JP4709902B2 - Fuel injection system for internal combustion engines - Google Patents

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Description

本発明は内燃エンジン用の燃料噴射システムに関する。     The present invention relates to a fuel injection system for an internal combustion engine.

自動車の大半の内燃エンジンは現在、燃料噴射システムを使用して燃料をエンジンの燃焼室に供給する。燃料噴射システムは、燃料の吐出しをより大きく制御し、かつエンジンがエンジンの全体的効率を改善するだけでなく、排気規制目標を満たすことも可能にするので、キャブレタの早期技術に取って代わるようになった。   Most internal combustion engines in automobiles currently use a fuel injection system to supply fuel to the combustion chamber of the engine. The fuel injection system replaces early carburetor technology because it provides greater control over fuel delivery and allows the engine not only to improve the overall efficiency of the engine, but also to meet emissions control goals. It became so.

現在使用されている噴射器はパルス幅変調される。これは、各噴射器がエンジンの各サイクル中に選択期間だけ動作し、噴射器が開いている時間の長さがそのサイクル中に燃焼室に吐き出される燃料の量を決定付けることを意味する。一般的に、そのようなパルス幅変調燃料噴射システムは、固定圧力または正確に分かっている略一定の圧力の燃料供給、および電子制御装置の制御下で予め定められた期間だけ動作させることのできる開閉弁を使用する。既知の圧力と可変であるが制御される開放時間とのそのような組合せの結果、既知量の燃料がエンジンの燃焼室内に噴射される。   Currently used injectors are pulse width modulated. This means that each injector operates for a selected period during each cycle of the engine, and the length of time that the injector is open determines the amount of fuel that is expelled into the combustion chamber during that cycle. In general, such a pulse width modulated fuel injection system can be operated for a predetermined period of time under the control of an electronic controller with a fixed pressure or a substantially constant known fuel supply. Use an on-off valve. As a result of such a combination of known pressure and variable but controlled opening time, a known amount of fuel is injected into the combustion chamber of the engine.

上記の手法は、全てのガソリン噴射システム(ポートおよび直接噴射システムの両方とも)および新しい最先端の高圧「コモンレールディーゼル噴射システムに対しても取られる。最新のコモンレール直接噴射ディーゼル燃料噴射システムは、シリンダ内での燃料の分散を向上しかつ燃焼結果を改善するために、時々マルチプル噴射パルスを使用するが、これらのパルスの各々が可変時間であり(単一パルスの早期燃料噴射システムよりはずっと短い時間であるが)、制御装置は、吐き出される燃料の量を正確に制御するために、各パルス中の噴射器の開放時間を設定する。したがって全ての先行技術のシステムは、ポンプ、圧力調整器、および(開閉弁として効果的に機能する)噴射器、ならびに各噴射器の開放時間を制御する精巧な電子制御モジュールを必要とする。燃料噴射システムで使用される噴射器は、(動作が遅くかつ再現性の欠如を免れなかった早期の燃料噴射器よりは)それらの応答が非常に正確かつ迅速である。最新の噴射器は、1ミリ秒未満で開閉することができる。   The above approach is also taken for all gasoline injection systems (both port and direct injection systems) and the new state-of-the-art high pressure "common rail diesel injection systems. The latest common rail direct injection diesel fuel injection systems are cylinders Multiple injection pulses are sometimes used to improve fuel dispersion and improve combustion results within, but each of these pulses is of variable time (much shorter than a single pulse early fuel injection system) The controller sets the injector open time during each pulse in order to accurately control the amount of fuel delivered (though time), so all prior art systems include pumps, pressure regulators , And injectors (which function effectively as on-off valves), and elaborate electronics that control the open time of each injector The injectors used in the fuel injection system are very accurate and quick in their response (rather than the early fuel injectors that were slow and inevitable in reproducibility) Modern injectors can open and close in less than 1 millisecond.

現在入手可能な精巧で高度に発達した燃料噴射システムは自動車の内燃エンジンに使用するのに理想的であるが、そのような精巧度が適さずかつ高価すぎる、内燃エンジンの多くの他の用途が存在する。例えば芝刈り機、チェーンソー、小型発電機、モペット(moped)、スクータ等に使用される小型単筒低出力エンジンは非常に厳しいコスト目標で製造され、かつ出力が低いので、精巧な燃料噴射システムのコストも、利用可能な精巧な燃料噴射システムによって要求される加圧燃料を提供する燃料ポンプを作動させるために必要な電力も、賄うだけの余裕が無い。今日まで、そのような小型エンジンは従来のキャブレタ技術を使用してきた。しかし、今や、そのような小型エンジンは自動車のエンジンと同種の排ガスの排出規制に直面し、排出目標を満たすような仕方で改善しなければならない状況にある。したがって、そのような小型エンジン用の燃料噴射の安価かつ単純なシステムが必要である。   While the sophisticated and highly developed fuel injection systems currently available are ideal for use in automotive internal combustion engines, there are many other uses for internal combustion engines that are not suitable and expensive. Exists. For example, small single-cylinder low-power engines used in lawn mowers, chainsaws, small generators, mopeds, scooters, etc., are manufactured with very strict cost targets and have low output so that sophisticated fuel injection systems There is no room to cover the cost and power needed to operate the fuel pump that provides the pressurized fuel required by the sophisticated fuel injection systems available. To date, such small engines have used conventional carburetor technology. Now, however, such small engines face the same emission regulations as automobile engines and must be improved in a way that meets emission targets. Therefore, there is a need for an inexpensive and simple system for fuel injection for such small engines.

本発明は、第1態様では、可変容積燃焼室と、給気を燃焼室に吐き出すための吸気システムと、燃焼ガスを燃焼室から大気に中継するための排気システムと、燃焼室で一緒に燃焼させるように燃料を給気中に吐き出すための燃料噴射システムとを備え、燃料噴射システムが、容積式ポンプとして機能しかつ噴射器の1回の作動毎に固定量の燃料を小出しする燃料噴射器と、燃料噴射器の作動を制御する制御装置とを含んで成る、内燃エンジンであって、エンジンサイクルの少なくとも大部分の各々で燃料噴射器が制御装置によって複数回作動され、エンジン速度および/または負荷の増加に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を増加させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を増加させ、かつエンジン速度および/または負荷の低下に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を減少させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を減少させる、内燃エンジンが提供される。   The present invention, in a first aspect, combusts together in a variable volume combustion chamber, an intake system for exhaling supply air to the combustion chamber, an exhaust system for relaying combustion gas from the combustion chamber to the atmosphere, and the combustion chamber A fuel injection system for discharging the fuel into the air supply so that the fuel injection system functions as a positive displacement pump and dispenses a fixed amount of fuel for each operation of the injector And a controller that controls the operation of the fuel injector, wherein the fuel injector is operated multiple times by the controller in each of at least a majority of the engine cycle, and the engine speed and / or By increasing the number of fuel injector operations per engine cycle in response to an increase in load, the controller can control the amount of fuel delivered per engine cycle. And the controller reduces the amount of fuel delivered per engine cycle by reducing the number of fuel injector operations per engine cycle in response to a decrease in engine speed and / or load An internal combustion engine is provided.

本発明は、第2態様では、
可変容積燃焼室と、
給気を燃焼室に吐き出すための吸気システムと、
燃焼ガスを燃焼室から大気に中継するための排気システムと、
燃焼室で一緒に燃焼させるように燃料を給気中に吐き出すための燃料噴射システムと、を備え、燃料噴射システムが、
各々が容積式ポンプとして機能しかつ噴射器の1回の作動毎に固定量の燃料を小出しする複数の燃料噴射器と、
複数の燃料噴射器のうちの少なくとも第1燃料噴射器が複数の燃料噴射器のうちの少なくとも第2燃料噴射器によって小出しされる第2設定量とは異なる第1設定量の燃料を小出しすることと、
複数の燃料噴射器の各々の作動を制御する制御装置と、
を含んで成る、内燃エンジンにおいて、
エンジンサイクルの少なくとも大部分の各々で燃料噴射器が制御装置によって複数回作動され、
エンジン速度および/または負荷の増加に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を増加させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を増加させ、
エンジン速度および/または負荷の低下に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を減少させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を減少させる、内燃機関が提供される。
In the second aspect of the present invention,
A variable volume combustion chamber;
An intake system for exhaling supply air to the combustion chamber;
An exhaust system for relaying combustion gases from the combustion chamber to the atmosphere;
A fuel injection system for exhaling fuel into the supply air for combustion together in a combustion chamber, the fuel injection system comprising:
A plurality of fuel injectors, each functioning as a positive displacement pump and dispensing a fixed amount of fuel with each actuation of the injector;
At least a first fuel injector of the plurality of fuel injectors dispenses a first set amount of fuel different from a second set amount dispensed by at least the second fuel injector of the plurality of fuel injectors. When,
A control device for controlling the operation of each of the plurality of fuel injectors;
An internal combustion engine comprising:
The fuel injector is actuated multiple times by the controller in each of at least most of the engine cycle,
In response to an increase in engine speed and / or load, the controller increases the amount of fuel delivered per engine cycle by increasing the number of fuel injector operations per engine cycle;
An internal combustion engine in which the controller reduces the amount of fuel delivered per engine cycle by reducing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle in response to a decrease in engine speed and / or load. Provided.

第3態様では、本発明は、
可変容積燃焼室と、
給気を燃焼室に吐き出すための吸気システムと、
燃焼ガスを燃焼室から大気に中継するための排気システムと、
燃焼室で一緒に燃焼させるように燃料を給気中に吐き出すための燃料噴射システムと、
を備え、燃料噴射システムが、
容積式ポンプとして機能しかつ噴射器の1回の作動毎に固定量の燃料を小出しする燃料噴射器と、
燃料噴射器の作動を制御する制御装置と、
を含んで成る、内燃エンジンであって、
エンジンサイクルの少なくとも大部分の各々で、燃料噴射器が制御装置によって複数回作動され、
エンジン速度および/または負荷の増加に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を増加させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を増加させ、
エンジン速度および/または負荷の低下に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を減少させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を減少させ、
燃料噴射器が、
中に燃料室が形成される筐体と、
電気コイルと、
燃料室から燃料を押し出す電気コイルの作用により筐体の内腔で軸方向に摺動するピストンであって、ピストンが各作動で設定距離を移動することを確実にする2つのエンドストップ間で摺動するピストンと、を含んで成る、内燃エンジンが提供される。
In a third aspect, the present invention provides:
A variable volume combustion chamber;
An intake system for exhaling supply air to the combustion chamber;
An exhaust system for relaying combustion gases from the combustion chamber to the atmosphere;
A fuel injection system for exhaling fuel into the air supply to burn together in the combustion chamber;
A fuel injection system comprising:
A fuel injector that functions as a positive displacement pump and dispenses a fixed amount of fuel for each operation of the injector;
A control device for controlling the operation of the fuel injector;
An internal combustion engine comprising:
In each of at least most of the engine cycle, the fuel injector is actuated multiple times by the controller,
In response to an increase in engine speed and / or load, the controller increases the amount of fuel delivered per engine cycle by increasing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle;
In response to a decrease in engine speed and / or load, the controller reduces the amount of fuel delivered per engine cycle by reducing the number of fuel injector operations per engine cycle;
The fuel injector
A housing in which a fuel chamber is formed;
An electric coil;
A piston that slides axially in the lumen of the housing by the action of an electrical coil that pushes fuel out of the fuel chamber, sliding between two end stops that ensure that the piston moves a set distance with each actuation. An internal combustion engine is provided comprising a moving piston.

第4態様では、本発明は、
可変容積燃焼室と、
給気を燃焼室に吐き出すための吸気システムと、
燃焼ガスを燃焼室から大気に中継するための排気システムと、
燃焼室で一緒に燃焼させるように燃料を給気中に吐き出すための燃料噴射システムと、を備え、燃料噴射システムが、
各々が容積式ポンプとして機能しかつ噴射器の1回の作動毎に固定量の燃料を小出しする複数の燃料噴射器であって、複数の燃料噴射器のうちの少なくとも第1燃料噴射器が複数の燃料噴射器のうちの少なくとも第2燃料噴射器によって小出しされる第2設定量とは異なる第1設定量の燃料を小出しするように構成された複数の燃料噴射器と、
燃料噴射器の作動を制御する制御装置と、を含んで成る、内燃エンジンであって、
エンジンサイクルの少なくとも大部分の各々で、燃料噴射器が制御装置によって複数回作動され、
エンジン速度および/または負荷の増加に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を増加させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を増加させ、
エンジン速度および/または負荷の低下に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を減少させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を減少させ、
各燃料噴射器が、
中に燃料室が形成される筐体と、
電気コイルと、
燃料室から燃料を押し出す電気コイルの作用により筐体の内腔で軸方向に摺動するピストンであって、ピストンが各作動で設定距離を移動することを確実にする2つのエンドストップ間で摺動するピストンと、を含んで成る、内燃エンジンが提供される。
In a fourth aspect, the present invention provides:
A variable volume combustion chamber;
An intake system for exhaling supply air to the combustion chamber;
An exhaust system for relaying combustion gases from the combustion chamber to the atmosphere;
A fuel injection system for exhaling fuel into the supply air so as to burn together in a combustion chamber, the fuel injection system comprising:
A plurality of fuel injectors each functioning as a positive displacement pump and dispensing a fixed amount of fuel for each operation of the injector, wherein at least a first fuel injector of the plurality of fuel injectors A plurality of fuel injectors configured to dispense a first set amount of fuel different from a second set amount dispensed by at least the second fuel injector of the fuel injectors;
An internal combustion engine comprising: a controller for controlling the operation of the fuel injector;
In each of at least most of the engine cycle, the fuel injector is actuated multiple times by the controller,
In response to an increase in engine speed and / or load, the controller increases the amount of fuel delivered per engine cycle by increasing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle;
In response to a decrease in engine speed and / or load, the controller reduces the amount of fuel delivered per engine cycle by reducing the number of fuel injector operations per engine cycle;
Each fuel injector
A housing in which a fuel chamber is formed;
An electric coil;
A piston that slides axially in the lumen of the housing by the action of an electrical coil that pushes fuel out of the fuel chamber, sliding between two end stops that ensure that the piston moves a set distance with each actuation. An internal combustion engine is provided comprising a moving piston.

