JP4058240B2 - 圧縮空気補助式燃料噴射システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃エンジンの燃料噴射システムに関し、特に、2ストロークエンジンの制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
噴射に使用される加圧された空気の数種類の代替例が知られている。すなわち、別個のエアポンプが使用されてもよく、圧縮または膨張ストローク中にエンジンのシリンダから空気源が導出されてもよく、または、空気はエンジンのクランクケースポンピングから導出されてもよい。低コスト用途において、別個のエアポンプの追加のコストおよび複雑さを回避するために、クランクケースまたはシリンダからの空気源を使用することが望ましい。大型シリンダサイズのエンジン、一般に排気量が50ccよりも大きなエンジンに対する空気噴射の用途において、噴射用に高気体圧力を得ることができるため、シリンダ圧力から導出された噴射圧力を使用することが一般に望ましい。小型エンジンにおいて、このタッピングは、シリンダ給気ガスの不相応な量を使用し、したがって、エンジンの性能に悪影響を与える。したがって、そのような場合には、クランクケースポンプ源を使用することがより実際的である。
【0003】
ピストンの下死点近傍でまたはそのすぐ後でシリンダ内に燃料を噴射することがもっとも有利である。この噴射タイミングは、シリンダ掃気の早い時期に燃料を導入することを回避し、したがって、排気への短絡損失を回避する。さらに、シリンダ内の圧力が大気圧に近いときに燃料がシリンダ内に導入され、限定された噴射圧力を最良に使用して噴霧することができ、したがって、燃料チャージを噴霧化する。したがって、ピストンの下死点近傍で空気噴射タイミングを有することが好ましく、このタイミングは速度およびスロットル位置または負荷等のエンジン操作パラメータを変えても比較的一定している。
【0004】
噴射バルブを操作する数種類の方法が先行技術に教示されている。米国特許第4,693,224号には、噴射バルブを操作する電子ソレノイドの使用が教示されている。これは、一般に、バルブを操作するエンジン制御ユニットが必要であり、また、高速ソレノイドを駆動するために比較的高い動力が必要であり、両方ともエンジンのコストを極端に上げるため、小型高速エンジンへ適用するには受け入れることができない。先行技術で教示されているように、バルブを操作するもっとも一般的な方法は、エンジンのクランクシャフトから駆動される動的バルブ結合の何らかの形態を使用することである。これらのバルブは、ユニバーシタ・ディ・ピサ(Universita di Pisa)のSAE940397の論文「2ストロークエンジン用プロ・ジェクト空気補助式燃料噴射システム(Pro-Ject Air-Assisted Fuel Injection System For Two-Stroke Engines)」に記載された「プロ・ジェクト(PRO-JECT)」と称されるシステム、および、SAE880176のドゥレ(Duret)等による論文「高効率低放出用途のための圧縮空気補助式燃料噴射を備えた新規2ストロークエンジン(A New Two-Stroke Engine With Compressed Air Assisted Fuel Injection For High Efficiency Low Emissions Applications)」に記載されたリンスティチュート・フランセ・ドゥ・ペトローレ(L'Institut Francais du Petrole)のシステム等によって教示された、カムによって駆動された往復バルブの形態、または、SAE972077の、イシバシ(Ishibashi)による論文「層状掃気活性化ラジカル燃焼エンジンの実験的研究(An Experimental Study of Stratified Scavenging Activated Radical Combustion Engine)」でホンダ(Honda)が教示した回転型バルブの形態をとる。動的駆動バルブのすべての形態には、バルブの封止部材と駆動の走行部分との両方のために、精密な表面および高品質の材料が必要であるため、問題がある。燃焼ガスに露出されるように装着されたバルブはまた、高価な耐熱材料から作られなくてはならない。さらに、多くの部品が潤滑剤を必要とするが、これは、現在、簡易な2ストロークエンジンには利用されていない。したがって、機械型のバルブ配列は、エンジンの構造に多大なコストおよび複雑さを加える。したがって、安価な材料から製造され、高精度に製造する必要のない噴射制御バルブを製造することが望ましく、バルブおよび駆動機構は、高温特性または追加潤滑剤を必要としないことがもっとも好ましい。
【0005】
さらに、高速エンジンに往復バルブを適用するには、さらなる問題が存在することが一般に知られている。問題は、エンジン速度が上がると、きわめて大きな駆動力が必要となることである。一定のバルブ開口の振幅または上昇距離に対して、バルブの必要加速は、バルブ開口の周波数、したがってエンジン速度の二乗に比例して増加する。さらに、バルブを駆動するのに必要な力は、加速に比例して増加する。したがって、バルブを駆動するのに必要な力は、エンジン速度の二乗に比例して増加する。単一作用バルブ列、すなわち、一方向のみに作用的に駆動されるバルブに対して、これらの高駆動力は、バルブの慣性力を克服し、バルブが浮動するのを防ぐために大きな戻りばねを使用する必要が生じ、結果としてより高い駆動力を必要とする。バルブを両方向に駆動し、すなわち、開閉し、大きなばね部材および関連する高駆動力の使用を回避しながら、依然として高速動作を達成することが望ましい。機械的手段を適用してバルブを両方向に駆動することができるが、これは、より高度な精密さを必要とし、エンジンのコストが高くなり、複雑性が増す。
【0006】
噴射バルブを駆動する最後の方法は、バルブを空気的に動作させることである。空気動作は、ピストンの2つの対向する面間の気体圧力差を使用してピストンを駆動することによって作用される。このピストンは、次に、バルブを駆動する。空気動作の使用は、流れレギュレータ等の装置およびスプールバルブ等の流れ制御バルブにおける気体流れ制御においては、一般的である。エンジン動作において、空気制御されたバルブは、一般に、流れ制御のためのキャブレター動作、圧力の規制、および、液体噴射の駆動および追加フロー開口等の様々な動作に使用される。そのような使用の例は、米国特許第5,377,637号、第5,353,754号、第5,197,417号、第5,197,418号、第4,846,119号および第4,813,391号に示されている。限定された動きが必要であるエンジンへの適用において、ピストンはダイヤフラムの形態であることが多く、ピストンシールとして作用し、ダイヤフラムプレートは駆動ピストンとして機能する。
【0007】
空気噴射システムを制御するために空気バルブ動作を使用することは、国際特許出願公開第96/07817号および欧州特許出願公開第0789138A1号に教示されている。これらのシステムは、燃焼室のヘッドに置かれ、エンジンの様々な位置から導出されてバルブの動きに影響を与える圧力によって作動される噴射バルブを使用している。
【0008】
クランクケースから掃気された圧縮された空気の導入を制御するカムを使用するIAPAC直接燃料噴射システムが、過去に使用され、2ストロークエンジンの汚染物放出および燃料消費を減少した。欧州特許出願公開第0789138号には、カムレスIAPACシステム(現在ではSCIPとして知られている)が開示されており、バルブに接続されたダイヤフラム、ばね、エンジンクランクケースからの圧力、および、燃焼室内の燃焼膨張ガスからの圧力を使用して、バルブの運動を遅延する。
【0009】
カム駆動IAPACシステムでは、追加された構成要素がエンジンのコストを増加するという問題がある。SCIPシステムでは、燃焼室の点火不良(ミスファイヤ)が、燃焼膨張ガスがないためバルブの運動を遅延する結果を招くという問題がある。2ストロークエンジンの点火不良は、3ピストンサイクルごとに1度という頻度で発生する可能性がある。したがって、SCIPシステムを使用して燃料および空気を燃焼室に噴射することは、かなりの数の、すなわち約1/3の時間の早期噴射を生じる。
