JP2680176B2 - 流体の流量をコントロールする方法および装置 - Google Patents
流体の流量をコントロールする方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体の流量をコントロールすること、特に
言うならば内燃機関用として圧縮性流体である燃料の供
給をコントロールすることに関する。
言うならば内燃機関用として圧縮性流体である燃料の供
給をコントロールすることに関する。
［従来の技術］ 従来のガソリンやディーゼル燃料を用いる内燃機関
を、天然ガスやプロパンのような圧縮性流体である燃料
で動くように変更するためのシステムは、従来もある時
期にはあった。現在の経済政策の下では、プロパンや天
然ガスを燃料として用いることには、一般に、市販価格
上かなりの利点があり、例えばタクシー業者や警察署は
車両をプロパンまたは天然ガスで動き得るようにするこ
とによって、そのための余計なコストを急速に取返すこ
とができる。税法上の利点が無かったとしても、天然ガ
スの価格は一般に、ガソリンやディーゼル燃料の価格よ
りも安い。天然ガスは、それが使用され得る形態になる
までに比較的に少い処理を必要とするのに対し、従来の
液体燃料であるガソリンは、屡々「クラッキング」や、
その他の長鎖の炭化水素の処理によって生産されてい
る。そしてまた、天然ガスで動く電気点火エンジンでは
圧縮による点火つまりノッキングの問題がない（ボアー
の大きいエンジンで圧縮比を吸入空気温度が極めて高い
場合を除く）ので、オクタン価が種々あるガソリンのよ
うに種々の特性をもつ天然ガスを準備する必要がない。
このことにより、ある種のガソリンで用いられている鉛
ベースの添加物のようなアンチノック用添加物を準備す
る必要もない。さらに、天然ガスの主たる成分はメタ
ン、すなわち、燃焼に際して、従来のガソリンやディー
ゼル燃料と比べて実質上より少ない二酸化炭素を生成す
るクリーンな燃料である。
を、天然ガスやプロパンのような圧縮性流体である燃料
で動くように変更するためのシステムは、従来もある時
期にはあった。現在の経済政策の下では、プロパンや天
然ガスを燃料として用いることには、一般に、市販価格
上かなりの利点があり、例えばタクシー業者や警察署は
車両をプロパンまたは天然ガスで動き得るようにするこ
とによって、そのための余計なコストを急速に取返すこ
とができる。税法上の利点が無かったとしても、天然ガ
スの価格は一般に、ガソリンやディーゼル燃料の価格よ
りも安い。天然ガスは、それが使用され得る形態になる
までに比較的に少い処理を必要とするのに対し、従来の
液体燃料であるガソリンは、屡々「クラッキング」や、
その他の長鎖の炭化水素の処理によって生産されてい
る。そしてまた、天然ガスで動く電気点火エンジンでは
圧縮による点火つまりノッキングの問題がない（ボアー
の大きいエンジンで圧縮比を吸入空気温度が極めて高い
場合を除く）ので、オクタン価が種々あるガソリンのよ
うに種々の特性をもつ天然ガスを準備する必要がない。
このことにより、ある種のガソリンで用いられている鉛
ベースの添加物のようなアンチノック用添加物を準備す
る必要もない。さらに、天然ガスの主たる成分はメタ
ン、すなわち、燃焼に際して、従来のガソリンやディー
ゼル燃料と比べて実質上より少ない二酸化炭素を生成す
るクリーンな燃料である。
これらの利点があるにもかかわらず、天然ガスの使用
は限られた程度にしか採用されていない。このことは、
天然ガス動力の車両が従来のガソリンを燃料とする車両
に比べて不利であるという場面が多々あることと、少な
くとも部分的には関係していると見られる。このような
場面においては、天然ガスを用いるための技術が、従来
のガソリン燃料を用いるシステムにおいて用いられてい
る技術ほどには進んでいないので、既存の製品では一般
に、生産、設置および保守のコストが比較的に高くなっ
ている。また、ガソリンエンジンを天然ガスで動くよう
に変更すると、普通には、出力が減少し、それに応じて
車両の性能が低下する。
は限られた程度にしか採用されていない。このことは、
天然ガス動力の車両が従来のガソリンを燃料とする車両
に比べて不利であるという場面が多々あることと、少な
くとも部分的には関係していると見られる。このような
場面においては、天然ガスを用いるための技術が、従来
のガソリン燃料を用いるシステムにおいて用いられてい
る技術ほどには進んでいないので、既存の製品では一般
に、生産、設置および保守のコストが比較的に高くなっ
ている。また、ガソリンエンジンを天然ガスで動くよう
に変更すると、普通には、出力が減少し、それに応じて
車両の性能が低下する。
ガス状燃料噴射システムは、典型的には、加圧された
燃料貯蔵タンクと、燃料の圧力を比較的に高い貯蔵の圧
力からより低い使用時圧力まで減圧するための圧力レギ
ュレータ（調圧装置）と、エンジンへのガスの供給をコ
ントロールするためのメータリング（調量）バルブと、
エンジンの空気吸入系にあるガス／空気混合器を含んで
いる。なお、メータリングバルブをコントロールして適
切なエンジンの運転を確実にするために、ある形態のエ
ンジン管制システムが設けられている。
燃料貯蔵タンクと、燃料の圧力を比較的に高い貯蔵の圧
力からより低い使用時圧力まで減圧するための圧力レギ
ュレータ（調圧装置）と、エンジンへのガスの供給をコ
ントロールするためのメータリング（調量）バルブと、
エンジンの空気吸入系にあるガス／空気混合器を含んで
いる。なお、メータリングバルブをコントロールして適
切なエンジンの運転を確実にするために、ある形態のエ
ンジン管制システムが設けられている。
既存のガス状燃料噴射システムにおける圧力レギュレ
ータは概して容積が大きくなるので、車両では屡々制限
のあるエンジン室内のスペースに設置することが困難で
ある。したがって、圧力レギュレータは屡々、広いエン
ジン室を有するエンジンにのみ適している。既存のレギ
ュレータの容積が大きいのは、少なくとも部分的には、
レギュレータの中にある部品の数が多いことに起因して
おり、それら部品とは、燃料貯蔵タンクからの燃料ライ
ンの中にある燃料フィルター、燃料がレギュレータを通
過するときに燃料の圧力を減圧するための少なくとも２
段階となる調圧弁、調圧弁が故障したときに開となるこ
とによって高圧の燃料がそのままでレギュレータを通っ
て行くことを防止するレリーフ弁、および、レギュレー
タを加熱して、調圧弁において流体が膨張するときの冷
却を補償するためのヒーターである。
ータは概して容積が大きくなるので、車両では屡々制限
のあるエンジン室内のスペースに設置することが困難で
ある。したがって、圧力レギュレータは屡々、広いエン
ジン室を有するエンジンにのみ適している。既存のレギ
ュレータの容積が大きいのは、少なくとも部分的には、
レギュレータの中にある部品の数が多いことに起因して
おり、それら部品とは、燃料貯蔵タンクからの燃料ライ
ンの中にある燃料フィルター、燃料がレギュレータを通
過するときに燃料の圧力を減圧するための少なくとも２
段階となる調圧弁、調圧弁が故障したときに開となるこ
とによって高圧の燃料がそのままでレギュレータを通っ
て行くことを防止するレリーフ弁、および、レギュレー
タを加熱して、調圧弁において流体が膨張するときの冷
却を補償するためのヒーターである。
レギュレータの燃料フィルターは頑丈な構造のもので
なければならない。何故ならば、フィルターは、それが
閉塞したときに高圧（天然ガスの場合4000psiにもな
る）に耐えねばならず、フィルターが故障すれば、調圧
弁および、それの下流側の他の部品にかなりの損傷が起
るからである。
なければならない。何故ならば、フィルターは、それが
閉塞したときに高圧（天然ガスの場合4000psiにもな
る）に耐えねばならず、フィルターが故障すれば、調圧
弁および、それの下流側の他の部品にかなりの損傷が起
るからである。
既存の調圧弁は、許容する流量が比較的に小さく、閉
塞を起こしやすい。ある場合には、所望の圧力降下と安
定性を達成するためには２段階または３段階の調圧弁を
設けなけねばならない。さらに、調圧弁を通る流量を増
すならば、圧力のドループ（droop）が生ずることにな
る。つまり、この弁においての高流量のときの圧力降下
が低流量のときの圧力降下に比べて大きくなる。それに
より、キャリブレーションが困難になる。
塞を起こしやすい。ある場合には、所望の圧力降下と安
定性を達成するためには２段階または３段階の調圧弁を
設けなけねばならない。さらに、調圧弁を通る流量を増
すならば、圧力のドループ（droop）が生ずることにな
る。つまり、この弁においての高流量のときの圧力降下
が低流量のときの圧力降下に比べて大きくなる。それに
より、キャリブレーションが困難になる。
既存のガス状燃料噴射システムに用いられたレリーフ
弁の試験で知られているように、この種の弁はあまり信
頼性がよくなく、屡々所望の圧力で開にならないことが
ある。さらに、調圧弁が故障したときの既存のレリーフ
弁の流量処理能力に疑問があるとも言われている。つま
り、レギュレータのレリーフ弁が故障したならば、内部
で燃料の圧力が高まり、レギュレータは爆発の形で破壊
されることになる。
弁の試験で知られているように、この種の弁はあまり信
頼性がよくなく、屡々所望の圧力で開にならないことが
ある。さらに、調圧弁が故障したときの既存のレリーフ
弁の流量処理能力に疑問があるとも言われている。つま
り、レギュレータのレリーフ弁が故障したならば、内部
で燃料の圧力が高まり、レギュレータは爆発の形で破壊
されることになる。
レギュレータの加熱は、普通にはエンジンの冷却流体
を用いることで達せられており、これは、天然ガスを燃
料とする車両の場合、すなわち、調圧弁で起る燃料の圧
力と温度の降下の結果として、燃料中にあるメタンと水
が結合した水和物が現れ得る場合には特に重要である。
つまりこの水和物は、スポンジ状の氷のような外観のも
のであってほとんどの調節バルブを閉塞させる。
を用いることで達せられており、これは、天然ガスを燃
料とする車両の場合、すなわち、調圧弁で起る燃料の圧
力と温度の降下の結果として、燃料中にあるメタンと水
が結合した水和物が現れ得る場合には特に重要である。
つまりこの水和物は、スポンジ状の氷のような外観のも
のであってほとんどの調節バルブを閉塞させる。
レギュレータとエンジンの間において燃料の流れをコ
ントロールすることは、メータリングバルブによって達
せられていて、そのメータリングバルブは、所望の燃料
流量が得られるように作動させられる複数のインジェク
タの形をなしていればよい。エンジンの燃料として用い
られる場合のガス状燃料の所要量のためには多数のイン
ジェクタを設けることが必要である。すなわち、インジ
ェクタは、アイドリングから最大出力までの所望の流量
で燃料を供給する能力を必要とする。その流量範囲は1:
40にもなる。
ントロールすることは、メータリングバルブによって達
せられていて、そのメータリングバルブは、所望の燃料
流量が得られるように作動させられる複数のインジェク
タの形をなしていればよい。エンジンの燃料として用い
られる場合のガス状燃料の所要量のためには多数のイン
ジェクタを設けることが必要である。すなわち、インジ
ェクタは、アイドリングから最大出力までの所望の流量
で燃料を供給する能力を必要とする。その流量範囲は1:
40にもなる。
従来の燃料噴射システムは、エンジンの各シリンダに
少なくとも１つのソレノイド作動のインジェクタバルブ
を設けるマルチポイント式の噴射システムである。セン
サがエンジンの種々の運転パラメータを測定し、エンジ
ンコントロールシステムが、それらセンサからの入力値
から、所望の燃料供給量を算出し、燃料供給量は、例え
ばインジェクタの間欠作動のタイミングを変えるか、ま
たはインジェクタに供給される燃料の圧力を変えること
によって調量される。
少なくとも１つのソレノイド作動のインジェクタバルブ
を設けるマルチポイント式の噴射システムである。セン
サがエンジンの種々の運転パラメータを測定し、エンジ
ンコントロールシステムが、それらセンサからの入力値
から、所望の燃料供給量を算出し、燃料供給量は、例え
ばインジェクタの間欠作動のタイミングを変えるか、ま
たはインジェクタに供給される燃料の圧力を変えること
によって調量される。
シングルポイント式の燃料噴射の場合ならば、調量さ
れた燃料は一体として、共通の入口マニホルドに供給さ
れる。この燃料噴射方式がメタンやプロパンのような圧
縮性の燃料の場合に用いられた１つの形が、“電子的に
コントロールされる流量調節システム”というタイトル
でペトロ（Petro）に与えられた米国特許第4,487,187号
で開示されている。このシステムにおいては、各々に１
つのソレノイドバルブがついて並列になっている複数の
流路（line）を含むメータリングバルブがあって、それ
らソレノイドバルブは電子的ディジタルプロセッサが発
生するディジタルの信号に応じて作動させられる。それ
らバルブの各々のオリフィスサイズと、それに関係する
バルブ通過流量は、“２の何乗か”の数列に比例させて
あり、システムの中での燃料の圧力差は、オリフィスを
通しての臨界流（音速流）つまりチョーキングした流れ
が維持されるような圧力差にされている。
れた燃料は一体として、共通の入口マニホルドに供給さ
れる。この燃料噴射方式がメタンやプロパンのような圧
縮性の燃料の場合に用いられた１つの形が、“電子的に
コントロールされる流量調節システム”というタイトル
でペトロ（Petro）に与えられた米国特許第4,487,187号
で開示されている。このシステムにおいては、各々に１
つのソレノイドバルブがついて並列になっている複数の
流路（line）を含むメータリングバルブがあって、それ
らソレノイドバルブは電子的ディジタルプロセッサが発
生するディジタルの信号に応じて作動させられる。それ
らバルブの各々のオリフィスサイズと、それに関係する
バルブ通過流量は、“２の何乗か”の数列に比例させて
あり、システムの中での燃料の圧力差は、オリフィスを
通しての臨界流（音速流）つまりチョーキングした流れ
が維持されるような圧力差にされている。
［発明が解決しようとする課題］ この方式の２進バルブとしては、その他、ガラチン
（Gallatin）らに与えられた米国特許RE29,383に記載さ
れたバルブもあるが、共通のこととして、バルブを通る
全流量の増減が、１ステップでの増減を少なくしてステ
ップ的に行われる。つまり、バルブの数が増えると共
に、バルブを通る全流量の最小値と最大値の間のステッ
プの１ステップの大きさが比較的小さくなる。しかし、
バルブの数を増せばメータリングデバイスは、容積は大
きくなり、高価なものとなる。
（Gallatin）らに与えられた米国特許RE29,383に記載さ
れたバルブもあるが、共通のこととして、バルブを通る
全流量の増減が、１ステップでの増減を少なくしてステ
ップ的に行われる。つまり、バルブの数が増えると共
に、バルブを通る全流量の最小値と最大値の間のステッ
プの１ステップの大きさが比較的小さくなる。しかし、
バルブの数を増せばメータリングデバイスは、容積は大
きくなり、高価なものとなる。
さらに、ペトロやガラチンらの特許で開示されたもの
のような２進システムでは、流量が少ない場合に流量分
解能が劣悪である。このことはエンジンの運転にとって
は最も問題になりそうである。車両のエンジンは、燃料
流量の、典型的には35:1付近である広いダイナミックレ
ンジにわたって作動せねばならない。燃料供給システム
は、燃料供給レンジの中のどの点にあるときでも燃料流
量を0.25％調節することができなければならない。例え
ば、流量4096SCFHを供給するための、12ビットの２進バ
ルブ、すなわち、12個のバルブがあってそれらの流量能
力が２進数列に従っている２進バルブにおいては、ダイ
ナミックレンジの中の最低流量から次の段階の流量まで
の増分すなわち最小の増分が、このときの流量の0.85％
になる。したがって、このようなシステムは、所望のレ
ンジ（0.25％）以内での燃料流量のコントロールをなし
得ないこととなり、この形での２進メータリングバルブ
を装備したエンジンの運転では、効率が低く、エミッシ
ョンの規制に適合することも困難になる。提案されてい
るエミッション規制への適合には、燃料供給の精密なコ
ントロールが必要とされるのである。
のような２進システムでは、流量が少ない場合に流量分
解能が劣悪である。このことはエンジンの運転にとって
は最も問題になりそうである。車両のエンジンは、燃料
流量の、典型的には35:1付近である広いダイナミックレ
ンジにわたって作動せねばならない。燃料供給システム
は、燃料供給レンジの中のどの点にあるときでも燃料流
量を0.25％調節することができなければならない。例え
ば、流量4096SCFHを供給するための、12ビットの２進バ
ルブ、すなわち、12個のバルブがあってそれらの流量能
力が２進数列に従っている２進バルブにおいては、ダイ
ナミックレンジの中の最低流量から次の段階の流量まで
の増分すなわち最小の増分が、このときの流量の0.85％
になる。したがって、このようなシステムは、所望のレ
ンジ（0.25％）以内での燃料流量のコントロールをなし
得ないこととなり、この形での２進メータリングバルブ
を装備したエンジンの運転では、効率が低く、エミッシ
ョンの規制に適合することも困難になる。提案されてい
るエミッション規制への適合には、燃料供給の精密なコ
ントロールが必要とされるのである。
［課題を解決するための手段］ 本発明の第１の部面によれば、共通の共通の入口から
共通の出口へと流れる流体の流量をコントロールする装
置が提供される。その装置は、共通の入口から共通の出
口へと流れる全流量が個々のものを通る流量の合計に等
しくなるように共通の入口と共通の出口の間に並列に接
続されて複数あり、複数の流量能力を有する流路（flui
d conducting lines）を含んでいる。装置はさらに、流
路の各々にあって少なくとも２つの流路においてはパル
シング流量コントロールバルブであり残りの流路では開
と閉の２状態間で遷移可能な双安定の流量コントロール
バルブであるコントロールバルブと、各コントロールバ
ルブについてそれが開になっているときにそこを通過す
ることができる流体の質量流量を算出するに十分な、そ
の流体のパラメータを測定するセンサと、コントロール
バルブの開閉を選択的にコントロールし、また、各コン
トロールバルブを通過することができる質量流量を、測
定された流体のパラメータに応じて算出するためにセン
サをモニタリングするようになっているコントロール手
段を含んでいる。共通の出口から外部に出る全流量は、
継続した所定の流量を生ぜしめるようにコントロールバ
ルブを選択的に開とすることによって決定される定常的
な流量成分を含んでいて、その定常的な流量成分はコン
トロールバルブの開閉の組合せによって離散的なレベル
にステップ的に変化するので、その離散的なレベルの間
の半端部分の流量成分は、所望の平均流量が得られるよ
うに少なくとも１つの所定のパルシングバルブを所定の
期間のうちのある部分で開にすることによって実現され
る。
共通の出口へと流れる流体の流量をコントロールする装
置が提供される。その装置は、共通の入口から共通の出
口へと流れる全流量が個々のものを通る流量の合計に等
しくなるように共通の入口と共通の出口の間に並列に接
続されて複数あり、複数の流量能力を有する流路（flui
d conducting lines）を含んでいる。装置はさらに、流
路の各々にあって少なくとも２つの流路においてはパル
シング流量コントロールバルブであり残りの流路では開
と閉の２状態間で遷移可能な双安定の流量コントロール
バルブであるコントロールバルブと、各コントロールバ
ルブについてそれが開になっているときにそこを通過す
ることができる流体の質量流量を算出するに十分な、そ
の流体のパラメータを測定するセンサと、コントロール
バルブの開閉を選択的にコントロールし、また、各コン
トロールバルブを通過することができる質量流量を、測
定された流体のパラメータに応じて算出するためにセン
サをモニタリングするようになっているコントロール手
段を含んでいる。共通の出口から外部に出る全流量は、
継続した所定の流量を生ぜしめるようにコントロールバ
