JP3985276B2 - Compressed pressure release type engine auxiliary brake device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関(エンジン)の吸気弁や排気弁等の機関弁の開閉タイミングを制御することで制動力を得るようにした、圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、エンジンジンブレーキ装置の1つとして、アクセルオフ時に排気弁を通常の排気タイミングと異なるタイミングで開閉することでエンジンのシリンダ内の圧力状態をコントロールし、エンジンブレーキ能力を増大させるような圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置が開発,実用化されている。
【0003】
この圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の作動原理を図11(a),(b)を用いて簡単に説明すると、このブレーキ装置の作動時には、吸気弁及び排気弁は以下のように開閉駆動される。
すなわち、吸気行程時には、図11(a),(b)に示すように、通常通り吸気弁を開いて吸気を取り入れる。また、圧縮行程時にも通常運転時通り吸気弁及び排気弁をともに閉じて、シリンダ内の吸気を圧縮する。
【0004】
次に、圧縮行程から膨張行程に移行する直前に、図11(b)に示すように、排気弁を開いて、圧縮された吸気を排気弁を介して排気ポートに排出する。したがって、圧縮行程で圧縮された吸気の反発力はピストンに作用しなくなり、ピストンを押し下げる方向に作用する力が発生しなくなる。
さらに、圧縮空気を排出した後に排気弁を閉じて、膨張行程時にシリンダ内を密閉状態にする。これによりピストンが下降するのを妨げようとする力が発生してエンジンブレーキ力が作用するのである。
【0005】
次に、ピストンが下死点近傍に達して排気行程に移行すると、通常通り排気弁を開き、シリンダ内を大気圧近傍にする。この後、ピストンが上死点近傍に達すると、再び吸気行程を開始する。
そして、このような圧縮行程及び膨張行程でのブレーキ力が連続してピストンに作用することにより、エンジンブレーキ能力が大幅に増大されるのである。言い換えれば、エンジンに負の仕事としてポンプ作動を行なわせることにより、車両の運動エネルギを吸収して制動力に変換するのである。なお、このような圧縮圧開放式エンジン補助ブレーキ装置の作動時には、燃料噴射は停止される。
【0006】
また、例えば特開平5−33684号公報等にもこのような補助ブレーキ装置に関する技術が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、排気弁を通常の排気タイミングと異なるタイミングで開閉するための動弁機構としては、例えば図8,図9に示すようなものが考えられる。
ここで、図8,図9はともに圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置を有するエンジンの動弁機構の一例を示す模式図であって、OHC(オーバヘッドカムシャフト)式動弁機構として構成されている。また、図中、2は排気弁駆動用ロッカアーム(排気ロッカアーム)、6は吸気弁駆動用ロッカアーム(吸気ロッカアーム)、8は圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム(補助ロッカアーム)、22はロッカシャフト、10はカムシャフト、32,36,38はそれぞれ排気カム,吸気カム,補助カムである。
【0008】
上記ロッカシャフト22は各気筒毎に分割して設けられており、ロッカシャフト22の両端部はそれぞれ各気筒のロッカシャフト支持部(図示省略)により回転可能に支持されている。
また、このロッカシャフト22は排気ロッカアーム2と一体に形成されたロッカアーム一体型ロッカシャフトであって、排気ロッカアーム2の揺動に応じてロッカシャフト22も回動するようになっている。
【0009】
一方、吸気ロッカアーム6はロッカシャフト22に遊嵌されており、吸気ロッカアーム6とロッカシャフト22とは互いに相対回転可能に構成されている。
また、補助ロッカアーム8もロッカシャフト22に遊嵌されている。ここで、この補助ロッカアーム8は、エンジン補助ブレーキ用カム(補助カム)38により駆動されるものである。また、この補助カム38は、エンジン補助ブレーキの作動に適したカムプロフィールに形成されており、エンジンの圧縮上死点近傍で補助ロッカアーム8を揺動させるようなカムプロフィールに形成されている。
【0010】
また、この動弁機構には、補助ロッカアーム8と排気ロッカアーム2とを連結させて各ロッカアーム2,8を一体に作動させる連係モードと、補助ロッカアーム8と排気ロッカアーム2とを切り離して排気ロッカアーム2を単独で作動させる非連係モードとを切り換えるための切り換え機構(又はロッカアーム係合機構)30が設けられている。
【0011】
そして、この切り換え機構30の作動を制御することにより、エンジンの通常運転とエンジン補助ブレーキの作動とが切り換えられる。
すなわち、エンジン1の通常運転時には、排気ロッカアーム2と補助ロッカアーム8とを切り離し、排気ロッカアーム2のみで排気弁を駆動する。これにより、排気弁は通常のバルブタイミングで開閉駆動される。
【0012】
また、エンジン補助ブレーキの作動時には、補助ロッカアーム8と排気ロッカアーム2とを連結して一体に作動させ、排気弁を排気ロッカアーム2及び補助ロッカアーム8の両方により駆動する。これにより、排気弁が圧縮上死点近傍においても開弁して、圧縮エネルギを逃がすことで制動力を得ることができる。
なお、切り換え機構30としては、例えば図9,図10に示すようなものが考えられる。すなわち、ロッカシャフト22内に穴部(ピストン室)40を形成するとともに、補助ロッカアーム8における穴部40に対向する位置に係合穴(係合部)46を形成する。そして、上記穴部40に係合ピン(係合用ピストン)42等を嵌挿して、この係合ピン42を流体圧等により進退させることで、補助ロッカアーム8をロッカシャフト22から切り離したり、ロッカシャフト22に連結させたりするのである。
【0013】
ところで、図12は、補助カム38及び排気カム32のカムプロフィールの一部を示すカムリフト線図であるが、図12に示すように、補助カム38及び排気カム32にはランプ区間が設定されている。