【0010】
国際特許出願公開第96/07817号には、エンジンのクランクケースから導出された噴射圧力が、バルブ閉鎖ばねからの圧力およびクランクケースから導出された遅延圧力波を克服するときに開く空気バルブが教示されている。そのようなシステムには、クランクケースから導出された噴射圧力がエンジン動作状態に大いに依存するという問題がある。小型の2ストロークエンジンのクランクケースによって達成されたピーク圧力は、スロットル位置によって変動する。広く開いたスロットル(WOT)では、ピーク圧力は、6乃至7ポンド/平方インチ大気圧上(psig)に達し、一方、低スロットル開口では、ピーク圧力は、1.5乃至2psigにしか達しない。したがって、バルブを開けるのに利用可能な噴射圧力は、動作状態に大いに依存し、したがって、噴射タイミングは、動作状態に依存する。さらに、小型高速エンジンにおいて、バルブの領域は、エンジンの利用可能なスペースによって厳しく制限される。この小さな領域およびその領域に作用する利用可能な比較的低い噴射圧力のため、バルブを開けるための利用可能な力は小さい。これは、先に述べた高速で必要とされる高い力の現象と共に、小型高速用途における使用を厳しく制限する。したがって、噴射圧力にはほとんど依存しないバルブ作動システムを有することが望ましく、さらに、バルブ動作がバルブ領域にはほとんど依存しないように、最初の運動力はダイヤフラムまたは駆動ピストンから導出されることが望ましい。
【0011】
さらなる問題は、国際特許出願公開第96/07817号に存在する。噴射を制御するのに使用される波は、長い「遅延」ラインを通ってクランクケース圧力から導出される。遅延ラインを使用して、圧力波がバルブに到着する時間を制御する。圧力波の秒単位での通過時間はかなり一定しているが、クランクシャフト位置にある、したがってピストン位置による通過および到着のタイミングは、エンジン速度に大いに依存する。したがって噴射タイミングは、エンジン速度に大いに依存する。さらに、遅延ラインは圧力波を減衰させるようにも作用し、この減衰は、エンジン速度が増加すると、より急になる。比較的弱いクランクケース波に連結した減衰は、高速/高負荷動作において不適切な制御圧力をかける。エンジン速度にはほとんど依存しないバルブ制御システムを作ることが望ましい。
【0012】
先行技術の他の実施態様は、制御クランクの「両側板(チーク)」および追加の遅延ラインを使用して、圧力波をさらに制御することを教示する。これらの制御チークは、バルブ制御に関連した小さな流れを制御するために精密なバルブ表面として作られなければならず、したがって、エンジンに多大なコストを加える。追加の遅延ラインがさらに、噴射タイミングに依存した速度を与える。
【0013】
国際特許出願公開第96/07817号のこれらの欠点は、欧州特許出願公開第0789138A1号でも指摘されている。欧州特許出願公開第078138A1号は、先の特許と同様のバルブの使用を教示し、噴射を遅延するために使用される波は、シリンダ膨張ガスから導出される。膨張波は、遅延ラインを通って再度バルブ制御ダイヤフラムに送出される。実施態様によっては、利用可能な開口力は、シリンダ膨張ガスかまたはクランクケース波かのいずれかからのより長い遅延ラインを使用することによって高められ、作動ダイヤフラムの反対側に送出される。この実施態様は開口力を高め、クランクケース波の低圧力の問題を改良するが、エンジン速度に大いに依存するという噴射タイミングの欠点が、さらに導入される。したがって、噴射の状態は、特定のエンジン速度用に最適化されるのみである。
【0014】
さらなる且つ重大な欠点が、バルブの動きを制御するために膨張ガスを使用することによって導入される。小型2ストロークエンジンは、たいてい不良な燃焼特性を呈し、ストロークの2回に1回は点火不良または部分燃焼が発生する。点火不良の間には、噴射を遅延するために使用される燃焼膨張ガスはない。さらに、リングシールの漏れのため、点火不良後の通常膨張ストロークの間の圧力は、大気圧以下であることが多く、したがって、噴射タイミングをさらに進める。したがって、ストロークの3回に1回は、シリンダのフレッシュエアー掃気時またはその前に、噴射が発生し、それによって、点火不良ストロークからの未燃焼チャージと次のストローク用に早く噴射されたチャージの大部分との両方を短絡する。したがって、個別ピストンサイクルの燃焼からの燃焼膨張ガスにほとんど依存しない噴射制御システムを作ることが望ましい。
【0015】
上記の公報の両方において、バルブを閉じるための最初の運動力は、ダイヤフラムチャンバに位置されたばねである。このばねは、低噴射圧力または利用可能なダイヤフラム駆動力によってバルブを開けることができるように、十分に低い力でなければならない。この低い力は、高速でバルブの増加する慣性力と組み合わされて、バルブを閉じるのをだんだん遅くし、結局はバルブを浮動させる。また、確実な方法でバルブを開閉するように駆動する二重作動バルブ駆動システムを作ることが望ましい。
【0016】
小型2ストロークエンジンの通常の特徴は、別個の潤滑システムがないことである。潤滑剤は一般に、燃料と混合されて、クランクケースコンポーネントおよびピストンシリンダユニットへ送出される。空気式噴射エンジンを含む先行技術の直接噴射エンジンにおいて、潤滑剤を含まない燃料が燃焼室に送出される。これは、クランクケースおよびピストンシリンダユニット用に別個の潤滑供給ポンプおよびシステムを加えることを必要とし、したがって、エンジンに追加コストがかかり複雑になる。したがって、追加の複雑さまたはコストを制限しつつ、噴射システムに、限られているが多大な量の燃焼オイル混合物をクランクケースへ供給させて、エンジンの潤滑要求条件に合致させることが望ましい。
【0017】
SAE論文941678号、題名「遅延チャージ:2ストロークエンジン特性を改良する手段(Delayed Charging: A Means to Improve Two-Stroke Engine Characteristics)」ロチェル(Rochell)著、および、SAE論文951784号、題名「遅延チャージを使用する2ストロークエンジンにおける放出および燃料消費の減少(Emission and Fuel Consumption Reduction in a Two-stroke Engine Using Delayed-Charging)」ロチェル著は、サージタンクの使用によって、試みられた一定フロー圧力の使用を開示しているが、これは、ピストンとシリンダとの間に燃料の漏れを促進し、これにより炭化水素の放出が増加する可能性がある。ロチェルは、本発明が回避する点である、サージタンクを通ってクランクケースと燃焼室との間に物理的に開いた通路を有する。ロチェルは、音響効果も無視している。
【0018】
【発明の概要】
本発明の1つの実施態様によれば、クランクケースと、クランクケースに接続されたシリンダと、クランクケースとシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムと、を有する内燃エンジンが提供される。往復ピストンヘッドが、シリンダ内に位置する。圧縮空気補助式燃料噴射システムは、燃料及び圧縮空気噴射ポートを形成するシリンダ内への第1の開口部と、圧縮空気入口および吹き出しポートを形成するクランクケース内への第2の開口部と、を備えた導管システムを有する。ピストンヘッドはシリンダ内を往復するときに、ピストンヘッドが2つのポートを開閉する。第1および第2の開口部は互いに対して間隔をおかれ、ピストンは、ピストンヘッドが実質的に同時に、圧縮空気入口および吹き出しポートを開き、燃料及び圧縮空気噴射ポートを閉じるような大きさおよび形状であり、ピストンヘッドが上死点位置へ向けて動き且つこれを通るときに、吹き出しポートは開いたままである。
【0019】
本発明の他の実施態様によれば、圧縮空気源とエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンが提供される。噴射システムは、圧縮空気アキュムレータと、噴射システムの燃料及び圧縮空気噴射ポートがエンジンのピストンヘッドによって閉じられ且つピストンヘッドが上死点位置へ向けて動いているときの大半の間に、アキュムレータ内の圧縮空気圧力を解放するための手段と、を有する。