第5態様では、本発明は、
可変容積燃焼室と、
給気を燃焼室に吐き出すための吸気システムと、
燃焼ガスを燃焼室から大気に中継するための排気システムと、
燃焼室で一緒に燃焼させるように燃料を給気中に吐き出すための燃料噴射システムと、を備え、燃料噴射システムが、
容積式ポンプとして機能しかつ噴射器の1回の作動毎に固定量の燃料を小出しする燃料噴射器と、
燃料噴射器の作動を制御する制御装置と、を含む内燃エンジンであって、
エンジンサイクルの少なくとも大部分の各々で、燃料噴射器が制御装置によって複数回作動され、
エンジン速度および/または負荷の増加に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を増加させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を増加させ、
エンジン速度および/または負荷の低下に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を減少させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を減少させ、
燃料噴射器がカム面によって機械的に駆動され、燃料噴射器が付勢ばねによって作動しかつカム面によって変位可能であるピストンを含み、ピストンの一方向の運動により燃料噴射器の燃料室内に燃料を引き込み、かつピストンの反対方向の運動により燃料を燃料室から押し出し、カム面が複数のカムロブを含み、その各々が各エンジンサイクル中にピストンを駆動することができ、各エンジンサイクル中にどれだけの個数のカムロブがピストンに燃料を燃料噴射器から押し出させるかを制御装置が制御し、
燃料噴射器が、ピストンによって燃料が燃料室からそこを通して押し出される燃料出口と、燃料がそこを通して燃料室内に導入される燃料入口とを含み、燃料噴射器がさらに、燃料入口から燃料室内へ燃料を流入させながら燃料室から燃料入口への燃料の逆流を防止するように動作可能な一方向入口弁と、燃料室から燃料出口へ燃料を流出させながら燃料出口から燃料室への燃料の逆流を防止するように動作可能な一方向出口弁とを有し、
一方向入口弁を制御装置によって作動不能にすることができ、作動不能時に燃料室から燃料入口への燃料の逆流が可能になり、第1の一方向弁の作動不能時にピストンの運動が燃料入口から燃料室内に燃料を引き込み、次いで燃料を燃料室から燃料入口に逆流排出させるためにだけ働く、
内燃エンジンが提供される。
In a fifth aspect, the present invention provides:
A variable volume combustion chamber;
An intake system for exhaling supply air to the combustion chamber;
An exhaust system for relaying combustion gases from the combustion chamber to the atmosphere;
A fuel injection system for exhaling fuel into the supply air so as to burn together in a combustion chamber, the fuel injection system comprising:
A fuel injector that functions as a positive displacement pump and dispenses a fixed amount of fuel for each operation of the injector;
An internal combustion engine including a control device for controlling the operation of the fuel injector,
In each of at least most of the engine cycle, the fuel injector is actuated multiple times by the controller,
In response to an increase in engine speed and / or load, the controller increases the amount of fuel delivered per engine cycle by increasing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle;
In response to a decrease in engine speed and / or load, the controller reduces the amount of fuel delivered per engine cycle by reducing the number of fuel injector operations per engine cycle;
The fuel injector includes a piston that is mechanically driven by a cam surface, the fuel injector is actuated by a biasing spring and is displaceable by the cam surface, and fuel is introduced into the fuel chamber of the fuel injector by unidirectional movement of the piston. And the movement of the piston in the opposite direction pushes the fuel out of the fuel chamber, the cam surface contains multiple cam lobes, each of which can drive the piston during each engine cycle, how much during each engine cycle The control device controls whether the number of cam lobes cause the piston to push fuel out of the fuel injector,
The fuel injector includes a fuel outlet through which fuel is pushed out of the fuel chamber by a piston and a fuel inlet through which fuel is introduced into the fuel chamber, and the fuel injector further directs fuel from the fuel inlet into the fuel chamber. A one-way inlet valve operable to prevent backflow of fuel from the fuel chamber to the fuel inlet while flowing in, and prevents backflow of fuel from the fuel outlet to the fuel chamber while flowing fuel from the fuel chamber to the fuel outlet A one-way outlet valve operable to
The one-way inlet valve can be disabled by the controller, allowing back flow of fuel from the fuel chamber to the fuel inlet when inoperable, and piston movement when the first one-way valve is inoperative Only works to draw fuel from the fuel chamber into the fuel chamber and then drain the fuel back from the fuel chamber to the fuel inlet,
An internal combustion engine is provided.

第6態様では、本発明は、
可変容積燃焼室と、
給気を燃焼室に吐き出すための吸気システムと、
給気を燃焼室に吐き出すための排気システムと、
燃焼ガスを燃焼室から大気に中継するための排気システムと、
燃焼室で一緒に燃焼させるように燃料を給気中に吐き出すための燃料噴射システムと、を備え、燃料噴射システムが、
各々が容積式ポンプとして機能しかつ噴射器の1回の作動毎に固定量の燃料を小出しする複数の燃料噴射器であって、複数の燃料噴射器のうちの少なくとも第1燃料噴射器が複数の燃料噴射器のうちの少なくとも第2燃料噴射器とは異なる量の燃料を小出しするように構成された複数の燃料噴射器と、
複数の燃料噴射器の各々の作動を制御する制御装置と、を含んで成る、内燃エンジンであって、
エンジンサイクルの少なくとも大部分の各々で、燃料噴射器が制御装置によって複数回作動され、
エンジン速度および/または負荷の増加に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を増加させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を増加させ、
エンジン速度および/または負荷の低下に応答して、1エンジンサイクル当たりの燃料噴射器の作動回数を減少させることによって、制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を減少させ、
燃料噴射器がカム面によって機械的に駆動され、燃料噴射器が付勢ばねによって作動しかつカム面によって変位可能であるピストンを含み、ピストンの一方向の運動により燃料噴射器の燃料室内に燃料が引き込まれ、かつピストンの反対方向の運動により燃料が燃料室から押し出され、カム面が複数のカムロブを含み、その各々が各エンジンサイクル中にピストンを駆動することができ、各エンジンサイクル中にどれだけの個数のカムロブがピストンに燃料を燃料噴射器から押し出させるかを制御装置が制御し、
各燃料噴射器が、ピストンによって燃料が燃料室からそこを通して押し出される燃料出口と、燃料がそこを通して燃料室内に導入される燃料入口とを含み、各燃料噴射器がさらに、燃料入口から燃料室内へ燃料を流入させながら燃料室から燃料入口への燃料の逆流を防止するように動作可能な第1の一方向入口弁と、燃料室から燃料出口へ燃料を流出させながら燃料出口から燃料室への燃料の逆流を防止するように動作可能な第2の一方向出口弁とを有し、
各燃料噴射器の一方向入口弁を制御装置によって作動不能にすることができ、作動不能時に燃料室から燃料入口への燃料の逆流が可能になり、第1の一方向弁の作動不能時にピストンの運動が、燃料入口から燃料室内に燃料を引き込み、次いで燃料を燃料室から燃料入口に逆流排出させるためにだけ働く、内燃エンジンが提供される。
In a sixth aspect, the present invention provides:
A variable volume combustion chamber;
An intake system for exhaling supply air to the combustion chamber;
An exhaust system for exhaling supply air to the combustion chamber;
An exhaust system for relaying combustion gases from the combustion chamber to the atmosphere;
A fuel injection system for exhaling fuel into the supply air so as to burn together in a combustion chamber, the fuel injection system comprising:
A plurality of fuel injectors each functioning as a positive displacement pump and dispensing a fixed amount of fuel for each operation of the injector, wherein at least a first fuel injector of the plurality of fuel injectors A plurality of fuel injectors configured to dispense a quantity of fuel different from at least the second fuel injector of the fuel injectors;
A control device for controlling the operation of each of the plurality of fuel injectors,
In each of at least most of the engine cycle, the fuel injector is actuated multiple times by the controller,
In response to an increase in engine speed and / or load, the controller increases the amount of fuel delivered per engine cycle by increasing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle;
In response to a decrease in engine speed and / or load, the controller reduces the amount of fuel delivered per engine cycle by reducing the number of fuel injector operations per engine cycle;
The fuel injector includes a piston that is mechanically driven by a cam surface, the fuel injector is actuated by a biasing spring and is displaceable by the cam surface, and fuel is introduced into the fuel chamber of the fuel injector by unidirectional movement of the piston. Is pulled and fuel is pushed out of the fuel chamber by movement in the opposite direction of the piston, the cam surface includes a plurality of cam lobes, each of which can drive the piston during each engine cycle, and during each engine cycle The controller controls how many cam lobes cause the piston to push fuel out of the fuel injector,
Each fuel injector includes a fuel outlet through which fuel is pushed out of the fuel chamber by a piston and a fuel inlet through which fuel is introduced into the fuel chamber, wherein each fuel injector is further from the fuel inlet into the fuel chamber. A first one-way inlet valve operable to prevent back flow of fuel from the fuel chamber to the fuel inlet while injecting fuel, and from the fuel outlet to the fuel chamber while allowing fuel to flow out of the fuel chamber to the fuel outlet; A second one-way outlet valve operable to prevent fuel backflow;
The one-way inlet valve of each fuel injector can be disabled by the controller, allowing back flow of fuel from the fuel chamber to the fuel inlet when inoperable and the piston when the first one-way valve is inoperative An internal combustion engine is provided in which the movement of the engine serves only to draw fuel from the fuel inlet into the fuel chamber and then back-flow the fuel from the fuel chamber to the fuel inlet.

本発明の好適な実施形態について、以下に添付の図面を参照しながら説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

最初に図1を参照すると、ピストン12がその中で往復動するシリンダ11を備え、シリンダ11およびピストン12がそれらの間に燃焼室13を画定して成る、内燃エンジン10を図に見ることができる。ピストン12はコネクティングロッド14によってクランクシャフト15に接続され、それは次にカムシャフト16に接続される。プッシュロッド型機構のような機構(図示せず)が、カムシャフト16とエンジンの排出弁および入口弁である2つのポペット弁17および18との間に使用される。カムシャフト16は入口弁18および排出弁17をシリンダ11内のピストン12の運動とタイミングを合わせて開放させる駆動し、戻しばねがポペット弁17および18をそれらの弁座に戻すように付勢する。エンジン10は単純なエンジン、例えば芝刈り機または他の庭用機器の単筒エンジンである。   Referring initially to FIG. 1, one can see an internal combustion engine 10 with a piston 12 comprising a cylinder 11 that reciprocates therein, the cylinder 11 and the piston 12 defining a combustion chamber 13 therebetween. it can. Piston 12 is connected to crankshaft 15 by connecting rod 14, which in turn is connected to camshaft 16. A mechanism (not shown), such as a push rod type mechanism, is used between the camshaft 16 and the two poppet valves 17 and 18, which are engine exhaust and inlet valves. The camshaft 16 drives the inlet valve 18 and the discharge valve 17 to open in time with the movement of the piston 12 in the cylinder 11, and the return spring biases the poppet valves 17 and 18 back to their valve seats. . The engine 10 is a simple engine, such as a single cylinder engine of a lawn mower or other garden equipment.

エンジン10は、入口弁18の上流の入口通路20内に燃料を吐き出すように構成された燃料噴射器19を含む燃料噴射システムを有する。給気の燃焼室13内への流れを絞るために、スロットル弁21が入口通路20内に配置される。スロットル弁21にセンサが接続され、スロットル弁21の回転位置およびしたがってエンジン負荷を示す信号を、ライン22を介して電子制御ユニット23にフィードバックする。ECU23はまた、カムシャフトセンサ25(代わりにクランクシャフトセンサに置換することができる)によって生成されるタイミング信号を、ライン24を介して受信する。センサ25によって生成されるタイミング信号およびスロットル弁21に取り付けられたセンサによって生成される負荷信号を考慮して、ECU23は制御信号を生成し、それはライン26を介して噴射器19に中継され、噴射器19の作動を制御する。   The engine 10 has a fuel injection system that includes a fuel injector 19 configured to expel fuel into an inlet passage 20 upstream of the inlet valve 18. A throttle valve 21 is disposed in the inlet passage 20 in order to restrict the flow of the supply air into the combustion chamber 13. A sensor is connected to the throttle valve 21, and a signal indicating the rotational position of the throttle valve 21 and thus the engine load is fed back to the electronic control unit 23 via the line 22. The ECU 23 also receives the timing signal generated by the camshaft sensor 25 (which can alternatively be replaced by a crankshaft sensor) via line 24. Considering the timing signal generated by the sensor 25 and the load signal generated by the sensor attached to the throttle valve 21, the ECU 23 generates a control signal, which is relayed to the injector 19 via the line 26 and injected. The operation of the device 19 is controlled.

噴射器19の第1実施例を図2に示す。噴射器19は、燃料が噴射器の本体内に入る前に燃料から不純物を除去するためにフィルタ31が配置された、燃料入口30を有する。噴射器の本体32は、圧電素子のスタック34が配設されたキャビティ33を有する。入口30によって導入された燃料は、通路35に沿ってスタック34を通過する。可撓性ダイアフラム36がスタック34の自由端に当接し、ダイアフラム36は、スタック34を貫通する通路35と整列する一方向弁37を組み込んでいる。キャビティ33の部分38は可撓性ダイアフラム36によって画定され、この部分38は、一方向リード弁40によって開閉される燃料出口通路39に通じる。リード弁40の下流には、燃料の通過を可能にするアパーチャがそこを貫通している高電圧静電帯電電極41がある。電極41の下流には、複数の燃料出口オリフィスがそこに画定された燃料出口円板42がある。電極41および円板42が一緒に噴射器を通過する燃料に電荷を印加するために、この円板42はまた電極としても機能するように帯電され、これは燃料の霧化を助長する。   A first embodiment of the injector 19 is shown in FIG. The injector 19 has a fuel inlet 30 in which a filter 31 is arranged to remove impurities from the fuel before the fuel enters the injector body. The injector body 32 has a cavity 33 in which a stack 34 of piezoelectric elements is disposed. The fuel introduced by the inlet 30 passes through the stack 34 along the passage 35. A flexible diaphragm 36 abuts the free end of the stack 34, and the diaphragm 36 incorporates a one-way valve 37 that aligns with a passage 35 through the stack 34. A portion 38 of the cavity 33 is defined by a flexible diaphragm 36 that leads to a fuel outlet passage 39 that is opened and closed by a one-way reed valve 40. Downstream of the reed valve 40 is a high voltage electrostatic charging electrode 41 through which an aperture that allows fuel to pass therethrough. Downstream of the electrode 41 is a fuel outlet disk 42 having a plurality of fuel outlet orifices defined therein. Because electrode 41 and disk 42 together apply a charge to the fuel passing through the injector, this disk 42 is also charged to function as an electrode, which facilitates atomization of the fuel.

単純な重力供給式燃料吐出しシステム(図示せず)は燃料タンク(図示せず)から燃料入口30に燃料を中継し、燃料は次いでフィルタ31によって濾過される。燃料は次いで、圧電素子のスタック34の膨張によって図2の燃料噴射器に引き込まれ、かつそこから排出される。スタック34の圧電素子に電圧が印加されるとそれらは膨張し、この膨張はスタック34の長さを増大させ、可撓性ダイアフラム36を押圧させる。これが発生すると一方向弁37が閉じ、部分38の燃料は、スタック34の作用で撓曲するダイアフラム36によって、部分38から押し出される。燃料を部分38から排出させることができるように、一方向弁40が開き、排出された燃料は次いで帯電電極41のオリフィスを通過し、次に燃料出口円板42のオリフィスを通過して空気入口通路20(図1に示す)内に入る。電極41および円板42を通過する燃料は静電荷を受け取り、この静電荷は、燃料出口円板42のオリフィスから排出される燃料の霧化を助ける。   A simple gravity fed fuel delivery system (not shown) relays fuel from a fuel tank (not shown) to the fuel inlet 30 which is then filtered by a filter 31. The fuel is then drawn into and discharged from the fuel injector of FIG. 2 by expansion of the stack 34 of piezoelectric elements. When a voltage is applied to the piezoelectric elements of the stack 34, they expand, which increases the length of the stack 34 and causes the flexible diaphragm 36 to be pressed. When this occurs, the one-way valve 37 closes and the fuel in the portion 38 is pushed out of the portion 38 by the diaphragm 36 that bends under the action of the stack 34. The one-way valve 40 is opened so that fuel can be discharged from the portion 38, and the discharged fuel then passes through the orifice of the charging electrode 41 and then through the orifice of the fuel outlet disk 42 to the air inlet. Enter the passage 20 (shown in FIG. 1). The fuel passing through the electrode 41 and the disk 42 receives an electrostatic charge, which helps to atomize the fuel discharged from the orifice of the fuel outlet disk 42.

