JP2015052323A - Adaptive control system for fuel injector and igniter - Google Patents

Adaptive control system for fuel injector and igniter

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JP2015052323A JP2014224611A JP2014224611A JP2015052323A JP 2015052323 A JP2015052323 A JP 2015052323A JP 2014224611 A JP2014224611 A JP 2014224611A JP 2014224611 A JP2014224611 A JP 2014224611A JP 2015052323 A JP2015052323 A JP 2015052323A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently burn a fuel in a combustion chamber at all times regardless of change of an operating condition.SOLUTION: There are provided systems and methods for adjusting an operation of a gasoline-fueled engine on the basis of monitored conditions within a combustion chamber of the engine. In some cases, the system monitors regions within the combustion chamber, identifies or determines a satisfactory condition, and applies an ionization voltage to a fuel injector to initiate a combustion event in the satisfactory condition. In some cases, the system monitors the conditions within the combustion chamber, determines a monitored condition associated with an adjustment of ionization level, and adjusts a parameter of a combustion event in order to adjust the ionization levels within the combustion chamber.

Description

以下の開示は、多様な燃料の保存、噴射および点火のための統合型の燃料噴射器および点火装置と、関連する構成要素とに主に関する。   The following disclosure relates primarily to an integrated fuel injector and igniter and related components for various fuel storage, injection and ignition.

ガソリンによって燃料供給されるエンジンは一般的には、製造コスト節約を達成するように設計され、これにより、エンジンに入る空気のスロットル調整(制限)の目的のためおよび燃焼室へと送達される均質な空気燃料混合物の発生の起因する、制御方法の意図される設計の非効率および損失が可能になる。ガソリンエンジンは、設計された運転速度またはRPM(毎分回転数)と、およその理論空燃比におけるトルク範囲とで動作して、均質な混合物が形成される。前記均質な混合物は、燃焼室内のいずれの位置においても火花点火可能である。生成される出力の制御は、空気吸気を低減するためのスロットル調整レベルと、付加される燃料量の対応する低減(制限)との関数である。有害排出物の低減を一定レベルで達成している現代のエンジンにおいて、完全燃焼のための理論空燃比の余剰空気または「リーンな燃料側」上の予混合を提供するための吸気系真空度の大きさに応じた比率で燃料が供給される。   Engines fueled by gasoline are generally designed to achieve manufacturing cost savings, thereby providing a homogeneous delivery to the combustion chamber for the purpose of throttling (limiting) the air entering the engine. Inefficiencies and losses in the intended design of the control method are possible due to the generation of a complex air fuel mixture. A gasoline engine operates at a designed operating speed or RPM (revolutions per minute) and a torque range at an approximate stoichiometric air / fuel ratio to form a homogeneous mixture. The homogeneous mixture can be ignited at any position in the combustion chamber. The control of the output produced is a function of the throttle adjustment level for reducing air intake and the corresponding reduction (limitation) of the amount of fuel added. In modern engines that achieve a certain level of harmful emissions reduction, intake air vacuum to provide a stoichiometric surplus air for complete combustion or premixing on the "lean fuel side" Fuel is supplied at a ratio according to the size.

現代の予混合エンジンは、吸気系内に入る空気の可変絞り(スロットル調整)と、電子制御燃料噴射器とによって動作する。前記電子制御燃料噴射器は、各位置または機械カムによって作動する吸気弁の吸気マニホルードポートにおいて、燃料を吸気系内に噴霧する。そのため、得られた均質な空気燃料混合物を各燃焼室内へと送る最終タイミングが前記カム作動型吸気弁から提供される。   Modern premixed engines operate with a variable throttle (throttle adjustment) of air entering the intake system and an electronically controlled fuel injector. The electronically controlled fuel injector sprays fuel into the intake system at each position or intake manifold port of an intake valve operated by a mechanical cam. Thus, a final timing for delivering the resulting homogeneous air-fuel mixture into each combustion chamber is provided from the cam operated intake valve.

「アイドル」(最低持続RPM)時およびエンジン減速時において、吸気真空状態は最高となり、約14.7質量部分の空気が1質量部分未満の燃料と混合され(すなわち、約14.7:1)、これにより、燃焼時におけるエネルギー放出が最小となるように予混合が形成される。加速によりより高いRPMで走行している場合、より多量の空気が吸気系内へとスロットル調整され、より多量の燃料を加えることで、予混合における空燃比をほぼ14.7:1で維持することができる。このような空燃比は、巡航およびより高出力動作において用いられる。   During “idle” (lowest sustained RPM) and engine deceleration, intake vacuum conditions are highest and about 14.7 parts by mass of air is mixed with less than 1 part by mass of fuel (ie, about 14.7: 1). Thus, premixing is formed so that energy release during combustion is minimized. When running at higher RPM due to acceleration, more air is throttled into the intake system and the more fuel is added to maintain the air / fuel ratio in premixing at approximately 14.7: 1. be able to. Such an air fuel ratio is used in cruise and higher power operations.

エンジンの吸気系の真空状態を保持するためには高出力が必要であり、このような高出力は、当該エンジンが送達することが可能な出力から減算する必要がある。アイドル、巡航および加速を含む全ての動作モードにおいて、大幅な量のエンジン出力が、寄生損失のために用いられている(例えば吸気真空度維持に用いられる出力)。   In order to maintain the vacuum state of the engine intake system, a high output is required, and such a high output needs to be subtracted from the output that can be delivered by the engine. In all modes of operation, including idle, cruise and acceleration, a significant amount of engine power is used for parasitic losses (eg power used to maintain intake vacuum).

ディーゼルエンジンの場合、燃焼室内に入る空気のスロットル調整を行わないため、吸気系真空度の維持に必要な出力損失を回避できるという利点がある。全負荷下におけるディーゼルエンジンの空燃比は、17:1〜29:1である。アイドル時または無負荷時においては、この比は145:1を越え得る。直接噴射動作型ディーゼルの燃焼室内において、空燃比は局所的に変化する。ディーゼル燃料噴射は液体燃料をストリームまたは液滴として送達するように設計されているため、燃料と空気との均質混合を初期に達成することは不可能である場合がある。   In the case of a diesel engine, throttle adjustment of air entering the combustion chamber is not performed, so that there is an advantage that output loss necessary for maintaining the intake system vacuum can be avoided. The air-fuel ratio of the diesel engine under full load is 17: 1 to 29: 1. At idle or no load, this ratio can exceed 145: 1. In the combustion chamber of the direct injection operation type diesel, the air-fuel ratio changes locally. Because diesel fuel injection is designed to deliver liquid fuel as a stream or droplet, it may not be possible to initially achieve intimate mixing of fuel and air.

点火および持続燃焼は、「噴霧化」後に発生し得る。噴霧化において、十分な高温空気を浸透させることにより、高速噴霧された液体燃料液滴が蒸発し、その後さらなる高温空気を浸透させることで大きな分子をより小さな成分へと分解し、これらの小成分を酸化させることで、連鎖反応の継続のための十分な熱を放出することにより、前記液滴が「熱分解」する。   Ignition and sustained combustion can occur after “nebulization”. In atomization, by allowing sufficient hot air to permeate, the liquid fuel droplets sprayed at high speed evaporate, and then permeate additional hot air to break up large molecules into smaller components, and these small components The droplets “heat decompose” by releasing sufficient heat to continue the chain reaction.

高圧力ディーゼル燃料噴射を行うと、より良好な燃料噴霧化が得られ、その結果燃料量が低減し、その結果酸化シーケンスが発生しなくなり、これにより、視認可能な煙粒子を含む多様な汚染物質が燃焼室から出て行く。最近の進歩により、より高い燃料噴射圧力が可能となっており、その結果、ポンプ装置中で発生する熱も増加し、また、高圧燃料送達回路の冷却に必要な燃料ポンピングおよび燃料再循環を達成するためにエンジン出力から転用する必要のある出力も増加している。   High-pressure diesel fuel injection results in better fuel atomization, resulting in a reduction in fuel volume and no oxidation sequence, which can result in a variety of pollutants including visible smoke particles Goes out of the combustion chamber. Recent advances have allowed higher fuel injection pressures, resulting in increased heat generated in the pumping system, and also achieved fuel pumping and fuel recirculation necessary for cooling the high pressure fuel delivery circuit Therefore, the output that needs to be diverted from the engine output is also increasing.

圧縮加熱空気における液滴蒸発および化学的熱分解発生の結果得られたディーゼル燃料の燃焼特性は、以下のような変数の関数である:圧縮比、大気圧、過給圧力、前記燃焼室内に入る空気の温度、ピストンへの熱損失後の圧縮空気の温度、シリンダー、およびヘッド、噴射を開始するタイミング、噴射圧力、噴射口の寸法と数および方向、噴射継続時間、噴射器放出曲線など。   The combustion characteristics of diesel fuel obtained as a result of droplet evaporation and chemical pyrolysis in compressed heated air are a function of the following variables: compression ratio, atmospheric pressure, supercharging pressure, and entering the combustion chamber Air temperature, temperature of compressed air after heat loss to piston, cylinder and head, timing to start injection, injection pressure, size and number and direction of injection ports, injection duration, injector discharge curve, etc.

圧縮開始時における特定の大きさの圧縮比、大気圧、過給圧力および空気温度と、ピストンに対する熱損失後の圧縮空気温度、シリンダー、およびエンジンヘッド構成要素とが分かれば、トルク要求またはエンジン負荷を満たすように直接型ディーゼル燃料噴射を開始する電子的タイミングを調節することができる。自動車用途のための高速ディーゼルエンジンにおいて、起動時、アイドル時または無外部負荷時における最適化された噴射は、いくつかの場合において上死点前(BTDC)におけるクランク軸で約2度〜上死点後(ATDC)において4度であり、これにより起動をより高速にすることができる。   Knowing the specific ratio of compression ratio, atmospheric pressure, supercharging pressure and air temperature at the start of compression and the compressed air temperature after heat loss to the piston, cylinder, and engine head components, torque demand or engine load The electronic timing for initiating direct diesel fuel injection can be adjusted to meet. In high speed diesel engines for automotive applications, optimized injection at start-up, idling or no external load is in some cases about 2 degrees to top dead on the crankshaft before top dead center (BTDC) After the point (ATDC), it is 4 degrees, so that the start-up can be made faster.

ディーゼル燃料の開始の負荷タイミングは、約8度BTDCから4度ATDCへと部分的に調節することができる。圧縮速度および圧縮レベルと、ピストン、シリンダー、およびエンジンヘッド構成要素に対する熱損失とに起因する空気温度および空気圧力に応じて、大幅な「ディーゼル遅延」時間がディーゼル燃料液滴の蒸発および熱分解において必要であるため、ディーゼル燃料噴射を開始するタイミングの進歩が必要である。全負荷のための最大定格トルクを生成するためには、ディーゼル燃料噴射の開始を8〜16度BTDCにおいて開始し、最大燃料率における燃焼継続時間は、約40〜70度のクランク軸回転間において変化する。   The start timing of diesel fuel can be partially adjusted from about 8 degrees BTDC to 4 degrees ATDC. Significant “diesel delay” time in evaporation and pyrolysis of diesel fuel droplets, depending on air temperature and pressure due to compression speed and level and heat loss to pistons, cylinders, and engine head components As it is necessary, there is a need for an advance in the timing of starting diesel fuel injection. In order to generate the maximum rated torque for full load, the start of diesel fuel injection is started at 8-16 degrees BTDC and the combustion duration at maximum fuel rate is between about 40-70 degrees crankshaft rotation. Change.

圧縮ストローク時においてディーゼル燃料噴射を開始するタイミングが早すぎた場合、ピストンがまだ上昇しているときに大幅な燃焼が発生し、その結果、ピストン、シリンダーおよびエンジンヘッド構成要素に対する熱損失の増加に起因して、純トルク生成量が低下し、熱効率にも妥協が生じる。その結果、燃料消費およびエンジンメンテナンスの率が増加する。しかし、触媒反応体および他の処理後の装置への熱送達を増加するために、このような動作を意図的に行う場合もある。圧縮時においてシリンダー圧力が急上昇した場合も、軸受およびリングの摩耗ならびにエンジン騒音の増加に繋がる。一方、ディーゼル燃料噴射が遅すぎた場合、純トルクが同様に低下し、不完全燃焼が発生し、その結果、未燃炭化水素の放出が増加する。   If the timing for starting diesel fuel injection is too early during the compression stroke, significant combustion will occur when the piston is still rising, resulting in increased heat loss to the piston, cylinder and engine head components. As a result, the net torque generation amount is reduced, and the thermal efficiency is compromised. As a result, the rate of fuel consumption and engine maintenance increases. However, such operations may be deliberately performed to increase heat delivery to the catalytic reactant and other post-treatment devices. A sudden rise in cylinder pressure during compression also leads to increased bearing and ring wear and engine noise. On the other hand, if the diesel fuel injection is too slow, the net torque will similarly decrease and incomplete combustion will occur, resulting in an increase in unburned hydrocarbon emissions.

ポート燃料噴射ガソリンによって動作するより一般的な予混合エンジンの場合、噴射燃料量は、スロットル調整される空気のレベルと、噴射器が「開口」するレベル(すなわち、開口時間)とに直接比例する。対照的に、現在のディーゼル噴射器の場合、噴射圧力と燃焼室圧力との間の差、温度に依存する燃料密度、および燃料の動的圧縮率の関数としてディーゼル燃料の質量流がほぼ変化する。   For a more common premixed engine operating with port fuel-injected gasoline, the amount of fuel injected is directly proportional to the level of air being throttled and the level at which the injector “opens” (ie, opening time). . In contrast, for current diesel injectors, the mass flow of diesel fuel varies approximately as a function of the difference between injection pressure and combustion chamber pressure, temperature dependent fuel density, and fuel dynamic compressibility. .

上記した変数に対応し、有害放出物の低減を可能にするためには、電子制御によって動作するディーゼル燃料噴射器において、以下のような異なる妥協および目的に合わせていくつかの噴射期間を用いればよい。   To accommodate the above variables and enable reduction of harmful emissions, a diesel fuel injector operating with electronic control should use several injection periods for different compromises and purposes, such as: Good.

第1の噴射を短時間で継続することで、燃焼圧力上昇速度を低下させ、これにより、燃焼騒音を低下させ、高速圧力上昇を伴う「ディーゼルノック」燃焼時における酸化窒素(NOX)発生を一定レベルまで低下させる。 By continuing the first injection in a short time, the combustion pressure increase rate is reduced, thereby reducing the combustion noise, and the generation of nitric oxide (NO x ) during “diesel knock” combustion accompanied by a high pressure increase. Reduce to a certain level.

その後、燃料送達の主要部分である第2の噴射において、主要噴射フェーズを行う。   Thereafter, the main injection phase is performed in the second injection, which is the main part of fuel delivery.

第3の噴射において、より小量の空気を浸透させることで、煤塵放出を低下させる。このような煤塵放出の低下は、燃焼後残留物を燃焼させることで、第1の噴射および第2の噴射において不完全燃焼によって残留した炭化水素を急冷する必要無く消費することにより、可能となる。   In the third injection, dust emission is reduced by infiltrating a smaller amount of air. Such reduction in soot emission is made possible by burning the residue after combustion and consuming hydrocarbons remaining due to incomplete combustion in the first injection and the second injection without having to quench them. .

その後、第4の噴射をクランク軸で180度までの角度において行って、再加熱における出力生成を無くす目的のための噴射後遅延を可能とし、詳細には、セラミック微粒子フィルターの「再生」と呼ばれる処理においてNOXアキュムレーター型触媒コンバーターの可能化および/または収集された炭化水素粒子を「完全燃焼」するための平均排出ガス温度の十分な上昇を行う。 A fourth injection is then made at an angle of up to 180 degrees on the crankshaft to allow a post-injection delay for the purpose of eliminating output generation in reheating, specifically referred to as “regeneration” of the ceramic particulate filter In the process, the NO x accumulator type catalytic converter is enabled and / or the average exhaust gas temperature is increased sufficiently to “completely burn” the collected hydrocarbon particles.

