JP2015523505A - 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 - Google Patents

Abstract

ノズル及びこれを作製する方法が開示される。開示されるノズルは、内部に少なくとも１つのノズル貫通孔を有し、少なくとも１つのノズル貫通孔は（ｉ）入口面に沿った単一の入口開口部及び出口面に沿った多数の出口面、又は（ｉｉ）入口面に沿った多数の入口開口部、及び出口面に沿った単一の出口開口部を有する。ノズルを含む燃料噴射器もまた開示される。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１

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、入口面と、入口面と反対側の出口面と、ｉ）内面により画定される空洞により、出口面の多数の出口開口部と接続された、入口面の単一の入口開口部、又は（ｉｉ）内面により画定された空洞により、出口面の単一の出口開口部と接続された入口面の多数の入口開口部を含む、少なくとも１つのノズル貫通孔とを含む。

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、内部に含んでいる。

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、内部に組み込まれた、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。

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。

別の代表的な実施形態において、本発明のノズルを作製する方法は、燃料噴射ノズル内の少なくとも１つのノズル貫通孔を形成する工程であって、少なくとも１つのノズル貫通孔は、入口面から、ノズルの入口面の反対の出口面まで延びる、工程を含み、少なくとも１つのノズル貫通孔は、（ｉ）内面によって画定された空洞により、出口面の多数の出口開口部と接続された、入口面の単一の入口開口部、又は（ｉｉ）内面により画定される空洞により、出口面の単一の出口開口部と接続された、入口面の多数の入口開口部を含む、方法。

本発明はまた、車両の内燃機関で使用するための、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。

本発明は更に、内燃自動車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。

本発明はなお更に、内燃自動車の燃料噴射システムを使用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、燃料噴射システムを使用する方法は、各燃料成分が別個に、単一のノズル貫通孔の別個の入口開口部から入り、単一のノズル貫通孔の単一の出口開口部から出るように、２種類以上の燃料成分を燃料噴射システムのノズルに導入し、燃料成分がノズルを通じて移動する際に、２つ以上の燃料リザーバからの２種類以上の燃料成分を混合する工程を含む。

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断面図である。 本発明の別の代表的なノズルの断面図である。 本発明の代表的なノズルの平面図である。 本発明の別の代表的なノズルの断面図である。 本発明の別の代表的なノズルの断面図である。 本発明の代表的なノズル貫通孔の空洞の斜視図である。 本発明の代表的なノズル貫通孔の空洞の斜視図である。 本発明のノズル貫通孔の代表的な空洞の様々な図である。 本発明のノズル貫通孔の代表的な空洞の様々な図である。 本発明のノズル貫通孔の代表的な空洞の様々な図である。 本発明の代表的な燃料噴射システムの概略図である。 本発明の別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にほぼ対応し、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全てを通じて「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。

開示されるノズルは、ノズル構造に計画的に組み込まれた１つ以上のノズル貫通孔を含み、少なくとも１つのノズル貫通孔が、（ｉ）内面により画定された空洞により、ノズルの出口面の多数の出口開口部と接続された、ノズルの入口面の単一の入口開口部、又は（ｉｉ）内面により画定された空洞により、出口面の単一の出口開口部と接続された、入口面の多数の入口開口部を含む。１つ以上のノズル貫通孔は、ノズルに以下の特性の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を通じて、又は多数のノズル貫通孔を通じて（例えば、同じノズル貫通孔の、又は多数のノズル貫通孔の、１つ以上の出口開口部を通じたより多い流体流、及び他の出口開口部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又は多数のノズル貫通孔を通じ、ノズルの出口面に対して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、又は多数のノズル貫通孔を介して、ノズル出口面を通じ、垂直に延びる中央基準線に対して多方向の軸外流体流をもたらす能力と、（４）単一のノズル貫通孔の、多数の開口部から入り、単一の出口開口部から出る２つ以上の燃料成分を混合する能力。

図１〜５は、本発明の代表的な燃料噴射ノズル１０の様々な図を表す。図１に示されるように、代表的な燃料噴射ノズル１０は、入口面１１、入口面１１と反対側の出口面１４、内面１５４により画定される空洞１５３によって、出口面１４の多数の開口部１５２と接続された入口面１１の単一の入口開口部１５１を含む、少なくとも１つのノズル貫通孔１５を含む。図２に示されるように、代表的な燃料噴射ノズル１０は、入口面１１、入口面１１と反対側の出口面１４、及び内面１５４により画定される空洞１５３により、出口面１４の単一の出口開口部１５１と接続された入口面１１の多数の入口開口部１５１を含む、少なくとも１つのノズル貫通孔１５を含む。

図１〜２に示されるように、代表的なノズル１０のノズル貫通孔１５は、空洞１５３に沿って延びる多数の空洞経路１５３’を含み、各空洞経路１５３’は、１つの出口開口部１５２に通じるか、又は１つの入口開口部１５１から延びる。

図３〜４に示されるように、本発明のノズル１０は、１つ以上の配列２８を含んでもよく、各配列２８は、１つ以上のノズル貫通孔１５、及び／又は１つ以上のノズル貫通孔１６を含む。図４に示されるように、各ノズル貫通孔１６は、入口面１１に沿った単一の入口開口部１６１と、外面１４に沿った単一の出口開口部１６２とを含む。