【0020】
本発明の他の実施態様によれば、圧縮空気源とエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンが提供される。噴射システムは、圧縮された空気のチャージを提供するためのアキュムレータと、アキュムレータからシリンダ内への開口部とを含む。開口部は、エンジンの燃料および圧力空気噴射期間全体の間中に、チャージ全体が加圧されるように、チャージの流れがシリンダ内に入るのを抑制する大きさである。
【0021】
本発明の他の実施態様によれば、圧縮空気源とエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンが提供される。噴射システムは、圧縮空気源とシリンダとの間に導管を有する。導管は、シリンダ内への第1の開口部と、第2の開口部とを有する。エンジンは、第1および第2の開口部を開閉する手段を有する。第1の開口部が開いているときに第2の開口部は閉じ、第1の開口部が閉じているときの大半の間に第2の開口部は開いている。
【0022】
本発明の他の実施態様によれば、クランクケースとエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンが提供される。噴射システムは、クランクケースとシリンダとの間に導管を有する。噴射システムは、導管内への燃料出口を備えた燃料計量装置も有する。エンジンのピストンヘッドは、シリンダおよびクランクケースから導管へのアクセスを開閉する。クランクケースが真空圧力の間中は、ピストンヘッドの前進ストロークの間に燃料が導管内に真空吸引され且つピストンヘッドの後進ストロークの間には空気が導管内に圧縮されるように、シリンダと導管との間のアクセスは閉じられ、クランクケースと導管との間のアクセスは開けられる。
【0023】
本発明の他の実施態様によれば、圧縮空気源とエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンが提供される。噴射システムは、シリンダ内への噴射ポートを備えたアキュムレータ導管を有する。アキュムレータ導管は、シリンダ内の燃焼後に噴射ポートの開口から噴射ポートへ入る圧縮波を反射し、且つ、噴射ポートからシリンダ内へ燃料を送出するのを補助するために所定の期間に噴射ポートへ反射された圧縮波を送出するための調整された反射パイプを形成する長さおよび形状を有する。
【0024】
本発明の他の実施態様によれば、エンジンのシリンダとクランクケースとにそれぞれ位置する2つの開口部を備えたアキュムレータ導管を有する内燃エンジンの圧縮空気補助式燃料噴射システムが提供され、アキュムレータ導管は所定の長さを有し、開口部は、開口部の第1の開口部で導管に入るシリンダの燃焼からの圧縮波が導管を通って第1の開口部に反射して戻るように、選択的に閉じることができ、反射された圧縮波は第1の開口部からシリンダ内へ燃料を送出するのを補助するように、導管は第1の開口のために調整された反射パイプを形成する。
【0025】
本発明の1つの方法によれば、空気および燃料を内燃エンジンのシリンダ内へ噴射する方法が提供され、この方法は、空気をアキュムレータ内へ圧縮するステップと、シリンダ内への噴射ポートを開けて、アキュムレータからの圧縮された空気と噴射ポートからの燃料とをシリンダ内へ噴射するステップと、噴射ポートを閉じるステップと、アキュムレータの吹き出しポートを開けて残りの圧縮された空気の圧力をアキュムレータから解放するステップと、を含む。
【0026】
本発明の他の方法によれば、内燃エンジンを製造する方法が提供され、この方法は、シリンダに噴射ポートを設けるステップと、圧縮空気補助式燃料噴射システムをシリンダに接続するステップと、を含む。噴射システムは、燃料計量装置と圧縮空気アキュムレータとを有する。圧縮空気アキュムレータは、エンジンのピストンヘッドが下死点位置を通り過ぎた後に、噴射ポートで受け取られた圧縮波を噴射ポートへ反射して戻す長さおよび形状を有する。
【0027】
本発明の他の方法によれば、空気を圧縮空気補助式燃料噴射システムから内燃エンジンのシリンダ内へ送出する方法が提供され、この方法は、空気を噴射システムのアキュムレータ内へ圧縮するステップと、第1の量の圧縮された空気をアキュムレータから、噴射ポートを通り第1の圧力のシリンダ内へ解放するステップと、次の第2の量の圧縮された空気をアキュムレータから、噴射ポートを通り第1の圧力よりも高い第2の圧力のシリンダ内へ解放するステップと、を含む。
【0028】
本発明の他の方法によれば、燃料および空気を圧縮空気補助式燃料噴射システムから内燃エンジンのシリンダ内へ送出する方法が提供され、この方法は、噴射システムに、エンジンのクランクケースとシリンダとの間にチャネルを有する圧縮空気アキュムレータを設けるステップと、第1の量の燃料および圧縮された空気をチャネルからシリンダ内へ送出するステップと、次の第2の量の燃料および圧縮された空気をより速い速度でチャネルからシリンダ内へ送出するステップと、を含み、第1および第2の量を送出するステップは、単一の噴射サイクルで生ずる。
【0029】
【発明の実施の形態】
本発明の前述の態様および他の特徴は、添付の図面を参照して、下記の記載により説明される。
図1Aを参照すると、本発明の特徴を有する内燃エンジン10の概略図が示される。本発明は、図面に示された実施態様を参照して説明されるが、本発明は、実施態様の多くの代替形態で実現することができる。さらに、いずれの適切な構成要素の大きさ、形状またはタイプ、あるいは材料を使用することができる。
【0030】
エンジン10は、シリンダ12と、ピストン14と、クランクシャフト16と、クランクケース18と、燃料噴射システム22と、を有する2ストロークエンジンである。本発明は、内燃エンジンにおける低圧噴射の制御に関する。本発明の特定の適用分野は、2ストローク内燃エンジンである。記載される特定の適用は、小型の高速2ストロークエンジンに対するものであり、たとえば、噴射式落ち葉掃除機、ストリングトリマおよびヘッジトリマ等のハンディタイプの動力機器、また、小型バイク、オートバイクおよびスクータ等の車輪自動車、および、小型船外船舶エンジンに使用されるものである。小型の2ストロークエンジンは、多くの望ましい特性を有し、そのため上記した応用に利用でき、たとえば、構造の簡易さ、低い製造コスト、高い動力対重量比、高速動作性能、とりわけ、簡易な設備でメンテナンスが容易であることが挙げられる。
【0031】
簡易な2ストロークエンジンの顕著な欠点は、掃気過程の間に、シリンダからの新しい未燃焼燃料チャージの一部が損失となることである。これによって燃費が悪くなり、もっとも重要なことには、多量の未燃焼炭化水素が放出され、したがって、簡易な2ストロークエンジンは、ますます厳しくなる政府の環境汚染規制に合致することができなくなる。この欠点は、シリンダをフレッシュエアーで掃気することを、シリンダに燃料を充填することから分離することによって緩和することができる。この分離は、液体燃料をシリンダ内に噴射することによって、また、より好ましくは、フレッシュエアー掃気とは別個の加圧された空気源を使用して燃料をシリンダ内へ噴霧することによって、燃料チャージを噴射することによって達成することができる。本発明の好適な実施例において、エンジンの排気量は、約16cc乃至約100ccであるが、これより大きくても小さくてもよい。このサイズのエンジンは、ストリングトリマー、チェーンソー、噴射式落ち葉掃除機、および、他のハンディタイプの動力工具等のものに使用される。このエンジンは、芝刈機、噴射式除雪機またはモータボート用船外機等の工具にも使用することができる。シリンダ12は、シリンダの頂部に接続されて底部がクランクケース18に接続される点火プラグ(図示しない)と、空気取入口24と、燃焼室26と、排気口28と、燃焼室内への噴射ポートまたは噴射口30と、を有する。燃料計量システム20は、キャブレターまたは電子式燃料噴射機等のいずれの適切な型のシステムであってもよい。しかし、本システムの利点は、燃料計量システムに対して高精度のタイミングまたは噴霧品質が不必要であることである。燃料を滴下させる比較的簡易な計量システムを使用することもできる。図1Aに示される実施例において、噴射ポート30は、開口型のポートであり、すなわち、燃焼室26内への流れチェックバルブを備えていない。しかし、米国特許出願第09/065,374号に開示されているように、噴射ポートに流れチェックバルブを有する代替実施態様が設けられてもよく、この特許出願は、その内容全体を本願明細書に引用するものとする。しかし、いずれの適切なチェックバルブを使用することもできる。噴射ポート30は、シリンダ12の側壁に位置し、燃料および空気をシリンダヘッドの頂部に向けて上方向に入れる形状である。しかし、代替実施態様においては、入口は、シリンダヘッドの頂部に位置してもよく、または、燃料をピストン14の頂部へ向ける形状であってもよい。
