JP2550026B2 - 内燃機関の液体燃料分配方法および分配装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は調整量の燃料を内燃機関に分配する燃料噴射
系統に関するものであり、特に、燃料がエンジン燃焼室
に直接噴射されるよりむしろ空気吸入系統に案内される
システムに適したものである。

〔背景技術と問題点〕

燃料噴射系統は個々の燃料量をエンジットを経由して
エンジンの空気吸入系統に送り込むために、用意された
調整燃料が空気圧の利用により、エンジンへ分配される
部分として知られる。燃料は通常、燃焼室入口ポートに
近接した吸入系統へと分配される。このタイプの燃料調
整及び噴射系統は米国特許第4462760,4554945に於て公
開されており、ここでは調整燃料は調整室で用意され、
空気が加圧されて調整燃料がその調整室から送り出され
るようになっている。さらにオーストラリア特許出願第
92000/82では調整室に供給される空気が、分配管を経由
してエンジンの空気吸入系統へ燃料を送り込むのに十分
なものであるように提案されている。実際に各調整燃料
を分配するのに使われる空気の量は分配された燃料の量
とほとんど違いはなく、多気筒エンジンに取り付けられ
る複数の調整ユニットに関しても一般に同様のことがい
える。

エンジン吸入系統へ燃料調整及び噴射を行うこのタイ
プは、燃料分配において、他の燃料噴射系統と比較し
て、低いサイクル間変化を開示しているが、それでもま
だサイクル間変化が生じており、これらの変化は調整ユ
ニットとエンジンの空気吸入系を結ぶ燃料分配管の長さ
が増すにつれ、増大する可能性があることが分かってき
た。これらの変化は、エンジンシリンダーにおける指示
平均有効圧力（IMEP）でサイクル間変化を測定すること
によって都合よく観察できる。各分配のために分配管を
通して燃料を送るのにつかわれる空気の量が増すと、IM
EPにおけるサイクル間変化は減少し、それは燃料におけ
るサイクル間変化が対応して減少されることを反映して
いると認められてきた。燃料の調整ごとに使われる空気
の量の増加は、選択的に空気の圧力を増大させるか、あ
るいは圧縮空気が調整室に供給されるその時間を長くす
るかによって得られるであろう。これらのどちらの方法
をとるにしても、調整系統において補機的な制御機能が
必要であろうし、また圧縮空気消費の増加を招き、従っ
てより大きな容量のコンプレッサーや増大するエンジン
の駆動負荷に対する場所が必要となってくる。

燃料分配におけるサイクル間変化は、調整装置とエン
ジンを結ぶ燃料分配管の壁に油膜の形で残される残留燃
料の量に関係すると考えられている。ある一定量の空気
が分配管を通して燃料を送るのに使われるとき、流動油
膜の平均の厚みは分配ごとの燃料の調整量が増えるに従
って増すと考えられている。ある一定量の空気をつかう
燃料の量の多いときに較べ、燃料の量が少ないと燃料の
大部分は分配管を通して燃料を送る空気中に滞まってし
まう。また油膜の厚みが増すにつれ、管の中の油膜の厚
みは不規則なものとなってあるサイクルと次のサイクル
への厚みの変化は多くなると信じられている。従ってエ
ンジン空気吸入系統に実際に分配される燃料の量におけ
るサイクル間変化は分配ごとの燃料量の増加に伴って増
大するであろう。

〔発明の目的〕

前述した問題点を少なからず軽減し燃料分配における
サイクル間変化を減少させることのできる調整燃料の内
燃機関の液体燃料分配方法及び装置を供給するのが本発
明の主目的である。

〔発明の構成及び効果〕

この目的をもって本発明に従って、分配管へそれぞれ
個々のガスパルスを供給し、このパルス供給の合間に分
配管中にエンジンへのガスフローを起こすことにより、
エンジンへつながる分配管を通して燃料の個々の調整量
を送る過程を含める内燃機関の液体燃料分配方法を供給
する。

もっと詳細には、分配管（コンジット）に燃料の個々
の調整量を分配する方法、及び個々のガスパルスによっ
て分配管を経由して各々、個々の調整燃料を送り、分配
管を通して調整燃料を分配するガスパルスのそれぞれの
パルス間隔の少なくとも一時期に分配管中に二次のガス
フローを起こす方法を含める内燃機関の液体燃料分配方
法である。

便宜上、分配管は燃料を分配するためエンジンの空気
吸入系統と連結し、燃焼室への入口ポートの付近にある
のが望ましい。

分配管中の二次のガスフローは、それぞれの燃料分配
のたびに大気と分配管を選択的に連絡することによって
起こされ、その結果、空気吸入系統における大気圧以下
の条件のために各燃料分配ごとに分配管を通して空気流
が発生することになる。二次のガスフローは大気圧より
は高く、分配管を通して燃料を送るガスパルスの圧力よ
りむしろ低い適切な空気源から選択的に供給するのがよ
い。二次のガスフローを起こすために、分配管に導入さ
れるガスは分配管内に圧力が燃料供給間に分配管を通過
させることのできるガス供給圧力より低い数値になった
とき開口するような一方通行のバルブによって調節する
ことができる。燃料の分配管通過の時間に関係して作動
するようになっている調節バルブを選択してとり付ける
こともできる。

