JPH01116258A - Compression top dead center pressure reducing exhaust brake device - Google Patents
Compression top dead center pressure reducing exhaust brake deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はエンジンの圧縮上死点減圧式排気ブレーキ装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a compression top dead center decompression type exhaust brake device for an engine.
［従来の技術］
一般に、大型バスやトラック等のように、準擦制動によ
る熱変損量が大きい車両においては、主ブレーキの補助
となる装置（減速ブレーキ）が必要である。従来、この
種の減速ブレーキは、入力側、即ち車両の方からエンジ
ン（内燃機関）または回転抵抗体を駆動して、抵抗損失
を生じさせ、制動力を得るようになっており、排気閉塞
式或いは圧縮上死点減圧式の排気ブレーキや、流体式或
いは電気式リターダが知られている。このうち圧縮上死
点減圧式排気ブレーキは、エンジンの圧縮工程の終りに
減圧してブレーキ力を得るものであり、その優れた特徴
の１つは、エンジンのピストン圧縮仕事で吸収したエネ
ルギを高温ガスの形で大気へ放出するため、ラジエタよ
り大気へ熱を放出させる形式のものに比べ、エンジン冷
却系への負担が軽くて済む点にある。[Prior Art] Generally, in vehicles such as large buses and trucks that suffer from large amounts of thermal loss due to quasi-friction braking, a device (deceleration brake) to assist the main brake is required. Conventionally, this type of deceleration brake drives the engine (internal combustion engine) or rotating resistor from the input side, that is, the vehicle, to generate resistance loss and obtain braking force. Alternatively, compression top dead center decompression type exhaust brakes and fluid type or electric type retarders are known. Among these, the compression top dead center decompression type exhaust brake obtains braking force by reducing the pressure at the end of the engine compression process, and one of its outstanding features is that it uses the energy absorbed by the engine piston compression work to generate high-temperature exhaust brakes. Because it releases heat into the atmosphere in the form of gas, it places less of a burden on the engine cooling system than a type that releases heat from a radiator to the atmosphere.
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、圧縮上死点減圧式排気ブレーキにおいテ、Ｉｌ
著なエンジンブレーキ効果を得る手段は未だに知られて
いない。[Problems to be solved by the invention] However, in the compression top dead center decompression type exhaust brake,
There is still no known means to obtain a significant engine braking effect.
本発明の目的は、排気ブレーキ力を著しく向上させたエ
ンジンの制動装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an engine braking device that significantly improves exhaust braking force.
［問題点を解決するための手段］
本発明は、エンジンのクランク軸にタービン苫しくはコ
ンプレッサを連結し、排気ブレーキ時に該タービン若し
くはコンプレー２すにより圧縮された空気をエンジンの
吸気系に戻す管路と、該管路の切換手段とを設け、圧縮
上死点減圧式排気ブレーキ装置を構成する。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a pipe in which a turbine or compressor is connected to the crankshaft of an engine, and air compressed by the turbine or compressor is returned to the intake system of the engine during exhaust braking. A compression top dead center decompression type exhaust brake device is constructed by providing a pipe and a switching means for the pipe.
［作用］
排気ブレーキ時に、タービン若しくはコンプレッサによ
り圧縮された空気がエンジンの吸気系に戻される結果、
エンジンの吸入空気量が増大し、圧縮仕事が増大してそ
れが上死点近傍で減圧されることになる。従って、極め
て大きなブレーキ力が得られる。[Effect] During exhaust braking, air compressed by the turbine or compressor is returned to the engine intake system, resulting in
The intake air amount of the engine increases, the compression work increases, and the pressure is reduced near top dead center. Therefore, extremely large braking force can be obtained.