【0032】
燃料噴射システム22は、圧縮空気補助式システムである。燃料噴射システム22は、アキュムレータ34を具備する。アキュムレータ34は、この実施態様においては、クランクケース18内部の圧力に接続可能な入口38と、噴射ポート30に出口とを有する。アキュムレータ34は、圧縮空気用の収集器(コレクタ)および一時保管領域として機能する。この実施例において、圧縮空気源は、クランクケース18から掃気された空気である。ピストン14は、ピストンの下降ストロークでクランクケース18内の空気を圧縮する。好適な実施態様において、2つの開口部30、38は、両方ともシリンダ12内に設けられ、一方は空気取入口24より上にあり、もう一方は空気取入口より下にある。好適な実施態様において、両方の開口部30、38は、ピストン開閉(ポート)される。換言すれば、ピストンヘッド40はシリンダ12を上下に往復し、開口部30、38を介するアクセスを開閉する大きさおよび形状にされている。アキュムレータ34は、本実施態様においては、2つの開口部30、38の間の簡易なチャネルである。しかし、代替実施態様においては、下記の説明からさらに理解されるように、より複雑な形状が設けられてもよい。チャネル34は、シリンダ12の外側表面内に部分的に機械加工されてもよく、キャップは次いでシリンダに取り付けられて、2つの開口部30、38のみを備えてチャネル34を形成し、これを取り囲む。しかし、アキュムレータは、シリンダ12に取り付けられる別個の分離部材に設けることができる。好適な実施態様において、燃料計量システム20からの出口は、噴射ポート30に近いチャネル34に位置する。
【0033】
下記にさらに説明されるように、燃料噴射システム22は、最小の可動部分を有する。すなわち、単に、可動部分は何であれ燃料計量システム20内にある。さもなければ、燃料噴射システム22は、ピストンヘッド40を使用してそのポート30、38を開閉する。ポート30、38を開閉するタイミングは、シリンダ12の長さ方向に沿ったポートの位置に依存する。図1A乃至1Eおよび図2を参照して、噴射システムのシステムを以下に説明する。図2は、1回の全ピストンサイクル(クランクシャフト16の360度回転から生じる)中に開口部30、38を開閉する一連の事象を示すよう意図され、360度チャートは、ピストン14の上死点(TDC)で開始するクランクシャフト16の角度位置に基づいてピストンヘッドの位置に対応する。領域Aは、ピストンヘッド40が開口部30をふさぐときを示す。領域Bは、ピストンヘッド40が開口部38をふさぐときを示す。上死点で、噴射口30はピストンヘッド40の側部によってふさがれる。上死点で、開口部38は開いている。空気取入口24は、上死点後(ATDC)約60度である位置ICでピストンヘッドによって閉じている。図1Aは、図2の位置1Aによって示される上死点後約90度にあるピストンヘッド40を示し、ピストンヘッドの上死点位置から離れて矢印Cによって示されるようにシリンダ12内へ下方へ動く。ピストンヘッド40は噴射口30、排気口28および空気取入口24をふさぐが、開口部38は開いている。ピストンヘッド40がクランクケース18へ向けて動くと、クランクケース18内部からの空気は、矢印Dによって示されるように、開口部38を通ってアキュムレータ34内へ押し込まれる。図3も参照すると、単回ピストンサイクル中の圧力のグラフが、ゼロゲージ、すなわち1大気圧に対して示される。上死点で、クランクケース18内の圧力Eと、アキュムレータ34内の噴射口30における圧力Fとは、実質的に同一である。それらは、ピストンヘッドが位置1Aを通って動くときに、同一のままである。ピストンヘッド40がシリンダ12内を下方へ動き続けると、排気口28はE0で開く。燃焼室26内の圧力Gは、燃焼から気体が膨張することによって引き起こされるが、低下し始める。
【0034】
図1Bに示されるように、ピストンヘッド40が位置1Bへ向けて動くと、ピストンヘッド40が開口部30を覆わなくなるため、開口部30は開き始め、ピストンヘッド40が開口部38をふさぎ始めるため、開口部30は閉じ始める。ピストンヘッドは、上死点後(ATDC)、クランクシャフトの約100度の回転で、噴射口30を覆わなくなる。この実施態様において、トランスファー42が開く位置TOで、ピストンヘッド40がトランスファーチャネル42(図1C参照)に対するアクセスを開くのとほぼ同時に、ピストンヘッド40は開口部38を完全に閉じる。
【0035】
図4A乃至4Dも参照して、1Bと1Cとの間の期間中のアキュムレータ34内の気体の圧力および運動をさらに説明する。図4A乃至4Dは、アキュムレータ34を閉じた端パイプとして概略的に例示する。これは、開口部30が開いている一方、開口部38が、実質的に全体的にピストンヘッド40によって効果的に閉じられているからである。図4Aは、位置1Bにほぼ対応する。この位置において、アキュムレータ34は、圧縮された空気の一定量44と、圧縮された空気および燃料の一定量46と、燃焼ガスのわずかなバッファ48の最初の部分とを有する。さらに、圧縮波50が開口部30からアキュムレータ34に入り、矢印Hによって示される今は閉じられた開口部38closedへ向けて音速でアキュムレータを下へ移動する。図3に見られるように、噴射口30における圧力Fは、燃焼ガスが噴射口30に入り且つ圧縮波50が入るため、1Bで上昇する。
【0036】
図4Bは、少し後の時間に対応する。燃焼ガスのバッファ48は、噴射口30内にさらに押し込む。バッファ48は、噴射口30を加熱するのを助け、アキュムレータ内の燃料が、排気口28へ直接短絡するのを防ぐ助けをする。圧縮波50は、さらにアキュムレータ34の後方へ動く。図4Cは、トランスファー42が位置TOで開いた少し後の時間に対応する。図3に見られるように、噴射口30における圧力Fは、今や、排気口28を出る気体のため、燃料室の圧力Gよりも高い。したがって、バッファ48は、シリンダ12内に押し込まれ(空気および燃料46が入る前の遅延として作用する)、空気および燃料46がシリンダ12内に入るのを開始する。圧縮波50は、閉じられた開口部38closeから反射され、より具体的には、開口部38を覆うピストンヘッド40の側部から反射される。したがって、圧縮波50は、反射された圧縮波50’になる。反射圧縮波50’は、今や、矢印H’によって示されるように、アキュムレータ34を上へ移動して、噴射口30に向けて戻る。図4Dは、ピストンヘッドが下死点(BDC)にあるときのほぼ位置1Cに対応する。これは、図1Cに示される下死点位置にほぼ対応する。反射圧縮波50’は、噴射口30に到着し、シリンダ12内へ出る。これによって、図3に見られるように、噴射口30における圧力Fの第2の上昇が発生する。圧力のこの第2の上昇が、加速した速度で燃料および空気をシリンダ12内へ推進するのを助ける。圧縮波は、本質的に音響波である。したがって、波は、音速で移動する。反射圧縮波が噴射口30へ戻る送出のタイミングは、アキュムレータ導管の長さを変更することによって変えることができる。アキュムレータ導管が短ければ短いほど、反射された波はより早く送出され、アキュムレータ導管が長ければ長いほど、反射された波はより遅く送出される。したがって、アキュムレータ導管34の長さを選択して、いずれの適切な時間で反射圧縮波を噴射口30へ戻すように送出することができる。図3に示されるように、噴射口30を出てシリンダに入る空気および燃料の圧力の3つの総体群F1、F2、F3があり、したがって、これら3つの圧力期間中に流れの3つの対応する速度がある。したがって、噴射口30からの第1の量は、第1の速度でシリンダ12に入り、次の第2の量は、より速い第2の速度でシリンダ12に入り、次の第3の量は、より遅い第3の速度でシリンダ12に入る。しかし、代替実施態様においては、アキュムレータは、噴射口30が閉じようとするときに、反射圧縮波を期間1Dのより近くに送出するように構成することができる。したがって、2つの異なる速度期間のみを設ける必要がある。あるいは、アキュムレータは、アキュムレータに複数のチャネルまたは複数の反射面を設けること等によって、2つ以上の反射圧縮波を噴射口30へ戻すように送出するように構成することができる。事実上、開口部38を閉じて、閉じた開口部を反射領域として使用することによって、アキュムレータ34は、圧縮波50用の調整された反射パイプとして機能する。