二次ガスはそれぞれの分配管にガスフローが燃料分配
管の全長の大部分を通過できるように、燃料が分配され
る位置に非常に近い分配管と案内されることが望まし
い。

分配管を通して二次のガスフローを案内する方法は分
配された燃料の量におけるサイクル間変化を大巾に減少
させるということが分かってきている。この結果は、二
次ガスフローが、燃料の調整量が増すにつれて分配管の
内側壁面にできる燃料の油膜が厚くなる傾向を減少さ
せ、従って油膜がどの燃料量に対してほぼ一定すること
で得られるものである。この結果、エンジンへの燃料の
分配料の変化は、調整装置で用意された調整燃料の量に
おける変化を正確に反映する。

本発明に従って、分配管を通して燃料を分配するその
分配間隔の少なくとも一時期に分配管を通過させてエン
ジンへガスフローを発生させる装置も含めて分配管を経
由してエンジンへ個々の調整燃料を導びく装置もまた供
給される。

もっと詳細には、個々の調整燃料を分配するための調
整装置を含む内燃機関への燃料分配装置、すなわち調整
装置から燃料を受け入れ、エンジンと連絡している分配
管と、分配管のある位置で個々のガスパルスと分配管を
経由してエンジンへ各々個々の調整燃料を噴射するため
の圧力を導入する装置と、燃料分配のその分配間隔の少
なくとも一時期に分配管中にエンジンへと二次ガスフロ
ーを起こす装置である。

便宜的には、燃料分配間にガスフローを起こす装置は
開閉バルブ（装置）のように大気と分配管内部を選択的
に連絡する装置を含むものがよく、エンジン吸入系統の
大気圧以下の圧力により、分配管を通して空気流を発生
させることができる。このような連絡を行う装置として
は、分配管を通して燃料を送るためにガス圧パルスの供
給に応じて閉鎖し、そして吸気系統の大気圧以下の圧力
が分配管内部の同じ圧力を誘引し、それ故、外部の大気
圧がバルブを開けることになって分配管へ空気を導入す
るときそのパルスがなくなり、開くような圧力開閉バル
ブがよい。

分配管への燃料の必要量を調整する装置としては米国
特許第4462760に公開されている調整装置があり、これ
は調整された燃料の必要量が調整室内で保たれ、次い
で、適切なバルブの開口と、調整燃料を噴出するための
調整室への適当な圧力供給によって分配が行われるもの
である。調整室の空気供給は分配管に燃料を送り込み、
その分配管全長を通過させ、エンジンの吸入系統へ分配
するのに十分な期間にわたってつづけることができる。
他に知られる燃焼調整の装置やエンジンの吸入系統に燃
料を空気的に送り込む装置を用いるのもよい。

大気を燃料分配管に導入するためにバルブを開口する
装置のようにエンジンの吸入系統や燃料分配管に於ける
亜大気圧を利用するのは、吸入系統の圧力が大気とほぼ
等しくスロットルが広く開口した状態だと十分な効果が
あるとはいえない。しかし、これは大した問題とはなら
ない。というのは、それぞれの分配のとき、調整燃料の
量が比較的多いため、分配管の管内の流動油膜の厚みの
変化は調整燃料の全量からみれば比較的小さい割合でし
かないので、スロットルが広く開口した状態で生ずるサ
イクル間変化は少なくなるからである。

また、燃料分配管の内側壁面に生ずる流動油膜の厚み
が増すおそれを少なくするため、本発明と組み合わせ
て、スロットルが広く開口した状態で、ガスパルス巾の
変化を利用することも可能である。空気燃料噴射系統に
おける駆動空気パルス巾の変化という考えは、オースト
ラリア特許出願第468921/85で詳細にわたって論じられ
ており、その内容がここに参考として取り入れられてい
る。もちろん、調整燃料の分配間に燃料分配管中に起こ
される空気流は周囲の空気よりむしろ圧縮された空気源
から起こされるのがよいと理解されるべきである。必要
な空気は、それぞれの燃料分配サイクル間にガスフロー
の発生に必要な空気量を少なくするのに、むしろ空気の
圧力がしかるべく減圧された状態で調整燃料分配のため
の空気パルスを供給する系統から得る方がよい。

このような観点から、米国特許第4554945に記載の如
く、我々の燃料調整システムにおいては、各燃料分配の
終りに、空気系統から通常ある量の空気が排出されて、
その空気が毎回の燃料分配間に必要な低圧流を起こすた
めに燃料分配管に供給されることは多いに評価されるで
あろう。この方法であれば、他の場合なら大気へ排出す
るか、あるいは空気系統において再循環させることにな
る空気を、燃料調整分配管を経由して吸気系統へ放出で
きるという利点を持つものである。これはさらに、他の
場合なら空気系統内で処理されねばならぬ排気量を減ら
すという利点、及び公害管理の要求に応えて、必然的に
含まれる燃料蒸気をこの排出空気が混合してよいという
点に関して長所をもつといえよう。