典型的なディーゼル燃料噴射量は、第1の噴射器事前噴射における約1立方ミリメートルから、全負荷送達のための約50立方ミリメートルまでの範囲である。噴射継続時間は、1〜2ミリ秒である。   Typical diesel fuel injection amounts range from about 1 cubic millimeter in the first injector pre-injection to about 50 cubic millimeters for full load delivery. The injection duration is 1-2 milliseconds.

ほとんどの種類の自動車用ディーゼルエンジンにおいては、各ディーゼル燃料噴射器への燃料送達をコモンレール送達によって行っている。そのため、燃料加圧機能と燃料噴射機能とが分離されており、コモンレールシステムは一般的には、機械的加圧およびタイミング動作が組み合わされた従来のシステムの場合よりも、より広範囲の噴射タイミングおよび圧力値にわたって燃料供給を行うことができる。   In most types of automotive diesel engines, fuel delivery to each diesel fuel injector is by common rail delivery. Therefore, the fuel pressurization function and the fuel injection function are separated, and the common rail system generally has a wider range of injection timing and timing than is the case with conventional systems that combine mechanical pressurization and timing operations. Fuel can be supplied over the pressure value.

高圧ポンプにより、コモンレールによって送達される燃料が加圧される。マスター燃料レール制御および圧力調節弁により、燃料圧力を電子制御装置によって設定されたレベルで維持する。前記コモンレール圧力の維持により、各燃料噴射器が機能する。電子コンピューター(ECU)は、燃料圧力、エンジン速度、カムシャフト位置、アクセルペダル移動量、過給機給気圧、吸気空気温度、およびエンジン冷却剤温度についてのセンサー入力を受信する。用途に応じて、さらなるセンサーから、車両速度、排気温度、排気酸素濃度、触媒背圧および微粒子捕捉背圧が報告され得る。   The high pressure pump pressurizes the fuel delivered by the common rail. A master fuel rail control and pressure control valve maintains the fuel pressure at a level set by the electronic controller. Each fuel injector functions by maintaining the common rail pressure. The electronic computer (ECU) receives sensor inputs for fuel pressure, engine speed, camshaft position, accelerator pedal travel, supercharger air pressure, intake air temperature, and engine coolant temperature. Depending on the application, additional sensors can report vehicle speed, exhaust temperature, exhaust oxygen concentration, catalyst back pressure and particulate trapping back pressure.

ほとんどの場合、コモンレールディーゼルエンジンにおいては、寒冷天候における始動を可能にするための空気の事前加熱のためにグロープラグが未だ必要であることが多い。グロープラグの制御の他に、ECUのさらなる機能として、機械式過給機または排気駆動ターボチャージャ給気圧、排出ガス再循環レベルの調節があり、いくつかのエンジンにおいて、スワールまたは他の吸気空気流れの推進のための吸気ポート調節可能フラップが調節される。   In most cases, common rail diesel engines still often require a glow plug to preheat the air to allow starting in cold weather. In addition to glow plug control, further functions of the ECU include adjustment of mechanical supercharger or exhaust-driven turbocharger feed pressure, exhaust gas recirculation level, and in some engines, swirl or other intake air flow Adjustable intake port adjustable flaps for propulsion.

高圧ポンプは、コモンレールシステムにおいて1600バール(23500PSI)までのディーゼル燃料を供給する。このようなポンプは、クランク軸から駆動され、多くの場合において、ラジアルピストン設計である。これらの極めて高圧のポンプ構成要素の潤滑は、フィルター付きディーゼル燃料によって慎重に行われる。典型的なポンプの場合、純出力容量から約4kWまでのエンジン出力が必要となる。   The high pressure pump supplies diesel fuel up to 1600 bar (23500 PSI) in a common rail system. Such pumps are driven from the crankshaft and are often of a radial piston design. Lubrication of these extremely high pressure pump components is carefully performed with filtered diesel fuel. For a typical pump, an engine power from pure power capacity to about 4 kW is required.

燃料圧力制御は典型的には、ソレノイド弁によって行われる。ソレノイド弁において、1kHzの周波数におけるパルス幅変調によって弁開口が変化する。圧力制御弁が起動していないとき、内部ばねにより、燃料圧力が約100バール(1500PSI)において維持される。前記弁の起動時において、電磁石プランジャーから付加された力によって前記ばねが支援され、これにより、前記弁の純開口が低減して、送達燃料圧力が増加する。燃料圧力制御弁はまた、ポンプからの高周波圧力パルスを低減するための機械圧力ダンパーとしても機能し得る。   Fuel pressure control is typically performed by a solenoid valve. In the solenoid valve, the valve opening is changed by pulse width modulation at a frequency of 1 kHz. When the pressure control valve is not activated, the internal spring maintains the fuel pressure at about 100 bar (1500 PSI). Upon activation of the valve, the spring is assisted by a force applied from an electromagnet plunger, which reduces the net opening of the valve and increases delivery fuel pressure. The fuel pressure control valve may also function as a mechanical pressure damper to reduce high frequency pressure pulses from the pump.

ディーゼルエンジン排気低減のためのアプローチとして、排出ガス再循環と、排気系内への尿素添加の2つのアプローチがある。この排気系内への尿素添加においては、燃焼室の動作によって発生した酸化窒素を水素によって低減する。   There are two approaches for reducing diesel engine exhaust: exhaust gas recirculation and urea addition into the exhaust system. In the addition of urea into the exhaust system, nitrogen oxide generated by the operation of the combustion chamber is reduced by hydrogen.

排出ガス再循環においては、吸気空気放出と混合される排出ガスの一部を用いて、酸化窒素排気を低減する。その結果、酸素濃度および燃焼室における利用可能性、ピーク燃焼温度、および排出ガス温度が低下する。また、エンジンの体積効率も大幅に低下する。動作状態の一部において、再循環率は50パーセントにも達する場合がある。   In exhaust gas recirculation, a portion of the exhaust gas mixed with the intake air discharge is used to reduce nitrogen oxide exhaust. As a result, the oxygen concentration and availability in the combustion chamber, peak combustion temperature, and exhaust gas temperature are reduced. In addition, the volumetric efficiency of the engine is greatly reduced. In some operating conditions, the recirculation rate can reach as high as 50 percent.

再循環に起因して、予混合エンジン動作におけるスロットル調整において空気が発生するという同様の妥協が多く発生する。   Due to recirculation, there are many similar compromises where air is generated during throttle adjustment in premixed engine operation.

未燃燃料酸化型触媒コンバーターは、未燃燃料成分と、燃焼室内において予備加熱された酸素との反応を促進することにより、炭化水素および一酸化炭素排気を低減するために用いられる。未燃燃料成分(例えば一酸化炭素および炭化水素)が燃焼室の排気弁から逃げた場合、これらの成分は酸化して、水および二酸化炭素を形成する。動作温度に迅速に到達するために、この種の触媒コンバーターは、エンジンの近隣に取り付けられる。   Unburned fuel oxidation catalytic converters are used to reduce hydrocarbon and carbon monoxide emissions by promoting the reaction of unburned fuel components with preheated oxygen in the combustion chamber. When unburned fuel components (eg, carbon monoxide and hydrocarbons) escape from the combustion chamber exhaust valves, these components oxidize to form water and carbon dioxide. In order to quickly reach the operating temperature, this type of catalytic converter is installed in the vicinity of the engine.

燃焼プロセスにおいて発生した酸化窒素を減衰させるために、アキュムレーター型触媒コンバーターも用いられている。この種のリアクターは、30秒〜数分間の期間にわたってNOXを保存することによって滞留時間を延ばすことにより、NOXを分解させる。空燃比が燃料リーンであるため燃料燃焼において酸素が余剰となる場合、酸化窒素は、NOXアキュムレーター表面上の金属酸化物と組み合わさって硝酸エステルを形成する。 Accumulator-type catalytic converters are also used to attenuate nitric oxide generated in the combustion process. This type of reactor, by extending the residence time by storing NO X over a period of 30 seconds to several minutes, to decompose the NO X. If the oxygen in the fuel combustion for air-fuel ratio is fuel-lean becomes excessive, nitric oxide forms a nitrate in combination with the metal oxides on the NO X accumulator surface.

しかし、このようなNOX保存はわずか短期間であり、酸化窒素によってさらなる酸化窒素へのアクセスが遮断された場合、前記保存されたNOXを窒素および酸素の二原子分子へと放出および変換するプロセスにより、「分極した」触媒コンバーターを再生する必要がでてくる。このような再生を行うためには、エンジンを濃縮混合物と共に短期間動作させる必要がでてくる。例示的に、前記エンジンの動作は、濃縮燃料混合物の空燃比が約13.8:1である状態で、新規到着したNOXがNOXアキュムレーター表面上の金属酸化物と一時的に組み合わさることが可能な十分な時間にわたって行う必要がある。 However, such NO x storage is only short-lived and releases and converts the stored NO x into nitrogen and oxygen diatomic molecules when access to further nitric oxide is blocked by nitric oxide. The process requires the regeneration of a “polarized” catalytic converter. In order to perform such regeneration, it is necessary to operate the engine for a short period of time with the concentrated mixture. Illustratively, the operation of the engine, the air-fuel ratio of the enriched fuel mixture to about 13.8: With 1, temporarily combine with the metal oxide on NO X which newly arrived NO X accumulator surface It needs to be done for a sufficient amount of time.

再生を行う必要がある時期を検出した後、当該再生が十分に完了したことを検出するプロセスは複雑であり、疑似信号の要因にもなる。1つのアプローチとして、保存された酸化窒素の量を触媒コンバーター温度に基づいて推測および計算するためのモデルを用いたアプローチがある。別のアプローチとして、アキュムレーター触媒コンバーターの下流に特定のNOXセンサーを配置することで、アキュムレーターアセンブリー中の金属酸化物の有効性の喪失を検出するアプローチもある。十分な再生の決定は、モデルに基づいたアプローチまたは触媒床の下流に配置された酸素センサーによって行う。高酸素から低酸素への信号変化は、再生動作の終了が近づいていることを示す。 After detecting when it is necessary to perform the reproduction, the process of detecting that the reproduction is sufficiently completed is complicated and causes a pseudo signal. One approach is to use a model to estimate and calculate the amount of stored nitric oxide based on the catalytic converter temperature. Another approach, by arranging a particular of the NO X sensor downstream of the accumulator catalytic converter, there are also approaches that detects the loss of effectiveness of metal oxides in the accumulator assembly. The determination of sufficient regeneration is made by a model-based approach or by an oxygen sensor placed downstream of the catalyst bed. A signal change from high oxygen to low oxygen indicates that the end of the regeneration operation is approaching.

NOX保存触媒システムを低温始動または軽負荷エンジン動作から有効かつ確実に作動させるためには、電気抵抗ヒーターを用いて排出ガスを加熱することが多い。その場合、出力において別の寄生損失が発生し、エンジンの燃料消費が増加して電力が発生し、前記電力がバッテリーに保存され、前記保存されたエネルギーは、前記エンジンの有効作動が得られない様態で消散する。また、このような場合、メンテナンスにおけるコストも嵩む。 In order to effectively and reliably operate a NO x storage catalyst system from cold start or light load engine operation, an electric resistance heater is often used to heat the exhaust gas. In that case, another parasitic loss occurs in the output, the fuel consumption of the engine increases, and electric power is generated, and the electric power is stored in the battery, and the stored energy cannot obtain the effective operation of the engine. Dissipate in a manner. In such a case, the cost for maintenance also increases.

別の種類の寄生損失および動作費用における懸念として、ディーゼル排出ガス中のNOX低減のための排気処理として還元剤(例えば希釈尿素)が用いられる点がある。このアプローチにおいて、還元剤(例えば希釈尿素溶液)を比較的少量だけ排気に加える。加水分解触媒コンバーターにより、前記尿素は解離してアンモニアとなり、このアンモニアから放出された水素がNOXと反応して、窒素および水が形成される。このシステムは、通常の空燃比よりもリーンとなるようにNOX排気を有効に低減するには十分であり得、場合によっては、尿素分配システムおよび動作コストのうち一部を相殺するように燃料節約を向上することができる。尿素タンクは、必要に応じて再充填が必要な旨の警告を出すように構成され、これにより、排気中の酸化窒素が低減する。 As concerns the parasitic losses and operating costs of another type, a reducing agent (e.g., dilute urea) as exhaust gas treatment for of the NO X reduction in diesel exhaust gases there is a point to be used. In this approach, a relatively small amount of reducing agent (eg, diluted urea solution) is added to the exhaust. By the hydrolysis catalytic converter, the urea is dissociated to become ammonia, and hydrogen released from the ammonia reacts with NO x to form nitrogen and water. Fuel As this system may be sufficient to effectively reduce the NO X exhaust such that the lean than the normal air-fuel ratio, in some cases, to offset some of the urea delivery system and operating costs Savings can be improved. The urea tank is configured to issue a warning that refilling is necessary if necessary, thereby reducing nitrogen oxide in the exhaust.

上記および他の制約は、ガソリン燃料エンジンおよびディーゼル燃料エンジンの作動において存在している。   These and other constraints exist in the operation of gasoline and diesel fuel engines.

本開示のいくつかの実施形態に従って構成された噴射器/点火装置の模式断面側面図である。1 is a schematic cross-sectional side view of an injector / igniter configured in accordance with some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示のいくつかの実施形態に従って構成されたシステムの側面図である。1 is a side view of a system configured in accordance with some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示のいくつかの実施形態に従って構成された噴射器から噴射することが可能な燃料のいくつかの代表的な層状爆発パターンを示す。FIG. 3 illustrates some representative layered explosion patterns of fuel that can be injected from an injector configured in accordance with some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施形態に従って構成された噴射器から噴射することが可能な燃料のいくつかの代表的な層状爆発パターンを示す。FIG. 3 illustrates some representative layered explosion patterns of fuel that can be injected from an injector configured in accordance with some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施形態に従って構成された噴射器から噴射することが可能な燃料のいくつかの代表的な層状爆発パターンを示す。FIG. 3 illustrates some representative layered explosion patterns of fuel that can be injected from an injector configured in accordance with some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施形態に従って構成された噴射器から噴射することが可能な燃料のいくつかの代表的な層状爆発パターンを示す。FIG. 3 illustrates some representative layered explosion patterns of fuel that can be injected from an injector configured in accordance with some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施形態による、イオン化の適応制御を行うための適切なシステムを示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a suitable system for performing adaptive control of ionization according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施形態による適応制御システムを示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an adaptive control system according to some embodiments of the present disclosure. FIG. 本開示の実施形態による、適応制御された点火装置/噴射器の長手方向断面図である。1 is a longitudinal cross-sectional view of an adaptively controlled ignition device / injector according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 本開示の実施形態に従って構成された、図6の適応制御された点火装置/噴射器の端面図である。FIG. 7 is an end view of the adaptively controlled igniter / injector of FIG. 6 configured in accordance with an embodiment of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施形態による、燃焼室内の燃料の燃焼ルーチンを示す流れ図である。2 is a flow diagram illustrating a combustion routine for fuel in a combustion chamber, according to some embodiments of the present disclosure. 本開示のいくつかの実施形態による、燃焼室内におけるイオン化レベルを調節するルーチンを示す流れ図である。5 is a flow diagram illustrating a routine for adjusting the ionization level in a combustion chamber according to some embodiments of the present disclosure.

