した時点と膨張行程の上死点後４０度を経過した時点との間の期間の５０％以上かつ１００％以下とし、圧縮行程における排気弁の開弁時期はクランク角度で圧縮行程の下死点４０度前から４５度の範囲が好ましい。 In the engine braking method and the engine braking device of this embodiment, when the braking force is generated, the exhaust brake valve provided in the exhaust passage is throttled and the exhaust valve opening period (A1 to A2) for generating the engine braking force is generated. Is 50% or more and 100% or less of the period between the time when 40 degrees before the bottom dead center (BDC) of the compression stroke has passed at the crank angle and the time when 40 degrees after the top dead center of the expansion stroke has passed, The opening timing of the exhaust valve in the compression stroke is preferably in the range from 40 degrees before the bottom dead center of the compression stroke to 45 degrees in terms of crank angle.
膨張行程では、この膨張行程の５０％以上かつ１００％以下の範囲の期間で閉弁し、排気弁の開弁時期は、膨張行程上死点（ＴＤＣ）の２５度前から４５度の範囲が好ましい。 In the expansion stroke, the valve is closed in a period of 50% or more and 100% or less of the expansion stroke, and the opening timing of the exhaust valve is within a range of 45 degrees from 25 degrees before the top dead center (TDC) of the expansion stroke. preferable.
圧縮行程での排気弁の開弁時期を圧縮行程期間の５０％より小さくすると、開弁時間の短さにより圧縮行程初期段階における筒内圧力上昇、もしくは圧縮行程後期におけるガス排出に支障が生じるため、圧縮行程における排気弁改善によるエンジンブレーキ効果が小さくなる。 If the opening timing of the exhaust valve in the compression stroke is made smaller than 50% of the compression stroke period, a short valve opening time may cause an increase in in-cylinder pressure in the initial stage of the compression stroke, or gas discharge in the later stage of the compression stroke. The engine braking effect due to the improvement of the exhaust valve in the compression stroke is reduced.
つまり、本発明のエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置は、排気ブレーキと排気弁の圧縮行程におけるリフトを併用するエンジンブレーキであって、内燃機関の圧縮行程の略全域にわたって、排気弁を開放することを特徴とする。 In other words, the engine brake method and the engine brake device of the present invention are engine brakes that use both the exhaust brake and the lift in the compression stroke of the exhaust valve, and open the exhaust valve over substantially the entire compression stroke of the internal combustion engine. Features.
そして、エンジンブレーキ力を発生させるための圧縮行程における排気弁の最大リフト量Ｌ１は、排気弁の排気行程における最大リフト量Ｌｍａｘの５％以上かつ１００％以下とするように構成される。５％以下にすると圧縮行程におけるガス交換に対して絞り損失が大きくなり、ガス交換を円滑に行えないためエンジンブレーキ力が低下し、１００％以上のバルブリフト量を設定しても、エンジンブレーキ力に及ぼす影響が無いためである。 The maximum lift amount L1 of the exhaust valve in the compression stroke for generating the engine braking force is configured to be 5% or more and 100% or less of the maximum lift amount Lmax in the exhaust stroke of the exhaust valve. If it is less than 5%, the throttle loss will increase with respect to the gas exchange in the compression stroke, and the engine brake force will be reduced because the gas exchange cannot be performed smoothly. This is because there is no influence on the above.
そして、第１の実施の形態のエンジンブレーキ装置におけるエンジンブレーキ方法では、内燃機関の圧縮行程の略全域にわたって排気弁を山形形状にリフトして排気弁を開放する。より具体的には、エンジンブレーキ力を発生させるための排気弁の開弁期間（Ａ１〜Ａ２）における、排気弁のリフト量Ｌを山形のリフト量とする。この様子を、図１に例示する。 Then, in the engine braking method in the engine braking device of the first embodiment, the exhaust valve is lifted into a chevron shape over substantially the entire compression stroke of the internal combustion engine to open the exhaust valve. More specifically, the lift amount L of the exhaust valve in the opening period (A1 to A2) of the exhaust valve for generating the engine braking force is a mountain-shaped lift amount. This is illustrated in FIG.
また、第２の実施の形態のエンジンブレーキ装置におけるエンジンブレーキ方法では、内燃機関の圧縮行程の略全域にわたって排気弁を略一定のリフトに保持して排気弁を開放する。より具体的には、エンジンブレーキ力を発生させるための排気弁の開弁期間（Ｂ１〜Ｂ２）で略一定のリフト量Ｌｍに維持する。この様子を、図２に例示する。 Further, in the engine braking method in the engine braking device of the second embodiment, the exhaust valve is held at a substantially constant lift over substantially the entire compression stroke of the internal combustion engine, and the exhaust valve is opened. More specifically, the lift amount Lm is maintained at a substantially constant value during the valve opening period (B1 to B2) of the exhaust valve for generating the engine braking force. This is illustrated in FIG.
これらのエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置によれば、筒内圧力（シリンダ内の圧力）を、圧縮行程の初期段階では、排気ブレーキ弁の絞りによって生じる高い排気圧力を利用して、非常に高い過給圧を得たのと同じ状態にすることができるので、図３の筒内圧力のシミュレーション結果の太線Ａに示すように、筒内圧力を圧縮行程の初期段階から速やかに高めることができる。なお、このシミュレーション結果は、脈動等を含めてエンジン内部の空気流動を評価することができるエンジンシミュレーションの計算結果である。 According to these engine braking methods and engine braking devices, the in-cylinder pressure (in-cylinder pressure) is very high by using the high exhaust pressure generated by the throttle of the exhaust brake valve in the initial stage of the compression stroke. Since it can be in the same state as when the supply pressure is obtained, the in-cylinder pressure can be quickly increased from the initial stage of the compression stroke, as indicated by the thick line A in the in-cylinder pressure simulation result of FIG. This simulation result is a calculation result of an engine simulation that can evaluate the air flow inside the engine including pulsation and the like.
一方、圧縮行程中は排気弁が常時開いている状態であるので、筒内ガスは、排気ブレーキ弁の絞りで高くなった排気圧力を受けながら、ピストンの移動に伴って再び排気ポートへと抜け出るため、圧縮行程を通して一定以上の筒内圧力を確保しながらも著しく高くならない。従って、圧縮開放ブレーキ（図３の細線Ｂ）のように筒内圧力が著しく高くなることを防ぐことができる。その結果、排気弁の駆動系に対して大きな負担をかけることなく、排気弁の開弁動作をすることができるようになる。 On the other hand, since the exhaust valve is always open during the compression stroke, the in-cylinder gas escapes to the exhaust port again as the piston moves while receiving the exhaust pressure increased by the throttle of the exhaust brake valve. For this reason, the cylinder pressure is not significantly increased while ensuring a certain cylinder pressure over the compression stroke. Therefore, it is possible to prevent the in-cylinder pressure from becoming extremely high like the compression release brake (thin line B in FIG. 3). As a result, the exhaust valve can be opened without imposing a heavy burden on the exhaust valve drive system.
そして、圧縮行程に続く膨張行程では、図１及び図２に示すように排気弁は吸気弁と共に全閉となるが、圧縮行程で筒内ガスの大半が抜け出ているため、膨張行程で回収される仕事量は極めて少なくなる。その結果、圧縮開放ブレーキと同様に圧縮仕事が膨張仕事より大きくなり、吸収エネルギー量を高めることができる。なお、圧縮行程で排気弁が閉じている場合では、筒内ガスに対して行われた圧縮仕事は、その大半が膨張行程にて回収されるので、吸収エネルギー量は殆どない。 In the expansion stroke following the compression stroke, as shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust valve is fully closed together with the intake valve. However, since most of the in-cylinder gas has escaped in the compression stroke, it is recovered in the expansion stroke. The amount of work to be done is extremely small. As a result, like the compression release brake, the compression work becomes larger than the expansion work, and the amount of absorbed energy can be increased. When the exhaust valve is closed during the compression stroke, most of the compression work performed on the in-cylinder gas is recovered during the expansion stroke, so there is almost no absorbed energy.
図４に図３のシミュレーション結果に基づくＰＶ線図を示す。本発明では、圧縮開放ブレーキのように、筒内最高圧力を高めるのではなく、圧縮行程における筒内平均有効圧を高めることで圧縮行程における吸収仕事量（吸収エネルギー量）を確保しつつ、同時に圧縮端圧力を抑制し、そのリフトパターンと併せて排気弁及びその駆動系にかかる負担を最小限としながら膨張行程における仕事回収量を大きく低減させることで、エンジンブレーキ力の確保を可能とする。つまり、本発明は、排気ブレーキによる排気圧力を活用するものである。 FIG. 4 shows a PV diagram based on the simulation result of FIG. In the present invention, as in the case of the compression release brake, the maximum cylinder pressure is not increased, but the in-cylinder average effective pressure in the compression stroke is increased to ensure the absorbed work amount (absorbed energy amount) in the compression stroke. By suppressing the compression end pressure and reducing the work recovery amount in the expansion stroke while minimizing the burden on the exhaust valve and its drive system together with the lift pattern, it is possible to ensure the engine braking force. That is, the present invention utilizes the exhaust pressure by the exhaust brake.