ここで、ランプ区間とは、カムリフト曲線(カムプロフィール)の一部であって、通常はバルブクリアランスの遊びやバラツキを相殺するために設定された区間であり、実際にはバルブがリフトすることのない区間である。また、このバルブクリアランスは、動弁系の熱膨張や製造時の組み付け誤差等を吸収するために設けられたものであり、主にロッカアーム2のアジャストスクリュー2bと排気弁16との間や、カム38とローラ8aとの間等に設定されている。
【0014】
そして、このような動弁機構では、図12に示すように、補助カム38の閉弁時のランプ区間(下り側ランプ区間)と排気カム32の開弁時のランプ区間(上り側ランプ区間)とが重なってしまうことが考えられるが、このように両カム38,32のランプ区間が重なってしまうと、エンジン補助ブレーキの作動時には、排気ロッカアーム2に大きな負荷が加わるという課題がある。
【0015】
すなわち、排気ロッカアーム2が補助カム38によるリフトから排気カム32によるリフトに切り換わる際に、補助カム38及び排気カム32のベース円部分に接することなく補助カム38のランプ区間から排気カム32のランプ区間へ直接移行してしまうと、この瞬間に、排気ロッカアーム2に逆方向の速度成分が作用して排気ロッカアーム2に大きな負荷(衝撃荷重)が作用するのである。しかも、バルブスプリング等による排気弁16の閉弁時の慣性力は、全て排気ロッカアーム2に作用しているため、このように速度成分が急激に変化して排気ロッカアーム2に通常の作動時以上の衝撃力が作用すると、排気ロッカアーム2の耐久性や信頼性が低下するおそれがある。また、排気弁16がバルブシートに接している時間が短くなるため排気弁16が冷却されにくく、排気弁の耐久性上好ましくない。
【0016】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、ロッカアームの衝撃荷重を低減させて動弁系の耐久性を向上させるようにした、圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項1記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置は、排気カムの作動に応じて排気行程において排気弁を開弁させる排気ロッカアームと、該排気ロッカアームと一体作動可能に構成され該排気ロッカアームとは異なるタイミングで該排気弁を開弁させる補助ロッカアームと、圧縮上死点近傍で該補助ロッカアームを駆動する補助カムとをそなえ、上記記補助カムのカムリフト曲線における閉弁時のランプ区間が開弁時のランプ区間よりも短く設定されるとともに、該排気カム及び該補助カムのランプ区間が重ならないように設定されていることを特徴としている。
【0018】
また、請求項2記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置は、上記請求項1記載の構成に加えて、該補助カムの閉弁時のランプ区間の終了点と該排気カムの開弁時のランプ区間の開始点との間に上記両カムのベース円区間が設定されていることを特徴としている。
また、請求項3記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置は、上記請求項1又は2記載の構成に加えて、該両ランプ区間が重ならないように、該補助カムのカムプロフィールの閉弁時のランプ区間が短く設定されていることを特徴としている。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置について説明する。まず、この圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の適用される内燃機関(以下、エンジンという)の基本的な構成について説明する。
【0020】
図5〜図7に示すように、このエンジン1はOHC式の動弁機構をそなえており、吸気2弁,排気2弁の4弁式エンジンとして構成されている。
このエンジン1のシリンダヘッド28には、図7に示すクランクシャフト26の回転駆動力により回転駆動されるカムシャフト10が配設されており、このカムシャフト10には、エンジン1の通常運転時に適したカムプロフィールに形成された吸気カム36及び排気カム32が設けられている。
【0021】
また、このエンジン1の動弁機構には、後述する各種ロッカアームを支持するためのロッカシャフト22が設けられている。このロッカシャフト22は、各気筒毎に分割されて構成されており、それぞれ同軸上に配設されている。また、ロッカシャフト22の両端部は、図6に示すロッカシャフト支持部24によりそれぞれ回転可能に支持されている。
【0022】
一方、図5に示すように、ピストン20の上方には吸気弁18及び排気弁16が配設され、さらに、吸排気弁18,16の上方には、バルブブリッジ14,12が配設されている。そして、2つの吸気弁18,18は、吸気用バルブブリッジ14により同時に開弁駆動されるようになっており、同様に、2つの排気弁16,16は排気用バルブブリッジ12により同時に開弁駆動されるようになっている。
【0023】
なお、図5では、エンジン1の動弁系の機構を分かりやすく説明するためにロッカシャフト22とカムシャフト10とを分離して示している。
さて、ロッカシャフト22には、排気弁駆動用ロッカアーム(排気ロッカアーム)2,ユニットインジェクタ駆動用ロッカアーム(ユニットインジェクタ用ロッカアーム)4,吸気弁駆動用ロッカアーム(吸気ロッカアーム)6及び圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム(補助ロッカアーム)8が設けられている。
【0024】
また、カムシャフト10には、上述した吸気カム36や排気カム32以外にも、補助ロッカアーム8を駆動するエンジン補助ブレーキ用カム(補助カム)38やユニットインジェクタ用ロッカアーム4を駆動するユニットインジェクタ用カム34が配設されている。
なお、各ロッカアーム2,4,6,8のカムシャフト10側の端部には、カム32,34,36,38とロッカアーム2,4,6,8との間の摩擦を低減すべく、カム32,34,36,38に常に接するローラ(ベアリング)2a,4a,6a,8aがそれぞれ設けられている。
【0025】
ここで、ユニットインジェクタ用ロッカアーム4は、図示しないユニットインジェクタを駆動するためのロッカアームであって、ユニットインジェクタ用ロッカアーム4の作動により所定のタイミングで燃料が噴射されるようになっている。
一方、上述の排気ロッカアーム2は、ロッカシャフト22と一体に形成されたロッカシャフト一体型ロッカアームとして構成されており、排気ロッカアーム2に連動してロッカシャフト22自体も回動するようになっている。
【0026】
