JP2015523501A - ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け - Google Patents

ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け Download PDF

Info

Publication number
JP2015523501A
JP2015523501A JP2015525579A JP2015525579A JP2015523501A JP 2015523501 A JP2015523501 A JP 2015523501A JP 2015525579 A JP2015525579 A JP 2015525579A JP 2015525579 A JP2015525579 A JP 2015525579A JP 2015523501 A JP2015523501 A JP 2015523501A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
fuel injection
injection system
fuel
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015525579A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015523501A5 (ja
Inventor
バリー エス. カーペンター,
バリー エス. カーペンター,
デーヴィッド エイチ. リディンジャー,
デーヴィッド エイチ. リディンジャー,
ライアン シー. シャーク,
ライアン シー. シャーク,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of JP2015523501A publication Critical patent/JP2015523501A/ja
Publication of JP2015523501A5 publication Critical patent/JP2015523501A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M57/00Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/04Fuel-injectors combined or associated with other devices the devices being combustion-air intake or exhaust valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0635Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding
    • F02M51/0642Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto
    • F02M51/0646Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto the valve being a short body, e.g. sphere or cube
    • F02M51/065Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a plate-shaped or undulated armature not entering the winding the armature having a valve attached thereto the valve being a short body, e.g. sphere or cube the valve being spherical or partly spherical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F02M61/145Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors the injection nozzle opening into the air intake conduit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1833Discharge orifices having changing cross sections, e.g. being divergent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1853Orifice plates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

ノズル、及びノズルを作製する方法が開示される。開示されるノズルは、非圧印の三次元入口面、及び入口面と反対側の出口面を有する。ノズルは、入口面から出口面へと延びる、1つ以上のノズル貫通孔を有し得る。ノズルを含む燃料噴射器がまた開示される。ノズル及び燃料噴射器を作製及び使用する方法が更に開示される。【選択図】図8

