JP2019052648A - 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 - Google Patents
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Abstract
【課題】エネルギー必要量を低減するだけでなく、燃料効率を潜在的に高め、有害大気汚染物質の排出を低減する。【解決手段】ノズル及びその製造方法を開示する。開示されるノズル10は、非圧印3次元入口面12、13、及び入口面と反対側の出口面141、142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穴15、16を有することができる。ノズルを有する燃料インジェクターについても開示する。ノズル及び燃料インジェクターの製造方法及び使用方法も更に開示する。【選択図】図3A
Description
本発明は、一般的には、内燃機関の燃料インジェクターにおける使用に適したノズルに関する。本発明は更に、こうしたノズルを組み込んだ燃料インジェクターに適用することが可能である。本発明は、また、こうしたノズルの製造方法、及びこうしたノズルを組み込んだ燃料インジェクターの製造方法にも関する。本発明は更に、車両においてノズル及び燃料インジェクターを使用する方法に関する。
燃料噴射システムには3つの大まかな方式がある。ポートフューエルインジェクション(PFI)、ガソリンダイレクトインジェクション(GDI)、及びダイレクトインジェクション(DI)を用いたものである。PFI及びGDIが燃料としてガソリンを使用するのに対して、DIはディーゼル燃料を使用する。内燃機関を備える車両の全体のエネルギー必要量を低減するだけでなく、内燃機関の燃料効率を潜在的に高め、有害大気汚染物質の排出を低減するために、燃料インジェクターノズル及びこうしたノズルを有する燃料噴射システムを更に開発する努力が続けられている。
本発明は燃料インジェクターノズルに関する。代表的な一実施形態では、燃料インジェクターノズルは、第1の入口表面及び第2の入口表面を有する非圧印3次元入口面と、入口面と反対側の出口面と、1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴と、を備え、第1のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第1の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、第2のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第2の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、第1の入口表面は第2の入口表面と同一平面上にない。
別の代表的な実施形態では、燃料インジェクターノズルは、第1の入口表面及び第2の入口表面を有する非圧印3次元入口面と、入口面と反対側の出口面と、1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴と、を備え、第1のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第1の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、第2のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第2の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含む、入口面の垂直壁部が第1の入口表面と前2の入口表面とを分離する。
本発明は燃料インジェクターに更に関する。代表的な一実施形態では、燃料インジェクターは、本明細書で開示される本発明のノズルのいずれか1つを備える。
本発明は、燃料噴射システムに更に関する。代表的な一実施形態では、燃料噴射システムは、本明細書で開示される本発明のノズル又は燃料インジェクターのいずれか1つを備える。
別の代表的な実施形態では、本発明の燃料噴射システムは車両の燃料噴射システムを含み、燃料噴射システムは、(I)第1の入口表面及び第2の入口表面を有する非圧印3次元入口面と、入口面と反対側の出口面と、1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴とを備えるノズルであって、第1のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第1の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、第2のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第2の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、第1の入口表面が第2の入口表面と同一平面上にない、ノズルと、(II)燃料インジェクターバルブ接触表面を有する燃料インジェクターバルブと、を備え、燃料噴射システムが、ノズルに対する燃料インジェクターバルブの位置に応じて、ノズルを通る少なくとも3つのレベルの流体の流れを提供する。ノズルを通る少なくとも3つのレベルの流体の流れは、(1)流体の流れなし、(2)流体が1つ以上の第2のノズル貫通穴を通って流れる部分的な流体の流れ、及び(3)流体が1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴を通って流れる完全な流体の流れを含み得る。