また、ユニットインジェクタ用ロッカアーム4及び吸気ロッカアーム6は、それぞれロッカシャフト22に対して回転自在に軸支されており、これにより、各ロッカアーム2,4,6は、互いに影響を受けることなく独立して作動するようになっている。
補助ロッカアーム8は、エンジンブレーキの1つとしての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置(以下、単にエンジン補助ブレーキという)を作動させるためのロッカアームであって、ユニットインジェクタ用ロッカアーム4や吸気ロッカアーム6と同様にロッカシャフト22に軸支されている。
【0027】
そして、エンジン補助ブレーキの作動時には、この補助ロッカアーム8を排気ロッカアーム2と一体に作動するように制御して、排気弁16を排気行程時以外の所定のタイミングで開弁させるようになっている。
ここで、圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置について簡単に説明すると、このエンジン補助ブレーキは、例えば、以下のように作動するものである。すなわち、吸気行程時には通常通り吸気弁18を開いて吸気を取り入れる。また、圧縮行程時にも通常運転時通り吸気弁18及び排気弁16をともに閉じて、シリンダ内の吸気を圧縮する。
【0028】
そして、圧縮上死点近傍では燃料噴射を停止し、膨張行程に移行する直前に、排気弁16を開いて、圧縮空気を排気ポートに排出する。したがって、圧縮行程で圧縮された吸気の反発力はピストン20に作用しなくなり、ピストン20を押し下げる力が取り除かれる。
さらに、圧縮空気を排出した後は、排気弁16を閉じて膨張行程時にシリンダ内を密閉状態にする。これによりピストン20が下降するのを妨げようとする力が発生してエンジンブレーキ力が作用するのである。
【0029】
次に、ピストン20が下死点近傍に達して程に移行すると、通常通り排気弁16を開き、シリンダ内を大気圧近傍にしてピストン20を上昇させようとする力を取り除くのである。この後、ピストン20が上死点近傍に達すると、再び吸気行程を開始する。
そして、このような圧縮行程及び膨張行程でのブレーキ力が連続してピストン20に作用することにより、エンジンブレーキ能力が大幅に増大されるのである。言い換えれば、エンジン1に負の仕事としてポンプ作動を行なわせることにより、車両の運動エネルギを吸収して制動力に変換するのである。
【0030】
ところで、このようにしてエンジン補助ブレーキを作動させるには、排気弁16を通常の作動タイミングとは異なるタイミングで作動させる必要がある。そこで、このエンジン1では、通常のタイミングと異なるタイミングで排気弁16を開弁駆動する補助ロッカアーム8と、エンジン補助ブレーキの作動に適したカムプロフィールに形成されたエンジン補助ブレーキ用カム(補助カム)38とが設けられている。
【0031】
ここで、図2に示すように、このエンジン補助カム38は、エンジン補助ブレーキの作動時に、圧縮上死点近傍で補助ロッカアーム8を揺動させて排気弁16を開弁させるようなカムプロフィールに形成されている。
つまり、エンジン1の通常運転時には、排気弁16を排気ロッカアーム2のみで駆動し、エンジン補助ブレーキの作動時には、排気弁16を排気ロッカアーム2及び補助ロッカアーム8の両方により駆動するようになっているのである。
【0032】
このため、エンジン1の動弁機構には、補助ロッカアーム8が排気ロッカアーム2と一体に作動する連係モードと、補助ロッカアーム8が排気ロッカアーム2から切り離されて、単独で作動する非連係モードとを切り換えるための切り換え機構(又はロッカアーム係合機構)30が設けられている。
ここで、上述の切り換え機構30は、例えば特開平6−323113号公報に開示された油圧ピストン機構と略同様に構成されている。すなわち、図4(a),図4(b)に示すように、切り換え機構30は、ロッカシャフト22の直径方向に形成された穴部(ピストン室)40と、この穴部40内を進退しうる係合ピン(係合用ピストン)42と、係合ピン42と略同軸上に配設されたリターンスプリング44とを有して構成されており、係合ピン42は、リターンスプリング44の作用により、図中下方に付勢されている。
【0033】
また、補助ロッカアーム8の所要の位置には、この係合ピン42の上端部が侵入しうる係合穴(係合部)46が形成されている。
一方、上記の穴部40と係合ピン42の下端側との間には空間48が形成されている。また、このエンジン1には、所定の圧力の作動油を供給する油圧供給系(図示省略)が設けられており、ロッカシャフト22内には、油圧供給系からの作動油を上記空間48に供給するための作動油供給路50が形成されている。
【0034】
そして、この空間48に作動油が供給されると、図4(b)に示すように、リターンスプリング44の付勢力に抗して係合ピン42が上方へ移動する。この場合、補助ロッカアーム8の係合穴46と、ロッカシャフト22の穴部40との位置が一致したときに、係合ピン42の上端(先端)が係合穴46に係合して、補助ロッカアーム8とロッカシャフト22とが接続状態となり、補助ロッカアーム8と排気ロッカアーム2とが一体で作動する連係モードとなるのである。
【0035】
また、作動油の供給を断つと、図4(a)に示すように、上述のリターンスプリング44の付勢力により係合ピン42が下方に移動して、係合ピン42が係合穴46から離脱する。この場合は、補助ロッカアーム8はロッカシャフト22から切り離されて排気ロッカアーム2とは連係しない非連係モードとなる。
そして、エンジン1の通常運転時は、補助ロッカアーム8をロッカシャフト22から切り離して、排気ロッカシャフト2からの駆動力により通常の排気タイミングで排気弁16を開弁駆動させるようになっている。
【0036】
また、エンジン補助ブレーキを作動させる場合は、切り換え機構30を制御して、補助ロッカアーム8をロッカシャフト22と一体に作動させ、排気弁16を圧縮上死点近傍でも開弁駆動させるようになっているのである。
ところで、このような切り換え機構30では、補助カム38及び排気カム32は、例えば図1中の実線で示すようなカムプロフィールに形成されている。
【0037】
この場合、一般的には、図1中に破線で示すように、補助カム38の開弁時のランプ区間(上り側ランプ区間)Cの長さと閉弁時のランプ区間(下り側ランプ区間)Bの長さとを同一に設定することが考えられるが、このようにすると、排気カム32の開弁時のランプ区間(上り側ランプ区間)Aと補助カム38の閉弁時のランプ区間Bとが重なってしまう(オーバラップしてしまう)。そして、このようにランプ区間A,Bがオーバラップした構成では、排気補助ブレーキの作動時において、排気ロッカアーム2が補助カム38によるリフトから排気カム32によるリフトに切り換わる瞬間に、排気ロッカアーム2に大きな衝撃が作用することになるのである。
