JP2931090B2 - ４行程内燃機関にエンジンブレーキをかける方法と装置 - Google Patents

４行程内燃機関にエンジンブレーキをかける方法と装置

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JP2931090B2
JP2931090B2 JP2503674A JP50367490A JP2931090B2 JP 2931090 B2 JP2931090 B2 JP 2931090B2 JP 2503674 A JP2503674 A JP 2503674A JP 50367490 A JP50367490 A JP 50367490A JP 2931090 B2 JP2931090 B2 JP 2931090B2
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求の範囲第１項の前文に係る方法と該方
法を実施するための請求の範囲第４項の前文に係る構造
とに関する。
車両のエンジンは、車両速度をおそくするための補助
ブレーキとしてしばしば使用される。これはトラックや
バス等の重量車両に特に適用される。このカテゴリーの
重量車両に関しては、近年の開発によってシリンダー容
積を変えずにより大きな動力を出すエンジンを生み出し
た。結果的に、その種の車両が登り坂で駆動させる平均
速度はかなり増速されたが、下り坂駆動の際より大きな
制動力を使う必要があることを意味している。通常、エ
ンジンブレーキ力を高めるには或る形の絞り弁を排気系
に組み込む。しかし、この力は比較的小さく、しばしば
エンジンの駆動力の半分以下となる。
更に、その種の重量車両の駆動抵抗も近年低下した
が、これは車両の車輪ブレーキはより大きな負荷を受け
ていることを意味している。坂の多い地帯を運転する
時、主に安全上の理由によって出来るだけ少なく車両ブ
レーキを使わなければならない。坂の多い地帯での車両
の平均速度は、従って利用可能なエンジンブレーキ力に
よって大きく影響され、車輪ブレーキの摩損を減じるこ
とができてこれで運転経済性を改善するより効果的なエ
ンジンブレーキに対する必要性が高まった。
従って、４行程内燃機関のエンジンブレーキ力を高め
る方法と装置に関して各種の示唆がなれて来た。
EP−Ａ−193142には、燃焼室と排気系との間の連結を
達成するために別の弁が使用されている。エンジンブレ
ーキ運転中は、この弁が常時開いている。
GB−Ａ−2162580に依ると、エンジンブレーキ運転中
に排気弁が完全に閉じるのを防ぐ機構によってエンジン
ブレーキ力を高めている。これは、エンジンブレーキ運
転中排気弁が常に開いていることを意味している。同様
な装置がEP−Ａ−269605に示されている。
CH−Ａ−118905は、移動可能なカム軸を備えたエンジ
ンについて述べている。エンジンブレーキ運転中、入気
弁は常に閉じられており、排気弁はピストンがその上死
点位置に到達する直前に開かれる。このサイクルはクラ
ンク軸の各回転毎に繰返される。かくして、エンジンブ
レーキ運転中、エンジンは一種の２行程モードで作動す
る。
本発明の目的は、エンジンブレーキ力を更に改善する
方法と、該方法を実施する耕造とを提供するにある。こ
の目的は、請求の範囲第１項の特徴文節で述べられてい
る特徴要旨を有した方法と請求の範囲第４項の特徴文節
で述べられている特徴要旨を有した構造とで達成され
る。
本発明に係る方法と構造によって主として提供される
効果は、圧縮工程の最初の部分でまた更に選択的に入気
工程の後半部分でシリンダーを排気系に連通されること
によって圧縮行程中の圧縮仕事を増大させることができ
る点にある。これで、排気系からシリンダー内にガスを
流入させることになり、過剰圧力が排気系に絞り装置を
設けたことによって作用する。結果的に、シリンダー内
の圧力は増大され、内部充填（チャージ）３が達成され
る。シリンダーと排気系の間の連通は、圧縮行程の後半
部中にも再度行われ、これに伴ってガスはシリンダーか
ら流出し且つその内部の圧力を低下させ（デチャー
ジ）、引き続き膨張行程は取るに足らない又は更に負の
膨張仕事を発生させる。望ましくない容積変更仕事は、
ピストンがその上死点位置を通過後できるだけ早く排気
系とシリンダーとの連通を閉じることによって入気行程
中減ぜられる。
さて、本発明を添付図面を参照にしてより詳細に説明
する。
そこで、第１図は発明構造を備えた内燃機関の一部を
形成するシリンダーの概略断面図であり、 第２図は正常エンジン運転時とエンジンブレーキ時の
第１図に係るエンジンの排気弁の揚程高さの線図であ