本出願は、以下の特許出願それぞれの内容全体を参考のため援用する:米国特許出願第12/841170号(出願日:2010年7月21日、名称:INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTYREE)、米国特許出願第12/804510号(出願日:2010年7月21日、名称:FUEL INJECTOR ACTUATOR ASSEMBLIES AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE)、米国特許出願第12/841146号(出願日:2010年7月21日、名称:INTEGRATED FUEL INJECTOR IGNITERS WITH CONDUCTIVE CABLE ASSEMBLIES)、米国特許出願第12/841149号(出願日:2010年7月21日、名称:SHAPING A FUEL CHARGE IN A COMBUSTION CHAMBER WITH MULTIPLE DRIVERS AND/OR IONIZATION CONTROL)、米国特許出願第12/841135号(出願日:2010年7月21日、名称:CERAMIC INSULATOR AND METHODS OF USE AND MANUFACTURE THEREOF)、米国特許出願第12/804509号(出願日:2010年7月21日、名称:METHOD AND SYSTEM OF THERMOCHEMICAL REGENERATION TO PROVIDE OXYGENATED FUEL, FOR EXAMPLE, WITH FUEL-COOLED FUEL INJECTORS)、米国特許出願第12/804508号(出願日:2010年7月21日、名称:METHODS AND SYSTEMS FOR REDUCING THE FORMATION OF OXIDES OF NITROGEN DURING COMBUSTION IN ENGINES)、米国特許出願第12/581825号(出願日:2009年10月19日、名称:MULTIFUEL STORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM)、米国特許出願第12/653085号(出願日:2009年12月7日、名称:INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE)、米国特許出願第12/006774号(現米国特許第7628137号)(出願日:2008年1月7日、名称:MULTIFUELSTORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM)、PCT出願第PCT/US09/67044号(出願日:2009年12月7日、名称:INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE)、米国仮出願第61/237425号(出願日:2009年8月27日、名称:OXYGENATED FUEL PRODUCTION)、米国仮出願第61/237466号(出願日:2009年8月27日、名称:MULTIFUEL MULTIBURST)、米国仮出願第61/237479号(出願日:2009年8月27日、名称:FULL SPECTRUM ENERGY)、米国仮出願第61/304403号(出願日:2010年2月13日、名称:FULL SPECTRUM ENERGY AND RESOURCE INDEPENDENCE)、および米国仮出願第61/312100号(出願日:2010年3月9日、名称:SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING HIGH VOLTAGE RF SHIELDING, FOR EXAMPLE, FOR USE WITH A FUEL INJECTOR)。本出願は、以下の特許出願それぞれの内容全体を参考のため援用する:本出願と同時に2010年10月27日に出願され、名称がINTEGRATED FUEL INJECTOR IGNITERS SUITABLE FOR LARGE ENGINE APPLICATIONS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE(弁理士事件整理番号69545−8039US)、およびFUEL INJECTOR SUITABLE FOR INJECTING A PLURALITY OF DIFFERENT FUELS INTO A COMBUSTION CHAMBER(弁理士事件整理番号69545−8054US)という米国特許出願。   This application incorporates the entire contents of each of the following patent applications for reference: US Patent Application No. 12/841170 (filing date: July 21, 2010, name: INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTYREE), US Patent Application No. 12/804510 (Filing Date: July 21, 2010, Name: FUEL INJECTOR ACTUATOR ASSEMBLIES AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE), US Patent Application No. 12/841146 (Filing Date: July 21, 2010, Name: INTEGRATED FUEL INJECTOR IGNITERS WITH CONDUCTIVE CABLE ASSEMBLIES, US Patent Application No. 12/841149 (Filing Date: July 21, 2010, Name: SHAPING A FUEL CHARGE IN A COMBUSTION CHAMBER WITH MULTIPLE DRIVERS AND / OR IONIZATION CONTROL), US Patent Application No. 12/841135 (filing date: July 21, 2010, name: CERAMIC INSULATOR AND METHODS OF USE AND MANUFACTURE THEREOF, US Patent Application No. 12/804509 (Filing Date: July 21, 2010, Name: METHOD AND SYSTEM OF THERMOCHEMICAL REGENERATION TO PROVIDE OXYGENATED FUEL, FOR EXAMPLE, WITH FUEL-COOLED FUEL INJECTORS ), U.S. Patent Application No. 12/804508 (Filing Date: July 21, 2010, Name: METHODS AND SYSTEMS FOR REDUCING THE FORMATION OF OXIDES OF NITROGEN DURING COMBUSTION IN ENGINES), U.S. Patent Application No. 12/58825 Date: October 19, 2009, Name: MULTIFUEL STORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM, US Patent Application No. 12 / 653,085 (Filing Date: December 7, 2009, Name: INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE), US patent application Ser. No. 12/006774 (current US Pat. No. 7,628,137) (filing date: January 7, 2008) Name: MULTIFUELSTORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM), PCT Application No. PCT / US09 / 67044 (Application Date: December 7, 2009, Name: INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE), US Provisional Application No. No. 61/237425 (filing date: August 27, 2009, name: OXYGENATED FUEL PRODUCTION), US provisional application No. 61/237466 (filing date: August 27, 2009, name: MULTIFUEL MULTIBURST), US provisional application No. 61/237479 (filing date: August 27, 2009, name: FULL SPECTRUM ENERGY), US provisional application 61/304403 (filing date: February 13, 2010, name: FULL SPECTRUM ENERGY AND RESOURCE INDEPENDENCE) ), And US Provisional Application No. 61/312100 (filing date: March 9, 2010, name: SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING HIGH VOLTAGE RF SHIELDING, FO) R EXAMPLE, FOR USE WITH A FUEL INJECTOR). This application is incorporated by reference in its entirety for each of the following patent applications: filed on October 27, 2010 at the same time as this application and named INTEGRATED FUEL INJECTOR IGNITERS SUITABLE FOR LARGE ENGINE APPLICATIONS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND. US patent applications of MANUFACTURE (patent attorney case number 69545-8039US) and FUEL INJECTOR SUITABLE FOR INJECTING A PLURALITY OF DIFFERENT FUELS INTO A COMBUSTION CHAMBER (patent attorney case number 69545-8054US).

概要
本開示において、燃焼室内において燃料を燃焼させるための装置、システムおよび方法について説明する。さらに、本開示において、燃焼室内におけるイオン化を制御するための装置、システムおよび方法、関連付けられたシステム、アセンブリー、構成要素および方法について説明する。例えば、以下に説明する実施形態のうちいくつかは、燃焼室内におけるイオン化の適応制御を、前記燃焼室内の多様な状態および/または前記燃焼室内の点火装置/噴射器の領域またはその近隣における多様な状態に基づいて行うことに関する。多様な本開示の実施形態の深い理解のために、以下の記載および図1〜図9において、特定の詳細について説明する。しかし、内燃機関、噴射器、点火装置および/または燃焼系の他の局面と関連付けられることの多い周知の構造およびシステムについての他の詳細については、多様な本開示の実施形態の記載を不必要に曖昧にしないようにするために、以下においては説明しない。よって、以下に記載される詳細のうちいくつかは、関連分野における当業者による記載の実施形態の作製および理解が可能なように以下の実施形態を記載することが理解される。しかし、詳細および利点のうちいくつかは、しかし、特定の本開示の実施形態の実行において不要である場合もある。
SUMMARY In this disclosure, an apparatus, system, and method for burning fuel in a combustion chamber are described. In addition, this disclosure describes apparatus, systems and methods, associated systems, assemblies, components and methods for controlling ionization in a combustion chamber. For example, some of the embodiments described below may provide adaptive control of ionization in the combustion chamber in various states within the combustion chamber and / or various regions in or near the igniter / injector region in the combustion chamber. It relates to what to do based on the state. For a thorough understanding of various embodiments of the present disclosure, specific details are set forth in the following description and in FIGS. However, other details about well-known structures and systems often associated with internal combustion engines, injectors, ignition devices and / or other aspects of the combustion system are not required to describe various embodiments of the present disclosure. In order not to be ambiguous, it will not be described below. Thus, it is understood that some of the details described below describe the following embodiments so that those skilled in the relevant art can make and understand the described embodiments. However, some of the details and advantages, however, may not be necessary in the implementation of certain disclosed embodiments.

図面中に記載される詳細、寸法、角度、形状および他の特徴のうちの多くは、本開示の特定の実施形態の例示に過ぎない。従って、他の実施形態においては、本開示の意図または範囲から逸脱することなく、他の詳細、寸法、角度および特徴が可能である。加えて、当業者であれば、本開示のさらなる実施形態は、以下に記載される詳細のうち一部がなくても実施可能であることを理解する。   Many of the details, dimensions, angles, shapes and other features described in the drawings are merely illustrative of specific embodiments of the present disclosure. Accordingly, other details, dimensions, angles and features are possible in other embodiments without departing from the spirit or scope of the present disclosure. In addition, those skilled in the art will appreciate that further embodiments of the disclosure may be practiced without some of the details described below.

本明細書中において、「一実施形態」または「実施形態」とは、当該実施形態と関連して記載された特定特徴、構造または特性が本開示の少なくとも1つの実施形態において含まれることを意味する。よって、本明細書中の多様な部分における「一実施形態において」または「実施形態において」という記載は、必ずしも同じ実施形態を指していない。さらに、特定の実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造または特性は、1つ以上の他の実施形態における任意の適切な様態と組み合わせることができる。本明細書中に記載の見出しは、あくまで便宜上のものであり、請求される開示の範囲または意味を妨げるものではない。   As used herein, “one embodiment” or “an embodiment” means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the disclosure. To do. Thus, references to “in one embodiment” or “in an embodiment” in various parts of the specification do not necessarily refer to the same embodiment. Furthermore, the particular features, structures, or characteristics described in connection with a particular embodiment can be combined with any suitable aspect in one or more other embodiments. The headings provided herein are for convenience only and do not interfere with the scope or meaning of the claimed disclosure.

適切なシステムおよび構成要素
図1は、本開示の実施形態に従って構成された統合型の噴射器/点火装置110(「噴射器110」)の模式断面側面図である。図1に示す噴射器110は、異なる燃料を燃焼室104内に噴射し、燃料噴射または爆発のパターンおよび/または頻度を燃焼室104内の燃焼特性および状態に基づいて適応的に調節し、適応制御システムからの命令を制御されかつ/または受信するように、構成される。前記適応制御システムは、燃焼室104内におけるイオン化を制御する。噴射器110は、高速点火および完全燃焼のために、燃料噴射を最適化することができる。燃料噴射に加えて、噴射器110は、1つ以上の統合型の点火機能部を含む。前記1つ以上の統合型の点火機能部は、噴射された燃料を点火するように構成される。このようにして、噴射器110を用いて、複数の選択された異なる燃料に対して動作することが可能なように従来の内燃機関を変換することが可能となる。図示の噴射器110の特徴のうちいくつかを例示のために模式的に図示しているが、いくつかのこれらの模式的に図示された特徴のうちいくつかについては、本開示の実施形態の多様な特徴を参照して詳細に説明する。よって、図1中の噴射器の模式的に図示の構成要素の位置、寸法、方向などは、本開示を制限することを意図しない。さらに、適切な噴射器についてのさらなる詳細が、米国特許出願第12/653085号(出願日:2009年12月7日、名称:INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE)中に開示がある。ここに、同文献全体を参考のため援用する。
Suitable Systems and Components FIG. 1 is a schematic cross-sectional side view of an integrated injector / igniter 110 (“injector 110”) configured in accordance with an embodiment of the present disclosure. The injector 110 shown in FIG. 1 injects different fuels into the combustion chamber 104 and adaptively adjusts and adapts the pattern and / or frequency of fuel injection or explosion based on the combustion characteristics and conditions within the combustion chamber 104. It is configured to be controlled and / or receive instructions from the control system. The adaptive control system controls ionization within the combustion chamber 104. The injector 110 can optimize fuel injection for fast ignition and complete combustion. In addition to fuel injection, the injector 110 includes one or more integrated ignition functions. The one or more integrated ignition functions are configured to ignite injected fuel. In this way, a conventional internal combustion engine can be converted using the injector 110 so that it can operate on a plurality of different selected fuels. Although some of the features of the illustrated injector 110 are schematically illustrated for purposes of illustration, some of these several schematically illustrated features are described in the embodiments of the present disclosure. This will be described in detail with reference to various features. Thus, the position, dimensions, orientation, etc. of the schematically illustrated components of the injector in FIG. 1 are not intended to limit the present disclosure. Further details on suitable injectors are disclosed in US patent application Ser. No. 12 / 653,085 (filing date: December 7, 2009, name: INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE). is there. The entire document is incorporated herein by reference.

図示の実施形態において、噴射器110は、本体112を含む。本体112は、中央部116を有する。中央部116は、基部114と、ノズル部118との間に延びる。ノズル部118は、エンジンヘッド107内のポートを通じて、燃焼室104とのインターフェースにおけるノズル部118の端部119の位置へと少なくとも部分的に延びる。噴射器110は、通路または通路123をさらに含む。通路または通路123は、本体112を通じて基部114からノズル部118へと延びる。通路123は、燃料を本体112内に流動させるように構成される。通路123はまた、他の構成要素(例えばアクチュエーター122)が本体112ならびに計装構成要素および/または噴射器110のエネルギー変換構成要素およびソース構成要素を通過するように構成される。特定の実施形態において、アクチュエーター122は、ケーブルまたはロッドであり得、第1の端部を有する。第1の端部は、ノズル部118の端部119によって支えられる流量制御装置または弁120へと動作可能に連結される。このようにして、流量制御弁120は、燃焼室104とのインターフェースの近隣に配置される。図1に図示していないが、特定の実施形態において、噴射器110は、1つ以上の流量制御弁と、燃焼室104の近隣に配置された1つ以上の逆止め弁と、本体112上の他の位置とを含み得る。   In the illustrated embodiment, the injector 110 includes a body 112. The main body 112 has a central portion 116. The central portion 116 extends between the base portion 114 and the nozzle portion 118. The nozzle 118 extends at least partially through a port in the engine head 107 to the position of the end 119 of the nozzle 118 at the interface with the combustion chamber 104. The injector 110 further includes a passage or passage 123. A passage or passage 123 extends from the base 114 to the nozzle portion 118 through the body 112. The passage 123 is configured to flow fuel into the main body 112. The passage 123 is also configured to allow other components (eg, actuator 122) to pass through the body 112 and the energy conversion and source components of the instrumentation and / or injector 110. In certain embodiments, the actuator 122 can be a cable or a rod and has a first end. The first end is operably connected to a flow control device or valve 120 supported by the end 119 of the nozzle portion 118. In this way, the flow control valve 120 is disposed in the vicinity of the interface with the combustion chamber 104. Although not shown in FIG. 1, in certain embodiments, the injector 110 includes one or more flow control valves, one or more check valves located proximate the combustion chamber 104, and a body 112. Other locations.

図示の実施形態の別の特徴によれば、アクチュエーター122はまた、第2の端部を含む。第2の端部は、ドライバー124へと動作可能に連結される。第2の端部は、コントローラーまたはプロセッサー126へとさらに連結され得る。多様な本開示の実施形態を参照して以下に詳述するように、コントローラー126および/またはドライバー124は、アクチュエーター122を高速かつ正確に作動させて、流量制御弁120を介して燃料を燃焼室104へと噴射させるように、構成される。例えば、特定の実施形態において、流量制御弁120は、(例えば燃焼室104に向かって)外側方向に移動することができ、他の実施形態において、流量制御弁120は、内側方向に(例えば燃焼室104から離隔方向に)移動して、前記燃料噴射を計量および制御することができる。さらに、特定の実施形態において、ドライバー124は、アクチュエーター122へ張力付与することで、流量制御弁120を閉口位置または配置位置において保持することができ、ドライバー124は、アクチュエーター122への張力付加を解除することで流量制御弁120から燃料を噴射させることができ、この逆も成り立つ。ドライバー124は、コントローラーおよび他の力発生構成要素(例えば音響構成要素、電磁石構成要素および/または圧電構成要素)に応答して、前記噴射された燃料爆発の所望の頻度およびパターンを達成することができる。   According to another feature of the illustrated embodiment, the actuator 122 also includes a second end. The second end is operably coupled to the driver 124. The second end can be further coupled to a controller or processor 126. As described in detail below with reference to various embodiments of the present disclosure, the controller 126 and / or driver 124 operates the actuator 122 at high speed and accuracy to deliver fuel through the flow control valve 120 to the combustion chamber. It is configured to be injected into 104. For example, in certain embodiments, the flow control valve 120 can move outward (eg, toward the combustion chamber 104), and in other embodiments, the flow control valve 120 can move inward (eg, combustion). Moving away from the chamber 104), the fuel injection can be metered and controlled. Further, in a specific embodiment, the driver 124 can apply tension to the actuator 122 to hold the flow control valve 120 in the closed position or the arrangement position, and the driver 124 releases the tension applied to the actuator 122. By doing so, fuel can be injected from the flow control valve 120, and vice versa. The driver 124 may be responsive to a controller and other force generating components (eg, acoustic components, electromagnet components and / or piezoelectric components) to achieve the desired frequency and pattern of the injected fuel explosions. it can.