【0038】
すなわち、この場合は、排気ロッカアーム2が補助カム38のランプ区間から排気カム32のランプ区間に切り換わる際に、排気ロッカアーム2は両カム32,38のベース円区間に当接することがないので、排気ロッカアーム2に作動方向とは逆方向の速度成分が急激に作用して、排気ロッカアーム2に大きな衝撃が加わることになるのである。しかも、バルブスプリング等による排気弁16の閉弁時の慣性力は、全て排気ロッカアーム2に作用するため、このような速度成分の急激な変化があると、排気ロッカアーム2には通常の作動時以上の力が作用することになる。また、排気弁16が、図3に示すバルブシート16Aに接している時間が短くなるため排気弁16が冷却されにくく耐久性上好ましくない。
【0039】
そこで、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置では、図1に示すように、補助カム38のカムリフト曲線における閉弁時のランプ区間Bを短く設定することで、排気カム32及び補助カム38のランプ区間が重ならないようにしているのである。
具体的には、図1に示すように、補助カム38のカムプロフィールは、閉弁時のランプ区間Bが開弁時のランプ区間Cよりも短くなるように設定されており、これにより、補助カム38のランプ区間Bと排気カム32のランプ区間Aとが重ならないように設定されているのである。
【0040】
そして、このようにランプ区間Bを短く設定することにより、これら補助カム38のランプ区間Bの終了点と排気カム32のランプ区間Aの開始点との間に上記両カム38,32のベース円区間を設定しているのである。
これにより、エンジン補助ブレーキの作動時には、まず、排気ロッカアーム2は補助カム38のカムプロフィールに応じてリフトを開始して、補助カム38の下りランプ区間Bの終了点を過ぎると補助カム38と排気カム32との間のベース円部分に当接する。これにより排気ロッカアーム2の揺動速度が0になる。次に、排気カム32のカムプロフィールに応じたリフトに移行すると排気カム32のベース円部分から排気カム32の上りランプ区間Aに進入するので、排気ロッカアーム2に衝撃が加わることなく滑らかに作動するようになるのである。
【0041】
なお、このように補助カム38のランプ区間Bを短く設定し、排気カム32のランプ区間Aについては何ら設定を変更していないのは、以下の理由による。すなわち、一般に、カムの開弁時と閉弁時とでランプ区間との長さを異なるようにカムプロフィールを形成すると動弁系の騒音が悪化してしまい好ましいものではないが、補助カム38はエンジン補助ブレーキの作動時にのみに使用されるものであって、排気カム32のように常時使用されるものではない。つまり、エンジン補助ブレーキの作動時には、排気流音も大きいので、補助カム38のランプ区間Bを短く設定しても騒音悪化の影響はほとんどないが、排気カム32のランプ区間Aを短く設定するとアイドリング時の騒音が悪化してしまう。
【0042】
そこで、本装置では、補助カム38のランプ区間Bのみを短く設定しているのである。
本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置は、上述のように構成されているので、エンジン1の通常運転時、即ち、エンジン補助ブレーキの非作動時には、切り換え機構30を非連係モードに制御する。このときは、作動油供給路50には作動油が供給されず、係合ピン42がリターンスプリング44の付勢力によりロッカシャフト22の穴部40内に収納される。
【0043】
したがって、補助ロッカアーム8は、ロッカシャフト22から切り離されて、補助ロッカアーム8は排気ロッカアーム2と連動しない状態となる。このとき、排気ロッカアーム2は排気カム32により駆動され、補助ロッカアーム8は排気ロッカアーム2に連動することなく補助カム38のカムプロフィールに応じて作動する。
【0044】
これにより、排気弁16は、排気カム32のカムプロフィールにのみ応じて駆動され、通常のエンジン運転に適したバルブタイミングで開閉駆動されるのである。なお、吸気弁18は、吸気ロッカアーム6により通常のバルブタイミングで開閉駆動される。
また、エンジン補助ブレーキの作動時には、切り換え機構30を連係モードに制御する。このとき、作動油供給路50及び空間48には、油圧供給系から所定の圧力の作動油が供給され、係合ピン42にはリターンスプリング44の付勢力よりも強い力が作用する。
【0045】
ところで、上述したように、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置では、補助カム38の下りランプ区間Bを短く設定して、このランプ区間Bの終了点と排気カム32のランプ区間Aの開始点との間に上記両カム38,32のベース円区間を設定しているので、エンジン補助ブレーキの作動時の排気ロッカアーム2の衝撃荷重を減少させることができる。
【0046】
すなわち、エンジン補助ブレーキの作動時には、まず、排気ロッカアーム2は補助カム38のカムプロフィールに応じてリフトを開始して、補助カム38の下りランプ区間Bの終了点を過ぎると補助カム38及び排気カム32のベース円部分に当接する。これにより排気ロッカアーム2の速度が0になる。次に、排気カム32のカムプロフィールに応じたリフトに移行すると排気カム32のベース円部分から排気カム32の上りランプ区間Aに進入するので、排気ロッカアーム2に衝撃が加わることなく滑らかに作動するようになるのである。
【0047】
これにより、排気ロッカアーム2の耐久性や信頼性を向上させることができ、さらには、動弁系全体の耐久性や信頼性を向上させることができるのである。
また、このように補助カム38のランプ区間Bと排気カム32のランプ区間Aとの間に上記両カム38,32のベース円区間を設定することで、図3に示すように、排気弁16を確実にバルブシート16Aに着座させることができるようになり、排気弁16の熱をバルブシート16Aを介して放出することで排気弁16の冷却性を向上させることができるのである。
【0048】
なお、上述のように補助カム38の下りランプ区間Bを短くすると、ランプ区間Bにおける排気ロッカアーム2の揺動速度が上昇してしまい、動弁系の騒音が大きくなることが考えられるが、エンジン補助ブレーキの作動時には、排気流音も大きいので、騒音悪化の影響はほとんどないという利点もある。
