JPH03189309A - 副排気バルブによるエンジンブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、排気バルブに並設された副排気バルブを圧縮
行程終期にて開放することによりエンジンブレーキ力を
増加させる副排気バルブによるエンジンブレーキ装置に
関する。

（従来の技術） 従来のエンジンの吸排気バルブはカムシャフトにより開
閉駆動されている。該カムシャフトはクランクシャフト
と連動しているため、クランク角に対する吸排気バルブ
の開閉タイミングをエンジンの回転数の変化に対応して
変更することができない、よって、特定の回転数で高効
率となるように吸排気バルブの開閉タイミングを調整す
るため、該特定の回転数以外の回転数で運転される場合
には効率が低下するという問題がある。

そこで、吸排気バルブを電磁石による電磁力で開閉駆動
することにより、吸排気バルブの開閉タイミングをエン
ジンの回転数の変化に伴って変更し、各回転数において
高効率で運転することが可能なエンジンが提案されてい
る。

一方、エンジンブレーキ作動時、すなわち車両走行中に
アクセルペダルが開放された場合等においてはエンジン
の排気バルブ開閉タイミングを変更し、圧縮行程終期に
排気バルブを開放することによりエンジンブレーキ力が
増大することが知られている。

（発明が解決しようとする課題） 上記の吸排気バルブを電磁石により開閉駆動するエンジ
ンでは、排気バルブの開閉駆動に要する駆動力は比較的
小でよいにもかかわらず、エンジンブレーキ作動時には
燃焼室内部の圧縮空気の圧力に抗して排気バルブを駆動
しなければならないため大駆動力を必要とする。また、
排気バルブを通常の開閉タイミングで開放する際におい
ても、開口時には燃焼室内の圧力に抗して開放駆動しな
ければならないため大駆動力を必要とする。よって、排
気バルブ駆動用の電磁石が大型化し、あるいは駆動力不
足のため開口不能となるという問題点がある。

たとえば、エンジンブレーキ作動時の圧縮行程終期にお
ける燃焼室の内部圧力を３０ｋｇ／ｃｒｒ？、排気バル
ブの燃焼室側面積を８ｃｍ’とすると、排気バルブが該
内部圧力に抗して開口するのに要する電磁力は２４０ｋ
ｇ　（２３５２Ｎ）となる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、エンジン
ブレーキ作動時に小型の電磁駆動装置にて確実に燃焼室
内の圧縮空気を排出し、強力なエンジンブレーキ力を得
ることのできる副排気バルブによるエンジンブレーキ装
置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、エンジンの少なくとも排気バルブを電
磁力により開閉する電磁力バルブ駆動装置において、上
記排気バルブに並設された副排気バルブを開方向へ駆動
する可動磁性板と、該可動磁性板と対向する固定磁極を
有し該可動磁性板への吸引力により該副排気バルブを開
方向へ駆動する電磁石と、該副排気バルブを常時閉方向
へ付勢するスプリングと、圧縮行程終期に上記電磁石を
作動せしめる制御手段とを有することを特徴とする副排
気バルブによるエンジンブレーキ装置を提供できる。

（作用） 本発明の副排気バルブによるエンジンブレーキ装置では
、エンジンブレーキ作動時における圧縮行程終期に、副
排気バルブの軸端面に対向する磁性体板を電磁石にて吸
引し、該磁性体板を副排気バルブの軸端面に当接させ、
更に該副排気バルブを開方向へと駆動することにより燃
焼室内部の圧縮空気を外部へ排出する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図は、本発明によるエンジンブレーキ装置が装着さ
れた２サイクルエンジンのブロック図である。

１１は軽量高強度材料であるセラミック、あるいは耐熱
軽量合金材料で形成された主排気／にルブであり、該主
排気バルブ１１の軸端部には該主排気バルブ１１を開閉
駆動する駆動装置１が接続されている。該主排気バルブ
１１と隣接して、該主排気バルブ１１より傘部が小径で
ある副排気バルブ２１が設けられている。該副排気バル
ブ２１は主排気バルブ１１と同様にセラミック、あるい
は耐熱軽量合金材料で形成されており、かつ軸端部には
駆動装置２が接続されている。

該主排気バルブ１１及び副排気バルブ２１はシリンダヘ
ッド３の排気管路３１に設けられている。そして該シリ
ンダヘッド３はガスケット３２を介してエンジンブロッ
ク４と連結されている。

該エンジンブロック４の内周面にはシリンダスリーブ４
１が配設されており、該シリンダスリーブ４１の下死点
近傍におけるピストン４２のヘッドに対向する位置には
吸気口４３が周設されている。該吸気口４３は吸入され
た吸気が時計回りに旋回するように傾斜して開口してい
る。