燃料分配管を通る二次の空気流は少なくともはじめは
エンジンの吸気系統へさらに少量の燃料の分配を生じる
ことになる点が評価されるであろう。この追加的な燃料
はその直前の調整燃料と同じエンジンサイクルで用いら
れるのが望ましい。従って、調整燃料の分配のタイミン
グと、燃料分配管内の二次気流を起こすタイミングはエ
ンジンシリンダーへの吸気バルブが開口する前か、開口
している間に、この両方が起きるべきである。吸気バル
ブが開きはじめたとき、調整燃料の噴射がはじまるのが
望ましく、このように吸気バルブの開口時間が続くこと
によりガスパルスによって燃料が送られ、ひとつのエン
ジンサイクルの間に燃焼のため燃料ラインからシリンダ
ーへと連続的に多量の燃料噴射が可能になる。作動条件
によっては、燃料ラインから噴射する燃料を次のサイク
ルまでシリンダーに入れないようにすることもできる。

本発明から得られるもうひとつの利点は、調整燃料の
燃料分配管への分配を開始した瞬間に燃料分配管の上流
端にほぼ大気圧に匹敵する圧力を発生させることができ
るということである。従来の方法ではマニホールド中の
亜大気圧は通常は燃料分配管の上流端にあり、そこには
通常分配バルブが調整燃料で用意するチェンバーと燃料
分配管の間に設けられている。分配バルブはバルブを開
けようとするチェンバー内の燃料圧力と、同じようにバ
ルブを開けようとする燃料分配管内の大気圧以下の圧力
の影響に対して十分な力をもって閉鎖位置に対し斜めに
なっていることが必要である。各々の燃料分配間に燃料
分配管の上流端に大気圧か、大気圧に近い圧力を発生さ
せることにより、分配バルブを通過する際の全体圧力降
下が少なくなるので、バルブを閉鎖位置に保持するスプ
リングあるいはその他の装置の長さを収縮でき、それに
応じてバルブの圧力損失も減少する。

調整室と燃料分配管の間の分配バルブを通る際の圧力
降下が減少することは、燃料噴射系統の作動効率を上げ
るための付加的な方法に大いに役立つ。まず、そのひと
つとして各燃料噴射の終わりの、調整室及び調整室が連
結しているガス通路に於ける残留ガス圧が比較的低くな
るという結果を生じ、このことは、放出されて、次のサ
イクルのために入ってくる燃料にとって代わられること
になるガス量を減少させその結果公害防止のため燃料調
整装置に連結する必要のある蒸気処理系統に当てられる
負担を軽くする。第二に、調整装置に圧縮ガスを供給す
るためのコンプレッサーの作動能力と容量を軽減でき
る。第三に、分配バルブの開口に必要な力が軽減される
ことにより、バルブの開口をそれだけ長く保つことがで
き、このことはスロットルが広く開口した状態のよう
に、高燃料付加の状態で作動する場合、特に重要なこと
である。

本発明は添付の図面に基いて図解した燃料噴射系統の
実際のしくみをあらわした以下の記述から、よりすみや
かに理解されるものと思う。

〔実施例〕

第１図に関して、符号９はレシプロエンジンであり、
このエンジン９はシリンダー11内で作動するピストン10
を有し、またシリンダー11内の燃焼室15と空気吸入通路
14を調節連絡する入口バルブ13を結合するシリンダーヘ
ッド12を有する。スロットルバルブ19は吸入通路14に備
えられている。

燃料分配管16は一端では吸入通路14と連絡し、他端は
燃料調整ユニット17と連絡している。調整ユニットの詳
細な構造は後に更に記述することになるが、このユニッ
トは調整燃料が用意され、調整ユニット17から中間のバ
ルブ18の開口によって燃料分配管16に分配されるタイプ
のものである。調整装置内の燃料に加圧した空気を供給
することにより、バルブ18が開口し、燃料はバルブを通
過し、分配管16を通して空気吸入通路14へ分配すること
になる。

ほぼ全量の調整燃料を調整ユニットから空気吸入通路
へ送り込むのに十分効率がよいように設定された時期に
燃料に対して圧縮空気が供給される。空気の減圧によっ
てバルブ18は閉鎖し、次の燃料の調整が開始する。

従来唱えられてきた条件では吸入通路14のスロットル
バルブ19の下流に存在する大気圧以下の圧力は燃料の分
配が続いて行われている時期には分配管16の全長におい
ても同じく存在することになる。しかし本発明では調整
ユニット17と連絡している分配管の端付近に分配管16の
内部と連絡するベントユニット20を備えることを考えて
いる。ベントユニット20はリードバルブのような一方の
側は燃料分配管16の中の圧力条件に従い、反対側は周囲
の条件、少なくともエンジンの空気吸入通路14用に設け
られた（図に示されてない）エアフィルターの下流側の
条件に従う圧力作動のベントバルブを具備している。