特定の実施形態において、アクチュエーター122は、燃焼室の特性および状態を検出するための1つ以上の統合型の感知構成要素および/または伝送構成要素を含み得る。例えば、アクチュエーター122は、光ファイバーケーブル、ロッドまたはケーブル内において統合された絶縁トランスデューサーから形成され得、あるいは、燃焼室情報の検出および通信を行うための他のセンサーを含み得る。図1に示すように、他の実施形態において、以下に詳細に説明するように、噴射器110は、噴射器110上の多様な位置に配置された他のセンサーまたは監視用計装を含み得る。例えば、本体112は、本体112の材料に統合された光ファイバーを含んでもよいし、あるいは、本体112の材料そのものを用いて燃焼情報を1つ以上のコントローラーと通信してもよい。加えて、流量制御弁120は、噴射器110と関連付けられた1つ以上のコントローラーへ燃焼情報を送信するためのセンサーを感知または支えるように構成され得る。この情報の送信は、無線、有線、光または他の伝送媒体を介して行うことができる。このようなフィードバックにより、燃料噴射要素および特性(例えば燃料送達圧力、燃料噴射を開始するタイミング、複数の層状または層状給気の生成のための燃料噴射継続時間、1つの、複数のまたは連続するプラズマ点火または容量放電のタイミング)の最適化のために、極めて高速かつ適応した調節を行うことが可能となる。   In certain embodiments, the actuator 122 may include one or more integrated sensing and / or transmission components for detecting combustion chamber characteristics and conditions. For example, the actuator 122 may be formed from a fiber optic cable, a rod or an insulated transducer integrated within the cable, or may include other sensors for detecting and communicating combustion chamber information. As shown in FIG. 1, in other embodiments, the injector 110 may include other sensors or monitoring instrumentation located at various locations on the injector 110, as described in detail below. . For example, the body 112 may include an optical fiber integrated into the material of the body 112, or the material of the body 112 itself may be used to communicate combustion information with one or more controllers. In addition, the flow control valve 120 may be configured to sense or support a sensor for transmitting combustion information to one or more controllers associated with the injector 110. This information can be transmitted via wireless, wired, optical or other transmission media. Such feedback allows fuel injection elements and characteristics (eg, fuel delivery pressure, timing to start fuel injection, fuel injection duration for generation of multiple stratified or stratified charge, single, multiple or continuous plasma It is possible to make extremely fast and adaptive adjustments for the optimization of the timing of ignition or capacitive discharge.

また、コントローラー126、ドライバー124および/またはアクチュエーター126によるこのようなフィードバックおよび適応調節により、結果(例えば出力生成、燃料経済、および酸化窒素を含む有害排気の最小化または排除)の最適化も可能となる。米国特許出願公開第2006/0238068号(本明細書中、同文献全体を参考のため援用する)において、噴射器110および本明細書中に記載の他の噴射器中の超音波トランスデューサーを作動させるための適切なドライバーが開示されている。   Such feedback and adaptive adjustments by controller 126, driver 124 and / or actuator 126 also allow optimization of results (eg, power generation, fuel economy, and minimization or elimination of harmful emissions including nitric oxide). Become. In US 2006/0238068 (incorporated herein by reference in its entirety), the ultrasonic transducers in the injector 110 and other injectors described herein are operated. Appropriate drivers for doing so are disclosed.

噴射器110はまた、点火およびフロー調節装置またはカバー121(図1中破線で示す)を任意選択的に含み得る。点火およびフロー調節装置またはカバー121は、エンジンヘッド107の近隣の端部119によって支えられる。カバー121は、流量制御弁120を少なくとも部分的に収容または包囲する。カバー121はまた、噴射器110の特定の構成要素(例えばセンサーまたは他の監視用構成要素)を保護するように構成され得る。カバー121はまた、点火触媒、触媒担体、燃料点火のための絶縁熱保持熱刺激装置、および/または噴射された燃料の点火のための第1の電極としても機能し得る。さらに、カバー121は、噴射された燃料の形状、パターン、および/またはフェーズに影響を与えるように構成することも可能である。流量制御弁120はまた、噴射された燃料のこれらの特性に影響を与えるように構成することも可能である。例えば、特定の実施形態において、カバー121および/または流量制御弁120は、燃料がこれらの構成要素を通過した際に突然気化するように構成することもできる。より詳細には、カバー121および/または流量制御弁120は、高速進入する液体燃料または液体および固体燃料の混合物からガスまたは上記を発生させる鋭い縁部、触媒または他の特徴を有する表面を含み得る。流量制御弁120の作動の加速および/または頻度により、噴射された燃料を突然気化させてもよい。動作時において、このような突然の気化に起因して、蒸気またはガスがノズル部118から発生し、これにより燃焼がより高速かつ完全になる。さらに、このような突然の気化を、液体燃料およびプラズマの過熱または推測される燃料爆発の音響推進力との多様な組み合わせにおいて用いてもよい。さらなる実施形態において、流量制御弁120を作動させる頻度に起因して、噴射された燃料の形状および/またはパターンに対してプラズマ放射が有利に影響し得る。米国特許出願第672636号(米国特許第4122816号)(本明細書中、同文献全体を参考のため援用する)において、噴射器110および本明細書中に記載の他の噴射器によってプラズマ放射を作動させるための適切なドライバーについての記載がある。   The injector 110 may also optionally include an ignition and flow control device or cover 121 (shown in phantom in FIG. 1). The ignition and flow control device or cover 121 is supported by an end 119 in the vicinity of the engine head 107. The cover 121 at least partially houses or surrounds the flow control valve 120. The cover 121 may also be configured to protect certain components of the injector 110 (eg, sensors or other monitoring components). The cover 121 may also function as an ignition catalyst, a catalyst carrier, an insulating heat retaining thermal stimulator for fuel ignition, and / or a first electrode for ignition of injected fuel. Further, the cover 121 can be configured to affect the shape, pattern, and / or phase of the injected fuel. The flow control valve 120 can also be configured to affect these characteristics of the injected fuel. For example, in certain embodiments, the cover 121 and / or the flow control valve 120 can be configured to suddenly evaporate when fuel passes through these components. More specifically, the cover 121 and / or the flow control valve 120 may include surfaces having sharp edges, catalysts, or other features that generate gas or the like from a rapidly entering liquid fuel or mixture of liquid and solid fuel. . The injected fuel may be suddenly vaporized by acceleration and / or frequency of operation of the flow control valve 120. In operation, due to such sudden vaporization, steam or gas is generated from the nozzle portion 118, which makes combustion faster and more complete. Further, such sudden vaporization may be used in various combinations with liquid fuel and plasma overheating or speculative fuel explosion acoustic propulsion. In a further embodiment, due to the frequency with which the flow control valve 120 is actuated, plasma radiation can advantageously affect the shape and / or pattern of injected fuel. In U.S. Pat. No. 6,726,636 (U.S. Pat. No. 4,122,816), which is hereby incorporated by reference in its entirety, plasma radiation is delivered by injector 110 and other injectors described herein. There is a description of a suitable driver to operate.

図示の実施形態の別の局面によれば、以下に詳細に説明するように、本体112の少なくとも一部は、異なる燃料(例えば未精製燃料または低エネルギー密度燃料)を燃焼させるための高エネルギー点火の可能化に適した1つ以上の誘電材料117から構成される。これらの誘電材料117により、点火のための火花またはプラズマの製造、絶縁および/または送達のための高電圧の十分な電気絶縁が可能となる。特定の実施形態において、本体112は、単一の誘電材料117から構成され得る。しかし、他の実施形態において、本体112は、2つ以上の誘電材料を含み得る。例えば、中央部116のうち少なくとも一部を第1の誘電強度を有する第1の誘電材料から構成し、ノズル部118のうち少なくとも一部を第1の誘電強度よりも高い第2の誘電強度を有する誘電材料から構成することができる。第2の誘電強度は比較的高いため、第2の誘電材料により、噴射器110を熱および機械的衝撃、ファウリング、電圧トラッキングなどから保護することができる。適切な誘電材料の例と、本体112に対するこれらの材料の位置とについて、以下に詳述する。   According to another aspect of the illustrated embodiment, as described in detail below, at least a portion of the body 112 is a high energy ignition for burning different fuels (eg, unrefined fuel or low energy density fuel). It is composed of one or more dielectric materials 117 suitable for enabling. These dielectric materials 117 allow high voltage sufficient electrical insulation for the production, insulation and / or delivery of sparks or plasma for ignition. In certain embodiments, the body 112 can be composed of a single dielectric material 117. However, in other embodiments, the body 112 can include more than one dielectric material. For example, at least a portion of the central portion 116 is made of a first dielectric material having a first dielectric strength, and at least a portion of the nozzle portion 118 has a second dielectric strength higher than the first dielectric strength. It can be comprised from the dielectric material which has. Since the second dielectric strength is relatively high, the second dielectric material can protect the injector 110 from thermal and mechanical shock, fouling, voltage tracking, and the like. Examples of suitable dielectric materials and the location of these materials with respect to the body 112 are detailed below.

誘電材料に加えて、噴射器110は、噴射された燃料を燃焼させるための点火イベントを発生させるための出力または高電源に連結することもできる。第1の電極は、噴射器110を通じて延びる1つ以上の導体を介して、電源(例えば電圧発生源および/または逓倍ソース(例えば容量放電、誘導または圧電システム))に連結することができる。ノズル部118、流量制御弁120および/またはカバー121の領域は、点火イベント(例えば火花、プラズマ、圧縮点火動作、高エネルギー容量放電、長期誘導ソース火花および/または直流または高周波プラズマ)を発生させるための第1の電極として機能することができ、エンジンヘッド107の対応する第2の電極と共に燃焼を迅速に誘発、推進および完了させるための超音波用途と共に用いることができる。以下に詳述するように、第1の電極は、耐久性および長寿命が得られるように構成することができる。本開示のさらなる実施形態において、噴射器110は、燃焼室ソースからのエネルギー変換が可能でありかつ/または燃焼イベントから得られるエネルギーからの噴射器110の1つ以上の構成要素から駆動するための熱化学再生を介した廃熱またはエネルギーを回復するように、構成することができる。   In addition to the dielectric material, the injector 110 can also be coupled to an output or high power source to generate an ignition event for burning the injected fuel. The first electrode can be coupled to a power source (eg, a voltage source and / or a multiplying source (eg, capacitive discharge, induction or piezoelectric system)) via one or more conductors extending through the injector 110. The area of the nozzle part 118, the flow control valve 120 and / or the cover 121 is for generating an ignition event (eg spark, plasma, compression ignition operation, high energy capacity discharge, long-term induction source spark and / or direct current or high frequency plasma). Can be used with an ultrasonic application to quickly induce, propel and complete combustion in conjunction with a corresponding second electrode of engine head 107. As described in detail below, the first electrode can be configured to provide durability and long life. In further embodiments of the present disclosure, the injector 110 is capable of energy conversion from a combustion chamber source and / or for driving from one or more components of the injector 110 from energy derived from a combustion event. It can be configured to recover waste heat or energy via thermochemical regeneration.

図2は、本開示のいくつかの実施形態に従って構成された燃料噴射器210を有する内部燃焼システム200の一部の環境を示す側面図である。図示の実施形態において、模式的に示す噴射器210は、内燃機関204の燃焼室202内の異なる燃料を噴射および点火するように構成された1種類の噴射器を示すだけである。図2に示すように、燃焼室202は、噴射器210および弁を含むヘッド部と、移動可能なピストン201およびシリンダー203の内面との間に形成される。しかし、他の実施形態において、噴射器210は、他の種類の燃焼室および/またはエネルギー移動装置(例えば多様なベーン、軸、およびラジアルピストンエキスパンダー)を多数の種類のロータリー燃焼エンジンと共に用いた他の環境内において用いることができる。以下にさらに詳細に説明するように、噴射器210は、燃焼室202内の異なる燃料の噴射および点火のみを可能にするだけでなく、噴射器210が異なる燃焼状態または要求に従ってこれらの異なる燃料を適応的に噴射および点火しかつ/または燃焼室202内におけるイオン化レベルを適応的に変更することも可能にするいくつかの特徴を含む。例えば、噴射器210に含まれる1つ以上の絶縁材料は、異なる種類の燃料(例えば未精製燃料または低エネルギー密度燃料)を燃焼させるための高エネルギー点火を可能にするように構成される。これらの絶縁材料はまた、異なる種類の燃料(例えば、高電圧、疲労、衝撃および腐食劣化)の燃焼において必要な厳しい状態に耐えるようにも構成される。   FIG. 2 is a side view illustrating an environment of a portion of an internal combustion system 200 having a fuel injector 210 configured in accordance with some embodiments of the present disclosure. In the illustrated embodiment, the schematically illustrated injector 210 represents only one type of injector that is configured to inject and ignite different fuels in the combustion chamber 202 of the internal combustion engine 204. As shown in FIG. 2, the combustion chamber 202 is formed between the head portion including the injector 210 and the valve, and the movable piston 201 and the inner surface of the cylinder 203. However, in other embodiments, the injector 210 may use other types of combustion chambers and / or energy transfer devices (eg, various vanes, shafts, and radial piston expanders) with many types of rotary combustion engines. It can be used in the environment. As will be described in further detail below, the injector 210 not only allows for the injection and ignition of different fuels in the combustion chamber 202, but also allows the injector 210 to deliver these different fuels according to different combustion conditions or requirements. It includes several features that allow adaptive injection and ignition and / or adaptively changing the ionization level in the combustion chamber 202. For example, the one or more insulating materials included in the injector 210 are configured to allow high energy ignition to burn different types of fuel (eg, unrefined fuel or low energy density fuel). These insulating materials are also configured to withstand the harsh conditions required in the combustion of different types of fuels (eg, high voltage, fatigue, impact and corrosion degradation).

図示の実施形態の別の局面によれば、噴射器210は、燃焼室202内の燃焼プロセスの多様な特性(例えば燃料空気中への浸透特性、点火特性、燃焼プロセス特性、燃焼室202の特性、エンジン204の特性)を感知するための計装をさらに含み得る。これらの感知された状態に応答して、噴射器210は、燃料噴射および点火特性の最適化、イオン化レベルの変更などを適応的に行うことで、燃料効率および出力生成の増加、騒音、エンジンノック、熱損失および/または振動の低減を達成することができ、これにより、エンジンおよび/または車両の寿命を延ばすことができる。さらに、噴射器210は、噴射された燃料の特定の流れまたは噴霧パターン205およびフェーズを達成するように燃料を燃焼室202内へと噴射するための作動構成要素を含む。例えば、噴射器210は、燃焼室202のインターフェースの近隣に配置された1つ以上の弁を含み得る。噴射器210の作動構成要素により、少なくとも以下の特徴を制御するための弁の正確な高周波動作が可能となる:すなわち、燃料噴射の開始および完了の;タイミング、燃料噴射の反復の頻度および継続時間、および/またはタイミングおよび点火イベントの選択。   In accordance with another aspect of the illustrated embodiment, the injector 210 can be used for various characteristics of the combustion process in the combustion chamber 202 (eg, fuel air penetration characteristics, ignition characteristics, combustion process characteristics, combustion chamber 202 characteristics). Instrumentation for sensing engine 204 characteristics). In response to these sensed conditions, the injector 210 adaptively optimizes fuel injection and ignition characteristics, changes ionization levels, etc., thereby increasing fuel efficiency and power generation, noise, engine knock. Heat loss and / or vibration reduction can be achieved, which can extend the life of the engine and / or vehicle. In addition, the injector 210 includes operating components for injecting fuel into the combustion chamber 202 to achieve a specific flow or spray pattern 205 and phase of the injected fuel. For example, the injector 210 may include one or more valves located near the interface of the combustion chamber 202. The operating components of the injector 210 allow for precise high frequency operation of the valve to control at least the following features: namely, fuel injection start and completion; timing, frequency of fuel injection repetitions and duration And / or timing and ignition event selection.