前記排気管路３１より排出された排気ガスはターボチャ
ージャ４４のタービンへと導かれる。

該ターボチャージャ４４の回転軸には電動機（図示せず
）が接続しており、外部からの電力供給により過給圧を
上昇させることが可能な構造を有している。排気ガスあ
るいは外部からの電力によりコンプレッサを回転させ吸
気に過給圧を付与し、該吸気を吸気管路４５を経て吸気
口４３へと供給する。

上記駆動装置１及び駆動装置２は、コントロールユニッ
ト５の入出力インターフェイスからの信号により制御さ
れている。該人出力インターフエイスには、上記駆動装
置１及び駆動装置２の他に、エンジンの回転数及びクラ
ンク角を検知する回転センサ５１及びアクセルペダルの
踏込量を検知するアクセルセンサ５２が接続されており
、各センサからの信号が人力されている。該コントロー
ルユニット５には入出力インターフェイスの他に、プロ
グラムや各種関係テーブルを記憶するＲＯＭ、該ＲＯＭ
のプログラムの下に演算を実行するＣＰＵ、、演算結果
及びデータを一時記憶するＲＡＭ、コントロールユニッ
ト５内部の信号流れを司るコントロールメモリなどによ
り構成されている。

次に上記駆動装置１及び２について説明する。

第２図は、駆動装置１及び２の平面図であり、第３図は
、第２図のＩＩＩ　−Ｈ１断面図である。

まず駆動装置２について説明する。

２２は磁性体からなるコアであり、副排気バルブ２１の
閉鎖状態での上端部より若干低位置に、励磁コイル２３
によって励磁される固定磁極を有している。該固定磁極
部分には非磁性体からなるガイドバー２４を介して磁性
体板２５が摺動自在に保持されている。また、該ガイド
バー２４はスプリング２６によって常時上方向に付勢さ
れており、磁性体板２５の上限位置にて副排気バルブ２
の上端部に設けられたストッパ２８と微小間隔を介して
対向する。そして、該ストッパ２８とコア２２との間に
はスプリング２７が配設されており、ストッパ２８を介
して副排気バルブ２１を上方向に付勢している。

次に、駆動装置１について説明する。

主排気バルブ１１の軸端部には可動子が連結している。

該可動子は、円筒形の磁気通路１５と、該磁気通路１５
の外周部に周設された複数個の２次コイル１６から構成
されている。該２次コイル１６は磁気通路１５の外周部
に刻設された溝に、溶融したアルミニウムを流し込んで
形成される。

尚、磁気通路１５は２次コイル１６に作用する磁束密度
を増加させるために磁性体から形成されており、例えば
磁性金属のアモルファス薄板を放射状に配列して円筒形
状に形成したものである。ただし、該磁気通路１５は後
述する固定並設磁極からの磁束の通路となるので、該磁
束の通路が確保されるように配列しなければならない。

また、エンジン停止時において主排気バルブ１１が降下
することを防止するために、可動子はスプリング１８に
よって閉方向にバイアスされている。

可動子の側面には該可動子を挟んで一対の駆動部１７が
配設されている。該駆動部１７は、２次コイル１６と対
向して配設された固定並設磁極と、該固定並設磁極の各
々に捲設された励磁コイルとから構成されている。そし
て、上記コントローラ５から交番電力の供給を受け、可
動子の２次コイル１６に対し進行磁界を作用させるもの
である。

可動子の上部には、上記駆動装置２と同じく主排気バル
ブ１１の着座状態時に微小間隔を介して対向する磁性板
１４が配設されており、可動子の側面には上記駆動部１
７の他に、該主排気バルブ１１を挟む一対の固定磁極を
有する下部電磁石が配設されている。該下部電磁石の固
定磁極は、主排気バルブ１１が閉鎖時における可動子の
上端面より所定量だけ下方に設定され、該固定磁極を励
磁する下部コイル１３とから構成されている。

そして該磁性板１４は、上記駆動装置２の場合と同じく
非磁性体からなるガイドバーを介して下部電磁石の両固
定磁極と往復自在に連結しており、下部電磁石に吸引さ
れ可動子の上端面に当接し、該可動子を下方向へと駆動
させるものである。尚、該磁性板１４はスプリングによ
り常時上方向にバイアスされている。

次に本願の作用について説明する。

第４図は、クランク角と、主副排気バルブ及び吸気口の
開閉状態との関係を示す図である。

本図は、いわゆるカムプロファイル曲線に相当するもの
であり、横軸に示すクランク角に対するバルブの穆勤量
、すなわちバルブリフト量を縦軸に示すものである。尚
、ＢＤＣは下死点、ＴＤＣは上死点を示す。