ルブを選択的に開とすることによって決定される定常的
な流量成分を含んでいて、その定常的な流量成分はコン
トロールバルブの開閉の組合せによって離散的なレベル
にステップ的に変化するので、その離散的なレベルの間
の半端部分の流量成分は、所望の平均流量が得られるよ
うに少なくとも１つの所定のパルシングバルブを所定の
期間のうちのある部分で開にすることによって実現され
る。
本発明の第２の部面によれば、第１の圧力にある共通
の入口と、より低い第２の圧力にある共通の出口の間に
おいて、複数の流量が実現されるように並列に複数あっ
て各々に流量コントロールバルブが少なくとも２つはパ
ルシングバルブとして残りは開と閉の２状態間で遷移可
能な双安定の流量コントロールバルブとして設けられて
いる流路を通る圧縮性流体の流量をコントロールする方
法が提案される。この方法では、コントロールバルブの
開閉を選択的にコントロールすることによって共通の出
口から外部に出る流量をコントロールするについて、継
続した所定の流量を生ぜしめるように双安定コントロー
ルバルブを選択的に開とすることにより定常的な流量成
分を決定し、該定常的な流量成分はコントロールバルブ
の開閉の組合せによって離散的なレベルにステップ的に
変化するので、その離散的なレベルの間の半端部分の流
量成分は、所望の平均流量が得られるように少なくとも
１つの所定のパルシングバルブを所定の期間のうちのあ
る部分で開にすることによって実現することとしてい
る。
の入口と、より低い第２の圧力にある共通の出口の間に
おいて、複数の流量が実現されるように並列に複数あっ
て各々に流量コントロールバルブが少なくとも２つはパ
ルシングバルブとして残りは開と閉の２状態間で遷移可
能な双安定の流量コントロールバルブとして設けられて
いる流路を通る圧縮性流体の流量をコントロールする方
法が提案される。この方法では、コントロールバルブの
開閉を選択的にコントロールすることによって共通の出
口から外部に出る流量をコントロールするについて、継
続した所定の流量を生ぜしめるように双安定コントロー
ルバルブを選択的に開とすることにより定常的な流量成
分を決定し、該定常的な流量成分はコントロールバルブ
の開閉の組合せによって離散的なレベルにステップ的に
変化するので、その離散的なレベルの間の半端部分の流
量成分は、所望の平均流量が得られるように少なくとも
１つの所定のパルシングバルブを所定の期間のうちのあ
る部分で開にすることによって実現することとしてい
る。
本発明の第３の部面によれば、内燃機関のガス状燃料
噴射システムに用いるための流体メータリングデバイス
が提供され、そのデバイスは、入口流体のマニホルドと
調量された流体のマニホルドを限界しているボディと、
入口流体のマニホルドに流体を導入するための流体入口
を含んでいる。このデバイスは、入口流体のマニホルド
と調量された流体のマニホルドの間の連通をコントロー
ルする複数のバルブを含んでおり、これらのバルブは、
それぞれオリフィスとこのオリフィスを閉じるための可
動のプランジャとを有している。オリフィスはノズルの
先細部分と末広部分の間にある。ボディは、さらに、調
量された流体のマニホルドから調量された流体を通すた
めの流体出口を画定している。また、バルブのオリフィ
スを通過する流体の膨張によって生じる流体の冷却を少
なくとも部分的に補償するためにボディを加熱するため
の加熱流体通路が設けられている。各バルブを通ること
ができる流体の質量流量を算出するために十分なだけ入
口流体と調量された流体のパラメータを算定するための
センサが設けられている。デバイス作動システムは、バ
ルブを通る流体の全体の質量流量が所望のようになるよ
うに、複数あるバルブを組合わせ、時間間隔をもって開
にするバルブアクチュエータを作動させるためのバルブ
コントロール手段とを含んでいる。
噴射システムに用いるための流体メータリングデバイス
が提供され、そのデバイスは、入口流体のマニホルドと
調量された流体のマニホルドを限界しているボディと、
入口流体のマニホルドに流体を導入するための流体入口
を含んでいる。このデバイスは、入口流体のマニホルド
と調量された流体のマニホルドの間の連通をコントロー
ルする複数のバルブを含んでおり、これらのバルブは、
それぞれオリフィスとこのオリフィスを閉じるための可
動のプランジャとを有している。オリフィスはノズルの
先細部分と末広部分の間にある。ボディは、さらに、調
量された流体のマニホルドから調量された流体を通すた
めの流体出口を画定している。また、バルブのオリフィ
スを通過する流体の膨張によって生じる流体の冷却を少
なくとも部分的に補償するためにボディを加熱するため
の加熱流体通路が設けられている。各バルブを通ること
ができる流体の質量流量を算出するために十分なだけ入
口流体と調量された流体のパラメータを算定するための
センサが設けられている。デバイス作動システムは、バ
ルブを通る流体の全体の質量流量が所望のようになるよ
うに、複数あるバルブを組合わせ、時間間隔をもって開
にするバルブアクチュエータを作動させるためのバルブ
コントロール手段とを含んでいる。
本発明の第４の部面によれば、ガス状燃料を用いる内
燃機関に用いられて第１の圧力で貯蔵されている燃料の
圧力を、メータリングに適当な、より低い第２の圧力へ
と減圧するための圧力レギュレータ（調圧装置）が提供
され、このレギュレータは、入口流体のマニホルドと調
圧された流体のマニホルドの形状を定めるボディと、第
１の圧力にある流体を入口流体のマニホルドに通すため
の流体入口と、入口流体のマニホルドと調圧された流体
のマニホルドの間の連通をコントロールし所定の第２の
圧力へと通過する流体に圧力降下を生ぜしめるような一
段型の調圧弁と、調圧された流体のマニホルドと連通し
ていてその中の圧力が所定のレベルを超えたときに開と
なって流体を放出するようになっているレリーフ弁と、
流体が調圧弁を通過するときにその流体で起る温度降下
を少なくとも部分的に保証するようにボディを加熱する
ための加熱手段と、調圧された流体のマニホルドと連通
していてそこからの調圧された流体を通すための流体出
口を含んでいる。
燃機関に用いられて第１の圧力で貯蔵されている燃料の
圧力を、メータリングに適当な、より低い第２の圧力へ
と減圧するための圧力レギュレータ（調圧装置）が提供
され、このレギュレータは、入口流体のマニホルドと調
圧された流体のマニホルドの形状を定めるボディと、第
１の圧力にある流体を入口流体のマニホルドに通すため
の流体入口と、入口流体のマニホルドと調圧された流体
のマニホルドの間の連通をコントロールし所定の第２の
圧力へと通過する流体に圧力降下を生ぜしめるような一
段型の調圧弁と、調圧された流体のマニホルドと連通し
ていてその中の圧力が所定のレベルを超えたときに開と
なって流体を放出するようになっているレリーフ弁と、
流体が調圧弁を通過するときにその流体で起る温度降下
を少なくとも部分的に保証するようにボディを加熱する
ための加熱手段と、調圧された流体のマニホルドと連通
していてそこからの調圧された流体を通すための流体出
口を含んでいる。
本発明の第５の部面によれば、圧縮性流体である燃料
を調量供給して内燃機関の吸入空気と混合する方法が提
供される。その方法は、調量された燃料の、正圧にある
供給源を設け、その燃料をディフューザコーンを通して
エンジンの空気吸入管の中に分散させることを含んでい
る。
を調量供給して内燃機関の吸入空気と混合する方法が提
供される。その方法は、調量された燃料の、正圧にある
供給源を設け、その燃料をディフューザコーンを通して
エンジンの空気吸入管の中に分散させることを含んでい
る。
本発明の第６の部面によれば、圧縮性流体である燃料
を調量供給して内燃機関の吸入空気と混合する方法が提
供される。その方法は、調量された燃料の、正圧にある
供給源を設け、その燃料をエンジンの空気吸入管の中に
分散させることを含んでいる。
を調量供給して内燃機関の吸入空気と混合する方法が提
供される。その方法は、調量された燃料の、正圧にある
供給源を設け、その燃料をエンジンの空気吸入管の中に
分散させることを含んでいる。
本発明の以上の、およびその他の部面について、以降
においては実施例を取上げることにより、添付の図面を
用いて説明する。
においては実施例を取上げることにより、添付の図面を
用いて説明する。
［実施例］ 先ず第１図に示しているのは、本発明の望ましい１つ
の実施例におけるシステムのブロック図である。このシ
ステムにおいては、燃料は燃料貯蔵タンク10の中で加圧
されて貯蔵されており、その圧力は、燃料のタイプ、タ
ンク10内の燃料の量および燃料の温度によって異なり、
例えば天然ガスは典型的には約3000psi、プロパンなら
ば312psi未満の圧力で貯蔵される。
の実施例におけるシステムのブロック図である。このシ
ステムにおいては、燃料は燃料貯蔵タンク10の中で加圧
されて貯蔵されており、その圧力は、燃料のタイプ、タ
ンク10内の燃料の量および燃料の温度によって異なり、
例えば天然ガスは典型的には約3000psi、プロパンなら
ば312psi未満の圧力で貯蔵される。
燃料貯蔵タンク10から燃料ライン12が圧力レギュレー
タ14へと延びている。圧力レギュレータ14において燃料
は、メータリングを適した圧力にし、なお、メータリン
グの際に燃料がガス相にあることを確実にするために減
圧される。圧力レギュレータ14から燃料はメータリング
デバイスつまりメータリングバルブ16を通過する。この
メータリングバルブ16は、典型的にはエンジンの空気吸
入管13の下流にある空気／燃料混合器18に燃料を供給す
る。この混合器18で燃料は吸入空気を混合し、エンジン
19の中に吸入される。
タ14へと延びている。圧力レギュレータ14において燃料
は、メータリングを適した圧力にし、なお、メータリン
グの際に燃料がガス相にあることを確実にするために減
圧される。圧力レギュレータ14から燃料はメータリング
デバイスつまりメータリングバルブ16を通過する。この
メータリングバルブ16は、典型的にはエンジンの空気吸
入管13の下流にある空気／燃料混合器18に燃料を供給す
る。この混合器18で燃料は吸入空気を混合し、エンジン
19の中に吸入される。
メータリングバルブ16はエンジン19の所要燃料量に応
じて燃料を供給するが、その所要燃料量は、エンジンの
運転パラメータを検出する種々のセンサ20のほか、燃料
のパラメータやメータリングバルブ16の運転パラメータ
を検出する種々のセンサ22から算出される。センサ20,2
2で得られた読みはシステムコントロール用の計算機24
に供給される。計算機24は、センサの読みの計算処理で
算出されるエンジンの所要燃料量に応じてメータリング
バルブ16を作動させるようにプログラミングされてい
る。
じて燃料を供給するが、その所要燃料量は、エンジンの
運転パラメータを検出する種々のセンサ20のほか、燃料
のパラメータやメータリングバルブ16の運転パラメータ
を検出する種々のセンサ22から算出される。センサ20,2
2で得られた読みはシステムコントロール用の計算機24
に供給される。計算機24は、センサの読みの計算処理で
算出されるエンジンの所要燃料量に応じてメータリング
バルブ16を作動させるようにプログラミングされてい
る。
燃料貯蔵タンク10と燃料ライン12は従来同様のもので
あって、前述のようにこれらは圧力レギュレータ14に燃
料を供給する。以下においては圧力レギュレータ14につ
いて、第２図，第３図によって説明する。先ず第２図
は、レギュレータ14の主な構成要素と、それを通る燃料
の経路（矢印15で示す）を示すブロック図である。燃料
ライン12は、従来同様の入口管継手によってレギュレー
タ14に取付けられている。そこで燃料は、その燃料中に
固形物があればそれを除去するためのフィルター26を通
過させられる。フィルター26の下流には、エンジンが停
止させられるときに燃料の供給を遮断するために用いら
れる高圧型の遮断用ソレノイド28がある。
あって、前述のようにこれらは圧力レギュレータ14に燃
料を供給する。以下においては圧力レギュレータ14につ
いて、第２図，第３図によって説明する。先ず第２図
は、レギュレータ14の主な構成要素と、それを通る燃料
の経路（矢印15で示す）を示すブロック図である。燃料
ライン12は、従来同様の入口管継手によってレギュレー
タ14に取付けられている。そこで燃料は、その燃料中に
固形物があればそれを除去するためのフィルター26を通
過させられる。フィルター26の下流には、エンジンが停
止させられるときに燃料の供給を遮断するために用いら
れる高圧型の遮断用ソレノイド28がある。
燃料の圧力は、燃料貯蔵タンク10内の燃料の量と、そ
してまた燃料の温度の関数である。したがって、燃料の
温度と圧力を測定することによって、タンク内の燃料の
量が算出される。この目的のためにレギュレータにおい
ては遮断用ソレノイド28の下流に高圧圧力センサ30が設
けられている。センサ30からの信号がシステム計算機24
に供給されていて、システム計算機24は、圧力の読みと
温度センサ（図示せず）の読みを組合せて燃料レベルの
表示を出すようにプログラミングされている。
してまた燃料の温度の関数である。したがって、燃料の
温度と圧力を測定することによって、タンク内の燃料の
量が算出される。この目的のためにレギュレータにおい
ては遮断用ソレノイド28の下流に高圧圧力センサ30が設
けられている。センサ30からの信号がシステム計算機24
に供給されていて、システム計算機24は、圧力の読みと
温度センサ（図示せず）の読みを組合せて燃料レベルの
表示を出すようにプログラミングされている。
ソレノイド28の下流で高圧の燃料は、調整可能な調圧
弁32を通る。調圧弁32は、燃料の圧力を所望のレベルま
で下げるように調整されており、例えば、3000psiで貯
蔵されていた天然ガスが100psiまで減圧されている。
弁32を通る。調圧弁32は、燃料の圧力を所望のレベルま
で下げるように調整されており、例えば、3000psiで貯
蔵されていた天然ガスが100psiまで減圧されている。
燃料が急激に膨張すると、それに応じて燃料の温度降
下が起る。ガス状燃料を用いる場合には特に、そのガス
である状態とそのエネルギー密度が維持されるように、
燃料の温度を環境温度にほぼ近く維持することが望まし
い。プロパンの場合なら、温度が十分に低くなれば液相
のプロパンに戻ることになるし、天然ガスの場合なら、
それ程の温度ではなくても水和物が生ずることになる。
この水和物は燃料中の水が冷却されて燃料の分子と結合
することで形成されるスポンジ状の氷のような物質であ
って、これは燃料の流れを阻害したり閉塞させたりす
る。この温度降下は、レギュレータブロックを加熱する
こと、この例の場合ならエンジン冷却用の流体をレギュ
レータブロックの中の通路34を通して通過させることに
よって克服される。
下が起る。ガス状燃料を用いる場合には特に、そのガス
である状態とそのエネルギー密度が維持されるように、
燃料の温度を環境温度にほぼ近く維持することが望まし
い。プロパンの場合なら、温度が十分に低くなれば液相
のプロパンに戻ることになるし、天然ガスの場合なら、
それ程の温度ではなくても水和物が生ずることになる。
この水和物は燃料中の水が冷却されて燃料の分子と結合
することで形成されるスポンジ状の氷のような物質であ
って、これは燃料の流れを阻害したり閉塞させたりす
る。この温度降下は、レギュレータブロックを加熱する
こと、この例の場合ならエンジン冷却用の流体をレギュ
レータブロックの中の通路34を通して通過させることに
よって克服される。
調圧弁32に故障が起った場合、その故障はソレノイド
28の故障と組合って起ることが多いのであって、例え
ば、貯蔵された天然ガスの高い圧力によってレギュレー
タが爆発的に破壊することがあり得る。そのような可能
性を最小限にするために、調圧弁32の下流には、圧力が
所定の限界を超えたときにレギュレータ14やメータリン
グバルブ16に損傷が起るよりも前にその圧力を逃がすよ
うな圧力レリーフ弁36が設けられている。
28の故障と組合って起ることが多いのであって、例え
ば、貯蔵された天然ガスの高い圧力によってレギュレー
タが爆発的に破壊することがあり得る。そのような可能
性を最小限にするために、調圧弁32の下流には、圧力が
所定の限界を超えたときにレギュレータ14やメータリン
グバルブ16に損傷が起るよりも前にその圧力を逃がすよ
うな圧力レリーフ弁36が設けられている。
さて次には、レギュレータブロックつまりボディ38に
取付けられている圧力レギュレータ14の種々の部品の構
造／配置を示す第3a〜3e図を特に説明する。レギュレー
タの組立体は車両のエンジン室の限られたスペース内に
収容されねばならない故に、その組立体は、コンパクト
であり、その組立体と他のエンジン部品の間の種々の接
続が便利にスペース的に無理なく行われ得るように配置
されている。
取付けられている圧力レギュレータ14の種々の部品の構
造／配置を示す第3a〜3e図を特に説明する。レギュレー
タの組立体は車両のエンジン室の限られたスペース内に
収容されねばならない故に、その組立体は、コンパクト
であり、その組立体と他のエンジン部品の間の種々の接
続が便利にスペース的に無理なく行われ得るように配置
されている。
説明と理解を容易にするため、レギュレータ組立体に
ついては、第3a図で見られるレギュレータの特定の１つ
のオリエンテーションを参照しつつ説明する。第3a図で
は、レギュレータボディ38、ボディの上方部分に取付け
られた調圧弁32、ボディの側方に取付けられた高圧型ソ
レノイド28、およびボディの下方部分に取付けられた高
圧圧力センサ30とレリーフ弁36が示されている。
ついては、第3a図で見られるレギュレータの特定の１つ
のオリエンテーションを参照しつつ説明する。第3a図で
は、レギュレータボディ38、ボディの上方部分に取付け
られた調圧弁32、ボディの側方に取付けられた高圧型ソ
レノイド28、およびボディの下方部分に取付けられた高
圧圧力センサ30とレリーフ弁36が示されている。
燃料貯蔵タンク10から来る燃料ライン12との接続のた
めに入口管継手42（第3d図）が設けられている。入口管
継手42はレギュレータボディ（本体）38に、入口通路44
の口のところで取付けられているが、それは段付き円筒
形の通路45の中に位置していて、この通路45は、望まし
くは鋼または黄銅でできた燒結金属フィルター製26の円
筒形部分を収容している。このフィルター26は、ここで
の圧力降下が最小になるように、長さが比較的長く（典
型的には2cm）、それに対応した大きい表面面積を有し
ている。さらにフィルター26は、それが閉塞したとして
も、燃料によって及ぼされる圧力に耐える十分な強度を
有しているので、圧壊してレギュレータの内部を損傷す
ることはない。フィルター26は、一端が入口管継手42の
面に当っている押え用ばね46によって定位置に保持さ
れ、通路44の口の回りに位置している環状ガスケット48
上に着座している。
めに入口管継手42（第3d図）が設けられている。入口管
継手42はレギュレータボディ（本体）38に、入口通路44
の口のところで取付けられているが、それは段付き円筒
形の通路45の中に位置していて、この通路45は、望まし
くは鋼または黄銅でできた燒結金属フィルター製26の円
筒形部分を収容している。このフィルター26は、ここで
の圧力降下が最小になるように、長さが比較的長く（典
型的には2cm）、それに対応した大きい表面面積を有し
ている。さらにフィルター26は、それが閉塞したとして
も、燃料によって及ぼされる圧力に耐える十分な強度を
有しているので、圧壊してレギュレータの内部を損傷す
ることはない。フィルター26は、一端が入口管継手42の
面に当っている押え用ばね46によって定位置に保持さ
れ、通路44の口の回りに位置している環状ガスケット48
上に着座している。
入口通路44のすぐ下流側に高圧型ソレノイド28（第3a
図）がある。ソレノイド28は、付勢解除されたときに、
レギュレータ14の燃料貯蔵タンク10との接続を遮断す
る。通路44は第１の入口チャンバー51と交錯し、それに
より、第２の（主たる）入口チャンバーに続いている入
口オリフィス53と連通している。ソレノイドコイル50