Description

本発明は一般に、内燃機関の燃料噴射器で用いるのに好適なノズルに関する。本発明は更に、そのようなノズルを組み込んだ燃料噴射器に応用可能である。本発明はまた、このようなノズルを作製する方法、加えてこのようなノズルを導入する燃料噴射器を作製する方法に関する。本発明は更に、車両内において、ノズル及び燃料噴射器を使用する方法に関する。
三種類の基本的なタイプの燃料噴射システムが存在する。ポート燃料噴射(PFI)、ガソリン直接噴射(GDI)、及び直接噴射(DI)を使用するものである。PFI及びGDIは燃料としてガソリンを使用し、DIはディーゼル燃料を使用する。潜在的に燃料効率性を向上させ、内燃機関の有害な排出物を低減し、これに加えて内燃機関を含む車両の全体的なエネルギー要件を低減させるために、燃料噴射ノズル及びこれを含む燃料放出システムを開発するための努力が続いている。
本発明は、燃料噴出ノズルを対象とする。1つの代表的な実施形態において、燃料噴射ノズルは、入口面、入口面と反対側の出口面、及び複数のノズル貫通孔を含み、各ノズル貫通孔は、内面により画定された空洞により、出口面の少なくとも1つの出口開口部と接続された入口面の少なくとも1つの入口開口部を含み、入口開口部は出口開口部よりも大きく、空洞は、燃料流れが出口面から、鋭角又は鈍角で出口開口部の外に、出口面から所望の距離にある少なくとも1つの標的位置に向かって流れるように動作可能に適合される(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)。
本発明は更に、燃料噴射器を対象とする。1つの代表的な実施形態において、燃料噴射器は、本発明の明細書内に開示されるノズルのいずれか1つを含んでいる。
本発明はまた更に、燃料噴射システムを対象とする。1つの代表的な実施形態において、燃料噴射システムは、本発明の明細書内に開示されるノズル又は燃料噴射器のいずれか1つを含む。いくつかの実施形態において、燃料噴射システムは、燃料噴射システムのボール弁出口区域に延びる、本発明のノズルの1つ以上の入口面構造部により、低減されたサック容積を有する。
本発明はまた、ノズルの作製方法を対象とする。1つの代表的な実施形態において、本発明のノズルの作製方法は、本明細書において開示されるノズルのいずれかを作製することを含む。
本発明は更に、燃料噴射器を作製する方法を対象とする。1つの代表的な実施形態において、燃料噴射器を作製する方法は、上記のノズルのいずれか1つを燃料噴射器に組み込む工程を含む。
本発明はなお更に、車両の燃料噴射システムを作製する方法を対象とする。1つの代表的な実施形態において、車両の燃料噴射システムを作製する方法は、本明細書において記載されるノズル又は燃料噴射器のいずれか1つを燃料噴射システムに組み込む工程を含む。いくつかの実施形態において、本発明のノズル又は燃料噴射器を燃料噴射システム内に導入する工程により、燃料噴射システムのサック容積が低減する。
本発明はなお更に、車両の燃料噴射システムのサック容積を低減する方法を対象とする。1つの代表的な実施形態において、車両の燃料噴射システムのサック容積を低減させる方法は、ノズルを燃料噴射システムに組み込む工程を含み、サック容積を低減させるために、ノズルの1つ以上の入口面構造部が、燃料噴射システムのボール弁出口区域へと延びている。
本発明は、添付の図面に関連して以下の本発明の種々の実施形態の「発明を実施するための形態」を考慮したとき、より完全に理解し正しく認識され得る。
本発明の代表的なノズルの斜視図である。 図1に示される図2−2に沿った、図1に示される代表的なノズルの断面図である。 図1に示される代表的なノズルの、代表的なノズル貫通孔空洞の図である。 図1に示される代表的なノズルの、代表的なノズル貫通孔空洞の図である。 本発明の別の代表的なノズルのノズル貫通孔空洞の2つの配列の上面図である。 本発明の別の代表的なノズルのノズル貫通孔空洞の4つの配列の上面図である。 本発明の別の代表的なノズルの代表的な貫通孔空洞の配列の図である。 本発明の別の代表的なノズルの代表的な貫通孔空洞の配列の図である。 本発明の別の代表的なノズルの断面図である。 本発明の代表的な燃料噴射システムの概略図である; 本発明の代表的なノズルを使用する本発明の代表的な燃料噴射器の断面図であり、ノズルは、燃料噴射システムのサック容積を低減させる、1つ以上の入口面構造部を含む。 本発明の代表的な燃料噴射システムの概略図である。
本明細書においては、複数の図面で用いられる同じ参照符号は、同じ又は同様の性質及び機能を有する同じ又は同様の要素を示す。
開示されるノズルは、(1)2011年2月3日に公開された国際特許出願公開WO2011/014607号、(2)2012年2月2日に出願された、国際特許出願番号第US2012/023624(3M代理人整理番号第67266WO003号、表題「Nozzle and Method of Making Same」)に開示されるノズルの改良をもたらし、双方の主題及び開示内容は、本明細書において参照としてその全体を組み込まれる。開示されるノズルは、本明細書において記載されるように、先行技術のノズルにない、1つ以上の利点をもたらす。例えば、開示するノズルは有利にも、燃料噴射システムに組み込まれて燃料効率を改善し得る。開示されるノズルは、国際特許出願公開WO2011/014607、及び国際特許出願番号第US2012/023624号に開示されるような多光子、例えば、二光子過程を使用して作製され得る。特に、多光子過程は、少なくとも1つ以上の孔形成機構を含み得る、様々な微細構造を作製するために使用され得る。このような孔形成機構は、ひいては、ノズル又は他の用途において使用する孔を作製するために成形型として使用され得る。
「ノズル」という用語は、当該技術分野において種々様々な意味を有し得ることを理解されたい。いくつかの特定の参考文献において、ノズルという用語は広範な定義を有している。例えば、米国特許公開第2009/0308953 A1号(Palestrantら)には、オクルダーチャンバー50を含めて多数の要素を有する「噴霧ノズル」が開示されている。このノズルは、本明細書で提案するノズルの解釈及び定義とは異なるものである。例えば、本記載のノズルは、Palestrantらの開口部インサート24にほぼ対応する。一般に、この説明におけるノズルは、噴霧噴射システムのうちの、噴霧が最終的に放出される最後の先細部分として理解され得るものであり、例えば、Merriam Webster’s dictionaryのノズルの辞書的定義(「流体の流れを高速化又は案内するために(ホースなどで)用いられる先細り又は絞りを有する短い管」)を参照されたい。Nippondenso Co.,Ltd.(Kariya,Japan)に付与された米国特許第5,716,009号(Ogiharaら)を参照することにより、更なる理解が得られよう。この文献においても、流体噴射「ノズル」は、組立型弁要素10として広義に定義されている(「流体噴射ノズルとして作用する燃料噴射弁10」(Ogiharaらの特許の第4段落、第26〜27行を参照))。本明細書で用いる「ノズル」という用語のここでの定義及び解釈は、例えば、第1及び第2のオリフィスプレート130及び132に、また場合によってはスリーブ138(Ogiharaらの図14及び15を参照)に関するものであり、例えば、このスリーブ138は燃料噴霧にすぐ近接して位置する。本明細書で説明するものと似た、「ノズル」という用語の解釈が、Hitachi,Ltd.(Ibaraki,Japan)に付与された、米国特許第5,127,156号(Yokoyamaら)において使用されている。その中で、ノズル10は、「旋回翼」12(図1(II)を参照)など、取り付けられ組み込まれた構造の要素とは別に定義されている。残りの説明及び特許請求の範囲のすべてを通じて「ノズル」という用語が言及されるときに、上で定義した解釈が理解されるべきである。
図1〜9は、本発明の様々なノズル10を示す。開示されるノズル10は、入口面11、入口面11と反対側の出口面14、及びノズル貫通孔15の1つ以上の配列28を形成する複数のノズル貫通孔15を含む。各ノズル貫通孔15は、内面154により確定される空洞153によって、出口面14の少なくとも1つの出口開口部152と接続された、入口面11の少なくとも1つの入口開口部151を含み、入口開口部151は、出口開口部152よりも大きく、空洞153は、燃料1064が出口面14から出口開口部152の外へと鋭角又は鈍角T(すなわち、垂直でない)で出て、出口面14から所望の距離dにある(例えば、離間している)、少なくとも1つの標的位置lへと、又は少なくともこれに向かって流れるように動作可能に適合される(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)。
ノズル貫通孔は、ノズル10に以下の特性の1つ以上をもたらす:(1)所与のノズル貫通孔の長さに沿って延びる個別の空洞経路(すなわち、以下に記載される空洞経路153’)を選択的に選択することにより、単一のノズル貫通孔15を通じて、又は多数のノズル貫通孔15を通じて(例えば、同じノズル貫通孔15の、又は多数のノズル貫通孔15の、1つ以上の出口開口部152を通じたより多い流体流、及び他の出口開口部152を通じたより少ない流体流の組み合わせ)可変流路をもたらす能力と、(2)単一のノズル貫通孔15又は多数のノズル貫通孔15を通じ、ノズル10の出口面14に対して単一又は多方向の流体流をもたらす能力と、(3)単一のノズル貫通孔15、又は多数のノズル貫通孔15を介して、ノズル出口面14を通じ、垂直に延びる中央基準線20に対して単一、又は多方向の軸外流体流をもたらす能力。
図7に示されるように、本発明の代表的なノズル10は更に、多数の任意の追加的な特徴を含み得る。任意の好適な特徴としては、追加的な特徴には、出口面14のいずれかの位置に沿って配置された1つ以上のコークス生成防止微細構造150、及び出口面14のいずれかの位置に沿った、1つ以上の流体衝突構造1519が挙げられるがこれらに限定されない。
図1〜9に示されるように、本発明のノズル10は、ノズル貫通孔15を含んでもよく、各ノズル貫通孔15は別個に以下の特徴を含む:(i)1つ以上の入口開口部151であって、それぞれがその別個の形状及び大きさを有する、開口部151と、(ii)それぞれが、その独自の形状及び大きさを有する、1つ以上の出口開口部152と、(iii)1つ以上の湾曲区分157、1つ以上の線形区分158、又は1つ以上の湾曲区分157及び1つ以上の線形区分158の組み合わせを含み得る、内面154の輪郭と、(iv)多数の入口開口部151から延びて、単一の出口開口部152へと延びる単一の空洞経路153’へと統合する、2つ以上の空洞経路153’、又は単一の入口開口部151から延び、多数の出口開口部152へと延びる2つ以上の空洞経路153’に分岐する、単一の空洞経路153’を含み得る、内面154の輪郭。各別個のノズル貫通孔15のこれらの特徴の選択は、ノズル10が(1)ノズル貫通孔15を通じた実質的に均等な流体流(すなわち、ノズル貫通孔15の各多数の出口開口部152から出る、本質的に同じ流体流)と、(2)ノズル貫通孔15を通じた可変流体流(すなわち、ノズル貫通孔15の多数の出口開口部152から出る、同じでない流体流)と、(3)ノズル貫通孔15から出る単一又は多方向の流体流と、(4)ノズル貫通孔15から出る線形の及び/又は湾曲した流体流と、(5)並行及び/又は分岐した、並びに/又は平行であり後に収束する、貫通孔15から出る流体流とをもたらすことを可能にする。