また本図（ａ）は通常運転時、本図（ｂ）はエンジンブ
レーキ作動時を示している。

本図（ａ）に示す通常運転時には、回転センサ５１によ
り検知されるクランク角がコントロールユニット５にて
演算される排気開始タイミングに到達すると、該コント
ロールユニット５はまず励磁コイル２３に電力を供給し
、磁性体板２５を吸引して副排気バルブ２１を開放させ
る。該副排気バルブ２１の開口面積は小であっても燃焼
室４内部が高圧であるため排気ガスは急速に排出される
。

該副排気バルブ２１０開弁後、クランク角が所定角度経
過すると次に下部コイル１３に通電し磁性板１４を吸引
して主排気バルブ１１を初期駆動し、続いて、駆動部１
７の各励磁コイルに開方向の交番電力を供給し２次コイ
ル１６に誘導される電流と駆動部１７の固定磁極からの
進行磁界とにより主排気バルブ１１の開方向への駆動を
継続させる。

そして、主排気バルブ２１が開方向への駆動を開始する
と励磁コイル２３への電力供給を停止しスプリング２７
のパイアスカにより副排気バルブ２１を閉鎖する。

尚、主排気バルブエ１は駆動部１７の各励磁コイルに供
給されている電力の交番方向を反転させれば閉方向へと
移動し主排気バルブ１１を閉鎖することができる。

次に、上記通常運転時においてアクセルペダルが開放さ
れたことを上記アクセルセンサ５２からの信号により検
知すると、コントロールユニット５はエンジンブレーキ
を作動させるために、本図（ｂ）に示す作動を行なう。

すなわち、主排気バルブ１１の作動を停止させると共に
、回転センサ５１により検知されるクランク角がＴＤＣ
前の所定角度に到達すると上記通常運転時と同様にして
副排気バルブ２１を開放する。すると、燃焼室内部の圧
縮空気は直ちに排気管路３１へと流出し、内部圧力は低
下する。次に、クランク角がＴＤＣ後の所定角度に到達
すると励磁コイル２３への電力供給を停止し、副排気バ
ルブ２１を閉鎖させる。

尚、該エンジンブレーキ作動時における副排気バルブ２
１の開口に要する駆動力は、副排気バルブの燃焼室側面
積を２ｃｍ’とすれば、燃焼室の内部圧力は上記のごと
＜　３０　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｒｉ’であるので、ｓｏ
ｋｇ（５８８Ｎ）となり、主排気バルブ１１を駆動する
場合の１／４の駆動力でよい。

ところで、上記エンジンのシリンダヘッド３に主排気バ
ルブ１１と同様の吸気バルブを設けると共に吸気口４３
を電磁力にて閉鎖する装置を追加することにより、該エ
ンジンを必要に応じて２サイクル及び４サイクルのいず
れにても運転できるサイクル可変エンジンとしてもよい
。

また、主排気バルブ１１及び副排気バルブ２１共に１個
による構成について説明したが、少なくとも一方を複数
個により構成してもよく、更に上記排気開始タイミング
をエンジン負荷に伴って変更してもよいことは明白であ
る。

以上実施例について詳細に説明したが、本発明の精神か
ら逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は容易に構成
できるから、本発明は前記特許請求の範囲において記載
した限定以外、特定の実施例に制約されるものではない
。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、エンジンブレー
キ作動時における圧縮行程終期に、副排気バルブの軸端
面に対向する磁性体板を電磁石にて吸引し、該磁性体板
を副排気バルブの軸端面に当接させ、更に該副排気バル
ブを開方向へと駆動することにより燃焼室内部の圧縮空
気を外部へ排出するするので強力なエンジンブレーキ力
を発生させることのできる副排気バルブによるエンジン
ブレーキ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるエンジンブレーキＭｌが装着さ
れた２サイクルエンジンのブロック図、第２図は、駆動
装置１及び２の平面図、第３図は、第２図のｍ　−ＩＩ
Ｉ断面図、第４図は、クランク角と、主副排気バルブ及
び吸気口の開閉状態との関係を示す図である。 １・２・・・駆動装置、３・・・シリンダヘッド、４・
・・エンジンブロック、５・・・コントロールユニット
、１１・・・主排気バルブ、２１・・・副排気バルブ、
５１・・・回転センサ、５２・・・アクセルセンサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの少なくとも排気バルブを電磁力により
   開閉する電磁力バルブ駆動装置において、上記排気バル
   ブに並設された副排気バルブを開方向へ駆動する可動磁
   性板と、該可動磁性板と対向する固定磁極を有し該可動
   磁性板への吸引力により該副排気バルブを開方向へ駆動
   する電磁石と、該副排気バルブを常時閉方向へ付勢する
   スプリングと、圧縮行程終期に上記電磁石を作動せしめ
   る制御手段とを有することを特徴とする副排気バルブに
   よるエンジンブレーキ装置。
2. （２）上記副排気バルブの燃焼室側面積は排気バルブの
   燃焼室側面積より小であることを特徴とする請求項（１
   ）記載の副排気バルブによるエンジンブレーキ装置。