は、普通には車両の点火スイッチがオンになることによ
って付勢させられ、チャンバー51とオリフィス53の間の
燃料の通過を許す。燃料の供給が比較的に高い圧力で行
われる故に、磁気結合によりパイロットピストン52とプ
ライマリーピストン54を有するソレノイドが用いられて
いる。それの作動を以下に説明する。
図）がある。ソレノイド28は、付勢解除されたときに、
レギュレータ14の燃料貯蔵タンク10との接続を遮断す
る。通路44は第１の入口チャンバー51と交錯し、それに
より、第２の（主たる）入口チャンバーに続いている入
口オリフィス53と連通している。ソレノイドコイル50
は、普通には車両の点火スイッチがオンになることによ
って付勢させられ、チャンバー51とオリフィス53の間の
燃料の通過を許す。燃料の供給が比較的に高い圧力で行
われる故に、磁気結合によりパイロットピストン52とプ
ライマリーピストン54を有するソレノイドが用いられて
いる。それの作動を以下に説明する。
ソレノイドコイル50は適当なケーシング56の中に収容
されていて、このケーシング56はソレノイドチューブ58
を介してボディに取付けられている。コイル50は、もち
ろん中空であって、チューブ58の壁面が平滑な円筒形部
分60を収容している。チューブ58のねじのある第１の端
部62が、ケーシング56の中央に位置している開口64から
突出し、相ナット66を受入れており、それによりケーシ
ング56とコイル50がチューブ58に固定されている。チュ
ーブ58の他端68は、やはりねじがあるが第１の端62に比
べて断面積が大きく、レギュレータボディ38の中のねじ
のあるボアー70に螺合するようになっている。
されていて、このケーシング56はソレノイドチューブ58
を介してボディに取付けられている。コイル50は、もち
ろん中空であって、チューブ58の壁面が平滑な円筒形部
分60を収容している。チューブ58のねじのある第１の端
部62が、ケーシング56の中央に位置している開口64から
突出し、相ナット66を受入れており、それによりケーシ
ング56とコイル50がチューブ58に固定されている。チュ
ーブ58の他端68は、やはりねじがあるが第１の端62に比
べて断面積が大きく、レギュレータボディ38の中のねじ
のあるボアー70に螺合するようになっている。
チューブ58は、第１の端62から長さの約半分にわたっ
て無垢である。チューブ58の残部は中空でピストン52,5
4を収容している。プライマリーピストン54はチューブ5
8の上記他方の端から突出している。ソレノイドが付勢
解除されると、プライマリーピストン54が、オリフィス
53の回りの環状に盛上っている部分74の面に当り、それ
により入口オリフィス53は閉となる。このピストンの器
内側端部には環状の凹所78が設けられており、そこに、
盛上った部分74との間のシールを形成する弾力性の環状
パッド80が収容されている。ピストン54では、その中心
線（パッド80の中心でもある）上でボアー81が、器外側
の端すなわちパイロットピストン52の近くにある端まで
貫通している。プライマリーピストン54の器外側端には
盛上ったニップル84があり、このニップル84には、比較
的に直径の小さい（典型的には0.016″）貫通ボアー90
がある。
て無垢である。チューブ58の残部は中空でピストン52,5
4を収容している。プライマリーピストン54はチューブ5
8の上記他方の端から突出している。ソレノイドが付勢
解除されると、プライマリーピストン54が、オリフィス
53の回りの環状に盛上っている部分74の面に当り、それ
により入口オリフィス53は閉となる。このピストンの器
内側端部には環状の凹所78が設けられており、そこに、
盛上った部分74との間のシールを形成する弾力性の環状
パッド80が収容されている。ピストン54では、その中心
線（パッド80の中心でもある）上でボアー81が、器外側
の端すなわちパイロットピストン52の近くにある端まで
貫通している。プライマリーピストン54の器外側端には
盛上ったニップル84があり、このニップル84には、比較
的に直径の小さい（典型的には0.016″）貫通ボアー90
がある。
ピストン54は実質的に円筒形をなし、チューブの中に
かなり小さい間隙をもって嵌合している。第１の入口チ
ャンバー51と両ピストンの端同志の間の間隙88の間を連
通させるために、プライマリーピストンの器内側端部は
テーパ付きになっており、ピストンの外表面には４条の
スロット92が設けられている。このスロットの目的につ
いては以降に説明する。
かなり小さい間隙をもって嵌合している。第１の入口チ
ャンバー51と両ピストンの端同志の間の間隙88の間を連
通させるために、プライマリーピストンの器内側端部は
テーパ付きになっており、ピストンの外表面には４条の
スロット92が設けられている。このスロットの目的につ
いては以降に説明する。
閉とされる場合、パイロットピストン52の端が、プラ
イマリーピストン54のニップル84に当って貫通ボアー90
を閉じている。ピストン52のこの端には円筒形の凹所94
が設けられていて、そこに、ニップル84に当る弾力性の
円筒形のパッド96が収容されている。パイロットピスト
ンの器外側端部は切頭円錐形の部分102となっていて、
この端部分には、コイルばね108が取付けられるための
環状の座面104と円筒形のスタブ106が設けられており、
コイルばね108の他端はチューブの端壁110に当ってい
る。ばね108はピストン52,54を押して入口オリフィス53
を閉じるように働いている。ばね108はチューブの中の
円筒形の凹所112の中に位置しているが、チューブ58の
ボアーの端部には60゜の円錐テーパがついた面114があ
って、これがパイロットピストン52の端部のテーパと対
応している。ピストンとチューブ58が端部でテーパつき
になっていることにより、ピストンの工程（pull）がよ
り長くなっている。
イマリーピストン54のニップル84に当って貫通ボアー90
を閉じている。ピストン52のこの端には円筒形の凹所94
が設けられていて、そこに、ニップル84に当る弾力性の
円筒形のパッド96が収容されている。パイロットピスト
ンの器外側端部は切頭円錐形の部分102となっていて、
この端部分には、コイルばね108が取付けられるための
環状の座面104と円筒形のスタブ106が設けられており、
コイルばね108の他端はチューブの端壁110に当ってい
る。ばね108はピストン52,54を押して入口オリフィス53
を閉じるように働いている。ばね108はチューブの中の
円筒形の凹所112の中に位置しているが、チューブ58の
ボアーの端部には60゜の円錐テーパがついた面114があ
って、これがパイロットピストン52の端部のテーパと対
応している。ピストンとチューブ58が端部でテーパつき
になっていることにより、ピストンの工程（pull）がよ
り長くなっている。
コイル50が付勢されたときには、パイロットピストン
52は、ばね108の力に抗して端壁110の方に引かれる。プ
ライマリーピストン54は、この初期には動かない。何故
ならば、ピストン54の器外側端にかかっている圧力によ
る力が、主たる入口チャンバー内のガスによってオリフ
ィス53の面積にわたって及ぼされる圧力による力と、付
勢されたソレノイド50がピストン54を引く力の和より大
きいからである。パイロットピストン52が後退すると貫
通ボアー90の端を閉じられなくなるので、入口から来る
高圧のガスは入口チャンバー51からスロット92を経てピ
ストン54の器外側端に、そしてそこからボアー81を経て
オリフィス53へと通過する。ある短時間の後に、オリフ
ィス53の中の圧力があるレベルまで上昇し、ピストン54
に働く圧力による正味の力が無視される程度になる。そ
うなると、付勢されているソレノイドがピストン54を引
く力が、そのピストンを後退させるために十分となるの
で、ガスがピストンの器内側端を通って、すなわち入口
から直接的にオリフィス53を通って流れることを許す。
52は、ばね108の力に抗して端壁110の方に引かれる。プ
ライマリーピストン54は、この初期には動かない。何故
ならば、ピストン54の器外側端にかかっている圧力によ
る力が、主たる入口チャンバー内のガスによってオリフ
ィス53の面積にわたって及ぼされる圧力による力と、付
勢されたソレノイド50がピストン54を引く力の和より大
きいからである。パイロットピストン52が後退すると貫
通ボアー90の端を閉じられなくなるので、入口から来る
高圧のガスは入口チャンバー51からスロット92を経てピ
ストン54の器外側端に、そしてそこからボアー81を経て
オリフィス53へと通過する。ある短時間の後に、オリフ
ィス53の中の圧力があるレベルまで上昇し、ピストン54
に働く圧力による正味の力が無視される程度になる。そ
うなると、付勢されているソレノイドがピストン54を引
く力が、そのピストンを後退させるために十分となるの
で、ガスがピストンの器内側端を通って、すなわち入口
から直接的にオリフィス53を通って流れることを許す。
オリフィス53は、ボディの中の中央のボアーに形成さ
れているチャンバー116としてある主たる入口チャンバ
ーへと延びている。圧力センサ30がチャンバー116の１
つの端壁を形成しており、センサ30はボアーのねじ（相
ねじ）のある部分122に螺合するねじのついた結合部120
を有している。反対側のボアー端には、調整可能な調圧
弁32のメータリングピントル126を収容しているメータ
リングオリフィス127が設けられている。このメータリ
ングオリフィスは出口チャンバー160につながってい
る。
れているチャンバー116としてある主たる入口チャンバ
ーへと延びている。圧力センサ30がチャンバー116の１
つの端壁を形成しており、センサ30はボアーのねじ（相
ねじ）のある部分122に螺合するねじのついた結合部120
を有している。反対側のボアー端には、調整可能な調圧
弁32のメータリングピントル126を収容しているメータ
リングオリフィス127が設けられている。このメータリ
ングオリフィスは出口チャンバー160につながってい
る。
調圧弁32はレギュレータボディ38の上方部分に取付け
られていて、亜鉛鋳物でできたスプリングタワーすなわ
ちケーシング128の中に収容されており、ケーシング128
は、下部において、レギュレータボディ38のねじ（相ね
じ）のある部分132と螺合するねじ部130を有し、それよ
りも上部においてブレーザ（孔）133を有している。ケ
ーシング128の上方部に圧縮ばね134が収容されていて、
このばねの上端はばねエンドプレート136に当ってい
る。このプレート136の位置は、ケーシング128の上端部
にあるねじ付きのボアー140の中に入って頭が引込んで
いる調整ねじ138によってコントロールされる。
られていて、亜鉛鋳物でできたスプリングタワーすなわ
ちケーシング128の中に収容されており、ケーシング128
は、下部において、レギュレータボディ38のねじ（相ね
じ）のある部分132と螺合するねじ部130を有し、それよ
りも上部においてブレーザ（孔）133を有している。ケ
ーシング128の上方部に圧縮ばね134が収容されていて、
このばねの上端はばねエンドプレート136に当ってい
る。このプレート136の位置は、ケーシング128の上端部
にあるねじ付きのボアー140の中に入って頭が引込んで
いる調整ねじ138によってコントロールされる。
メータリングピントル126は、円錐形の基部（base）
がついて広がった円筒形のヘッドを含んでおり、そのヘ
ッドとメータリングオリフィス127の間に弾力性のピン
トルシール142がある。ピントル126の延長部143がオリ
フィス127を通って延びて、メータリングピントルをオ
リフィス127の中に保持するためのピントルリテーナ144
に係合している。
がついて広がった円筒形のヘッドを含んでおり、そのヘ
ッドとメータリングオリフィス127の間に弾力性のピン
トルシール142がある。ピントル126の延長部143がオリ
フィス127を通って延びて、メータリングピントルをオ
リフィス127の中に保持するためのピントルリテーナ144
に係合している。
ピントルリテーナ144はスプリングプレート158に取付
けられたダイヤフラムエンドキャップ155に当ってい
る。圧縮ばね134のカップ状のスプリングダンパー156を
介してスプリングプレート158に当っており、スプリン
グプレート158とダイヤフラムパッキングワッシャ152を
介しては、ダイヤフラム150に当っている。ダイヤフラ
ム150は、その下向きに回った縁部がボディ38の上端に
ある環状の溝151の中に入って取付けられているが、こ
のダイヤフラムは、ボディ38上にケーシングをクランプ
する作用によってその位置に止められている。ダイヤフ
ラム150の他方の側には戻しばね146があり、このばね14
6は、戻しばね受けワッシャ148の中にあり、ダイヤフラ
ム150の下面とレギュレータボディ38の間にわたって延
びている。
けられたダイヤフラムエンドキャップ155に当ってい
る。圧縮ばね134のカップ状のスプリングダンパー156を
介してスプリングプレート158に当っており、スプリン
グプレート158とダイヤフラムパッキングワッシャ152を
介しては、ダイヤフラム150に当っている。ダイヤフラ
ム150は、その下向きに回った縁部がボディ38の上端に
ある環状の溝151の中に入って取付けられているが、こ
のダイヤフラムは、ボディ38上にケーシングをクランプ
する作用によってその位置に止められている。ダイヤフ
ラム150の他方の側には戻しばね146があり、このばね14
6は、戻しばね受けワッシャ148の中にあり、ダイヤフラ
ム150の下面とレギュレータボディ38の間にわたって延
びている。
ピントルリテーナ144とダイヤフラムエンドキャップ1
55の側面同志の間にはダイヤフラムストップ154のブッ
シング部分が入っており、このブッシング部分になおブ
ッシング部分がついていて、そのフランジ部分は、戻し
ばね受けワッシャ148の中にあって、縦方向ではダイヤ
フラム150とボディ38の間に位置している。これによ
り、ダイヤフラム150の下向きの動きが限定される。こ
のフランジ部分は、メータリングオリフィス127の上側
でボディ38上にある十字形に配置された盛上った個所15
4aの上方にある。
55の側面同志の間にはダイヤフラムストップ154のブッ
シング部分が入っており、このブッシング部分になおブ
ッシング部分がついていて、そのフランジ部分は、戻し
ばね受けワッシャ148の中にあって、縦方向ではダイヤ
フラム150とボディ38の間に位置している。これによ
り、ダイヤフラム150の下向きの動きが限定される。こ
のフランジ部分は、メータリングオリフィス127の上側
でボディ38上にある十字形に配置された盛上った個所15
4aの上方にある。
レギュレータを調整するには、ばねエンドプレート13
6の位置を変える。そうすると、ダイヤフラム150の下向
きにかえるばね力が変わる。このばね力が、ダイヤフラ
ム150の他方の側にかかっているチャンバー160内の調圧
された燃料の圧力によって反抗／平衡されている。チャ
ンバー160の中の圧力が低下すればばね力によってピン
トルが、オリフィスプレート127におけるシールの位置
から離れ、ピントル126を通して燃料を流させる。燃料
がピンドルを通過する際に絞られるので燃料の圧力が低
下する。
6の位置を変える。そうすると、ダイヤフラム150の下向
きにかえるばね力が変わる。このばね力が、ダイヤフラ
ム150の他方の側にかかっているチャンバー160内の調圧
された燃料の圧力によって反抗／平衡されている。チャ
ンバー160の中の圧力が低下すればばね力によってピン
トルが、オリフィスプレート127におけるシールの位置
から離れ、ピントル126を通して燃料を流させる。燃料
がピンドルを通過する際に絞られるので燃料の圧力が低
下する。
圧力の下ったガスは環状のチャンバー160に流入す
る。チャンバー160は、レギュレータボディの上端にあ
る溝で形成されており、この溝は１つの円弧状部分162
にわたって深くなっていて、その円弧状部分の一端で出
口管継手166（第3b図参照）と連通している。管継手166
は、円弧状部分162の一端と交錯しているボアーの中に
位置している。
る。チャンバー160は、レギュレータボディの上端にあ
る溝で形成されており、この溝は１つの円弧状部分162
にわたって深くなっていて、その円弧状部分の一端で出
口管継手166（第3b図参照）と連通している。管継手166
は、円弧状部分162の一端と交錯しているボアーの中に
位置している。
レリーフ弁36（第3c図）がボディの円筒形ボアー174
の中に位置していて、このボアー174は水平のレリーフ
ボアー177と交錯している。ボアー174はなお、径が小さ
くなったボアー延長部176へと延びていて、この延長部1
76が上記円弧状部分162の他方の端と交錯している。レ
リーフ弁は、常時はボアー延長部17の端をシールしてお
り、チャンバー160内の圧力が平常より高くなったこと
によって開となったときに、ガスをレギュレータから、
２つある出口のどちらか一方を通して流出させる。この
例においては、レリーフボアー177の一端にある出口179
はプラグされており、レリーフボアー177の他端と交錯
しているボアー183の中に縦方向の出口管継手181が設け
られている。
の中に位置していて、このボアー174は水平のレリーフ
ボアー177と交錯している。ボアー174はなお、径が小さ
くなったボアー延長部176へと延びていて、この延長部1
76が上記円弧状部分162の他方の端と交錯している。レ
リーフ弁は、常時はボアー延長部17の端をシールしてお
り、チャンバー160内の圧力が平常より高くなったこと
によって開となったときに、ガスをレギュレータから、
２つある出口のどちらか一方を通して流出させる。この
例においては、レリーフボアー177の一端にある出口179
はプラグされており、レリーフボアー177の他端と交錯
しているボアー183の中に縦方向の出口管継手181が設け
られている。
第3e図においてレリーフ弁36をより詳細に示してあ
る。この弁は、図では開になっている。そして、弁ハウ
ジング180と、常時はボアー176の端にある弁開口188を
閉じるように保たれているレリーフ弁ピストン182と、
ピストン182とハウジング180の間で働いている圧縮ばね
184を含んでいる。レリーフ弁開口188を閉じるとピスト
ン182の端186には、めっきされたワッシャ192とめっき
された小ねじ194によって位置を保たれているレリーフ
弁シート190がある。
る。この弁は、図では開になっている。そして、弁ハウ
ジング180と、常時はボアー176の端にある弁開口188を
閉じるように保たれているレリーフ弁ピストン182と、
ピストン182とハウジング180の間で働いている圧縮ばね
184を含んでいる。レリーフ弁開口188を閉じるとピスト
ン182の端186には、めっきされたワッシャ192とめっき
された小ねじ194によって位置を保たれているレリーフ
弁シート190がある。
ばね184の、ピストンに当っていない方の端はばね端
ポジショナ198上に載っており、このポジショナ198の位
置は、レギュレータの外部から手の届く調整ねじ200に
よって調整され得る。
ポジショナ198上に載っており、このポジショナ198の位
置は、レギュレータの外部から手の届く調整ねじ200に
よって調整され得る。
ハウジング180の端にはベント開口202があり、それに
はベントフィルター204がついている。Ｏリングシール2
06と208が、ハウジング180とボディ38の間と、レリーフ
弁ピストンとハウジングの間に設けられている。
はベントフィルター204がついている。Ｏリングシール2
06と208が、ハウジング180とボディ38の間と、レリーフ
弁ピストンとハウジングの間に設けられている。
図示のように弁が開になっているときは、燃料はチャ
ンバー160からボアー176に、そしてピストン182の端を
経てレリーフボアー177へ流れ得る。レリーフボアーか
ら燃料は、出口管継手181（第3c図）を通って流れる。
管継手181には、燃料をエンジンから外に出すためのホ
ースが設けられていればよい。
ンバー160からボアー176に、そしてピストン182の端を