本発明はノズルの製造方法にも関する。代表的な一実施形態では、本発明のノズルの製造方法は、本明細書に述べられるノズルのいずれかを製造することを含む。
別の代表的な実施形態では、本発明のノズルの製造方法は、第1の入口表面及び第2の入口表面を有する非圧印3次元入口面と、入口面と反対側の出口面と、1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴と、を備え、第1のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第1の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、第2のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第2の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、第1の入口表面が第2の入口表面と同一平面上にない、ノズルを形成する工程を含む。
別の代表的な実施形態では、本発明のノズルの製造方法は、第1の入口表面及び第2の入口表面を有する非圧印3次元入口面と、入口面と反対側の出口面と、1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴と、を備え、第1のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第1の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、第2のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、第2の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、入口面の垂直壁部が(i)1つ以上の第1のノズル貫通穴の少なくとも1つの入口開口部を(ii)1つ以上の第2のノズル貫通穴の少なくとも1つの入口開口部から隔てている、ノズルを形成する工程を含む。
本発明は、燃料インジェクターの製造方法にも関する。代表的な一実施形態では、燃料インジェクターの製造方法は、本明細書に述べられるノズルのいずれか1つを燃料インジェクターに組み込むことを含む。
本発明は、車両の燃料噴射システムの製造方法にも関する。代表的な一実施形態では、車両の燃料噴射システムの製造方法は、本明細書に述べられるノズル又は燃料インジェクターのいずれか1つを燃料噴射システムに組み込むことを含む。
本発明は、本発明の異なる実施形態の以下の詳細な説明を、付属の図面と併せて考慮することでより深く理解し、正しい認識を得ることが可能である。
本明細書において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日公開の国際公開第2011/014607号、及び(2)2012年2月2日出願の国際出願第2012/023624号(スリー・エム社(3M)整理番号67266WO003、発明の名称「ノズル及びその製造方法」(Nozzle and Method of Making Same))に開示されるノズルの改良となるものであり、これら両方の主題及び開示内容をそれらの全容にわたり参照によって本明細書に援用する。本明細書に述べるように、開示されるノズルは、従来のノズルと比較して1つ以上の利点を提供する。例えば、開示されるノズルは、有利な点として、燃料効率を高めるために燃料噴射システムに組み込むことができる。開示されるノズルは、国際公開第2011/014607号及び国際出願第2012/023624号に開示されるもののような2光子プロセスなどの多光子プロセスを使用して製造することができる。詳細には、多光子プロセスを使用して、1つ以上の穴形成機構を少なくとも有し得る異なる微小構造を作製することができる。このような穴形成機構を鋳型として用いて、ノズル又は他の用途で使用するための穴を作製することができる。
「ノズル」なる用語は、当該技術分野では多くの異なる意味を有し得る点を理解されたい。一部の特定の参考文献では、ノズルなる用語は幅広い定義を有している。例えば、米国特許公開第2009/0308953 A1号(パレストラント(Palestrant)ら)は、オクルダーチャンバー50を含む多くの要素を含む「霧化ノズル」について開示している。これは、本明細書に記載されるノズルの解釈及び定義とは異なるものである。例えば、本明細書のノズルは、パレストラント(Palestrant)らのオリフィスインサート24に概ね対応している。一般的に、本明細書のノズルは、霧化噴射システムの、噴霧が最終的に放射される最後のテーパ部分として理解することができる。例えば、Merriam Webster辞典のノズルの定義(「流体の流れを高速化又は案内するために(ホースなどで)用いられるテーパ又は絞りを有する短い管」)を参照されたい。株式会社デンソー(日本、刈谷市)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を得ることができる。