ひとたび電圧が圧電素子のスタック34から取り除かれると、スタック34はその原長に戻り、弾性的性質の可撓性ダイアフラム36はその原位置に戻り、それによって噴射器のキャビティの部分38の容積が増大する。これは次に一方向弁40を閉じさせて、部分38を燃料出口から封鎖させる一方で、一方向弁37が開き、燃料は通路35に流入してキャビティ38に充満することができる。キャビティ38は次いで、空気入口通路20への燃料の次の噴射に備えた新鮮な燃料を充填することができる。   Once the voltage is removed from the stack 34 of piezoelectric elements, the stack 34 returns to its original length and the elastic flexible diaphragm 36 returns to its original position, thereby increasing the volume of the injector cavity portion 38. Increase. This in turn causes the one-way valve 40 to close and seals the portion 38 from the fuel outlet while the one-way valve 37 opens so that fuel can flow into the passage 35 and fill the cavity 38. The cavity 38 can then be filled with fresh fuel in preparation for the next injection of fuel into the air inlet passage 20.

図2で、制御ライン26は圧電素子のスタック34に電気接続され、かつ高電圧静電帯電電極41にも電気接続されていることが分かる。   In FIG. 2 it can be seen that the control line 26 is electrically connected to the stack 34 of piezoelectric elements and also to the high voltage electrostatic charging electrode 41.

図2の燃料噴射器は、噴射器の1回の作動毎に同一量の燃料を小出しする容積式ポンプとして動作する。噴射器によって小出しされる燃料の量は各作動で一定である。これは、そこを通過する燃料の流れを制御する開閉弁として機能する噴射器とは著しく異なり、該噴射器に供給される燃料は、加圧源から供給される。そのような噴射器は、噴射器の開放時間を変動させることによって吐き出される燃料の量を制御する。本発明の噴射器では開放時間のそのような変動は無く、代わりにそれは容積式ポンプとして機能し、1回の作動毎に設定量の燃料を排出する。   The fuel injector of FIG. 2 operates as a positive displacement pump that dispenses the same amount of fuel each time the injector is actuated. The amount of fuel dispensed by the injector is constant for each operation. This is significantly different from an injector that functions as an on-off valve that controls the flow of fuel passing therethrough, and the fuel supplied to the injector is supplied from a pressurized source. Such injectors control the amount of fuel expelled by varying the injector opening time. In the injector of the present invention, there is no such variation in the open time, instead it functions as a positive displacement pump and discharges a set amount of fuel per actuation.

図1の噴射器19として動作するのに適した第2型の燃料噴射器を図3に示す。噴射器19は1回の作動毎に設定量の燃料を吐き出し、噴射器自体はある量の燃料をそこから確実に排出させるポンプとして動作し、噴射器の毎回の作動の前後で容積は一定に維持される。噴射器19は、噴射器に流入出する流体の正しい流路を確実にする2つの一方向逆止弁を持ち、定容積ユニットとして働くシリンダ内で摺動するソレノイド駆動ピストンを持つ単純な容積式ポンプである。噴射器はポンプユニットおよび流量計測ユニットの両方として働く。各パルスによって吐き出される流量は、噴射器の前後の差圧にもかかわらず固定幾何学量であり、噴射器は、吸込みマニホルドの吸込み通路20の圧力の変動に対して感応しなくなる。   A second type of fuel injector suitable for operation as the injector 19 of FIG. 1 is shown in FIG. The injector 19 discharges a set amount of fuel each time it operates, and the injector itself operates as a pump that reliably discharges a certain amount of fuel from it, and the volume remains constant before and after each operation of the injector. Maintained. The injector 19 is a simple positive displacement type with two one-way check valves that ensure the correct flow path for fluid flowing into and out of the injector, and a solenoid driven piston that slides in a cylinder that acts as a constant volume unit. It is a pump. The injector serves as both a pump unit and a flow measurement unit. The flow rate expelled by each pulse is a fixed geometry regardless of the differential pressure across the injector, and the injector becomes insensitive to variations in the pressure in the suction passage 20 of the suction manifold.

図2の噴射器は、単純な重力供給構成(図示せず)により燃料を受け取るために、燃料タンク(図示せず)に接続される燃料入口通路50を有する。ばね付勢された一方向弁51は、入口通路50から噴射器の燃料室52内への燃料の流れを制御する。ばね付勢された一方向弁53は、キャビティ52から燃料出口管54への燃料の流出を制御し、該燃料出口管を通して燃料は(直接または遠隔噴射ノズルへの導管を経由して)空気吸入通路20に吐き出すことができる。   The injector of FIG. 2 has a fuel inlet passage 50 connected to a fuel tank (not shown) for receiving fuel by a simple gravity supply configuration (not shown). A spring-biased one-way valve 51 controls the flow of fuel from the inlet passage 50 into the fuel chamber 52 of the injector. A spring-biased one-way valve 53 controls the outflow of fuel from the cavity 52 to the fuel outlet tube 54 through which the fuel is aspirated (directly or via a conduit to a remote injection nozzle). It can be discharged into the passage 20.

ピストン55は噴射器本体内に摺動自在に配設される。それは付勢ばね56によって作動し、ソレノイド57によって包囲される。端板58がピストン55に接続され、ソレノイド57の端面全体にわたってピストンから半径方向外向きに延びる。ソレノイド57はライン26によってECU23に接続される。   The piston 55 is slidably disposed in the injector body. It is actuated by a biasing spring 56 and is surrounded by a solenoid 57. An end plate 58 is connected to the piston 55 and extends radially outward from the piston over the entire end face of the solenoid 57. Solenoid 57 is connected to ECU 23 by line 26.

ピストン55が付勢ばね56によってその最下点(すなわち燃料室52がその最大容積を有する点)まで偏倚された状態から始まり、燃料室52には噴射に備えた燃料が注入される。次いでソレノイド57の励磁により、板58が引き寄せられてソレノイド57と接触またはほぼ接触する。ピストン55は付勢ばね56の力に対抗して上向きに移動し、燃料室52の容積を低減させる。これにより燃料室52から燃料が確実に排出され、一方向弁53が開き、ピストン55が燃料を燃料室52から燃料出口54の外に押し出すことが可能になる。   The piston 55 starts from a state in which the piston 55 is biased to its lowest point (that is, the point where the fuel chamber 52 has its maximum volume) by the biasing spring 56, and fuel for injection is injected into the fuel chamber 52. Next, the excitation of the solenoid 57 causes the plate 58 to be attracted and contact or substantially contact the solenoid 57. The piston 55 moves upward against the force of the biasing spring 56 and reduces the volume of the fuel chamber 52. As a result, the fuel is reliably discharged from the fuel chamber 52, the one-way valve 53 is opened, and the piston 55 can push the fuel out of the fuel outlet 54 from the fuel chamber 52.

ひとたびソレノイド57が消磁すると、付勢ばね56がピストン55を下方に押し下げ、板58をソレノイド57から離隔させる。ピストン55の下降運動は燃料室52の容積を増大させ、これは一方向弁53を閉じ、かつ一方向弁51を開く効果を持つ。移動するピストン55は燃料入口50から燃料室52内に燃料を引き込み、燃料の次の小出しに備えて燃料室52に完全に充満させる。   Once the solenoid 57 is demagnetized, the biasing spring 56 pushes the piston 55 downward, causing the plate 58 to move away from the solenoid 57. The downward movement of the piston 55 increases the volume of the fuel chamber 52, which has the effect of closing the one-way valve 53 and opening the one-way valve 51. The moving piston 55 draws fuel from the fuel inlet 50 into the fuel chamber 52 and completely fills the fuel chamber 52 in preparation for the next dispensing of fuel.

噴射器は、ピストン55が各作動毎に設定された距離を移動するように構成される。ピストン55は2つのエンドストップ間を移動する。したがって、噴射器の1回の作動毎に、ピストン55は設定量の燃料を排出させ、設定量の燃料は燃料出口54から小出しされる。噴射器によって小出しされる燃料の量は、各作動毎に一定である。   The injector is configured such that the piston 55 moves a set distance for each actuation. The piston 55 moves between the two end stops. Therefore, each time the injector is operated, the piston 55 discharges a set amount of fuel, and the set amount of fuel is dispensed from the fuel outlet 54. The amount of fuel dispensed by the injector is constant for each operation.

噴射器によって小出しされる燃料の典型的な固定量は、一般的に0.1μlから1μlの間であるが、通常は0.5μl未満である。噴射器は通常、300Hzないし1KHz超の周波数で動作することができ、好ましくは1KHzから2KHzの間である。そのような量および動作周波数は、小型エンジン市場の多くのエンジン排気量に適している。   A typical fixed amount of fuel dispensed by the injector is generally between 0.1 μl and 1 μl, but usually less than 0.5 μl. The injector can usually operate at a frequency of 300 Hz to more than 1 KHz, preferably between 1 KHz and 2 KHz. Such amounts and operating frequencies are suitable for many engine displacements in the small engine market.

図3の噴射器の作動原理は、作動パルス毎に幾何学的固定量の燃料を吐き出すことである。異なる排気量および出力のエンジンは燃料消費率が異なるので、個々のエンジンに最もよく適合させるには、パルスボリューム(pulse volume)を最適化する必要がある。   The operating principle of the injector of FIG. 3 is to discharge a geometrically fixed amount of fuel with each operating pulse. Since engines with different displacements and outputs have different fuel consumption rates, the pulse volume needs to be optimized to best fit the individual engine.

図3の噴射器を大量に、したがって可能な限りの最低価格で製造するために、広範囲の異なるサイズのエンジンに適合する1つのサイズの噴射器を持つことが有利である。これを達成するために、噴射器のピストンの行程は、各噴射器の特定の用途に望ましいパルスボリュームをもたらすように、製造中にシムを取り付けることによって容易に調整することができる。   In order to produce the injector of FIG. 3 in large quantities and therefore at the lowest possible price, it is advantageous to have one size injector that is compatible with a wide range of different sized engines. To accomplish this, the stroke of the injector piston can be easily adjusted by mounting shims during manufacture to provide the desired pulse volume for the particular application of each injector.

図3は、シムが無く、結果的に各パルスでピストン55の最大可能な行程が得られる噴射器を示す。シム59が取り付けられた同じ噴射器を図4に示す。シム59の使用によって、ピストン55の行程は低減し、噴射器をより小さい排気量のエンジンに最適化することができる。噴射器の吐出し量は依然として幾何学的に固定され、その動作中に作動毎に再現可能である。   FIG. 3 shows an injector that is free of shims and results in the maximum possible stroke of the piston 55 with each pulse. The same injector with shim 59 attached is shown in FIG. The use of shims 59 reduces the stroke of the piston 55 and allows the injector to be optimized for smaller displacement engines. The discharge rate of the injector is still geometrically fixed and can be reproduced from operation to operation during its operation.

重要な特徴は、噴射器の排除量が常に定幾何学量であり、エンジンでの使用時に、燃料吐出しの精度が確保されることである。しかし、シムの使用は、製造の最後の段階で、広範囲のエンジンに適合するように容易に構成することのできる、略同一の噴射器ユニットの費用効率の良い大量生産を可能にする。   The important feature is that the amount of ejector of the injector is always a constant geometric amount, and the accuracy of fuel discharge is ensured when used in the engine. However, the use of shims allows for cost-effective mass production of substantially identical injector units that can be easily configured to fit a wide range of engines at the end of manufacturing.

図5は、本発明に係る噴射器の第4実施形態を示す。図3および4の実施形態の場合と同様に、噴射器は、付勢ばね501およびソレノイド502の作用により移動可能なピストン500を含む。ピストン500は燃料室503内に摺動可能である。一方向入口弁504は、燃料を燃料入口505から燃料室503内に引き込むことを可能にするが、燃料が燃料室503から燃料入口505に排出されることを防止する。一方向出口弁506は、燃料が燃料室503から燃料出口507に排出されることを可能にするが、燃料が燃料出口507から燃料室503内に引き込まれることを防止する。   FIG. 5 shows a fourth embodiment of the injector according to the present invention. As in the embodiment of FIGS. 3 and 4, the injector includes a piston 500 that is movable by the action of a biasing spring 501 and a solenoid 502. The piston 500 can slide in the fuel chamber 503. The one-way inlet valve 504 allows fuel to be drawn into the fuel chamber 503 from the fuel inlet 505, but prevents fuel from being discharged from the fuel chamber 503 to the fuel inlet 505. The one-way outlet valve 506 allows fuel to be discharged from the fuel chamber 503 to the fuel outlet 507, but prevents fuel from being drawn into the fuel chamber 503 from the fuel outlet 507.

図3および4の実施形態とは異なり、図5の噴射器は、ばね501を使用して、ピストン500が燃料を燃料室503から燃料出口507に排出させるように強制し、かつソレノイド502を使用して、燃料を燃料室503に引き込むようにピストンを移動させる(これは図3および4の実施形態の逆である)。ピストン500は、ソレノイド502の端面全体にわたってピストン500から半径方向外向きに延びる端板508を有する。排出される燃料の量、ばね定数等は、上述したものと同一または同様である。   Unlike the embodiment of FIGS. 3 and 4, the injector of FIG. 5 uses a spring 501 to force the piston 500 to discharge fuel from the fuel chamber 503 to the fuel outlet 507 and uses a solenoid 502. The piston is then moved to draw fuel into the fuel chamber 503 (this is the reverse of the embodiment of FIGS. 3 and 4). Piston 500 has an end plate 508 that extends radially outward from piston 500 over the entire end surface of solenoid 502. The amount of fuel discharged, the spring constant, etc. are the same as or similar to those described above.

図6は、ピストン500の変位を制限し、それによって噴射器の作動毎に小出しされる燃料の量を設定するために、シム509が燃料室503に設けられた図5の実施形態の変形例を示す。シム509は、燃料室503を一方向出口弁506および燃料出口501と連通させるように貫通するアパーチャを有する。上述の通り、シムの使用は、適切なサイズのシムを選択することによって出力される燃料の量が異なる、略同一の噴射器ユニットを作る製造工程を可能にする。   FIG. 6 shows a variation of the embodiment of FIG. 5 in which a shim 509 is provided in the fuel chamber 503 to limit the displacement of the piston 500 and thereby set the amount of fuel dispensed with each actuation of the injector. Indicates. The shim 509 has an aperture that penetrates the fuel chamber 503 so as to communicate with the one-way outlet valve 506 and the fuel outlet 501. As described above, the use of shims allows for a manufacturing process that produces substantially identical injector units that differ in the amount of fuel output by selecting an appropriately sized shim.

図4および6で、図示されたシム59、509は噴射器の筐体に固定されているが、図示されたシム59、509の代わりに、またはそれに追加して、シムはピストン55、500のいずれかに取り付けることができる。   4 and 6, the illustrated shims 59, 509 are secured to the injector housing, but instead of or in addition to the illustrated shims 59, 509, the shims Can be attached to either.

図7は、ピストン701がソレノイド702およびバックアイアン703の中心に位置する噴射器700を示す。バックアイアン703は、ソレノイド巻線の周囲に磁束の流れを向けるように設計される。ピストン701は、ソレノイド702が励磁したときに、バックアイアン703と係合するように引き込まれる。ピストンばね704は、ソレノイドが消磁したときに、ピストン701をバックアイアン703から押し離す。ピストン701を貫通する燃料通路に、燃料入口逆止弁705が配置される。燃料通路は、ピストンを介する燃料室706への燃料の流れを可能にする。燃料は、出口逆止弁708を介して燃料室706から燃料出口707に小出しされる。図7の噴射器では、図8a)ないしd)に示すようにピストン701の運動が入口逆止弁705の動作を補助することが有利である。図8aは、その底部停止位置にあるピストン701を示す。逆止弁705のボールの質量は、それ自体のばねが入口逆止弁705を閉じさせ、したがって燃料室706を密閉するのを助長する。   FIG. 7 shows an injector 700 in which a piston 701 is located in the center of a solenoid 702 and a back iron 703. The back iron 703 is designed to direct the flow of magnetic flux around the solenoid winding. The piston 701 is pulled to engage with the back iron 703 when the solenoid 702 is excited. The piston spring 704 pushes the piston 701 away from the back iron 703 when the solenoid is demagnetized. A fuel inlet check valve 705 is disposed in a fuel passage that penetrates the piston 701. The fuel passage allows fuel flow to the fuel chamber 706 via the piston. Fuel is dispensed from the fuel chamber 706 to the fuel outlet 707 via the outlet check valve 708. In the injector of FIG. 7, it is advantageous that the movement of the piston 701 assists the operation of the inlet check valve 705 as shown in FIGS. 8a) -d). FIG. 8a shows the piston 701 in its bottom stop position. The mass of the check valve 705 ball helps its own spring close the inlet check valve 705 and thus seal the fuel chamber 706.