図５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１〜８Ｃに示されるように、本発明のノズル１０は、ノズル貫通孔１５及び１６を含んでもよく、各ノズル貫通孔１５／１６は別個に以下の特徴を含む：（ｉ）１つ以上の入口開口部１５１／１６１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１５１／１６１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１５２／１６３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１５４／１６４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１５／１６のこれらの特徴の選択は、ノズル１０が、（１）各ノズル貫通孔１５／１６を通じた、実質的に同じ流体流（すなわち、ノズル貫通孔１５それぞれの、多数の出口開口部１５２それぞれから、及び／又はノズル貫通孔１６それぞれの、出口開口部１６２それぞれから出る、本質的に同じ流体流）と、（２）いずれか１つのノズル貫通孔１５を通じた可変流体流（すなわち、所与のノズル貫通孔１５の多数の出口開口部１５２から出る、同じではない流体流）、（３）いずれか２つ以上のノズル貫通孔１５／１６を通じた可変流体流（すなわち、所与のノズル貫通孔１５の多数の出口開口部１５２、及び／又は各ノズル貫通孔１６の各出口開口部１６２から出る、同じでない流体流）、（４）単一のノズル貫通孔１５、多数のノズル貫通孔１５、又はノズル貫通孔１５／１６のいずれかの組み合わせから出る、単一／多方向の流体流、（５）ノズル貫通孔１５／１６を出る線形及び／又は湾曲流体流、並びに（５）平行及び／又は分岐する、及び／又は平行でありその後分岐する、ノズル貫通孔１５／１６を出る流体流をもたらすことを可能にする。

いくつかの実施形態において、ノズル貫通孔１５／１６の少なくとも１つが、入口開口部１５１／１６１の流れ軸、空洞１５３／１６３の流れ軸及び出口開口部１５２／１６２流れ軸を含み、少なくとも１つの流れ軸が、少なくとも１つの他の流れ軸とは異なる。本明細書において使用するとき、「流れ軸」は、燃料がノズル貫通孔１５／１６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１５１／１５２のそれぞれに対応する異なる流れ軸を有し得る。

いくつかの実施形態において、入口開口部１５１／１６１流れ軸は、出口開口部１５２／１６２の流れ軸とは異なる場合がある。他の実施形態において、各入口開口部１５１／１６１の流れ軸、空洞１５３／１６３の流れ軸、及び出口開口部１５２／１６２の流れ軸は、互いに異なる。他の実施形態において、ノズル貫通孔１５／１６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、そのような直径、構成、ないしは別の方法により設計される）空洞１５３／１６３を有する。

流れ軸のこのような違いを生じる要因の例としては、（１）（ｉ）空洞１５３／１６３と（ｉｉ）入口面１１及び／若しくは出口面１４との間の異なる角度、（２）互いに位置合わせされておらず、平行でないか、異なる方向に沿って位置合わせされているか、平行であるが位置合わせされていないか、交差しているが位置合わせされていない、入口開口部１５１／１６１、及び／若しくは空洞１５３／１６３、及び／若しくは出口開口部１５２／１６２、並びに／又は（３）２つ以上の位置合わせされていない線形区分が取り得る、他の想到され得るいずれかの幾何学的関係性、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。

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」）（例えば、出口面の重複する機構１４９）、（２）２０１２年８月１日に出願された、米国仮特許出願番号第６１／６７８，３５６号（３Ｍ代理人整理番号第６９９１０ＵＳ００２号、表題「Ｔａｒｇｅｔｉｎｇ ｏｆ Ｆｕｅｌ Ｏｕｔｐｕｔ ｂｙ Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ ｏｆ Ｎｏｚｚｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｔｒｅａｍｓ」（例えば、燃料噴射器のサック容積を低減する、特定の開示されたノズル貫通孔１５及び／又は入口面機構１１８）、（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」（例えば、比較的高い流量係数（ＣＯＤ）値を有する、特定の開示されたノズル貫通孔１５）、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」（例えば、非圧印加工の三次元入口面１１）。

本明細書において記載されるように、開示されるノズル１０は、生じるノズル１０が、内部に１つ以上のノズル貫通孔１５を有する限り、いずれかの方法を使用して形成され得、少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、（ｉ）入口面１１に沿った単一の入口開口部１５１、及び出口面１４に沿った多数の出口開口部１５２を有するか、又は（ｉｉ）入口面１１に沿った多数の入口開口部１５１、及び出口面１４に沿った単一の出口開口部１５２を有する。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（例えば、二光子過程などの多光子過程を使用して）形成することができる。例えば、国際特許出願番号第ＵＳ２０１２／０２３６２４の、図１Ａ〜１Ｍ、及びその記載に示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、入口面１１と反対側の出口面１４と、少なくとも１つのノズル貫通孔１５であって、（ｉ）内面１５４によって画定される空洞１５３により上記出口面１４の多数の出口開口部１５２と接続される、上記入口面１１の単一の入口開口部１５１を含む、又は（ｉｉ）内面１５４により画定される空洞１５３により、上記外面１４の単一の出口開口部１５１と接続される、上記入口面１１の多数の入口開口部１５１を含む、少なくとも１つのノズル貫通孔１５とを含む、燃料噴射ノズル１０。

２．上記少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、（ｉ）、（ｉｉ）、又は（ｉ）及び（ｉｉ）の両方を含む、複数のノズル貫通孔１５である、実施形態１に記載のノズル１０。

３．上記入口面１１及び上記出口面１４は、実質的に平行である、実施形態１又は２に記載のノズル１０。

４．上記ノズル１０は、実質的に平坦である、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のノズル１０。

５．上記ノズル貫通孔１５それぞれの上記空洞１５３が、上記空洞１５３に沿って延びる多数の空洞経路１５３’を含み、各上記空洞経路１５３’が１つの上記出口開口部１５２に通じるか、又は１つの上記入口開口部１５１から延びる、実施形態１〜４のいずれか１つの記載のノズル１０。