［実施例］ 以下本発明を図示の実施例について説明する。[Example] The present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
第１図において、１は多気筒ディゼルエンジン、３は排
気ターボ過給機である。ターボ過給機３のタービン３ａ
は、エンジン１の排％ポート２からの排気通路６中に設
けてあり、またコンプレッサ３ｂはチャージクーラ５を
有する第１過給通路４を介してエン−ジン１の吸気ポー
ト１２に接＆ｌれている。７はパワータービンであり、
排気通路６中、ターボ過給機３のタービン３ａの排気側
から消音機８までの途中に設けである。このパワーター
ビン７の出力軸７ａとエンジンｌのクランク軸１３とは
、動力伝達系（ここでは一方がＯＮのとき他方がＯＦＦ
となるクラッチ１４ａ、１４ｂを有した２系統のギヤト
レーン）１４で連結してあり、車両の通常走行時にはパ
ワータービン７の回転駆動力をクランク軸１３に戻すと
ともに、逆に、エンジンブレーキ走行時には、クランク
軸１３の回転駆動力をパワータービン７に伝達するよう
に構成しである。これは、ターボ過給機３のタービン３
ａに高温な排気を供給してその効率を高めると共に、ク
ランク軸１３に連結したパワータービン７を逆転させる
に要する力を制動力として、エンジンブレーキカを高め
るようにするためである。In FIG. 1, 1 is a multi-cylinder diesel engine, and 3 is an exhaust turbo supercharger. Turbine 3a of turbocharger 3
is provided in the exhaust passage 6 from the exhaust port 2 of the engine 1, and the compressor 3b is connected to the intake port 12 of the engine 1 via the first supercharging passage 4 having a charge cooler 5. ing. 7 is a power turbine;
It is provided in the exhaust passage 6 midway from the exhaust side of the turbine 3a of the turbocharger 3 to the muffler 8. The output shaft 7a of the power turbine 7 and the crankshaft 13 of the engine 1 are connected to a power transmission system (here, when one is ON, the other is OFF).
When the vehicle is running normally, the rotational driving force of the power turbine 7 is returned to the crankshaft 13, and conversely, when the vehicle is running under engine braking, the rotational driving force of the power turbine 7 is returned to the crankshaft 13. It is configured to transmit the rotational driving force of the shaft 13 to the power turbine 7. This is the turbine 3 of the turbocharger 3.
This is to increase the efficiency of the engine by supplying high-temperature exhaust gas to the engine a, and to increase the engine braking force by using the force required to reverse the power turbine 7 connected to the crankshaft 13 as a braking force.
尚、動力伝達系１４には遊星歯車機構を用いることもで
きる。即ち、軸に固定の太陽歯車、これと噛み合う複数
債の遊星歯車、該遊星歯車と噛み合う内歯を有した環状
歯車、遊星歯車のキャリアから成る遊星歯車機構を用い
、キャリアに対して摩擦クラッチ排気ボートを設け、こ
れにより遊星歯車がフリー又は固定に切換えられ、ブレ
ー勢作用の断Φ継がなされるように構成してもよい。Note that a planetary gear mechanism can also be used for the power transmission system 14. That is, a planetary gear mechanism consisting of a sun gear fixed to a shaft, a plurality of planetary gears meshing with the sun gear, an annular gear having internal teeth meshing with the planetary gear, and a carrier of the planetary gear is used, and a friction clutch exhaust is connected to the carrier. A boat may be provided so that the planetary gear can be switched to free or fixed, and the braking action can be disconnected.
一方、エンジンブレーキ走行時に、パワータービン７に
よりコンプレッサ仕事された空気をエンジンｌの吸気ボ
ート１２へ与え、吸入流量の増大を図るため、次のよう
に構成されている。即ち。On the other hand, in order to increase the intake flow rate by supplying air compressed by the power turbine 7 to the intake boat 12 of the engine 1 during engine braking, the engine is constructed as follows. That is.