なお、上述の実施形態では、補助カム38のランプ区間Bを排気カム32のランプ区間Aよりも短く設定することで、両カム32,38のランプ区間A,Bが重ならないように設定しているが、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置では、排気カム32のランプ区間A及び補助カム38のランプ区間Bのうち少なくとも一方を短く設定して、両カム32,38のランプ区間A,Bが重ならないようにすればよく、例えば、排気カム32のランプ区間Aを短く設定することで、両カム32,38のランプ区間A,Bが重ならないようにしてもよい。
【0049】
なお、本実施形態では、OHC式の動弁機構をそなえたエンジンについて、説明しているが、本発明の内燃機関の動弁機構は、このようなOHC式の動弁機構にのみ適用されるものではなく、例えばOHV式の動弁機構等にも適用することができる。
【0050】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、排気カムの作動に応じて排気行程において排気弁を開弁させる排気ロッカアームと、該排気ロッカアームと一体作動可能に構成され該排気ロッカアームとは異なるタイミングで該排気弁を開弁させる補助ロッカアームと、圧縮上死点近傍で該補助ロッカアームを駆動する補助カムとをそなえ、上記記補助カムのカムリフト曲線における閉弁時のランプ区間が開弁時のランプ区間よりも短く設定されるとともに、該排気カム及び該補助カムのランプ区間が重ならないように設定されるという構成により、排気ロッカアームの衝撃荷重を低減させることができ、また、排気弁の冷却効率も向上させることができる。これにより、排気ロッカアームの耐久性を向上させることができ、さらには動弁系全体の耐久性や信頼性を向上させることができるという利点がある(請求項1)。
【0051】
また、請求項2記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、上記請求項1記載の構成に加えて、該補助カムの閉弁時のランプ区間の終了点と該排気カムの開弁時のランプ区間の開始点との間に上記両カムのベース円区間が設定されるという構成により、排気弁のバルブシートへの着座時間が長くなり、排気弁の冷却効率も向上させることができる。
【0052】
また、請求項3記載の本発明の圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置によれば、上記請求項1又は2記載の構成に加えて、該両ランプ区間が重ならないように、該補助カムのカムプロフィールの閉弁時のランプ区間が短く設定されるという構成により、動弁系の騒音悪化を極力抑制することができる。すなわち、排気カムは常に使用されるため排気カムの開弁時のランプ区間を短く設定すると、特にアイドル時に動弁系騒音が大きくなる。これに対して、補助カムの閉弁時のランプ区間を短く設定しても動弁系騒音は多少悪化するが、エンジン補助ブレーキ作動時は排気流音が比較的大きいので、騒音に対する影響が小さい。したがって、動弁系の騒音悪化を極力抑制することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置における排気カム及び補助カムのカムプロフィールを示すカムリフト線図である。
【図2】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置における動弁系の構造を説明するための模式的な断面図である。
【図3】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置における作用を説明するための図である。
【図4】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の作動を説明するための模式図であって、(a)は通常運転時の状態を示す図、(b)は圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の作動時の状態を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置が適用される内燃機関の動弁機構を示す模式的な斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置が適用される内燃機関のシリンダヘッドを示す模式的な上面図である。
【図7】本発明の一実施形態としての圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置が適用される内燃機関の模式的な断面図である。
【図8】内燃機関の動弁機構の一例を示す模式図である。
【図9】内燃機関の動弁機構の一例を示す模式図であって図8におけるY−Y断面を示す図である。
【図10】内燃機関の動弁機構の一例を示す模式図であって図8におけるY−Y断面を示す図である。
【図11】一般的な圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置の作動について説明するための図である。
【図12】排気カムとは異なるタイミングで排気弁を作動させる補助カムをそなえた動弁系における排気カム及び補助カムのカムプロフィールの一例を示すカムリフト線図である。
【符号の説明】
1 エンジン
2 排気弁駆動用ロッカアーム又は排気ロッカアーム
4 ユニットインジェクタ駆動用ロッカアーム(ユニットインジェクタ用ロッカアーム)
6 吸気弁駆動用ロッカアーム又は吸気ロッカアーム
8 圧縮開放型エンジン補助ブレーキ用ロッカアーム
2a,4a,6a,8a ローラ(ベアリング)
2b,6b アジャストスクリュー
10 カムシャフト
12 排気バルブブリッジ
14 吸気バルブブリッジ
16 排気弁
16A バルブシート
18 吸気弁
20 ピストン
22 ロッカシャフト
22A ロッカシャフト中心軸線
24 ロッカシャフト支持部
26 クランクシャフト
28 シリンダヘッド
30 ロッカアーム係合機構としての油圧ピストン機構
32 排気カム
34 ユニットインジェクタ駆動用カム
36 吸気カム
38 圧縮開放型エンジンブレーキ用カム
40 穴部(ピストン室)
42 係合ピン
44 リターンスプリング
46 係合穴(係合部)
48 空間
50 作動油供給路