り、 第３図は第１図に係るシリンダーの排気弁と入気弁に
よって実行される運動と、２つの部分から成る排気枝管
を有した直列６気筒エンジンにおけるシリンダーと排気
枝管との圧力とを示し、また更に入気弁と排気弁を通る
ガス流を示した線図であり、 第４図は第１図に対応した、しかし本発明の耕造の代
替実施例を示した概略断面図であり、 第５図は第２図に対応した、しかし第４図に図示され
た実施例に関係した線図である。
第１図は、本発明の方法を実施するようにした、また
本発明の第１実施例に係る耕造を備えた４行程内燃機関
の概略図である。第１図に図示されたエンジンは、連接
棒４によってクランク軸（図示されていない）に連結さ
れたピストン３を収容したシリンダー２を有したエンジ
ンブロック１を含んでいる。シリンダー２内のピストン
３の上方には、シリンダーヘッド６によって閉鎖された
燃焼室５が配置されている。シリンダーヘッド６には、
燃焼室５と入気系８との間の連通を制御するもので、一
部分だけが図示されている入気弁７が搭載されている。
シリンダーヘッド６は、更に燃焼室５と排気系10との間
の連通を制御するもので、一部分だけが図示されている
排気弁９を収容している。入気弁７と排気弁９との運動
は、各々カム11,12を備えたカム軸によって制御され
る。エンジンの残りの部分は、本発明にとっては重要で
はなく、従ってここでは詳しくは説明しない。
エンジンが動力源として使用される時は、エンジンの
作用は、他の４行程内燃機関で知られているものと基本
的に異ならない。幾分異っている点は、排気弁がエンジ
ンの排気行程後に閉鎖されるタイミング点が、エンジン
がエンジンブレーキの目的で使用される弁オーバラップ
が過剰にならないようにより小さな弁オーバラップに向
って変化されるようになっているところである。同様
に、入気弁が若干より早いタイミング点で閉鎖される構
造とする必要がある。これについて、以下により詳しく
説明する。
４行程内燃機関を自由運転するとき、すなわち車両の
車輪がエンジンを駆動しているとき、或るブレーキ作用
が、とりわけ摩擦によるエンジン内の内部抵抗の結果と
して生じる。しかし、このブレーキ作用は、比較的小さ
く、最近のエンジンでは更に低減されてしまっている。
エンジンブレーキ力を高める公知の方法は、排気系に例
えば蝶形弁等の絞り装置を搭載している。弁が閉じられ
ると、過剰圧力がブレーキ力を同程度増大させて、排気
行程で仕事を増大させる排気系に発生される。
シリンダー内の燃焼室を圧縮行程の後半部でまた膨張
行程のわずかな又はより大きな部分で排気系と連通させ
ることによってブレーキ力が増大され得ることも知られ
ている。これは、在来の排気弁を開くことによって又は
別の弁の助けでもって達成される。結果的に、圧縮行程
で燃焼室内で圧縮された空気は部分的に排気系内に流入
することになり、圧縮行程で実行される圧縮仕事の大部
分は膨張行程で回収されず、これに伴ってブレーキ力を
増大することを意味している。この方法を実行する一つ
の公知構造は、在来の排気弁を使用しており、排気弁操
作カムは排気弁の付加的開放を行うように作動する付加
カムローブを備えている。排気弁がこの付加ローブによ
って持上げられる程度は比較的小さく、エンジンが動力
源として作用されるとき弁隙間は付加ローブを不作動と
するに足る程大きくなっている。エンジンの助けで車両
速度を制動するとき、油圧弁隙間調節器は、弁隙間を減
ずるよう作動されるようになり、これに伴って付加ロー
ブを作動させる。排気弁が在来の弁開放シーケンス中に
持上げられる程度は、同時に対応してより大きくなる。
しかし、これは、排気弁がピストンに対して当って問題
が生じないように考慮しなければならない。
第１図に図示されているエンジンの排気系10は、更に
絞り部材13を含んでいる。絞り部材13は、調節手段14に
よって制御される。この調節手段14は、作動されると、
排気弁９を制御する手段によってカム軸12と弁機構との
間の係合状態を変えるように作動する変更装置を制御す
るべく使用されている。第１図の実施例では、この変更
装置は、調節手段14が２つの相互に異った長さの間で調
節したり又は切換えたりする油圧エレメントから構成さ
れている。当然、弁機構の長さも、例えば機械式等或る
他のやり方で変更される。
エンジンブレーキの際所望の作用を達成する目的で、
排気弁９の運動を制御するカムには、第１図と第２図か
ら最も良く理解される状態に成形されている。第２図
は、カム12の影響の下で排気弁９によって実行される運
動を図解した線図の助けでカム12の形状を示している。
この点で、エンジンが動力源として使用される時その線