図8b)に示すように、ソレノイドコイル702が電流により励磁されると、ピストン701は、バックアイアン703内を流れる磁束によって引き上げられる。この動きの中で、入口逆止ボールの慣性はボールをその座と確実に接触させ、それは入口弁705の堅固な密閉を確実にし、したがって燃料室706から排出される全ての流体が、出口逆止弁708を通して流出することを確実にする。図8c)に示すように、ピストン701がその上部位置に達し、燃料のパルスボリュームが排出されると、ピストン701はそのエンドストップによって急速に停止する。しかし、入口逆止弁705のボールはそれ自体のモーメントのため上昇し続け、入口逆止弁705を開放させる。このとき、ソレノイド702は消磁し、ピストンばね704がピストン701を下方に押し下げる。   As shown in FIG. 8 b), when the solenoid coil 702 is excited by current, the piston 701 is pulled up by the magnetic flux flowing in the back iron 703. In this motion, the inertia of the inlet check ball ensures that the ball is in contact with its seat, which ensures a tight seal of the inlet valve 705 so that all fluid discharged from the fuel chamber 706 can be Ensure outflow through stop valve 708. As shown in FIG. 8c), when the piston 701 reaches its upper position and the pulse volume of fuel is discharged, the piston 701 stops rapidly due to its end stop. However, the ball of the inlet check valve 705 continues to rise due to its own moment, causing the inlet check valve 705 to open. At this time, the solenoid 702 is demagnetized, and the piston spring 704 pushes the piston 701 downward.

図8d)に示す通り、ピストン701はそのばねによって駆動されて下方に移動する。入口逆止弁705のボールは、その質量慣性のみならず、燃料の流動の力のためにも遅れてしまい、この状態で、ピストン701が下降し続けるときに、流体を容易に燃料室706内に流入させ、それを満たすことができる。   As shown in FIG. 8d), the piston 701 is driven by its spring and moves downward. The ball of the inlet check valve 705 is delayed not only due to its mass inertia but also due to the force of fuel flow, and in this state, when the piston 701 continues to descend, the fluid can easily flow into the fuel chamber 706. To fill and fill it.

ピストン701がその底部停止に到達すると、それは再び急速に停止し、図8a)に示すように、入口逆止弁705のボールは再びそのモーメントのため、その座と接触させられる。   When the piston 701 reaches its bottom stop, it quickly stops again and the ball of the inlet check valve 705 is again brought into contact with its seat due to its moment, as shown in FIG. 8a).

このようにして、入口逆止弁705の開閉はピストン701の運動によって助長される。これにより、そうしない場合に可能であるより高い頻度で、噴射器を駆動させることが可能になる。   In this way, opening and closing of the inlet check valve 705 is facilitated by the movement of the piston 701. This allows the injectors to be driven at a higher frequency than would otherwise be possible.

図9は、図7および8a)ないし8d)の噴射器の詳細断面図を示す。入口逆止弁705は、ボール710およびばね711を含むことが分かる。   FIG. 9 shows a detailed cross-sectional view of the injector of FIGS. 7 and 8a) to 8d). It can be seen that the inlet check valve 705 includes a ball 710 and a spring 711.

入口逆止弁51のばね711のばね定数は、吸入行程中に、逆止ボールをその座から上昇させるために、一般的に0.4N/mmないし1.75N/mmの範囲で選択され、ピストンの変位は一般的に50ないし150、例えば100μmである。入口逆止弁51は図11では、ボール710および711を含むように図示される。   The spring constant of the spring 711 of the inlet check valve 51 is generally selected in the range of 0.4 N / mm to 1.75 N / mm in order to lift the check ball from its seat during the intake stroke, The displacement of the piston is generally 50 to 150, for example 100 μm. Inlet check valve 51 is illustrated in FIG. 11 as including balls 710 and 711.

ピストンの燃料通路における入口逆止弁の配設により、図10a)ないし10d)および図12に示すように、逆止弁ばね無しで済ますことが可能である。入口逆止弁7000はケージ7002内で移動可能なボール7001を含む(図12参照)。ケージ7002は燃料の流れを可能にするが、ボール7001を所定の位置にトラップし続ける。弁7000の機能は弁705について記載されたのと全く同じであるが、弁7000の開閉の唯一の手段として、ボール7001の質量慣性に依存する。これは、ボールの運動およびピストンの運動が流体の流れの方向と同様に矢印によって示されている、図10a)ないし10d)に見ることができる。図10a)で、ボール7001の移動は弁を閉じさせる。図10b)では、ピストンが下降するときに、ボール7001の質量慣性がボールを座から離して上昇させる(弁前後の流体圧力差も一助となる)。図10d)では、ピストンの下降中にボール7001がその座から遠くに移動し過ぎるのを、ケージ7002が止めることがわかる。ばね無しで弁を使用することにより、コストおよび組立て時間が低減される。ボールの代わりに円板を使用することができ、かつ/これを、円板がケージ7011内で移動可能である図13に示す(この弁は、弁7000について上述した仕方で機能する)。円板の使用により、ピストン中の弁より上の流体通路にトラップされる流体の量を低減し、かつガスのトラップに対する構成の感受性を低下することができる。   By providing an inlet check valve in the fuel passage of the piston, it is possible to dispense with a check valve spring as shown in FIGS. 10a) to 10d) and FIG. The inlet check valve 7000 includes a ball 7001 movable within the cage 7002 (see FIG. 12). The cage 7002 allows fuel flow, but keeps the ball 7001 trapped in place. The function of valve 7000 is exactly the same as described for valve 705, but depends on the mass inertia of ball 7001 as the only means for opening and closing valve 7000. This can be seen in FIGS. 10a) to 10d), in which the movement of the ball and the movement of the piston are indicated by arrows as well as the direction of fluid flow. In FIG. 10a), movement of ball 7001 causes the valve to close. In FIG. 10b), when the piston descends, the mass inertia of the ball 7001 raises the ball away from the seat (the fluid pressure difference before and after the valve also helps). In FIG. 10d) it can be seen that the cage 7002 stops the ball 7001 from moving too far from its seat during the lowering of the piston. By using the valve without a spring, cost and assembly time are reduced. A disc can be used in place of the ball and / or this is shown in FIG. 13 where the disc is movable within the cage 7011 (this valve functions in the manner described above for valve 7000). The use of a disk can reduce the amount of fluid trapped in the fluid passage above the valve in the piston and reduce the sensitivity of the configuration to gas traps.

本発明の噴射器の制御は、今、図14、15、および16a)ないし16d)に示す通り、先行技術の噴射器の制御とは全く異なる。   The control of the injector of the present invention is now quite different from the control of prior art injectors, as shown in FIGS. 14, 15 and 16a) to 16d).

図14に、先行技術の噴射器を制御するために使用される制御信号のグラフを見ることができる。使用される動作モードはパルス幅変調制御と呼ばれる。実線には選択された幅のパルスを見ることができ、これは従来の燃料噴射器の開放期間に対応する。破線は、他のより大きいパルス幅、すなわち従来の先行技術の噴射器のより大きい開放期間を示す。設定された供給圧力により、パルス幅の制御は、燃料噴射器によって吐き出される燃料の量の正確な制御をもたらす。   In FIG. 14, a graph of control signals used to control a prior art injector can be seen. The operating mode used is called pulse width modulation control. The solid line shows a pulse of a selected width, which corresponds to the open period of a conventional fuel injector. The dashed line indicates the other larger pulse width, i.e. the larger open period of the prior art prior art injector. With the set supply pressure, the control of the pulse width provides an accurate control of the amount of fuel delivered by the fuel injector.

図15に進むと、図15は、本発明の燃料噴射器19を制御するためにECU23によって生成される制御信号をで示す。パルス幅変調の代わりに、パルスカウント噴射と呼ばれる制御の一種が使用される。6種類のパルスが実線で示されていることが分かる。これらは、エンジン動作の単一サイクル、すなわち燃焼室13における1回の燃焼事象用の装入燃料の吐出しのためのパルスである。各パルスは噴射器19の1回の作動を表わす。上で説明した通り、噴射器19は1回の作動毎に設定量の燃料を吐き出すので、燃焼のために吐き出される燃料の総量は、特定のエンジン作動サイクルに対する噴射器の作動回数を制御することによって制御される。実線で示した事例では、噴射器19は6回作動して、各作動で噴射器によって吐き出される設定量の6倍に等しい燃料の総量を吐き出す。この燃料は、燃焼室13内に吐き出される空気と混合するために、空気入口通路20に吐き出される。入口弁18が閉じている間に、噴射器19の最初の作動が行なわれるが、噴射器19の最後の作動時までに、弁は開いているか、あるいは少なくとも開き始めているかもしれない。   Proceeding to FIG. 15, FIG. 15 shows control signals generated by the ECU 23 to control the fuel injector 19 of the present invention. Instead of pulse width modulation, a kind of control called pulse count injection is used. It can be seen that six types of pulses are indicated by solid lines. These are pulses for the discharge of charged fuel for a single cycle of engine operation, i.e. one combustion event in the combustion chamber 13. Each pulse represents one operation of the injector 19. As explained above, the injector 19 expels a set amount of fuel per actuation, so the total amount of fuel expelled for combustion controls the number of times the injector is activated for a particular engine operating cycle. Controlled by. In the case indicated by the solid line, the injector 19 is actuated six times to expel a total amount of fuel equal to six times the set amount expelled by the injector in each actuation. This fuel is discharged into the air inlet passage 20 in order to mix with the air discharged into the combustion chamber 13. While the inlet valve 18 is closed, the first actuation of the injector 19 takes place, but by the last actuation of the injector 19, the valve may be open or at least be starting to open.

図15で、破線のパルスは、噴射器をより多くの回数作動させることによって、作動サイクル中により多量の燃料を吐き出すことができることを示す。図15は、各作動で噴射器によって吐き出される設定量の10倍の燃料の吐出し総量をもたらす、10パルスの可能な全パルスカウントを示す。   In FIG. 15, the dashed pulse indicates that more fuel can be expelled during the operating cycle by operating the injector more times. FIG. 15 shows a possible total pulse count of 10 pulses resulting in a total fuel discharge of 10 times the set amount delivered by the injector at each actuation.

さらなる詳細を図16a)ないし16e)に示す。図16a)は、ライン24でECU23が受け取るカムシャフトまたはクランクシャフト信号を示す。信号に示されたパルスは、クランクシャフトまたはカムシャフトの回転位置を示唆する。ECU23は、それが生成する制御信号のそれ自体のパルスを、図16a)に示すタイミング信号のパルスと同期するようにタイミングを図ることが分かる。実際、図16b)ないし16e)に示すように、ECU23がそれ自体の制御パルスを生成するようにトリガするのは、図16a)のタイミング信号のパルスである。代替的に、クランクシャフトまたはカムシャフトセンサからのたった1つのタイミングパルスでエンジンサイクルを始動させ、タイミング信号のパルスはECU23の内部で生成することができる。   Further details are shown in FIGS. 16a) to 16e). FIG. 16 a) shows the camshaft or crankshaft signal that the ECU 23 receives on line 24. The pulse indicated in the signal indicates the rotational position of the crankshaft or camshaft. It can be seen that the ECU 23 times the control signal itself so that its own pulse is synchronized with the timing signal pulse shown in FIG. 16a). Indeed, as shown in FIGS. 16b) to 16e), it is the timing signal pulse of FIG. 16a) that triggers the ECU 23 to generate its own control pulse. Alternatively, the engine cycle can be started with only one timing pulse from the crankshaft or camshaft sensor, and a pulse of the timing signal can be generated within the ECU 23.

図16b)は全負荷運転を示す。したがって、各エンジンサイクル(1エンジンサイクルは図の点鎖線間に起きる)で、ECUは図16b)に示す、噴射器19を13回作動させる13個のパルスを含む制御信号を生成する。これは、燃焼室13で燃焼させるために吐き出すことのできる最大量の燃料を表わす。   FIG. 16b) shows full load operation. Therefore, in each engine cycle (one engine cycle occurs between the dotted lines in the figure), the ECU generates a control signal including 13 pulses for operating the injector 19 13 times as shown in FIG. 16b). This represents the maximum amount of fuel that can be expelled for combustion in the combustion chamber 13.

図16c)は、部分負荷運転のために各エンジンサイクルで生成される制御信号を示す。この場合、各サイクルの制御信号は、各エンジンサイクルで噴射器19を7回作動させる7個のパルスを含む。したがって、各エンジンサイクルで吐き出される燃料の量は、全負荷運転で吐き出される燃料の総量の7/13である。   FIG. 16c) shows the control signals generated in each engine cycle for partial load operation. In this case, the control signal for each cycle includes seven pulses that actuate the injector 19 seven times in each engine cycle. Therefore, the amount of fuel discharged in each engine cycle is 7/13 of the total amount of fuel discharged in full load operation.

図16d)は、アイドル運転中、すなわち各エンジンサイクルで最小量の燃料が吐き出されるときに、ECUによって生成される制御信号を示す。図16d)は、各エンジンサイクルで噴射器19がわずか4回しか作動しないことを示す。   FIG. 16d) shows the control signal generated by the ECU during idle operation, that is, when a minimum amount of fuel is discharged in each engine cycle. FIG. 16d) shows that the injector 19 operates only 4 times in each engine cycle.

最後に図16e)は、エンジンの始動を可能にするために燃料および空気の過濃混合気が燃焼室13に吐き出された、エンジン始動の例外的状態を示す。各エンジンサイクルに17のパルスカウントが示され、これは、エンジンの始動時に、各エンジンサイクル中に噴射器19が17回作動することを意味する。吐き出される総燃料は、噴射器が各作動により吐き出す設定量の17倍である。   Finally, FIG. 16e) shows an exceptional condition of engine start in which a rich mixture of fuel and air has been expelled into the combustion chamber 13 to allow the engine to start. A 17 pulse count is shown for each engine cycle, which means that the injector 19 operates 17 times during each engine cycle when the engine is started. The total fuel discharged is 17 times the set amount that the injector discharges with each operation.

上述したエンジンは別個の燃料ポンプおよび圧力調整器の必要性を無くし、ECUの機能を劇的に簡素化することは理解されるであろう。燃料噴射システムは、その正確な作動のためにエンジンへの所望の燃料パルス数を計数する、単純な制御システムを含む。これは先行技術のシステムで可能な制御の程度をもたらすものではない(すなわち吐き出される燃料の総量をある範囲内で連続的に変動させることはできず、設定された間隔または設定された量単位でしか変動させることができない)が、芝刈り機で使用されるような単純なエンジンには、これで充分である。換言すると、パルスカウント噴射により可能な制御は、エンジンに吐き出される燃料の量をより粗に制御するが、単純なエンジンが関係する場合には、これで充分である。   It will be appreciated that the engine described above eliminates the need for a separate fuel pump and pressure regulator and dramatically simplifies ECU functionality. The fuel injection system includes a simple control system that counts the desired number of fuel pulses to the engine for its precise operation. This does not provide the degree of control possible with prior art systems (i.e. the total amount of fuel delivered cannot be continuously varied within a certain range, but at a set interval or a set quantity unit. However, this is sufficient for simple engines such as those used in lawn mowers. In other words, the control possible with pulse count injection more roughly controls the amount of fuel delivered to the engine, but this is sufficient when a simple engine is involved.