６．各上記ノズル貫通孔１５の上記空洞１５３は、上記空洞１５３の最大全長Ｌの約１０％以上（又は１０％を超える、１．０％刻みの割合）に延びる、多数の空洞経路１５３’を含む、実施形態１〜５のいずれか１つに記載のノズル１０。本明細書において使用するとき、用語「所与の空洞１５３の最大全長Ｌ」とは、所与の空洞１５３の入口開口部１５１から出口開口部１５２まで延びる最大距離を表す。例えば、図１に図示されるように、空洞１５３の長さは、ノズル１０の湾曲表面部分１５７に沿って延びる。

７．上記多数の空洞経路１５３’は、上記空洞１５３の最大全長Ｌの約１０％〜約９０％（又は１．０％刻みの、その中間のいずれかの割合）だけ延びる、実施形態６に記載のノズル１０。

８．上記ノズル貫通孔１５それぞれの内部に、少なくとも４つの上記空洞経路１５３’が存在する、実施形態５〜７のいずれか１つに記載のノズル１０。

９．上記ノズル貫通孔１５それぞれの内部に、２〜５０個の、又は１刻みのその中間のいずれかの数若しくは範囲（例えば、３〜２０個）の上記空洞経路１５３’が存在する、実施形態５〜７のいずれか１つの記載のノズル１０。

１０．上記少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、１つの入口開口部１５１、及び多数の出口開口部１５２を含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のノズル１０。

１１．各上記空洞経路１５３’は、上記多数の出口開口部１５２の１つの上記出口開口部１５２に通じている、実施形態１０に記載のノズル１０。

１２．上記少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、多数の入口開口部１５１、及び１つの出口開口部１５２を含む、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のノズル１０。

１３．各上記空洞経路１５３’は、上記多数の出口開口部１５１の１つの上記入口開口部１５１に通じている、実施形態１２に記載のノズル１０。

１４．上記少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、多数の出口開口部１５２を含み、各上記空洞経路１５３’は１つの上記出口開口部１５２に通じ、これにより上記ノズル貫通孔１５を通じて流れる流体（図示されない）は、（１）上記ノズル１０の出口面１４から所望の距離のおよその又は正確な位置において実質的に収束する（すなわち、いくつか、ほとんど、全て、ないしは少なくとも商業的に許容可能な数の流れが収束する）か、（２）上記ノズルの出口面から或る距離にわたり多数の別個の方向に実質的に分岐するか、（３）上記ノズル１０の出口面から所望の距離にわたり実質的に平行なままであるか、（４）（１）、（２）及び（３）のいずれかの組み合わせの、多数の流体流を形成する、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載のノズル１０。本明細書において使用するとき、用語「実質的に収束する」とは、互いに接触する隣接する流体流を指す。隣接する流体流の間の接触の度合いは様々であり得るが、最低でも隣接する流体流の経路は互いに重複する。本明細書において使用するとき、用語「実質的に分岐する」とは、互いに離れるように動く流体流を指す。図６に示される、空洞１５３を有するノズル貫通孔１５は、最初に互いに平行であるが、最終的には出口開口部１５２から離れた位置である程度収束する、別個の流体流（図示されない）を生成する。対照的に、図７又は図８Ａ〜８Ｃに示される、空洞１５３を有するノズル貫通孔は、流体が出口開口部１５２から出ると同時に互いに分岐し始める、５つの別個の流体流（図示されない）を生成する。

各噴射器タイプ（すなわち、ＰＦＩ、ＧＤＩ、又はＤＩ）における、燃料流れが分散すべき距離は、多くの要因に依存するべきである。例えば、ＰＦＩタイプの燃料噴射システムにおけるこのような距離に関し、ディレクタプレート（director plate）ポート間距離、これに加えて液体燃料の表面張力がこの距離に影響し得る。燃料流れが、ノズルからあまりに遠くで分散した場合、又は個別の流れ速度があまりに近い場合、液滴が形成されて燃料効率に悪影響を及ぼし得る。本発明により、例えば、ノズル貫通孔がより大きな入口開口部及びより小さな出口開口部を有するように、入口開口部面積の出口開口部面積に対する比率を変更することによって、個別の燃料流れ速度を実質的に異なるようにすることができる。

ある点で収束し、衝撃により分散する個別の燃料流れを有することが目的である場合、このような点までの距離は、選択される内燃機関の詳細（直径、構成、及び設計）に依存する。ＰＦＩ用途の一例において、燃焼室（すなわち、エンジンシリンダー）に空気を入れてこれがシリンダーに燃料の小さな液滴を搬入するように、燃料流れ又は噴霧が、吸込弁の直前で分散することが望ましい場合がある。小さい燃料の液滴ほど、空気の流路に従いやすく、よって弁の部分（例えば、背面）との接触を最小化することができる。燃料の噴霧が弁に接して分散することにより、内面にカーボン又はコークスが蓄積することがある。しかしながら、弁の背面を使用して、噴霧を分散させることが計画される場合、燃料噴射ノズルを出ると同時に、又はその直後に燃料の液滴を形成させることが望ましい場合がある。燃料の液滴の形成は、燃料噴霧が空気中を移動する際の、推進力の損失を最小化することができる。このように推進力の損失が低減することにより、燃料の液滴が吸込弁の背面に、より大きな推進力で衝突することとなり、これにより燃料流れ／噴霧が分散する度合いがより高いものとなり得る。

１５．上記空洞経路１５３’それぞれが、１つの上記出口開口部１５２に通じ、上記ノズル貫通孔１５を流れる流体が、上記ノズル１０の出口面１４から所望の距離にわたって実質的に平行なままである、多数の流体流を形成する、実施形態１４に記載のノズル１０。