図9に示されるように、いくつかの実施形態において、ノズル10は更に、ノズル10をボール弁212出口(本明細書において燃料噴射器先端部209とも称される)と接触させるか、又はその付近に配置したときに、燃料噴射器101のサック容積を低減させるために、燃料噴射器101のボール弁出口区域210へと伸びる、1つ以上の入口面構造部118を有する、入口表面を含む。1つ以上の入口面構造部118は、図9に示されるように、ボール弁出口区域210の内側壁表面213と当接するか、又はこれと隣接するように位置付けられる、外側円形側壁1181を有する、管状部材118を含み得る。これに加えて、又は代替的に、ノズルの入口面が、好ましくはボール弁の外側表面と係合する、及び/又はこれに封止するように、一致することが望ましい場合がある。
開示されるノズル10は、開示されるノズルの特徴のいずれか1つ、又は開示されるノズルの特徴の2つ以上のいずれかの組み合わせを含み得る(又は本質的にこれらからなるか、又はこれらかなる)。加えて、図面に示されず、及び/又は本明細書において詳細に記載されないが、本発明のノズル10は以下の文献に開示される1つ以上のノズル特徴を更に含んでよく、これらの各主題及び開示内容は、本明細書において参照としてその全体を組み込まれる;(1)2012年8月1日に出願された、米国仮特許出願番号第61/678,475号(3M代理人整理番号第69909US002号、表題「GDI Fuel Injectors with Non−Coined Three−Dimensional Nozzle Outlet Face」)、(2)2012年8月1日に出願された、米国仮特許出願番号第61/678,330号(3M代理人整理番号第69911US002号、表題「Fuel Injector Nozzles with at Least One Multiple Inlet Port and/or Multiple Outlet Port」、(3)2012年8月1日に出願された、米国仮特許出願番号第61/678,305号(3M代理人整理番号第69912US002号、表題「Fuel Injectors with Improved Coefficient of Fuel Discharge」、及び(4)2012年8月1日に出願された、米国仮特許出願番号第61/678,288号(3M代理人整理番号第69913US002号、表題「Fuel Injectors with Non−Coined Three−dimensional Nozzle Inlet Face」。
開示されるノズル10は、生じるノズル10の入口面11が、本明細書において記載されるようにノズル貫通孔15を有する限りにおいて、任意の方法を使用して形成することができる。本発明のノズル10を作製する好適な方法は、国際特許出願番号第US2012/023624号に開示される方法に限定されないが、本発明のノズル10は、国際特許出願番号第US2012/023624号に開示される方法を使用して形成することができる。特に、国際特許出願番号第US2012/023624号の図1A〜1Mを参照として記載される方法工程を参照されたい。
追加の実施形態
ノズルの実施形態
1.入口面11と、上記入口面11の反対側の出口面14と、ノズル貫通孔15の1つ以上の配列28を形成する複数のノズル貫通孔15とを含む、燃料噴射ノズル10であって、各ノズル貫通孔15は、内面154により確定される空洞153により上記出口面14の少なくとも1つの出口開口部152と接続された、上記入口面11の少なくとも1つの入口開口部151を含み、上記入口開口部151は、上記出口開口部152よりも大きく、上記空洞153は、燃料1064が上記出口面14から上記出口開口部152の外へと鋭角又は鈍角T(すなわち、垂直でない)で出て、上記出口面14から所望の距離dにある(例えば、離間している)、少なくとも1つの標的位置lへと、又は少なくともこれに向かって流れるように動作可能に適合される(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、燃料噴射ノズル10。換言すると、燃料1064の少なくとも1つの流れが、ノズル出口面14への垂線(すなわち、中央基準線20)の軸外でノズル貫通孔15から出る。
2.少なくとも1つの上記ノズル貫通孔15が、入口開口部151の流れ軸151afと、空洞153の流れ軸153afと、出口開口部152の流れ軸152afとを有し、少なくとも1つの流れ軸が、少なくとも1つの他の流れ軸と異なる、実施形態1に記載のノズル。本明細書において、「流れ軸」は、燃料がノズル貫通孔15に入り、ここを流れ、ここから出る際の、燃料の流れの中央軸として定義される。多数の入口開口部151、多数の出口開口部152、又は両方を有する、ノズル貫通孔15の場合、ノズル貫通孔15は多数の開口部のそれぞれに対応する異なる流れ軸151af/152afを有し得る。例えば、以下の実施形態6を参照されたい。
3.上記入口開口部151の流れ軸151afは、上記出口開口部152の流れ軸152afとは異なる。例えば、図7のノズル10を参照されたい。
4.上記入口開口部151の流れ軸151af、上記空洞153の流れ軸153af、及び上記出口開口部152の流れ軸152afはそれぞれ異なる、実施形態2又は3に記載のノズル。例えば、図7のノズル10を参照されたい。このような差の例としては、(1)出口面14に異なる角度を形成する、(2)互いに位置合わせされていない又は平行でない、異なる方向に沿って位置合わせされている、平行であるが位置合わせされていない、交差しているが位置合わせされていない、及び2つ又は3つの位置合わせされていない線形区分がとり得る他のいずれかの考えられる幾何学的関係の、2つ又は3つすべての流れ軸のいずれかの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。
5.少なくとも1つの上記ノズル貫通孔15は、そこを流れる燃料が湾曲した流れ軸を有するように、動作可能に適合された(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)空洞153を有する、実施形態1〜4のいずれか1つに記載のノズル10。例えば、図7のノズル10を参照されたい。
6.少なくとも1つの上記ノズル貫通孔15が、多数の入口開口部151、多数の出口開口部152、又は両方を有し、流れ軸が、上記多数の開口部のそれぞれと対応している、実施形態1〜5のいずれか1つに記載のノズル10。例えば、図7のノズル10を参照されたい。
7.上記多数の開口部151/152の少なくとも2つが異なる対応する流れ軸を有する、実施形態6に記載のノズル。例えば、図7のノズル10を参照されたい。
8.上記多数の開口部151/152それぞれが、異なる対応する流れ軸を有する、実施形態6又は7に記載のノズル10。
9.上記ノズル貫通孔15は、上記少なくとも1つの標的位置lが、内燃機関106の燃焼チャンバ1061の吸込弁1062であるように、動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態1〜8のいずれか1つに記載のノズル10。例えば、図8の内燃機関106を参照されたい。
10.上記ノズル貫通孔15は、上記少なくとも1つの標的位置lが、吸込弁1062の軸側であるように、動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態9に記載のノズル10。
11.上記ノズル貫通孔15は、燃料1064が少なくとも1つの上記出口開口部152から出て、少なくともほぼ線形の経路に沿って吸込弁1062まで直接流れるように、動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態9又は10に記載のノズル10。
12.上記ノズル貫通孔15は、上記少なくとも標的位置lが、内燃機関106の燃焼チャンバ1061の少なくとも2つの吸込弁1062であるように、動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態9〜11のいずれか1つに記載のノズル10。
13.少なくとも2つの吸込弁1062は、少なくとも1つの障壁1065によって分離されている、実施形態12に記載のノズル10。すなわち、ノズル貫通孔15は、燃料1064を、少なくとも1つの障壁1065の両側の各吸込弁1062に方向付けるように動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)。例えば、図8の内燃機関106を参照されたい。
14.上記ノズル貫通孔15は、燃料1064が、分岐する、収束する、又は分岐及び収束する流れの形態で、上記ノズル10から流れ出るように、動作可能に適合される(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態1〜13のいずれか1つに記載のノズル10。
15.流れは対称である、実施形態14に記載のノズル10。
16.上記ノズル貫通孔15は、上記少なくとも1つの標的位置lが、多数の標的位置lを含むように、動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態1〜15のいずれか1つに記載のノズル10。例えば、図2のノズル10を参照されたい。
17.上記ノズル貫通孔15は、燃料/流体1064が、多数の出口開口部152から出て単一の標的位置lへと流れるように、動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態1〜16のいずれか1つに記載のノズル10。例えば、多数のノズル貫通孔152からの燃料流れは、単一の標的位置lに集中するか、又はここを焦点としてもよい。
18.上記ノズル貫通孔15は、ノズル貫通孔15の少なくとも2つの配列28を確定し、各上記配列28のノズル貫通孔15は、燃料1064が各上記配列28から、上記出口面14から所望の距離dにある別個の標的位置へと、又は少なくともこれに向かって流れるように動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態1〜17の1つに記載のノズル10。典型的に、各配列28は、2つ以上のノズル貫通孔15を含み、任意の数のノズル貫通孔15を含む場合がある。更に、各配列28は、同じ数、又は異なる数のノズル貫通孔15を含んでもよく、所与のノズル10内に任意の数の配列28が存在し得る。
19.ノズル貫通孔15の前記少なくとも2つの配列28は、ノズル貫通孔15の少なくとも4つの配列28である、実施形態18に記載のノズル。配列28が対称に分割されることは要件ではないことが理解されるべきである。
20.各上記配列28のノズル貫通孔15は、流体1064が、各上記配列28の出口開口部152から標的位置lへと、又は少なくともこれに向かって、平行な、収束しない流体流の形態で流れるように、動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態18又は19に記載のノズル10。
21.各上記配列28のノズル貫通孔15は、流体1064が、各上記配列28の出口開口部152から2つの別個の標的位置lへと、又は少なくともここに向かって流れるように、動作可能に適合されている(すなわち、そのような大きさ、構成にするか、ないしは別の方法により設計されている)、実施形態18又は19に記載のノズル10。
22.各上記配列28の少なくとも2つの出口開口部152からの燃料1064が、2つの別個の標的位置lの一方へと、又は少なくともここに向かって流れる、実施形態21に記載のノズル10。
