JP3295676B2 - 排気ブレーキ装置 - Google Patents

排気ブレーキ装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排気ブレーキ解放時に
一時的に発生していた黒煙を低減する排気ブレーキ装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】排気ブレーキ装置は、フートブレーキの
補助ブレーキとして特にディーゼルエンジンを搭載した
トラックやバス等の大型車両に広く用いられている。こ
の装置では、内燃機関の排気管を閉じることにより排気
管内の圧力が高くなり、排気行程時にはこの圧力がピス
トンを押し戻そうとする方向の力となるので、車両に対
してブレーキ力が作用することになる。
【0003】図5は従来の排気ブレーキ装置概要を示す
系統図で、1は図示省略のエアコンプレッサによって常
に所定の圧力範囲内に維持されるエアタンク、2はアク
セルスイッチ3、排気ブレーキスイッチ4及びクラッチ
スイッチ5のオン/オフと連動する三方電磁弁、6は排
気通路7に設けられて圧力式アクチュエータ8の作動に
よって開閉する排気ブレーキ用バルブ、9は圧力式アク
チュエータ8にエア圧を導く圧力通路である。
【0004】以下、上述した構成の排気ブレーキ装置の
作動を簡単に説明する。この装置は、たとえば長い下り
坂等を走行する際にエンジンブレーキと共に使用され、
ドライバーが必要に応じて運転室内の適所に配設された
排気ブレーキスイッチ4をオンにすることによって、三
方電磁弁2が作動してエアタンク1から圧力式アクチュ
エータ8へエア圧が供給される。このエア圧を受けた圧
力式アクチュエータ8は常時開の排気ブレーキ用バルブ
6を閉じ、燃焼室10と大気との間を遮断する。この結
果、排気行程時にピストン11が上昇すると排気ブレー
キ用バルブ6の燃焼室10側圧力が高くなり、この圧力
がピストン11を押し戻そうとする方向の力、すなわち
車両に対する排気ブレーキ力として作用する。
【0005】この排気ブレーキ装置では、排気ブレーキ
の作動中にドライバーがクラッチペダル又はアクセルペ
ダルを操作することにより、クラッチスイッチ5又はア
クセルスイッチ3がオフとなる。従って、電気回路は一
時的にオフとなり、三方電磁弁2が作動して圧力式アク
チュエータ8へ供給していたエア圧を排気ポート2aか
ら大気へ放出するので、排気ブレーキ用バルブ6が開と
なって排気ブレーキは解除される。なお、図中12は排
気弁、矢印13は排気、14は排気ブレーキ作動表示
灯、15はヒューズ、16はバッテリを各々示してい
る。
【0006】また、図5に示した排気ブレーキ装置は、
排気ブレーキ作動時に発生する吸気騒音を低減させるイ
ンテークサイレンサ装置を備えている。この装置は、吸
気通路17に圧力式アクチュエータ18で開閉作動する
サイレンサバルブ19を設け、排気ブレーキ作動時には
三方電磁弁2を通って供給されるエア圧でサイレンサバ
ルブ19が閉じるように構成されている。この装置は、
排気ブレーキ装置と三方電磁弁2を共用しているため、
その作動及び解除は排気ブレーキ装置と略同時になり、
図中20は吸気弁、白抜矢印21は吸気を各々示してい
る。
【0007】なお、上述したインテークサイレンサ装置
は、排気ブレーキ装置に必ず併設されるものではなく、
その有無は諸条件を考慮することによって適宜選択され
ている。
【0008】なおまた、従来の構成では、図5に示した
ように、1個の三方電磁弁2が排気ブレーキ用の圧力式
アクチュエータ8及びインテークサイレンサ用の圧力ア
クチュエータ18へのエア圧供給を制御し、さらに図示
は省略したが、ブレーキ用の圧力式アクチュエータ8を
複数備えた機種においても、1個の三方電磁弁2が全て
の圧力式アクチュエータ8,18へのエア圧供給を制御
するように構成されていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の社会
情勢においては、環境保護等の理由からディーゼルエン
ジンの黒煙発生が問題になっていたが、種々の対策によ
り一般走行時の黒煙については目視で確認できないレベ
ルまで改善されてきている。しかしながら、排気ブレー
キ解放時に一時的に排出される多量の黒煙については、
特別な規制がないことや一時的な現象であることから見
逃されてきたが、今後は見た目にも異常な黒煙の早期改
善が望まれる。
【0010】さて、排気ブレーキ解放時に黒煙が発生す
る理由については、実際にはよくわかっていないという
のが現状である。しかし、各種の実験結果等により、以
下のように推定される。
【0011】すなわち、排気ブレーキ用バルブ6及びサ
イレンサバルブ19に用いられるバタフライバルブを閉
じて排気ブレーキを作動させた状態からアクセルペダル