従って、燃料分配管16の圧力条件がフィルターを通し
た空気の圧力条件より低いときは、ベントバルブ21が開
き、フィルターを通った空気は分配管16へ送り込まれ、
分配管を経由して空気吸入通路14へと分配されることに
なる。圧縮空気により燃料分配管16を経由して調整燃料
が効率よく分配できるように、分配管16の上流端におけ
る圧力条件がエアフィルター付近の圧力条件より高いと
きは、ベントバルブは閉鎖してエアフィルターと分配管
16との連絡を閉ざすことになる。このように燃料が燃料
分配管16を通ってエンジンへ分配されている間中、ベン
トバルブ21は分配管へ周囲の空気の侵入を防ぎ、空気な
いし燃料がベントユニット20を通して燃料分配管から漏
れるのを防ぐため閉鎖している。

既に論述したように、ここの調整燃料を圧縮空気パル
スでエンジン吸入系統へ送り込む燃料噴射系統におい
て、燃料が通過する分配管の壁に燃料の油膜が残り、こ
の油膜の厚さがエンジンの作動条件に伴って変化して結
果的に燃料の最終量を左右する可能性がある。前述の燃
料分配におけるサイクル間変化は一回のサイクルから次
のサイクルへひとつのシリンダーへ分配される燃料の量
変化も含み、このような変化は当然エンジンの滑動性能
にも影響を及ぼす。この問題に対処して、従来は調整燃
料の量が実際の燃料要求よりいくらか過剰になるような
方法がとられるの普通であった。当然、この技術は燃料
の非効率を招き、未燃炭化水素についても特に問題を投
げかけている。

燃料分配管を通して二次的な空気流を供給するために
ベントユニット20を備えることにより空気吸入通路14へ
調整燃料の分配のため供給された第１の空気パルスが終
わったあと、この追加的な空気流は燃料分配管の壁に残
る、全部とはいえないまでも大部分の燃料油膜を取り除
き、その結果、各分配について、ほぼ全量の調整燃料が
エンジン室へ導入する空気吸入通路に分配される。従っ
て調整燃料の量を実際のエンジン必要燃料量と定めるこ
とができ、その調整量全てがエンジン吸入系統に分配さ
れると保証できる。このことは濃縮混合を防ぎ、燃料の
節約と燃焼条件が適切に維持きることを約束する。

第２図はそれぞれ異なる燃料噴射系統を用いて1500rp
mの一定速度、一定の点火タイミングで走行させた４サ
イクル４気筒1,600ccのエンジンの燃焼室に供給した空
気と燃料の混合比に対してエンジン燃焼室15における図
示平均有効圧力の変化係数をグラフにしたものである。
図示平均有効圧力の変化係数は実際に燃焼室に分配され
る燃料の総量に於てのサイクル間変化を測定する便利な
方法である。というのは図示平均有効圧力（IMEP）はど
のサイクルにしても、燃焼室で燃焼した燃料の量に直接
関係するものだからである。

曲線１は出願者自身が設計した空気燃料噴射系統を用
いた場合の、空燃比に対する図示平均有効圧力の変化係
数を表しており、これは後に第５図と第６図に関して記
述する構造を基にしたものである。

曲線２は第１図について前述したようにエアベントユ
ニットを補機した全く同一の燃料噴射系統を用いた場合
のものである。

曲線１についていえば、空燃比が約17.5を超えて増す
につれ、すなわち混合が薄くなるにつれて、図示平均有
効圧力の変化係数は急激に上昇することが認められる。
しかし、曲線２では、同じ条件で作動するエンジンでも
エアベントユニットを補機した場合は、空燃比が18を超
えたとき図示平均有効圧力の変化係数は上昇はしている
ものの、曲線１の場合に比べると実質的には減少してい
る。

第２図の曲線３は同一速度で同一エンジンの作動であ
るが、エンジンの吸気系統への分配ポイントにおいて、
ノズルを選択的に開閉することで調節できるようにした
商業的に有利な燃料噴射系統を用いて得た結果である。
このバルブに通じる燃料ラインは、これで見るように全
作動時間を通し、燃料が満ちた状態になっている。本発
明に従う系統はこのような系統を用いて得られる以上
に、サイクル間変化に対する有意義な改良を示すもので
あると認められよう。

第３図は燃料分配管を通し、吸入通路へ燃料を送り込
むために、調整燃料に空気パルスを供給する時期の変化
に対する図示平均有効圧力の変化係数をグラフにしたも
のである。これらの曲線は第２図について記述したもの
と同一のエンジンを用い、同じく1500rpmの速度で走行
作動して得た値である。

第２図の曲線１及び２は12ms巾の一定パルスで得られ
たもので、第３図に示された曲線はパルス巾８〜16msの
範囲で得られたものである。空気抜きのない（non−air
vent）燃料噴射系統を用いて得た曲線４からは、パル
ス巾が小さくなるにつれ、図示平均有効圧力の変化係数
が目立って上昇するのが見られ、パルス巾が約12ms以下
では図示平均有効圧力は急上昇しているのが認められよ
う。これと比較して、本発明に従って燃料分配管に空気
抜けが行われた場合の曲線５ではパルス巾８〜16msの全
範囲で図示平均有効圧力の変化係数にほとんど変化のな
いことが分かるであろう。