１６．上記流体流は、上記ノズル１０の外面１４に対して垂直な基準線２０に沿って延びる、ノズル中央線と実質的に平行である、実施形態１５に記載のノズル１０。

１７．上記空洞経路１５３’それぞれが、１つの上記出口開口部１５２に通じ、上記ノズル貫通孔１５を流れる流体が、上記ノズル１０の出口面１４から所望の距離にある位置周辺で実質的に収束する、多数の流体流を形成する、実施形態１４に記載のノズル１０。

１８．上記空洞経路１５３’それぞれが１つの上記出口開口部１５２に通じ、上記ノズル貫通孔１５を流れる流体が、多数の別個の方向に実質的に分岐する多数の流体流を形成する、実施形態１４に記載のノズル１０。

１９．上記流体流は、上記ノズル１０の外面１４に対して垂直な基準線に沿って延びる、ノズル中央線２０に対して実質的に軸外にある、実施形態１７又は１８に記載のノズル１０。

２０．上記空洞経路１５３’はそれぞれ、１つの上記出口開口部１５２に通じ、上記ノズル貫通孔１５を流れる流体は、（１）上記ノズル１０の出口面１４から離れた位置において実質的に収束し、（２）上記ノズルの出口面から或る距離にわたり多数の別個の方向で実質的に分岐し、（３）上記ノズル１０の出口面１４から所望の距離にわたり実質的に平行なままである、多数の流体流を形成する、実施形態１４に記載のノズル１０。

２１．上記流体流は、上記ノズル１０の外面１４に対して垂直な基準線に沿って延びる、ノズル中央軸２０に対して軸外の線と実質的に平行な流れを含む、実施形態２０に記載のノズル１０。

２２．上記空洞経路１５３’はそれぞれ、１つの上記出口開口部１５２に続き、上記少なくとも１つのノズル貫通孔１５を流れる流体が、上記ノズル１０の出口面１４から所望の距離にある２つ以上の別個の位置に向かう流体流を形成する、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載のノズル１０。

ノズル出口面から出る際の、燃料流れの分散の典型的な距離

^＊−経路の後に、多数のノズル貫通孔、単一のノズル貫通孔の多数の出口開口部、又はその両方により形成される、多数の燃料流れが続くことを指す。

２３．距離は、約１０ｍｍ〜約４００ｍｍ（又は１．０ｍｍ刻みのその中間のいずれかの数若しくは範囲）である、実施形態１４〜１７、及び１９〜２１のいずれか１つに記載のノズル１０。

２４．距離は、約０．０１ｍｍ〜約４００ｍｍ（又は０．０１ｍｍ刻みのその中間のいずれかの数若しくは範囲）である、実施形態１４〜１７、及び１９〜２１のいずれか１つに記載のノズル１０。

２５．距離は、約１０ｍｍ〜約２５０ｍｍ（又は０．０１ｍｍ刻みの、約０．０１ｍｍ〜２５０ｍｍ内のいずれかの数又は範囲）である、実施形態１４、１８〜２０、及び２２のいずれか１つに記載のノズル１０。

２６．上記少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、複数のノズル貫通孔１５である、実施形態１〜２５のいずれか１つに記載のノズル１０。

２７．上記入口面１１から上記出口面１４まで流体を方向付けるための、ノズル貫通孔１５の１つ以上の配列２８を更に含み、上記１つ以上の配列２８の少なくとも１つが、上記少なくとも１つのノズル貫通孔１５を含む、実施形態１〜２６のいずれか１つに記載のノズル１０。

２８．１つ以上の追加的なノズル貫通孔１６を更に含み、各追加的なノズル貫通孔１６は、内面１６４により画定される空洞１６３により、上記出口面１４の単一の出口開口部１６２と接続された、上記入口面１１の単一の入口開口部１６１を含む、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載のノズル１０。

２９．少なくとも１つの上記ノズル貫通孔１５／１６は、入口開口部１５１／１６１から出口開口部１５２／１６２まで直接延びる方向に沿って湾曲した、少なくとも１つの湾曲部１５７を備える、内面１５４／１６４を含む、湾曲ノズル貫通孔１５／１６である、実施形態１〜２８のいずれか１つに記載のノズル１０。本明細書において記載するとき、湾曲部１５７、線形部１５８、及び／又は他のいずれかの表面部分が、少なくとも１つの入口開口部１５１から少なくとも２つの出口開口部１５２まで直接延びる、内面１５４の「湾曲した表面輪郭」の前部又は一部を形成する。「湾曲した表面輪郭」とは、（ｉ）少なくとも１つの開口部１５１から少なくとも１つの出口開口部１５２まで直接延びる内面１５４に沿った最短距離、（ｉｉ）少なくとも１つの入口開口部１５１から少なくとも１つの出口開口部１５２まで直接延びる、内面１５４に沿った最長距離、又は（ｉｉｉ）少なくとも１つの入口開口部１５１から少なくとも１つの出口開口部１５２まで直接延びる内面１５４に沿った、その中間の他のいずれかの距離を指す場合がある。

３０．上記湾曲区分１５７は、入口開口部１５１／１６１の付近から始まる、上記湾曲したノズル貫通孔１５／１６の内面１５４／１６４に沿って直接延びる（すなわち、少なくとも１つの入口開口部１５１から少なくとも１つの出口開口部１５２まで直接延びる）、実施形態２９に記載のノズル１０。

３１．上記湾曲区分１５７は、少なくとも１つの出口開口部１５２／１６２まで延びる（すなわち、少なくとも１つの出口開口部１５１から少なくとも１つの出口開口部１５２まで直接延びる）、実施形態３０のノズル１０。