排気通路６には、パワータービン７を迂回するように排
気バイパス路１０が設けてあり、また、この排気バイパ
ス路１０が接続されている排気通路６の区間内において
、パワータービン７の排気側に、空気吸入通路９が設け
である。更に、排気バイパス路１０からエンジン１の吸
気ポート１２へかけて、第２過給通路１１が設けである
。また、排気バイパス路１０とこの第２過給通路１１と
の分岐点を迂回するように、パワータービン７の排気側
から排気バイパス路１０の下流側にかけて、第２排気バ
イパス路１０Ａが設けである。そして、流路の切換をな
すため、通路の分岐点には電磁弁１５．１６．１７．１
８．１９が設けである。The exhaust passage 6 is provided with an exhaust bypass passage 10 so as to bypass the power turbine 7, and within the section of the exhaust passage 6 to which this exhaust bypass passage 10 is connected, an exhaust bypass passage 10 is provided on the exhaust side of the power turbine 7. , an air intake passage 9 is provided. Furthermore, a second supercharging passage 11 is provided extending from the exhaust bypass passage 10 to the intake port 12 of the engine 1. Further, a second exhaust bypass passage 10A is provided from the exhaust side of the power turbine 7 to the downstream side of the exhaust bypass passage 10 so as to bypass the branch point between the exhaust bypass passage 10 and the second supercharging passage 11. . In order to switch the flow path, a solenoid valve 15.16.17.1 is installed at the branch point of the path.
8.19 is set.
圧縮上死点減圧式排気ブレーキの構成自体は、従来公知
のものと同じである。The configuration itself of the compression top dead center decompression type exhaust brake is the same as that conventionally known.
第２図において詳述するに、エンジン１のシリンダーヘ
ッド２０の内部には、吸気ポート１２及び排気ポート２
と気筒２１との間に、吸気弁２２及び排気弁２３が設け
である。更に、シリンダーヘッド２０には、エンジンの
全気筒又は一部の気筒に第３弁２４が設置すてあり、該
第３弁により開閉される加圧空気放出通路２５が、シリ
ンダーヘッド２０内で排気ポート２に連結されている。To explain in detail in FIG. 2, inside the cylinder head 20 of the engine 1, there are an intake port 12 and an exhaust port 2.
An intake valve 22 and an exhaust valve 23 are provided between the cylinder 21 and the cylinder 21 . Further, the cylinder head 20 is provided with a third valve 24 for all or some of the cylinders of the engine, and a pressurized air release passage 25 opened and closed by the third valve is used for exhaust gas inside the cylinder head 20. Connected to port 2.
第３弁２４はその頂部に被動ピストン２７を備え、その
圧油シリンダ２８は、作動油通路２９を介して、ブレー
キ用の圧油シリンダ３０に連結されている。ブレーキ用
圧油シリンダ３０の駆動ピストン３１は、クランク軸１
３に同期して回転するカム３２により駆動され、圧縮上
死点付近で。The third valve 24 has a driven piston 27 at its top, and its pressure oil cylinder 28 is connected to a brake pressure oil cylinder 30 via a hydraulic oil passage 29. The drive piston 31 of the brake pressure oil cylinder 30 is connected to the crankshaft 1
3 near the compression top dead center.
ブレーキ用圧油シリンダ３０内の作動圧油を加圧し、そ
の作動圧を油圧油シリンダ２８に供給して、弁バネ２６
に抗して第３弁２４を開く構成となっている。コントロ
ーラ３９は、エンジンブレーキ走行時であることを検出
した場合に電磁弁３５を付勢して三方弁３３を開き、そ
の他の走行状態では閉とする。３８は作動油通路２９内
に介装したレリーフ弁である。The hydraulic oil in the brake pressure oil cylinder 30 is pressurized, and the working pressure is supplied to the hydraulic oil cylinder 28 so that the valve spring 26
The structure is such that the third valve 24 is opened against this. The controller 39 energizes the solenoid valve 35 to open the three-way valve 33 when it detects that the vehicle is running under engine braking, and closes it in other running states. 38 is a relief valve interposed in the hydraulic oil passage 29.