第３図に示されたこれらの二つの曲線から、明らかに
圧力の高い比較的小さな巾のパルスを用いることで燃料
分配の際のサイクル間変化において損失をほとんど無く
すことができると保証される。本発明を利用することに
より、燃料噴射系統の作動のために必要な圧縮空気量を
かなり減らすことができ、その結果、圧縮系統の製造及
び作動コストも軽減できる。

また第２図はエンジンは高い空燃比、すなわち薄い混
合で信頼性のある作動が行えることを示している。この
非常に安定したエンジン作動により、運転性がより優
れ、排出物が減少し、特にこのようなエンジンを搭載し
た自動車の炭化水素を減少させることができる。

図面の第４図は第１図に概略的に図示されたベントユ
ニット20を調整ユニット17に組み込んだ実際の実施例を
示したものである。調整ユニットの望ましい形の実際的
な組み合わせは後の第５図及び第６図に関して記述する
が、第４図では分配ポート32の下部端に調整室を備える
ような調整ユニットの本体30の部分が示されている。バ
ルブエレメント33はポート32を閉鎖する位置へスプリン
グ34で斜めになっている。ブッシング35は本体30の延長
部にネジで受けとめられている。

スリーブ37及びＯリング38と39はベントの本体部分40
と調整本体部分30の間に液が漏れないような密閉を行う
ため、ベントユニット20の本体部分40と協働する。ベン
トの本体部分40は圧縮の際のＯリング38と39の密閉を保
持するために適当なボルトあるいは植え込みネジを用い
て（第４図には示されていない）調整本体部分30に取り
付けられる。ブッシング35、スリーブ33及びベント本体
部分40にはスプリング34の周囲のチェンバーから燃料分
配管45へ燃料の流路を与えるために同軸の燃料通路41,4
2及び43が設けられている。連絡用の管46はネジで通路4
3の端に受けとめられており、燃料分配管45がその中に
受け入れられ、グランドパッキン47とグランドナット48
でそこに取り付けられている。

ベント本体部分40は部分50に適切に位置が固定された
ボルトあるいは植え込みネジ（第４図には示されていな
い）を用いて本体部分40と50の間のシーリングガスケッ
ト51で取り付けられている。空気ポート52は空気通路55
と結ぶ通路54にさし込まれているブッシング53で形成さ
れている。リードパイプのバルブエレメント56は植え込
みネジで基礎に固定されており、バルブエレメント56は
弾性のある材料で作られていて空気ポート52を閉鎖する
ためブッシング53の端を通常の方法で密閉できる形にな
っている。ベントバルブを境にして、十分な圧力差があ
るとき、バルブエレメントは第４図に点線で示されてい
る位置になるように弾性的に反り、それによって空気ポ
ート52が開かれる。バルブエレメント56が開口の位置に
あるとき、空気通路55はベント本体部分40に形成されて
いるチェンバー58と連絡ができることになる。チェンバ
ー58は空気通路59を経由して、燃料通路43とつながる。
多気筒エンジン用の調整ユニットは一般に、燃料をひと
つのシリンダーの吸入マニホールドへ供給するようにそ
れぞれ配列された多数の調整室を統合したものであると
了解されたい。従って第４図について以上に記述したベ
ントユニットは多室調整ユニットに適したものであるよ
うに、また共通の空気通路55からそれぞれの空気ポート
52を通り各室へ空気を送るように製作することができ
る。空気通路はエンジンの主な空気供給源に組み込まれ
たエアフィルターのような適当なフィルターを通して空
気を得ることになろう。

燃料調整ユニット17は各燃料分配のために個々の調整
燃料を生み出し、その個々の調整燃料を分配管へ分配す
るものであればどんな構造でもよい。それは個々のガス
供給によって個々の調整燃料を分配管16を経由してエン
ジンへ導き続けるために、調整ユニット17からの個々の
調整燃料を分配するものも含まれるし、あるいは単に燃
料を分配管に分配し、他の源から個々のガス供給を受け
てエンジンへ燃料を送り込むものでもよい。我々の好適
な調整ユニットを第５図及び第６図で図解し、以下にそ
の図面に関し記述を行う。

図示されている調整装置は本体110を含み、これはそ
の中に両サイドに平行して配列された４つの個々の調整
ユニット111を集合したものである。従って、この装置
は各調整ユニット111を別々のシリンダーにつなげるこ
とで、４気筒エンジンに使用するのに適している。ニッ
プル112及び113は燃料供給ライン及び燃料リターンライ
ンのそれぞれに連結するために使われており、調整ユニ
ット111の各々から燃料を供給し、戻すため本体110の内
部に備えられたそれぞれの燃料供給源とリターンギャラ
リー60及び70と連絡している。各調整ユニット111は対
応するベントユニットと（ブッシング35は第４図のベン
トユニット20とかみ合っている）かみ合うためにブッシ
ング136を具備し、そのベントユニットを通って、個々
に調整された燃料がそれぞれのシリンダー入口バルブ近
くにあるエンジンの入口マニホールドへ導かれる。