図５と図６に、全エンジン回転数にわたっての排気圧力と吸収トルクとの関係についてのシミュレーション評価結果を示す。実施例が本発明を示し、比較例１が圧縮解放ブレーキシステムを示し、比較例２は排気ブレーキのみを示し、比較例３は通常の圧縮行程で排気を開弁しない通常のエンジンブレーキを示す。 5 and 6 show simulation evaluation results regarding the relationship between exhaust pressure and absorption torque over the entire engine speed. The embodiment shows the present invention, the comparative example 1 shows a compression release brake system, the comparative example 2 shows only an exhaust brake, and the comparative example 3 shows a normal engine brake which does not open the exhaust in a normal compression stroke.
図５に示すように、エンジンの低速回転域では、本発明の実施例は、圧縮解放ブレーキシステムの比較例１より高い排気圧力を確保しないと、図６に示すように、同等の吸収トルクを確保できないが、排気ブレーキのみの比較例２や通常のエンジンブレーキの比較例３と比較すると、図６に示すように大きな吸収トルクを確保することができる。 As shown in FIG. 5, in the low speed rotation region of the engine, in the embodiment of the present invention, if an exhaust pressure higher than that of Comparative Example 1 of the compression release brake system is not secured, an equivalent absorption torque is obtained as shown in FIG. 6. Although it cannot be ensured, as compared with Comparative Example 2 with only the exhaust brake and Comparative Example 3 with a normal engine brake, a large absorption torque can be ensured as shown in FIG.
また、エンジンの高速回転域では、本発明の実施例は、圧縮解放ブレーキシステムの比較例１より多少高い排気圧力で、図６に示すように、同等の吸収トルクを確保できる。また、排気ブレーキのみの比較例２や通常のエンジンブレーキの比較例３と比較すると、図６に示すように大きな吸収トルクを確保することができる。 Further, in the high-speed rotation region of the engine, the embodiment of the present invention can secure an equivalent absorption torque as shown in FIG. 6 at a slightly higher exhaust pressure than Comparative Example 1 of the compression release brake system. Further, as compared with Comparative Example 2 with only an exhaust brake and Comparative Example 3 with a normal engine brake, a large absorption torque can be secured as shown in FIG.
図５と図６から、大幅に低い最高排気圧力条件にて、本発明の実施例１が、圧縮開放ブレーキシステムの比較例１と同等のエンジンブレーキトルクを確保できることが分かる。なお、この実施例としては第１の実施の形態のシミュレーション評価結果を示しているが、第２の実施の形態も略同様な結果が得られている。 5 and 6 that Example 1 of the present invention can secure the engine brake torque equivalent to that of Comparative Example 1 of the compression release brake system at a significantly low maximum exhaust pressure condition. In addition, although the simulation evaluation result of 1st Embodiment is shown as this Example, the substantially same result is obtained also in 2nd Embodiment.
上記のエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置によれば、排気ブレーキと圧縮行程の略全域にわたる排気弁のリフトとを組み合わせることにより、上死点付近で排気弁をリフトする圧縮開放ブレーキで問題となる、圧縮行程の上死点付近の圧縮端圧力に起因する排気弁の開弁時における高い機械的ストレスを回避できると共に、圧縮開放ブレーキと同程度のエンジンブレーキ効果を実現できる。 According to the engine brake method and the engine brake device described above, it becomes a problem in the compression release brake that lifts the exhaust valve near the top dead center by combining the exhaust brake and the lift of the exhaust valve over substantially the entire compression stroke. High mechanical stress at the time of opening of the exhaust valve due to the compression end pressure near the top dead center of the compression stroke can be avoided, and an engine brake effect comparable to that of the compression release brake can be realized.
しかも、ガソリンエンジンシステムでは既に量産化されているよりも簡素な可変動弁システムで高いエンジンブレーキ力を確保できる。 In addition, a gasoline engine system can secure a high engine braking force with a simple variable valve system that has already been mass-produced.
本発明のエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置によれば、圧縮開放ブレーキで問題となる圧縮行程の上死点付近の圧縮端圧力に起因する排気弁の開弁時における高い機械的ストレスを回避できると共に、圧縮開放ブレーキと同程度のエンジンブレーキ効果を実現でき、しかも、簡素な可変動弁システムで高いエンジンブレーキ力を確保できる。従って、自動車等の内燃機関を搭載して、排気ブレーキを使用する車両のエンジンブレーキ方法及びエンジンブレーキ装置として利用することができる。 According to the engine brake method and the engine brake device of the present invention, it is possible to avoid high mechanical stress when the exhaust valve is opened due to the compression end pressure near the top dead center of the compression stroke, which is a problem in the compression release brake. The engine braking effect can be achieved to the same extent as the compression release brake, and a high engine braking force can be secured with a simple variable valve system. Therefore, it can be used as an engine braking method and an engine braking device for a vehicle that uses an exhaust brake and is mounted with an internal combustion engine such as an automobile.