３２．上記湾曲したノズル貫通孔１５／１６の内面１５４／１６４は、上記内面１５４／１６４の、上記湾曲部分１５７と反対側に湾曲していない線形部分１５８を含み、上記線形部分１５８は入口開口部１５１／１６１から出口開口部１５２／１６２まで直接延びる方向に沿って非湾曲である、実施形態２９〜３１に記載のいずれか１つに記載のノズル１０。

３３．上記線形部分１５８が、上記ノズル１０の入口面１１の一部と鈍角Ａを画定する、実施形態３２に記載のノズル１０。

３４．上記線形部分１５８は、少なくとも１つの出口開口部１５２／１６２まで延びる、実施形態３２又は３３に記載のノズル１０。

３５．上記湾曲したノズル貫通孔１５／１６の内面１５４／１６４が、入口開口部１５１／１６１から出口開口部１５２／１６２まで直接延びる方向に沿って湾曲する、別の湾曲部分１５７’を含み、上記他の湾曲部分１５７’は、入口開口部１５１／１６１の付近から始まって、上記線形部分１５８が始まる場所で終わっている、実施形態３２〜３４のいずれか１つに記載のノズル１０。

３６．上記他の湾曲した部分１５７’は凸状である、実施形態３５に記載のノズル１０。

３７．上記湾曲したノズル貫通孔１５／１６の内面１５４／１６４の上記少なくとも１つの湾曲部分１５７が、上記湾曲したノズル貫通孔１５／１６の空洞１５３／１６３の両側に２つの湾曲部分１５７／１５７’を含む（すなわち、それぞれが少なくとも１つの入口開口部１５１から少なくとも１つの出口開口部１５２の方向に直接延びる）、実施形態２９〜３６のいずれか１つに記載のノズル１０。

３８．上記２つの湾曲部分１５７／１５７’の一方が凸状の形状を有し、上記２つの湾曲部分１５７／１５７’の他方が凹状の形状を有する（すなわち、それぞれが、少なくとも１つの入口開口部１５１から少なくとも１つの出口開口部１５２の方向に直接延びる）、実施形態３７に記載のノズル１０。

３９．上記２つの湾曲部分１５７／１５７’の一方が第１の凸状の形状を有し、上記２つの湾曲部分１５７／１５７’の他方が第２の凸状の形状を有する（すなわち、それぞれが、少なくとも１つの入口開口部１５１から少なくとも１つの出口開口部１５２の方向に直接延びる）、実施形態３７に記載のノズル。

４０．上記湾曲したノズル貫通孔１５／１６の上記入口開口部１５１／１６１が、上記湾曲したノズル貫通孔１５／１６の内面１５４／１６４の凸状の湾曲部分により画定された、外辺部１５１’／１６１’を有する、実施形態２９〜３９のいずれか１つに記載のノズル１０。

４１．（ａ）少なくとも１つのノズル貫通孔１５の上記入口開口部１５１、又は上記多数の入口開口部１５１は、上記入口面１１に沿って入口開口部パターンを形成し、上記入口開口部パターンは入口開口部外辺部、及び入口開口部外辺部直径ｉ_ｄを有し、（ｂ）少なくとも１つのノズル貫通孔１５の上記多数の出口開口部１５２又は上記出口開口部１５２が、上記出口面１４に沿って出口開口部パターンを形成し、上記出口開口部パターンは、出口開口部外辺部、及び出口開口部外辺部直径ｏ_ｄを有し、（ｉ）上記全体的な入口開口部外辺部直径ｉ_ｄ、（ｉｉ）上記全体的な出口開口部外辺部直径ｏ_ｄ、又は（ｉｉｉ）上記全体的な入口開口部外辺部直径ｉ_ｄ及び上記全体的な出口開口部外辺部直径ｏ_ｄの両方が別個に、少なくとも１つのノズル貫通孔１５の上記空洞１５３の少なくとも一部に沿った、空洞直径ｃ_ｄよりも大きい、実施形態１〜４０のいずれか１つに記載のノズル１０。

４２．（ａ）上記入口開口部１５１又は上記多数の入口開口部１５１が、上記入口面１１に沿って入口開口部パターンを形成し、上記入口開口部パターンは、入口開口部外辺部及び入口開口部外辺部直径ｉ_ｄを有し、（ｂ）上記多数の出口開口部１５２又は上記出口開口部１５２は、上記出口面１４に沿って出口開口部パターンを形成し、上記出口開口部パターンは、出口開口部外辺部及び出口開口部外辺部直径ｏ_ｄを有し、上記出口開口部外辺部直径ｏ_ｄは個別に、上記空洞部１５３の少なくとも一部に沿った空洞直径ｃ_ｄよりも大きい、実施形態１〜４１のいずれか１つに記載のノズル１０。

４３．（ａ）上記入口開口部１５１又は上記多数の入口開口部１５１が、上記入口面１１に沿って入口開口部パターンを形成し、上記入口開口部パターンは、入口開口部外辺部及び入口開口部外辺部直径ｉ_ｄを有し、（ｂ）上記多数の出口開口部１５２、又は上記出口開口部１５２は、上記出口面１４に沿って出口開口部パターンを形成し、上記出口開口部パターンは、出口開口部外辺部、及び出口開口部外辺部直径ｏｄを有し、（ｉ）上記全体的な出口開口部外辺部直径ｉ_ｄ、及び（ｉｉ）上記全体的な出口開口部外辺部直径ｏ_ｄは、上記空洞１５３の少なくとも一部に沿った空洞直径ｃ_ｄよりも大きい、実施形態１〜４２のいずれか１つに記載のノズル１０。