この参照文献においても、流体噴射「ノズル」は、多部品型バルブ要素10として広義に定義されている(「流体噴射ノズルとして機能する燃料噴射バルブ10」(Ogiharaらの第4列、26〜27行を参照))。本明細書で用いる「ノズル」なる用語のここでの定義及び解釈は、燃料噴霧のすぐ近くに配置される、例えば、第1及び第2のオリフィスプレート130及び132、並びに場合によりスリーブ138(Ogiharaらの図14及び15を参照)に関するものである。本明細書で説明するものと似た「ノズル」の用語の解釈が、株式会社日立製作所(日本、茨城)に付与された米国特許第5,127,156号(Yokoyamaら)において用いられている。その中で、ノズル10は、「攪拌要素」12(図1(II)を参照)などの、取り付けられ、一体化された構造の要素とは別に定義されている。説明文の残りの部分及び特許請求の範囲の全体を通じて「ノズル」の用語が用いられる場合、上記に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穴を含んでいる。この1つ以上のノズル貫通穴は、ノズルに以下の性質:(1)ノズルを通る可変の流体の流れを提供する性質(例えば1つ以上のノズル貫通穴を開閉することにより)、(2)ノズルの出口面に対して多方向の流体の流れを提供する性質、及び(3)ノズルの出口面を垂直に通って延びる中心法線に対して多方向の軸外の流体の流れを提供する性質、のうちの1つ以上を提供するものである。
図1及び3A〜3Cは、本発明の例示的なノズル10の異なる図を示している。図1及び3A〜3Cに示されるように、ノズル10は非圧印3次元入口面11を備えており、入口面11は、第1の入口表面12及び第2の入口表面13、入口面11と反対側の出口面14、並びに、1つ以上の第1のノズル貫通穴15及び1つ以上の第2のノズル貫通穴16を有している。本明細書で使用するところの「非圧印」なる用語は、例えば圧印又は打ち抜き操作などの変形プロセスによって形成されていない、ノズル10の入口面11のことを指す。下記に更に述べるように、ノズル10の入口面11は、例えば、2光子重合/成形プロセスなどの堆積/成形プロセスによって形成することができる。
第1のノズル貫通穴15のそれぞれは、内表面154によって画定されるキャビティ153によって出口面14上の少なくとも1つの出口開口部152と連結される第1の入口表面12上の少なくとも1つの入口開口部151を含む。第2のノズル貫通穴16のそれぞれは、内表面164によって画定されるキャビティ163によって出口面14上の少なくとも1つの出口開口部162と連結される第2の入口表面13上の少なくとも1つの入口開口部161を含む。
図1及び3A〜3Cに示されるように、第1の入口表面12は、第2の入口表面13とは同一平面上にない。本明細書で使用するところの「同一平面上」なる用語は、平面内に曲率をまったく有さないか又はある程度の曲率を有する所定の平面内に含まれる連続的又は不連続的な表面部分を述べるために用いられる(すなわち、これらの連続的又は不連続的な表面部分は、湾曲していない平面内に含まれるか又は湾曲した表面内に含まれ、本明細書で使用する同一平面上なる用語は、湾曲した表面の2つの部分(連続又は不連続部分)を包含するものである)。同一平面上にないことに加えて、第1の入口表面12は、図1及び図3A〜3Cに示されるように、第2の入口表面13と平行であってよい。
図1及び図3A〜3Cにおいて、第1の入口表面12及び第2の入口表面13のそれぞれは、実質的に平坦な(すなわち曲率を有さない)ものとして示されているが、第1の入口表面12及び第2の入口表面13はそれぞれ、独立して、入口表面部分内に曲率半径を有してもよい点に留意されたい。一般的に、存在する場合には、第1の入口表面12及び第2の入口表面13は、最大で約4mの曲率半径をそれぞれ独立して有することができる(又は最大で4m、通常は10μmよりも大きく、10μm〜4mの間の1.0μm刻みの任意の値又は値の範囲の曲率半径)。
図1及び3A〜3Cに示されるように、第1の入口表面12は、前記入口面11の垂直壁部17によって第2の入口表面13から隔てられている。図1及び図3A〜3Cに更に示されるように、第1の入口表面12上の1つ以上の入口開口部151は、垂直壁部17によって第2の入口表面13上の1つ以上の入口開口部161から隔てられている。
図2及び図3A〜3Cに示されるように、ノズル10は、例示的な燃料インジェクターバルブ80と組み合わせて使用することができる。燃料インジェクターバルブ80は燃料インジェクターバルブ接触表面81を有しており、その少なくとも一部は、入口面11の垂直壁部17に沿って延びるように機能的に適合され(例えばそのような寸法、構成、又は設計とされ)、またそのような大きさとなっている。燃料インジェクターバルブ80は更に燃料インジェクターバルブシール表面82を有しており、その少なくとも一部は、入口面11の第2のバルブシール表面18と接触してこれを封止するように機能的に適合され(例えばそのような寸法、構成、又は設計とされ)、またそのような大きさとなっている。