本体110はエンジンの入口マニホールドの近くに位置
するのが望ましく、通常は中心に位置する。また燃料分
配管（第５図と第６図には示されていないが第４図の分
配管45に相応する）は目的に適した管材になっている。
４気筒1,500ccエンジンにおいて管は約1.7mmの内径、長
さは各々のシリンダーへの距離に合わせて10〜40cmに変
化する。排気量3,000ccの６気筒エンジンではいくつか
の分配管はそれより長くなるであろう。

第６図は空気供給室119及び調整室120に伸びる調整ロ
ッド115を有する一つの調整ユニットの断面を示す。各
々の調整ロッド115は、本体110内に設けられたキャビテ
ィと本体110へ密閉する形で取り付けられたカバープレ
ート121によって形成された共通の漏れ収集室116の中を
通っている。漏れ収集室の機能と作動は本発明の部分を
なすものでなく、米国特許第4554945にその詳細が記さ
れている。

各調整ロッドは中空で本体110内を軸方向に滑動自在
で、調整ロッドが調整室120へ突き出るその長さは調整
室から放出可能な燃料の量に合わせて変化することにな
る。調整ロッドの調整室側にある端のバルブ143はロッ
ド143aによって支持されており、通常は空気が空気供給
室119から調整室120へと調整ロッド115の中空の管を通
って流れるのを防ぐため、調整ロッド115の上端とバル
ブロッド143aとの間に取り付けられたスプリング145に
よって閉鎖が保たれている。空気供給室119の設定値ま
でたてられた圧力により、バルブ143が開放し、その結
果、空気は空気供給室119から調整ロッド115を通って調
整室へと流れ、そのようにして調整室120から燃料を送
り出す。空気によって噴出される燃料の量は調整室への
空気入口ポイントへ燃料の出口ポイントの間の調整室12
0内を満たす燃料そのもの、すなわち空気とり入れバル
ブ143と調整室120の反対端の分配バルブ109の間を満た
す燃料の量である。

各調整ロッド115はクロスヘッド161に連結しており、
そのクロスヘッドは本体110の中で滑動自在に支持され
ているアクチュエイターロッド160に連結している。ア
クチュエイターロッド160はモータ169に連結し、このモ
ーターはエンジンの燃料要求に応じて、調節され、調整
ロッドが調整室へ突き出す長さを調節し、ということは
空気とり入れバルブ143の位置を調節することになり分
配される調整燃料はそのような空気をとり入れること
で、燃料要求に応ずるのである。モーター169はリバー
シブルタイプのリニアステッパーモーターでよい。

燃料分配バルブ109は、各々、圧力作動で調整室120内
の圧力に応じて、空気が空気供給室119から調整室へ入
るとき開口する。空気がバルブ143を通り調整室120に入
るやいなや分配バルブ109もまた開口し、空気は燃料を
調整室から分配バルブを通して押し出すその分配バルブ
へ向かって流動することになる。空気吸入バルブ143は
十分な空気が供給されて、バルブ143と109の間の燃料が
調整室から噴出され、燃料分配管を通しエンジンの入口
マニホールドへ送り込まれるまで開口が保たれる。

各調整室120はそれぞれ燃料入口ポート125と燃料出口
ポート126を有し、これらポートはそれぞれバルブ127と
128で調節されて、燃料が入口ギャラリー60から調整室1
20を通り出口ギャラリー70へ循環できるようになってい
る。バルブ127と128は各々ダイアフラム129と130に接続
している。バルブ127及び128はスプリングで開口され、
圧縮空気がダイアフラムキャビティ131及び132を経由し
て各々のダイアフラム129及び130に加えられることによ
り閉鎖する。各々のダイアフラムキャビティはエアコン
ジット133と一定の関係を保ち、コンジット133はまたコ
ンジット135を経由して空気供給室119とも一定の関係を
保っている。

このように、圧縮空気が燃料分配を効率よく行うため
に空気供給室119へ、従って調整室120へとり入れられる
とき、空気はまたダイアフラム129と130にも作用してバ
ルブ127と128に燃料入口ポート及び出口ポート125,126
の閉鎖を促すのである。

コンジット135を経由しての空気供給室119に対する、
またコンジット133を経由してのダイアフラムキャビテ
ィ131及び132に対する空気供給の調節はソレノイド作動
のバルブ150によって、エンジンの循環運動との時間的
関係で調節される。ニップル153を経由して圧縮空気供
給源に連絡している共通空気供給管151が本体110内を走
り、そのそれぞれの支管152が各調整ユニット111のソレ
ノイドバルブ150へ空気を供給している。

通常球形のバルブエレメント159、スプリング170が作
動して、コンジット151からコンジット135へ空気が流れ
るのを妨げ、ポート171を経由してコンジット135の大気
への空気吐出を行うために設けられている。ソレノイド
が励磁されると、バルブエレメント159を作動させるス
プリング170の力が失なわれ、バルブエレメントは空気
供給圧力によって位置を変えられてコンジット151から
コンジット135及び133へ空気が流れるようになる。