経てレリーフボアー177へ流れ得る。レリーフボアーか
ら燃料は、出口管継手181（第3c図）を通って流れる。
管継手181には、燃料をエンジンから外に出すためのホ
ースが設けられていればよい。
調圧弁が故障したとき、レリーフ弁とそれに関連した
出口の流量能力がある故に、レギュレータ内で圧力が高
まって危険になることがない。このことにより、レギュ
レータの破壊とそれに続く車両の損傷は避けられるはず
である。
出口の流量能力がある故に、レギュレータ内で圧力が高
まって危険になることがない。このことにより、レギュ
レータの破壊とそれに続く車両の損傷は避けられるはず
である。
前述したように、レギュレータの中で燃料が膨張する
とその燃料の冷却が起る。実際の冷却を最小にすること
により、燃料の温度が臨界温度よりも低くなって燃料が
液相に戻ること（プロパンの場合に限るが）を防止する
のが望ましい。さらに、冷却した燃料において水和物が
生成してその結果レギュレータの流路が通りにくくなっ
たり閉塞したりすることもあり得る。そのような水和物
により問題は主として、プロパンのようではなくて天然
ガスのような燃料に関係するが、レギュレータを、その
ボディの外部に氷が蓄積することが防止されるに十分な
温度に保つことが、なお一般に望ましい。
とその燃料の冷却が起る。実際の冷却を最小にすること
により、燃料の温度が臨界温度よりも低くなって燃料が
液相に戻ること（プロパンの場合に限るが）を防止する
のが望ましい。さらに、冷却した燃料において水和物が
生成してその結果レギュレータの流路が通りにくくなっ
たり閉塞したりすることもあり得る。そのような水和物
により問題は主として、プロパンのようではなくて天然
ガスのような燃料に関係するが、レギュレータを、その
ボディの外部に氷が蓄積することが防止されるに十分な
温度に保つことが、なお一般に望ましい。
レギュレータの加熱はエンジンの冷却媒体、すなわち
典型的には水や不凍液を用い、それをボディ38を貫いて
通過させることにより達成される。加熱用流体の入口21
0がボディの下方部分に設けられている（第3b図参
照）。その代り得る入口211がボディの側方に設けられ
ているが、使わない入口はプラグされている（この例で
は入口211はプラグされている）。加熱用流体の通路34
はボディ38を貫くＵ時形の経路を通って入口210の近く
にある出口212に達している。通路34は、レギュレータ
の“最も深い”部分に位置している燃料入口44に近接し
ているので、経路がこの部分を通ることでこの通路は長
い加熱経路を作っており、したがって、レギュレータを
加熱することがより効果的になっている。
典型的には水や不凍液を用い、それをボディ38を貫いて
通過させることにより達成される。加熱用流体の入口21
0がボディの下方部分に設けられている（第3b図参
照）。その代り得る入口211がボディの側方に設けられ
ているが、使わない入口はプラグされている（この例で
は入口211はプラグされている）。加熱用流体の通路34
はボディ38を貫くＵ時形の経路を通って入口210の近く
にある出口212に達している。通路34は、レギュレータ
の“最も深い”部分に位置している燃料入口44に近接し
ているので、経路がこの部分を通ることでこの通路は長
い加熱経路を作っており、したがって、レギュレータを
加熱することがより効果的になっている。
第3b図ではなお、ボディの一方の側に平らな取付け面
214が設けられていて、その面214には、適当な取付け用
構造物から延びているボルトを受入れるためのねじ付き
のボアー216が設けられていることが知られよう。さら
になお、レギュレータの取付け面側には、取付けをより
困難にするであろう入口や出口がないことが知られよ
う。
214が設けられていて、その面214には、適当な取付け用
構造物から延びているボルトを受入れるためのねじ付き
のボアー216が設けられていることが知られよう。さら
になお、レギュレータの取付け面側には、取付けをより
困難にするであろう入口や出口がないことが知られよ
う。
調圧弁32から燃料は、もはやメータリング（調量）の
ために適当な圧力になって導管を通り、ブロック図の形
では第４図に、さらには第５〜７図に示しているメータ
リングバルブ16に達する。先ず第４図を説明する。レギ
ュレータから来た調圧された燃料は、フィルター21が設
けられている入口220を経て入口マニホルド222に入る。
このマニホルドは、この例の場合は８個の開と閉との２
状態間で遷移可能な双安定の燃料インジェクタに連通し
ており、そこからは空気／燃料混合器につながっている
バルブの出口233に通じている。第４図では種々のセン
サとコントロール回路が示されているが、それについて
は、以下のメータリングバルブとそれの種々の要素につ
いての物理的説明の後に説明する。
ために適当な圧力になって導管を通り、ブロック図の形
では第４図に、さらには第５〜７図に示しているメータ
リングバルブ16に達する。先ず第４図を説明する。レギ
ュレータから来た調圧された燃料は、フィルター21が設
けられている入口220を経て入口マニホルド222に入る。
このマニホルドは、この例の場合は８個の開と閉との２
状態間で遷移可能な双安定の燃料インジェクタに連通し
ており、そこからは空気／燃料混合器につながっている
バルブの出口233に通じている。第４図では種々のセン
サとコントロール回路が示されているが、それについて
は、以下のメータリングバルブとそれの種々の要素につ
いての物理的説明の後に説明する。
どこの説明にも関係するメータリングバルブの図とし
て、第5a図は上面図、第5b,5c図はそれぞれ正面図と側
面図である。さらに、ここでバルブボディの水平面内で
の方向に関して言う長さ方向とは第5a図における切断線
６−６に対して垂直な方向であり、横方向とはこの切断
線に平行な方向である。
て、第5a図は上面図、第5b,5c図はそれぞれ正面図と側
面図である。さらに、ここでバルブボディの水平面内で
の方向に関して言う長さ方向とは第5a図における切断線
６−６に対して垂直な方向であり、横方向とはこの切断
線に平行な方向である。
第４図について前述したように、燃料は、フィルター
221が設けられているバルブ入口220を通って主たるマニ
ホルド222に入り、オリフィスサイズが種々である８個
の燃料流量コントロールバルブ（インジェクタ）224〜2
31に連通する。６個のハイフローのインジェクタ224〜2
29は同一面内にあり、２個のローフローすなわちパルシ
ング型のインジェクタ230,231は相互には平行で他のイ
ンジェクタに対しては直角方向にあり、取付ポスト300
と302の間にある。共通の出口マニホルド232がこれらイ
ンジェクタの出口と連通し、なおバルブ出口233（第４
図）につながっている。
221が設けられているバルブ入口220を通って主たるマニ
ホルド222に入り、オリフィスサイズが種々である８個
の燃料流量コントロールバルブ（インジェクタ）224〜2
31に連通する。６個のハイフローのインジェクタ224〜2
29は同一面内にあり、２個のローフローすなわちパルシ
ング型のインジェクタ230,231は相互には平行で他のイ
ンジェクタに対しては直角方向にあり、取付ポスト300
と302の間にある。共通の出口マニホルド232がこれらイ
ンジェクタの出口と連通し、なおバルブ出口233（第４
図）につながっている。
入口のマニホルディングは、すべてのインジェクタオ
リフィスが、どういう組合せのオリフィスで流れがある
かに関係なしに実質的に同じ滞留圧力で作動できるよう
に作られている。さらに、出口のマニホルディングは、
すべてのオリフィスが、どういう組合せのオリフィスで
流れがあるかに関係なしに十分に低い背圧、すなわち、
どのインジェクタオリフィスでも流れが音速であること
が保証されるに十分な低い背圧で作動できるように作ら
れている。ここの説明で音速と言うのは、オリフィスで
の流れがチョーキングしていること、つまり、オリフィ
ス前後の圧力差が、下流側の圧力変動がオリフィスを通
る流量に影響を及ぼさないような圧力差であることを言
っている。マニホルディングについては主として第7a〜
7d図に従って説明する。先ず入口のマニホルディングを
説明し、次に第６図に示すインジェクタの構造を説明し
た後に出口のマニホルディングを説明する。
リフィスが、どういう組合せのオリフィスで流れがある
かに関係なしに実質的に同じ滞留圧力で作動できるよう
に作られている。さらに、出口のマニホルディングは、
すべてのオリフィスが、どういう組合せのオリフィスで
流れがあるかに関係なしに十分に低い背圧、すなわち、
どのインジェクタオリフィスでも流れが音速であること
が保証されるに十分な低い背圧で作動できるように作ら
れている。ここの説明で音速と言うのは、オリフィスで
の流れがチョーキングしていること、つまり、オリフィ
ス前後の圧力差が、下流側の圧力変動がオリフィスを通
る流量に影響を及ぼさないような圧力差であることを言
っている。マニホルディングについては主として第7a〜
7d図に従って説明する。先ず入口のマニホルディングを
説明し、次に第６図に示すインジェクタの構造を説明し
た後に出口のマニホルディングを説明する。
第7a〜7d図はメータリングバルブブロック17の図であ
って、それらの各々は、バルブボディのマニホルディン
グの見る所を異にする図である。先ず入口のマニホルデ
ィングを示している第7a図を説明する。
って、それらの各々は、バルブボディのマニホルディン
グの見る所を異にする図である。先ず入口のマニホルデ
ィングを示している第7a図を説明する。
入口220がバルブボディの一方の端面に位置してい
る。入口管継手304（第5a図）が設けられていて、これ
は、レギュレータから下流側に延びて来ている接続ホー
ス（図示せず）の中に嵌合するためのホース接続部306
を含んでいる。管継手304の底部は、バルブボディから
突出してフィルター（図示せず）を収容しているカラー
308の中に係合している。カラー308からバルブボディの
中へと延びた円筒形で長さ方向のボアー310があってそ
のボアー310は、バルブボディの他の側から延びている
２つの互いに平行な長さ方向のボアー312,314と交錯し
ている。これらのボアー312,314は、６個のハイフロー
インジェクタ224〜229を収容するための直立のボアーと
交錯している。ローフローインジェクタ230,231に燃料
を供給するために、横方向ボアー316が、入口ボアー310
と交錯し、なお、取付けポスト300の中においてインジ
ェクタ230,231のトップエンドのインジェクタ入口に連
通している直立の入口ボアーと連通している。
る。入口管継手304（第5a図）が設けられていて、これ
は、レギュレータから下流側に延びて来ている接続ホー
ス（図示せず）の中に嵌合するためのホース接続部306
を含んでいる。管継手304の底部は、バルブボディから
突出してフィルター（図示せず）を収容しているカラー
308の中に係合している。カラー308からバルブボディの
中へと延びた円筒形で長さ方向のボアー310があってそ
のボアー310は、バルブボディの他の側から延びている
２つの互いに平行な長さ方向のボアー312,314と交錯し
ている。これらのボアー312,314は、６個のハイフロー
インジェクタ224〜229を収容するための直立のボアーと
交錯している。ローフローインジェクタ230,231に燃料
を供給するために、横方向ボアー316が、入口ボアー310
と交錯し、なお、取付けポスト300の中においてインジ
ェクタ230,231のトップエンドのインジェクタ入口に連
通している直立の入口ボアーと連通している。
ローフローインジェクタのためには、入口ボアーを延
長することによって燃料中の不純物を集めるためのトラ
ップを設けることも可能であり、それはプロパンもメー
タリングの場合には特に有用である。それは、プロパン
は屡々、除去しないとオリフィスを閉塞させるような油
状／粉状の残渣を含んでいるからである。
長することによって燃料中の不純物を集めるためのトラ
ップを設けることも可能であり、それはプロパンもメー
タリングの場合には特に有用である。それは、プロパン
は屡々、除去しないとオリフィスを閉塞させるような油
状／粉状の残渣を含んでいるからである。
図から、そしてまた入口のマニホルディングの形状か
ら明らかなように、ローフローとハイフローで、インジ
ェクタのフィードの場所が異なっている。すなわち、ロ
ーフローインジェクタはトップフィードであるのに対
し、ハイフローインジェクタはボトムフィードになって
いる。第６図はメータリングバルブの一部分の拡大した
断面図であって、２個のハイフローインジェクタの詳細
を示している（ローフローインジェクタのための取付け
部は図示せず）。第６図では、右側のインジェクタ224
は閉になっているが、左側のインジェクタ225は開位置
にあって入口マニホルド222つまりボアー314から来てイ
ンジェクタオリフィス236を経て出口マニホルド223（第
４図）に至るという流体の流れの経路234ができている
ことが示されている。オリフィス236は非磁性のインサ
ート238の中に形成されていて、このインサート238は、
メータリングバルブの、より径の大きいボディ内開口24
0の中に嵌合しているか、またはインジェクタユニット
の中の永久的構造部分になっている。しかし、インサー
トを別個の部品とすることにより、各々のインジェクタ
は、インサートだけが相異るとか、より特別な場合とし
てはオリフィスサイズだけが相異るという標準部品で構
成され得ることになる。
ら明らかなように、ローフローとハイフローで、インジ
ェクタのフィードの場所が異なっている。すなわち、ロ
ーフローインジェクタはトップフィードであるのに対
し、ハイフローインジェクタはボトムフィードになって
いる。第６図はメータリングバルブの一部分の拡大した
断面図であって、２個のハイフローインジェクタの詳細
を示している（ローフローインジェクタのための取付け
部は図示せず）。第６図では、右側のインジェクタ224
は閉になっているが、左側のインジェクタ225は開位置
にあって入口マニホルド222つまりボアー314から来てイ
ンジェクタオリフィス236を経て出口マニホルド223（第
４図）に至るという流体の流れの経路234ができている
ことが示されている。オリフィス236は非磁性のインサ
ート238の中に形成されていて、このインサート238は、
メータリングバルブの、より径の大きいボディ内開口24
0の中に嵌合しているか、またはインジェクタユニット
の中の永久的構造部分になっている。しかし、インサー
トを別個の部品とすることにより、各々のインジェクタ
は、インサートだけが相異るとか、より特別な場合とし
てはオリフィスサイズだけが相異るという標準部品で構
成され得ることになる。
インサート238は、実質的に円筒形である上方部分242
を含んでおり、この上方部分242はそのベース部におい
てフランジ243を有していて、そのフランジ243は、開口
240にぴったりと嵌っていて、この開口の内面段付き部
に係合している。オリフィス236は、この上方部分242の
中心に位置し、この上方部分242の平らな上端面から盛
上っているリップ244によって包囲されている。
を含んでおり、この上方部分242はそのベース部におい
てフランジ243を有していて、そのフランジ243は、開口
240にぴったりと嵌っていて、この開口の内面段付き部
に係合している。オリフィス236は、この上方部分242の
中心に位置し、この上方部分242の平らな上端面から盛
上っているリップ244によって包囲されている。
フランジ243のすぐ下方には、開口240よりも僅かに径
の小さい部分246があり、この部分の下方には、開口240
と実質上径を同じくする部分248がある。それによりイ
ンサートと開口の壁の間に環状のスペース250ができて
いる。このスペース250に弾力性のＯリング252が入って
いる。
の小さい部分246があり、この部分の下方には、開口240
と実質上径を同じくする部分248がある。それによりイ
ンサートと開口の壁の間に環状のスペース250ができて
いる。このスペース250に弾力性のＯリング252が入って
いる。
オリフィスは、インサートを貫通して延びているが、
これは先細／末広形のもの、つまり、短い円筒形の部分
258と、出口マニホルドに開口する切頭円錐形の部分260
を有するものであるのが望ましい。この形のオリフィス
を用いるならば、オリフィスを通る流れが音速になるた
めに必要な圧力差が15％程度と低くなる。これに対し、
エッジの鋭いオリフィスの場合は、圧力差は53％程度と
高くなければならない。
これは先細／末広形のもの、つまり、短い円筒形の部分
258と、出口マニホルドに開口する切頭円錐形の部分260
を有するものであるのが望ましい。この形のオリフィス
を用いるならば、オリフィスを通る流れが音速になるた
めに必要な圧力差が15％程度と低くなる。これに対し、
エッジの鋭いオリフィスの場合は、圧力差は53％程度と
高くなければならない。
インジェクタが開になったとき直ちに利用され得る燃
料の貯留が存在するように、インサートの上方部分242
は、バルブボディの中に形成されたチャンバー262の中
に位置している。このチャンバー262は、オリフィス開
口を包囲しているスペースであって、ボアー312,314の
どちらかに連通している。各チャンバー262の上方部分
には、オリフィスを開閉するように可動になっている電
磁式インジェクタプランジャ264の下方部分が収容され
ている。プランジャの下側端面266には、インジェクタ
が閉のときにインサートの盛上ったリップ244と共にシ
ールを形成するための弾力性のワッシャシール268が設
けられている。代案として、金属同志の接触によるシー
ルも用いられ得る。非磁性のインジェクタコアチューブ
284がプランジャ264を滑動自由に収容している。コアチ
ューブ284は着座部分286を含んでいて、この着座部分28
6はチャンバー262の拡大された部分288に着座し、それ
自体がチャンバー262の燃料受入れ部分の上方部分の壁
を形成している。着座部分286は実質的に環状であり、
ベースが斜面になった周囲溝290を有しているので、着
座部分286とバルブボディの間に、弾力性のＯリング292
を収容するためのスペースができている。プランジャ26
4に載っている圧縮ばね285がコアチューブに着座してい
て、プランジャがオリフィスにシール性をもって当るよ
うに力を発生している。
料の貯留が存在するように、インサートの上方部分242
は、バルブボディの中に形成されたチャンバー262の中
に位置している。このチャンバー262は、オリフィス開
口を包囲しているスペースであって、ボアー312,314の
どちらかに連通している。各チャンバー262の上方部分
には、オリフィスを開閉するように可動になっている電
磁式インジェクタプランジャ264の下方部分が収容され
ている。プランジャの下側端面266には、インジェクタ
が閉のときにインサートの盛上ったリップ244と共にシ
ールを形成するための弾力性のワッシャシール268が設
けられている。代案として、金属同志の接触によるシー
ルも用いられ得る。非磁性のインジェクタコアチューブ
284がプランジャ264を滑動自由に収容している。コアチ
ューブ284は着座部分286を含んでいて、この着座部分28
6はチャンバー262の拡大された部分288に着座し、それ
自体がチャンバー262の燃料受入れ部分の上方部分の壁
を形成している。着座部分286は実質的に環状であり、
ベースが斜面になった周囲溝290を有しているので、着
座部分286とバルブボディの間に、弾力性のＯリング292
を収容するためのスペースができている。プランジャ26
4に載っている圧縮ばね285がコアチューブに着座してい
て、プランジャがオリフィスにシール性をもって当るよ
うに力を発生している。
コアチューブの上方部分は、インジェクタコイルを収
容するに適合している電磁コイルケース294の中に嵌合
している。このケースは、コアチューブの着座部分とバ
ルブボディの両者の上側面上に取付けられている。
容するに適合している電磁コイルケース294の中に嵌合
している。このケースは、コアチューブの着座部分とバ
ルブボディの両者の上側面上に取付けられている。