燃料インジェクターバルブ80は、第1の入口表面12上の1つ以上の入口開口部151及び第2の入口表面13上の1つ以上の入口開口部161を選択的に開閉するように、ノズル10内で動くことができる。図3Aは、「完全に閉じた」位置にあるノズル10及び燃料インジェクターバルブ80の断面図を示しており、第1の入口表面12上の入口開口部151及び第2の入口表面13上の入口開口部161はすべて閉じている(すなわち流体が流れない)。図3Bは、「部分的に開いた」位置にある場合のノズル10及び燃料インジェクターバルブ80の断面図を示しており、第1の入口表面12上の入口開口部151は閉じており(すなわち流体が流れない)、第2の入口表面13上の入口開口部161は開いている(すなわち流体が流れる)。図3Cは、「完全に開いた」位置にあるノズル10及び燃料インジェクターバルブ80の断面図を示しており、第1の入口表面12上の入口開口部151及び第2の入口表面13上の入口開口部161はすべて開いている(すなわち流体が流れる)。
図4A〜4Cは、本発明の別のノズル10の異なる図を示している。図4A〜4Cに示されるように、ノズル10の出口開口部152及び162は、同じ表面に沿って配置されておらず、代わりに入口面14の2つの別々の出口表面に沿って配置されている。詳細には、出口開口部152は、ノズル10の第1の出口表面141(すなわちこの実施形態において、本明細書では最上部出口表面141とも呼ばれる)に沿って配置され、ノズル10の出口開口部162は、第2の出口表面142(すなわちこの実施形態において、本明細書では最下部出口表面142とも呼ばれる)に沿って配置されている。
図5〜6に示されるように、本発明のノズル10は、多くの任意の更なる機構を備えることができる。適当な任意の更なる機構としては、これらに限定されるものではないが、1つ以上の重複する出口表面部分149、出口面14の任意の部分に沿って配置される1つ以上のコーキング防止微小構造150、及び、出口面14の任意の部分に沿った1つ以上の流体衝突構造が挙げられる。
図1及び3A〜6に示されるように、本発明のノズル10はノズル貫通穴15及び16を備えてよく、ノズル貫通穴15/16はそれぞれ独立して、以下の機構:(i)入口開口部151/161の形状、(ii)出口開口部152/163の形状、及び(iii)1つ以上の湾曲部分157、1つ以上の直線部分158、又は1つ以上の湾曲部分157と1つ以上の直線部分158との組み合わせを含み得る内表面154、を有している。それぞれの独立したノズル貫通穴15/16についてこれらの機構を選択することによって、ノズル10は、(1)ノズル貫通穴15/16を通るほぼ均等な流体の流れ、(2)ノズル貫通穴15/16を通る可変の流体の流れ(すなわちノズル貫通穴15/16ごとに同じではない流体の流れ)、(3)ノズル貫通穴15/16から出射する1方向又は多方向の流体の流れ、(4)ノズル貫通穴15/16から出射する直線状及び/又は曲がった流体の流れ、並びに(5)ノズル貫通穴15/16から出射する平行かつ/又は発散する流体の流れ、かつ/又は平行で後に発散する流体の流れを提供することができる。
一部の実施形態では、ノズル貫通穴15/16の少なくとも1つは、流れの入口開口部151/161軸、流れのキャビティ153/163軸、及び流れの出口開口部152/162軸を有し、少なくとも1つの流れの軸は少なくとも1つの他の流れの軸と異なっている。本明細書で使用するところの「流れの軸」とは、燃料がノズル貫通穴15/16に流れ込み、ノズル貫通穴15/16を通って、ノズル貫通穴15/16から流れ出る際の燃料の流れの中心軸として定義される。複数の入口開口部151/161、複数の出口開口部152/162、又はその両方を有するノズル貫通穴15/16の場合では、ノズル貫通穴15/16は、複数の開口部151/152/161/162のそれぞれと対応した異なる軸を有し得る。
一部の実施形態では、流れの入口開口部151/161軸は、流れの出口開口部152/162軸と異なり得る。他の実施形態では、流れの入口開口部151/161軸、流れのキャビティ153/163軸、及び流れの出口開口部152/162軸のそれぞれは、互いに異なる。他の実施形態では、ノズル貫通穴15/16は、キャビティ153/163を通って流れる燃料が曲がった流れの軸を有するように、機能的に適合された(例えばそのような寸法、構成、又は設計とされた)キャビティ153/163を有する。
このような流れの軸の違いに寄与する要因の例としては、これらに限定されるものではないが、(1)(i)キャビティ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)入口開口部151/161及び/若しくはキャビティ153/163及び/若しくは出口開口部152/162が、互いに一直線に整列されず平行でもないか、若しくは異なる方向に沿って整列されるか、若しくは平行であるが一直線に整列されないか、若しくは交差するが一直線に整列されないこと、並びに/又は(3)2本若しくは3本の一直線に整列していない直線部分が有し得る、他の考えられる任意の幾何学的関係の任意の組み合わせが挙げられる。