Ａ１ ブレーキ力発生のための排気弁の開放開始
Ａ２ ブレーキ力発生のための排気弁の開放終了
Ｂ１ 排気弁のリフト量が略一定になった時期
Ｂ２ 排気弁のリフト量を略一定から閉じ始める時期
Ｌ ブレーキ力発生のための排気弁のリフト量
Ｌ１ ブレーキ力発生のための排気弁の山形のリフト量の最大値
Ｌｍ ブレーキ力発生のための排気弁の略一定のリフト量
Ｌｍａｘ 排気弁の最高リフト量
A1 Start of opening of exhaust valve for generating brake force A2 End of opening of exhaust valve for generating brake force B1 Time when lift amount of exhaust valve becomes substantially constant B2 Time when lift amount of exhaust valve starts to close from substantially constant L Lift amount of exhaust valve for generating brake force L1 Maximum value of chevron lift of exhaust valve for generating brake force Lm Exactly constant lift amount of exhaust valve for generating brake force Lmax Maximum lift of exhaust valve amount
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011070160A JP2012202372A (en) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | Engine brake method and engine brake device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011070160A JP2012202372A (en) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | Engine brake method and engine brake device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012202372A true JP2012202372A (en) | 2012-10-22 |
Family
ID=47183616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011070160A Pending JP2012202372A (en) | 2011-03-28 | 2011-03-28 | Engine brake method and engine brake device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012202372A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018197518A (en) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 日野自動車株式会社 | Engine exhaust structure |
| CN115653765A (en) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 东风商用车有限公司 | High-power brake control method and system for engine |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS603436A (en) * | 1983-06-22 | 1985-01-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Exhaust brake system |
| JPH01115855U (en) * | 1988-01-30 | 1989-08-04 | ||
| JPH10288018A (en) * | 1997-04-17 | 1998-10-27 | Unisia Jecs Corp | Engine brake device |
| JP2001098913A (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-10 | Hino Motors Ltd | Compression pressure reliesing type engine brake |
-
2011
- 2011-03-28 JP JP2011070160A patent/JP2012202372A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS603436A (en) * | 1983-06-22 | 1985-01-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Exhaust brake system |
| JPH01115855U (en) * | 1988-01-30 | 1989-08-04 | ||
| JPH10288018A (en) * | 1997-04-17 | 1998-10-27 | Unisia Jecs Corp | Engine brake device |
| JP2001098913A (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-10 | Hino Motors Ltd | Compression pressure reliesing type engine brake |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018197518A (en) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 日野自動車株式会社 | Engine exhaust structure |
| CN115653765A (en) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 东风商用车有限公司 | High-power brake control method and system for engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5009920B2 (en) | Operation method of internal combustion engine | |
| JP4701318B2 (en) | Split cycle engine with early opening crossover compression valve | |
| JP5092962B2 (en) | Control device for an internal combustion engine with a supercharger | |
| US10344683B2 (en) | Combustion engine as well as method for engine braking using such a combustion engine | |
| JP2011149428A (en) | Residual combustion gas scavenging method in direct-injection supercharged internal-combustion multi-cylinder engine running under partial load | |
| US11378020B2 (en) | Method for operating a reciprocating internal combustion engine | |
| Trajkovic et al. | Investigation of different valve geometries and valve timing strategies and their effect on regenerative efficiency for a pneumatic hybrid with variable valve actuation | |
| ITBO20120322A1 (en) | METHOD OF CONTROL OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| JP2014062498A (en) | Control device of internal combustion engine | |
| JP6671462B2 (en) | Method and apparatus for mixed exhaust and compression release engine braking | |
| JP5814008B2 (en) | Accumulated EGR system | |
| JP6254705B2 (en) | Operating method of reciprocating combustion engine | |
| JP2012202372A (en) | Engine brake method and engine brake device | |
| ITBO20120323A1 (en) | METHOD OF CONTROL OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| CN203742769U (en) | Waste gas bypass valve control mechanism for engine turbocharging system | |
| US20130206103A1 (en) | Engine Braking System Using Spring Loaded Valve | |
| JP5572702B2 (en) | Piston engine gas exchange controller | |
| ITBO20120324A1 (en) | METHOD OF CONTROL OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| JP2009062988A (en) | Method of operating internal combustion engine, control device, and computer program | |
| JP6052699B1 (en) | Supercharger for internal combustion engine | |
| JP2009222060A (en) | Exchanging (scavenging) method for combustion gas of two stroke engine | |
| JP7026679B2 (en) | Reciprocating internal combustion engine with a device to increase torque | |
| JP2019502854A (en) | Method and apparatus for determining exhaust brake failure | |
| JP6809253B2 (en) | engine | |
| JP2012167601A (en) | Control device of internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120820 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140204 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140911 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141028 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141224 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150602 |