23.上記入口面11は、燃料噴射弁101と封止を形成するためにこれを受容する座部表面110を含み、燃料噴射弁101が座部表面110と封止を形成するとき、サック容積が上記入口面11と燃料噴射弁101との間に確定される、実施形態1〜22のいずれか1つに記載のノズル10。「サック容積」は、封止を形成する燃料噴射ノズル10の入口面11と、燃料噴射弁212の前面との間に形成される空間の比較的小さい容積を指すものとして既知の用語である。燃料は、内燃機関の対応する燃焼チャンバの各内燃サイクルの間に、このサック容積内に残る場合がある。サック容積内に残る燃料は、内部に炭素質沈着物を生じる「コークス生成」又は燃料の熱分解、噴射事象の開始及び/又は終了時のサック容積の慣性効果による燃料プルームの歪み、サック容積の放出により生じる適切に画定されない液滴の大きさ(典型的には大きすぎる)、及び燃料流れの不十分な浸透が挙げられるがこれらに限定されない、1つ以上の有害な効果を生じ得る。したがって、サック容積を排除するか、又は少なくとも最小化することが望ましい。本発明は、このようなサック容積を排除するか、又は少なくとも最小化し得る、ノズル設計を可能にする。例えば、実施形態24〜26を参照されたい。
24.上記出口面11は、サック容積を低減するために、燃料噴射システム100のボール弁出口区域210内へと延びる、1つ以上の入口面構造部118を更に含む、実施形態23に記載のノズル10。
25.サック容積は、約1.0mm未満(又は0.1mm刻みの1.0mm未満のいずれかの容積、又は0.1刻みの、0〜1.0の値の容積のいずれかの範囲)である、実施形態23又は24に記載のノズル10。
26.サック容積は、約0.3mm未満(又は0.1mm刻みの0.3mm未満のいずれかの容積、又は0.01mm刻みの、0〜0.3の値の容積のいずれかの範囲)である、実施形態23〜25のいずれか1つに記載のノズル10。
27.各ノズル貫通孔15は、その少なくとも1つの入口開口部151からその少なくとも1つの出口開口部152まで内面に沿って直接延びる、湾曲した表面輪郭(すなわち、内面の湾曲した区分157を含む;図7のノズル10参照)を有する、実施形態1〜26のいずれか1つに記載のノズル10。
28.上記湾曲した表面輪郭は、少なくともその一部に沿って、少なくとも10μm(又は最大約4メートル(m)のいずれかの曲率半径、若しくは1.0μm刻みの10μm〜4mのいずれかの値又は範囲)の曲率半径を有する、実施形態27に記載のノズル10。
29.上記湾曲した表面輪郭は、少なくともその一部に沿って、少なくとも約10μm〜約4.0m(又は最大約4メートル(m)のいずれかの曲率半径、若しくは1.0μm刻みの10μm〜4mのいずれかの値又は範囲)の曲率半径を有する、実施形態27に記載のノズル10。
30.各ノズル貫通孔15の湾曲した表面輪郭は、その少なくとも1つの開口部151からその少なくとも1つの出口開口部152まで、その内面154に沿った最短の直接距離にわたり延びている、実施形態27〜29のいずれか1つに記載のノズル10。
31.各ノズル貫通孔15の湾曲した表面輪郭は、その少なくとも1つの開口部151からその少なくとも1つの出口開口部152まで、その内面154に沿った最長の直接距離にわたり延びている、実施形態27〜29のいずれか1つに記載のノズル10。
32.上記内面に沿った上記空洞153の相対する側壁が、(i)凸形状を有する第1の湾曲した内面部分157、及び(ii)凹形状を有する第2の湾曲した内面部分を含む、実施形態27〜29のいずれか1つに記載のノズル10。例えば、図9のノズル10の貫通孔15を参照されたい。
33.各配列28は、同数のノズル貫通孔15を有する、実施形態18〜32のいずれか1つに記載のノズル10。
34.2つ以上の配列28が存在するとき、少なくとも2つの配列28が、異なる数のノズル貫通孔15を有する、実施形態18〜32のいずれか1つに記載のノズル10。
35.ノズル貫通孔15の各配列28内の少なくとも2つのノズル貫通孔15は、互いに異なる内面輪郭を有する、実施形態18〜34のいずれか1つに記載のノズル10。
36.所与のノズル貫通孔15の上記空洞153は、所与のノズル貫通孔15の上記少なくとも1つの入口開口部151、及び上記少なくとも1つの出口開口部152を二分する平面と垂直に見た際に、幾何学的に対称な外形を有する、実施形態1〜35のいずれか1つに記載のノズル10。
37.少なくとも1つのノズル貫通孔15の、上記少なくとも1つの入口開口部151、及び上記少なくとも1つの出口開口部152が、同様の形状を有する、実施形態1〜36のいずれか1つに記載のノズル10。
38.少なくとも1つのノズル貫通孔15の、上記少なくとも1つの入口開口部151、及び上記少なくとも1つの出口開口部152が、異なる形状を有する、実施形態1〜37のいずれか1つに記載のノズル10。
39.上記ノズル10は、ノズル厚さnを有し、上記少なくとも1つの入口開口部151は、平均入口開口部主軸(すなわち、入口開口部151の最も大きな寸法)Dを有し、上記ノズル10の、上記ノズル厚さの上記平均入口開口部主軸に対する比率が、約0.6:1〜60:1(0.1:0.1刻みの、その中間のいずれかの比率、又は比率範囲)、及びより好ましくは約0.6:1〜6:1である、実施形態1〜38のいずれか1つに記載のノズル10。
40.上記ノズル10は、ノズル厚さnを有し、上記少なくとも1つの出口開口部152は、平均出口開口部主軸(すなわち、出口開口部の最も大きな寸法)Dを有し、上記ノズル10の、上記ノズル厚さの上記平均入口開口部主軸に対する比率が、約0.5:1〜300:1(0.1:0.1刻みの、その中間のいずれかの比率、又は比率範囲)、及びより好ましくは約0.5:1〜150:1である、実施形態1〜39のいずれか1つに記載のノズル10。
41.上記ノズル10の、上記複数のノズル貫通孔15の入口開口部151の断面積の、出口開口部152の断面積に対する比率は、1.0超〜約2500(又は0.1刻みの、その中間のいずれかの全体的比率、又は全体的比率範囲)である、実施形態1〜40のいずれか1つに記載のノズル10。
42.上記ノズル10の、上記複数のノズル貫通孔15の入口開口部151の断面積の、出口開口部152の断面積に対する比率は、約2〜約22(又は0.1刻みの、その中間のいずれかの全体的比率、又は全体的比率範囲)である、実施形態1〜41のいずれか1つに記載のノズル10。
43.上記ノズル10の、上記複数のノズル貫通孔15の入口開口部151の断面積の、出口開口部152の断面積に対する比率は、約4〜約12(又は0.1刻みの、その中間のいずれかの全体的比率、又は全体的比率範囲)である、実施形態1〜42のいずれか1つに記載のノズル10。
44.上記ノズル10の、上記複数のノズル貫通孔15の入口開口部151の断面積の、出口開口部152の断面積に対する比率は、30超(又は30超〜約2500のいずれかの全体的な比率、及び0.1刻みのその中間のいずれかの範囲)である、実施形態1〜40のいずれか1つに記載のノズル10。
45.上記ノズル10の、上記複数のノズル貫通孔15の入口開口部151の断面積の、出口開口部152の断面積に対する比率は、約40〜約250(又は0.1刻みの、その中間のいずれかの全体的比率、又は全体的比率範囲)である、実施形態1〜40、及び44のいずれか1つに記載のノズル10。
46.各標的位置lは(i)上記出口面14から、約0.1mm〜300mmの距離d(又は約5.0mm〜約150mm、又は約10mm〜約140mm、又は0.1mm〜300mm、又は0.1mm刻みのその中間のいずれかの距離)、に位置付けられ、(ii)約10000mm未満(1mm刻みの、10000mm未満、約8mmまでのいずれかの面積、又はその中間の範囲)の標的面積を有し、上記複数のノズル貫通孔15は、上記ノズル貫通孔15から出る流体の少なくとも95体積%を、標的面積へと方向付ける、実施形態1〜45のいずれか1つに記載のノズル10。
47.上記複数のノズル貫通孔15は、円形のパターンで配置され、各ノズル貫通孔15は、上記出口面14と垂直に延びる、ノズル中央軸20から実質的に等間隔である、実施形態1〜46のいずれか1つに記載のノズル10。
48.上記入口面11の少なくとも一部、及び上記出口面14の少なくとも一部が互いに実質的に並行である、実施形態1〜47のいずれか1つに記載のノズル10。
49.上記ノズル10は、上記出口面14に沿って位置付けられる、1つ以上の出口面構造部150/1519を更に含む、実施形態1〜48のいずれか1つに記載のノズル10。例えば、図7のノズル10を参照されたい。
50.上記1つ以上の出口面構造部150/1519は、上記外面14に沿って位置付けられた1つ以上のコークス生成防止微細構造150を含む、実施形態49に記載のノズル10。
51.上記1つ以上の出口面構造部150/1519は、上記外面14に沿って位置付けられた、1つ以上の流体衝突部材1519を含む、実施形態49又は50に記載のノズル10。
52.各入口開口部151は、約400マイクロメートル未満の直径(又は約300マイクロメートル未満、又は約200マイクロメートル未満、又は約160マイクロメートル未満、又は約100マイクロメートル未満)(1.0マイクロメートル刻みで、約10マイクロメートル〜400マイクロメートルのいずれかの直径、例えば、10、11、12...388、389、390マイクロメートル等)を有する、実施形態1〜51のいずれか1つに記載のノズル10。
53.各出口開口部152は、約400マイクロメートル未満の直径(又は約300マイクロメートル未満、又は約200マイクロメートル未満、又は約100マイクロメートル未満、又は約50マイクロメートル未満、又は約20マイクロメートル未満)(又は1.0マイクロメートル刻みの、約10マイクロメートル〜400マイクロメートルのいずれかの直径、例えば、10、11、12...388、389、390マイクロメートル等)を有する、実施形態1〜52のいずれか1つに記載のノズル10。
54.ノズル10が、金属材料、無機非金属材料(例えば、セラミック)、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態1〜53のいずれか1つに記載のノズル10。
55.ノズル10が、シリカ、ジルコニア、アルミナ、チタニア、又は、イットリウム、ストロンチウム、バリウム、ハフニウム、ニオビウム、タンタル、タングステン、ビスマス、モリブデン、スズ、亜鉛、57〜71の範囲の原子番号を有するランタニド元素、セリウム、及びそれらの組合せの酸化物からなる群から選択されるセラミックを含む、実施形態1〜54のいずれか1つに記載のノズル10。
56.ノズル10は、ノズルプレート10である、実施形態1〜55のいずれか1つに記載のノズル10。
燃料噴射器実施形態
57.実施形態1〜56のいずれか1つに記載のノズル10を含む燃料噴射器101。
燃料噴射システム実施形態:
58.実施形態57の燃料噴射器101を含む、車両200の燃料噴射システム100。
59.上記燃料噴射システム100は、低減されたサック容積を有し、上記低減されたサック容積は、約0.3mm未満である、実施形態58に記載の燃料噴射システム100。
内燃機関実施形態
60.それぞれ吸込弁軸1066を含む、1つ以上の弁1062と、実施形態58又は59の燃料噴射システム100とを含む、内燃機関106であって、上記ノズル10は各吸込弁軸1066に燃料1064を方向付ける、内燃機関106。
61.上記内燃機関106は、少なくとも2つの吸込弁1062を含む、実施形態60に記載の内燃機関106。
62.上記少なくとも2つの吸込弁1062は、少なくとも1つの障壁1065によって分離されている、実施形態61に記載の内燃機関106。
63.上記複数のノズル貫通孔15は、流体1064を上記少なくとも2つの吸込弁1062の弁軸1066の方に方向付ける、実施形態61又は62に記載の内燃機関106。
64.上記燃料噴射システム106は、ポート燃料噴射(PFI)燃料噴射システムを含む、実施形態60〜63のいずれか1つに記載の内燃機関106。
ノズル実施形態を作製する方法
65.実施形態1〜56のいずれか1つに記載のノズル10を作製する方法。