が操作されると、排気ブレーキ解放信号が生じて三方電
磁弁2を作動させる。しかし、アクセルペダルの操作か
ら排気ブレーキ用バルブ6及びサイレンサバルブ19が
開き始めるまでには若干のタイムラグがあるため、この
間に燃焼室10へ噴射された燃料は吸気21の流入が遮
断されて不完全燃焼となり、これによって生じたガスが
黒煙となって排出されるものと考えられる。なお、排気
ブレーキ作動中は略燃料無噴射であるが、アクセルペダ
ルを踏み込むことによってラックが動き、燃料の噴射が
開始される。
【0012】たとえば、上述したバルブが開き始めるま
でのタイムラグを0.4秒と仮定すれば、1200回転
/分のエンジン回転数でアクセルペダルを踏み込んだ
時、バルブが開き始めるまでにはエンジンが8回転する
ことになる。従って、エンジン排気量の4倍分が空気流
入の遮断された状態(又は遮断に近い状態)で燃焼して
いることになり、この分が不完全燃焼による黒煙を排出
するものと思われる。
【0013】また、インテークサイレンサ装置のない機
種においても、排気ブレーキ作動中のガスが燃焼室周辺
にたまっているため、これが不完全燃焼等による黒煙発
生の原因になっていると考えられる。
【0014】そこで本発明は、上述したバルブ開き始め
までのタイムラグを低減するため、エアタンクと三方電
磁弁との間の圧力通路に圧力調整手段を設け、ストロー
クに対する無効圧力を小さくして圧力式アクチュエータ
解放(戻り)時のタイムラグを低減させた排気ブレーキ
装置の提供を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するためになされたもので、排気通路に設けられた
排気ブレーキ用バルブと、同排気ブレーキ用バルブを開
閉駆動する圧力式アクチュエータと、同圧力式アクチュ
エータに圧力を供給する圧力通路と、同圧力通路に設け
られた三方電磁弁と、上記圧力通路に設けられ上記圧力
式アクチュエータに供給される圧力を上記圧力式アクチ
ュエータの戻り作動圧力より高くかつ近傍の値に調整す
圧力調整手段とを有することを特徴とする排気ブレー
キ装置である。
【0016】
【作用】前述の手段によれば、圧力式アクチュエータに
圧力を供給する圧力通路に圧力調整弁を設け、同圧力調
整弁で圧力式アクチュエータに供給される圧力、すなわ
二次側設定圧力を圧力式アクチュエータの戻り作動圧
力より若干高い値に調整することにより、圧力式アクチ
ュエータのストロークに対する無効圧範囲が改善されて
小さくなる。このため、排気ブレーキ解放信号を受けて
から圧力式アクチュエータが戻り作動を開始するまでの
時間が短縮され、従ってバルブ開き始めまでのタイムラ
グも従来より短縮される。
【0017】
【実施例】以下本発明による排気ブレーキ装置の一実施
例を図1に基づいて説明する。
【0018】この実施例では、2系統の排気通路7a,
7bに各々排気ブレーキ用バルブ6a,6bを設け、さ
らに同バルブ6a,6bには開閉駆動をするための圧力
式アクチュエータ8a,8bを設けてある。また、吸気
通路17には、インテークサイレンサ装置を構成するサ
イレンサバルブ19及びその開閉駆動をするための圧力
式アクチュエータ18が設けられている。
【0019】3つの圧力式アクチュエータ8a,8b,
18はいずれも圧力通路9によってエアタンク1と接続
されており、これらの各アクチュエータへのエア圧供給
は1個の三方電磁弁2の流路切換え操作で制御される。
また、エアタンク1と三方電磁弁2との間の圧力通路9
には、圧力調整手段として減圧弁22を設け、該減圧弁
を通過した二次側のエア圧、すなわち圧力式アクチュエ
ータに供給される圧力圧力式アクチュエータの戻り
作動圧力より若干高い値、すなわち該戻り作動圧力より
高くかつ近傍の値になるように設定する。
【0020】三方電磁弁2は、排気ブレーキの非作動時
(排気ブレーキスイッチ4がオフ)に圧力通路9を遮断
しており、エアタンク1のエア圧が各圧力式アクチュエ
ータ8a,8b,18に作用するのを防止している。こ
の時、三方電磁弁2の排気ポート2aは各圧力式アクチ
ュエータ8a,8b,18を大気に開放している。ま
た、三方電磁弁2は排気ブレーキを作動させる時(排気
ブレーキスイッチ4がオン)に圧力通路9を連通状態に
切換え、エアタンク1から供給されるエア圧を各圧力式
アクチュエータ8a,8b,18に作用させる。この結
果、排気ブレーキ用バルブ6a,6b及びサイレンサバ
ルブ19は閉状態に切換えられ、排気ブレーキ装置が作
動してブレーキ力を発生すると共に、インテークサイレ
ンサ装置が作動して吸気騒音を低減させる。
【0021】さて、上述した減圧弁22の圧力設定方法
を図2に基づいて説明する。排気ブレーキ装置に使用さ
れている一般的なエアタンク1は、内圧側ガバナ作動圧