【0037】
図5A乃至5Cも参照すると、図4A乃至4Dの点1、2、3における基準スケールの圧力チャートが時間に対して示されている。点1における圧力は、圧縮波が噴射口30に入るときの図4Aに対応する時間4Aで増加する。点1における圧力は、それぞれ図4B、図4Cに対応する時間4B、4Cで次第に減少する。点1における圧力は、次いで、反射圧縮波が点1に到達する図4Dに対応する時間4Dで急激に上昇し、その後、時間4Dを過ぎると減少する。図5Bは、点2における圧力が、圧縮波50が点2を通る直前に上昇し、下降して、次いで、反射圧縮波50’が通過する時間4Cの直前に再度上昇し、次いで再度圧力が下降するのを示している。図5Cは、点3が、閉じた開口部38closeから圧縮波の衝撃および反射から、単に1つの圧力上昇を有するのみであることを示している。
【0038】
反射圧縮波50’が噴射口30を出るとき、反射圧縮波50’は、シリンダ12内の燃料および空気を大幅に乱し、事実上、衝撃波として作用する。これが、燃料を噴霧化するのを助け、空気の中に燃料をより良好に分配する。さらに、反射圧縮波50’は、表面接着または表面張力によって噴射口30の先端または縁に接着する可能性のある燃料滴を除去するのを補助する。圧縮波は、表面の燃料をシリンダ12内へ送る衝撃を与える。圧縮された空気44は、図1Dに示されるように再度ピストンヘッドによって閉じられるまで、噴射口30を押し続ける。噴射口30が閉じた後に、1Dの直後に、アキュムレータ34内の残りの空気は、依然として加圧される。噴射口30は、排気口28がECで閉じる直前に、完全に閉じる。開口部38は、開口部30が閉じるのと実質的に同時に開く。しかし、代替実施態様においては、開口部38を開けることは、開口部30が閉じる前に、あるいは、開口部30が閉じた後に、起こるように構成されてもよい。開口部38を開けることは、吹き出しポートとして機能して、図1Dの矢印Iによって示されるように、アキュムレータ34内の圧縮された空気から残りの圧力をクランクケース18内に戻すように解放する。噴射口30が閉じているときにアキュムレータ34から圧力を解放することは、過剰な量の燃料が、ピストンヘッド40とシリンダ壁内部との間に押し込まれるのを防止し、さもなければ、そうしないと、炭化水素放出を上昇させる可能性がある。
【0039】
図1Dの矢印Jによって示されるように、ピストンヘッド40が上死点に向けて上昇すると、クランクケース圧力Eは、図3に見られるように、1気圧以下に低下する。したがって、開口部30が開いているときに、アキュムレータ34内の圧力が解放されるだけではなく、アキュムレータ34内に真空圧力が形成される。この真空圧力を使用して、燃料計量システム20から燃料を引き、したがって、燃料をアキュムレータ内に送出するのを補助する。図3に見られるように、アキュムレータ34内の圧力Fは、今や、クランクケース18内の圧力Eに再度ほぼ合致する。図1Eも参照すると、ピストンヘッド40は、その上死点位置に示される。空気取入口24は、点IOで開いていた。この実施態様においては、シリンダ12の内壁は、噴射口30と取入口24との間に溝60を有する。これが、少量の燃料(潤滑剤を含む)用の通路を提供し、矢印Kによって示されるように、溝60を通り、ピストンおよびクランクシャフトの軸受を潤滑する。しかし、溝を設けることは必須ではない。代替実施態様において、取入口24と噴射口30との間に穴が設けられ、これは、シリンダの内壁から間隔をおかれて、ピストンヘッドの後ろに潤滑剤を送出する。エンジン10は、追加のまたは代替の潤滑システムを有してもよい。
【0040】
小型2ストロークエンジンについて知られているように、1/3ほどの時間は、点火不良(すなわち、燃焼室内で燃焼が発生しない)が発生する可能性がある。点火不良がエンジン10内で発生すると、圧縮波はアキュムレータ34内へ入らない。図6を参照すると、点火不良があるときの、図3に類似した圧力EおよびFのグラフが示される。Lは、噴射口30が開いているときの噴射期間を示す。圧力Fは、噴射口30が開くまで上昇し、次いで、アキュムレータ34内の圧縮された空気が噴射口30を出てシリンダ内に入るにつれ徐々に減少する。噴射口30が閉じて開口部38が開いた後、圧力Fは、クランクケース18とほぼ同一の圧力Eまで戻る。本発明の1つの特徴は、噴射口開口部30が、アキュムレータ34が完全にシリンダ12内に放出するのを防止する大きさであるということである。換言すると、アキュムレータ34は、噴射口30が開いているときには圧縮された空気が噴射口30に連続して圧力をかけるように、噴射口30が開いている間中はずっと加圧されているということである。これは、燃焼があろうと点火不良があろうと、発生する。ピストンヘッド40がポート/チャネル24、28、30、38、42のすべてを開閉するため、エンジン10は、シリンダの長さ方向に沿って相対的に、且つ/または、シリンダのシリンダの長さ方向に沿って互いに、ポート/チャネル24、28、30、38、42の位置を変えることによって、異なる性能特性を提供するように設計することが可能である。これは、アキュムレータをどれほどの時間クランクケースからの圧縮された空気で充填するか、どれほどの時間アキュムレータが吹き出すか、どれほどの時間アキュムレータがシリンダ内に噴射するか等のタイミングを変えることができる。これはまた、トランスファーチャネル、排気口または空気取入口が、ピストンサイクル内でより遅く又はより早く開かれるのであれば、圧力変化を変えることもできる。
【0041】
本発明の上述の実施態様の特徴は、トランスファーチャネル42の頂部の0.1インチ下に位置する75度傾斜の噴射開口部と、トランスファーチャネルの底部の0.05インチ上に位置する組み合わせ給気および吹き出し開口部と、開口空気取入口と、単一ダイヤフラム燃料ポンプを備えた1psi燃料圧力と、を有する25ccエンジンで検査された。2430rpmの平均低速度の場合、エンジンは下記を生成した。
Figure 0004058240
ただし、HCは炭化水素放出であり、HC FIDは、水素炎イオン化検出器によって測定されたC11.85等価物における合計炭化水素放出である。7487rpmの平均高速の場合、エンジンは下記を生成した。
Figure 0004058240
これは、31.59g/bhp*hr(グラム/ブレーキ馬力*時)の合計HC放出、77.25g/bhp*hr(グラム/ブレーキ馬力*時)の合計CO放出、および、1.41g/bhp*hr(グラム/ブレーキ馬力*時)の合計NOx放出を生じた。平均高速(広く開いたスロットル)の場合、平均HC放出は28.38g/bhp*hrであり、平均FCは0.731lb/hrであり、平均BSFCは0.769lb/bhp*hrであった。ここで、FCは燃料消費であり、BSFCはブレーキ特定燃料消費である。
同一のエンジンの別の検査が、リッチ燃料設定で行われた。3513rpmの平均低速の場合、エンジンは下記を生成した。
Figure 0004058240
7496rpmの平均高速の場合、エンジンは下記を提供した。
Figure 0004058240
これは、44.18g/bhp*hrの合計HC放出を生じた。さらに、合計CO放出は198.1g/bhp*hrであり、合計NOX放出は1.098g/bhp*hrであった。リーン設定では、28.69g/bhp*hrの合計HC放出が得られた。
さらなる検査については下記の通りであった。
Figure 0004058240