４４．上記空洞経路１５３’は、上記空洞経路１５３’が上記ノズル１０を通じて回転する際に、ｘ−ｙ平面内で回転する、実施形態５〜４３のいずれか１つに記載のノズル１０。例えば、図７に示される空洞１５３内の回転する空洞経路１５３’を参照されたい。

４５．少なくとも１つのノズル貫通孔１５の、少なくとも１つの入口開口部１５１、及び少なくとも１つの出口開口部１５２が、同様の形状を有する、実施形態１〜４４のいずれか１つに記載のノズル１０。多数の入口開口部１５１又は多数の出口開口部１５２を備える、所与のノズル貫通孔１５は、異なる開口部直径及び／又は開口部形状を有する、２つ以上の入口開口部１５１、又は２つ以上の出口開口部１５２を含み得ることが理解されるべきである。このような開口部の構成は、単一のノズル貫通孔１５とは異なる流体速度、及び液滴の寸法を有する、個別の流体流を生成する。

４６．少なくとも１つのノズル貫通孔１５の、少なくとも１つの入口開口部１５１、及び少なくとも１つの出口開口部１５２が、異なる形状を有する、実施形態１〜４５のいずれか１つに記載のノズル１０。

４７．各ノズル貫通孔１５／１６は、合計入口開口部面積、及び合計出口開口部面積を有し、上記合計入口開口部面積は、上記合計出口開口部面積よりも大きい、実施形態１〜４６のいずれか１つに記載のノズル１０。

４８．上記ノズル１０の、合計入口開口部面積の、合計出口開口部面積への全体的な比率が、１．０超〜約２５０の範囲（又は０．１刻みのその中間のいずれかの数、若しくは範囲）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の、全体的な入口開口部面積の全体的な出口開口部面積に対する全体的な比率が、約０．００２５（例えば１：４００）〜約４００（例えば、４００：１）（０．００２５刻みのその中間のいずれかの比率又は比率の範囲（小数により示される比率）、又は１：１（個々の値による比））、実施形態１〜４７のいずれか１つに記載のノズル１０。

５０．上記ノズル１０は、上記出口面１４に沿って延びる、１つ以上の出口表面機構１５０／１５１９を更に含む、実施形態１〜４９のいずれか１つに記載のノズル１０。出口面１４に沿って延びる出口表面機構１５０／１５１９としては、図５に示されるコークス生成防止微細構造１５０、図５に示される流体衝突部材１５１９、又はこれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。本発明のノズル１０に使用するための他の好適な出口表面機構としては、上記の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」）に開示される、重複する出口面構造１４９が挙げられるがこれらに限定されない。

５１．上記１つ以上の出口表面機構１５１９は、上記外面１４に沿って位置づけられた、１つ以上の流体衝突部材１５１９を含む、実施形態５０に記載のノズル１０。

５２．各入口開口部１５１／１６１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。本明細書において使用するとき、用語「直径」は、入口開口部１５１／１６１（又は出口開口部１５２／１６２）にわたる、最大距離を記載するために使用される。

５３．各出口開口部１５２／１６２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。

燃料噴射器実施形態
５６．実施形態１〜５５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
５７．実施形態５６の燃料噴射器１０１を含む車両２００の燃料噴射システム１００。図９に示されるように、代表的な燃料噴射システム１００はとりわけ、燃料噴射器１０１、燃料源／タンク１０４、燃料ポンプ１０３、燃料フィルター１０２、燃料噴射電源１０５、及び内燃機関１０６を含み得る。

５８．２つ以上の燃料成分リザーバ１０４ａ／１０４ｂ、及び各燃料成分リザーバ１０４ａ／１０４ｂと上記ノズル１０の上記入口面１１に沿った容積との間に延びる管１０８ａ／１０８ｂを更に含み、上記少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、燃料成分がノズル１０を移動する際に、上記２つ以上の燃料成分リザーバ１０４ａ／１０４ｂからの２つ以上の燃料成分（図示されない）を混合するために、多数の入口１５１ａ／１５１ｂ、及び単一の出口１５２を含む、実施形態５７に記載の燃料噴射システム１００。図１０に示されるように、２つ以上の燃料成分リザーバ１０４ａ／１０４ｂ、及び管１０８ａ／１０８ｂに加えて、代表的な燃料噴射システム１００は更に、とりわけ、燃料噴射器１０１、燃料成分ポンプ１０４ａ／１０４ｂ、燃料成分フィルター１０２ａ／１０２ｂ、燃料噴射源１０５、及び内燃機関１０６を含み得る。

ノズル実施形態を作製する方法
５９．実施形態１〜５５のいずれか１つに記載のノズル１０を作製する方法。

６０．燃料噴射ノズル１０を作製する方法であって、上記方法が：
燃料噴射ノズル１０内の少なくとも１つのノズル貫通孔１５を形成する工程であって、少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、入口面１１から、ノズル１０の入口面１１の反対の出口面１４まで延びる、工程を含み、少なくとも１つのノズル貫通孔１５は、（ｉ）内面１５４によって画定された空洞１５２により、出口面１４上の多数の出口開口部１５２と接続された、入口面１１上の単一の入口開口部１５１、又は（ｉｉ）内面１５４により画定される空洞１５３により、出口面１４上の単一の出口開口部１５２と接続された、入口面１１上の多数の入口開口部１５１を含む、方法。

６１．上記形成工程が、１つ以上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少なくとも１つのノズル貫通孔１５を形成する工程とを含む、実施形態６０に記載の方法。例えば、国際特許出願番号第ＵＳ２０１２／０２３６２４の、図１Ａ〜１Ｍ、及びその記載に示される方法工程を参照されたい。