66.上記方法が、複数のノズル孔形成機構を含むノズル形成微細構造化パターンの上にノズル形成材料を適用する工程と、ノズル形成微細構造化パターンからノズル形成材料を分離してノズル10をもたらす工程と、必要に応じてノズル10から材料を除去して複数のノズル貫通孔15を形成する工程とを含む、実施形態65に記載の方法。
67.ノズル形成微細構造パターンは更に、1つ以上の平坦な基準空洞形成機構を含む、実施形態61に記載の方法。
68.成形型の少なくとも一部を画定し、複数の複製ノズル孔を含む、微細構造化成形パターンをもたらす工程と、ノズル形成微細構造化パターンを形成するために微細構造化成形パターンに第1材料を成形する工程とを更に含む、実施形態66又は67に記載の方法。
69.微細構造化成形型パターンが、少なくとも1つの複製ノズル穴を(a)少なくとも1つの他の複製ノズル穴、(b)前記微細構造化成形型パターンの外辺部を超えた成形型の部分、又は(c)(a)及び(b)の両方に連結させる、少なくとも1つの流体チャネル機構を含む、実施形態68に記載の方法。
燃料噴射器実施形態を作製する方法
70.実施形態1〜56のいずれか1つのノズル10を、燃料噴射器101内に導入する工程を含む、燃料噴射器101を形成する方法。
燃料噴射システム実施形態を作製する方法:
71.実施形態1〜56のいずれか1つのノズル10を燃料噴射システム100に組み込む工程を含む、車両200の燃料噴射システム100を形成する方法。
72.燃料噴射システム100は、低減されたサック容積を有し、上記方法は、実施形態24〜26のいずれか1つのノズル10を燃料噴射システム100に組み込む工程を含む、車両200の燃料噴射システム100を形成する方法。
燃料噴射ノズル実施形態を使用する方法:
73.実施形態24〜26のいずれか1つのノズル10を燃料噴射システム100に組み込む工程を含む、車両200の燃料噴射システム100のサック容積を低減させる方法。
74.車両200の燃料噴射システム100のサック容積を低減させる方法であって、上記方法は、ノズル10を燃料噴射システム100に組み込む工程を含み、サック容積を低減させるために、ノズル10の1つ以上の入口面構造部118が、燃料噴射システム100のボール弁出口区域210へと延びている、方法。
75.ノズル10が、1つ以上のノズル貫通孔15を含み、各ノズル貫通孔15は、入口開口部151と、内面154により画定される空洞153により、入口開口部151に接続される出口開口部152とを含む、実施形態74に記載の方法。
76.燃料噴射システム100は、ボール弁出口区域210の上部にそってプレナム又はカウンタボアを含まない、実施形態71〜75のいずれか1つに記載の方法。
77.燃料噴射システム100は、シリンダー1063ごとに、2つの吸込弁1062を含み、ノズル貫通孔15の別個の配列28は個別に流体を2つの吸込弁1062の方に方向付ける、実施形態71〜76のいずれか1つに記載の方法。
ノズルプリフォームの実施形態
78.実施形態1〜56のいずれか1つに記載のノズル10を形成するのに好適なノズルプリフォーム。例えば、国際特許出願番号第US2012/023624号の、図1A〜1M、及びその記載における、他のノズルプリフォーム、及びノズルを形成するためにノズルプリフォームを使用する方法を参照されたい。
微細構造化パターンの実施形態
79.実施形態1〜56のいずれか1つに記載のノズル10を形成するために好適な微細構造化パターン。例えば、国際特許出願番号第US2012/023624号の、図1A〜1M、及びその記載における、他のノズルプリフォーム、及びノズルを形成するためにノズルプリフォームを使用する方法を参照されたい。
上記の実施形態のいくつかにおいて、ノズル10は実質的に平坦な構成を有するノズルプレート10を含んでもよく、典型的には入口面11の少なくとも一部が出口面14の少なくとも一部と実質的に平行である。
望ましくは、本発明のノズル10はそれぞれ、別個にモノリシックの構成を含む。本明細書において使用するとき、「モノリシック」とは、ノズルを形成するために互いに組み合わせられる、多数の部品又は構成要素ではなく、単一の一体的に形成された構造を有するノズルを指す。
燃料噴射ノズル10の厚さが少なくとも約100μm、好ましくは約200μmよりも大きく、約3mmより小さく、好ましくは約1mmより小さく、より好ましくは、約500μmより小さい(又は1μm刻みの、約100μm〜約3mmの間のいずれかの厚さ、又は厚さの範囲)ことが望ましい場合がある。
更に、図面には示されないが、本明細書において記載されるノズル10のいずれかが、(1)燃料噴射101に対するノズル10の位置合わせ(すなわち、x−y平面)、及び(2)燃料噴射器101に対するノズル10の回転による位置合わせ/方向付け(すなわち、x−y平面内における適切な回転位置)を可能にする、1つ以上の位置合わせ表面機構を更に含み得る。上記のように、1つ以上の位置合わせ表面機構は、1つ以上の標的位置lに正確かつ精密に方向付けるように、ノズル10及びノズル貫通孔15を内部に配置するのを補助する。ノズル10上の1つ以上の位置合わせ表面機構は、入口面11、出口面14、外辺部19、又は入口面11、出口面14、及び外辺部19のいずれかの組み合わせに沿って存在し得る。更に、ノズル10上の1つ以上の位置合わせ表面機構は、視覚的マーキング、ノズル10内のくぼみ、ノズル10に沿った隆起表面部、又はこのような位置合わせ表面機構のいずれかの組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。
上記のノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び方法は、1つ以上の構成要素、特徴、又は工程を「含む」ものとして記載されるが、上記のノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び方法が、ノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び方法の上記の構成要素、及び/又は特徴、及び/又は工程のいずれかを「含み」、「これからなり」、又は「これから本質的になり」得るものと理解されるべきである。結果として、本発明又はその一部が、「含む」などのオープンエンドタームで記載された場合、本発明の記載、又はその一部はまた(他に明言されない場合)、用語「〜から本質的になる」、又は「〜からなる」、又は下記のこれらの変化形を使用して、本発明、又はその一部を記載するものと解釈されるべきであることが、容易に理解されるはずである。
本明細書において使用するとき、用語「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「含む(includes)」、「含む(including)」、「有する(has)」、「有する(having)」、「含有する(contains)」、「含有する(containing)」、「〜により特徴付けられる」、又はこれらの他のいずれかの変化形は、別に明示的に示されるいずれかの制限に従いながら、記載される構成要素を、非排他的に包含することを意図するものと解釈される。例えば、要素のリスト(例えば、構成要素、又は特徴、又は工程)を「含む」、ノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び/又は方法は、これらの要素(又は構成要素、特徴、又は工程)に必ずしも制限されず、明示的に掲示されていない、又はノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び/若しくは方法に固有の他の要素(又は構成要素、特徴、又は工程)を含み得る。
本明細書において使用するとき、移行句「〜からなる(consists of)」及び「〜からなる(consisting of)」は、指定されていないあらゆる要素、工程、又は構成要素をも排除する。例えば、請求項において使用される「〜からなる(consists of)」又は「〜からなる(consisting of)」は、請求項を、通常伴われる不純物(すなわち、所与の構成要素内の不純物)を除き、請求項で特に言及される成分、材料、又は工程に限定する。用語「〜からなる(consists of)」、又は「〜からなる(consisting of)」が、序文の直後ではなく、請求項の本文の節の中に用いられるとき、用語「〜からなる(consists of)」、又は「〜からなる(consisting of)」は、その節において記載される要素(又は構成要素若しくは工程)のみを限定し、他の要素(又は構成要素)がその請求項全体から除外されることはない。
本明細書において使用するとき、「〜からなる(consists of)」、又は「〜からなる(consisting of)」は、文言上明示的に開示されているものに加えて、材料、工程、特徴、構成要素、又は要素を含む、ノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び/又は方法を定義するために使用されるがただし、これらの追加的な材料、工程、特徴、構成要素、又は要素は、請求される発明の基本的かつ新規の特徴に重大な影響を与えることはない。用語「〜から本質的になる(consisting essentially of)」は、「〜を含む(comprising)」と「〜からなる(consisting of)」との中間を指す。
更に、本明細書において開示されるノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び/又は方法は、図面に示されないいずれかの追加の特徴を含み、又は含まずに、図に示される、本明細書に記載される構成要素及び特徴のいずれかを含む、これから本質的になる、又はこれからなることがあるものと、理解されるべきである。換言すると、いくつかの実施形態において、本発明のノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び/又は方法は、図に具体的に示されないいずれかの追加的な特徴を有し得る。いくつかの実施形態において、本発明のノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び/又は方法は、図面に示されるもの(すなわち、一部又は全部)以外のいずれの追加的な特徴も有さず、そしてこのような図面に示されない追加的な特徴は、ノズル、ノズルプレート、燃料噴射器、燃料噴射システム、及び/又は方法から排除される。
本発明は、以下の例によって更に例示されるが、それらの範囲によっていかなる意味でも限定されると解すべきではない。逆に本明細書の説明を読むことで、本発明の趣旨及び/又は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく当業者にそれ自体を示唆し得る様々な他の実施形態、改変及びその均等物が考えられることは明確に理解されるはずである。
(実施例1)
図1、3A〜7、及び9〜10に示される代表的なノズル10と同様のノズルが、燃料噴射システム100と同様の、燃料噴射システムで使用するために準備された。
本発明の一般原則及びに先立つ「発明を実施するための形態」の上記開示から、当業者は本発明に対して各種変更、再構成、及び修正を行うことができることが容易に理解されるであろう。したがって、本発明の範囲は以下の請求項及びそれらと同等であるものによってのみ制限されるべきである。加えて、開示され、請求されるノズルが他の用途(すなわち、燃料噴射ノズル以外のものとして)においても有用であり得ることが、本発明の範囲内であることが理解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、そのような他の用途において、請求及び開示される構造を使用することも含むように、広義に捉えることができる。