図は破線カーブＡで排気弁９の運動を図示しており、鎖
線カーブＢでエンジンブレーキの際の排気弁９の運動を
示している。
カーブＡから理解されるように、エンジンが動力源と
して使用される時排気弁９は０゜後すぐに、即ち排気行
程後ピストン３の上死点後すぐに閉じられる。排気弁９
は、更に、０゜で、即ち排気行程後ピストン３の上死点
で閉じられる。排気弁９は、次いで、入気行程の残りの
間及び圧縮行程の全行程の間閉鎖されたままとなり、54
0゜で、即ち排気行程の開始時にほぼ完全に開いている
ように膨張行程がほぼ半分完了された後で開き始める。
排気弁９の閉鎖は、排気行程中に始まり、720゜で、即
ち排気行程の終りで終了するか、又はほぼ終了し、その
後そのシーケンスが繰返される。
エンジンブレーキの際、変更装置15は、排気弁９の作
動のために弁機構の全長を若干増大するように調節手段
14の助けで作動される。この場合、弁９の運動は、前文
で並べた弁運動に応答する在来の排気ローブとは離れた
他のローブでカム12が排気弁９に作動すると云う事実に
よって異ったものとなる。残りのローブは、第２図の領
域Ｃ内で弁９を動かすことになる圧力増加ローブ12a
と、第２図の領域Ｄ内で弁９を動かすことになる圧力降
下ローブ12bとから構成されている。第２図から理解さ
れるように、圧力増加領域と称される領域Ｃは、入気行
程の後半部分と、圧縮行程の最初の部分、即ち入気行程
に引き続くピストン３の下死点近く及びその直後に配置
されている。第２図の線図から理解されるように、ロー
ブ12aの作動に応答してこの領域で弁９が開いても排気
行程中弁の在来の開放に関連して比較的小さい。この開
放中、絞り装置13の上流側の排気系10内のガスは、燃焼
室５内に逆流し、その内部圧力を高める。排気弁９が、
圧力増加領域７の後に閉じられると、燃焼室５内の圧力
は、もし排気弁９が圧力増加領域Ｃ内で開かれていなけ
ればそうであったものよりも高くなる。結果的に、圧縮
行程中に行われる圧縮仕事は、より大きなものとなる。
同時に、排気系10内の圧力ピークと平均圧力とは低下さ
れ、これによって排気系10内に過度に高い圧力が生じて
も排気弁９が不意に開くリスクを減じることになる。
領域Ｄ、即ち圧縮行程の後半分と膨張行程の最初の部
分において弁を開くように作動するカム12上の圧縮降下
ローブ12bは、圧縮行程で燃焼室５内で圧縮されたガス
の大部分が排気系10内に解放されると云う事実によって
エンジンブレーキ力を高め、これによって膨張行程中に
行われる膨張仕事を減少させる。
上記説明は、更に第３図に与えられた線図によって図
解されている。この線図は、第２図を参照にして上でよ
り詳しく説明したカーブＢを示している。カーブＢは、
排気弁９によって行われる運動を示している。第３図
は、更に、入気弁７によって行われる運動を表わしたカ
ーブＥと、燃焼室５内の圧力を表わしたカーブＦと、絞
り装置13の上流側排気系10内圧力を表わしたカーブＧを
示している。第３図は、吸入弁７と排気弁９とを各々通
るガス流を表わした更に２つのカーブH,Iを含んでい
る。第２図の領域Ｃを相当１排気弁９の開放をする圧力
増加ローブ12aはシリンダー内に圧力増加を起すように
作動することがそれらカーブから理解されよう。このこ
とは、カーブＦによって明瞭に示されており、カーブＩ
も排気弁９のこの開放が排気系10から燃焼室５内への顕
著な流入を来たすことを示している。これは、エンジン
ブレーキ力を高めるいわゆる内部充填を構成している。
第４図は、本発明構成のもう一つ別の実施例を示して
おり、第１図に示されている構成部品と直接対応したそ
れら構成部品は、同じ符号で示されている。入気弁７と
排気弁９に加えて、第４図に係る実施例は、通路17の助
けで燃焼室５を排気系10に連通するように作動する付加
弁16を更に含んでいる。この付加弁16は、第１図の実施
例のカム12上のローブ12a,12bに対応した２つのローブ1
8a,18bを図示の如く有した付加弁機構によって制御され
ている。更に、調節手段14の影響の下で、エンジンが動
力源として使用されているときカム18及びローブ18a,18
bを不作動にさせる調節手段19が設けられている。エン
ジンブレーキの際、調節手段14は調節手段19の助けでカ
ム18を作用させ、付加弁16がローブ18a,18bによって開
閉されることになる。
第５図の線図は、第４図に図示されたエンジンの排気
系10とどのように燃焼室５が連通されるかを図解してい
る。この場合、線図のカーブＨは、カム12の助けで排気
弁９が従来通り開くのを示している。第５図に図解され