上述の通り、噴射器から吐き出される燃料は、単純で簡素なオリフィスまたはノズル(図2参照)に送ることができ、あるいは圧力スプレーノズル(図17、18、19、20a)ないし20d)、および21a〜21d)に関連して下述する)または静電帯電ユニット(図2に示す)のような霧化装置に通すことができる。噴射器(またはパルスユニット)は霧化ユニットに緊密に結合させるか、あるいはエンジンのどこか別の場所に多少の距離を置いて配設することができる(すなわち図3の実施形態は、小出しノズルに通じる燃料出口を、図示する噴射器から多少の距離を置いて持つことができる)。   As mentioned above, the fuel expelled from the injector can be sent to a simple and simple orifice or nozzle (see FIG. 2), or pressure spray nozzles (FIGS. 17, 18, 19, 20a) to 20d), and 21a. To 21d)) or an atomizing device such as an electrostatic charging unit (shown in FIG. 2). The injector (or pulse unit) can be tightly coupled to the atomization unit or arranged at some distance somewhere else in the engine (ie the embodiment of FIG. Can have a fuel outlet leading to a distance from the injector shown).

燃料噴射器によって吐き出される燃料の量は、エンジンのサイズおよびエンジン動作条件の範囲にある程度依存する。一般的に、噴射器は1パルス当たり0.05mm3から0.8mm3を吐き出す。1パルス当たり0.01mm3から0.5mm3の範囲を想定した場合には、各エンジンサイクルで吐き出される総量は一般的に0.5から10.0mm3の間となる。これが当てはまる場合には、正確なエンジン動作のために必要なパルス数は、エンジンアイドリングでは1エンジンサイクル当たり5から10パルスまで変動し、全負荷運転では1サイクル当たり20から50パルスまで変動する。 The amount of fuel exhaled by the fuel injector depends to some extent on the size of the engine and the range of engine operating conditions. Generally, injector spit 0.8 mm 3 from 0.05 mm 3 per pulse. If the 1 pulse per 0.01 mm 3 assuming a range of 0.5 mm 3, the total amount ejected in each engine cycle becomes generally between 0.5 10.0 mm 3. If this is the case, the number of pulses required for correct engine operation varies from 5 to 10 pulses per engine cycle for engine idle and from 20 to 50 pulses per cycle for full load operation.

噴射器はそれ自体に供給される燃料の量を制御するので、制御された燃料供給圧力の必要が無く、これは、燃料の残量が低下するにつれて燃料の異なるヘッドのため変動する圧力によって問題を生じることなく、重力供給システムを介して燃料を噴射器に直接送り込むことができることを意味する。代替的に、キャブレタでしばしば使用されるように、単純な低圧燃料ポンプを使用することができる。唯一の要件は、次のパルスに備えてそれ自体を充満することができるように、充分な燃料が噴射器に吐き出されることである。   Since the injector controls the amount of fuel delivered to itself, there is no need for a controlled fuel supply pressure, which is a problem due to pressures that fluctuate due to different heads of fuel as the fuel level decreases. This means that the fuel can be fed directly into the injector via the gravity supply system without causing Alternatively, a simple low pressure fuel pump can be used, as is often used in carburetors. The only requirement is that enough fuel be expelled to the injector so that it can fill itself in preparation for the next pulse.

各サイクル(2行程エンジンでは2行程毎、または4行程エンジンでは4行程毎)でエンジンに吐き出される燃料の総量は、噴射器の各作動で吐き出される燃料の量および噴射器がそのサイクルで作動する回数の乗算として決定される。エンジン管理システムは単純に、センサ21によって測定される通り、エンジンに要求される負荷需要に応じて、その制御信号で異なる個数のパルスを送り出すように構成することができる。したがって、センサ21(例えばスロットル位置電位差計)によって測定されるスロットル位置をそのスロットル位置に必要なパルスカウント数が示されたルックアップテーブルと比較する、ごく少数のI.C.チップから非常に簡単な電子制御ユニットを構築することができ、次いでECUはライン24のタイミング信号によってトリガされてパルスを生成し、正しいパルス数に達するまでパルス数を計数する。次いでパルス噴射器は次のエンジンサイクルまで停止する。   The total amount of fuel delivered to the engine in each cycle (every 2 strokes for a 2-stroke engine or every 4 strokes for a 4-stroke engine) is the amount of fuel delivered by each operation of the injector and the injector is operating in that cycle. It is determined as multiplication of the number of times. The engine management system can simply be configured to deliver a different number of pulses with its control signal, as measured by the sensor 21, depending on the load demand required of the engine. Thus, a very small number of I.D. values comparing the throttle position measured by sensor 21 (eg, throttle position potentiometer) with a look-up table that shows the number of pulse counts required for that throttle position. C. A very simple electronic control unit can be built from the chip, and then the ECU is triggered by the timing signal on line 24 to generate pulses and counts the number of pulses until the correct number of pulses is reached. The pulse injector is then stopped until the next engine cycle.

図17に進むと、内燃エンジンのスロットル本体202が示されている。スロットル本体202は図1の入口通路20の入口通路部200を含む。入口通路部200は、一端204が入口弁18を介してエンジン燃焼室13と連通し、他端206が一般的にエアフィルタ(図示せず)を介して大気と連通する。入口通路部200内にはスロットル弁21が配設され、スロットル弁21の下流、スロットル弁21と入口弁18との間に、図3ないし13で前に示した型の燃料噴射器19がある。   Proceeding to FIG. 17, a throttle body 202 of an internal combustion engine is shown. The throttle body 202 includes an inlet passage portion 200 of the inlet passage 20 of FIG. The inlet passage 200 has one end 204 communicating with the engine combustion chamber 13 via the inlet valve 18 and the other end 206 generally communicating with the atmosphere via an air filter (not shown). A throttle valve 21 is disposed in the inlet passage portion 200, and a fuel injector 19 of the type shown in FIGS. 3 to 13 is provided downstream of the throttle valve 21 and between the throttle valve 21 and the inlet valve 18. .

図17の構成では、燃料室52から小出しされた燃料は、図13の実施形態では、混合室218および霧化ノズル214を含む燃料出口214に小出しされる。燃焼室で点火されたときに急速に燃焼する燃料および給気の混合気の生成を補助するために、燃料を給気と効果的に混合しなければならない。従来のキャブレタおよび燃料噴射器は、ノズルから給気への燃料の微細噴霧を形成するように、噴射器ノズルの端部に多数の穴を持つことによって、これを達成する。本発明の霧化ノズル214はソニックノズル(当業界では臨界流量ベンチュリ、または臨界流量ノズルとしても知られる)。霧化ノズルはまた、エアブラストノズルとすることもできる。   In the configuration of FIG. 17, the fuel dispensed from the fuel chamber 52 is dispensed to the fuel outlet 214 including the mixing chamber 218 and the atomizing nozzle 214 in the embodiment of FIG. 13. In order to help produce a fuel and charge air mixture that burns rapidly when ignited in the combustion chamber, the fuel must be effectively mixed with the charge air. Conventional carburetors and fuel injectors accomplish this by having multiple holes at the end of the injector nozzle to form a fine spray of fuel from the nozzle to the charge. The atomizing nozzle 214 of the present invention is a sonic nozzle (also known in the art as a critical flow venturi, or critical flow nozzle). The atomizing nozzle can also be an air blast nozzle.

ソニックノズルは、その前後の圧力差が予め定められた閾値を超えることを前提として、定体積流量を達成するので、しばしば「流体流量標準」として使用される。ソニックノズルの略図を図18に示す。該ノズルは、スロートを提供するように内部寸法が狭くなったベンチュリ350を含む。ベンチュリスロートの上流352の流体は、ベンチュリスロートの下流354の流体より高圧である。ノズル内に流入する流体は、狭隘なスロート領域で加速される。スロート内の流体の速度は音速に近づく。ひとたびこの状態が実現されると、言うまでも無くノズル前後の圧力差が閾値を超え続けることを前提として、たとえ下流の圧力が著しく変化しても、ソニックノズル中の流量は一定に維持される。したがって、本事例では、給気への定燃料流量が達成される。下流の圧力が上流の圧力の約85〜90%未満に維持されることを前提として、ソニックノズルは、下流の圧力の突然の変化に関係なく、定流量を達成することに留意されたい。   Sonic nozzles are often used as “fluid flow standards” because they achieve a constant volume flow, assuming that the pressure difference across them exceeds a predetermined threshold. A schematic diagram of the sonic nozzle is shown in FIG. The nozzle includes a venturi 350 that is narrowed in internal dimensions to provide a throat. The fluid upstream 352 of the venturi throat is at a higher pressure than the fluid downstream 354 of the venturi throat. The fluid flowing into the nozzle is accelerated in a narrow throat region. The velocity of the fluid in the throat approaches the speed of sound. Once this condition is realized, it goes without saying that the flow rate in the sonic nozzle remains constant even if the downstream pressure changes significantly, assuming that the pressure difference across the nozzle continues to exceed the threshold. . Therefore, in this example, a constant fuel flow rate to the supply air is achieved. Note that the sonic nozzle achieves a constant flow rate regardless of a sudden change in downstream pressure, assuming that the downstream pressure is maintained below about 85-90% of the upstream pressure.

本発明では、ソニックノズル214中の燃料の通路は、燃料を給気中に分散するのを助ける。実際、スロート302を通過する燃料の速度は音速に近づくので、ノズル214は、液体燃料を霧状の微粒子に分解する非常に効率的な霧化器として働く。一般的に、給気中の燃料の噴霧が微細であればあるほど、優れた燃焼プロセスが達成される。燃料の霧化におけるソニックノズルの正確な動作についてはよく理解されていないが、ソニックノズルの高速領域の衝撃波中を液体燃料が通過することで、液体表面に非常に高い剪断応力が発生し、かつ液体中にキャビテーション気泡が発生し、これらのプロセスの両方が燃料の非常に微細な霧化および給気中への分散を導くものと考えられる。   In the present invention, the fuel passage in the sonic nozzle 214 helps to disperse the fuel into the charge air. In fact, since the speed of the fuel passing through the throat 302 approaches the speed of sound, the nozzle 214 acts as a very efficient atomizer that breaks down the liquid fuel into atomized particulates. In general, the finer the spray of fuel in the charge air, the better the combustion process is achieved. Although the exact operation of the sonic nozzle in fuel atomization is not well understood, the passage of liquid fuel through the shock wave in the high speed region of the sonic nozzle causes very high shear stress on the liquid surface, and Cavitation bubbles are generated in the liquid, and both of these processes are thought to lead to very fine atomization of fuel and dispersion into the charge.

混合室218は出口逆止弁53とノズル226との間に配設される。図17および図19の拡大図に見ることができるように、スロットル本体202は空気バイパス通路240をも含む。これは、混合室218および空気が大気圧である領域の両方と連通する通路から構成される。   The mixing chamber 218 is disposed between the outlet check valve 53 and the nozzle 226. As can be seen in the enlarged views of FIGS. 17 and 19, the throttle body 202 also includes an air bypass passage 240. This consists of a passage communicating with both the mixing chamber 218 and the region where the air is at atmospheric pressure.

噴射器19によって小出しされた燃料は混合室218を通過し、続いてソニックノズル226を通過する。入口通路200の低い圧力もまた、空気バイパス240を介して空気を引き込む。こうして空気は空気バイパス管240中を流れ、噴射器19によって混合室218内に小出しされた燃料を取り込む。空気バイパス240内の空気は入口通路200内の空気より高圧であり、したがって燃料がノズル214から小出しされるときに、それは、通路240からソニックノズル214を介して入口通路200内への空気流に取り込まれる。これにより、小出しされた燃料が霧化される。   The fuel dispensed by the injector 19 passes through the mixing chamber 218 and then passes through the sonic nozzle 226. The low pressure in the inlet passage 200 also draws air through the air bypass 240. Thus, the air flows through the air bypass pipe 240 and takes in the fuel dispensed into the mixing chamber 218 by the injector 19. The air in the air bypass 240 is at a higher pressure than the air in the inlet passage 200, so that when fuel is dispensed from the nozzle 214, it causes an air flow from the passage 240 through the sonic nozzle 214 into the inlet passage 200. It is captured. Thereby, the dispensed fuel is atomized.

図20a)ないし20d)は、エンジンの2つの異なる負荷状態のエンジンサイクルを通して、ポート燃料噴射器用の「エアアシスト型」ソニック霧化器の動作を示す。   FIGS. 20a) to 20d) show the operation of an “air-assisted” sonic atomizer for a port fuel injector through the engine cycle at two different load conditions of the engine.

噴射器19は燃料を吐出し、燃料の量を制御する。吸入ポートでの空気の運動は霧化効果を生じる。これにより、各プロセスが完全に最適化され、最小限のエネルギで最大限の効果を達成することが可能になる。   The injector 19 discharges fuel and controls the amount of fuel. The movement of air at the suction port produces an atomization effect. This allows each process to be fully optimized and achieves maximum effect with minimal energy.

図20a)および20c)で、燃料は、エンジン吸入弁18が閉じているエンジンサイクルの期間中に、混合室218内に導入される。これらの状態で(エンジン負荷に関わらず)、空気はほとんど移動せず、したがってエンジンサイクルの期間全体で吐き出される燃料は、この室内に蓄積する。エンジン吸入弁18が開くと、空気が吸入ポートを介して燃焼室13内に引き込まれる。図20a)および20b)に示す部分負荷状態では、スロットル21は部分的に閉じられ、空気流がスロットル25の前後に圧力差を発生させる。図20c)および20d)に示す全負荷(大開口スロットル)状態では、この時の空気速度はベンチュリのスロート302で圧力降下を生じさせる。   In FIGS. 20a) and 20c), fuel is introduced into the mixing chamber 218 during the engine cycle when the engine intake valve 18 is closed. Under these conditions (regardless of engine load), the air moves very little, so the fuel exhaled over the entire engine cycle accumulates in this chamber. When the engine intake valve 18 is opened, air is drawn into the combustion chamber 13 through the intake port. In the partial load state shown in FIGS. 20 a) and 20 b), the throttle 21 is partially closed and the air flow creates a pressure difference across the throttle 25. In the full load (large opening throttle) state shown in FIGS. 20 c) and 20 d), the air velocity at this time causes a pressure drop at the venturi throat 302.

混合室に蓄積された燃料量により、バイパス通路240を流れる空気は燃料の泡起を引き起こし始め、空気および同伴燃料の流れがソニックノズル214まで速度を増大するにつれて(断面積の低下のため)、高い剪断力が生じ、燃料が吸入ポート内に吹き込まれるときに燃料の優れた霧化を導く。   Due to the amount of fuel accumulated in the mixing chamber, the air flowing through the bypass passage 240 begins to cause fuel foaming, and as the air and entrained fuel flow increases in velocity to the sonic nozzle 214 (due to a reduction in cross-sectional area). High shear forces occur, leading to better atomization of the fuel as it is blown into the intake port.