エンジンブレーキ走行状態であることの検出は、図に示
すように、エンジンブレーキスイッチ４１、アクセルス
イッチ４２．クラッチスイッチ４３を電源に対し直列に
接続したスイッチ回路４０で構成することができる。流
路切換用の電磁弁１５〜１９及び電磁弁３ｅのソレノイ
ドは、このスイッチ回路４０に直列に接続するか、図示
のようにＣＰＵを含むコントローラ３９で独立に制御で
きるように構成する。The engine brake running state is detected by the engine brake switch 41, the accelerator switch 42, and so on, as shown in the figure. The clutch switch 43 can be configured by a switch circuit 40 connected in series to a power source. The solenoids of the flow path switching electromagnetic valves 15 to 19 and the electromagnetic valve 3e are configured to be connected in series to this switch circuit 40 or to be independently controlled by a controller 39 including a CPU as shown.
通常走行中は、電磁弁１５〜１９は第１図の実線位置（
エネルギ回収位置）にあり、ターボ過給機３による吸気
過給と共に、排ガスエネルギがパワータービン７により
回転力として取り出され、動力伝達系１４を介してクラ
ンク軸１３に与えられて高過給が達成される。このとき
三方弁３３は閉位置（第２図の位置）にあり、作動油源
３４と作動油供給通路３６との連通が遮断され、全ての
気筒の駆動ピストン３１は、カム３２によって単に空！
ｈきを行い、第３弁２４は弁バネ２１によって閉止され
ている。During normal driving, the solenoid valves 15 to 19 are located at the solid line position (
In addition to intake supercharging by the turbo supercharger 3, exhaust gas energy is extracted as rotational force by the power turbine 7 and applied to the crankshaft 13 via the power transmission system 14, achieving high supercharging. be done. At this time, the three-way valve 33 is in the closed position (the position shown in FIG. 2), communication between the hydraulic oil source 34 and the hydraulic oil supply passage 36 is cut off, and the driving pistons 31 of all cylinders are simply emptied by the cam 32!
The third valve 24 is closed by the valve spring 21.
スイッチ回路４０が入り車両がエンジンブレーキ走行を
行うと、コントローラ３９により電磁弁３５がＯＮされ
て三方弁３３が開かれ、作動油源３４から有圧の作動油
がブレーキ用圧油シリンダ３０に供給される。そこで、
カム３２により駆動ピストン３１が左動され、ＷＡ動動
メストン３１通路３７の開口を通過したのち、ブレーキ
用圧油シリンダ３０内の作動油が加圧される。加圧され
た作動油が作動油通路２９から圧油シリンダ２８に供給
され、被動ピストン２７が下動して、その気筒の圧縮上
死点近傍で第３弁２４が短時間だけ開成される。このた
め、気筒内の圧縮された空気が、加圧空気放出通路２５
から排気ポート１３内に排出され、エンジンブレーキ効
果を生成する。When the switch circuit 40 is turned on and the vehicle performs engine braking, the controller 39 turns on the solenoid valve 35 and opens the three-way valve 33, and pressurized hydraulic oil is supplied from the hydraulic oil source 34 to the brake pressure oil cylinder 30. be done. Therefore,
The drive piston 31 is moved to the left by the cam 32, and after passing through the opening of the WA dynamic meston 31 passage 37, the hydraulic oil in the brake pressure oil cylinder 30 is pressurized. Pressurized hydraulic oil is supplied from the hydraulic oil passage 29 to the pressure oil cylinder 28, the driven piston 27 moves downward, and the third valve 24 is opened for a short time near the compression top dead center of that cylinder. Therefore, the compressed air in the cylinder is transferred to the pressurized air release passage 25.
is discharged from the exhaust port 13 into the exhaust port 13, producing an engine braking effect.