６２．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。

６３．上記形成工程は更に、成形型の少なくとも一部を画定し、少なくとも１つ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６１又は６２に記載の方法。

６４．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）上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６３に記載の方法。

６５．第１材料が、ある度合いの弾性を有する材料を含む、実施形態６３又は６４に記載の方法。

６６．第１材料が、ポリプロピレン又はポリカーボネートを含む、実施形態６３〜６５のいずれか１つに記載の方法。多くの成形可能なポリマーのいずれかが、第１材料として使用され得ることに留意すべきである。好適な成形可能なポリマーとして、ポリカーボネート、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ）などの熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、フルオロポリマー、ポリマーにより封入された金属粒子（例えば、金属射出成形（ＭＩＭ）において使用され、先に記載されるもの）が挙げられるがこれらに限定されない。

６７．少なくとも１つのノズル貫通孔１５が、複数のノズル貫通孔１５を含む、実施形態６０〜６６のいずれか１つに記載の方法。

６８．上記形成工程は更に、流体噴射ノズル１０内に１つ以上の追加的なノズル貫通孔１６を形成する工程であって、各追加的なノズル貫通孔１６は出口面１１からノズル１０の出口面１４まで延びる、工程を含み、各追加的なノズル貫通孔は（ｉ）内面１６４により画定される空洞１６３により、出口面１４の単一の出口開口部１６２と接続された、入口面１１の単一の入口開口部１６１を含む、実施形態６０〜６７のいずれか１つに記載の方法。

燃料噴射器実施形態を作製する方法
６９．上記方法は、実施形態１〜５５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を作製する方法。

燃料噴射システム実施形態を作製する方法
７０．車両２００の燃料噴射システム１００を作製する方法であって、上記方法は、実施形態６９の燃料噴射器１０１を、燃料噴射システム１００に導入する工程を含む、車両２００の燃料噴射システム１００を作製する方法。

７１．燃料噴射システム１００が、シリンダー１０６３ごとに２つの吸込弁１０６２を含み、少なくとも１つのノズル貫通孔１５が別個に流体１０６４を、２つの吸込弁１０６２に向けて、分割吸込マニホールド１０６５の対応するスロート部へと下方に向ける、実施形態７０に記載の方法。図１１に示されるように、代表的な燃料噴射システム１００はとりわけ、燃料噴射器１０１、燃料源／タンク１０４、燃料ポンプ１０３、燃料フィルター１０２、燃料噴射電源１０５、及び内燃機関１０６を含み得る。内燃機関１０６は更に、燃焼チャンバ１０６１を含む。

燃料噴射システム実施形態を使用する方法
７２．上記方法が、各燃料成分が別個に、単一のノズル貫通孔１５の別個の入口開口部１５１から入り、単一のノズル貫通孔１５の単一の出口開口部１５２から出るように、２種類以上の燃料成分（図示されない）を燃料噴射システム１００に導入し、燃料成分がノズル１０を通じて移動する際に、２つ以上の燃料リザーバ１０４ａ／１０４ｂからの２種類以上の燃料成分を、混合する工程を含む、実施形態５８の燃料噴射システム１００を使用する方法。

ノズルプリフォームの実施形態
７３．実施形態１〜５５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
７４．実施形態１〜５５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１．０μｍ刻みの、約１００μｍ〜約３ｍｍの間のいずれかの厚さ）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_t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、言及される構成要素の、非排他的包含を包括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（consistsof）」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（consistsof）」、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）
ノズルプレートの調製は、従来的なコンピュータ援用設計ソフトウェア（ＣＡＤ）を使用して、その貫通孔を設計することから始まる。意図される設計の図面が用意され、図面中、個別の貫通孔が一端に単一の孔又は開口部を、他端に４つの別個の孔又は開口部を有する。２つの端部の間における断面の分割（すなわち、１つの空洞が４つの分割される）は、厚さ全体のおよそ７０％にわたって生じる。実施例１のノズルプレートにおいて使用される貫通孔の設計は、図６に示される。

この実施例のノズルプレートは、ＣＡＤ設計ソフトウェアを使用して、上記の貫通孔の配列として設計され、中央に位置する貫通孔が、その周囲の同心円上に構成された追加的な貫通孔により包囲され、典型的な二次元の六角形の充填規則で３７個の貫通孔を形成するようにする。

ノズルプレート配列内における貫通孔の、貫通孔設計情報及び位置情報の両方を含むコンピュータファイルを使用して、フォトレジスト層内で多光子露光過程が実行され、双方ともＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４３６２８に記載され、本明細書において参照としてその全体が組み込まれる。書き込み又は露出プロセスが完了すると、溶媒に暴露され、露出されなかったために重合されておらず、可溶性であるフォトレジスト材料が全て洗い流されて、フォトレジストが「現像」される。あらゆる残りの溶媒が乾燥させられて、「原型」又は「マスター」が得られ、貫通孔として設計された形状の固形形態が残った。

この実施例がプロトタイピング方法により作製されると、この原型が直接使用され、スパッタリングにより適用される銀の薄層の堆積によって、微細構造化パターンは導電性とされた。銀コーティングした微細構造化パターンはその後、ニッケルスルファメート溶液から、ニッケルで電気めっきされて、十分な材料厚さが蓄積され、ここから最終的なノズルプレートが形成される。

電気めっき槽から取り出されると、ニッケルめっきされた側の材料が研磨除去にかけられて、微細構造化特徴部に存在するフォトレジストの先端部が露出するように、十分な材料が除去された。材料が除去される度合いは、例えば、所望の市販の燃料噴射器のものに合う、ノズルプレートにとって望ましい意図される流体質量流量のために適切な大きさの開口部をもたらすために、必要なものである。