図3A〜図3Dは、本開示の実施形態に従って構成された噴射器によって得ることが可能ないくつかの燃料爆発パターン305(第1〜第4のパターン305a〜305dとして個別に示す)を示す。当業者であれば理解するように、図示のパターン305は、本開示のいくつかの実施形態のうち代表的なもののみを示す。よって、本開示は、図3A〜図3Dに示すパターン305に限定されず、他の実施形態において、噴射器は、図示のパターン305と異なる爆発パターンを分配し得る。図3A〜図3Dに示すパターン305は異なる形状および構成を有するが、これらのパターン305は、連続する燃料層307を有する特徴を共有する。対応するパターン305の個々の層307により、噴射された燃料の体積比に対する比較的大きい表面という恩恵が得られる。体積比に対するこれらの大型表面により、燃料供給のより高い燃焼速度が得られ、また、燃料供給の完全燃焼の断熱および加速が支援される。このような高速かつ完全な燃焼により、燃料供給をより低速で燃焼した場合に比べていくつかの利点が得られる。例えば、燃料供給をより低速で燃焼した場合、より早期の点火が必要となり、燃焼室表面に対する熱損失が増加し、また、エンジンサイクルの圧縮プロセス時におけるより早期の点火からの早期の圧力上昇を解消するための後方作業または出力トルク損失が発生する。このような従来の燃焼動作の場合、有害排気(例えば炭素を豊富に含む炭化水素微粒子、酸化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、急冷および未燃炭化水素)ならびにシリンダー壁部、ピストン、リング上の潤滑膜の有害な加熱および劣化ならびにその結果発生するピストン、リング、シリンダー壁部、弁、および燃焼室の他の構成要素の摩耗の点においても不利である。   3A-3D illustrate several fuel explosion patterns 305 (shown individually as first to fourth patterns 305a-305d) that can be obtained with an injector configured in accordance with an embodiment of the present disclosure. As will be appreciated by those skilled in the art, the illustrated pattern 305 represents only representative of some embodiments of the present disclosure. Thus, the present disclosure is not limited to the pattern 305 shown in FIGS. 3A-3D, and in other embodiments, the injector can dispense an explosion pattern that is different from the illustrated pattern 305. Although the patterns 305 shown in FIGS. 3A-3D have different shapes and configurations, these patterns 305 share the feature of having a continuous fuel layer 307. The individual layers 307 of the corresponding pattern 305 provide the benefit of a relatively large surface relative to the injected fuel volume ratio. These large surfaces to volume ratios result in higher combustion rates for the fuel supply and also assist in the adiabatic and acceleration of complete combustion of the fuel supply. Such high speed and complete combustion provides several advantages over burning the fuel supply at a lower speed. For example, if the fuel supply is burned at a lower speed, earlier ignition is required, heat loss to the combustion chamber surface is increased, and there is an earlier pressure rise from earlier ignition during the engine cycle compression process. Back work to eliminate or output torque loss occurs. In such conventional combustion operations, harmful exhausts (eg carbon-rich hydrocarbon particulates, nitric oxide, carbon monoxide, carbon dioxide, quenched and unburned hydrocarbons) and on cylinder walls, pistons, rings It is also disadvantageous in terms of harmful heating and degradation of the lubricating film and the resulting wear of pistons, rings, cylinder walls, valves and other components of the combustion chamber.

よって、本開示によるシステムおよび噴射器によれば、従来の噴射器、グロープラグまたは点火プラグ(例えばディーゼル燃料噴射器、ガソリンのための点火プラグ)に代替し、広範囲の多様な再生可能燃料(例えば水素、メタン、および広範に利用可能な汚水、廃棄物および作物および動物排泄物から発生する多様な廉価な燃料アルコール)によりフルレート出力を生成することが可能な能力を得られる。これらの再生可能燃料は、精製化石燃料と比較してエネルギー密度がおよそ3000倍低い場合があり、本開示のシステムおよび噴射器は、効率的なエネルギー生成ならびに温室効果ガスの全体的発生量の大幅な低減または排除のために、これらの再生可能燃料を噴射および点火することができる。   Thus, the system and injector according to the present disclosure replaces conventional injectors, glow plugs or spark plugs (eg, diesel fuel injectors, spark plugs for gasoline) and replaces a wide variety of renewable fuels (eg, The ability to produce full-rate output is provided by hydrogen, methane, and a variety of inexpensive fuel alcohols generated from widely available sewage, waste and crop and animal waste. These renewable fuels may have an energy density that is approximately 3000 times lower compared to refined fossil fuels, and the disclosed systems and injectors provide efficient energy generation and significant greenhouse gas emissions. These renewable fuels can be injected and ignited for significant reduction or elimination.

本明細書中記載するように、いくつかの実施形態において、イオン化制御システムは、燃焼室内のイオン化レベルの制御、変更および/または個別調整を行うために、噴射器と通信する。図4は、イオン化を適応制御するためのシステム400を示す。システム400は、適応制御システム410を含む。適応制御システム410は、噴射器425または燃焼室420内の他の構成要素と通信する。適応制御システム410、燃焼室420および噴射器425についてのさらなる詳細について説明する。   As described herein, in some embodiments, the ionization control system communicates with an injector to control, change, and / or individually adjust the ionization level within the combustion chamber. FIG. 4 shows a system 400 for adaptively controlling ionization. System 400 includes an adaptive control system 410. Adaptive control system 410 communicates with injector 425 or other components within combustion chamber 420. Further details regarding adaptive control system 410, combustion chamber 420 and injector 425 will be described.

本明細書中に記載のシステム、装置、構成要素およびモジュール(例えば図4〜図6に示すようなもの)は、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、あるいは本明細書中に記載の目的に適したソフトウェア、ファームウェアまたはハードウェアのまたは任意の組み合わせ(単数または複数)を含み得る。ソフトウェアおよび他のモジュールは、サーバー、ワークステーション、パーソナルコンピューター、コンピューターライズドタブレット、PDA、および本明細書中に記載の目的に適した他の装置に常駐し得る。換言すれば、本明細書中に記載のソフトウェアおよび他のモジュールは、汎用コンピューター(例えばサーバーコンピューター、無線装置またはパーソナルコンピューター)によって実行することができる。当業者であれば、前記システムの局面は、他の通信、情報処理またはコンピューターシステム構成によって実行することが可能であることを理解する(例えばインターネット装置、ハンドヘルド装置(例えばパーソナルデジタルアシスタント(PDA))、ウェアラブルコンピューター、全ての様態のセルラー電話または携帯電話、マルチプロセッサーシステム、マイクロプロセッサ−ベースのまたはプログラム可能な消費者電子機器、セットトップボックス、ネットワークPC、ミニコンピューター、メインフレームコンピューターなど)。実際、「コンピューター」、「サーバー」、「ホスト」、「ホストシステム」などの用語は一般的には、本明細書中において相互交換的に用いられ、上記の装置およびシステムならびに任意のデータプロセッサーのうちの任意のものを指す。さらに、前記システムの局面は、専用コンピューターまたはデータプロセッサー内において具現化することができる。このような専用コンピューターまたはデータプロセッサーは、本明細書中に詳述するコンピューターで実行可能な命令のうち1つ以上を行うように、特定にプログラム、構成または構築される。   The systems, devices, components, and modules described herein (eg, as shown in FIGS. 4-6) may be software, firmware, hardware, or software suitable for the purposes described herein. , Firmware or hardware or any combination (s). Software and other modules may reside on servers, workstations, personal computers, computerized tablets, PDAs, and other devices suitable for the purposes described herein. In other words, the software and other modules described herein can be executed by a general purpose computer (eg, a server computer, a wireless device, or a personal computer). One skilled in the art will appreciate that aspects of the system can be implemented by other communications, information processing, or computer system configurations (eg, internet devices, handheld devices (eg, personal digital assistants (PDAs)). , Wearable computers, all forms of cellular or mobile phones, multiprocessor systems, microprocessor-based or programmable consumer electronics, set-top boxes, network PCs, minicomputers, mainframe computers, etc.). Indeed, the terms “computer”, “server”, “host”, “host system” and the like are generally used interchangeably herein and refer to the devices and systems described above and any data processor. Refers to any of them. Further, the system aspects may be embodied in a dedicated computer or data processor. Such dedicated computers or data processors are specifically programmed, configured, or constructed to perform one or more of the computer-executable instructions detailed herein.

ソフトウェアおよび他のモジュールへのアクセスは、ローカルメモリーを介して、ネットワークを介して、ブラウザーを介してまたはASPコンテキスト中の他のアプリケーションを介して、または本明細書中に記載の目的に適した他の手段を介して行うことができる。上記技術の例は、分散型コンピューティング環境においても実行することができ、このような環境において、タスクまたはモジュールは、リモート処理装置によって行われる。リモート処理装置は、通信ネットワークを通じて接続される(例えばローカルエリアネットワーク(LAN)、広域ネットワーク(WAN)、またはインターネット)。分散型コンピューティング環境、プログラムモジュールは、ローカルメモリー記憶装置およびリモートメモリー記憶装置双方に配置され得る。本明細書中に記載のデータ構造は、コンピューターファイル、変数、プログラミングアレイ、プログラミング構造、または任意の電子情報保存スキームまたは方法、あるいは本明細書中に記載の目的に適したこれらの任意の組み合わせを含み得る。本明細書中に記載のユーザーインターフェース要素は、グラフィカルユーザーインターフェース、コマンドラインインターフェース、および本明細書中に記載の目的に適した他のインターフェースからの要素を含み得る。本明細書中に提示および記載されるスクリーンショットは、情報の入力、アクセス、変更、操作、改変、調整および協働のために当該分野において公知のような異なる方法で表示することができる。   Access to software and other modules may be through local memory, over a network, through a browser or other application in an ASP context, or other suitable for the purposes described herein. This can be done through the following means. The above example techniques may also be practiced in distributed computing environments where tasks or modules are performed by remote processing devices. Remote processing devices are connected through a communication network (eg, a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or the Internet). A distributed computing environment, program modules may be located in both local and remote memory storage devices. The data structures described herein can be computer files, variables, programming arrays, programming structures, or any electronic information storage scheme or method, or any combination of these suitable for the purposes described herein. May be included. User interface elements described herein may include elements from graphical user interfaces, command line interfaces, and other interfaces suitable for the purposes described herein. The screenshots presented and described herein can be displayed in different ways as is known in the art for entering, accessing, changing, manipulating, modifying, adjusting and cooperating information.

上記技術の例は、コンピューターで読み出し可能な媒体(例えば磁気的に読み出し可能なまたは光学的に読み出し可能なコンピューターディスク、ハードワイヤードまたは事前プログラムされたチップ(例えばEEPROM半導体チップ)、ナノテクノロジーメモリー、バイオロジカルメモリー、または他の情報記憶媒体)に記憶または分配することができる。実際、コンピューターによって実行される命令、データ構造、画面表示および本システムの局面下における他の情報は、インターネットを介してまたは他のネットワーク(例えば無線ネットワーク)を介して、伝播媒体の伝播信号(例えば電磁波(単数または複数)、音波)に一定期間にわたって分配することもできるし、あるいは、任意のアナログまたはデジタルネットワーク(パケット切り換え、回路切り換え、または他のスキーム)に設けることもできる。   Examples of such techniques include computer readable media (eg, magnetically readable or optically readable computer disks, hardwired or pre-programmed chips (eg, EEPROM semiconductor chips), nanotechnology memory, biotechnology Logical memory, or other information storage media). Indeed, instructions executed by a computer, data structures, screen displays and other information under aspects of the system may be transmitted via the Internet or other network (eg, a wireless network) via a propagation signal (eg, a propagation medium) The electromagnetic wave (s) can be distributed over a period of time, or can be provided in any analog or digital network (packet switching, circuit switching, or other scheme).

図5は、本開示のいくつかの実施形態による適応制御システム410を示すブロック図である。適応制御システム410は、多様なハードウェアおよび/またはソフトウェアモジュールを含む。これらの多様なハードウェアおよび/またはソフトウェアモジュールは、燃焼室内の状態の監視、燃焼室内の噴射器の制御、燃焼室内のイオン化レベルの調節などを行うように構成またはプログラムされる。   FIG. 5 is a block diagram illustrating an adaptive control system 410 according to some embodiments of the present disclosure. The adaptive control system 410 includes various hardware and / or software modules. These various hardware and / or software modules are configured or programmed to monitor conditions within the combustion chamber, control injectors within the combustion chamber, adjust ionization levels within the combustion chamber, and the like.

適応制御システム410は、燃焼室内の状態を監視する監視用モジュールまたは構成要素510を含む。例えば、監視用モジュール510は、燃焼時における燃焼室内の温度、燃焼時における燃焼室内の圧力、または本明細書中に記載される他の状態を監視し得る。   Adaptive control system 410 includes a monitoring module or component 510 that monitors conditions in the combustion chamber. For example, the monitoring module 510 may monitor the temperature in the combustion chamber during combustion, the pressure in the combustion chamber during combustion, or other conditions described herein.

適応制御システム410はまた、決定モジュールまたは構成要素520を含む。決定モジュールまたは構成要素520は、監視された状態が特定の基準と生業するかを決定する。決定モジュール520は、燃焼室内における特定の状態についての情報を監視用モジュール510から情報を受信し、前記燃焼室内における所望の状態または望ましくない状態と関連付けられた所定の基準または特定の基準と前記状態が整合するかを決定する。   Adaptive control system 410 also includes a determination module or component 520. The decision module or component 520 determines whether the monitored condition is alive with a particular criteria. The determination module 520 receives information from the monitoring module 510 about information about a particular condition in the combustion chamber, and the predetermined criteria or the particular criteria associated with the desired or undesirable condition in the combustion chamber and the condition. Determine if they are consistent.

決定モジュール520から受信された情報に応答して、変更モジュールまたは構成要素530は、燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを変更または制御し得る。例えば、変更モジュール530は、イオン化電圧の印加および/または燃焼室内の燃料を燃焼させる際に用いられる電極上の電流を変更するよう噴射器に命令する制御情報を前記噴射器へと送信し得る。   In response to information received from the determination module 520, the modification module or component 530 may modify or control one or more parameters associated with the combustion event. For example, the change module 530 may send control information to the injector to instruct the injector to change the current on the electrodes used in applying the ionization voltage and / or burning the fuel in the combustion chamber.

適応制御システム410はまた、メモリーモジュールまたは構成要素540を含む。メモリーモジュールまたは構成要素540は、情報、基準、ログ、アルゴリズム、および/または燃焼室内のイオン化レベルの適応制御と関連付けられた他の情報、ならびに他のモジュール550または構成要素(例えばネットワーク上の他の装置へと情報を通信するモジュール、適応制御システム410とのユーザー相互作用を促進するためのモジュール(例えばユーザーインターフェース、タッチスクリーン)、ならびに本明細書中に記載されるルーチンおよび方法の実行を促進する他の構成要素を保存する。   Adaptive control system 410 also includes a memory module or component 540. The memory module or component 540 may include information, criteria, logs, algorithms, and / or other information associated with adaptive control of ionization levels within the combustion chamber, as well as other modules 550 or components (eg, other on the network). Modules for communicating information to the device, modules for facilitating user interaction with the adaptive control system 410 (eg, user interface, touch screen), and facilitating execution of routines and methods described herein. Save other components.

図6は、適切な適応制御された点火装置/噴射器600(例えば燃焼室内のイオン化制御および変更を実行するように適応制御システム410によって制御され得る噴射器)を示す。図7は、図6の点火装置/噴射器600の端面図を示す。噴射器600は、噴射器600内またはその近隣における状態の測定、監視および/または検出を行うことが可能な多様な構成要素を含む。例えば、噴射器600は、透明な誘電絶縁体672を含む。透明な誘電絶縁体672により、応力センサー662Dに対する燃焼室圧力状態に対応する歪み信号の変化と共に、燃焼室から光電子センサー662Pへの放射周波数のライトパイプ透過が可能となる。   FIG. 6 shows a suitable adaptively controlled igniter / injector 600 (eg, an injector that can be controlled by adaptive control system 410 to perform ionization control and modification within the combustion chamber). FIG. 7 shows an end view of the igniter / injector 600 of FIG. The injector 600 includes a variety of components that can measure, monitor and / or detect conditions in or near the injector 600. For example, the injector 600 includes a transparent dielectric insulator 672. The transparent dielectric insulator 672 allows light pipe transmission at a radiation frequency from the combustion chamber to the optoelectronic sensor 662P as well as changes in the distortion signal corresponding to the combustion chamber pressure condition for the stress sensor 662D.