かかるエンジンブレーキ効果の生成時においては、流路
切換用の電磁弁１５〜１９は、第１図の点線位置（ブレ
ーキ位置）に切換わり、また、動力伝達系１４の反転機
構が働く、このため、パワータービン７により、空気吸
入通路９より吸入されコンプレッサ仕事をされた圧縮空
気が、切換え後の排気バイパス路１０及び第２過給通路
１１を通って、エンジンｌの吸気に環流し、エンジン１
の吸入空気量を増大させる。その結果、エンジン１の圧
縮仕事が増大し、それが上死点近傍で減圧されることに
なり、大きな量の仕事を担うことになる。即ち、第３図
にヤコブ線Ａで示す通常の上死点減圧式でのｖ−ｐ（体
積−圧力）特性は。When such an engine braking effect is generated, the flow path switching solenoid valves 15 to 19 are switched to the dotted line position (brake position) in FIG. 1, and the reversing mechanism of the power transmission system 14 is activated. The compressed air that has been taken in from the air intake passage 9 and subjected to compressor work by the power turbine 7 passes through the switched exhaust bypass passage 10 and the second supercharging passage 11, and is returned to the intake air of the engine 1.
Increase the intake air amount. As a result, the compression work of the engine 1 increases, and the pressure is reduced near the top dead center, so that the engine 1 takes on a large amount of work. That is, the v-p (volume-pressure) characteristic in the normal top dead center decompression type shown by the Jacob line A in FIG.
ヤコブ線Ｂで示すように、上死点減圧に圧縮空気環流分
を加えた分だけ高まることになる。従って、駆動系がも
つまで（エンジンが最大パワーに耐えられるまで）強力
なブレーキが得られる。As shown by Jacob line B, the pressure increases by the sum of the top dead center depressurization and the compressed air recirculation. Therefore, strong braking is obtained until the drive train lasts (until the engine can withstand maximum power).
尚、排気ガスは第２バイパス路１０Ａを通って排気され
る。Note that the exhaust gas is exhausted through the second bypass path 10A.
かかる顕著な排気ブレーキ力の向上は、特に、既に上死
点減圧式を採用しているエンジンにおいては、はんの少
しの変更を加えるだけで達成することができ、既存エン
ジンを有効に活用できる利点がある。Such a remarkable improvement in exhaust braking force can be achieved by making a few changes to the engine, especially in engines that already employ the top dead center depressurization system, making it possible to effectively utilize existing engines. There are advantages.
上記実施例では、パワータービン７からの圧縮空気をエ
ンジン１の吸気ポート１２に直接に過給したが、チャー
ジクーラ５の前へ戻して、流圧を下げてから過給するこ
ともできる。In the above embodiment, the compressed air from the power turbine 7 is directly supercharged to the intake port 12 of the engine 1, but it is also possible to return the compressed air to the front of the charge cooler 5 to lower the fluid pressure before supercharging.
また実施例では、タービンを用いて排気通路の切換えた
が、パワータービン７の代りに又はパワータービン７の
他に、別個に容量ｅのコンプレッサを用いて、機械的に
これを駆動し、その圧縮空気をエンジンの吸気に環流さ
せることもできる。これは、独立したコンプレッサによ
って、空気を圧縮し、汲出し仕事を行いブレーキ力とす
るものであり、その大きさの割に仕事量が多く、スペー
ス、 ！１ｆｆｉ面で有利となる。ブレーキ用コンブレ
ッサは増速歯車列及びクラッチを介してエンジンのクラ
ンク軸と連結するが、このクラッチの作動は、従来の排
気ブレーキと同様、車両が減速可能なこと（アクセルフ
リー、クラッチＯＮ、ブレーキスイッチＯＮ等）を判断
して作動可能とする。また、エンジンブレーキ、排気ブ
レーキ、メカニカル空気圧縮機式ブレーキとの作動順序
及び組合せ動作等は、用途に応じ適切なものとする。Further, in the embodiment, the exhaust passage was switched using a turbine, but instead of or in addition to the power turbine 7, a separate compressor with a capacity of e was used to mechanically drive the compressor. Air can also be circulated back into the engine intake. This uses an independent compressor to compress air and pump it out to provide braking force, which requires a large amount of work considering its size, and requires a lot of space! It is advantageous in terms of 1ffi. The brake compressor is connected to the engine crankshaft via a speed-increasing gear train and a clutch, but the operation of this clutch is similar to that of a conventional exhaust brake, in that the vehicle can be decelerated (accelerator free, clutch ON, brake switch ON). ON, etc.) to enable operation. Furthermore, the order of operation and combination of the engine brake, exhaust brake, and mechanical air compressor brake shall be appropriate depending on the application.