このノズルプレートは、元のノズルプレートを機械加工により取り外した、市販の燃料噴射器に取り付けられた。この実施例のノズルプレートは、貫通孔の配列がボール弁開口部を中心に周囲に位置するように注意深く位置合わせされ、噴射器バレルにレーザー溶接されて、これに固定された。余分な材料（すなわち、噴射器本体のバレルを超えて延びるフランジ）が機械加工により除去されて、完全な機能の燃料噴射器が生じた。レーザー溶接プロセスがボール弁座部を歪ませて、封止が形成できずに噴射器に漏れが生じるようなことがないように、漏れ試験を含む一連の試験が、噴射器に対して行われた。

結果
流体供給圧力に関連する質量流量情報を収集するため、ＡＳＮＵ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｅｕｒｏｐｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ（６５〜６７ Ｇｌｅｎｃｏｅ Ｒｏａｄ，Ｂｕｓｈｅｙ，ＷＤ２３ ３ＤＰ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）から入手可能な燃料噴射器試験ベンチが使用された。ガソリンの代わりに、ＡＳＮＵにより推奨される、Ｆｌｏ−Ｒｉｔｅ（商標）Ｆｕｅｌ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ ＦｌｏｗＴｅｓｔ Ｆｌｕｉｄ（１０００−３ＦＬＯ）が装置に使用された。これは、引火性の高いガソリンを含まない、炭化水素ブレンドであり、したがって安全性の目的のために、試験での用途により適している。

本実施例のノズルプレート（Ｍｏｔｏｒｃｒａｆｔ部品番号８Ｓ４Ｚ９Ｆ５９３Ａ）と共に使用される燃料噴射器は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ ＧｍｂＨにより製造されて、Ｆｏｒｄ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙにより製造される、２．０リットル、直列４気筒Ｄｕｒａｔｅｃ（商標）エンジンに使用するのに適している。元の装置メーカー（ＯＥＭ）部品の結果が、参照として、以下表１に記載される。

この実施例のノズルプレートは、より多く、より小さい個別の出口孔を有し、元の装置メーカー（ＯＥＭ）のプレートに匹敵する質量流量をもたらし、よって流体が供給される領域に、これをより均一に分配することができる。より小さいノズル出口によりより小さいサイズの液滴が生じ、これにより流体がより高度に微粒化されて表面積がより大きくなり、空中の酸素により多く暴露されて、より大きな液滴よりも、より早く完全に燃焼する。結果として、燃料消費、及び炭化水素の発生が低減され得る。

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、
   前記入口面とは反対側の出口面と、
   ｉ）内面により画定される空洞により前記出口面の複数の出口開口部と接続された、前記入口面の単一の入口開口部を含む、又は（ｉｉ）内面により画定された空洞により前記出口面の単一の出口開口部と接続された、前記入口面の複数の入口開口部を含む、少なくとも１つのノズル貫通孔とを含む、燃料噴射ノズル。
2. 前記入口面及び前記出口面は、実質的に平行である、請求項１に記載のノズル。
3. 前記ノズル貫通孔のそれぞれの前記空洞が、前記空洞に沿って延びる複数の空洞経路を含み、前記空洞経路のそれぞれが１つの前記出口開口部に通じるか、又は１つの前記入口開口部から延びる、請求項１又は２に記載のノズル。
4. 前記複数の空洞経路は、前記空洞の最大全長の約１０％〜約９０％の範囲で延びている、請求項３に記載のノズル。
5. 前記ノズル貫通孔のそれぞれの内部に、３〜２０個の前記空洞経路が存在する、請求項３又は４に記載のノズル。
6. 前記少なくとも１つのノズル貫通孔が、１つの入口開口部及び複数の出口開口部を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のノズル。
7. 前記少なくとも１つのノズル貫通孔が、複数の入口開口部及び１つの出口開口部を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のノズル。
8. 前記少なくとも１つのノズル貫通孔は、複数の出口開口部を含み、各空洞経路は１つの前記出口開口部に通じ、もって、前記ノズル貫通孔を通じて流れる流体は、（１）前記ノズルの前記出口面から離れた位置において実質的に収束するか、（２）前記ノズルの前記出口面から或る距離にわたり複数の別個の方向に実質的に分岐するか、（３）前記ノズルの前記出口面から或る距離にわたり実質的に平行なままであるか、（４）（１）（２）及び（３）のいずれかの組み合わせの、複数の流体流を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のノズル。
9. 各空洞経路は、１つの前記出口開口部に続き、もって、前記少なくとも１つのノズル貫通孔を流れる流体が、前記ノズルの前記出口面から離れた２つ以上の別個の位置に向かう流体流を形成する、請求項１〜６、及び８のいずれか一項に記載のノズル。
10. 前記少なくとも１つのノズル貫通孔は、複数のノズル貫通孔である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のノズル。
11. １つ以上の追加的なノズル貫通孔を更に含み、各追加的なノズル貫通孔は、内面により画定される空洞により前記出口面の単一の出口開口部と接続された、前記入口面の単一の入口開口部を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のノズル。
12. 少なくとも１つの前記ノズル貫通孔は、入口開口部から出口開口部の方向に沿って湾曲した少なくとも１つの湾曲部を備える内面を含む、湾曲したノズル貫通孔である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のノズル。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のノズルを含む燃料噴射器。
14. 請求項１３に記載の燃料噴射器を含む、車両の燃料噴射システム。
15. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載のノズルを作製する方法。

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