ソレノイドが解磁されると、スプリング170はバルブ
エレメント159をコンジット151からコンジット135への
空気流を停止させる位置に戻し、このようにして調整室
120からの燃料分配を完了する。このバルブエレメント
の動きによってまたコンジット133及び135、供給室11
9、ダイアフラムキャビティ131及び132内の空気がポー
ト171を経由して大気へ吐出される。既に述べたように
この排出空気は大気に排出されるよりむしろベントユニ
ット内で少なくとも第二の空気流の一部として利用でき
るものである。それを利用した構造は、コンジットがポ
ート171及びベントユニット20の空気通路55と連絡した
ものとなろう。

エンジンサイクルに関係したソレノイド150の励磁の
タイミングは、クランクシャフトあるいはフライホイー
ルあるいは他のどんなものであれ、エンジンの速度に直
接関係した速さで動くようなエンジンの回転部分によっ
て作動する適当な感知装置を用いて調節するとよい。こ
の目的に合ったセンサーとして赤外線源及びシュミット
トリガー（引き金）付のフォト検知器を含む光スイッチ
がある。

調整室120から調整燃料を噴射するのに使われる空気
量を調節するのにもっとも進んだ確かな方法は電子コン
トローラにプログラムを与えてソレノイド150を作動さ
せ、同時にエンジンの燃料要求に関係なく各空気パルス
の間隔のプログラムを与えることである。いいかえれば
コントローラーがソレノイドに対し一定巾のパルス信号
を送るということである。一定の空気パルスを持続させ
るやり方は燃料分配サイクル間に燃料分配管の空気吐出
と組み合わせて利用するとよりいっそうの効果がある。
この空気抜きはエンジンへ実際に分配される燃料の量変
化をほとんど無くすか著しく減少させる。この空気抜き
を利用しない場合は、同じように結果を得るためには、
空気パルスの持続時間を変化させることが望ましい。

最近になって、第５図及び第６図に関して述べた調整
ユニットの構造を修正したものが開発されてきている
が、その構造を第５図及び第６図に示されている構造の
代わりに用いることもできる。修正された構造は「内燃
機関への液体燃料分配のための装置に関する改良」とい
う表題の発明に関して1985年５月24日に提出されたオー
ストラリア特許出願第PH0731にその詳細が公開されてい
る。その特許出願に公開されている発明は本分に参考と
して包含されており、本出願の一部になっている。オー
ストラリア特許出願第PH0731に対応する出願が1986年５
月24日ないしその頃に米国を含む他の国々においても提
出されるであろう。

ここに記述した内燃機関への液体燃料分配の方法及び
装置は陸、海、空、すなわち自動車、ボート、あるいは
飛行機などの乗り物に搭載されるどんなタイプのエンジ
ンにも利用できるであろう。

この方法及び装置は燃料が直接燃焼室へ分配されるか
あるいはエンジンの吸入系統へ分配されるエンジン、ま
た、燃料が火花点火あるいは圧縮点火されるエンジンに
利用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は単気筒エンジンに供給される噴射系統の概略
図、第２図及び第３図は他の噴射系統との比較における
本発明の噴射系統の性能を表したグラフ、第４図は第１
図の通気ユニットの実施例の断面図、第５図はベントユ
ニットを具備した多気筒燃料調整装置の一タイプの正面
図、第６図は第５図のベントユニットを取り除いた燃料
調整装置の６−６の線に沿う断面図である。 ９……エンジン、11……シリンダー、14……吸入通路、
15……燃焼室、16……燃料分配管、17……調整ユニッ
ト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−53672（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−155269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−60069（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−198359（ＪＰ，Ｕ)