前述したように、このメータリングバルブの１例にお
いてのローフロー型インジェクタは、トップフローを用
いており、実際上、ルーカス（Lucas）のタイプFJ12の
ような従来のガソリンインジェクタである。
いてのローフロー型インジェクタは、トップフローを用
いており、実際上、ルーカス（Lucas）のタイプFJ12の
ような従来のガソリンインジェクタである。
複数あるハイフローインジェクタの下方には、インジ
ェクタを通過した後のガスを収容するための長さ方向の
ボアー320,321がある。複数のインジェクタのうちの３
個は主たる出口ボアー320（第7b図参照）と連通してい
る一方、他の３個は、主たる出口ボアー320に横方向ボ
アー322（第7b図）によってつながっているより小径の
ボアー321に連通している。横方向ボアー322はなお、ポ
スト302にあるローフローインジェクタの出口と交錯し
ている。主たる出口ボアー320はバルブボディの端まで
延びて、ホース接続部326を含んでいる出口管継手333
（第5c図参照）を収容している。
ェクタを通過した後のガスを収容するための長さ方向の
ボアー320,321がある。複数のインジェクタのうちの３
個は主たる出口ボアー320（第7b図参照）と連通してい
る一方、他の３個は、主たる出口ボアー320に横方向ボ
アー322（第7b図）によってつながっているより小径の
ボアー321に連通している。横方向ボアー322はなお、ポ
スト302にあるローフローインジェクタの出口と交錯し
ている。主たる出口ボアー320はバルブボディの端まで
延びて、ホース接続部326を含んでいる出口管継手333
（第5c図参照）を収容している。
バルブボディは、製作を容易にするために、無垢のブ
ロックにドリル加工して作られている。ブロックのドリ
ル加工で種々のボアーが形成されるが、ボアーの開端は
プラグでシールされている。
ロックにドリル加工して作られている。ブロックのドリ
ル加工で種々のボアーが形成されるが、ボアーの開端は
プラグでシールされている。
図示した１例としてのメータリングバルブは、天然ガ
スとプロパンのどちらにも使われ得るように示してあ
る。ただし、典型的プロパン用の場合のメータリングバ
ルブには、より多数のインジェクタが設けられ、各イン
ジェクタにはオリフィス面積がより大きいオリフィスイ
ンサートが設けられることになるであろう（プロパンは
比較的に低圧にされており、したがって体積がより大き
い故）。天然ガス用の場合もプロパン用の場合も、前述
したように、燃料中に水和物が生成するとか、燃料が液
相に戻るとかの程度の燃料の冷却が起ることをなくする
ことが望まれる。このことが起る可能性を最小にするた
めに、バルブボディには、レギュレータにおけると同様
に、加熱用流体、典型的にはエンジンの冷却用流体を流
すための通路450（第7c図）が設けられている。この通
路は６つのハイフローインジェクタ用のボアーを巡って
延びている。この通路は入口452（第5c図）で始まって
いて、この入口452では、適当な入口管継手が短い円筒
形の長さ方向のボアーに収容されており、このボアー
は、ソレノイドチャンバー456につながっている直立の
ボアー454と交錯している。１つのソレノイド458（第5c
図）が、バルブブロックの端に取付けられていて、３つ
の互いに交錯するボアー460,462,464で形成された通路
を通る加熱用流体の流れをコントロールする働きをす
る。
スとプロパンのどちらにも使われ得るように示してあ
る。ただし、典型的プロパン用の場合のメータリングバ
ルブには、より多数のインジェクタが設けられ、各イン
ジェクタにはオリフィス面積がより大きいオリフィスイ
ンサートが設けられることになるであろう（プロパンは
比較的に低圧にされており、したがって体積がより大き
い故）。天然ガス用の場合もプロパン用の場合も、前述
したように、燃料中に水和物が生成するとか、燃料が液
相に戻るとかの程度の燃料の冷却が起ることをなくする
ことが望まれる。このことが起る可能性を最小にするた
めに、バルブボディには、レギュレータにおけると同様
に、加熱用流体、典型的にはエンジンの冷却用流体を流
すための通路450（第7c図）が設けられている。この通
路は６つのハイフローインジェクタ用のボアーを巡って
延びている。この通路は入口452（第5c図）で始まって
いて、この入口452では、適当な入口管継手が短い円筒
形の長さ方向のボアーに収容されており、このボアー
は、ソレノイドチャンバー456につながっている直立の
ボアー454と交錯している。１つのソレノイド458（第5c
図）が、バルブブロックの端に取付けられていて、３つ
の互いに交錯するボアー460,462,464で形成された通路
を通る加熱用流体の流れをコントロールする働きをす
る。
ブロックの下方部分には凹所（リセス）466（第7d
図）があって、そこに、インジェクタを作動させるに必
要な種々のセンサとパワートランジスタ回路が収容され
ている。バルブボディには３つの圧力センサが設けられ
ている。その第１のものは、インジェクタの下流の燃料
の圧力を測定する出口圧力センサ340（第5d,7d図）であ
って、これは主たる出口ボアー320と交錯しているプラ
グされている横方向ボアー341が、リセスから延びてい
る直立のボアー342を通してセンサ340に連通しているの
でその測定ができる。第２のものは入口圧力つまり調圧
燃料圧力のセンサ334（第5d,7d図）で、これは入口ボア
ー312（第7d図）と交錯している横方向ボアー336に連通
している直立ボアー338に位置している。第３のものは
吸入マニホルド絶対圧力（MAP）センサ343であって、こ
れは真空ホースを通じてエンジンの吸入マニホルドの圧
力を測定する。エンジンをスタートする前に出口圧力セ
ンサで測定された圧力を記録することによって大気圧の
読みを得ることも可能である。なお、調圧された燃料の
温度のセンサが設けられていてよい（第４図）。
図）があって、そこに、インジェクタを作動させるに必
要な種々のセンサとパワートランジスタ回路が収容され
ている。バルブボディには３つの圧力センサが設けられ
ている。その第１のものは、インジェクタの下流の燃料
の圧力を測定する出口圧力センサ340（第5d,7d図）であ
って、これは主たる出口ボアー320と交錯しているプラ
グされている横方向ボアー341が、リセスから延びてい
る直立のボアー342を通してセンサ340に連通しているの
でその測定ができる。第２のものは入口圧力つまり調圧
燃料圧力のセンサ334（第5d,7d図）で、これは入口ボア
ー312（第7d図）と交錯している横方向ボアー336に連通
している直立ボアー338に位置している。第３のものは
吸入マニホルド絶対圧力（MAP）センサ343であって、こ
れは真空ホースを通じてエンジンの吸入マニホルドの圧
力を測定する。エンジンをスタートする前に出口圧力セ
ンサで測定された圧力を記録することによって大気圧の
読みを得ることも可能である。なお、調圧された燃料の
温度のセンサが設けられていてよい（第４図）。
第7d図で最も明瞭に見られるように、入口圧力センサ
用の横方向ボアー336は入口ボアー312を際どくかすって
いて、両ボアー間の連通開口はボアー312の上側壁にあ
る。これは、燃料の中にごみや不純物があっても、それ
が圧力センサのマニホルディングの中に浸入することを
最小にするためである。出口圧力センサのマニホルディ
ングも同様に作られている。
用の横方向ボアー336は入口ボアー312を際どくかすって
いて、両ボアー間の連通開口はボアー312の上側壁にあ
る。これは、燃料の中にごみや不純物があっても、それ
が圧力センサのマニホルディングの中に浸入することを
最小にするためである。出口圧力センサのマニホルディ
ングも同様に作られている。
なお、ローフローインジェクタからの出口ボアーの中
の燃料の温度を測定するための温度センサが設けられて
いてよい。
の燃料の温度を測定するための温度センサが設けられて
いてよい。
これらセンサのすべては、インジェクタを作動させる
パワートランジスタ回路を担持しているメータリングバ
ルブ用の電子的コントロールボード344（第６図）に接
続されている。インジェクタの作動の間には、回路が熱
を発生するが、その熱はバルブボディを通じて放散され
る。第４図は種々あるセンサやそれに関係する回路の表
示を含んでいる。外部接続コネクタ346（第5d図）が、
ボード344の一端に設けられていて、リセスの壁350の中
の開口348を通して延びている。
パワートランジスタ回路を担持しているメータリングバ
ルブ用の電子的コントロールボード344（第６図）に接
続されている。インジェクタの作動の間には、回路が熱
を発生するが、その熱はバルブボディを通じて放散され
る。第４図は種々あるセンサやそれに関係する回路の表
示を含んでいる。外部接続コネクタ346（第5d図）が、
ボード344の一端に設けられていて、リセスの壁350の中
の開口348を通して延びている。
リセスの開放になった端は、四角形のカバー352によ
って覆われていればよい。その場合カバー352が固定用
ねじによってバルブボディに取付けられる。
って覆われていればよい。その場合カバー352が固定用
ねじによってバルブボディに取付けられる。
前述したように、システムコントロール計算機が、エ
ンジンに所望のように燃料流量を供給するためにインジ
ェクタを選択的にコントロールする。コントロールシス
テムは、種々のエンジンパラメータと燃料の状態を検出
するセンサを含んでおり、それにより、エンジンの燃料
所要量を算出する。また、その他のシステムやエンジン
付属設備の種々の運転パラメータが算定されて、メータ
リングバルブの正確なコントロール、ひいてはエンジン
への正確な燃料供給のために利用される。コントロール
システムとそれに関連する種々のセンサについては以下
において説明する。
ンジンに所望のように燃料流量を供給するためにインジ
ェクタを選択的にコントロールする。コントロールシス
テムは、種々のエンジンパラメータと燃料の状態を検出
するセンサを含んでおり、それにより、エンジンの燃料
所要量を算出する。また、その他のシステムやエンジン
付属設備の種々の運転パラメータが算定されて、メータ
リングバルブの正確なコントロール、ひいてはエンジン
への正確な燃料供給のために利用される。コントロール
システムとそれに関連する種々のセンサについては以下
において説明する。
燃料の流量を変えることは、ハイフローインジェクタ
のうちの選択されたものを開とすることによってベース
の流量成分を実現し、さらに望ましくは、ローフローイ
ンジェクタのうちの少なくとも幾つかを、所定の時間間
隔の中で開にすること、すなわちローフローインジェク
タをパルシングさせることによって実現される。
のうちの選択されたものを開とすることによってベース
の流量成分を実現し、さらに望ましくは、ローフローイ
ンジェクタのうちの少なくとも幾つかを、所定の時間間
隔の中で開にすること、すなわちローフローインジェク
タをパルシングさせることによって実現される。
複数あるインジェクタの各々のオリフィスサイズは、
開閉され得る流量断面積の一揃いが、典型的には1:40ま
たは1:35である広いダイナミックレンジにわたって正確
な燃料供給ができるために適当であるように選定され
る。各オリフィスのサイズ、より正確に言うと各インジ
ェクタオリフィスを通る燃料の質量流量は、所要のイン
ジェクタ数を最小にし、また、インジェクタが閉となる
ことの数を減らすためには、注意深く選定されねばなら
ない。
開閉され得る流量断面積の一揃いが、典型的には1:40ま
たは1:35である広いダイナミックレンジにわたって正確
な燃料供給ができるために適当であるように選定され
る。各オリフィスのサイズ、より正確に言うと各インジ
ェクタオリフィスを通る燃料の質量流量は、所要のイン
ジェクタ数を最小にし、また、インジェクタが閉となる
ことの数を減らすためには、注意深く選定されねばなら
ない。
オリフィスを通る音速での質量流量は ここに Ｃ＝オリフィスの流量係数 Ａ＝オリフィスの断面積 Ｐ＝供給側の滞留絶対圧力 ｇ＝次元定数 ｋ＝流体の比熱比（温度に関係する） Ｔ＝オリフィス直前での滞留ガスの温度 Ｒ＝ガス定数 C,A,gは各オリフィスについて定数であるので、Ａと
Ｃの組合せでの効果がメータリングバルブの組立の間に
個々のオリフィスを試験することによって算定される。
一方、ＰとＴは、各オリフィスでの実際の流量を算出す
るためにセンサによって測定される。そしてｋとＲは既
知のガスについては推定されるが、より正確にはセンサ
のデータから規定される。以下のオリフィス流量のシー
ケンスの説明においては、簡単にするため、温度と圧力
は一定であるとする。
Ｃの組合せでの効果がメータリングバルブの組立の間に
個々のオリフィスを試験することによって算定される。
一方、ＰとＴは、各オリフィスでの実際の流量を算出す
るためにセンサによって測定される。そしてｋとＲは既
知のガスについては推定されるが、より正確にはセンサ
のデータから規定される。以下のオリフィス流量のシー
ケンスの説明においては、簡単にするため、温度と圧力
は一定であるとする。
メータリングオリフィスM0,M1,M2,M3,…,Mnの各々は
それぞれにガス流量Q0,Q1,Q2,Q3,…,Qnを実現する。
それぞれにガス流量Q0,Q1,Q2,Q3,…,Qnを実現する。
１つの理想的シーケンスにおいては、オリフィスサイ
ズは、質量流量が次のシーケンスに従うように選定され
る。
ズは、質量流量が次のシーケンスに従うように選定され
る。
注記：理想的でないバルブの場合、最初の２つのユニッ
ト（Q0とQ1）の質量流量は各々、１×Q0（ideal）より
も少し大きくする必要がある。
ト（Q0とQ1）の質量流量は各々、１×Q0（ideal）より
も少し大きくする必要がある。
このシーケンスにおいては、最初の２つを除けば、流
量が自然２進式に変っていることに注目されたい。
量が自然２進式に変っていることに注目されたい。
さらにある理想的シーケンスにおいては、オリフィス
サイズは、質量流量が次のシーケンスに従うように選定
される。
サイズは、質量流量が次のシーケンスに従うように選定
される。
注記：理想的でないバルブの場合、最初の２つのユニッ
ト（Q0とQ1）の質量流量は各々、１×Q0（ideal）より
も少し大きくする必要がある。
ト（Q0とQ1）の質量流量は各々、１×Q0（ideal）より
も少し大きくする必要がある。
最初の２つ、および最後（これはその前と同じ流量に
なっている）を除けば、流量が自然２進式に変っている
ことに注目されたい。
なっている）を除けば、流量が自然２進式に変っている
ことに注目されたい。
望ましい理想的シーケンスにおいては、オリフィスサ
イズは、質量流量が次のシーケンスに従うように選定さ
れる。
イズは、質量流量が次のシーケンスに従うように選定さ
れる。
注記：理想的でないバルブの場合、最初の２つのユニッ
ト（Q0とQ1）の質量流量は各々、１×Q0（ideal）より
も少し大きくする必要がある。
ト（Q0とQ1）の質量流量は各々、１×Q0（ideal）より
も少し大きくする必要がある。
最初の２つ、および最後の２つ（これらは相等しく、
大きいほうから３番目と４番目の和である）を除けば、
流量が自然２進式に変っていることに注目されたい。
大きいほうから３番目と４番目の和である）を除けば、
流量が自然２進式に変っていることに注目されたい。
上記の３つのシーケンスは最後の２つのオリフィス流
量を除けば類似であるから、各シーケンスは最後の２つ
の流量ユニットによって区別される。すなわち、最後の
２つのユニットが自然２進（LNB）であるか、最後の２
つのユニットが同じ出力流量（L2E）であるか、最後の
２つのユニットがその前の２つのユニットの和に等しい
（L2S）かによって区別される。
量を除けば類似であるから、各シーケンスは最後の２つ
の流量ユニットによって区別される。すなわち、最後の
２つのユニットが自然２進（LNB）であるか、最後の２
つのユニットが同じ出力流量（L2E）であるか、最後の
２つのユニットがその前の２つのユニットの和に等しい
（L2S）かによって区別される。
次に上記シーケンスに従い、最大流量が3000SCFHであ
る実際のオリフィス流量で、理想的および実際的な形を
表１で示す。
る実際のオリフィス流量で、理想的および実際的な形を
表１で示す。
表 １ インジェクタNo. LNB L2E L2S １ ０−47 ０−63 ０−75 ２ ０−47 ０−63 ０−75 ３ 94 125 150 ４ 188 250 300 ５ 375 500 600 ６ 750 1000 900 ７ 1500 1000 900 計 3001 3001 3000 望ましいシステムにおいては、前述（注記）したよう
に、最初の２つのインジェクタからの全流量を第３のイ
ンジェクタからの流量より大きくする。それが望ましい
のは２つの理由による。すなわち、インジェクタが連続
的に可変の出力流量を実現するためにパルシングしてい
るときには、インジェクタの定常流量能力の一部分しか
利用され得ないことと、超過流量の予備があればそれ
が、すべてのインジェクタでの過渡的および定常的流量
誤差を補償するために用いられ得ることである。
に、最初の２つのインジェクタからの全流量を第３のイ
ンジェクタからの流量より大きくする。それが望ましい
のは２つの理由による。すなわち、インジェクタが連続
的に可変の出力流量を実現するためにパルシングしてい
るときには、インジェクタの定常流量能力の一部分しか
利用され得ないことと、超過流量の予備があればそれ
が、すべてのインジェクタでの過渡的および定常的流量
誤差を補償するために用いられ得ることである。
インジェクタの定常的流量能力の一部分だけしか用い
ないということは、パルシングインジェクタが各メータ
リングサイクルごとに１回閉になることを必要とする。
典型的な（経験的に承認されている）パルシングインジ
ェクタの流量モデルは、次のように表わされる。
ないということは、パルシングインジェクタが各メータ
リングサイクルごとに１回閉になることを必要とする。
典型的な（経験的に承認されている）パルシングインジ
ェクタの流量モデルは、次のように表わされる。
ここでＱ［Ｔ］＝パルシングインジェクタの流量 Qs＝インジェクタの定常流量 Ton＝インジェクタのオン時間コントロール信号の持続
時間 Topen＝インジェクタが開になるための時間 Tclose＝インジェクタが閉になるための時間 Ton＋Toff＝スパークプラグの点火時期間の時間 例えば、典型的インジェクタは開となるために1200μ
ｓ、閉となるために900μｓを要する。回転数5200rpmの
６気筒エンジンのメータリングサイクルでは、１サイク
ル（すなわちスパークプラグの点火時期間の時間）は38
46μｓ持続する。
時間 Topen＝インジェクタが開になるための時間 Tclose＝インジェクタが閉になるための時間 Ton＋Toff＝スパークプラグの点火時期間の時間 例えば、典型的インジェクタは開となるために1200μ
ｓ、閉となるために900μｓを要する。回転数5200rpmの
６気筒エンジンのメータリングサイクルでは、１サイク
ル（すなわちスパークプラグの点火時期間の時間）は38
46μｓ持続する。
そのようなインジェクタでは、公称最小のパルスのオ
ン時間はTon＝Topen、公称最大のパルスのオン時間はT
on＝Ton＋Toff−Tcloseとなる。この条件下での、至当
なインジェクタの流量モデルによる推定では、使用可能
な、インジェクタのパルシングされた流量の最小値は、
定常流量の900/3846（つまり23.4％）となる。同様に考
えて、あり得るインジェクタのパルシングされた流量の
最大値は、定常流量の（3846−1200）/3846（つまり68.
8％）になる。
ン時間はTon＝Topen、公称最大のパルスのオン時間はT
on＝Ton＋Toff−Tcloseとなる。この条件下での、至当
なインジェクタの流量モデルによる推定では、使用可能
な、インジェクタのパルシングされた流量の最小値は、
定常流量の900/3846（つまり23.4％）となる。同様に考
えて、あり得るインジェクタのパルシングされた流量の
最大値は、定常流量の（3846−1200）/3846（つまり68.