60 バルブシート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a compression pressure release type engine auxiliary brake device that obtains a braking force by controlling opening and closing timings of engine valves such as an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine (engine).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as one of the engine gin brake devices, when the accelerator is off, the exhaust valve is opened and closed at a timing different from the normal exhaust timing to control the pressure state in the engine cylinder and to increase the engine braking capacity A pressure-release engine auxiliary brake device has been developed and put into practical use.
[0003]
The operation principle of the compression pressure release type engine auxiliary brake device will be briefly described with reference to FIGS. 11A and 11B. When the brake device is operated, the intake valve and the exhaust valve are driven to open and close as follows. The
That is, during the intake stroke, as shown in FIGS. 11A and 11B, the intake valve is opened as usual to take in the intake air. Also, during the compression stroke, both the intake valve and the exhaust valve are closed as in normal operation to compress the intake air in the cylinder.
[0004]
Next, immediately before shifting from the compression stroke to the expansion stroke, as shown in FIG. 11B, the exhaust valve is opened, and the compressed intake air is discharged to the exhaust port via the exhaust valve. Accordingly, the repulsive force of the intake air compressed in the compression stroke does not act on the piston, and no force acting in the direction of pushing down the piston is generated.
Furthermore, after exhausting the compressed air, the exhaust valve is closed, and the cylinder is sealed during the expansion stroke. As a result, a force is generated to prevent the piston from descending, and the engine braking force acts.
[0005]
Next, when the piston reaches the vicinity of the bottom dead center and shifts to the exhaust stroke, the exhaust valve is opened as usual to bring the inside of the cylinder to the vicinity of the atmospheric pressure. Thereafter, when the piston reaches the vicinity of the top dead center, the intake stroke is started again.
The braking force in such a compression stroke and expansion stroke continuously acts on the piston, so that the engine braking capability is greatly increased. In other words, the kinetic energy of the vehicle is absorbed and converted into braking force by causing the engine to perform pump operation as negative work. Note that fuel injection is stopped when such a compression pressure release type engine auxiliary brake device is operated.
[0006]
Further, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-33684 discloses a technique related to such an auxiliary brake device.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as a valve operating mechanism for opening and closing the exhaust valve at a timing different from the normal exhaust timing, for example, those shown in FIGS. 8 and 9 are conceivable.