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関への単位液体燃料を周期的に分配
   する方法であって、内燃機関がエンジンへの供給のため
   に燃料の個別の調整量を提供する燃料調整装置と、該燃
   料調整装置とエンジンとを連通する分配管とを有するも
   のにおいて、燃料の各調整量へ個々のガスパルスを与え
   て前記燃料調整装置からエンジンへ前記分配管を通して
   燃料を送る工程と、前記分配管の少くとも一部を通して
   エンジンへの二次ガスフローを逐次ガスパルスを供与し
   ている時間の少くとも一時期において生起して燃料分配
   の周期的変動を減らす工程とからなる内燃機関への液体
   燃料単位の周期的分配方法。
2. 【請求項２】燃料噴射系統において、ガスパルス供給の
   後、及び分配管への次の調整燃料分配の前に、個々の調
   整燃料を提供する工程及び個々の調整燃料を分配管へ分
   配する工程及びこの個々の調整燃料を前記分配管を通し
   て送り、エンジンへ分配するために各調整燃料に対し個
   々のガスパルスを供給する工程及び前記分配管において
   エンジンへ二次ガスフローを生起する工程を含む内燃機
   関の液体燃料分配方法。
3. 【請求項３】燃料噴射系統において、個々の調整燃料を
   分配管に分配すること及び個々のガスパルスにより前記
   分配管を通して個々の調整燃料を送ること及び前記個々
   のガスパルスがそのパルス間隔の少なくとも一時期にお
   いて前記分配管に二次ガスフローを生起することを含む
   内燃機関の液体燃料分配方法。
4. 【請求項４】前記二次ガスフローを燃料供給口に近い分
   配管内において発生させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】前記二次ガスフローが分配管のほぼ全長を
   通過することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項のいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】前記二次ガスフローを空気源からほぼ大気
   圧において発生させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】前記燃料を分配管を通してエンジンの空気
   吸入系統へ送ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第６項のいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】分配管内の二次ガスフローが前記分配管が
   設定圧にあるときに生起され、この設定圧がガスパルス
   により分配管内に発生される圧力より低いことを特徴す
   る特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれか１項に記
   載の方法。
9. 【請求項９】前記設定圧がほぼ大気圧に等しいことを特
   徴とする特許請求の範囲第８項に記載の方法。
10. 【請求項１０】燃料噴射系統において、個々の調整燃料
    を調整室に集中すること及びこの調整室とエンジンに燃
    料を分配するための燃料分配管とを選択的に連絡するこ
    と及び前記調整室が前記分配管と連絡したとき調整燃料
    を前記調整室から噴出し、前記燃料分配管を通して燃料
    をエンジンへ送り込むために前記調整室内の燃料に対し
    ガスパルスを供給すること及び調整燃料をエンジンへ送
    る前記ガスパルスのそのパルス間隔の少なくとも一時期
    において前記分配管を通してエンジンへ二次ガスフロー
    を起こすことを含む内燃機関の液体燃料分配方法。
11. 【請求項１１】前記燃料分配管が前記調整室とエンジン
    の空気吸入系統とを連絡することを特徴とする特許請求
    の範囲第10項に記載の方法。
12. 【請求項１２】前記二次ガスフローが空気源から大気圧
    にほぼ等しい圧力で生起されることを特徴とする特許請
    求の範囲第10項または第11項に記載の方法。
13. 【請求項１３】燃料を前記調整室から噴出し、エンジン
    へ送り込むためのガスパルスが周期的に作動するバルブ
    によって生起され、このバルブが前記調整室への大気圧
    より高い圧力の空気の分配を調節し、前記二次ガスフロ
    ーを生起するため前記燃料分配管の吸入に必要となる空
    気の少なくとも一部を供給するためにガスパルスのそれ
    ぞれのパルス間隔において、前記バルブの下流側で空気
    抜きをすることを特徴とする特許請求の範囲第10項また
    は第11項に記載の方法。
14. 【請求項１４】前記ガスフローがガスパルスの各々のパ
    ルス間隔のほぼ全期間において生起されることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項乃至第13項のいずれか１項に
    記載の方法。
15. 【請求項１５】内燃機関内へ燃料を噴射する燃料噴射装
    置であって、内燃機関が分配管と、液体燃料の個別の調
    整量を形成し、前記調整量を時間間隔を置いて前記分配
    室を通してエンジン内へ周期的に送る調整装置とを有
    し、二次ガスフローを前記分配管の少くとも一部を通し
    てエンジンへ分配管を通しての各燃料送りの間の時間間
    隔の少くとも一時期において生起させて燃料分配の周期
    的変動を減らすようにした燃料噴射装置。
16. 【請求項１６】燃料噴射系統において、個々の調整燃料
    を分配する調整装置と、調整装置から分配される燃料を
    受け入れエンジンへ連絡する分配管と、この分配管を通
    してエンジンへ個々に各々の調整燃料を送るために前記
    分配管に個々のガスパルスを供給する装置と、燃料の各
    分配間隔の少なくとも一時期に前記分配管内においてエ
    ンジンへ二次ガスフローを生起する装置とを有する内燃
    機関の液体燃料分配装置。
17. 【請求項１７】前記分配管内に前記二次ガスフローを生
    起する装置が前記分配管内の設定圧に対応し、この設定
    圧がガスパルスによって発生される圧力より低いことを
    特徴とする特許請求の範囲第15項または第16項に記載の
    装置。
18. 【請求項１８】前記分配管内において前記二次ガスフロ
    ーを生起する装置が前記分配管内に存在する大気圧より
    低い設定圧に対応して前記分配管を大気と連絡するため
    に設けられたバルブ装置を有することを特徴とする特許
    請求の範囲第15項または第16項に記載の装置。
19. 【請求項１９】燃料噴射系統において、調整室で調整さ
    れた個々の燃料をシリンダー内に収集する調整装置と、
    調整室からエンジンへ送るため個々の調整燃料を受け入
    れる分配管と、個々の調整燃料を前記の調整室から分配
    管へ送り出し、分配管を通して燃料をエンジンへ供給す
    るために前記調整室へ個々のガスパルスをシリンダー内
    に供給する装置と、前記分配管へのガス導入サイクル間
    隔の少なくとも一時期において、前記分配管内において
    エンジンへ二次ガスフローを生起する装置とを有する内
    燃機関の液体燃料分配装置。
20. 【請求項２０】前記ガスパルスを周期的に導入する装置
    が前記調整室と前記大気圧を連絡するバルブ装置を有
    し、このバルブ装置がガスパルスを発生させ、サイクル
    間においてガスをバルブ装置の下流側の分配管へ流して
    二次ガスフローを生起させることを特徴とする特許請求
    の範囲第19項記載の装置。