8％）になる。
表２〜表７においては、一続きのインジェクタ真理値
表を示す。これらは、種々のバルブ設計によって燃料流
量の１つのレンジを達成する例を示すものである。各場
合において、所要の平均流量を得るために必要な時間だ
けパルス的に（燃焼の度ごと）働くインジェクタについ
て流量のレンジを示している。最初の２つまたは３つの
インジェクタがパルシングする例を示す。すべての場合
に、パルシングインジェクタの定常流量の合計は、その
次のインジェクタの出力流量より大きい。特に、最初の
インジェクタでは、前述した理由によって、定常出力流
量一杯で働くことは全くなく、5200rpmでは定常流量の6
8.8％が利用されている。しかし、他のパルシングイン
ジェクタは、必要ならば、連続してオンにし放すことで
出力流量の100％で働くようにされている。
表を示す。これらは、種々のバルブ設計によって燃料流
量の１つのレンジを達成する例を示すものである。各場
合において、所要の平均流量を得るために必要な時間だ
けパルス的に（燃焼の度ごと）働くインジェクタについ
て流量のレンジを示している。最初の２つまたは３つの
インジェクタがパルシングする例を示す。すべての場合
に、パルシングインジェクタの定常流量の合計は、その
次のインジェクタの出力流量より大きい。特に、最初の
インジェクタでは、前述した理由によって、定常出力流
量一杯で働くことは全くなく、5200rpmでは定常流量の6
8.8％が利用されている。しかし、他のパルシングイン
ジェクタは、必要ならば、連続してオンにし放すことで
出力流量の100％で働くようにされている。
ここで、最初の真理値表には“オーバラップ”という
欄があるが、これは、各ラインについて、インジェクタ
つまりバルブの組合せは同じにして第１のインジェクタ
のパルス幅つまり開の時間を変えることによって得るこ
とができる流量の変動幅を示すものである。
欄があるが、これは、各ラインについて、インジェクタ
つまりバルブの組合せは同じにして第１のインジェクタ
のパルス幅つまり開の時間を変えることによって得るこ
とができる流量の変動幅を示すものである。
燃料流量を正確にコントロールするためには、式
（１）に含まれている変数からメータリングバルブの各
オリフィスを通る燃料の質量流量を計算する必要がある
ほか、個々のインジェクタの、開／閉の信号に対する応
答時間と、なお、インジェクタが状態を変えつつある際
の各オリフィスを通って流れている燃料の量を推定する
ことができなければならない。これらの過渡的流量値
は、インジェクタコイルの作動電圧と、燃料の圧力と温
度によって影響される。作動電圧と、燃料の圧力と温度
は適当なセンサを用いて容易に得られ、インジェクタコ
イルの温度は、燃料の温度、メータリングバルブの周囲
温度、インジェクタのオン時間、メータリングバルブを
通る質量流量、そしてまたインジェクタの公称の熱発生
と熱伝達の特性からコントロール計算機によって近似的
に算出され得る。
（１）に含まれている変数からメータリングバルブの各
オリフィスを通る燃料の質量流量を計算する必要がある
ほか、個々のインジェクタの、開／閉の信号に対する応
答時間と、なお、インジェクタが状態を変えつつある際
の各オリフィスを通って流れている燃料の量を推定する
ことができなければならない。これらの過渡的流量値
は、インジェクタコイルの作動電圧と、燃料の圧力と温
度によって影響される。作動電圧と、燃料の圧力と温度
は適当なセンサを用いて容易に得られ、インジェクタコ
イルの温度は、燃料の温度、メータリングバルブの周囲
温度、インジェクタのオン時間、メータリングバルブを
通る質量流量、そしてまたインジェクタの公称の熱発生
と熱伝達の特性からコントロール計算機によって近似的
に算出され得る。
この情報により、過渡期の燃料流量を推定でき、した
がってインジェクタを正しい時刻に正しい期間で開閉す
ることができる。
がってインジェクタを正しい時刻に正しい期間で開閉す
ることができる。
コントロールシステムは、インジェクタの応答時間が
コイルを付勢する電圧に関係して変る故に、車両のバッ
テリーの電圧（典型的には６ボルトと24ボルト）を検出
するセンサ22aを含んでいる。コントロールシステム
は、まず付勢の電流を例えば2Aに維持する。この電流値
は、インジェクタを急速に開にするために必要とされる
が、なお、車両のバッテリーが例外的に低い電圧で働い
ているときであってもインジェクタが開になることを確
実にする。しかし、一たんインジェクタが開となったな
らば、付勢の電流は1/2Aに低減させられる。このように
することは、電流フォールドバックとして知られてお
り、この適用例の場合には、付勢されたコイルの発熱を
最小にし、コイルの寿命を長くし、システムの電力消費
を少なくするほか、最も重要なこととして、コイルでの
磁界が消失するために必要な時間を少なくするので、イ
ンジェクタが閉となる時間を最小にする。
コイルを付勢する電圧に関係して変る故に、車両のバッ
テリーの電圧（典型的には６ボルトと24ボルト）を検出
するセンサ22aを含んでいる。コントロールシステム
は、まず付勢の電流を例えば2Aに維持する。この電流値
は、インジェクタを急速に開にするために必要とされる
が、なお、車両のバッテリーが例外的に低い電圧で働い
ているときであってもインジェクタが開になることを確
実にする。しかし、一たんインジェクタが開となったな
らば、付勢の電流は1/2Aに低減させられる。このように
することは、電流フォールドバックとして知られてお
り、この適用例の場合には、付勢されたコイルの発熱を
最小にし、コイルの寿命を長くし、システムの電力消費
を少なくするほか、最も重要なこととして、コイルでの
磁界が消失するために必要な時間を少なくするので、イ
ンジェクタが閉となる時間を最小にする。
インジェクタやオリフィスは、特定のオリフィス面
積、したがって特定の流量を目標に製造されるが、それ
でも、オリフィス面積したがって予測される流量には、
完全なメータリングバルブと比べたとき、製造上の変動
幅があることになる。燃料供給の誤差を最小にし、燃料
の流量の不連続がないようにするには、各インジェクタ
は、試験され、それにより、各インジェクタの特性が既
知となり、システムコントロールの中に導入される。試
験のデータがバーコードの形で表示され、インジェクタ
つまりメータリングバルブに貼付けられ、システムが車
両に組込まれるときにそのバーコードが読取られること
とすればよい。
積、したがって特定の流量を目標に製造されるが、それ
でも、オリフィス面積したがって予測される流量には、
完全なメータリングバルブと比べたとき、製造上の変動
幅があることになる。燃料供給の誤差を最小にし、燃料
の流量の不連続がないようにするには、各インジェクタ
は、試験され、それにより、各インジェクタの特性が既
知となり、システムコントロールの中に導入される。試
験のデータがバーコードの形で表示され、インジェクタ
つまりメータリングバルブに貼付けられ、システムが車
両に組込まれるときにそのバーコードが読取られること
とすればよい。
表８は最大流量3000SCFHを実現するための見本的７個
のインジェクタ、L2Sメータリングバルブの流量値であ
る。
のインジェクタ、L2Sメータリングバルブの流量値であ
る。
ここで知られるのは、メータリングバルブが、インジ
ェクタ１＋２＋３＋５を用いることからインジェクタ６
を用いることに変え、流量を900SCFHから900SCFHをかす
かに超えるまで増加させているとき、もし単純にすべて
のインジェクタが公称どおりと考えたならば、実際には
３〜４％の燃料供給の誤差が出ることがある、というこ
とである。このことは必ずしもエンジンの性能には感知
されるような影響を及ぼさないが、例えば三元触媒式の
コンバータの適正な働きのためには、燃料供給が0.25％
以内でコントロールされるようにするのが望ましい。
ェクタ１＋２＋３＋５を用いることからインジェクタ６
を用いることに変え、流量を900SCFHから900SCFHをかす
かに超えるまで増加させているとき、もし単純にすべて
のインジェクタが公称どおりと考えたならば、実際には
３〜４％の燃料供給の誤差が出ることがある、というこ
とである。このことは必ずしもエンジンの性能には感知
されるような影響を及ぼさないが、例えば三元触媒式の
コンバータの適正な働きのためには、燃料供給が0.25％
以内でコントロールされるようにするのが望ましい。
このような誤差を補償するために、パルシングインジ
ェクタの１つを用いて２つの流量の間のギャップを橋渡
しすることができる。パルシングインジェクタを用いる
ことにより、なお、限られた数のインジェクタを用いて
の流量の所定の細かさが拡張される。無限に細かい流量
設定をするにはパルシングは用いられないことは明らか
であるが、予測される流量をより正確にするには、各イ
ンジェクタの最小のオン時間を、バルブの適切なコント
ロールが維持されて、より予測し難い始め（pull−in）
と終り（drop−out）の流量が予測全流量の及ぼす影響
が比較的小さくなるように設定する。典型的には、所望
のコントロールの程度のために、パルシングインジェク
タが必要とする最小のオフ時間は900μｓ、そして始ま
り（pull−in）の時間は1200μｓである。
ェクタの１つを用いて２つの流量の間のギャップを橋渡
しすることができる。パルシングインジェクタを用いる
ことにより、なお、限られた数のインジェクタを用いて
の流量の所定の細かさが拡張される。無限に細かい流量
設定をするにはパルシングは用いられないことは明らか
であるが、予測される流量をより正確にするには、各イ
ンジェクタの最小のオン時間を、バルブの適切なコント
ロールが維持されて、より予測し難い始め（pull−in）
と終り（drop−out）の流量が予測全流量の及ぼす影響
が比較的小さくなるように設定する。典型的には、所望
のコントロールの程度のために、パルシングインジェク
タが必要とする最小のオフ時間は900μｓ、そして始ま
り（pull−in）の時間は1200μｓである。
メータリングバルブの下流において、調量された燃料
は、エンジンに供給される前に空気と混合される。燃料
と空気の混合は、エンジンのエアクリーナの中または後
で行われるのが便利である。この環境において用いられ
るに適する燃料混合器360と燃料ノズル362が第８図と第
９図に示されている。燃料混合器360も燃料ノズル362
も、空気の流れの中に燃料を分散させるようになってい
る。このシステムにおいては、メータリングバルブから
来た燃料は、正圧、望ましくは１〜2psiの圧力で供給さ
れる。
は、エンジンに供給される前に空気と混合される。燃料
と空気の混合は、エンジンのエアクリーナの中または後
で行われるのが便利である。この環境において用いられ
るに適する燃料混合器360と燃料ノズル362が第８図と第
９図に示されている。燃料混合器360も燃料ノズル362
も、空気の流れの中に燃料を分散させるようになってい
る。このシステムにおいては、メータリングバルブから
来た燃料は、正圧、望ましくは１〜2psiの圧力で供給さ
れる。
第８図は、エアクリーナとスロットルプレートの間の
空気管364に設けられるに適した混合器360を示してい
る。混合器360は、メータリングバルブの出口から来る
ホース（図示せず）と結合されるためのアングル形のノ
ズル入口部品366を含んでいて、この入口部品366は、エ
ンジンに吸引されている空気の中に拡散する燃料が通る
ところの一連の開口370が設けられているディフューザ
チューブ368に続いている。ディフューザチューブの両
端は、吸入管364にある開口372,374を通って延びてい
て、一端ではノズル入口部品366、他端ではディフュー
ザチューブサポート376がついていることで位置決めさ
れている。シール用ワッシャ378,380の各々が、ノズル
入口部品366とディフューザチューブサポート376の各々
と空気管364の外面に形成されている平坦部382,384の各
々の間に入っている一方、押えナット386,388の各々
が、空気管364の内側にあって、チューブ368を、ノズル
入口部品366とサポート376の各々の中に保持している。
空気管364に設けられるに適した混合器360を示してい
る。混合器360は、メータリングバルブの出口から来る
ホース（図示せず）と結合されるためのアングル形のノ
ズル入口部品366を含んでいて、この入口部品366は、エ
ンジンに吸引されている空気の中に拡散する燃料が通る
ところの一連の開口370が設けられているディフューザ
チューブ368に続いている。ディフューザチューブの両
端は、吸入管364にある開口372,374を通って延びてい
て、一端ではノズル入口部品366、他端ではディフュー
ザチューブサポート376がついていることで位置決めさ
れている。シール用ワッシャ378,380の各々が、ノズル
入口部品366とディフューザチューブサポート376の各々
と空気管364の外面に形成されている平坦部382,384の各
々の間に入っている一方、押えナット386,388の各々
が、空気管364の内側にあって、チューブ368を、ノズル
入口部品366とサポート376の各々の中に保持している。
第９図に示してあるノズル362は、アングル形のノズ
ル入口部品396に取付けられた簡単なディフューザコー
ン390を含んでおり、エアクリーナ、恐らくはエアクリ
ーナのリッドの中または入口スノーケルに取付けられる
のに適している。図示の例は、エアクリーナのリッド39
2に取付けられた場合にあって、リッド392と入口部品39
6の間にシール用ワッシャ394が設けられている。コーン
390は、燃料を吸入空気の中に拡散させるコーン形の出
口を実現している。
ル入口部品396に取付けられた簡単なディフューザコー
ン390を含んでおり、エアクリーナ、恐らくはエアクリ
ーナのリッドの中または入口スノーケルに取付けられる
のに適している。図示の例は、エアクリーナのリッド39
2に取付けられた場合にあって、リッド392と入口部品39
6の間にシール用ワッシャ394が設けられている。コーン
390は、燃料を吸入空気の中に拡散させるコーン形の出
口を実現している。
エアクリーナのリッドに取付ける場合には、各スロッ
トルボアーに１つのノズルを設置する。
トルボアーに１つのノズルを設置する。
エアクリーナのリッドは、直接取付け型のエアクリー
ナでは、過渡的遅れを最小にし、スロットルの上側での
可燃の混合気の貯留量を最小にする手段として、望まし
い取付け場所である。
ナでは、過渡的遅れを最小にし、スロットルの上側での
可燃の混合気の貯留量を最小にする手段として、望まし
い取付け場所である。
エンジンに正確な量で燃料が供給されるようにメータ
リングバルブの作動をコントロールするためには、エン
ジンの燃料所要量の理論的モデリングが必要である。そ
してその所要量は、エンジンを通る空気の質量流量の計
算値から計算される。メータリングバルブのインジェク
タを通る質量流量は、音速での作動の場合、入口の絶対
圧力と直線関係にある（ただし温度一定で）。したがっ
て、サイズが相異るエンジンの相異る燃料所要量に対し
ては、下記の式を用いてメータリングバルブの入口圧力
を調整することにより、広範囲に対処でき、それにより
適当な流量能力があることを確実にし得る。
リングバルブの作動をコントロールするためには、エン
ジンの燃料所要量の理論的モデリングが必要である。そ
してその所要量は、エンジンを通る空気の質量流量の計
算値から計算される。メータリングバルブのインジェク
タを通る質量流量は、音速での作動の場合、入口の絶対
圧力と直線関係にある（ただし温度一定で）。したがっ
て、サイズが相異るエンジンの相異る燃料所要量に対し
ては、下記の式を用いてメータリングバルブの入口圧力
を調整することにより、広範囲に対処でき、それにより
適当な流量能力があることを確実にし得る。
ここに、 KR＝レギュレータの特性の依存する定数 PP＝エンジンのピークの出力［kw］ LHV＝燃料の低位発熱量［ks/g］max ＝100psigでの最大の燃料流量能力［g/s］ この調整は圧力レギュレータの調整によって達成され
る。前述したように、エンジンの燃料の瞬間流量は、エ
ンジンに行く空気の質量流量に基づいて算出される。空
気の質量流量（MAF）は次式で算出される。
る。前述したように、エンジンの燃料の瞬間流量は、エ
ンジンに行く空気の質量流量に基づいて算出される。空
気の質量流量（MAF）は次式で算出される。
所要燃料流量:mCNG＝MAF−λ （3a） ここに Ｋ＝換算定数 ηair＝吸入混合気の空気部分 Ｄ＝エンジン排気量（） RPM＝エンジン速度（回転数／分） MAP＝マニホルドの絶体圧力（Hg） ηvol＝体積効率（MAP,RPMの関数） Tmix＝吸入弁直前での空気混合気の絶対温度（゜K） λ＝質量での空気／燃料比 上記から知られるように、式（３）はMAPとRPMの関数
である体積効率（ηvol）を含んでいる。システムのコ
ントロールプログラムの１つの実施されたものは、汎用
的な208点の体積効率のテーブルを含んでいる。容認さ
れる点の選択の仕方は、 MAP:29.6,27.5,25.6,23.3,21.2,19.2,17.5,15.9,14.5,1
3.1,11.7,9.9,7.4 RPM:I,I（T/I）2/9，……,I（T/I）8/9,T, Ｔ（P/T）1/2,T（P/T）3/4,P,1.15P,（1.15）2P ここに、 Ｐ＝ピーク出力のRPM Ｔ＝ピークトルクのRPM Ｉ＝アイドルのRPM 体積効率は各エンジンについて経験的に求められ得
る。代案として、各エンジンの体積効率を広く求めるた
めには数学モデルが用いられてよい。総括の体積効率
は、１回の吸入行程の間にエンジンのシリンダに入る新
鮮空気の実際質量を、同じ条件下でピストン排気容積を
満たすはずの理想的な空気質量（Main）で除したもので
ある。
である体積効率（ηvol）を含んでいる。システムのコ
ントロールプログラムの１つの実施されたものは、汎用
的な208点の体積効率のテーブルを含んでいる。容認さ
れる点の選択の仕方は、 MAP:29.6,27.5,25.6,23.3,21.2,19.2,17.5,15.9,14.5,1
3.1,11.7,9.9,7.4 RPM:I,I（T/I）2/9，……,I（T/I）8/9,T, Ｔ（P/T）1/2,T（P/T）3/4,P,1.15P,（1.15）2P ここに、 Ｐ＝ピーク出力のRPM Ｔ＝ピークトルクのRPM Ｉ＝アイドルのRPM 体積効率は各エンジンについて経験的に求められ得
る。代案として、各エンジンの体積効率を広く求めるた
めには数学モデルが用いられてよい。総括の体積効率
は、１回の吸入行程の間にエンジンのシリンダに入る新
鮮空気の実際質量を、同じ条件下でピストン排気容積を
満たすはずの理想的な空気質量（Main）で除したもので
ある。
４行程エンジンに対しては、 ηvol＝2MAF・60/D・Ｓ・RPM a. エンジン速度（回転数）＞ピークトルク回転数の場
合 b. エンジン速度（回転数）ピークトルク回転数の場
合 圧力比は、 ここに ηpeak＝ピークでの体積効率の推定値 ε＝圧縮比 RPMP.T.＝ピークトルクでのエンジン速度（回転数／
分） RPMP.P.＝ピーク出力でのエンジン速度（回転数／分） ここで、 a0,a1,a2,b0,b1,b2,c0,c1,c2＝経験的定数 RPMj＝エンジンのアイドル速度 （回転数／分） ηｍ＝機械効率 Tc＝サーモスタットが開になる温度［Ｋ］ Tb＝ベースの温度［Ｋ］ ｚ＝シリンダ数 ｂ＝シリンダのボアー［mm］ 各エンジンについてピークの体積効率（ηpeak）を推
定することは幾らか煩雑であるが、自然吸気、電気点火
（S.I）の多くはエンジンにおいてはηpeak＝0.85とす
るのが至当な近似であることが知られている。しかし、
この数字は、吸入または排気マニホルドがチューニング
されている場合とか、エンジンがターボチャージまたは
スーパーチャージされる場合には、典型的にはより高く
なる。このようなあまり一般的でない場合には適当な値
を計算または近似で求めねばならない。
合 b. エンジン速度（回転数）ピークトルク回転数の場
合 圧力比は、 ここに ηpeak＝ピークでの体積効率の推定値 ε＝圧縮比 RPMP.T.＝ピークトルクでのエンジン速度（回転数／
分） RPMP.P.＝ピーク出力でのエンジン速度（回転数／分） ここで、 a0,a1,a2,b0,b1,b2,c0,c1,c2＝経験的定数 RPMj＝エンジンのアイドル速度 （回転数／分） ηｍ＝機械効率 Tc＝サーモスタットが開になる温度［Ｋ］ Tb＝ベースの温度［Ｋ］ ｚ＝シリンダ数 ｂ＝シリンダのボアー［mm］ 各エンジンについてピークの体積効率（ηpeak）を推
定することは幾らか煩雑であるが、自然吸気、電気点火
（S.I）の多くはエンジンにおいてはηpeak＝0.85とす
るのが至当な近似であることが知られている。しかし、
この数字は、吸入または排気マニホルドがチューニング
されている場合とか、エンジンがターボチャージまたは
スーパーチャージされる場合には、典型的にはより高く
なる。このようなあまり一般的でない場合には適当な値
を計算または近似で求めねばならない。
式（３）から知られるように、質量流量を求めるに
は、吸入弁の近くでの空気温度（Tmix）の測定が必要で
ある。既存の車両で、吸入弁の近くに温度センサをアフ
ターマーケットサービスで設置することができにくい場
合には、典型的にはエアクリーナを吸入弁の間にある温
度センサの場所からの空気混合気の温度上昇を推定する
必要がある。
は、吸入弁の近くでの空気温度（Tmix）の測定が必要で
ある。既存の車両で、吸入弁の近くに温度センサをアフ
ターマーケットサービスで設置することができにくい場
合には、典型的にはエアクリーナを吸入弁の間にある温
度センサの場所からの空気混合気の温度上昇を推定する
必要がある。
吸入弁近くの混合気温度（Tmix）゜Kのモデリングは
キャリブレーションされ測定されたデータを用いての計
算を含んでいて、 または Tuni＝０（クロスフロー型ヘッドまたはＶ形マニホルド
の場合） ここに、 Tain＝入口での空気温度［Ｋ］ Tfuel＝燃料の温度［Ｋ］ ｚ＝シリンダ数 Ｌ＝吸入管内ランナー距離［ｍ］ RPMPP＝エンジンのピーク出力での速度（回転数／分） Ｄ＝エンジンの排気量［］ Ａ＝化学量論的空気／燃料比 LAMBDA＝公称の過剰空気率（実時間メータリングの場
合） MAF＝空気の質量流量［g/g］（式（１）でTmix＝Tainと
して） k1,k2＝経験的に求まる定数 第10図は、前述のように所望の燃料流量を実現するよ
うなメータリングバルブのコントロールのために適当な