Here, FIGS. 8 and 9 are both schematic views showing an example of a valve operating mechanism of an engine having a compression pressure release type engine auxiliary brake device, which is configured as an OHC (overhead camshaft) type valve operating mechanism. . In the figure, 2 is an exhaust valve drive rocker arm (exhaust rocker arm), 6 is an intake valve drive rocker arm (intake rocker arm), 8 is a compression pressure release type engine auxiliary brake rocker arm (auxiliary rocker arm), 22 is a rocker shaft,
[0008]
The
The
[0009]
On the other hand, the
The
[0010]
Further, in this valve operating mechanism, a linkage mode in which the
[0011]
By controlling the operation of the
That is, during normal operation of the engine 1, the
[0012]
Further, when the engine auxiliary brake is operated, the
For example, the
[0013]
Incidentally, FIG. 12 is a cam lift diagram showing a part of the cam profile of the
Here, the ramp section is a part of a cam lift curve (cam profile), and is usually a section set to cancel the play and variation of the valve clearance. There is no section. The valve clearance is provided to absorb thermal expansion of the valve operating system, assembly errors during manufacture, etc., and is mainly provided between the adjusting
[0014]
Then, in such a valve operating mechanism, as shown in FIG. 12, the ramp section when the
[0015]
That is, when the
[0016]
The present invention was devised in view of such a problem, and provides a compression pressure release type engine auxiliary brake device that reduces the impact load of the rocker arm and improves the durability of the valve operating system. Objective.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the compression pressure release type engine auxiliary brake device according to the first aspect of the present invention is configured such that the exhaust rocker arm that opens the exhaust valve in the exhaust stroke in accordance with the operation of the exhaust cam, and the exhaust rocker arm can be integrally operated. An auxiliary rocker arm that opens the exhaust valve at a timing different from that of the exhaust rocker arm, and an auxiliary cam that drives the auxiliary rocker arm in the vicinity of compression top dead center . The ramp section is set to be shorter than the ramp section at the time of valve opening, and the ramp section of the exhaust cam and the auxiliary cam is set not to overlap.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a compression pressure release type engine auxiliary brake device according to the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, wherein the end point of the ramp section when the auxiliary cam is closed and the exhaust cam is opened. The base circle section of the two cams is set between the starting point of the ramp section at the time of the valve.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a compression pressure release type engine auxiliary brake device according to the present invention, wherein, in addition to the configuration of the first or second aspect, the cam profile of the auxiliary cam is set so that the two ramp sections do not overlap. The lamp section at the time of valve closing is set to be short.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a compression pressure release type engine auxiliary brake device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a basic configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) to which the compression pressure release type engine auxiliary brake device is applied will be described.
[0020]
As shown in FIGS. 5 to 7, the engine 1 has an OHC valve operating mechanism and is configured as a four-valve engine having two intake valves and two exhaust valves.
The
[0021]
The valve mechanism of the engine 1 is provided with a
[0022]
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
[0023]
In FIG. 5, the
The
[0024]
In addition to the
Note that the
[0025]
Here, the
On the other hand, the above-described
[0026]
Further, the unit
The
[0027]
When the engine auxiliary brake is operated, the
Here, the compression pressure release type engine auxiliary brake device will be briefly described. The engine auxiliary brake operates, for example, as follows. That is, during the intake stroke, the
[0028]
Then, fuel injection is stopped in the vicinity of the compression top dead center, and immediately before shifting to the expansion stroke, the
Further, after the compressed air is discharged, the
[0029]
Next, when the
Then, the braking force in the compression stroke and the expansion stroke acts on the
[0030]
By the way, in order to operate the engine auxiliary brake in this way, it is necessary to operate the
[0031]
Here, as shown in FIG. 2, the engine
That is, during normal operation of the engine 1, the
[0032]
Therefore, the valve mechanism of the engine 1 switches between a linkage mode in which the
Here, the
[0033]
An engagement hole (engagement portion) 46 through which the upper end portion of the
On the other hand, a
[0034]
When hydraulic oil is supplied to the
[0035]
When the supply of hydraulic oil is interrupted, the
During normal operation of the engine 1, the
[0036]
When operating the engine auxiliary brake, the
By the way, in such a
[0037]
In this case, generally, as indicated by a broken line in FIG. 1, the length of the ramp section (upward ramp section) C when the
[0038]
That is, in this case, when the
[0039]
Therefore, in the compression pressure release type engine auxiliary brake device of the present invention, as shown in FIG. 1, the
Specifically, as shown in FIG. 1, the cam profile of the
[0040]
Then, by setting the ramp section B to be short in this manner, the base circles of both the
Thus, when the engine auxiliary brake is operated, the
[0041]
The reason why the ramp section B of the
[0042]
Therefore, in this apparatus, only the ramp section B of the
The compression pressure release type engine auxiliary brake device according to an embodiment of the present invention is configured as described above. Therefore, when the engine 1 is operating normally, that is, when the engine auxiliary brake is not operated, the
[0043]
Therefore, the
[0044]
Thus, the
Further, when the engine auxiliary brake is operated, the
[0045]
Incidentally, as described above, in the compression pressure release type engine auxiliary brake device of the present invention, the descending ramp section B of the
[0046]
That is, when the engine auxiliary brake is operated, first, the
[0047]
Thereby, durability and reliability of the
Further, by setting the base circle section of the both
[0048]
Note that if the down-ramp section B of the
In the above-described embodiment, the ramp section B of the
[0049]
In this embodiment, an engine having an OHC type valve mechanism is described, but the valve mechanism of the internal combustion engine of the present invention is applied only to such an OHC type valve mechanism. For example, the present invention can also be applied to an OHV type valve mechanism.