埋設型コントローラー662は、効率、出力生成、動作の円滑さ、フェールセーフ可能性、およびエンジン構成要素の長寿命における向上として、アナログまたはデジタル燃料送達および火花点火イベントの生成のための信号をセンサー662Dおよび662Pから受信する。コントローラー662は、センサーからの通知または情報を記録して、各シリンダーのトルク発生間の時間を決定して、適応燃料噴射および火花点火タイミングならびにフローデータの関数として正および負のエンジン加速を導出し、これにより、所望のエンジン動作パラメーターの最適化のために必要な調節を決定する。よって、コントローラー662は、マスターコンピューターとして機能して、噴射器の動作の多様な選択を制御し、適応制御システム410およびその多様なモジュールと通信することができる。もちろん、噴射器600は、適応制御システム410から制御情報を受信する他の構成要素を含み得る。   The embedded controller 662 detects signals for the generation of analog or digital fuel delivery and spark ignition events as an improvement in efficiency, power generation, smooth operation, fail-safety, and long life of engine components. And 662P. The controller 662 records notifications or information from the sensors to determine the time between each cylinder's torque generation and derives positive and negative engine acceleration as a function of adaptive fuel injection and spark ignition timing and flow data. This determines the adjustments necessary to optimize the desired engine operating parameters. Thus, the controller 662 can function as a master computer to control various selections of injector operation and to communicate with the adaptive control system 410 and its various modules. Of course, the injector 600 may include other components that receive control information from the adaptive control system 410.

実質的に透明な逆止め弁684は、流量制御弁674の下側の光ファイバー束またはケーブル660を保護し得る。いくつかの場合において、逆止め弁684は、高速に閉鎖し、透明本体内に封入された強磁性要素を含む。多様なジオメトリーの構成要素を用いることで、逆止め弁684(例えば図示のような透明ディスク内の強磁性ディスクまたは透明ボール内の強磁性ボール)の動作の支援が可能となる。動作時において、前記ジオメトリーにより、逆止め弁684を磁気により強制的にノーマルクローズ位置へと引き寄せて、図示のように流量制御弁674およびケーブル660の端部の極めて近隣に移動させることができる。流量制御弁674を上昇させて燃料フローが提供されると、逆止め弁684は、ウェルボア内の開口位置内へと強制的に移動される。前記ウェルボアは、逆止め弁684を交差する溝部688内に収容する。これらの溝部688により、燃料が磁気弁座690を通じて逆止め弁684を通過し、溝部688を通過し、燃焼室中の空気へ燃料を極めて高い表面積対体積で浸透させることができる。よって、ケーブル660は、逆止め弁684を通過する放射周波数を受信および送信することにより、燃焼室イベントを監視する。逆止め弁684の透明部の適切な材料を挙げると、サファイア、石英、高温ポリマー、セラミック、および所望の監視周波数に対して透明である他の材料がある。   A substantially transparent check valve 684 may protect the fiber optic bundle or cable 660 under the flow control valve 674. In some cases, check valve 684 includes a ferromagnetic element that closes rapidly and is encapsulated within a transparent body. By using components of various geometries, it is possible to support the operation of a check valve 684 (eg, a ferromagnetic disk in a transparent disk or a ferromagnetic ball in a transparent ball as shown). In operation, the geometry allows the check valve 684 to be forcibly attracted to the normally closed position and moved very close to the flow control valve 674 and the end of the cable 660 as shown. When the flow control valve 674 is raised to provide fuel flow, the check valve 684 is forced into the open position in the well bore. The well bore is housed in a groove 688 intersecting the check valve 684. These grooves 688 allow fuel to pass through the check valve 684 through the magnetic valve seat 690 and through the grooves 688 to permeate the fuel into the air in the combustion chamber with very high surface area to volume. Thus, cable 660 monitors combustion chamber events by receiving and transmitting radiation frequencies that pass through check valve 684. Suitable materials for the transparent portion of the check valve 684 include sapphire, quartz, high temperature polymer, ceramic, and other materials that are transparent to the desired monitoring frequency.

いくつかの場合において、最高トルクを最小の燃料消費で生成することが望ましい場合がある。密集した街中の道路内の領域においては、酸化窒素排気は好ましくないため、適応燃料噴射および点火タイミングにより、ピーク燃焼温度が2200℃(4000°F)に到達することなく最大トルクを得ることが可能となる。小直径の光ファイバーケーブル660または大型の透明絶縁体672を用いた炎温度検出器を用いて、ピーク燃焼温度を検出することができる。このような場合、絶縁体672は、耐熱コーティングおよび耐摩耗コーティングと共に製造することができる(例えば高温ポリマーの燃焼室面上のサファイアコーティングまたはダイヤモンドコーティング、または噴射器600内における複合機能のための石英、サファイアまたはガラスからのもの(例えば図示のようなコントローラー662のセンサー662Dに対する燃焼によって発生した放射のライトパイプ透過))。さらに、コントローラー662、643および/または632は、各燃焼室内のセンサー662Dからの信号を監視して、燃料噴射および/または火花点火タイミングを適応的に調節してイオン化を所望のレベルに適合させることが可能な適応制御システム410に対する状態を通信することができる。   In some cases, it may be desirable to produce the highest torque with the lowest fuel consumption. Nitric oxide exhaust is not preferred in dense urban road areas, so adaptive fuel injection and ignition timing can provide maximum torque without peak combustion temperatures reaching 2200 ° C (4000 ° F) It becomes. The peak combustion temperature can be detected using a flame temperature detector using a small diameter optical fiber cable 660 or a large transparent insulator 672. In such cases, the insulator 672 can be manufactured with a heat and wear resistant coating (eg, a sapphire or diamond coating on the combustion chamber surface of a high temperature polymer, or quartz for multiple functions within the injector 600). , From sapphire or glass (eg light pipe transmission of radiation generated by combustion against sensor 662D of controller 662 as shown). In addition, the controllers 662, 643 and / or 632 monitor the signal from the sensor 662D in each combustion chamber to adaptively adjust fuel injection and / or spark ignition timing to adapt ionization to a desired level. Can communicate the status to the adaptive control system 410.

よって、絶縁ケーブル660からノーマルクローズ状態の流量制御弁674へと送信される燃料制御力と、最適な点火プラグまたはディーゼル燃料噴射器位置における一体火花点火とにより、燃焼室へのインターフェースから、現代のエンジンの密集した弁および弁オペレーターの上方の位置への実質的に任意の距離を提供することができる。燃料噴射器600の構成により、点火プラグまたはディーゼル燃料噴射器の代わりに噴射器を用いて、オクタン、セタン、粘度、温度、または燃料エネルギー密度レーティングと関係無く、極めて多様な燃料選択(例えばより廉価な燃料)の高効率層状給気燃焼のための高精度の燃料噴射タイミングおよび適応火花点火が可能となり、また、燃焼室内において適応イオン化レベルを得ることが可能となる。より低コストでありかつ環境にずっと優しい燃料についての本開示により、特定のオクタンまたはセタンレーティングを用いた燃料を用いた動作に従来制限されていたエンジンを変換して、より効率的かつより抗寿命の動作を得ることが可能となる。加えて、噴射器をパイロット燃料送達および点火系として動作させることもできるし、あるいは、火花のみを用いた点火系として動作させることができ、気化または吸気マニホールド燃料噴射系から送達されたガソリンにより、エンジンをもともとの動作へと戻すことができる。同様に、これらの多様な燃料計量、イオン化制御および他の点火組み合わせに応じて、ディーゼル燃料または別の火花点火燃料と動作するように噴射器600を構成することができる。   Thus, the fuel control force transmitted from the insulated cable 660 to the normally closed flow control valve 674 and the integrated spark ignition at the optimal spark plug or diesel fuel injector location, from the interface to the combustion chamber, Virtually any distance to the dense valve of the engine and the position above the valve operator can be provided. Depending on the configuration of the fuel injector 600, an injector can be used in place of a spark plug or diesel fuel injector, and a very wide variety of fuel options (e.g., less expensive) regardless of octane, cetane, viscosity, temperature, or fuel energy density rating. Highly accurate fuel injection timing and adaptive spark ignition for high-efficiency stratified charge combustion, and an adaptive ionization level can be obtained in the combustion chamber. This disclosure of a lower cost and much more environmentally friendly fuel transforms engines that were traditionally limited to operation with fuels with specific octane or cetane ratings to make them more efficient and more durable It becomes possible to obtain the operation. In addition, the injector can be operated as a pilot fuel delivery and ignition system, or it can be operated as an ignition system using only sparks, with gasoline delivered from a vaporization or intake manifold fuel injection system, The engine can be returned to its original operation. Similarly, the injector 600 can be configured to operate with diesel fuel or another spark ignition fuel, depending on these various fuel metrics, ionization controls, and other ignition combinations.

よって、前記システムは、燃料経済の最大化、特定の出力生成、燃焼室シリンダーに対する潤滑膜の確保、騒音の最小化、イオン化レベルの制御などの目的のために、燃料噴射タイミングおよび火花点火タイミングを適応制御することができる。いくつかの場合において、噴射器600は、流量制御弁674を通じてまたは燃料分散ノズルの燃焼室面の近隣においてケーブル660を延ばすことができ、これにより、図示のように溝部688の中央を通じて燃焼室イベントを視認することが可能となる。いくつかの場合において、ケーブル660は、1つ以上の自由運動屈曲範囲を形成し得る(例えばアーマチュア停止ボール635の上方のループ)。このようなループにより、好適にはアーマチュア648が移動を開始して推進した後、ケーブル660を上昇させ始め、これにより、流量制御弁を突如上昇させ、軟性磁石コア654を固定的に通過して、図示のように放射波長を燃焼室からセンサー640へと送達することができる。   Thus, the system sets the fuel injection timing and spark ignition timing for purposes such as maximizing fuel economy, generating specific output, ensuring a lubrication film for the combustion chamber cylinder, minimizing noise, and controlling ionization levels. Adaptive control is possible. In some cases, the injector 600 can extend the cable 660 through the flow control valve 674 or in the vicinity of the combustion chamber surface of the fuel distribution nozzle, thereby allowing a combustion chamber event through the center of the groove 688 as shown. Can be visually recognized. In some cases, the cable 660 may form one or more free-motion bending ranges (eg, a loop above the armature stop ball 635). Such a loop, preferably after the armature 648 begins to move and propel, begins to raise the cable 660, thereby causing the flow control valve to suddenly rise and pass through the soft magnet core 654 in a fixed manner. The radiation wavelength can be delivered from the combustion chamber to the sensor 640 as shown.

いくつかの実施形態において、センサー640は、別個のものであってもよいし、あるいは図示のようにコントローラー643に統合してもよい。例えば、光電子センサーシステムは、図示のようなエンジン630の燃焼室内の圧力および/または放射検出の関数として、燃焼室状態を包括的に監視し得る(例えば燃焼、膨張、排気、吸気、燃料噴射および点火イベント)。よって、センサー640および/またはセンサー662Dおよび/またはセンサー662Pからの温度および対応する圧力信号により、コントローラー632は、燃焼室圧力、ピストン位置および燃焼物の化学的性質によって燃料が燃焼しているときの温度および温度における時間を瞬時かつ迅速に相関付けることができる。   In some embodiments, sensor 640 may be separate or may be integrated into controller 643 as shown. For example, the optoelectronic sensor system may comprehensively monitor combustion chamber conditions as a function of pressure and / or radiation detection in the combustion chamber of engine 630 as shown (eg, combustion, expansion, exhaust, intake, fuel injection and Ignition event). Thus, due to the temperature and corresponding pressure signal from sensor 640 and / or sensor 662D and / or sensor 662P, controller 632 may cause fuel to burn as a result of combustion chamber pressure, piston position, and combustion chemistry. Temperature and time at temperature can be instantaneously and quickly correlated.

このような相関付けは、米国特許第6015065号、第6446597号、第6503584号、第5343699号および第5394852号に記載の技術ならびに同時係属中の出願第60/551219号ならびに図示のように光ファイバー束/ライトパイプアセンブリー/ケーブル660からセンサー640へと送られる燃焼室放射情報により、ピストン位置、燃焼室圧力の情報集合組み合わせによってエンジンを動作させることにより、容易に達成される。このようにして得られた相関関数により、ケーブル660からセンサー640へと送達される放射信号およびピストン位置情報により、燃焼状態の燃焼室圧力、温度およびパターンを必要に応じて通知して、多様なエンジン機能(例えば燃料経済の最大化、出力生成、酸化窒素の回避、熱損失の回避など)を適応的に最適化することができる。その後、ケーブル660およびセンサー640からコントローラー643へと送られた情報により、極めてコスト効率のよい噴射器と共に、エンジン機能の高速の適応制御が可能となる。   Such correlation is achieved by the techniques described in U.S. Pat. Nos. 6,015,065, 6,446,597, 6,503,584, 5,343,699 and 5,394,852 as well as co-pending applications 60/551219 and optical fiber bundles as shown. / Combustion chamber radiation information sent from the light pipe assembly / cable 660 to the sensor 640 is easily achieved by operating the engine with a combination of piston position, combustion chamber pressure information sets. The correlation function thus obtained is used to notify the combustion chamber pressure, temperature and pattern of the combustion state as required by the radiation signal and the piston position information delivered from the cable 660 to the sensor 640, and can be used in various ways. Engine functions (eg, maximization of fuel economy, power generation, avoidance of nitric oxide, avoidance of heat loss, etc.) can be adaptively optimized. Thereafter, the information sent from the cable 660 and sensor 640 to the controller 643 enables high-speed adaptive control of the engine function, along with a very cost-effective injector.

いくつかの実施形態において、より包括的に適応する噴射システムは、センサー640およびケーブル660双方と、当該分野において公知のような1つ以上の圧力センサーおよび/または本明細書中に参考のために記載される特許出願および同時係属中の出願に開示されるような1つ以上の圧力センサーとを用いることができる。いくつかの場合において、前記システムは、1つ以上のコントローラーを介して、燃料経済および出力生成管理の適応的向上のために、エンジンの回転加速を監視する。よって、多数の技術(例えばクランク軸またはカム軸タイミング、分配器タイミング、歯車タイミング、ピストン速度検出)により、エンジン加速を監視することが可能となる。エンジン加速を制御変数(例えば燃料種選択、燃料種温度、燃料噴射タイミング、噴射圧力、噴射繰り返し率、点火タイミングおよび燃焼室温度マッピング)の関数として用いることにより、従来の燃料またはより廉価な燃料により、エンジン性能、燃料経済、排気制御、エンジン寿命などの向上を促進することが可能となる。   In some embodiments, a more comprehensively adapted injection system includes both sensor 640 and cable 660, and one or more pressure sensors as known in the art and / or for reference herein. One or more pressure sensors as disclosed in the described patent applications and co-pending applications can be used. In some cases, the system monitors engine rotational acceleration for adaptive improvement of fuel economy and power generation management via one or more controllers. Thus, engine acceleration can be monitored by a number of techniques (eg, crankshaft or camshaft timing, distributor timing, gear timing, piston speed detection). By using engine acceleration as a function of control variables (eg fuel type selection, fuel type temperature, fuel injection timing, injection pressure, injection repetition rate, ignition timing and combustion chamber temperature mapping), by conventional or less expensive fuel It is possible to promote improvements in engine performance, fuel economy, exhaust control, engine life, and the like.