計算機とセンサの組上げのブロック図であって、メータ
リングバルブの設定を決めるために用いられる種々のセ
ンサを示している。
キャリブレーションされ測定されたデータを用いての計
算を含んでいて、 または Tuni＝０（クロスフロー型ヘッドまたはＶ形マニホルド
の場合） ここに、 Tain＝入口での空気温度［Ｋ］ Tfuel＝燃料の温度［Ｋ］ ｚ＝シリンダ数 Ｌ＝吸入管内ランナー距離［ｍ］ RPMPP＝エンジンのピーク出力での速度（回転数／分） Ｄ＝エンジンの排気量［］ Ａ＝化学量論的空気／燃料比 LAMBDA＝公称の過剰空気率（実時間メータリングの場
合） MAF＝空気の質量流量［g/g］（式（１）でTmix＝Tainと
して） k1,k2＝経験的に求まる定数 第10図は、前述のように所望の燃料流量を実現するよ
うなメータリングバルブのコントロールのために適当な
計算機とセンサの組上げのブロック図であって、メータ
リングバルブの設定を決めるために用いられる種々のセ
ンサを示している。
システム電圧400の入力は、バッテリーと接地ライン
からの入力を含む。アナログ入力402は、エンジンのデ
ータ404、燃料システムのデータ406、雑データ408、お
よび将来の要求に応ずるための幾つかの予備ライン410
を含む。エンジンのデータ404は、エンジンの冷却媒体
の温度、吸入空気温度、吸入マニホルドの絶対圧力、お
よび排気ガスの酸素を含む。燃料システムのデータ406
は、燃料の貯蔵圧力（ゲージ圧）、調圧された燃料の圧
力（絶対値）、および調圧された燃料の温度を含む。雑
データ408は、大気圧、バッテリーの電圧、および参照
電圧（直流５ボルト）を含む。
からの入力を含む。アナログ入力402は、エンジンのデ
ータ404、燃料システムのデータ406、雑データ408、お
よび将来の要求に応ずるための幾つかの予備ライン410
を含む。エンジンのデータ404は、エンジンの冷却媒体
の温度、吸入空気温度、吸入マニホルドの絶対圧力、お
よび排気ガスの酸素を含む。燃料システムのデータ406
は、燃料の貯蔵圧力（ゲージ圧）、調圧された燃料の圧
力（絶対値）、および調圧された燃料の温度を含む。雑
データ408は、大気圧、バッテリーの電圧、および参照
電圧（直流５ボルト）を含む。
アナログ入力402は、処理されるためにディジタル信
号に変換される。
号に変換される。
ディジタル入力412は、主としてステータスに関して
いて、スターターソレノイドからの入力、ガソリンモー
ドの選択、天然ガスかプロパンかのモード選択、排気ガ
ス再循環（EGR）、および点火キーを含む。
いて、スターターソレノイドからの入力、ガソリンモー
ドの選択、天然ガスかプロパンかのモード選択、排気ガ
ス再循環（EGR）、および点火キーを含む。
エンジン回転数に関する入力414は高速入力として一
括されていて、それは、エンジンの回転数（RPM）を得
るためにコイルの負側端子に接続された入力を含むほ
か、実際の車両速度に関係した入力をも含むことがあ
る。この特定の実施例においては、ガソリン燃料を用い
る普通の車両に組込んで使うために、多数の高速入力が
なお、上死点センサ、ノックセンサ、および排気ガス酸
素センサのような、エンジンのオリジナルのメーカ（OE
M）のデータライン416を傍受して得られる。
括されていて、それは、エンジンの回転数（RPM）を得
るためにコイルの負側端子に接続された入力を含むほ
か、実際の車両速度に関係した入力をも含むことがあ
る。この特定の実施例においては、ガソリン燃料を用い
る普通の車両に組込んで使うために、多数の高速入力が
なお、上死点センサ、ノックセンサ、および排気ガス酸
素センサのような、エンジンのオリジナルのメーカ（OE
M）のデータライン416を傍受して得られる。
入力はなお、車両のダッシュボードの燃料ゲージから
も提供される。
も提供される。
上死点センサ、ノック、排気ガス酸素、およびダッシ
ュボード燃料ゲージを検出するセンサのキャリブレーシ
ョンに用いられる同期シリアルポート419と通信するた
めのキャリブレーション入力418が設けられている。
ュボード燃料ゲージを検出するセンサのキャリブレーシ
ョンに用いられる同期シリアルポート419と通信するた
めのキャリブレーション入力418が設けられている。
これらの入力は計算セクション420に供給される。こ
の計算セクション420は、アナログ／デジタル変換器
（アナログの入力のために）、クロック、マイクロプロ
セッサ、EPRPM、バスドライバ、およびバッテリー（バ
ックアップ電源として）を含んでいる。
の計算セクション420は、アナログ／デジタル変換器
（アナログの入力のために）、クロック、マイクロプロ
セッサ、EPRPM、バスドライバ、およびバッテリー（バ
ックアップ電源として）を含んでいる。
計算セクション420からの１つの出力は、参照電圧の
出力423を出すために出力バッファ422を通過する。
出力423を出すために出力バッファ422を通過する。
計算セクションからの他の出力が、飽和1Ampドライバ
424を通ってEGRオーバーライドソレノイド、および、オ
プショナルとしてのアイドル補償出力425となってい
る。
424を通ってEGRオーバーライドソレノイド、および、オ
プショナルとしてのアイドル補償出力425となってい
る。
なお、2Ampドライバ426が、ガソリンソレノイドまた
はリレー（燃料２種類の車両の場合）、圧力レギュレー
タのソレノイド、および冷却媒体供給ソレノイドへの出
力427のために設けられている。
はリレー（燃料２種類の車両の場合）、圧力レギュレー
タのソレノイド、および冷却媒体供給ソレノイドへの出
力427のために設けられている。
なお、複数のメータリングバルブ・データライン428
が、各バルブのソレノイドに一体として設けられてい
る。天然ガス使用の典型的場合には約７〜８個の出力42
9が出される。プロパンやLPG使用の場合ならば９〜10個
の出力が必要になろう（出力の個数はインジェクタの個
数）。第5a図に関して前述したように、メータリングバ
ルブボディの中に、そこでは熱が発生する故に、高電流
フォールドバックドライバが設けられている。
が、各バルブのソレノイドに一体として設けられてい
る。天然ガス使用の典型的場合には約７〜８個の出力42
9が出される。プロパンやLPG使用の場合ならば９〜10個
の出力が必要になろう（出力の個数はインジェクタの個
数）。第5a図に関して前述したように、メータリングバ
ルブボディの中に、そこでは熱が発生する故に、高電流
フォールドバックドライバが設けられている。
燃料供給の誤差をさらに補償するには、コントロール
システムに、アクティブな酸素センサ・フィードバック
システムと、キープ・アライブに適したメモリを含め
る。
システムに、アクティブな酸素センサ・フィードバック
システムと、キープ・アライブに適したメモリを含め
る。
燃料供給の誤差を来す原因になる偏差としては、 （１）センサの、それぞれのキャリブレーションカーブ
からの偏差、 （２）メータリングバルブのキャリブレーションカーブ
の不正確さ、 （３）体積効率の実際値と計算値の隔り、 （４）吸入弁の近くの空気混合気温度の実際値と計算値
の隔り、燃料所要量の実際値と計算値の隔り、 （５）天然ガスの組成の変化 がある。
からの偏差、 （２）メータリングバルブのキャリブレーションカーブ
の不正確さ、 （３）体積効率の実際値と計算値の隔り、 （４）吸入弁の近くの空気混合気温度の実際値と計算値
の隔り、燃料所要量の実際値と計算値の隔り、 （５）天然ガスの組成の変化 がある。
酸素センサが迅速に化学量論的関係を見出すことを助
けるために、アダプティブメモリ方式が用いられて、そ
れが体積効率テーブルと類似の方法で構築される。体積
効率テーブルとは、すなわち、多数のセル、例えば16の
PRMセル×13のMAPセルがあって各セルが体積効率補正マ
トリックスVC（RPM,MAP）のための１つの値を保持して
いるテーブルである。
けるために、アダプティブメモリ方式が用いられて、そ
れが体積効率テーブルと類似の方法で構築される。体積
効率テーブルとは、すなわち、多数のセル、例えば16の
PRMセル×13のMAPセルがあって各セルが体積効率補正マ
トリックスVC（RPM,MAP）のための１つの値を保持して
いるテーブルである。
最初にはテーブルはVC＝１の値（複数）を保持してお
り、あるセルの中の閉ループの中で車両が運転されるに
つれて、VC（RPM,MAP）の特定の値が、化学量論的関係
が達せられるまで変更される。テーブルは、変更された
値を保持するので、その後、より迅速に化学量論的状態
に到達する。それは、スタートの値が所望の値により近
いはずだからである。
り、あるセルの中の閉ループの中で車両が運転されるに
つれて、VC（RPM,MAP）の特定の値が、化学量論的関係
が達せられるまで変更される。テーブルは、変更された
値を保持するので、その後、より迅速に化学量論的状態
に到達する。それは、スタートの値が所望の値により近
いはずだからである。
さらに手のこんだものとしては、EGRが活き、EGRが不
使用、特定の両限界の間にある空気温度、特定の両限界
の間にある大気圧、特定の値より大きいエンジン回転数
変化率、最小の標準点よりも特定の値以上少ないMAPの
値、および標準マトリックスの中の値といったもののた
めの容易に判定され得る明白な運転モードの間に閉ルー
プによって判定されたメータリングの誤差を個々に補償
するために、一連の個々のVC（RPM,MAP）ファクタを生
成し、計算機のメモリにストアすることが考えられる。
使用、特定の両限界の間にある空気温度、特定の両限界
の間にある大気圧、特定の値より大きいエンジン回転数
変化率、最小の標準点よりも特定の値以上少ないMAPの
値、および標準マトリックスの中の値といったもののた
めの容易に判定され得る明白な運転モードの間に閉ルー
プによって判定されたメータリングの誤差を個々に補償
するために、一連の個々のVC（RPM,MAP）ファクタを生
成し、計算機のメモリにストアすることが考えられる。
上述の実施例説明においては、メータリングバルブの
オリフィスを通る流れが音速流であるとしたが、このシ
ステムを亜音速流を用いて運転することも可能である。
ただしその場合、各オリフィスを通過する質量流量を算
出するためにメータリングバルブ出口の圧力を考慮に入
れなければならない故に、コントロールが複雑になる。
亜音速流が考えられる場合として、燃料、典型的にはプ
ロパンが、用いられたオリフィスの形に対しての臨界圧
力以下で作動した場合（すなわち、オリフィス前後で、
音速流の圧力比が予測のように維持されていなかった場
合）がある。プロパンのシステムにおいて、このこと
は、温度が−20℃よりも低い場合、すなわち、燃料を蒸
発させて十分に高い圧力に保つに足る熱量がエンジンお
よび／または環境において適切に存在しない場合に最も
起りやすい。
オリフィスを通る流れが音速流であるとしたが、このシ
ステムを亜音速流を用いて運転することも可能である。
ただしその場合、各オリフィスを通過する質量流量を算
出するためにメータリングバルブ出口の圧力を考慮に入
れなければならない故に、コントロールが複雑になる。
亜音速流が考えられる場合として、燃料、典型的にはプ
ロパンが、用いられたオリフィスの形に対しての臨界圧
力以下で作動した場合（すなわち、オリフィス前後で、
音速流の圧力比が予測のように維持されていなかった場
合）がある。プロパンのシステムにおいて、このこと
は、温度が−20℃よりも低い場合、すなわち、燃料を蒸
発させて十分に高い圧力に保つに足る熱量がエンジンお
よび／または環境において適切に存在しない場合に最も
起りやすい。
以上ではエンジンは主として火花点火エンジンである
としていたが、このシステムは圧縮点火エンジンつまり
ディーゼルエンジンを変形するにも使われ得る。典型的
に天然ガスは圧縮比で20:1より小さいならば圧縮によっ
ては点火されないので、ディーゼル燃料のパイロット噴
射を用いるか、または特にスパークプラグを設けての点
火が必要となろう。しかしながら、以上で説明したシス
テムはこのような利用分野で利用可能である。
としていたが、このシステムは圧縮点火エンジンつまり
ディーゼルエンジンを変形するにも使われ得る。典型的
に天然ガスは圧縮比で20:1より小さいならば圧縮によっ
ては点火されないので、ディーゼル燃料のパイロット噴
射を用いるか、または特にスパークプラグを設けての点
火が必要となろう。しかしながら、以上で説明したシス
テムはこのような利用分野で利用可能である。
さらに、上述した実施例は内燃機関に用いられるに適
しているが、このシステムおよびシステムの構成部分
を、他の分野に用いられるように適合させ得ることはも
ちろんである。
しているが、このシステムおよびシステムの構成部分
を、他の分野に用いられるように適合させ得ることはも
ちろんである。
第１図は本発明の望ましい実施例である燃料供給システ
ムが設けられている車両エンジンのブロック図、 第２図は第１図の燃料供給システムの燃料圧力レギュレ
ータのブロック図、 第3a図は第１図の燃料供給システムの燃料圧力レギュレ
ータの断面図で、第3b図の3a−3a矢視の断面図、 第3b図は燃料圧力レギュレータの下面視図、 第3c図は燃料圧力レギュレータの正面立面図、 第3d図は第3b図の3d−3d矢視の断面図で、燃料入口の詳
細を示す図、 第3e図は第3b図の3e−3e矢視の断面図で、レリーフ弁の
詳細を示す図、 第４図は第１図の燃料供給システムの燃料メータリング
バルブのブロック図、 第5a図は第１図の燃料供給システムの燃料メータリング
バルブの上面視図、 第5b図は燃料メータリングバルブの正面立面図、 第5c図は燃料メータリングバルブの側面立面図、 第5d図はメータリングバルブの電子コントロールボード
の上面を示す絵画的視図、 第６図は、第5a図の６−６矢視の断面図、 第7a図は燃料メータリングバルブのバルブブロックの上
面視図で、隠れた入口マニホルディングの詳細を示す
図、 第7b図は燃料メータリングバルブのバルブブロックの上
面視図で、隠れた出口マニホルディングの詳細を示す
図、 第7c図は燃料メータリングバルブのバルブブロックの上
面視図で、隠れた冷却媒体マニホルディングの詳細を示
す図、 第7d図は第7a図の7d−7d矢視の断面図、 第８図はエンジンの吸気管の断面図で、第１図の燃料供
給システムと共に用いられる空気／燃料混合器の１つの
実施例を示す図、 第９図はエンジンの吸気管の断面図で、第１図の燃料供
給システムと共に用いられる空気／燃料混合器のもう１
つの実施例すなわちノズル形とした実施例を示す図、 第10図は、第１図の燃料供給システムのコントローラの
ブロック図である。 10……燃料貯蔵タンク、12……燃料ライン、13……空気
吸入管、14……圧力レギュレータ、15……矢印、16……
メータリングバルブ、17……メータリングバルブブロッ
ク（ボディ）、18……空気／燃料混合器、19……エンジ
ン、20……センサ（運転パラメータ用）、22……センサ
（メータリングバルブ関係）、24……計算機、26……フ
ィルター、28……ソレノイド、30……圧力センサ、32…
…調圧弁、34……加熱用流体通路、36……レリーフ弁、
38……レギュレータブロック（ボディ）、42……入口管
継手、44……入口通路、45……44の下方部分、46……押
え用ばね、48……ガスケット、50……ソレノイドコイ
ル、51……入口チャンバー（第１の）、52……パイロッ
トピストン、53……入口オリフィス、54……プライマリ
ーピストン、56……ケーシング（50の）、58……ソレノ
イドチューブ、60……58の部分、62……58の端部（器外
側）、64……開口（56の）、66……相ナット、68……58
の端部（器内側）、70……ボアー、74……環状の盛上り
部（53の回りの）、78……環状凹部（54の）、80……環
状パッド、81……ボアー（54を貫通）、84……ニップル
（54の端の）、88……ピストン間の間隙、90……貫通ボ
アー（84の）、92……スロット（54の）、94……凹部
（52の）、96……パッド、102……52の一部（切頭円錐
形）、104……ばね用座面、106……スタブ（ばね用）、
108……コイルばね、110……58の中の端壁、112……58
の中の凹所、114……58の中の壁面（テーパつき）、116
……入口チャンバー（主たる）、120……30のねじ部、1
22……ボアーのねじ部、126……メータリングピントル
（ポペット）、127……メータリングオロフィス、128…
…ケーシング、130……128のねじ部、132……38のねじ
部、133……ブレーザ、134……圧縮ばね、136……エン
ドプレート（134用）、138……調整ねじ、140……ねじ
つきボアー、142……ピントルシール、142……126の延
長部、144……ピントルリテーナ、146……戻しばね、14
8……戻しばね受けワッシャ、150……ダイヤフラム、15
1……環状の溝（38の）、152……ダイヤフラムバッキン
グワッシャ、154……ダイヤフラムストップ、154a……
箇所、155……ダイヤフラムキャップ、154a……盛上り
箇所、156……スプリングタンバー、158……スプリング
プレート、160……チャンバー（オリフィス下流の）、1
62……160の一部（円弧状）、166……出口管継手、174,
176,177……ボアー（38の）、179……レリーフの出口、
180……バルブハウジング、181……出口管継手、182…
…レリーフバルブピストン、183……ボアー（38の）、1
84……圧縮ばね、186……184の端、188……弁開口、190
……レリーフ弁シート、192……ワッシャ、194……ね
じ、198……ばね端ポジショナ、200……調整ねじ、202
……ベント開口、204……ベントフィルター、206,208…
…Ｏリングシール、210……加熱用流体の入口、211……
ボアーのプラグ、212……加熱用流体の出口、214……レ
ギュレータの取付け面、216……ねじつきボアー（214
の）、220……メータリングバルブ入口、221……フィル
ター、222……入口マニホルド、224〜231……インジェ
クタ（流量コントロールバルブ）、232……出口マニホ
ルド、233……バルブ出口、234……流れ経路、236……
インジェクタオリフィス（メータリングオリフィス）、
238……インサート、240……ボディの開口、242……238
の上方部分、243……フランジ（238の）、244……リッ
プ（236にある）、246,248……238の部分（下方部）、2
50……環状スペース、252……Ｏリング、258,260……23
6の部分、262……チャンバー（236の回り）、264……イ
ンジェクタプランジャ、266……264の下側端面、268…
…ワッシャシール、284……コアチューブ、285……圧縮
ばね、286……284の着座部分、288……262の拡大部、29
0……286の周囲溝、292……Ｏリング、294……コイルケ
ース、300,302……取付ポスト、304……入口管継手、30
6……ホース接続部、308……カラー、310,312,314,320,
322……ボアー、326……ホース接続部、333……出口管
継手、334……入口圧力センサ（調圧燃料圧力セン
サ）、336,338……ボアー、340……出口圧力センサ（気
圧センサ）、341,342……ボアー、343……吸入マニホル
ド絶対圧力センサ、344……電子的コントロールボー
ド、346……外部接続コネクタ、348……リセスの開口、
350……リセスの壁、352……カバー、360……混合器、3
62……燃料ノズル、364……空気管（吸入管）、366……
入口部品、368……ディフューザチューブ、370……開口
（368の）、372,374……364の開口、376……ディフュー
ザチューブサポート、378,380……シール用ワッシャ、3
82,384……364の平坦部、386,388……押えナット、390
……ディフューザコーン、392……エアクリーナのリッ
ド、394……シール用ワッシャ、396……入口部品、400
……電源入口、402……アナログ入力、404……エンジン
のデータ、406……燃料システムのデータ、408……雑デ
ータ、410……予備ライン、412……ディジタル入力、41
4……入力、416……データライン、418……キャリブレ
ーション入力、419……周期シリアルポート、420……計
算セクション、422……出口バッファ、423……参照電圧
出力、424……1Aドライバ、425……アイドル補償出力、
426……2Aドライバ、427……ソレノイドへの出力、428
……メータリングバルブデータライン、429……ソレノ
イドへの出力、450……加熱用流体通路、452……加熱用
流体入口、454……ボアー、456……ソレノイドチャンバ
ー、458……ソレノイド、460,462,464……ボアー、466
……リセス。
ムが設けられている車両エンジンのブロック図、 第２図は第１図の燃料供給システムの燃料圧力レギュレ
ータのブロック図、 第3a図は第１図の燃料供給システムの燃料圧力レギュレ
ータの断面図で、第3b図の3a−3a矢視の断面図、 第3b図は燃料圧力レギュレータの下面視図、 第3c図は燃料圧力レギュレータの正面立面図、 第3d図は第3b図の3d−3d矢視の断面図で、燃料入口の詳
細を示す図、 第3e図は第3b図の3e−3e矢視の断面図で、レリーフ弁の
詳細を示す図、 第４図は第１図の燃料供給システムの燃料メータリング
バルブのブロック図、 第5a図は第１図の燃料供給システムの燃料メータリング
バルブの上面視図、 第5b図は燃料メータリングバルブの正面立面図、 第5c図は燃料メータリングバルブの側面立面図、 第5d図はメータリングバルブの電子コントロールボード
の上面を示す絵画的視図、 第６図は、第5a図の６−６矢視の断面図、 第7a図は燃料メータリングバルブのバルブブロックの上
面視図で、隠れた入口マニホルディングの詳細を示す
図、 第7b図は燃料メータリングバルブのバルブブロックの上
面視図で、隠れた出口マニホルディングの詳細を示す
図、 第7c図は燃料メータリングバルブのバルブブロックの上
面視図で、隠れた冷却媒体マニホルディングの詳細を示
す図、 第7d図は第7a図の7d−7d矢視の断面図、 第８図はエンジンの吸気管の断面図で、第１図の燃料供
給システムと共に用いられる空気／燃料混合器の１つの
実施例を示す図、 第９図はエンジンの吸気管の断面図で、第１図の燃料供
給システムと共に用いられる空気／燃料混合器のもう１
つの実施例すなわちノズル形とした実施例を示す図、 第10図は、第１図の燃料供給システムのコントローラの
ブロック図である。 10……燃料貯蔵タンク、12……燃料ライン、13……空気