[0050]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the compression pressure release type engine auxiliary brake device of the present invention, the exhaust rocker arm that opens the exhaust valve in the exhaust stroke according to the operation of the exhaust cam, and the exhaust rocker arm can be operated integrally. includes an auxiliary rocker arm for opening the exhaust valves at a timing different from that of the exhaust rocker arm is constituted, at compression top dead center near the auxiliary cam for driving the auxiliary rocker arm, when the valve is closed in the cam lift curve of the SL auxiliary cam The ramp section is set to be shorter than the ramp section at the time of valve opening, and the ramp section of the exhaust cam and the auxiliary cam is set so as not to overlap, thereby reducing the impact load of the exhaust rocker arm. In addition, the cooling efficiency of the exhaust valve can be improved. Thus, there is an advantage that the durability of the exhaust rocker arm can be improved, and further, the durability and reliability of the entire valve system can be improved (claim 1).
[0051]
According to a second aspect of the present invention, the compression pressure release type engine auxiliary brake device according to the present invention has the ramp point when the auxiliary cam is closed and the exhaust cam. The base circle section of the two cams is set between the starting point of the ramp section when the valve is opened, so that the seating time of the exhaust valve on the valve seat becomes longer and the cooling efficiency of the exhaust valve is improved. be able to.
[0052]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the cam of the auxiliary cam is arranged so that the two ramp sections do not overlap. With the configuration in which the ramp section at the time of closing the profile is set to be short, the noise deterioration of the valve train can be suppressed as much as possible. That is, since the exhaust cam is always used, if the ramp section when the exhaust cam is opened is set short, the valve operating noise becomes large especially during idling. On the other hand, even if the ramp section at the time of closing the auxiliary cam is set short, the valve operating noise is somewhat worsened, but the exhaust flow noise is relatively loud when the engine auxiliary brake is activated, so the effect on the noise is small. . Therefore, it is possible to suppress the noise deterioration of the valve train as much as possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cam lift diagram showing cam profiles of an exhaust cam and an auxiliary cam in a compression pressure release type engine auxiliary brake device as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of a valve operating system in a compression pressure release type engine auxiliary brake device as one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation in a compression pressure release type engine auxiliary brake device as one embodiment of the present invention.
4A and 4B are schematic views for explaining the operation of the compression pressure release type engine auxiliary brake device according to the embodiment of the present invention, where FIG. 4A is a diagram showing a state during normal operation, and FIG. It is a figure which shows the state at the time of the action | operation of a compression pressure release type engine auxiliary brake device.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a valve mechanism of an internal combustion engine to which a compression pressure release type engine auxiliary brake device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 6 is a schematic top view showing a cylinder head of an internal combustion engine to which a compression pressure release type engine auxiliary brake device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an internal combustion engine to which a compression pressure release type engine auxiliary brake device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a valve mechanism of an internal combustion engine.
9 is a schematic view showing an example of a valve mechanism of an internal combustion engine, and is a view showing a YY cross section in FIG. 8. FIG.
10 is a schematic view showing an example of a valve mechanism of an internal combustion engine, and is a view showing a YY cross section in FIG. 8. FIG.
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of a general compression pressure release type engine auxiliary brake device;
FIG. 12 is a cam lift diagram showing an example of a cam profile of an exhaust cam and an auxiliary cam in a valve train system having an auxiliary cam that operates an exhaust valve at a timing different from that of the exhaust cam.
[Explanation of symbols]
1
6 Intake valve drive rocker arm or
2b, 6b Adjust
42 engaging
48
Claims (3)
該排気ロッカアームと一体作動可能に構成され該排気ロッカアームとは異なるタイミングで該排気弁を開弁させる補助ロッカアームと、
圧縮上死点近傍で該補助ロッカアームを駆動する補助カムとをそなえ、
上記記補助カムのカムリフト曲線における閉弁時のランプ区間が開弁時のランプ区間よりも短く設定されるとともに、該排気カム及び該補助カムのランプ区間が重ならないように設定されていることを特徴とする、圧縮圧開放型エンジン補助ブレーキ装置。An exhaust rocker arm that opens the exhaust valve in the exhaust stroke according to the operation of the exhaust cam; and
An auxiliary rocker arm configured to be able to operate integrally with the exhaust rocker arm and opening the exhaust valve at a different timing from the exhaust rocker arm;
With an auxiliary cam that drives the auxiliary rocker arm in the vicinity of compression top dead center;
The ramp section when the valve is closed in the cam lift curve of the auxiliary cam is set to be shorter than the ramp section when the valve is opened, and the ramp section of the exhaust cam and the auxiliary cam is set not to overlap. A compression pressure release type engine auxiliary brake device characterized by the above.
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