いくつかの実施形態において、多様な燃料粘度、加熱値および蒸気圧力の燃焼を最適化するための適応タイミングを用いた火花プラズマ点火の発生が、リモート弁オペレーター648および流量制御弁674を共に燃焼室インターフェースまたはその実質的近隣に配置することにより、達成される。この構成により、したたり前後の有害イベントが実質的に無くなる。なぜならば、流量制御弁674と燃焼室との間のクリアランス量がほとんどゼロになるからである。流量制御弁674を燃焼室インターフェースに配置することにより、燃料を回路として送達する通路に起因して主に発生する燃料フローインピーダンスが回避される。いくつかの実施形態において、適切な機械ばねによってまたはケーブルまたはロッド660上への圧縮力によって、流量制御弁674をノーマルクローズ状態へと付勢することができる。このような圧縮力は、ばねによって付加される力または弁座690へと引き寄せられる磁石ばねによって付加される力の関数である(例えばこのようなクローズ動作の組み合わせ)。   In some embodiments, the generation of spark plasma ignition using adaptive timing to optimize the combustion of various fuel viscosities, heating values, and steam pressures causes both the remote valve operator 648 and the flow control valve 674 to be in the combustion chamber. This is accomplished by placing it at or substantially near the interface. With this configuration, there are substantially no harmful events before and after dripping. This is because the amount of clearance between the flow control valve 674 and the combustion chamber becomes almost zero. By disposing the flow control valve 674 at the combustion chamber interface, the fuel flow impedance mainly generated due to the passage for delivering fuel as a circuit is avoided. In some embodiments, the flow control valve 674 can be biased to a normally closed state by a suitable mechanical spring or by a compressive force on the cable or rod 660. Such compressive force is a function of the force applied by the spring or the force applied by the magnet spring attracted to the valve seat 690 (eg, a combination of such closing motions).

いくつかの実施形態において、アーマチュアドライバー648の自由加速を可能にした後にボール635に衝撃を与えることにより、圧力耐性性能が達成される。ボール635は、ボール635を突然上昇させるかまたは変位させるように構成された位置において、ケーブル660に固定される。いくつかの場合において、ドライバー648は、電磁石ポールピースに向かって比較的自由に移動し、図示のように固定ケーブル660を通過する。大きな推進力を得た後、ドライバー648は、図示のばねウェル内のボール635に衝突する。ボール635は、図示のようにばね636内のケーブル660へと取り付けられ得る。そのため、動作時において、この衝撃による高い力またはずっと高い力の突然付加が直接作用型ソレノイド弁によって発生し得、その結果、比較的より小型の慣性およびノーマルクローズの流量制御弁674がシート690内の通路の上側弁座から突然浮き上がる場合がある。   In some embodiments, pressure tolerance performance is achieved by impacting the ball 635 after allowing the armature driver 648 to freely accelerate. The ball 635 is secured to the cable 660 in a position configured to suddenly raise or displace the ball 635. In some cases, the driver 648 moves relatively freely toward the electromagnetic pole piece and passes through the fixed cable 660 as shown. After obtaining a large thrust, the driver 648 impacts the ball 635 in the illustrated spring well. Ball 635 may be attached to cable 660 in spring 636 as shown. Therefore, during operation, a sudden or sudden application of a high force or much higher force due to this impact can be generated by the direct acting solenoid valve, resulting in a relatively smaller inertia and normally closed flow control valve 674 in the seat 690. Suddenly lifts from the upper valve seat in the passage.

流量制御弁674のために任意の適切なシートを利用することが可能であるが、小型エンジンの燃焼室用途の場合、当該噴射器は、シート690内においてまたはシート690として永久磁石を用いて、図示のように流量制御弁674をノーマルクローズ状態へと付勢することができる。このようにして、アーマチュア648によって流量制御弁674が突然に衝撃作動すると、燃料温度、粘度、スラッシュ結晶の存在、または所望の燃料送達層とを確保するために必要となり得る付加圧力と無関係に、燃料の正確な流れを確保することが可能となる。永久磁石(例えばSmCoおよびNdFeB)を用いることで、205℃(401°F)までの動作温度において所望の磁力を容易に得ることができ、また、流量制御弁674を磁気弁座690上のノーマルクローズ位置へと確実に付勢して、したたり後のクリアランス量を実質的に無くすことができる。   Any suitable seat can be utilized for the flow control valve 674, but for small engine combustion chamber applications, the injector may use permanent magnets within seat 690 or as seat 690, As shown, the flow control valve 674 can be biased to the normally closed state. In this way, when the flow control valve 674 is suddenly impacted by the armature 648, regardless of the additional pressure that may be required to ensure fuel temperature, viscosity, the presence of slush crystals, or the desired fuel delivery layer, It is possible to ensure an accurate flow of fuel. By using permanent magnets (eg, SmCo and NdFeB), a desired magnetic force can be easily obtained at an operating temperature of up to 205 ° C. (401 ° F.), and the flow control valve 674 can be connected to the normal on the magnetic valve seat 690. By energizing to the close position reliably, the amount of clearance after dripping can be substantially eliminated.

例えば、絶縁体664のボア内から導電性ノズル670への送達のために流量制御弁674においてアーマチュア648を用いた場合、図示のクリアランス量内に一時的に存在するしたたり後燃料量を、エンジンサイクルにおける所望のタイミングにおける意図される燃料送達量とできるだけ近づけることができる。このようなしたたり後の流れは、最終膨張段階において発生する場合もあるし、あるいは、排気ストローク段階において発生する場合もあるため、保護シリンダー壁潤滑の炎衝突損失、不要なピストン加熱、および膨張差に起因する摩擦増加、および排気系構成要素の過熱を発生させつつ、全てではないにしろほとんどが無駄になる。さらに、従来の弁動作システムの場合、ドライバー648がケーブル660上およびよって流量制御弁674上へと突然衝突した場合に得られる700気圧を越える気圧と比較して、圧力降下が約7気圧に制限される。りんごソースまたはカッテージチーズに匹敵する極めて困難な質感および粘度の極低温スラッシュ燃料が、比較的大型の通路を通じて、ノーマルクローズの流量制御弁674へと容易に送達される。流量制御弁674は、シート690内の大型直径開口に配置される。高速加速の後、大型慣性電磁石アーマチュア648による突然の衝撃により、極めて大きなつり上げ力が誘電ケーブル660を通じて伝わり、流量制御弁674をシート690の大型開口から突然かつ確実につり上げて、これにより、ノーマルクローズの逆止め弁684(ただし、存在する場合)が開口し、燃料スラッシュ混合物が燃焼室内へと噴出される。上記が存在する場合、断続的に行われるような400°F(204℃)以上の温度における任意の相または相混合物中の燃料(例えば水素および他の極めて低粘度の燃料)のしたたり後が有ってもまたは制限されても、送達が確保される。   For example, when the armature 648 is used in the flow control valve 674 for delivery from within the bore of the insulator 664 to the conductive nozzle 670, the amount of fuel that is temporarily present or within the clearance amount shown in FIG. It can be as close as possible to the intended fuel delivery at the desired timing in the cycle. Such flow after or after may occur during the final expansion phase or may occur during the exhaust stroke phase, resulting in flame collision loss of protective cylinder wall lubrication, unnecessary piston heating, and expansion. Most if not all are wasted while causing increased friction due to the difference and overheating of the exhaust system components. Furthermore, in the case of a conventional valve operating system, the pressure drop is limited to about 7 atmospheres compared to over 700 atmospheres obtained when the driver 648 suddenly collides with the cable 660 and thus onto the flow control valve 674. Is done. Extremely difficult texture and viscosity cryogenic slush fuel comparable to apple sauce or cottage cheese is easily delivered to the normally closed flow control valve 674 through a relatively large passage. The flow control valve 674 is disposed in a large diameter opening in the seat 690. After high-speed acceleration, an extremely large lifting force is transmitted through the dielectric cable 660 due to a sudden impact by the large inertia electromagnet armature 648, and the flow control valve 674 is suddenly and reliably lifted from the large opening of the seat 690, thereby normally closing. The check valve 684 (if present) is opened and the fuel slush mixture is injected into the combustion chamber. If present, the fuel in any phase or phase mixture (eg, hydrogen and other very low viscosity fuels) at temperatures above 400 ° F. (204 ° C.) as performed intermittently Delivery is ensured whether present or restricted.

燃焼室中のイオン化レベルの適応制御
本明細書中に記載のように、いくつかの実施形態において、噴射器(例えば噴射器100または600)は、燃焼室内の状態を監視し、監視された情報を制御システムへと通信し、フィードバックを制御システムから受信し、前記フィードバックに基づいて動作を調節する。よって、制御システムから命令(単数または複数)を受信した噴射器は、燃焼室内のイオン化レベルを適応的に調節して所望のレベルのイオン化を達成することができ、これにより、前記燃焼室内において燃焼持続を早期に実現するなどの恩恵が得られる。図8および図9は、このような噴射器を指示する制御システム(例えば適応制御システム410または噴射器に配置されるかまたは。噴射器から遠隔位置に配置される他の制御システム)によって行われる多様なルーチンを示す。
Adaptive Control of Ionization Level in the Combustion Chamber As described herein, in some embodiments, an injector (eg, injector 100 or 600) monitors conditions within the combustion chamber and is monitored information. To the control system, receive feedback from the control system, and adjust the operation based on the feedback. Thus, an injector that receives the command (s) from the control system can adaptively adjust the ionization level in the combustion chamber to achieve a desired level of ionization, thereby allowing combustion in the combustion chamber. Benefits such as realizing sustainability early. 8 and 9 are performed by a control system that directs such an injector (eg, adaptive control system 410 or other control system located on the injector or located remotely from the injector). Various routines are shown.

図8は、燃焼室内の燃料を燃焼させるためのルーチン800を示す流れ図である。ステップ810において、前記システムは、噴射器の所与のまたは指定された動作期間において、噴射器またはその近隣における1つ以上の領域(例えば電極または逆止め弁の近隣の領域)を監視する。前記システムは、状態を監視する噴射器の多様な構成要素(例えばケーブル660、絶縁体672、センサー662および/または他の要素)と協働して、監視用モジュール510を用い得る。   FIG. 8 is a flowchart illustrating a routine 800 for burning the fuel in the combustion chamber. In step 810, the system monitors one or more regions at or near the injector (eg, the region near the electrode or check valve) for a given or specified operating period of the injector. The system may use a monitoring module 510 in cooperation with various components of the injector that monitor the condition (eg, cable 660, insulator 672, sensor 662 and / or other elements).

特定の期間において、多様な領域を監視することができる(例えば電極の近隣またはその間の領域、逆止め弁の近隣またはその内部の領域)。監視可能な噴射器600の例示的領域を以下に挙げる。   Various regions can be monitored over a specific period of time (eg, the region near or between the electrodes, the region near or inside the check valve). Exemplary areas of injector 600 that can be monitored are listed below.

弁674および/または684などを通過した燃料が到着する直前の、電極間のギャップにおける空間領域(例えば電極685および688間のギャップ)。   A spatial region in the gap between electrodes (eg, the gap between electrodes 685 and 688) just prior to the arrival of fuel that has passed through valves 674 and / or 684 or the like.

電極間のギャップ(例えば電極685および688間のギャップ)を通過する際に弁674によって制御および計量される燃料の領域。   The area of fuel that is controlled and metered by valve 674 as it passes through the gap between the electrodes (eg, the gap between electrodes 685 and 688).

電極間のギャップ(例えば電極685および688間のギャップ)における空気および燃料の領域。   The area of air and fuel in the gap between electrodes (eg, the gap between electrodes 685 and 688).

電極間のギャップ(例えば電極685および688間のギャップおよび他の領域)における空気/燃料/空気層の領域。   The area of the air / fuel / air layer in the gap between the electrodes (eg the gap between electrodes 685 and 688 and other areas).

ステップ820において、前記システムは、監視された領域内における特定の十分なかつ/または適切な状態を検出または決定する。例えば、前記システムは、ここで上述した多様な構成要素を用いて、2つの電極間に配置された特定量の燃料と関連付けられた特定の状態が満足されたことを決定する。   In step 820, the system detects or determines a particular sufficient and / or appropriate condition within the monitored area. For example, the system uses the various components described herein above to determine that a particular condition associated with a particular amount of fuel disposed between two electrodes has been satisfied.

ステップ830において、前記システムは、満足すると決定された前記領域またはその近隣における電極にイオン化電圧を印加する。例えば、前記システムは、十分な燃料が電極685および688間のギャップにあると決定されたのに応答して、前記電極間に電圧を印加し、これにより、燃焼イベントを発生させ、所望のイオン化レベルを達成する。   In step 830, the system applies an ionization voltage to electrodes in or near the region determined to be satisfactory. For example, in response to determining that sufficient fuel is in the gap between electrodes 685 and 688, the system applies a voltage between the electrodes, thereby generating a combustion event and the desired ionization. Achieve a level.

よって、いくつかの実施形態において、前記システムは、燃料の領域の燃焼室インターフェースまたはその近隣、空気および燃料の領域、ならびに/または空気燃料混合物の領域における十分なイオン化を得るためのイオン化電圧の1回以上の印加時間を測定するために、ルーチン800を用いる。   Thus, in some embodiments, the system provides an ionization voltage of 1 to obtain sufficient ionization at or near the combustion chamber interface in the fuel region, air and fuel region, and / or air fuel mixture region. Routine 800 is used to measure the application time more than once.

よって、前記システムは、これらの物質の十分かつ効率的なイオン化を達成することができ、これにより、従来のエンジン動作の場合よりも燃焼継続を比較的より早期に実現することができる。ルーチン800を用いることにより、前記システムにおいては、空気の圧縮を十分に行いかつポンプ燃料を極めて高圧までポンピングして必要なときにグロープラグを動作させて特性遅延後に燃焼を発生させるために必要なイオン化のためのエネルギーよりも、比較的少量のエネルギーですむ。   Thus, the system can achieve sufficient and efficient ionization of these materials, thereby enabling combustion continuation to be achieved relatively earlier than in the case of conventional engine operation. By using routine 800, the system is required to fully compress the air and pump the pump fuel to an extremely high pressure to operate the glow plug when necessary to generate combustion after a characteristic delay. A relatively small amount of energy is required rather than the energy for ionization.

前記システムがディーゼルエンジンで動作する場合、本明細書中に記載の領域のうち1つ以上において行われるようなイオン化を行えば、燃焼室内の空気との反応継続をずっと早期に実現するための実質的蒸発、分子熱分解およびイオン化を十分に提供することができる。イオン化空気および/または燃料噴射を開始するタイミングは、完全にTDC(ATDC)の後ではないにしろ後期であり、これにより、燃料あたりの仕事量が比較的高くなり、これにより、エンジンの範囲および燃料効率が増加するなどの恩恵が得られる。   When the system operates on a diesel engine, ionization, such as that performed in one or more of the areas described herein, can be used to achieve a much earlier reaction with the air in the combustion chamber. Sufficient evaporation, molecular pyrolysis and ionization can be provided. The timing for initiating ionized air and / or fuel injection is late, if not completely after TDC (ATDC), which results in a relatively high work per fuel, which leads to engine range and Benefits include increased fuel efficiency.

特定の燃焼イベントを達成するためのイオン化電圧印加の適応制御に加えて、前記システムは、燃焼室内のイオン化レベルも適応制御することができる。すなわち、イオン化レベルを適応的に増減することで、エンジンの出力サイクルあたりの1つ以上の燃料噴射イベントによって送達される燃料の燃焼の早期完了の所望のレベルの度を達成することができる。図9は、燃焼室内のイオン化レベルを調節するためのルーチン900を示す流れ図である。   In addition to adaptive control of ionization voltage application to achieve a specific combustion event, the system can also adaptively control the ionization level in the combustion chamber. That is, by adaptively increasing or decreasing the ionization level, a desired level of early completion of combustion of fuel delivered by one or more fuel injection events per engine output cycle can be achieved. FIG. 9 is a flow diagram illustrating a routine 900 for adjusting the ionization level in the combustion chamber.

ステップ910において、前記システムは、燃焼室内の1つ以上の状態を監視する。前記システムは、状態を監視する噴射器の多様な構成要素(例えばケーブル660、絶縁体672、センサー662および/または他の要素)と協働して、監視用モジュール510を用い得る。監視可能な状態を以下に挙げる:BTUまたは各燃料噴射イベント毎に噴射される燃料のKcal値毎に発生するトルク、最高燃焼温度、燃焼プロセスによって発生する圧力、および本明細書中に記載の他の状態。   In step 910, the system monitors one or more conditions in the combustion chamber. The system may use a monitoring module 510 in cooperation with various components of the injector that monitor the condition (eg, cable 660, insulator 672, sensor 662 and / or other elements). The conditions that can be monitored are listed below: torque generated per KTU value of fuel injected at each BTU or each fuel injection event, maximum combustion temperature, pressure generated by the combustion process, and others described herein State.