図7を参照すると、エンジンの代替実施態様において2つのアキュムレータが開閉するときの図2に類似したグラフが示されている。このエンジンの実施態様において、圧縮された空気および燃料噴射用の開口部は、図1Aに示されたものよりも、シリンダの頂部からさらに離れている。したがって、圧縮された空気および燃料噴射用の開口部は、ピストンヘッドのBDC位置により近い領域A’およびA”で開閉する。トランスファーチャネルは、噴射ポートがA’で開く前にTOで開き、トランスファーチャネルは、噴射ポートがA”で閉じた後にTCで閉じる。これは、図6に示されるように、噴射期間L’を提供する。本発明では、両方の開きAおよびBは、単に、シリンダの長さ方向に沿ってそのそれぞれの開口部の位置に基づいて選択される。しかし、代替実施態様においては、代りのまたは追加の手段を使用して、2つのアキュムレータポートを開き、且つ/または、閉じてもよい。
【0042】
図8を参照すると、エンジン用潤滑システムの代替実施態様が示される。この実施態様において、ピストンヘッド62は、側壁を通って内部への穴64を有する。穴64は、燃料(潤滑剤を含む)が開口部30から穴64を通ってピストンヘッド62の内部へ入ることができるように、噴射口開口部30に整列配置することができる。ピストンヘッド62は、軸受68によってピストンロッド66に接続されている。ピストンヘッド62の内部へ通る潤滑剤は、クランクシャフトとピストンロッド66との間の軸受を直接潤滑することもできる。この型の潤滑システムは、炭化水素の放出を増加させるが、この増加はきわめて小さく、したがって、エンジンは依然として政府の来たるべき新炭化水素放出基準を通ることができる。
【0043】
図9を参照すると、アキュムレータ導管70の代替実施態様のエンジンが示されている。上記のように、アキュムレータは、圧縮された空気アキュムレータおよび調整された反射パイプの両方として機能する。この実施態様において、アキュムレータ導管70は、拡張チャンバ部72を有し、これは、反射圧縮波の長さを、当初の圧縮波の長さに対して延ばすように適合される。したがって、反射圧縮波は、第2の圧力上昇のより長い時間にわたって広がり、これは、図3に示されるF2よりも時間が長い。アキュムレータ導管は、元々の圧縮波の調整パイプの向上を提供するようにいかなる適切な構成を有してもよい。
【0044】
図10を参照すると、アキュムレータ80の他の代替実施態様のエンジンが示されている。この実施態様において、アキュムレータ80は、エンジンの速度に基づいて連続して変化させることができる連続可変長の調整パイプを提供する。アキュムレータ80は、回転可能な内側パイプ部材82と、摺動シール84と、噴射開口部30と内側パイプ部材82との間の第1のパイプ部分86と、開口部38と内側パイプ部材82との間の第2のパイプ部分88と、を有する。内側パイプ部材8は、矢印Mによって示されるように回転可能であり、2つの開口部30、38の間の有効パイプ長を変える。スロットルまたは電子制御装置への機械的接続等の、いずれの適切な手段を設けて、エンジンの速度に基づいて内側パイプ部材82を回転することができる。他の代替実施態様において、摺動トロンボーン型の可変長のアキュムレータ導管を設けることができる。
【0045】
上述のシステムは、数多くの新しい特徴を提供する。小型の噴射開口部30によって、噴射サイクル直前に燃焼が発生するかどうかにかかわらず、持続的な噴射が可能である。アキュムレータは、反射目的用に噴射サイクルの間中は閉鎖端システムである。トランスファーチャネルは、燃料が燃焼室に導入される前に開けることができる。アキュムレータ内の圧力は、ピストンサイクルごとに解放または吹き出されるかし、それによって、噴射ポートからピストンヘッドとシリンダ壁との間への燃料漏れを減少する。噴射口30に近いアキュムレータ内に燃料を真空吸引することによって、たとえば、簡易なダイヤフラム燃料ポンプの使用等によって、使用される燃料ポンプの型を簡略化することができる。アキュムレータ導管システムの長さおよび形状は、噴射口30を通る圧縮された空気及び燃料供給を高めるために反射圧縮波を送出する圧縮波の送出を利用することができる。反射圧縮波は、噴射口30で燃料を噴霧化し、噴射口30を通る噴射をより速く押し込み、また燃焼室に準備されているすべての実質的に静的な空気に対して燃料を噴霧化することができる。したがって、本発明に固有である一部の燃料チャージの加速遅れ送出が提供される。この遅れ送出は、直接、排出28へ短絡する未燃焼燃料の量および可能性を減少させる。したがって、炭化水素の放出が減少する。反射圧縮波は、BDC後に掃気の最後で噴射開口部へ送出することができる。アキュムレータ導管は、2つの可変開口端および可変閉鎖端を有し、閉鎖端調整パイプ機能、さらに、圧縮空気アキュムレータ機能およびアキュムレータ吹き出し圧力解放機能を提供する。開口部30、38の開閉する性質のため、アキュムレータによってシリンダとクランクケースとの間に直接開口通路は提供されない。アキュムレータ導管の調整パイプの特徴は、拡張チャンバ等で、調整することができ、反射圧縮波を広げて、エンジンの速度変動を補償する。燃料トラップは約80%乃至95%に高められる。したがって、燃料トラップ損失は、ほんの5%ほどの低さでありうる。旧式のシステムでは、燃料閉じ込めは、約60%乃至70%でしかなかった。本システムは、燃焼損失が低いためより良好な燃料効率を有し、反射圧縮波による燃料混合が良好であるため、点火不良の発生が減少する。本発明は、アキュムレータ導管の調整パイプの特徴は過度の高速では合わなくなり、したがって、反射圧縮波の燃料押し込みの特徴の適切なタイミングでの送出を失う可能性があため、チェーンソー等のエンジンの速度超過を防止する自動調節作用として使用することもできる。
【0046】
前述の記載は本発明を例示するためのみであると理解されるべきである。本発明から逸脱することなく、様々な代替例および改変例が、当業者によって考案されることが可能である。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入るるすべてのそのような代替例、改変例および変形例を包含するものであると意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 様々な異なる作動位置にピストンヘッドを備えた、本発明の特徴を有するエンジンの部分概略図である。
【図1B】 様々な異なる作動位置にピストンヘッドを備えた、本発明の特徴を有するエンジンの部分概略図である。
【図1C】 様々な異なる作動位置にピストンヘッドを備えた、本発明の特徴を有するエンジンの部分概略図である。
【図1D】 様々な異なる作動位置にピストンヘッドを備えた、本発明の特徴を有するエンジンの部分概略図である。
【図1E】 様々な異なる作動位置にピストンヘッドを備えた、本発明の特徴を有するエンジンの部分概略図である。
【図2】 クランクケースの回転および結果として得られたピストンヘッドの位置に基づいたアキュムレータの2つの開口部の開口位置および閉鎖位置を例示する図である。
【図3】 シリンダ内のピストンヘッドの位置に対する、クランクケース、燃焼室およびアキュムレータ内の圧力のグラフである。
【図4A】 図1Aに類似した、図2の1B及び1C間のピストンの位置に対する概略図であり、圧縮波および反射圧縮波の運動を示す。
【図4B】 図1Aに類似した、図2の1B及び1C間のピストンの位置に対する概略図であり、圧縮波および反射圧縮波の運動を示す。
【図4C】 図1Aに類似した、図2の1B及び1C間のピストンの位置に対する概略図であり、圧縮波および反射圧縮波の運動を示す。
【図4D】 図1Aに類似した、図2の1B及び1C間のピストンの位置に対する概略図であり、圧縮波および反射圧縮波の運動を示す。
【図5A】 アキュムレータ導管の長さ方向にそった3点に対する圧力図である。
【図5B】 アキュムレータ導管の長さ方向にそった3点に対する圧力図である。
【図5C】 アキュムレータ導管の長さ方向にそった3点に対する圧力図である。
【図6】 点火不良が起こった際の図3類似のグラフである。
【図7】 エンジンの代替実施態様の図2類似の図である。
【図8】 ピストンヘッドの断面図を備えた代替実施態様の図10に類似した部分概略図である。