Claims (15)

  1. 入口面と、
    前記入口面と反対側の出口面と、
    複数のノズル貫通孔であって、各ノズル貫通孔は、内面により画定される空洞により、前記出口面の少なくとも1つの出口開口部と接続された、前記入口面の少なくとも1つの入口開口部を含み、前記入口開口部は前記出口開口部よりも大きく、前記空洞は、燃料流れが前記出口面から、鋭角又は鈍角で前記出口開口部の外に、前記出口面から所望の距離にある少なくとも1つの標的位置に向かって流れるように動作可能に適合されている、複数のノズル貫通孔と、を含む、燃料噴射ノズル。
  2. 少なくとも1つの前記ノズル貫通孔が、入口開口部の流れ軸と、空洞の流れ軸と、出口開口部の流れ軸とを有し、少なくとも1つの流れ軸が、少なくとも1つの他の流れ軸と異なる、請求項1に記載のノズル。
  3. 前記入口開口部の流れ軸は、前記出口開口部の流れ軸とは異なる、請求項2に記載のノズル。
  4. 各前記入口開口部の流れ軸、前記空洞の流れ軸、及び前記出口開口部の流れ軸は異なる、請求項2又は3に記載のノズル。
  5. 前記ノズル貫通孔は、前記少なくとも1つの標的位置が、内燃機関の燃焼チャンバの吸込弁であるように、動作可能に適合されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のノズル。
  6. 前記ノズル貫通孔は、前記少なくとも1つの標的位置が、内燃機関の燃焼チャンバの少なくとも2つの吸込弁であるように、動作可能に適合されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のノズル。
  7. 前記少なくとも2つの吸込弁は、少なくとも1つの障壁によって分離されている請求項6に記載のノズル。
  8. 前記入口面は、燃料噴射弁と共に封止を形成するために受容するための座部表面を含み、前記燃料噴射弁が前記座部表面と封止を形成するとき、サック容積が前記入口面と前記燃料噴射弁との間に確定される、請求項1〜7のいずれか一項に記載のノズル。
  9. 前記入口面は、前記サック容積を低減するために、燃料噴射システムのボール弁出口区域内へと延びる、1つ以上の入口面構造部を更に含む、請求項8に記載のノズル。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載のノズルを含む燃料噴射器。
  11. 請求項10に記載の燃料噴射器を含む車両の、燃料噴射システム。
  12. 前記燃料噴射システムは低減されたサック容積を有し、上記低減されたサック容積は、約1.0mm未満である、請求項11に記載の燃料噴射システム。
  13. それぞれが吸込弁軸を含む1つ以上の吸込弁と、
    請求項11又は12に記載の燃料噴射システムと、を含み、
    前記ノズルは、燃料を各吸込弁軸へと方向付ける、内燃機関。
  14. 請求項1〜9のいずれか一項に記載のノズルを作製する方法。
  15. 車両の燃料噴射システムのサック容積を低減させる方法であって、前記方法は、ノズルを前記燃料噴射システムに組み込む工程を含み、前記サック容積を低減させるために、前記ノズルの1つ以上の入口面構造部が、燃料噴射システムのボール弁出口区域へと延びている、方法。
JP2015525579A 2012-08-01 2013-08-01 ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け Pending JP2015523501A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261678356P 2012-08-01 2012-08-01
US61/678,356 2012-08-01
PCT/US2013/053141 WO2014022624A1 (en) 2012-08-01 2013-08-01 Targeting of fuel output by off-axis directing of nozzle output streams