ステップ920において、前記システムは、前記監視状態と、望ましい状態または理想的な状態とを比較する。前記システムは、1つ以上の監視状態が規則または閾値を満たすかまたは規則または閾値を満たさないと検出または決定し得る。例えば、前記システムは、閾値よりも高い最高温度または閾値よりも低い圧力を検出し、イオン化レベルの調節と関連付けられた規則が満たされたことを決定し得る。   In step 920, the system compares the monitoring state with a desired or ideal state. The system may detect or determine that one or more monitoring conditions meet a rule or threshold or do not meet a rule or threshold. For example, the system may detect a maximum temperature above the threshold or a pressure below the threshold and determine that the rules associated with adjusting the ionization level have been met.

ステップ930において、前記システムは、ステップ920においてなされた決定に応答して、燃焼室内の燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節し、燃焼室内のイオン化レベルを調節する。前記システムは、前記パラメーターを増減することができる。例示的なパラメーターまたは変数を以下に挙げる:圧縮比、大気圧、過給圧力、燃焼室内に入る空気の温度、ピストン、シリンダーおよびヘッドに対する熱損失後の圧縮空気の温度、噴射を開始するタイミング、噴射圧力、噴射方向および層状イオン化パターン、噴射継続時間、噴射器放出曲線など。   In step 930, the system is responsive to the determination made in step 920 to adjust one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber to adjust the ionization level in the combustion chamber. The system can increase or decrease the parameters. Exemplary parameters or variables are listed below: compression ratio, atmospheric pressure, supercharging pressure, temperature of air entering the combustion chamber, temperature of compressed air after heat loss to piston, cylinder and head, timing to start injection, Injection pressure, injection direction and layered ionization pattern, injection duration, injector discharge curve, etc.

よって、いくつかの場合において、比較的少量の燃料および/または空気をイオン化することで、存在する全体的に均質な混合物のうちのごく一部において、従来の火花発生の場合よりも燃焼完了を比較的早期に引き起こすことが可能となる。同様に、比較的少量の燃料および/または空気をイオン化して、ディーゼル燃料の完了を圧縮点火シーケンスの場合よりもより早期に引き起こすことが可能となる。いくつかの場合において、加速燃焼プロセスの絶縁体としての余剰空気の最も有効な利用を確保するために、燃焼室に進入した燃料分子のうち全てまたは大部分をイオン化することが望ましい場合がある。   Thus, in some cases, by ionizing a relatively small amount of fuel and / or air, a small fraction of the overall homogeneous mixture that is present will be more combustible than with conventional spark generation. It can be caused relatively early. Similarly, relatively small amounts of fuel and / or air can be ionized to cause diesel fuel completion earlier than in the compression ignition sequence. In some cases, it may be desirable to ionize all or most of the fuel molecules entering the combustion chamber to ensure the most effective use of excess air as an insulator for the accelerated combustion process.

図8および図9を参照して述べたルーチンおよび方法に加えて、前記システムは、特定の燃料種を用いることにより、燃焼完了を加速させることができる。表1は、多様な燃料種(例えば適応制御システム410によって制御されるイオン化燃料種値の加熱を向上させるために、前駆体燃料の熱化学再生によって導出され得る物質)の利用を示す。この表は、前駆体燃料、新規な燃料種、新規の燃料熱、前記前駆体燃料と比較した場合の、前記新規燃料種のイオン化に必要なエネルギーの低減による利点を示す。   In addition to the routines and methods described with reference to FIGS. 8 and 9, the system can accelerate combustion completion by using specific fuel types. Table 1 illustrates the use of various fuel species (eg, materials that can be derived by thermochemical regeneration of the precursor fuel to improve heating of the ionized fuel species value controlled by the adaptive control system 410). This table shows the benefits of reducing the energy required for ionization of the new fuel species as compared to the precursor fuel, new fuel type, new fuel heat, and the precursor fuel.

Figure 2015052323
Figure 2015052323

表1に羅列する物質の適応的イオン化から、特に有用な恩恵が可能になる(例えば予混合およびディーゼルエンジンの動作に必要となるサブシステムの低減または不要化)。サブシステム(例えば表2中に羅列するもの)を不要化することで、動作コストの大幅な節約および排気低減が可能となる。   Particularly useful benefits are possible from the adaptive ionization of the materials listed in Table 1 (eg, reduction or elimination of subsystems required for premixing and diesel engine operation). By eliminating the need for subsystems (such as those listed in Table 2), significant operating cost savings and emission reductions are possible.

Figure 2015052323
Figure 2015052323

結論
多様な変更および改変が本開示の範囲から逸脱することなく可能であることが明らかである。例えば、別の材料および処理手段を含むように、誘電強度を変更または改変することができる。アクチュエーターおよびドライバーは、燃料または噴射器の用途に応じて変更することができる。燃料分配の形状および完全性を保証するためにキャップを用いることができ、異なる機能、性能および保護が得られるように、キャップの寸法、設計または位置を変更することができる。あるいは、噴射器も変更することができ、例えば、電極、光学部品、アクチュエーター、多様な触媒、ノズルまたは本体を別の材料から構成してもよいし、あるいは、図示および記載される代替的構成を含んでもよく、このような構成も本開示の意図内である。
Conclusion It will be apparent that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the disclosure. For example, the dielectric strength can be changed or modified to include other materials and processing means. Actuators and drivers can vary depending on the fuel or injector application. Caps can be used to ensure the shape and integrity of the fuel distribution, and the size, design or position of the caps can be altered to provide different functions, performance and protection. Alternatively, the injector can also be modified, for example, electrodes, optics, actuators, various catalysts, nozzles or bodies can be constructed from different materials, or alternative configurations shown and described Such configurations may also be included and are within the spirit of this disclosure.

本記載および特許請求の範囲全体において、文脈から明らかに分かる場合を除いて、「含む」などの用語は、排他的または網羅的な意味ではなく、包括的な意味として(すなわち、非限定的に「含む」意味として)とらえられるべきである。単数形および複数形を用いた単語は、それぞれ複数形および単数形を含む。特許請求の範囲中において2つ以上のものについて「または」という言葉が用いられる場合、この言葉は、以下の解釈全てを網羅する:すなわち、羅列されたもののうち任意のもの、羅列されたもの全て、および羅列されたものの任意の組み合わせ。   Throughout this description and claims, unless the context clearly indicates, terms such as “include” are intended to be in an inclusive (ie, non-limiting) sense, rather than in an exclusive or exhaustive sense. Should be taken as “include” meaning. Words using the singular and plural include the plural and singular, respectively. Where the word “or” is used in the claims for two or more things, this word covers all of the following interpretations: any of the listed items, all listed , And any combination of those listed.

さらに、上述した多様な実施形態を組み合わせることで、さらなる実施形態が得られる。本明細書中に記載されかつ/または出願データシート中に羅列された米国特許、米国特許出願公開文献、米国特許出願、外国特許、外国特許出願および非特許公開文献全体を参考のため本明細書中において援用する。必要であれば、燃料噴射器および点火装置を多様な特許、出願および公開文献の多様な構成およびコンセプトと共に用いるように本開示の局面を変更することで、本開示のさらなる実施形態が可能となる。   Furthermore, further embodiments can be obtained by combining the various embodiments described above. U.S. patents, U.S. patent application publications, U.S. patent applications, foreign patents, foreign patent applications, and non-patent publications as described herein and incorporated herein by reference. Incorporated inside. If necessary, further embodiments of the present disclosure can be made by modifying aspects of the present disclosure to use fuel injectors and ignition devices with various configurations and concepts of various patents, applications and publications. .

これらの変更および他の変更は、上記において詳述した記載を鑑みて本開示において行うことが可能である。一般的に、以下の特許請求の範囲において、用いられる用語は、本明細書中および特許請求の範囲中に開示される特定の実施形態に本開示を限定するものとして解釈されるべきではなく、特許請求の範囲に従って動作する全てのシステムおよび方法を含むものとして解釈されるべきである。よって、本発明は本開示によって制限されるのではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって広範に決定されるべきである。   These and other changes can be made in the present disclosure in view of the description detailed above. In general, in the following claims, the terminology used should not be construed as limiting the present disclosure to the specific embodiments disclosed in the specification and the claims, It should be construed as including all systems and methods operating in accordance with the claims. Accordingly, the invention is not limited by the disclosure, but the scope of the invention should be determined broadly by the following claims.

Claims (20)

燃焼室内にて燃料を燃焼させる方法であって、
エンジンの作動中の燃焼室内の領域を監視するステップと、
前記燃焼室内の圧力および/または放射検出の関数として、燃焼イベント,膨張イベント,排気イベント,吸気イベント,燃料点火イベントの如き特定の状態を検出するステップと、
監視される前記燃焼室内の領域にて前記特定の状態が満たされたことを決定するステップと、
前記特定の状態が満たされたことに応じて監視される前記領域と関連付けられた電極間にイオン化電圧を印加するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
A method of burning fuel in a combustion chamber,
Monitoring the area within the combustion chamber during engine operation;
Detecting specific conditions such as combustion events, expansion events, exhaust events, intake events, fuel ignition events as a function of pressure and / or radiation detection in the combustion chamber;
Determining that the particular condition has been met in the monitored region within the combustion chamber;
Applying an ionization voltage between the electrodes associated with the region to be monitored in response to the specific condition being met.
監視される前記燃焼室内の領域にて前記特定の状態が満たされたことを決定する前記ステップは、監視される前記領域内に特定量の燃料が存在することを決定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The step of determining that the specific condition has been met in the monitored region of the combustion chamber includes determining that a specific amount of fuel is present in the monitored region. The method according to claim 1. 監視される前記燃焼室内の領域にて前記特定の状態が満たされたことを決定する前記ステップは、監視される前記領域内に特定の空燃比が存在することを決定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The step of determining that the specific condition is satisfied in the monitored region in the combustion chamber includes determining that a specific air-fuel ratio is present in the monitored region. The method according to claim 1. 監視される前記燃焼室内の領域にて前記特定の状態が満たされたことを決定する前記ステップは、特定量の空気/燃料/空気混合物が監視される前記領域内に存在することを決定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The step of determining that the particular condition has been met in a region within the combustion chamber to be monitored comprises determining that a certain amount of air / fuel / air mixture is present in the region to be monitored. The method of claim 1, comprising: 監視される前記燃焼室内の領域にて前記特定の状態が満たされたことを決定する前記ステップは、特定の期間に燃料が監視される前記領域内にあることを決定するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。   The step of determining that the particular condition has been met in a region within the combustion chamber being monitored includes the step of determining that fuel is within the region being monitored for a particular period of time. The method according to claim 1. 燃焼室内のイオン化レベルを調節する方法であって、
前記燃焼室内の圧力および/または放射検出の関数として、燃焼イベント,膨張イベント,排気イベント,吸気イベント,燃料点火イベントの如き状態を検出するステップと、
エンジンの作動中の燃焼室内の燃焼イベント中の前記状態を監視するステップと、
監視される前記状態の値と、監視される前記状態を満たす値とを比較するステップと、
前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節するステップと
を具えたことを特徴とする方法。
A method for adjusting the ionization level in a combustion chamber,
Detecting conditions such as combustion events, expansion events, exhaust events, intake events, fuel ignition events as a function of pressure and / or radiation detection in the combustion chamber;
Monitoring said condition during a combustion event in a combustion chamber during engine operation;
Comparing the value of the monitored state with a value that satisfies the monitored state;
Adjusting one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber.
燃焼室内の燃焼イベント中の前記状態を監視する前記ステップは、前記燃焼イベント内の燃料噴射中に噴射された燃料値のBTU毎に発生したトルクを監視するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The step of monitoring the condition during a combustion event in a combustion chamber includes the step of monitoring the torque generated for each BTU of fuel values injected during fuel injection within the combustion event. 6. The method according to 6. 燃焼室内の燃焼イベント中の前記状態を監視する前記ステップは、前記燃焼イベントの最高温度を監視するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the step of monitoring the condition during a combustion event in a combustion chamber includes monitoring a maximum temperature of the combustion event. 燃焼室内の燃焼イベント中の前記状態を監視する前記ステップは、前記燃焼イベント中に発生した圧力を監視するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the step of monitoring the condition during a combustion event in a combustion chamber includes the step of monitoring pressure generated during the combustion event. 前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節する前記ステップは、前記燃焼室内のイオン化レベルを増加させることを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein adjusting the one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber increases an ionization level in the combustion chamber. 前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節する前記ステップは、前記燃焼室内のイオン化レベルを低下させることを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein adjusting the one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber reduces an ionization level in the combustion chamber. 前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節する前記ステップは、前記燃焼室内の圧力を調節するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein adjusting the one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber includes adjusting a pressure in the combustion chamber. 前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節する前記ステップは、前記燃焼室内の空気温度を調節するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein adjusting the one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber includes adjusting an air temperature in the combustion chamber. 前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節する前記ステップは、前記燃焼室への燃料噴射の開始時期を調節するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein adjusting the one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber includes adjusting a start time of fuel injection into the combustion chamber. Method. 前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節する前記ステップは、前記燃焼室への燃料噴射の圧力を調節するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the step of adjusting one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber includes adjusting the pressure of fuel injection into the combustion chamber. . 前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節する前記ステップは、前記燃焼室内の層状イオン化パターンを調節するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein adjusting the one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber includes adjusting a layered ionization pattern in the combustion chamber. 前記燃焼室内の前記燃焼イベントと関連付けられた1つ以上のパラメーターを調節する前記ステップは、前記燃焼室への燃料噴射を継続する時間を調節するステップを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。   The step of adjusting one or more parameters associated with the combustion event in the combustion chamber includes adjusting a time for which fuel injection into the combustion chamber continues. the method of. 燃焼イベントと関連付けられたパラメーターを調節するためのシステムであって、
燃焼室内の状態を監視するように形成された監視用モジュールであって、監視される前記状態が前記燃焼室内の圧力および/または放射検出の関数として、燃焼イベント,膨張イベント,排気イベント,吸気イベント,燃料点火イベントの検出をさらに含む監視用モジュールと、
前記燃焼室と関連付けられた調節用パラメーターと関連付けられた規則を監視される1つ以上の前記状態が満たすことを決定するように形成された決定モジュールと、
監視される1つ以上の前記状態が前記規則を満たすとの決定に応じて1つ以上のパラメーターを調節するように形成された制御モジュールと
を具えたことを特徴とするシステム。
A system for adjusting a parameter associated with a combustion event,
A monitoring module configured to monitor a condition in the combustion chamber, wherein the monitored condition is a function of pressure and / or radiation detection in the combustion chamber as a function of a combustion event, an expansion event, an exhaust event, an intake event A monitoring module further including detection of a fuel ignition event;
A determination module configured to determine that one or more of the conditions being monitored satisfy a rule associated with an adjustment parameter associated with the combustion chamber;
A control module configured to adjust one or more parameters in response to a determination that one or more of the monitored conditions satisfy the rule.
前記監視用モジュールは、前記燃焼室内の燃料噴射器の一部であり、
前記制御モジュールは、前記燃料噴射器に命令を送信して前記燃焼室内への燃料噴射動作を前記燃料噴射器に調節させることを特徴とする請求項18に記載のシステム。
The monitoring module is part of a fuel injector in the combustion chamber;
19. The system of claim 18, wherein the control module sends a command to the fuel injector to cause the fuel injector to adjust fuel injection operation into the combustion chamber.
前記監視用モジュールは、前記燃焼室内の燃料噴射器の一部であり、
前記制御モジュールは、命令を前記燃料噴射器に送信して前記燃料噴射器の電極間の燃料点火ギャップへと印加されるイオン化電圧を前記燃料噴射器に調節させることを特徴とする請求項18に記載のシステム。
The monitoring module is part of a fuel injector in the combustion chamber;
19. The control module of claim 18, wherein the control module transmits a command to the fuel injector to cause the fuel injector to adjust an ionization voltage applied to a fuel ignition gap between the electrodes of the fuel injector. The described system.
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