力及びアンローダ作動圧力の設定により、最大8.5k
g/cmから最小6.8kg/cmの範囲で内圧が
変動する。一方、圧力式アクチュエータ8a,8b,1
8として使用されるエアシリンダは、エアシリンダ内圧
1.5kg/cmのシリンダストローク0%からエア
シリンダ内圧4.5kg/cmのシリンダストローク
100%までの範囲で作動するため、従来は戻り作動開
始圧力ともなる4.5kg/cmより高い領域のエア
タンク内圧がストロークに対する無効圧(最大で4kg
/cm)となっていた。そこで、たとえば減圧弁22
の設定圧力をエアシリンダの戻り作動開始圧力より若干
高い5kg/cmにすると、ストロークに対する無効
圧は0.5kg/cmまで減少する。従って、排気ブ
レーキ用バルブ6a,6b及びサイレンサバルブ19が
閉状態にあるシリンダストローク100%時に排気ブレ
ーキが開放されると、0.5kg/cmの無効圧分だ
けエア圧が排気された後にシリンダストロークが戻り始
めるので、各バルブは開き始めることとなる。このた
め、シリンダ戻りタイムラグ(すなわちバルブ開き始め
までのタイムラグ)が短縮され、この間の不完全燃焼を
原因とする黒煙発生量は低減する。
【0022】図3は減圧弁設定圧力とシリンダ戻り時間
との関係を示す試験結果であり、従来例に相当する8k
g/cm調圧と5kg/cm調圧とを比較すれば、
約0.1秒の短縮が認められる。なお、減圧弁設定圧力
はエアシリンダの戻り作動圧力に近い程タイムラグを低
減するが、現実には誤差範囲の問題等を考慮して最適値
を決定する必要がある。
【0023】図4はスモークレベルと上述したタイムラ
グとの関係を示したもので、従来のタイムラグに対応す
るスモークレベルを100とすれば、タイムラグが小さ
くなるにつれて黒煙発生量が減少しているのがわかる。
すなわち、エンジン回転数が同じであればタイムラグが
小さいほどその間のエンジン回転数は小さくなり、この
間に不完全燃焼で排出されるガス量は、タイムラグ間に
おけるエンジン回転数の2分の1をエンジン排気量に乗
じたものに相当すると見込まれる。
【0024】ところで、図1に示した実施例では2系統
の排気通路と1系統の吸気通路が示されているが、エン
ジンの構造や大きさ等により種々の変形例が可能であ
る。たとえば図5の従来例に示したように、排気通路及
び吸気通路が共に1系統の場合はもちろんのこと、両系
統が2又はそれ以上であっても本発明の構成を適用可能
なことは言うまでもない。
【0025】なお、図1の実施例にはインテークサイレ
ンサ装置が設けられているが、この装置がない場合にも
本発明の適用が可能なことは言うまでもない。但しこの
装置がない場合には、サイレンサバルブのタイムラグが
ないことから、黒煙の低減が上述した実施例程に顕著で
はない。
【0026】なおまた、圧力式アクチュエータのばね付
勢方向を変えるなどすれば、装置の操作圧力は正圧又は
負圧のいずれでもよい。
【0027】
【発明の効果】前述した本発明によれば、排気ブレーキ
解放時の黒煙低減に寄与する圧力式アクチュエータの戻
りタイムラグ(大気解放によるバルブの開き始めまでの
タイムラグ)が大幅に改善され、ディーゼルエンジンの
黒煙問題解決に大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排気ブレーキ装置の一実施例を示
す系統図である。
【図2】圧力式アクチュエータ(エアシリンダ)の作動
特性を示す図である。
【図3】従来のアクチュエータ(エアシリンダ)の作動
試験結果を減圧弁の設定圧力別に示した図である。
【図4】スモークレベルとタイムラグとの関係を示す図
である。
【図5】従来の排気ブレーキ装置を示す系統図である。
【符号の説明】
1 エアタンク 2 三方電磁弁 3 アクセルスイッチ 4 排気ブレーキスイッチ 5 クラッチスイッチ 6,6a,6b 排気ブレーキ用バルブ 7,7a,7b 排気通路 8,8a,8b,18 圧力式アクチュエータ 9 圧力通路 17 吸気通路 19 サイレンサバルブ 22 減圧弁

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気通路に設けられた排気ブレーキ用バル
    ブと、同排気ブレーキ用バルブを開閉駆動する圧力式ア
    クチュエータと、同圧力式アクチュエータに圧力を供給
    する圧力通路と、同圧力通路に設けられた三方電磁弁
    と、上記圧力通路に設けられ上記圧力式アクチュエータ
    に供給される圧力を上記圧力式アクチュエータの戻り作
    動圧力より高くかつ近傍の値に調整する圧力調整手段と
    を有することを特徴とする排気ブレーキ装置。
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