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019025019A Division JP2019116894A (ja) 2012-08-01 2019-02-15 ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015523501A true JP2015523501A (ja) 2015-08-13
JP2015523501A5 JP2015523501A5 (ja) 2016-09-23

Family

ID=48980345

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015525579A Pending JP2015523501A (ja) 2012-08-01 2013-08-01 ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け
JP2019025019A Pending JP2019116894A (ja) 2012-08-01 2019-02-15 ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019025019A Pending JP2019116894A (ja) 2012-08-01 2019-02-15 ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150211458A1 (ja)
EP (1) EP2880296A1 (ja)
JP (2) JP2015523501A (ja)
KR (1) KR20150036760A (ja)
CN (2) CN104736834A (ja)
BR (1) BR112015002197A2 (ja)
WO (1) WO2014022624A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10590899B2 (en) 2012-08-01 2020-03-17 3M Innovative Properties Company Fuel injectors with improved coefficient of fuel discharge
WO2018116179A1 (en) 2016-12-23 2018-06-28 3M Innovative Properties Company Nozzle structures with thin welding rings and fuel injectors using the same
US10927804B2 (en) 2017-06-07 2021-02-23 Ford Global Technologies, Llc Direct fuel injector
WO2019133585A1 (en) 2017-12-26 2019-07-04 3M Innovative Properties Company Fuel injector nozzle structure with choked through-hole outlet opening
US10808668B2 (en) * 2018-10-02 2020-10-20 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for a fuel injector

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07243368A (ja) * 1994-03-03 1995-09-19 Nippondenso Co Ltd 流体噴射ノズル
JPH08296532A (ja) * 1996-06-07 1996-11-12 Nippondenso Co Ltd 流体噴射ノズル
JPH0914090A (ja) * 1995-04-27 1997-01-14 Nippondenso Co Ltd 流体噴射ノズル
DE10307932A1 (de) * 2003-02-25 2004-10-28 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
US20050242214A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Siemens Vdo Automotive, Incorporated Fuel injector including a compound angle orifice disc for adjusting spray targeting
US20060097082A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Visteon Global Technologies, Inc. Low pressure fuel injector nozzle
US20060202062A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Siemens Vdo Automotive Corporation Orifice disc for fuel injector
JP2007516374A (ja) * 2003-06-30 2007-06-21 シーメンス ヴィディーオー オートモティヴ コーポレイション オリフィス円板を含む燃料噴射器とオリフィス円板の形成方法
JP2007177766A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Toyota Motor Corp 燃料噴射装置
JP2007187166A (ja) * 1998-06-22 2007-07-26 Hitachi Ltd 筒内噴射型内燃機関および内燃機関の制御方法、燃料噴射弁
DE102006047136A1 (de) * 2006-10-05 2008-04-10 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
WO2012011454A1 (ja) * 2010-07-22 2012-01-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁およびそれを搭載した車両用内燃機関