吸入管、14……圧力レギュレータ、15……矢印、16……
メータリングバルブ、17……メータリングバルブブロッ
ク（ボディ）、18……空気／燃料混合器、19……エンジ
ン、20……センサ（運転パラメータ用）、22……センサ
（メータリングバルブ関係）、24……計算機、26……フ
ィルター、28……ソレノイド、30……圧力センサ、32…
…調圧弁、34……加熱用流体通路、36……レリーフ弁、
38……レギュレータブロック（ボディ）、42……入口管
継手、44……入口通路、45……44の下方部分、46……押
え用ばね、48……ガスケット、50……ソレノイドコイ
ル、51……入口チャンバー（第１の）、52……パイロッ
トピストン、53……入口オリフィス、54……プライマリ
ーピストン、56……ケーシング（50の）、58……ソレノ
イドチューブ、60……58の部分、62……58の端部（器外
側）、64……開口（56の）、66……相ナット、68……58
の端部（器内側）、70……ボアー、74……環状の盛上り
部（53の回りの）、78……環状凹部（54の）、80……環
状パッド、81……ボアー（54を貫通）、84……ニップル
（54の端の）、88……ピストン間の間隙、90……貫通ボ
アー（84の）、92……スロット（54の）、94……凹部
（52の）、96……パッド、102……52の一部（切頭円錐
形）、104……ばね用座面、106……スタブ（ばね用）、
108……コイルばね、110……58の中の端壁、112……58
の中の凹所、114……58の中の壁面（テーパつき）、116
……入口チャンバー（主たる）、120……30のねじ部、1
22……ボアーのねじ部、126……メータリングピントル
（ポペット）、127……メータリングオロフィス、128…
…ケーシング、130……128のねじ部、132……38のねじ
部、133……ブレーザ、134……圧縮ばね、136……エン
ドプレート（134用）、138……調整ねじ、140……ねじ
つきボアー、142……ピントルシール、142……126の延
長部、144……ピントルリテーナ、146……戻しばね、14
8……戻しばね受けワッシャ、150……ダイヤフラム、15
1……環状の溝（38の）、152……ダイヤフラムバッキン
グワッシャ、154……ダイヤフラムストップ、154a……
箇所、155……ダイヤフラムキャップ、154a……盛上り
箇所、156……スプリングタンバー、158……スプリング
プレート、160……チャンバー（オリフィス下流の）、1
62……160の一部（円弧状）、166……出口管継手、174,
176,177……ボアー（38の）、179……レリーフの出口、
180……バルブハウジング、181……出口管継手、182…
…レリーフバルブピストン、183……ボアー（38の）、1
84……圧縮ばね、186……184の端、188……弁開口、190
……レリーフ弁シート、192……ワッシャ、194……ね
じ、198……ばね端ポジショナ、200……調整ねじ、202
……ベント開口、204……ベントフィルター、206,208…
…Ｏリングシール、210……加熱用流体の入口、211……
ボアーのプラグ、212……加熱用流体の出口、214……レ
ギュレータの取付け面、216……ねじつきボアー（214
の）、220……メータリングバルブ入口、221……フィル
ター、222……入口マニホルド、224〜231……インジェ
クタ（流量コントロールバルブ）、232……出口マニホ
ルド、233……バルブ出口、234……流れ経路、236……
インジェクタオリフィス（メータリングオリフィス）、
238……インサート、240……ボディの開口、242……238
の上方部分、243……フランジ（238の）、244……リッ
プ（236にある）、246,248……238の部分（下方部）、2
50……環状スペース、252……Ｏリング、258,260……23
6の部分、262……チャンバー（236の回り）、264……イ
ンジェクタプランジャ、266……264の下側端面、268…
…ワッシャシール、284……コアチューブ、285……圧縮
ばね、286……284の着座部分、288……262の拡大部、29
0……286の周囲溝、292……Ｏリング、294……コイルケ
ース、300,302……取付ポスト、304……入口管継手、30
6……ホース接続部、308……カラー、310,312,314,320,
322……ボアー、326……ホース接続部、333……出口管
継手、334……入口圧力センサ（調圧燃料圧力セン
サ）、336,338……ボアー、340……出口圧力センサ（気
圧センサ）、341,342……ボアー、343……吸入マニホル
ド絶対圧力センサ、344……電子的コントロールボー
ド、346……外部接続コネクタ、348……リセスの開口、
350……リセスの壁、352……カバー、360……混合器、3
62……燃料ノズル、364……空気管（吸入管）、366……
入口部品、368……ディフューザチューブ、370……開口
（368の）、372,374……364の開口、376……ディフュー
ザチューブサポート、378,380……シール用ワッシャ、3
82,384……364の平坦部、386,388……押えナット、390
……ディフューザコーン、392……エアクリーナのリッ
ド、394……シール用ワッシャ、396……入口部品、400
……電源入口、402……アナログ入力、404……エンジン
のデータ、406……燃料システムのデータ、408……雑デ
ータ、410……予備ライン、412……ディジタル入力、41
4……入力、416……データライン、418……キャリブレ
ーション入力、419……周期シリアルポート、420……計
算セクション、422……出口バッファ、423……参照電圧
出力、424……1Aドライバ、425……アイドル補償出力、
426……2Aドライバ、427……ソレノイドへの出力、428
……メータリングバルブデータライン、429……ソレノ
イドへの出力、450……加熱用流体通路、452……加熱用
流体入口、454……ボアー、456……ソレノイドチャンバ
ー、458……ソレノイド、460,462,464……ボアー、466
……リセス。
フロントページの続き (72)発明者 カール エイチ．コゾル カナダ国 エム９ エル ２ビー５ オ ンタリオ州 ウェストン チェリーラー ン アヴェニュー 68 (56)参考文献 米国特許4313465（ＵＳ，Ａ) 米国特許4170245（ＵＳ，Ａ) 米国特許4487187（ＵＳ，Ａ)
Claims (37)
- 【請求項１】共通の入口から共通の出口へと流れる流体
の流量をコントロールする装置であって、 （ａ）前記の共通の入口から前記の共通の出口へと流れ
る全流量が個々のものを通る流量の合計に等しくなるよ
うに前記の共通の入口と前記の共通の出口の間に並列に
接続されて複数あり、複数の流量能力を有する流路と、 （ｂ）前記流路のうちの少なくとも２つの流路にそれぞ
れ設けられたパルシング流量コントロールバルブと、前
記少なくとも２つの流路以外の流路に設けられ開と閉の
２状態間で遷移可能な双安定の流量コントロールバルブ
と、 （ｃ）各コントロールバルブについてそれが開になって
いるときにそこを通過することができる流体の質量流量
を算出するに十分な、その流体のパラメータを測定する
センサと、 （ｄ）前記コントロールバルブの開閉を選択的にコント
ロールし、また、各コントロールバルブを通過すること
ができる質量流量を、測定された流体のパラメータに応
じて算出するためにセンサをモニタリングするようにな
っているコントロール手段を含んでいて、 前記の共通の出口から外部に出る全流量は、継続した所
定の流量を生ぜしめるようにコントロールバルブを選択
的に開とすることによって決定される定常的な流量成分
を含んでいて、その定常的な流量成分はコントロールバ
ルブの開閉の組合せによって離散的なレベルにステップ
的に変化するので、その離散的なレベルの間の半端部分
の流量成分は、所望の平均流量が得られるように少なく
とも１つの所定のパルシングバルブを所定の期間のうち
のある部分で開にすることによって実現される、流体の
流量をコントロールする装置。 - 【請求項２】流量能力が最も小さい２つの流路を通る流
量の合計が、流量能力が３番目に小さい流路を通る流量
よりも大きい、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】流量能力が最も小さい２つの流路の流量能
力が実質的に相等しい、請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】２つのパルシングコントロールバルブがあ
って、それらは、前記の所定の期間のうちのある部分で
開とされ得るものであって、流量能力が最も小さい２つ
の流路にある、請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】さらに、前記流路の各々において、メータ
リングオリフィスが含まれる請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】各流路にあるオリフィスを通る流れが音速
流になるために十分なレベルに、共通の入口と共通の出
口の間の圧力差が保たれることを保障する手段を有する
請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】コントロールバルブが電気作動のソレノイ
ドバルブである請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】前記センサが流体の少なくとも温度と圧力
を検出する請求項６に記載の装置。 - 【請求項９】流体が内燃エンジンの燃料であり、コント
ロール手段は、選択されたエンジンのパラメータに応じ
て燃料が供給されるようにコントロールバルブを作動さ
せるものである請求項１に記載の装置。 - 【請求項１０】内燃エンジンに燃料を供給することに適
合し、エンジンは電気点火または圧縮点火で作動し、前
記所定の期間は各回の燃焼の間の時間である、請求項９
に記載の装置。 - 【請求項１１】コントロール手段が、種々のパラメータ
を基にしてエンジンの所要の燃料流量を算出するように
なっている、すなわち、所要の燃料流量は、エンジンの
マニホルドの絶対圧力とエンジンの速度の関数であるエ
ンジンの体積効率に比例するので、コントロール手段
は、エンジンのマニホルドの絶対圧力とエンジンの速度
の予め選択されたレンジに対応する複数のセルを含んだ
ルックアップテーブルを含んでいる、請求項10に記載の
装置。 - 【請求項１２】さらに、加圧された燃料容器と、第１の
圧力にあるその加圧された燃料容器から前記の共通の入
口に燃料を供給するための燃料圧力レギュレータを含む
請求項11に記載の装置。 - 【請求項１３】調量されて供給される燃料は、共通の出
口と連通したディフューザコーンがエンジンの空気吸入
管に位置していることにより、エンジンの吸入空気と混
合される、請求項12に記載の装置。 - 【請求項１４】流量能力が最も大きい２つの流路の流量
能力が、各々、流量能力が次に最も小さい流路の流量能
力の２倍と実質上等しい、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１５】流量能力が最も大きい２つの流路の流量
能力が、流量能力が次に最も小さい２つの流路の流量能
力の和と実質上等しく、前記の、流量能力が次に最も小
さい２つの流路のうち、一方の流路の流量能力は、他方
の流路の流量能力の２倍になっている、請求項１に記載
の装置。 - 【請求項１６】前記の複数の流路における複数の流量能
力が相互に関係していて、その関係とは、各々の流量能
力が、予め選定された数列の中の数と１対１に対応して
いてそこに比例関係があることであり、前記の予め選定
された数列が、20,20,21,22,…,2n-2および2n-1であっ
て、流路の数はｎ＋１である、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１７】前記の複数の流路における複数の流量能
力が相互に関係していて、その関係とは、各々の流量能
力が、予め選定された数列の中の数と１対１に対応して
いてそこに比例関係があることであり、前記の予め選定
された数列が、20,20,21,22,…,2n-2および2n-2であっ
て、流路の数はｎ＋１である、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１８】前記の複数の流路における複数の流量能
力が相互に関係していて、その関係とは、各々の流量能
力が、予め選定された数列の中の数と１対１に対応して
いてそこに比例関係があることであり、前記の予め選定
された数列が、20,20,21,22,…,2n-4,2n-3,（2n-4＋2
n-3）および（2n-4＋2n-3）であって、流路の数はｎ＋
１である、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１９】複数の流量に適合するように並列に設け
られた複数の流路を介し、第１の圧力にある共通の入口
とより低い第２の圧力にある共通の出口との間を流れる
圧縮性流体の流量を制御する方法であって、 各流路には流量コントロールバルブが備えられ、前記バ
ルブのうちの少なくとも２つがパルシングバルブであり
残りのバルブが開と閉の２状態間で遷移可能な双安定バ
ルブであり、 前記コントロールバルブの開閉を選択的にコントロール
することによって前記の共通の出口から外部に出る流量
をコントロールするについて、継続した所定の流量を生
ぜしめるように双安定コントロールバルブを選択的に開
とすることにより定常的な流量成分を決定し、該定常的
な流量成分はコントロールバルブの開閉の組合せによっ
て離散的なレベルにステップ的に変化するので、その離
散的なレベルの間の半端部分の流量成分は、所望の平均
流量が得られるように少なくとも１つの所定のパルシン
グバルブを所定の期間のうちのある部分で開にすること
によって実現することとされた、圧縮性流体の流量をコ
ントロールする方法。 - 【請求項２０】圧縮性流体が、内燃エンジンに供給され
る燃料であり、前記の所定の期間は、各回の燃焼の間の
時間である、請求項19に記載の方法。 - 【請求項２１】前記パルシングバルブの、各回の所定の
期間における最小の開の時間はバルブが開となるために
要する時間であり、前記バルブの各回の所定の期間にお
ける最大の開の時間は、その所定の期間からバルブが閉
となるに要する時間を減じた時間である、請求項19に記
載の方法。 - 【請求項２２】さらに、開および閉のコマンドに対して
の個々のコントロールバルブの応答時間を算定し、コン
トロールバルブが状態を変えつつあるときに流路を通る
流量を算出し、前記定常的な流量成分において前記の離
散的なレベルのステップ的変化が所望のように起るよう
に、前記コントロールバルブの開閉のタイミングを決め
ることを含む、請求項19に記載の方法。 - 【請求項２３】内燃エンジンのガス状燃料噴射システム
に用いるための流体メータリングデバイスであって、 （ａ）入口流体のマニホルドと調量された流体のマニホ
ルドの形状を定めるボディと、 （ｂ）入口流体のマニホルドに流体を導入するための流
体入口と、 （ｃ）入口流体のマニホルドと調量された流体のマニホ
ルドの間の連通をコントロールし、それぞれオリフィス
と該オリフィスを閉じるための可動のプランジャとを有
し、該オリフィスがノズルの先細部分と末広部分の間に
ある、開と閉の２状態間で遷移可能な複数の双安定流量
コントロールバルブと、 （ｄ）バルブを開閉するためのバルブアクチュエータ
と、 （ｅ）調量された流体のマニホルドから調量された流体
を通すための流体出口と、 （ｆ）各バルブを通ることができる流体の質量流量を算
出するために十分なだけの入口流体及び調量された流体
のパラメータを算定するために、入口流体のマニホルド
に連通して設けられたセンサと、 （ｇ）バルブを通る流体の全体の質量流量が所望のよう
になるように、複数あるバルブを組合わせ、時間間隔を
もって開にするバルブアクチュエータを作動させるため
のバルブコントロール手段と、 （ｈ）ボディを通して延びて設けられ、バルブのオリフ
ィスを通過する流体の膨張によって生じる流体の冷却を
少なくとも部分的に補償するためにボディを加熱するた
めの加熱流体通路と、 を含んでいる、流体メータリングデバイス。 - 【請求項２４】前記加熱流体通路が複数の交差するボア
ーとして形成され、加熱流体通路を通る加熱流体の流れ
を制御するための制御手段が設けられ、前記制御手段は
加熱流体通路の入口に設けられたソレノイド作動のバル
ブを含む請求項23に記載の流体メータリングデバイス。 - 【請求項２５】流体メータリングデバイスが、液冷シス
テムを有する内燃エンジンへの燃料の流れをコントロー
ルするシステムの一部をなしていて、メータリングデバ
イスの加熱流体通路はエンジンの液冷システムに連通し
ている請求項23に記載の流体メータリングデバイス。 - 【請求項２６】バルブアクチュエータがソレノイドであ
り、かつ、個々のバルブを開にするには、それぞれのソ
レノイドのコイルに先ずプランジャを後退させるための
第１の電流値が供給され、それから、コイルに供給され
る電流は、後退した位置にプランジャを保持するため
の、より小さい第２の電流値まで低減させられる、請求
項23に記載の流体メータリングデバイス。 - 【請求項２７】バルブが最初に開にされるときに、オリ
フィスを通しての流体の流れのスタート遅れ時間が最小
になるように、流体のリザーバーとなる入口チャンバー
が各オリフィスを包囲するように設けられている、請求
項23に記載の流体メータリングデバイス。 - 【請求項２８】入口流体のマニホルドが、複数あって交
錯していて少なくとも１つのものは各バルブの入口チャ
ンバーと交錯しているボアーの形をなしており、出口流
体のマニホルドも、複数あって交錯していて少なくとも
１つのものは各バルブのオリフィスの下流の通路と交錯
しているボアーの形をなしている、請求項23に記載の流
体メータリングデバイス。 - 【請求項２９】バルブを作動させるソレノイドの各々が
電流コントローラにリンクされており、該電流コントロ
ーラがボディ部において取付けられており、また、各電
流コントローラは、それぞれのソレノイドに、バルブを
開にするためには第１の電流値を供給し、その後はバル
ブを開状態に保つために、より小さい第２の電流値を供
給するように働くものである、請求項23に記載の流体メ
ータリングデバイス。 - 【請求項３０】第１の圧力をもって供給される流体の圧
力を、より低い第２の圧力へと減圧するための圧力レギ
ュレータであって、 （ａ）入口流体のチャンバーと調圧された流体のチャン
バーの形状を定めるボディと、 （ｂ）第１の圧力にある高圧流体を入口流体のチャンバ
ーに通すための流体入口と、 （ｃ）入口流体のチャンバーと調圧された流体のチャン
バーの間を連通させ、所定の第２の圧力へとバルブを通
過する流体に圧力降下を生ぜしめるようになっている一
段型の調圧弁と、 （ｄ）調圧された流体のチャンバーと連通していて、そ
の中の圧力が所定のレベルを超えたときに開になって流
体を放出するようになっているレリーフ弁と、 （ｅ）ボディを加熱するようになっている加熱手段と、 （ｆ）調圧された流体のチャンバーと連通していて、該
チャンバーからの調圧された流体を通すための流体出口
を含んでいる圧力レギュレータ。 - 【請求項３１】流体入口と入口流体のチャンバーの間に
遮断弁が設けられており、該遮断弁は、高圧ソレノイ
ド、パイロットピストンおよびプライマリーピストンを
含んでいて、該プライマリーピストンが、弁のオリフィ
スを閉じるようになっている、請求項30に記載の圧力レ
ギュレータ。 - 【請求項３２】プライマリーピストンとパイロットピス
トンが、各々器内側と器外側の端を有して１つのソレノ
イドチューブの中にあり、プライマリーピストンは、そ
の器内側端がチューブから突出していて、バルブが閉と
されるときバルブのオリフィスを閉じるものであり、外
ピストンには、器内側端にある弁のオリフィスと連通し
て器内側端から器外側端まで延びている第１の連通路が
あって、その連通路の器外側端の開口をパイロットピス
トンの器内側端が閉じており、プライマリーピストンの
器外側端とパイロットピストンの器内側端によって画定
されているソレノイドチューブ内のスペースと流体入口
との間には１つの連通路が設けられているので、バルブ
を開にすべくソレノイドコイルが付勢されると、パイロ
ットピストンは後退するが、プライマリーピストンのソ
レノイドコイルによる後退は、このピストンにかかって
いる第１の圧力によって初期には阻止され、そこで流体
が入口から、そこと両ピストン間のスペースとの間にあ
る第２の連通路と、プライマリーピストンを貫通してい
る第１の連通路と、弁のオリフィスとを通過して入口チ
ャンバーに入り、入口チャンバー内の圧力が十分に上昇
したときにプライマリーピストンはソレノイドコイルに
よって後退させられ得るようになる、という請求項30に
記載の圧力レギュレータ。 - 【請求項３３】流体入口と両ピストン間のスペースとの
間にある第２の連通路がプライマリーピストンの表面に
設けられた溝で形成されている、請求項32に記載の圧力
レギュレータ。 - 【請求項３４】調圧弁がポペットバルブの形をなしてい
る請求項30に記載の圧力レギュレータ。 - 【請求項３５】入口流体のチャンバーはボディの中心に
位置しており、調圧された流体のチャンバーは１つの環
状スペースとなっており、入口流体のチャンバーと流体
入口ボアーとはボディの軸線方向に延びていて、その入
口ボアーとチャンバー間に連通路が設けられており、流
体出口はボディの軸線方向に延びている、請求項34に記
載の圧力レギュレータ。 - 【請求項３６】流体入口に、焼結金属でできたフィルタ
ーが収容されており、該フィルターは、濾過面積を大き
くするために、共に多孔性である管状の側壁と端の壁を
有し、かつ１つの開放端を有している、請求項30に記載
の圧力レギュレータ。 - 【請求項３７】レリーフ弁は、開となれば流体を逃し出
口から放出するようになっているが、この弁が、調圧さ
れた流体のチャンバーと連通している第１のチャンバー
と、逃し出口と連通している第２のチャンバーを有して
いて、第1,第２のチャンバー間にある開口が、常時は、
ばね力を受けているレリーフピストンの頭部によって閉
じられている、請求項30に記載の圧力レギュレータ。
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