【図9】 アキュムレータの代替実施態様を備えたエンジンの部分概略図である。
【図10】 アキュムレータの他の代替実施態様を備えたエンジンの部分概略図である。

Claims (44)

  1. クランクケースと、前記クランクケースに接続されたシリンダと、前記クランクケース及び前記シリンダ間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムと、前記シリンダ内を往復するストンヘッドと、を有する内燃エンジンであって、
    前記圧縮空気補助式燃料噴射システムは、燃料及び圧縮空気噴射ポートを形成する前記シリンダ内へ開口する第1の開口部と、圧縮空気入口および吹き出しポートを形成すると共に前記シリンダ内のピストンヘッドの位置に応じて前記クランクケース内連通可能な第2の開口部と、を備えた導管有し、前記導管には燃料計量装置の燃料供給口が接続されており、前記シリンダ内の燃焼により生ずる圧縮波は前記第1の開口部から前記導管に入ることができ、
    記ピストンヘッドが上死点位置に向かって動く際の所定位置において、前記ピストンヘッド前記第2の開口部を開けるのとほぼ同時に前記第1の開口部を閉じ前記第2の開口部は、前記ピストンヘッドが上死点位置に到り下死点位置へ向けて所定距離くまで開いたままであることを特徴とするエンジン。
  2. 前記第1の開口部は、単一の噴射サイクルにおいて前記第1の開口部を出る空気体が加圧され、前記第1の開口部が閉じた後に圧縮気が前記導管内に残るように、前記第1の開口部を通る空気の流れを抑制するとを特徴とする請求項1記載のエンジン。
  3. 前記ピストンヘッドは1つの穴をさらに有し、前記穴は、前記第1の開口部に整列配置することができ、前記燃料内の潤滑剤を前記第1の開口部から前記穴内へ通して、前記ピストンヘッドをピストンロッドに接続する軸受を潤滑することができることを特徴とする請求項1記載のエンジン。
  4. 前記シリンダは、前記ピストンヘッドが上死点位置にあるときに、前記第1の開口部から前記ピストンヘッドの後端を通り過ぎた位置までシリンダ内壁に沿った潤滑チャネルを含むことを特徴とする請求項1記載のエンジン。
  5. 前記潤滑チャネルは前記シリンダの側壁に設けられた空気取入口に連通することを特徴とする請求項4記載のエンジン。
  6. 上死点位置へ向かう前記ピストンヘッドの前進ストロークの間に燃料が前記導管負圧吸引され且つ前記ピストンヘッドの後進ストロークの間に空気が前記導管に圧縮導入されるように、前記クランクケースが圧の間は、前記第1の開口部は閉じられ、前記第2の開口部は開けられることを特徴とする請求項1記載のエンジン。
  7. 前記導管は前記第1の開口部用の射パイプを形成し、前記導管、前記第1の開口部から前記シリンダ内へ燃料を送出する期間の後半、燃焼生成圧縮波を反射して当該反射を前記第1の開口部へとを特徴とする請求項1記載のエンジン。
  8. 前記第2の開口部記シリンダの底部に設けられていることを特徴とする請求項記載のエンジン。
  9. クランクケースとエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンであって、
    前記シリンダ内を往復するピストンヘッドが設けられ、前記圧縮空気補助式燃料噴射システムは、第1の開口部及び第2の開口部を有する導管を備え、前記第1の開口部は前シリンダ上部開口し、前第2の開口部は前記シリンダ下部開口して前記クランクケースからの圧縮空気を前記導管に導入することができ前記圧縮空気補助式燃料噴射システムは前記導管に連通する燃料供給口を有する燃料計量装置を有し、前記シリンダ内の燃焼により生ずる圧縮波は前記第1の開口部から前記導管に入ることができ、前記第1の開口部は、前記圧縮空気が前記第1の開口部から前記シリンダに入る噴射期間の間に、前記圧縮空気全体が加圧されるように、前記圧縮空気の流れが前記シリンダ内に入るのを抑制、前記第2の開口部は、前記ストンヘッドが上死点位置へ向けて動くときに、前記ピストンヘッドの後ろで開くことを特徴とするエンジン。
  10. 前記ピストンヘッド穴をし、前記穴は、前記第1の開口部に整列配置することができ、燃料内の潤滑剤を前記第1の開口部から前記穴内へ通して、前記ピストンヘッドをピストンロッドに接続する軸受を潤滑することができることを特徴とする請求項記載のエンジン。
  11. 前記シリンダは、前記ピストンヘッドが上死点位置にあるときに、前記第1の開口部から前記ピストンヘッドの後端を通り過ぎた位置までシリンダ内壁に沿った潤滑チャネルを含むことを特徴とする請求項記載のエンジン。
  12. 前記潤滑チャネルは、前記クランクケース内へ開口する空気取入口に連通することを特徴とする請求項11記載のエンジン。
  13. 前記導管は、前記第1の開口部から前記シリンダ内へ燃料および空気を送出する期間の後半に、前記燃焼生成圧縮波を反射し当該反射を前記第1の開口部へ射パイプを形成することを特徴とする請求項記載のエンジン。
  14. クランクケースとエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンであって、
    前記圧縮空気補助式燃料噴射システムは、前記クランクケースと前記シリンダとの間に導管を有し、前記導管は、前記シリンダ内へ連通する第1の開口部及び第2の開口部を有し、前記シリンダ内の燃焼により生ずる圧縮波は前記第1の開口部から前記導管に入ることができ、前記圧縮空気補助式燃料噴射システムは前記導管に連通する燃料供給口を有する燃料計量装置を有し、前記エンジンは、前記第1および第2の開口部を開閉する手段を有し、前記第2の開口部は前記第1の開口部が開いているときに閉じられ、前記シリンダ内のピストンヘッドが上死点位置へ向けて動くとき、前記第1の開口部が閉じているときの大半の間に開かれることを特徴とするエンジン。
  15. 前記第1および第2の開口部を開閉する手段は前記シリンダ内を往復する前記ピストンヘッドであることを特徴とする請求項14記載のエンジン。
  16. 前記第2の開口部は開かれるランクケース内に連通することを特徴とする請求項14記載のエンジン。
  17. 前記導管は記第2の開口部閉じられると前記第1の開口部用の射パイプを形成し、前記シリンダ内の燃焼により生ずる圧縮波は前記導管に入り、前記第1の開口部が開いている後半の間に前記圧縮波は前記閉じられた第2の開口部により反射されて前記第1の開口部へ戻されることを特徴とする請求項14記載のエンジン。
  18. 前記導管は、当該反射された圧縮波を長くするための拡張チャンバ部を含むことを特徴とする請求項17記載のエンジン。
  19. 前記第1の開口部は、前記第1の開口部が閉じた後に圧縮気が前記導管内に残るように、前記第1の開口部を通る空気の流れを抑制するとを特徴とする請求項14記載のエンジン。
  20. 前記第2の開口部は、前記第1の開口部が閉じた後に前記導管内の前記圧縮気の圧力が前記ランクケース内に解放されるように、前記クランクケース内に連通することができることを特徴とする請求項19記載のエンジン。
  21. 記クランクケース負圧の間、前記ピストンヘッドの前進ストロークの間に燃料が前記導管内に負圧吸引され且つ前記ピストンヘッドの後進ストロークの間に空気が前記導管内に圧縮導入されるように、前記第1の開口部は閉じられ、前記第2の開口部は開けられることを特徴とする請求項1記載のエンジン。
  22. 前記導管は、前記シリンダ内の燃焼後に前記第1の開口部から入る圧縮波を反射する射パイプを形成し、且つ、前記第1の開口部から前記シリンダ内へ燃料を送出するのを補助するために所定の期間に前記第1の開口部へ前記反射縮波を送出するとを特徴とする請求項1記載のエンジン。
  23. 前記第2の開口部は、前記反射パイプを形成するために閉じられとを特徴とする請求項22記載のエンジン。
  24. 前記第2の開口部は、前記管を前記ランクケースに連通するために開くことができることを特徴とする請求項23記載のエンジン。
  25. 前記管は、前記反射された圧縮波を長くするための拡張チャンバ部を含むことを特徴とする請求項22記載のエンジン。
  26. 前記所定の期間は、前記第1の開口部が開いている期間の後半に含まれることを特徴とする請求項22記載のエンジン。