このプロセスは充分に霧化した燃料噴霧を生成するだけでなく、そのタイミングが吸入弁18の開放と同時であるので、燃料が燃焼室13内に直接取り込まれ、吸入ポートの壁に堆積しないという利点も有する。また、このタイミング効果はエンジンサイクルの残部で混合室218内への燃料を計測することを可能にし、したがって、内在的な霧化の不足のため霧化が不充分な燃料による問題を生じることなく、より低圧の噴射器を使用することを可能にする。   This process not only produces a sufficiently atomized fuel spray, but because the timing is coincident with the opening of the intake valve 18, the fuel is taken directly into the combustion chamber 13 and does not accumulate on the walls of the intake port. There are also advantages. This timing effect also allows the fuel into the mixing chamber 218 to be measured in the remainder of the engine cycle, and therefore does not cause problems due to insufficient atomization due to the lack of inherent atomization. Making it possible to use lower pressure injectors.

このようにして、非常によく霧化された燃料が、最良のエンジンタイミングで、最小限のエネルギ使用で吐き出される。   In this way, very well atomized fuel is expelled with minimal energy usage at the best engine timing.

入口ポートにおける改善された燃料の霧化は、燃料空気混合を改善し、したがってエンジン内の燃焼プロセスを改善し、その結果排気が減少し、かつ燃料消費量が減少するだけでなく、小型エンジンの始動も容易になる。   Improved fuel atomization at the inlet port not only improves fuel-air mixing, thus improving the combustion process within the engine, resulting in reduced emissions and reduced fuel consumption, but also for small engines. Start-up is also easier.

空気バイパス240は空気を供給することに限定されず、代替的に、霧化または燃焼を助長するために代替ガスを提供するガス供給源に接続することができる。使用できる別のガスの1つのそのような例として、エンジンからの排ガスがある(すなわち排ガス再循環)。   The air bypass 240 is not limited to supplying air and can alternatively be connected to a gas source that provides an alternative gas to facilitate atomization or combustion. One such example of another gas that can be used is exhaust gas from an engine (ie, exhaust gas recirculation).

ソニックノズル214は、図16a)ないし16d)に示すように、様々な形状のオリフィスを含むことができる。標準ソニックノズルのオリフィスは、流れ方向に対して垂直な断面を取ったときに、図16aに示すように円形である。ノズルオリフィスの代替的形状として、図16bに示すように直線状に延びるオリフィス、図16c)に示すように十字形、または代替的に図16dに示すように小円形オリフィスの集団がある。   The sonic nozzle 214 can include orifices of various shapes, as shown in FIGS. 16a) to 16d). The orifice of a standard sonic nozzle is circular as shown in FIG. 16a when taken in a cross section perpendicular to the flow direction. Alternative shapes for the nozzle orifice include a linearly extending orifice as shown in FIG. 16b, a cruciform shape as shown in FIG. 16c), or alternatively a collection of small circular orifices as shown in FIG. 16d.

図22は、本発明に係るエンジンのさらなる実施形態であって、前述した電動式噴射器ではなく、電気的に制御される機械動力式噴射器を有するエンジンを示す。   FIG. 22 shows a further embodiment of the engine according to the invention, which has an electrically controlled mechanically powered injector instead of the electric injector described above.

図22で、中をピストン82が往復動するシリンダ81を含み、シリンダ81およびピストン82がそれらの間に燃焼室83を画定して成る内燃エンジン80を見ることができる。ピストン82はコネクティングロッド84によってクランクシャフト85に接続され、それは次に、カム作用によってエンジンの出口弁および入口弁である2つのポペット弁87および88を作動させるカムを有するカムシャフト(図示せず)に接続される。これらの弁は、ピストン82およびシリンダ81タイミングを合わせて開閉される。ポペット弁87および88を付勢してそれらの弁座に着かせるように、戻しばね(図示せず)が設けられる。エンジン80は単純なエンジン、例えば芝刈り機または他の庭用機器の単筒エンジンである。エンジン80は、燃料を入口弁88の上流の入口通路89内に吐き出すように構成された燃料噴射器90を含む燃料噴射システムを有する。燃焼室83内への給気の流れを絞るために、入口通路89にスロットル弁91が配置される。スロットル弁91にセンサが接続され、スロットル弁91の位置を示す信号を生成し、それはエンジン制御ユニット92に電気信号として供給される。   In FIG. 22, an internal combustion engine 80 can be seen comprising a cylinder 81 in which a piston 82 reciprocates, with the cylinder 81 and piston 82 defining a combustion chamber 83 therebetween. Piston 82 is connected to crankshaft 85 by connecting rod 84, which in turn has a camshaft (not shown) having a cam that actuates two poppet valves 87 and 88, which are the engine outlet and inlet valves, by camming. Connected to. These valves are opened and closed in synchronism with the piston 82 and the cylinder 81. A return spring (not shown) is provided to bias poppet valves 87 and 88 to seat them. The engine 80 is a simple engine, such as a single cylinder engine of a lawn mower or other garden equipment. The engine 80 has a fuel injection system that includes a fuel injector 90 configured to discharge fuel into an inlet passage 89 upstream of the inlet valve 88. A throttle valve 91 is disposed in the inlet passage 89 in order to restrict the flow of the supply air into the combustion chamber 83. A sensor is connected to the throttle valve 91 to generate a signal indicating the position of the throttle valve 91, which is supplied to the engine control unit 92 as an electrical signal.

図22の燃料噴射システムは、クランクシャフト85に取り付けられ、それと共に回転するホイール94の周面に設けられたカム面93を含む。燃料噴射器96はカム面93によって駆動され、図23により詳細に示す。   The fuel injection system of FIG. 22 includes a cam surface 93 provided on the peripheral surface of a wheel 94 attached to the crankshaft 85 and rotating therewith. The fuel injector 96 is driven by the cam surface 93 and is shown in more detail in FIG.

図23で、燃料噴射器96が、重力供給システム(図示せず)によって燃料タンク(図示せず)からそこに送り込まれる燃料を受け取る燃料入口97を含むことを見ることができる。ばね付勢された第1の一方向弁99によって制御される燃料の流れにより、燃料は燃料入口97から燃料室98内に送ることができる。ばね付勢された第2の一方向弁100は、燃料室98から燃料出口101への燃料の流れを制御する。燃料出口101は、燃料管路102(図22参照)によって、吐出しノズルおよび霧化器90に接続される。   In FIG. 23, it can be seen that the fuel injector 96 includes a fuel inlet 97 that receives fuel fed into it from a fuel tank (not shown) by a gravity supply system (not shown). The fuel flow controlled by the spring-biased first one-way valve 99 allows fuel to be delivered from the fuel inlet 97 into the fuel chamber 98. The spring-biased second one-way valve 100 controls the flow of fuel from the fuel chamber 98 to the fuel outlet 101. The fuel outlet 101 is connected to a discharge nozzle and an atomizer 90 by a fuel line 102 (see FIG. 22).

ピストン102は噴射器96の筐体103内に摺動自在に取り付けられ、燃料室98内で摺動自在である。ピストン102は、ピストン102の1端に回転自在に取り付けられたローラ従動子であるカム従動子103を有する。ローラ従動子103はカム面93(図22参照)と係合し、それに従動する。ピストン102およびしたがってローラ従動子103は、噴射器の本体103とピストン102から半径方向外向きに延びるように設けられたショルダ105との間で作用する付勢ばね104によって、カム面93と係合するように付勢される。   The piston 102 is slidably mounted in the housing 103 of the injector 96 and is slidable in the fuel chamber 98. The piston 102 has a cam follower 103 that is a roller follower that is rotatably attached to one end of the piston 102. The roller follower 103 engages with and follows the cam surface 93 (see FIG. 22). The piston 102, and thus the roller follower 103, engages the cam surface 93 by a biasing spring 104 acting between the injector body 103 and a shoulder 105 provided to extend radially outward from the piston 102. It is energized to do.

また噴射器96には制御ソレノイド106も設けられ、それは、エンジン制御ユニット92からの制御信号がそれに沿って通過するライン107に提供される信号によって、電気的に制御される。ソレノイド106は、ソレノイド106を貫通して延びるロッド113と、制御ソレノイド106の端部全体にわたってロッド113から半径方向外向きに延びる円板109とを含む、オーバライドピントル108に作用することができる。   The injector 96 is also provided with a control solenoid 106, which is electrically controlled by a signal provided to a line 107 along which a control signal from the engine control unit 92 passes. The solenoid 106 can act on an override pintle 108 that includes a rod 113 that extends through the solenoid 106 and a disk 109 that extends radially outward from the rod 113 across the end of the control solenoid 106.

噴射器の作動中(燃料室98がその最大容積を有する位置をピストン102が占める状態から始めて、かつ燃料室98が新鮮な燃料装入により完全に充填されたことを前提として)、ピストン102はカム面93の作用により室98内に押し込まれる。したがってピストン102は燃料を室98から排出させ、それは燃料出口101から流出し、一方向弁100が開いて燃料室98からの燃料の小出しが可能になる一方、一方向弁99は燃料入口97を燃料室98から密閉する。燃料室98から押し出された燃料は燃料管102に沿って吐出しノズル90に送られ、空気吸入通路89に噴霧として吐き出される。その後、ピストン102は(カム面93の輪郭に従い、かつ付勢ばね104の作用により)、燃料室98の容積を増大するように移動する。これは、一方向弁100を閉じる一方、一方向弁99を開く効果を持つ。燃料は次いで、最大量の燃料に達するまで燃料入口97から燃料室98内に引き込まれ、その後、プロセスが再び開始される。   During operation of the injector (starting with the piston 102 occupying a position where the fuel chamber 98 has its maximum volume and assuming that the fuel chamber 98 is completely filled with fresh fuel charge), the piston 102 is It is pushed into the chamber 98 by the action of the cam surface 93. Thus, the piston 102 drains fuel from the chamber 98 which flows out of the fuel outlet 101 and the one-way valve 100 opens to allow fuel to be dispensed from the fuel chamber 98, while the one-way valve 99 opens the fuel inlet 97. Seal from the fuel chamber 98. The fuel pushed out from the fuel chamber 98 is discharged along the fuel pipe 102, sent to the nozzle 90, and discharged as a spray into the air intake passage 89. Thereafter, the piston 102 moves according to the contour of the cam surface 93 and by the action of the biasing spring 104 so as to increase the volume of the fuel chamber 98. This has the effect of opening the one-way valve 99 while closing the one-way valve 100. The fuel is then drawn from the fuel inlet 97 into the fuel chamber 98 until the maximum amount of fuel is reached, after which the process begins again.

図24で、噴射器96がカム面93と相互作用することを見ることができ、かつカム面93が111のようなベース円領域によって分離される110のようなパルスローブを含むことを明瞭に見ることができ、パルスローブは一般的に、ベース円より0.1ないし0.5mm大きい半径の山を有する。図10で、ホイール94は全部で20のパルスローブを持ち、また定半径の部分112をも持つことが分かる。ローラ従動子103が部分112と係合すると、パルス噴射器116は作動停止する。   In FIG. 24 it can be seen that the injector 96 interacts with the cam surface 93 and it clearly shows that the cam surface 93 includes a pulse lobe such as 110 separated by a base circle region such as 111. As can be seen, the pulse lobes typically have ridges with a radius of 0.1 to 0.5 mm greater than the base circle. In FIG. 10, it can be seen that the wheel 94 has a total of 20 pulse lobes and also has a constant radius portion 112. When the roller follower 103 engages the portion 112, the pulse injector 116 is deactivated.

制御ソレノイド107がエンジンサイクル全体で作動停止したままである場合には、カム面のパルスローブ(例えば110)の各々が結果的に、ある量の燃料をパルス噴射器96から小出しさせる。噴射器96は、ホイール94の1回の完全な回転に対し、20回の別々の燃料パルスを小出しする。各パルスローブ101のベース円に対する高さは、他の全てのパルスローブと同一であるので、ピストン102が各作動で設定量移動して、噴射器96によって小出しされる燃料の量が噴射器96の全ての作動で、噴射器96からの燃料の全ての小出しで同一となることを理解されたい。ホイール94の各回転に対して噴射器96が20回作動することは、各作動サイクル中に可能な最大量の燃料がエンジンに吐き出されることを表わし、そのような状態は例えばエンジン始動時に使用される。   If the control solenoid 107 remains deactivated for the entire engine cycle, each cam surface pulse lobe (eg, 110) results in a volume of fuel being dispensed from the pulse injector 96. The injector 96 dispenses 20 separate fuel pulses for one complete rotation of the wheel 94. Since the height of each pulse lobe 101 with respect to the base circle is the same as all other pulse lobes, the piston 102 moves by a set amount in each operation, and the amount of fuel dispensed by the injector 96 is the injector 96. It should be understood that for all of the operations, all dispenses of fuel from the injector 96 will be the same. The operation of the injector 96 20 times for each rotation of the wheel 94 represents that the maximum amount of fuel possible is discharged into the engine during each operating cycle, such a condition being used, for example, at engine startup. The

制御ソレノイド107は、噴射器96の制御を可能にする。ソレノイド106が励磁されると、ピントル108が一方向弁99と係合し、それを開き、かつ開いたままにする。一方向弁99が開くと、ピストン102の運動により、燃料が燃料入口97から室98に引き込まれ、次いで室98から燃料が燃料入口97に押し戻されるだけである。燃料は室98から一方向弁100を介して排出されない。したがってECUは噴射器96の作動を制御することができ、かつ噴射器96によって燃料パルスが何回吐き出されるか、およびしたがって各エンジンサイクルで(2行程エンジンでは2行程毎に、または4行程エンジンでは4行程毎に)吐き出される燃料の総量を制御することができる。   A control solenoid 107 allows control of the injector 96. When the solenoid 106 is energized, the pintle 108 engages the one-way valve 99, opening it and leaving it open. When the one-way valve 99 opens, the movement of the piston 102 draws fuel from the fuel inlet 97 into the chamber 98 and then pushes fuel back from the chamber 98 back to the fuel inlet 97. Fuel is not discharged from the chamber 98 through the one-way valve 100. Thus, the ECU can control the operation of the injector 96 and how many fuel pulses are delivered by the injector 96, and thus in each engine cycle (every two strokes for a two stroke engine or for a four stroke engine). The total amount of fuel delivered (every 4 strokes) can be controlled.

図25で、図7に示す噴射器96の代わりに、該図のエンジンに使用することのできる噴射器150を見ることができる。噴射器150は、燃料タンク(図示せず)から重力供給システム(図示せず)によってそこに送り込まれる燃料を受け取る燃料入口151を含む。ばね付勢された第1の一方向弁153によって制御される燃料の流れにより、燃料は燃料入口151から燃料室152内に送ることができる。ばね付勢された第2の一方向弁157は、燃料室152から燃料出口154への燃料の流れを制御する。燃料出口154は、図7の燃料管路120によって、吐出しノズルおよび霧化器90に接続される。   In FIG. 25, instead of the injector 96 shown in FIG. 7, an injector 150 can be seen that can be used with the engine of the figure. The injector 150 includes a fuel inlet 151 that receives fuel from a fuel tank (not shown) that is pumped there by a gravity supply system (not shown). The fuel flow controlled by the spring-biased first one-way valve 153 allows fuel to be delivered from the fuel inlet 151 into the fuel chamber 152. The spring-biased second one-way valve 157 controls the flow of fuel from the fuel chamber 152 to the fuel outlet 154. The fuel outlet 154 is connected to the discharge nozzle and atomizer 90 by the fuel line 120 of FIG.