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2099708A1 (en) * 1992-10-30 1994-05-01 Brent Jack Wahba Electromagnetic fuel injector with stamped disk valve seat
US5372313A (en) * 1993-02-16 1994-12-13 Siemens Automotive L.P. Fuel injector
US5765750A (en) * 1996-07-26 1998-06-16 Siemens Automotive Corporation Method and apparatus for controlled atomization in a fuel injector for an internal combustion engine
US6390059B1 (en) * 1998-06-22 2002-05-21 Hitachi, Ltd. Cylinder-injection type internal combustion engine, method of controlling the engine, and fuel injection nozzle
US6742727B1 (en) * 2000-05-10 2004-06-01 Siemens Automotive Corporation Injection valve with single disc turbulence generation
US6360960B1 (en) * 2000-05-17 2002-03-26 Siemens Automotive Corporation Fuel injector sac volume reducer
JP3837282B2 (ja) * 2000-10-24 2006-10-25 株式会社ケーヒン 燃料噴射弁
JP4029586B2 (ja) * 2000-10-26 2008-01-09 株式会社日立製作所 燃料噴射弁
JP2003083205A (ja) * 2001-09-11 2003-03-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料噴射ノズル及びこれを備えた内燃機関並びに燃料噴射方法
US6776353B2 (en) * 2001-12-17 2004-08-17 Siemens Vdo Automotive Corporation Fuel injector valve seat assembly with radially outward leading fuel flow passages feeding multi-hole orifice disk
US6817545B2 (en) * 2002-01-09 2004-11-16 Visteon Global Technologies, Inc. Fuel injector nozzle assembly
US6820826B2 (en) * 2002-09-25 2004-11-23 Siemens Vdo Automotive Corp. Spray targeting to an arcuate sector with non-angled orifices in fuel injection metering disc and method
US7191961B2 (en) * 2002-11-29 2007-03-20 Denso Corporation Injection hole plate and fuel injection apparatus having the same
JP2006515402A (ja) * 2003-01-09 2006-05-25 シーメンス ヴィディーオー オートモーティヴ コーポレイション ほぼ平坦な燃料噴射計量ディスク上に形成されその後隆起させた計量ディスク上で再配向された斜角でないオリフィスによるスプレーパターンの制御
DE102004005526B4 (de) * 2003-02-05 2022-03-31 Denso Corporation Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung
US7278393B2 (en) * 2003-02-06 2007-10-09 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Direct injection type fuel injection device and fuel injection control device for internal combustion engine
JP2005016496A (ja) * 2003-06-30 2005-01-20 Aisan Ind Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
US7744020B2 (en) * 2003-07-21 2010-06-29 Continental Automotive Systems Us, Inc. Fuel injector including an orifice disc, and a method of forming the orifice disc including punching and shaving
WO2005045232A2 (en) * 2003-10-27 2005-05-19 Siemens Vdo Automotive Corporation Fuel injector with reduced sauter-mean-diameter fuel atomization spray by fluidic metering orifice disc and methods
JP2005307904A (ja) * 2004-04-23 2005-11-04 Denso Corp 燃料噴射装置
JP4134966B2 (ja) * 2004-08-17 2008-08-20 株式会社デンソー 噴孔部材、燃料噴射弁、および噴孔部材の製造方法
US7565894B2 (en) * 2005-09-12 2009-07-28 Hitachi, Ltd. Fuel injection apparatus for and method of internal combustion engine, and fuel injection valve
US7762478B1 (en) * 2006-01-13 2010-07-27 Continental Automotive Systems Us, Inc. High speed gasoline unit fuel injector
JP2007224746A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Isuzu Motors Ltd インジェクタノズル
JP4218696B2 (ja) * 2006-05-19 2009-02-04 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射ノズル
GB0806705D0 (en) * 2008-04-14 2008-05-14 Delphi Tech Inc Fuel injector
DE102011077268A1 (de) * 2011-06-09 2012-12-13 Robert Bosch Gmbh Einspritzventil für Brennkraftmaschinen
JP5961383B2 (ja) * 2012-01-11 2016-08-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁
US10590899B2 (en) * 2012-08-01 2020-03-17 3M Innovative Properties Company Fuel injectors with improved coefficient of fuel discharge
EP2912300B1 (en) * 2012-10-25 2018-05-30 Picospray, Inc. Fuel injection system

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07243368A (ja) * 1994-03-03 1995-09-19 Nippondenso Co Ltd 流体噴射ノズル
JPH0914090A (ja) * 1995-04-27 1997-01-14 Nippondenso Co Ltd 流体噴射ノズル
JPH08296532A (ja) * 1996-06-07 1996-11-12 Nippondenso Co Ltd 流体噴射ノズル
JP2007187166A (ja) * 1998-06-22 2007-07-26 Hitachi Ltd 筒内噴射型内燃機関および内燃機関の制御方法、燃料噴射弁
DE10307932A1 (de) * 2003-02-25 2004-10-28 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
JP2007516374A (ja) * 2003-06-30 2007-06-21 シーメンス ヴィディーオー オートモティヴ コーポレイション オリフィス円板を含む燃料噴射器とオリフィス円板の形成方法
US20050242214A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Siemens Vdo Automotive, Incorporated Fuel injector including a compound angle orifice disc for adjusting spray targeting
US20060097082A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Visteon Global Technologies, Inc. Low pressure fuel injector nozzle
US20060202062A1 (en) * 2005-03-11 2006-09-14 Siemens Vdo Automotive Corporation Orifice disc for fuel injector
JP2007177766A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Toyota Motor Corp 燃料噴射装置
DE102006047136A1 (de) * 2006-10-05 2008-04-10 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
WO2012011454A1 (ja) * 2010-07-22 2012-01-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁およびそれを搭載した車両用内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
US20150211458A1 (en) 2015-07-30
CN104736834A (zh) 2015-06-24
JP2019116894A (ja) 2019-07-18
EP2880296A1 (en) 2015-06-10
CN110056461A (zh) 2019-07-26
BR112015002197A2 (pt) 2017-07-04
KR20150036760A (ko) 2015-04-07
WO2014022624A1 (en) 2014-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019116894A (ja) ノズルから出る流れを軸外に向けることによる、燃料放出の方向付け
JP6429775B2 (ja) 向上した燃料吐出係数を有する燃料噴射器
JP2019052648A (ja) 非圧印3次元ノズル入口面を有する燃料インジェクター
JP2015523505A (ja) 少なくとも1つの多数の入口ポート、及び/又は多数の出口ポートを備える、燃料噴射ノズル
EP2884090B1 (en) Nozzle body and fuel injection valve
JP6509114B2 (ja) 非圧印加工の三次元ノズル出口面を備えた燃料噴射器
US20110215177A1 (en) Injection nozzle
JP6594547B2 (ja) 噴射穴ディスクおよびバルブ
US20180171954A1 (en) Fluid injector orifice plate for colliding fluid jets
JP2004027955A (ja) 燃料噴射ノズル
EP3892847B1 (en) Fuel injector
US20210348585A1 (en) Nozzle with microstructured through-holes
JP2021507175A (ja) 渦流室を有する流体噴射器ノズル
JPH07310628A (ja) 燃料噴射弁

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160801

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160801

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170510

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170516

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170814

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20171016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180116

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20180208

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20180209

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180416

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180710

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20181016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190215

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20190222

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20190315