  27. 前記射システムは、単一の噴射サイクルの間に、第1の量の燃料および圧縮気を第1の圧力で前記シリンダ内に噴射し、次の第2の量の燃料および圧縮気をより高い第2の圧力で前記シリンダ内に噴射するとを特徴とする請求項22記載のエンジン。
  28. 前記第1の開口部が閉じた後に前記圧縮気は前記管内に残り、前記第2の開口部は、その後開いて前記管内部の圧力を解放するとを特徴とする請求項22記載のエンジン。
  29. エンジンのシリンダに連通する第1の開口部とクランクケースに連通する第2の開口部を備えた管を有する内燃エンジンの圧縮空気補助式燃料噴射システムであって、
    前記燃料噴射システムは前記導管に連通する燃料噴射口を有する燃料計量装置を有し、前記シリンダ内には往復運動するピストンヘッドが設けられ、前第1及び第2の開口部は、前記1の開口部から前記導管に入る前記シリンダ内燃焼により生ずる圧縮波が、前記導管進み反射して前記第1の開口部にるように選択的に前記ピストンヘッドにより閉じられ、前記導管は、当該反射された圧縮波が前記第1の開口部から前記シリンダ内へ燃料を送出するのを補助するとを特徴とするシステム。
  30. 前記第2の開口部は、前記管を前記エンジンの前記クランクケースに連通するために開けることができることを特徴とする請求項29記載のシステム。
  31. 前記管は、前記反射された圧縮波を長くするための拡張チャンバ部を含むことを特徴とする請求項29記載のシステム。
  32. 前記管は、単一の噴射サイクルの間に、第1の量の燃料および圧縮気を第1の圧力で前記シリンダ内に噴射し、次の第2の量の燃料および圧縮気をより高い第2の圧力で前記シリンダ内に噴射するとを特徴とする請求項29記載のシステム。
  33. 前記導管の長さは、前記第1の開口部が開いている期間の後半の間に、前記反射された圧縮波を前記第1の開口部へ送出する長さであることを特徴とする請求項29記載のシステム。
  34. 前記導管の長さは、前記エンジンのピストンヘッドが下死点位置を通り過ぎた後に、前記反射された圧縮波を前記第1の開口部へ送出する長さであることを特徴とする請求項29記載のシステム。
  35. 空気および燃料を内燃エンジンのシリンダ内へ噴射する方法であって、前記内燃エンジンはクランクケースとシリンダを有し、前記シリンダ内ではピストンヘッドが往復運動し、前記クランクケースとシリンダを繋ぐ導管が設けられており、前記導管は前記シリンダに連通する噴射ポートと前記クランクケースに連通する吹き出しポートとを有しており、前記シリンダ内の燃焼により生ずる圧縮波は前記噴射ポートから前記導管に入ることができ、前記内燃エンジンは前記導管に連通する燃料供給口を有する燃料計量装置を備えており、前記方法は、
    前記クランクケースから前記導管内へ空気を圧縮導入するステップと、
    前記噴射ポートを開いて、前記導管から該圧縮された空気を前記シリンダ内へ噴射する共に前記燃料計量装置からの燃料を前記噴射ポートから前記シリンダ内へ噴射するステップと、
    前記噴射ポートを閉じるステップと、
    前記き出しポートを開けて前記導管から残りの圧縮気の圧力を前記クランクケースへ解放するステップと、を有することを特徴とする方法。
  36. 前記空気を圧縮導入するステップは、前記吹き出しポートを開けて、圧縮気が前記クランクケースから前記吹き出しポートを通って前記導管に入るのを可能にするステップを含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
  37. 前記噴射ポートを開閉するステップと前記吹き出しポートを開けるス テップは、前記シリンダ内で往復運動するピストンヘッド前記噴射ポート及び前記吹き出しポートを開閉することによりなされることを特徴とする請求項35記載の方法。
  38. 前記噴射ポートから前記エンジンのピストンヘッドの穴内へ潤滑剤を通らせて、前記ピストンヘッドとピストンロッドとの間の軸受を潤滑するステップをさらに含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
  39. 前記シリンダの内にあるチャネルに沿って前記噴射ポートから前記ストンヘッドの後端を通り過ぎた位置へ潤滑剤を通らせるステップをさらに含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
  40. 前記噴射ポートが開いているときに記吹き出しポートを閉じることにより、前記導管を閉鎖端射パイプするステップをさらに含むことを特徴とする請求項35記載の方法。
  41. クランクケースとエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンであって、
    前記シリンダ内には往復運動するピストンヘッドが設けられており、前記燃料噴射システムは、前記クランクケースから圧縮空気が導入される導管を有し、前記導管には燃料計量装置の燃料供給口が接続されており、前記導管は前記燃料計量装置からの燃料及び圧縮空気を前記シリンダ内に噴射する噴射ポートを有し、前記シリンダ内の燃焼により生ずる圧縮波は前記噴射ポートから前記導管に入ることができ、前記噴射システムは、前記噴射ポートが前記ストンヘッドによって閉じられ且つ前記ピストンヘッドが上死点位置へ向けて動いているときの大半の間に、前記導管内の圧縮空気圧力を前記クランクケースに解放するための解放手段を有し、前記解放手段は、前記導管と前記ランクケースとの間に、記圧縮空気入口として機能すると共に前記圧縮空気圧力を解放するポートとして機能する1つの開口部を備え、前記1つの開口部は前記シリンダの底部に設けられることを特徴とするエンジン。
  42. クランクケースとエンジンのシリンダとの間に接続された圧縮空気補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンであって、
    前記燃料噴射システムは、前記シリンダ内へ開口する第1の開口部と前記シリンダの比較的低い位置に開口する第2の開口部との間に導管を有し、前記シリンダ内の燃焼により生ずる圧縮波は前記第1の開口部から前記導管に入ることができ、前記導管には燃料計量装置の燃料供給口が接続されており、前記エンジンは、前記第1および第2の開口部を直接開閉するピストンヘッドを有し、前記ピストンヘッドは前記シリンダ内を往復運動し、前記第2の開口部は、前記第1の開口部が開いているときの大半の間に前記ピストンヘッドによって閉じられ、前記第2の開口部は、前記第1の開口部が前記ピストンヘッドによって閉じられているときの大半の間に開いていることを特徴とするエンジン。
  43. エンジンのシリンダに接続された補助式燃料噴射システムを有する内燃エンジンであって、
    前記シリンダ内には往復運動するピストンヘッドが設けられ、前記シリンダにはクランクケースが接続されており、前記補助式燃料噴射システムは記シリンダ内へ開口する噴射ポートと前記クランクケースへ開口する第2のポートとを備えた導管を有し、前記導管には燃料計量装置の燃料供給口が接続されており、前記導管は前記第2のポートが閉じられると反射パイプとなり、前記シリンダ内の燃焼により生ずる圧縮波が前記噴射ポートから前記導管へ入ると当該圧縮波を反射するすることができ、且つ、前記燃料計量装置の燃料供給口から前記噴射ポートを介して前記シリンダ内へ燃料を送出するのを補助するために所定周期で前記噴射ポートへ前記反射された圧縮波を送出するとを特徴とするエンジン。
  44. 複数の開口部を備えた導管を有する内燃エンジン用補助式燃料噴射システムであって、前記複数の開口部のうちの第1開口部が前記内燃エンジンのシリンダに開口し、前記シリンダ内には往復運動するピストンヘッドが設けられ、前記導管には燃料計量装置の燃料供給口が接続されており、
    前記複数の開口部は、前記第1開口部から前記導管に入る前記シリンダ内燃焼により生ずる圧縮波が、前記導管進み反射して前記第1開口部戻るように選択的に閉じることができ、前記導管は、当該反射された圧縮波が前記燃料計量装置の燃料供給口から前記第1開口部を介して前記シリンダ内へ燃料を送出するのを補助する射パイプを形成することを特徴とするシステム。
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