［発明の効果］
以上のように、本発明によれば、排気ブレーキ時に、タ
ービン若しくはコンプレッサにより圧縮された空気がエ
ンジンの吸気系に戻される結果。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, air compressed by the turbine or compressor is returned to the intake system of the engine during exhaust braking.
エンジンの吸入空気量が増大し、圧縮仕事が増大してそ
れが上死点近傍で減圧されることになる。The intake air amount of the engine increases, the compression work increases, and the pressure is reduced near top dead center.
従って、従来では得られない極めて大きなブレーキ力が
得られる。しかも、既に上死点減圧式排気ブレーキシス
テムを具備するエンジンにおいては、はんの少しの変更
を施すだけで済むという効果をも有する。Therefore, an extremely large braking force that cannot be obtained conventionally can be obtained. Moreover, in engines that are already equipped with a top dead center decompression type exhaust brake system, there is also the effect that only a slight change in the fuel is required.
第１図は本発明の上死点減圧式排気ブレーキ装置の一実
施例の構成図、第２図はその上死点減圧式排気ブレーキ
部分の構成図、第３図は本発明の作動原理を示すＶ−Ｐ
特性図である。
図中、１はエンジン、２は排気ポート、３はターボ過給
機、４は第１過給通路、６は排気通路、７はパワーター
ビン、９は空気吸入通路、１０は排気バイパス路、ＩＯ
Ａは第２排気バイパス路、１１は第２過給通路、１２は
吸気ポート、１３はクランク軸、１４は動力伝達系、１
５．１６．１７．１８．及び１９は流路切換手段として
の′ｉ１１！！！弁、２４は第３弁、３１は駆動ピスト
ン、３３は三方弁を示す。
特許出願人 いす（目動車株式会社
°代理人 弁理士 絹 谷 信 雄１エンジン
１１第２過給通路＃ｓ１図
第２図
第３図Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the top dead center decompression type exhaust brake device of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of the top dead center depressurization type exhaust brake portion thereof, and Fig. 3 shows the operating principle of the present invention. V-P shown
It is a characteristic diagram. In the figure, 1 is the engine, 2 is the exhaust port, 3 is the turbo supercharger, 4 is the first supercharging passage, 6 is the exhaust passage, 7 is the power turbine, 9 is the air intake passage, 10 is the exhaust bypass passage, IO
A is a second exhaust bypass passage, 11 is a second supercharging passage, 12 is an intake port, 13 is a crankshaft, 14 is a power transmission system, 1
5.16.17.18. and 19 is 'i11!' as a flow path switching means. ! ! 24 is a third valve, 31 is a driving piston, and 33 is a three-way valve. Patent Applicant Isu (Midosha Co., Ltd. Agent Patent Attorney Nobuo Kinutani 1 Engine 11 2nd Supercharging Passage #s1 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
を連結し、排気ブレーキ時に該タービン若しくはコンプ
レッサにより圧縮された空気をエンジンの吸気系に戻す
管路と、該管路の切換手段とを設けたことを特徴とする
圧縮上死点減圧式排気ブレーキ装置。A turbine or a compressor is connected to the crankshaft of the engine, and a pipe line for returning air compressed by the turbine or compressor to the engine intake system during exhaust braking is provided, and a switching means for the pipe line is provided. Compression top dead center decompression type exhaust brake device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62271900A JPH01116258A (en) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | Compression top dead center pressure reducing exhaust brake device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62271900A JPH01116258A (en) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | Compression top dead center pressure reducing exhaust brake device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01116258A true JPH01116258A (en) | 1989-05-09 |
Family
ID=17506457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62271900A Pending JPH01116258A (en) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | Compression top dead center pressure reducing exhaust brake device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01116258A (en) |
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