弾性変位ダイアフラム155は燃料室152を密閉する。ダイアフラム155にはカム従動子接触パッド156が設けられる。接触パッド156はカム面(図示せず)と係合して、それに従動する。接触パッド156はダイアフラム155の弾性によって付勢されてカム面と係合する。カム面は、可変数のインパルスを接触パッド156に送り出すために、ECU92の制御下で性質を変化させることができる。これは、例えばカムホイール94に沿って第2制御ホイール95をカムホイール94と共に回転自在であり、かつECUの制御下でカムホイール94に対しても回転自在であるように取り付けることによって、達成される。カムホイール94および制御ホイール95のそのような構成を図26に示す。制御ホイール95は、カムホイール94の各ローブ110の頂部までの半径方向距離に等しい一定半径の外周を持つ第1セクタ95a、およびカムホイール111の各ベース円領域111の底部までの半径方向距離に等しい一定半径の外周を持つ第2セクタ95bを有する。1極端において、制御ホイール95の第2セクタ95bはカムホイール94の全てのローブおよびベース円部と整合し、それらは全てダイアフラム155を変位させるのに作用する。次いで制御ホイール95およびカムホイール94が相互に対して回転するにつれて、制御ホイールの第1セクタ95aがカムロブ110の一部およびベース円部111と整合し、制御ホイール95のより大きい半径方向の高さがカムホイール94のベース円部111に「オーバライド」するので、それらを「作動不能にする」。   The elastic displacement diaphragm 155 seals the fuel chamber 152. The diaphragm 155 is provided with a cam follower contact pad 156. Contact pad 156 engages and follows a cam surface (not shown). The contact pad 156 is biased by the elasticity of the diaphragm 155 and engages with the cam surface. The cam surface can change properties under the control of the ECU 92 in order to deliver a variable number of impulses to the contact pad 156. This is achieved, for example, by mounting the second control wheel 95 along the cam wheel 94 so as to be rotatable together with the cam wheel 94 and also to the cam wheel 94 under the control of the ECU. The Such a configuration of the cam wheel 94 and the control wheel 95 is shown in FIG. The control wheel 95 has a first sector 95a having a constant radius outer circumference equal to the radial distance to the top of each lobe 110 of the cam wheel 94, and a radial distance to the bottom of each base circle region 111 of the cam wheel 111. It has a second sector 95b with an outer periphery of equal constant radius. At one extreme, the second sector 95b of the control wheel 95 is aligned with all lobes and base circles of the cam wheel 94, which all act to displace the diaphragm 155. Then, as the control wheel 95 and the cam wheel 94 rotate relative to each other, the first sector 95a of the control wheel aligns with a portion of the cam lobe 110 and the base circle 111, and the greater radial height of the control wheel 95. "Overrides" the base circle 111 of the cam wheel 94, thus "inactivating" them.

噴射器150の作動中(燃料室152がその最大容積を有する位置をダイアフラム155が占める位置から始めて、かつ燃料室152が新鮮な燃料装入により完全に充填されたことを前提として)、ダイアフラムはカム110の作用により撓んで燃料室152の容積を低減させ、それによって燃料を室152から排出させ、燃料出口154から流出させ、一方向弁157が開いて燃料室152からの燃料の小出しが可能になる一方、一方向弁153は燃料入口151を燃料室152から密閉する。燃料室152から押し出された燃料は燃料管120に沿って吐出しノズル90に送られ、空気入口通路に噴霧として吐き出される。その後、ダイアフラム155は(カム面の輪郭に従い、かつそれ自体の弾性のため)、燃料室152の容積を増大するように撓む。これは、一方向弁157を閉じる一方、一方向弁153を開く効果を持つ。燃料は次いで、最大量の燃料に達するまで燃料管路151から燃料室152内に引き込まれ、その後、プロセスが再び開始される。   During operation of the injector 150 (assuming that the fuel chamber 152 has its maximum volume starting from the position occupied by the diaphragm 155 and that the fuel chamber 152 has been completely filled with fresh fuel charge), the diaphragm The cam 110 is bent by the action of the cam 110 to reduce the volume of the fuel chamber 152, so that the fuel is discharged from the chamber 152, flows out from the fuel outlet 154, and the one-way valve 157 is opened so On the other hand, the one-way valve 153 seals the fuel inlet 151 from the fuel chamber 152. The fuel pushed out from the fuel chamber 152 is discharged along the fuel pipe 120, sent to the nozzle 90, and discharged as a spray into the air inlet passage. The diaphragm 155 then flexes to increase the volume of the fuel chamber 152 (according to the cam surface contour and due to its own elasticity). This has the effect of opening the one-way valve 153 while closing the one-way valve 157. The fuel is then drawn from the fuel line 151 into the fuel chamber 152 until the maximum amount of fuel is reached, after which the process begins again.

エンジンの各作動サイクルで、ダイアフラム155はそのサイクルで作動可能な各カムロブによって燃料を燃料室152から排出させるように撓み、作動可能なカムロブの個数はECUによって、例えば上述した制御ホイールをカムホイールに対して相対的に回転させることによって選択される。   In each operating cycle of the engine, the diaphragm 155 bends so that fuel can be discharged from the fuel chamber 152 by each cam lobe operable in that cycle, and the number of operable cam lobes is determined by the ECU, for example, the control wheel described above to the cam wheel. It is selected by rotating relative to it.

図1のエンジンと同様に、図22のエンジンは、燃料供給源を加圧する高圧ポンプ、または供給燃料の圧力を制御する圧力調整器を必要としない。エンジンは、燃料噴射器の作動を制御する精巧なECUも必要としない。代わりに、ECUは、(エンジン負荷センサ91によって検知される)所与のエンジン負荷に適した数のパルスを一緒に選択し、かつ次いで噴射器を作動停止させる前にエンジンサイクルで吐き出されるパルス数を計数する、単純なI.C.チップから構築することができる。   Similar to the engine of FIG. 1, the engine of FIG. 22 does not require a high pressure pump to pressurize the fuel supply source or a pressure regulator to control the pressure of the supplied fuel. The engine also does not require a sophisticated ECU to control the operation of the fuel injector. Instead, the ECU selects together the appropriate number of pulses (as sensed by the engine load sensor 91) for a given engine load, and then the number of pulses exhaled in the engine cycle before deactivating the injector. A simple I.D. C. Can be built from chips.

図22のエンジンでは、スロットルと噴射器96との間に何らかの連結機構を用いて、噴射器96を機械的に制御するように構成することさえ可能である。   The engine of FIG. 22 can even be configured to mechanically control the injector 96 using some coupling mechanism between the throttle and the injector 96.

上述したエンジンの全ての実施形態で、エンジンの各作動シリンダに単一の噴射器だけが使用されている。しかし出願人は、各作動シリンダに複数の噴射器を設けることができると予想している。これは2つの利点を持つことができる。第一に、各エンジンサイクルで所与の量の燃料を吐き出すために、個々の各噴射器の作動回数が低減され、各噴射器を使用中にそのような高速度で作動させる必要が無くなるので、これは実際的な利益をもたらすことができる。第二に、特定の作動シリンダ用の噴射器が相互に異なる量の燃料を吐き出すように構築された場合には、エンジン管理システムは、各作業サイクルで吐き出される燃料の量を「より微細に」制御する仕方で両方の作動を制御することができる。例えばエンジンに1パルス当たり0.1mm3を噴射する単一の噴射器が設けられている場合には、1エンジンサイクル当たりに噴射される総燃料は0.1mm3の倍数、すなわち0.1mm3、0.2mm3、0.3mm3、最高0.5mm3までにならざるを得ない。しかし、エンジンに2つの噴射器が設けられ、一方が0.1mm3のパルスを噴射し、他方が0.05mm3のパルスを噴射する場合、エンジンは各エンジンサイクルで、0.05mm3、0.1mm3、0.15mm3、0.2mm3等とすることのできる総量の燃料を吐き出すことができる。これは、作動シリンダが0.05mm3のパルスを可能とする噴射器しか持たない場合に必要となるより、少ない回数の噴射器の作動で達成される。 In all the engine embodiments described above, only a single injector is used for each working cylinder of the engine. However, the Applicant expects that each working cylinder can be provided with a plurality of injectors. This can have two advantages. First, in order to expel a given amount of fuel in each engine cycle, the number of operations of each individual injector is reduced, eliminating the need to operate each injector at such a high speed during use. This can bring practical benefits. Second, if the injector for a particular working cylinder is constructed to expel different amounts of fuel, the engine management system will “finer” the amount of fuel expelled in each work cycle. Both operations can be controlled in a controlled manner. For example, if a single injector for injecting 1 pulse per 0.1 mm 3 to the engine is provided, the total fuel a multiple of 0.1 mm 3 to be injected per engine cycle, i.e. 0.1 mm 3 , 0.2 mm 3 , 0.3 mm 3 , and up to 0.5 mm 3 . However, if the engine is provided with two injectors, one injecting 0.1 mm 3 pulses and the other injecting 0.05 mm 3 pulses, the engine will have 0.05 mm 3 , 0 in each engine cycle. The total amount of fuel that can be 1 mm 3 , 0.15 mm 3 , 0.2 mm 3, etc. can be discharged. This is achieved with fewer injector actuations than would be required if the working cylinder had only injectors capable of 0.05 mm 3 pulses.

図1は、本発明に係る燃料噴射システムを持つ内燃エンジンの略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an internal combustion engine having a fuel injection system according to the present invention. 図2は、図1のエンジンに使用するのに適した本発明に係る第1型の燃料噴射器の略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a first type fuel injector according to the present invention suitable for use in the engine of FIG. 図3は、図1のエンジンに使用するのに適した第2型の燃料噴射器の略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a second type fuel injector suitable for use in the engine of FIG. 図4は、図3の燃料噴射器の変形例を示す。FIG. 4 shows a modification of the fuel injector of FIG. 図5は、図1のエンジンに使用するのに適した第3型の燃料噴射器の略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a third type fuel injector suitable for use in the engine of FIG. 図6は、図5の燃料噴射器の変形例を示す図である。FIG. 6 is a view showing a modification of the fuel injector of FIG. 図7は、図1のエンジンに使用するのに適した第4型の燃料噴射器の略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a fourth type fuel injector suitable for use in the engine of FIG. 図8a、8b、8c及び8dは、図7の燃料噴射器の動作を示す図である。8a, 8b, 8c and 8d are diagrams illustrating the operation of the fuel injector of FIG. 図9は、図7の燃料噴射器の詳細図である。FIG. 9 is a detailed view of the fuel injector of FIG. 図10a〜図10dは、図7ないし9の燃料噴射の変形バージョンの動作を示す図である。FIGS. 10a to 10d are diagrams illustrating the operation of a modified version of the fuel injection of FIGS. 図11は、図7ないし9の燃料噴射器の一方向逆止弁を示す図である。FIG. 11 is a view showing a one-way check valve of the fuel injector of FIGS. 図12は、図10a)ないし10d)の燃料噴射器の一方向逆止弁を示す図である。FIG. 12 shows a one-way check valve of the fuel injector of FIGS. 10a) to 10d). 図13は、図7ないし10dのいずれかの燃料噴射器で図示した逆止弁の代わりに使用することのできる一方向逆止弁を示す図である。FIG. 13 is a view showing a one-way check valve that can be used in place of the check valve shown in any of the fuel injectors of FIGS. 7 to 10d. 図14は、各エンジンサイクルで燃焼室に吐き出される燃料の量を制御するために、先行技術の燃料噴射器システムで使用される信号の型を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the types of signals used in prior art fuel injector systems to control the amount of fuel delivered to the combustion chamber in each engine cycle. 図15は、各作動サイクルで燃焼室に吐き出される燃料の量を制御するために、図1の燃料噴射器(例えば図2ないし10dのいずれかの型の燃料噴射器)を作動させるべく本発明によって使用される制御信号を示す図である。FIG. 15 illustrates the present invention to operate the fuel injector of FIG. 1 (eg, any type of fuel injector of FIGS. 2-10d) to control the amount of fuel delivered to the combustion chamber in each operating cycle. It is a figure which shows the control signal used by 1. 図16aは、図1のエンジンのエンジンカムシャフトまたはクランクシャフトから取り出された回転信号を示す図である。FIG. 16a is a diagram showing a rotation signal extracted from the engine camshaft or crankshaft of the engine of FIG. 図16bあ、h図1のエンジンの全負荷運転のために生成される制御信号を示す図である。FIG. 16B is a diagram showing control signals generated for full load operation of the engine of FIG. 図16cは、図1のエンジンの部分負荷運転のために生成される制御信号を示す図である。FIG. 16c is a diagram showing control signals generated for partial load operation of the engine of FIG. 図16dは、図1のエンジンのエンジンアイドリングのために生成される制御信号を示す図である。FIG. 16d is a diagram showing control signals generated for engine idling of the engine of FIG. 図16eは、図1のエンジンの始動中に生成される制御装置信号を示す図である。FIG. 16e is a diagram illustrating a control device signal generated during start-up of the engine of FIG. 図17は、図3の燃料噴射器のわずかに変形したバージョンを装備した図1の内燃エンジンの入口通路の略図である。17 is a schematic illustration of the inlet passage of the internal combustion engine of FIG. 1 equipped with a slightly modified version of the fuel injector of FIG. 図18は、図17の燃料噴射器のノズルの断面図である。18 is a cross-sectional view of the nozzle of the fuel injector of FIG. 図19は、図17の燃料噴射器の一部分の断面図である。19 is a cross-sectional view of a portion of the fuel injector of FIG. 図20a〜20dは、図17ないし19の燃料噴射器の作動の略図である。20a-20d are schematic diagrams of the operation of the fuel injector of FIGS. 17-19. 図21a〜21dは、図17ないし20の燃料噴射器の代替的ノズルオリフィスの形状を示す図である。FIGS. 21a-21d illustrate alternative nozzle orifice shapes for the fuel injectors of FIGS. 17-20. 図22は、本発明に係る燃料噴射システムを持つ内燃エンジンの第2実施形態の略図である。FIG. 22 is a schematic view of a second embodiment of an internal combustion engine having a fuel injection system according to the present invention. 図23は、図22のエンジンに使用するのに適した燃料噴射器の略図である。FIG. 23 is a schematic illustration of a fuel injector suitable for use with the engine of FIG. 図24は、図23の燃料噴射器およびそれを駆動するために使用されるカム面とのその配列の略図である。FIG. 24 is a schematic diagram of the fuel injector of FIG. 23 and its arrangement with the cam surface used to drive it. 図25は、図18に示した燃料噴射器の代わりに図18のエンジンに使用するのに適した燃料噴射器の第2実施形態の略図である。FIG. 25 is a schematic diagram of a second embodiment of a fuel injector suitable for use with the engine of FIG. 18 instead of the fuel injector shown in FIG. 図26は、図24のカム配列の変形例の図である。FIG. 26 is a diagram of a modification of the cam array of FIG.