ているように、排気弁９は、ピストン３が排気行程に引
き続いてその上死点位置を通過した直後にそれと共に閉
じられる。線図中のカーブ部分Ｊは、ローブ18aによっ
て引き起される付加弁16の開放に対応している。弁のこ
の開放は、ピストンが入気行程に引き続いてその下死点
位置に到達する直前に開始され、弁16は次いで圧縮行程
の最初部分で開かれた状態に保持されている。弁16は、
次いで閉じられるが、カーブ部分Ｋによって図示されて
いるように圧縮行程の後半部分でローブ18bによって再
び開放される。弁16は、次いで、圧縮行程の後半部分で
且つ膨張行程の最初部分で開かれた状態に保持される。
弁16は、次いで膨張行程の残りで且つ排気行程及び入気
行程の大部分でも閉鎖状態に保持され、その後そのシー
ケンスが繰返される。
付加弁16は、排気弁９が開かれるに先立って膨張行程
で閉じられるので、カーブ部分K,Hによって図示されて
いるように、エンジンブレーキ力の付加増大が得られ
る。それは、膨張仕事が排気系10から燃焼室５へのガス
逆流の減少によってここで更に減ぜられるためである。
第４図に図示された実施例は、更に、入気系８に組込
まれた充填装置20を含んでいる。充填装置20は、機械的
に駆動されるか、又はターボコンプレッサーの圧縮機か
ら構成され、そのタービンは排気系10に絞り装置を形成
できる。それによって、可変形状のタービンが使用さ
れ、即ちタービン入口に案内羽根を備えたタービンが使
用される。これは、案内羽根の助けで必要な絞り作用が
達成されるようにする。ターボコンプレッサーは、たと
えエンジンブレーキの目的のためのみに別のターボコン
プレッサーを使用することもできるが在来のエンジンタ
ーボコンプレッサーから構成される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−272929（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−164409（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−115828（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−159639（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01L 13/06

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】４行程内燃機関がシリンダー（２）内の燃
    焼室（５）と入気系（８）との間の連通及び排気系（1
    0）との間の連通を夫々制御するため、少なくても一つ
    の入気弁（７）と少なくても一つの排気弁（９）とを各
    シリンダー（２）に有し、且つ、上記排気系に絞り装置
    （13）を設け、これはエンジンブレーキの操作中に上記
    排気系（10）を通る流れの少なくとも１部を絞り、そし
    て該絞り装置（13）の上流の圧力を増加せしめる多シリ
    ンダー４行程内燃機関でエンジンブレーキを行う方法に
    おいて、エンジンブレーキの操作中、ピストン（３）が
    入気行程に引き続く下死点位置近くに位置しているとき
    燃焼室（５）と排気系（10）との間の連通を開放してチ
    ャージを行い、ピストン（３）が圧縮行程の半分未満を
    実行したときに上記連通を閉鎖し、そして圧縮行程の一
    部はその連通の閉鎖状態を保持し、ピストン（３）が圧
    縮行程の半分以上を実行したときに上記連通を開放し、
    その圧縮行程の残りの部分及び膨張行程の少なくても一
    部分上記連通を開放状態に保持することを特徴とする多
    シリンダー４行程内燃機関でエンジンブレーキをかける
    方法。
  2. 【請求項２】ピストン（３）が排気行程の終わりのその
    上死点位置の通過直後に排気弁（９）を閉じることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】ピストン（３）が膨張行程の半分未満まで
    遂行した時燃焼室（５）と排気系（10）との間の上記連
    通を閉じることを特徴とする請求項１又は２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】４行程内燃機関がシリンダーの燃焼室
    （５）と入気系（８）との間の連通及び排気系（10）と
    の間の連通を夫々制御するため、少なくても一つの入気
    弁（７）と少なくても一つの排気弁（９）とを各シリン
    ダー（２）に有し、且つ、燃焼室（５）の排気系（10）
    との連結部の下流側において絞り装置（13）が排気系
    （10）に設けられ、これはエンジンブレーキの操作中に
    上記排気系（10）を通る流れの少なくとも１部を絞り、
    そして該絞り装置（13）の上流の圧力を増加せしめる４
    行程内燃機関でエンジンブレーキをかける装置におい
    て、エンジンブレーキ操作中、ピストン（３）が入気行
    程に引き続く下死点位置近くに位置するときに燃焼室
    （５）と排気系（10）との間のチャージ連通を開放し、
    そしてピストン（３）が圧縮行程の半分未満まで実行し
    た時上記連通を閉じる手段を具備し、更に、エンジンブ
    レーキ操作中、ピストン（３）が圧縮行程の半分以上を
    実行すると上記連通を開き、そして圧縮行程の残りの部
    分及び膨張行程の少なくても一部分は上記連通を開放し
    ておきシリンダーをデチャージングする手段を具備して
    いることを特徴とする請求項１から３のいずれかの方法
    を実施する装置。
  5. 【請求項５】燃焼室（５）と排気系（10）の間の連通を
    開閉する手段は、排気弁（９）と、排気弁（９）の運動
    を制御するように作動するエンジンカム（12）に設けら
    れ小さな揚程高さを有する２つの付加ローブ（12a,12
    b）と、カム（12）と排気弁（９）の間の弁機構に設け
    られ且つエンジンブレーキ運転中だけ付加ローブ（12a,
    12b）が排気弁（９）を開くことになるようにエンジン
    ブレーキ運転中に弁機構の有効長さを変更するように作
    動する変更手段（15）とから構成されていることを特徴
    とする請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】燃焼室（５）と排気系（10）の間の上記連
    通を開閉する手段は、燃焼室（５）内の付加弁（16）
    と、該弁（16）を開閉させる弁機構（18）と、上記弁機
    構がエンジンブレーキ運転中に付加弁（16）を作動させ
    るように弁機構を制御する調節する手段（14,19）とか
    ら構成されていることを特徴とする請求項４記載の装
    置。
  7. 【請求項７】絞り装置（13）は、調節可能な蝶形弁の形
    を有しており、本構造はエンジンブレーキ運転中に所望
    の絞りを達成するように蝶形弁（13）の動きを制御する
    ように作動する調節手段（14）を更に有していることを
    特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】絞り装置（13）は、排気で駆動されるター
    ビンから成ることを特徴とする請求項４から６のいずれ
    かに記載の装置。
JP2503674A 1989-02-15 1990-02-15 ４行程内燃機関にエンジンブレーキをかける方法と装置 Expired - Lifetime JP2931090B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8900517-7 1989-02-15
SE8900517A SE466320B (sv) 1989-02-15 1989-02-15 Foerfarande och anordning foer motorbromsning med en fyrtakts foerbraenningsmotor

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Publication Number Publication Date
JPH04503987A JPH04503987A (ja) 1992-07-16
JP2931090B2 true JP2931090B2 (ja) 1999-08-09

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ID=20375056

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JP2503674A Expired - Lifetime JP2931090B2 (ja) 1989-02-15 1990-02-15 ４行程内燃機関にエンジンブレーキをかける方法と装置

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