Claims (30)

可変容積燃焼室と、
給気を前記燃焼室に吐き出すための吸気システムと、
燃焼ガスを前記燃焼室から大気に中継するための排気システムと、
前記燃焼室で一緒に燃焼させるように燃料を給気中に吐き出すための燃料噴射システムと、を備え、前記燃料噴射システムが、
容積式ポンプとして機能しかつ噴射器の1回の作動毎に固定量の燃料を小出しする燃料噴射器と、
前記燃料噴射器の作動を制御する制御装置と、を含んで成る、内燃エンジンであって、
エンジンサイクルの少なくとも大部分の各々で、前記燃料噴射器が制御装置によって複数回作動され、
エンジン速度および/または負荷の増加に応答して、1エンジンサイクル当たりの前記燃料噴射器の作動回数を増加させることによって、前記制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を増加させ、
エンジン速度および/または負荷の低下に応答して、1エンジンサイクル当たりの前記燃料噴射器の作動回数を減少させることによって、前記制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を減少させ
前記燃料噴射器が、
中に燃料室が形成される筐体と、
電気コイルと、
前記電気コイルの作用により前記筐体の内腔で軸方向に摺動するピストンであって、ピストンが各作動で設定距離を移動することを確実にする2つのエンドストップ間で摺動するピストンと、を含んで成る、内燃エンジン。
A variable volume combustion chamber;
An intake system for exhaling supply air to the combustion chamber;
An exhaust system for relaying combustion gas from the combustion chamber to the atmosphere;
A fuel injection system for exhaling fuel into the air supply so as to burn together in the combustion chamber, the fuel injection system comprising:
A fuel injector that functions as a positive displacement pump and dispenses a fixed amount of fuel for each operation of the injector;
An internal combustion engine comprising: a control device for controlling the operation of the fuel injector;
In each of at least most of the engine cycle, the fuel injector is actuated multiple times by the controller,
In response to an increase in engine speed and / or load, the controller increases the amount of fuel delivered per engine cycle by increasing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle;
In response to a decrease in engine speed and / or load, the controller reduces the amount of fuel delivered per engine cycle by reducing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle ;
The fuel injector is
A housing in which a fuel chamber is formed;
An electric coil;
A piston that slides axially in the housing lumen by the action of the electrical coil, sliding between two end stops to ensure that the piston moves a set distance with each actuation; , Ru comprising an internal combustion engine.
可変容積燃焼室と、
給気を前記燃焼室に吐き出すための吸気システムと、
燃焼ガスを前記燃焼室から大気に中継するための排気システムと、
前記燃焼室で一緒に燃焼させるように燃料を給気中に吐き出すための燃料噴射システムと、を備え、前記燃料噴射システムが、
各々が容積式ポンプとして機能しかつ噴射器の1回の作動毎に固定量の燃料を小出しする複数の燃料噴射器と、
前記複数の燃料噴射器のうちの少なくとも第1燃料噴射器が前記複数の燃料噴射器のうちの少なくとも第2燃料噴射器によって小出しされる第2設定量とは異なる第1設定量の燃料を小出しすることと、
前記複数の燃料噴射器の各々の作動を制御する制御装置と、を含んで成る、内燃エンジンにおいて、
エンジンサイクルの少なくとも大部分の各々で前記燃料噴射器が前記制御装置によって複数回作動され、
エンジン速度および/または負荷の増加に応答して、1エンジンサイクル当たりの前記燃料噴射器の作動回数を増加させることによって、前記制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を増加させ、かつ
エンジン速度および/または負荷の低下に応答して、1エンジンサイクル当たりの前記燃料噴射器の作動回数を減少させることによって、前記制御装置が1エンジンサイクル当たりに吐き出される燃料の量を減少させ
各燃料噴射器が、
中に燃料室が形成される筐体と、
電気コイルと、
前記電気コイルの作用により前記筐体の内腔で軸方向に摺動するピストンであって、ピストンが各作動で設定距離を移動することを確実にする2つのエンドストップ間で摺動するピストンと、を含んで成る、内燃エンジン。
A variable volume combustion chamber;
An intake system for exhaling supply air to the combustion chamber;
An exhaust system for relaying combustion gas from the combustion chamber to the atmosphere;
A fuel injection system for exhaling fuel into the air supply so as to burn together in the combustion chamber, the fuel injection system comprising:
A plurality of fuel injectors, each functioning as a positive displacement pump and dispensing a fixed amount of fuel with each actuation of the injector;
At least a first fuel injector of the plurality of fuel injectors dispenses a first set amount of fuel different from a second set amount dispensed by at least the second fuel injector of the plurality of fuel injectors. To do
A control device for controlling the operation of each of the plurality of fuel injectors,
The fuel injector is actuated multiple times by the controller in each of at least a majority of the engine cycle;
In response to an increase in engine speed and / or load, the controller increases the amount of fuel delivered per engine cycle by increasing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle; and In response to a decrease in engine speed and / or load, the controller reduces the amount of fuel delivered per engine cycle by reducing the number of actuations of the fuel injector per engine cycle ;
Each fuel injector
A housing in which a fuel chamber is formed;
An electric coil;
A piston that slides axially in the housing lumen by the action of the electrical coil, sliding between two end stops to ensure that the piston moves a set distance with each actuation; , Ru comprising an internal combustion engine.
前記燃料噴射器が燃料をそこから小出しするために電力を使用し、前記制御装置がパルス制御信号を生成して前記/各燃料噴射器を制御する電子制御装置であり、各パルスが前記/各燃料噴射器に燃料を小出しさせ、前記電子制御装置が1エンジンサイクル当たりのパルス数を変化させて、吐き出される燃料の量を変化させる、請求項1に記載の内燃エンジン。  The fuel injector uses electric power to dispense fuel therefrom, and the control device generates a pulse control signal to control the / each fuel injector, each pulse being said / each The internal combustion engine according to claim 1, wherein fuel is dispensed to a fuel injector, and the electronic control unit changes the number of fuel discharged by changing the number of pulses per engine cycle. エンジン負荷を監視し、かつ前記電子制御装置にエンジン負荷を示す信号を提供するためにセンサが設けられ、前記電子制御装置が前記エンジン負荷を考慮しながら各エンジンサイクルで生成すべきパルス数を算出する、請求項3に記載の内燃エンジン。 A sensor is provided to monitor the engine load and provide a signal indicating the engine load to the electronic control unit, and the electronic control unit calculates the number of pulses to be generated in each engine cycle in consideration of the engine load. to internal combustion engine according to claim 3. センサがエンジンのクランクシャフトまたはカムシャフトに関係付けられ、前記クランクシャフトまたはカムシャフトの回転に関連するタイミング信号を生成し、前記電子制御装置によって生成されるパルスをトリガするために、前記タイミング信号が前記電子制御装置によって使用される、請求項に記載の内燃エンジン。 The timing signal is associated with an engine crankshaft or camshaft to generate a timing signal related to rotation of the crankshaft or camshaft and to trigger a pulse generated by the electronic controller. The internal combustion engine of claim 4 used by the electronic control unit . 前記/各燃料噴射器が前記ピストンに作用する付勢ばねを含む、請求項またはに記載の内燃エンジン。The internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the / each fuel injector includes a biasing spring acting on the piston . 前記電気コイルが前記ピストンを包囲する、請求項に記載の内燃エンジン。The internal combustion engine of claim 6 , wherein the electrical coil surrounds the piston . 端板が前記ピストンに接続され、かつ前記電気コイルの端面全体にわたって前記ピストンから外向きに延びる、請求項7に記載の内燃エンジン。 The end plate is connected to the piston, and Ru extends outwardly from the piston across an end face of the electrical coil, an internal combustion engine according to claim 7. 前記/各燃料噴射器が、燃料入口と、燃料出口と、前記燃料入口から前記燃料室内に燃料を引き込ませながら前記燃料室から前記燃料入口への燃料の排出を防止する一方向入口弁と、前記燃料室から前記燃料出口に燃料を排出させながら前記燃料出口から前記燃料室内への燃料の引込みを防止する一方向出口弁とを含む、請求項1、2、または、6ないし8のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 The / each fuel injector includes a fuel inlet, a fuel outlet, and a one-way inlet valve that prevents fuel from being discharged from the fuel chamber to the fuel inlet while drawing fuel from the fuel inlet into the fuel chamber; A one-way outlet valve for preventing fuel from being drawn into the fuel chamber from the fuel outlet while discharging fuel from the fuel chamber to the fuel outlet. The internal combustion engine according to one item . 前記一方向入口弁がばね付勢された弁である、請求項9に記載の内燃エンジン。 The internal combustion engine of claim 9, wherein the one-way inlet valve is a spring biased valve . 前記一方向出口弁がばね付勢された弁である、請求項9または10に記載の内燃エンジン。The internal combustion engine according to claim 9 or 10, wherein the one-way outlet valve is a spring-biased valve . 前記一方向入口弁が前記筐体の燃料入口通路に設けられる、請求項9ないし11のいずれか一項に記載の内燃エンジン。The one-way inlet valve is Ru provided in the fuel inlet passage of the housing, an internal combustion engine according to any one of claims 9 to 11. 燃料がそれを介して前記燃料室内に吐き出される燃料入口通路が前記ピストンに設けられ、前記一方向入口弁が前記ピストンの前記燃料入口通路に設けられ、前記一方向入口弁が座と密着する可動弁部材を含み、前記ピストンの運動から生じる前記弁部材のモーメントが前記一方向入口弁の開閉両方を助長するように前記一方向入口弁が構成された、請求項9ないし11のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 A fuel inlet passage through which fuel is discharged into the fuel chamber is provided in the piston, the one-way inlet valve is provided in the fuel inlet passage of the piston, and the one-way inlet valve is in close contact with the seat includes a valve member, said one-way inlet valve so moment of the valve member resulting from the movement of the piston to facilitate the opening and closing both of the one-way inlet valve is configured, any one of claims 9 to 11 An internal combustion engine according to 1. 前記弁部材がボールである、請求項13に記載の内燃エンジン。The internal combustion engine of claim 13 , wherein the valve member is a ball . 前記弁部材が円板である、請求項13に記載の内燃エンジン。The internal combustion engine of claim 13 , wherein the valve member is a disk . ピストンばねが前記ピストンを付勢して前記エンドストップの1つと係合させ、ソレノイドが、前記ピストンばねによって加えられる付勢力に抗して、前記ピストンを摺動させてもう1つのエンドストップと係合させるように作用する、請求項1、2、または、6ないし15のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 A piston spring biases the piston into engagement with one of the end stops, and a solenoid slides the piston against the other end stop against the biasing force applied by the piston spring. It acts to engage, claim 2 or internal combustion engine according to any one of from 6 15. 前記ピストンばねが、燃料を前記燃料室から排出させるように前記ピストンを付勢する、請求項16に記載の内燃エンジン。The piston spring, the fuel you urging the piston so as to be discharged from the fuel chamber, an internal combustion engine according to claim 16. 前記ピストンばねが、燃料を前記燃料室内に引き込むように前記ピストンを付勢する、請求項16に記載の内燃エンジン。The internal combustion engine of claim 16 , wherein the piston spring biases the piston to draw fuel into the fuel chamber . 前記エンドストップの1つを提供するシムを含む、請求項1、2、または、6ないし15のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 16. An internal combustion engine according to any one of claims 1, 2 or 6 to 15 comprising a shim that provides one of the end stops . 前記ピストンに取り付けられたシムを含む、請求項1、2、または、6ないし19のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 20. An internal combustion engine according to any one of claims 1, 2 or 6 to 19, comprising a shim attached to the piston . 選択された設定移動距離を達成するサイズに形成されたシムを選択することを含む、請求項19または20に記載の内燃エンジンの製造方法 21. A method of manufacturing an internal combustion engine according to claim 19 or 20 , comprising selecting shims formed to a size that achieves a selected set travel distance . 一部ではシムを使用してピストン移動距離を設定し、他ではシムを使用せず、異なるエンジンには異なるサイズのシムを選択して異なるピストン移動距離をもたらすことにより、エンジンの前記噴射器の前記ピストンに異なる移動距離を設定することによって、異なる設定量の燃料を小出しする燃料噴射器が設けられた、請求項1、2、または、6ないし20のいずれか一項に記載の複数の内燃エンジンの製造方法 Some use shims to set the piston travel distance, others do not use shims, and select different sized shims for different engines, resulting in different piston travel distances. 21. A plurality of internal combustion engines according to any one of claims 1, 2, or 6 to 20, wherein a fuel injector is provided for dispensing different set amounts of fuel by setting different travel distances to the piston. Engine manufacturing method . 空気がそれを通してエンジンの燃焼室に吐き出される入口通路と、前記入口通路に設けられたベンチュリと、前記入口通路のスロットル弁と、前記入口通路の前記スロットル弁の下流に空気を吐き出すバイパス通路とを有し、前記/各燃料噴射器が燃料を混合室に吐き出し、そこで燃料が前記バイパス通路からの空気によって取り込まれ、混合された燃料および空気が次いでノズルを介して前記ベンチュリのスロートに吐き出される、請求項1ないし20のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 An inlet passage through which air is discharged into the combustion chamber of the engine, a venturi provided in the inlet passage, a throttle valve in the inlet passage, and a bypass passage for discharging air downstream of the throttle valve in the inlet passage. has the / each fuel injector is discharged fuel into the mixing chamber, where fuel is taken up by air from the bypass passage, Ru is discharged into the throat of the venturi mixing fuel and air and then through the nozzle An internal combustion engine according to any one of claims 1 to 20 . 前記空気バイパス通路が大気に接続される、請求項23に記載の内燃エンジン。24. The internal combustion engine of claim 23 , wherein the air bypass passage is connected to the atmosphere . 空気がそれを通してエンジンの燃焼室に吐き出される入口通路と、前記入口通路に設けられたベンチュリと、前記入口通路のスロットル弁と、排ガスまたは空気と排ガスの混合気を前記入口通路の前記スロットル弁の下流に吐き出すバイパス通路とを有し、前記/各燃料噴射器が燃料を混合室に吐き出し、そこで燃料が前記バイパス通路からのガスによって取り込まれ、混合された燃料およびガスが次いでノズルを介して前記ベンチュリのスロートに吐き出される、請求項ないし22のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 An inlet passage through which air is expelled into the combustion chamber of the engine, a venturi provided in the inlet passage, a throttle valve in the inlet passage, and exhaust gas or a mixture of air and exhaust gas is supplied to the throttle valve in the inlet passage. A bypass passage that evacuates downstream, wherein each of the fuel injectors expels fuel into the mixing chamber, where the fuel is taken up by gas from the bypass passage, and the mixed fuel and gas then passes through the nozzle to the 23. The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 22 , which is discharged into a venturi throat . 前記ノズルがソニックノズルである、請求項23ないし25のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 Wherein the nozzle is a sonic nozzle, the internal combustion engine according to any one of claims 23 to 25. 前記ノズルが非円形オリフィスを有する霧化ノズルである、請求項23ないし26のいずれか一項に記載の内燃エンジン。 Wherein the nozzle is atomizing nozzle having a non-circular orifices, the internal combustion engine according to any one of claims 23 to 26. 前記ノズルがオリフィスの配列を有する霧化ノズルである、請求項23ないし26のいずれか一項に記載の内燃エンジン。The nozzle Ru Ah in atomizing nozzle having an array of orifices, internal combustion engine according to any one of claims 23 to 26. 前記/各燃料噴射器を使用して各エンジンサイクルで複数の燃料パルスを前記燃焼室に吐き出すこと、および
エンジン速度および/または負荷の変化に応答してエンジンサイクル毎に燃料パルス数を変化させ、それによって各サイクルで前記燃焼室に吐き出される燃料の総量を制御すること、を含む、請求項1ないし20および23ないし28のいずれか一項に記載の内燃エンジンを作動させる方法
Expelling multiple fuel pulses into the combustion chamber at each engine cycle using the / each fuel injector ; and
In response to changes in engine speed and / or load by changing the number of fuel pulses per engine cycle, thereby controlling the amount of fuel delivered to the combustion chamber in each cycle, including, it claims 1 20 29. A method of operating an internal combustion engine according to any one of claims 23-28.
1エンジンサイクル当たりの燃料パルス数が、エンジンの始動直後の期間には第1の高レベルに維持され、次いで、その後のエンジンサイクルでは、エンジンが次に始動するまで低レベルに低減される、請求項29に記載の方法 The number of fuel pulses per engine cycle is maintained at a first high level in the period immediately following engine startup, and then reduced to a low level in subsequent engine cycles until the next engine start. Item 30. The method according to Item 29 .
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