開示されるノズル10は、開示されるノズル機構のいずれか1つ、又は開示されるノズル機構の2以上の任意の組み合わせを備え得る(又はそれらで基本的に構成されるか、若しくはそれら構成され得る)。更に、図面に示されずかつ/又は本明細書に詳細に述べられてもいないが、本発明のノズル10は、(1)2012年8月1日出願の米国仮特許出願第61/678,475号(スリー・エム社(3M)整理番号69909US002、発明の名称「非圧印3次元ノズル出口面を備えたGDI燃料インジェクター」(GDI Fuel Injectors with Non−Coined Three−Dimensional Nozzle Outlet Face)、(2)2012年8月1日出願の米国仮特許出願第61/678,356号(スリー・エム社(3M)整理番号69910US002、発明の名称「ノズル出力流の軸外偏向による燃料出力の照準法」(Targeting of Fuel Output by Off−Axis Directing of Nozzle Output Streams)、(3)2012年8月1日出願の米国仮特許出願第61/678,330号(スリー・エム社(3M)整理番号69911US002、発明の名称「少なくとも1つのマルチ入口ポート及び/又はマルチ出口ポートを備えた燃料インジェクターノズル」(Fuel Injector Nozzles with at Least One Multiple Inlet Port and/or Multiple Outlet Port)、及び(4)2012年8月1日出願の米国仮特許出願第61/678,305号(スリー・エム社(3M)整理番号69912US002、発明の名称「燃料排出係数が向上した燃料インジェクター」(Fuel Injectors with Improved Coefficient of Fuel Discharge)に開示される1つ以上のノズル機構を更に備えることができ、これらの出願のそれぞれの主題及び開示内容をその全容にわたって参照により本明細書に援用するものである。
開示されるノズル10は、得られるノズル10の入口面11が本明細書に述べられるような入口面11の機構を有するかぎり、任意の方法を用いて形成することができる。本明細書のノズル10の製造方法は、国際出願第2012/023624号に開示される方法に限定されるものではないが、本明細書のノズル10は、国際出願第2012/023624号に開示されるような方法を用いて形成することができる。詳細には、国際出願第2012/023624号の図1A〜1Mを参照して述べられる方法の各工程を参照されたい。
更なる実施形態
ノズルの実施形態
1.第1の入口表面12及び第2の入口表面13を有する非圧印3次元入口面11と、前記入口面11と反対側の出口面14と、1つ以上の第1のノズル貫通穴15及び1つ以上の第2のノズル貫通穴16と、を備え、前記第1のノズル貫通穴15のそれぞれが、内表面154により画定されたキャビティ153によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部152と連結された、前記第1の入口表面12上の少なくとも1つの入口開口部151を含み、前記第2のノズル貫通穴16のそれぞれが、内表面164により画定されたキャビティ163によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部162と連結された、前記第2の入口表面13上の少なくとも1つの入口開口部161を含み、前記第1の入口表面12が前記第2の入口表面13と同一平面上にない、燃料インジェクターノズル10。第1の入口表面12は、通常、第2の入口表面13と平行であるが、第2の入口表面13と同一平面上にない。下記実施形態4を参照されたい。一部の実施形態では、第1の入口表面12の全体の長さの大部分(すなわち50%よりも大きく、最大で100%)が、第2の入口表面13の全体の長さの大部分(すなわち50%よりも大きく、最大で100%)と平行であるが、他の実施形態では、第1の入口表面12の全体の長さの一部のみ(すなわち50%未満)が第2の入口表面13の全体の長さの一部(すなわち50%未満)と平行である。
ノズルの実施形態
1.第1の入口表面12及び第2の入口表面13を有する非圧印3次元入口面11と、前記入口面11と反対側の出口面14と、1つ以上の第1のノズル貫通穴15及び1つ以上の第2のノズル貫通穴16と、を備え、前記第1のノズル貫通穴15のそれぞれが、内表面154により画定されたキャビティ153によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部152と連結された、前記第1の入口表面12上の少なくとも1つの入口開口部151を含み、前記第2のノズル貫通穴16のそれぞれが、内表面164により画定されたキャビティ163によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部162と連結された、前記第2の入口表面13上の少なくとも1つの入口開口部161を含み、前記第1の入口表面12が前記第2の入口表面13と同一平面上にない、燃料インジェクターノズル10。第1の入口表面12は、通常、第2の入口表面13と平行であるが、第2の入口表面13と同一平面上にない。下記実施形態4を参照されたい。一部の実施形態では、第1の入口表面12の全体の長さの大部分(すなわち50%よりも大きく、最大で100%)が、第2の入口表面13の全体の長さの大部分(すなわち50%よりも大きく、最大で100%)と平行であるが、他の実施形態では、第1の入口表面12の全体の長さの一部のみ(すなわち50%未満)が第2の入口表面13の全体の長さの一部(すなわち50%未満)と平行である。
2.前記入口面11が、前記第1の入口表面12と前記第2の入口表面13との間に第1のバルブシール表面17を更に含み、燃料(又は流体)(図示せず)が前記第2のノズル貫通穴16は通過するが、前記第1のノズル貫通穴15は通過しないように、前記第1のバルブシール表面17が燃料インジェクターバルブ80を用いた封止に構成又は他の形態で機能的に適合されている(例えばそのような寸法、構成、又は設計とされている)、実施形態1のノズル10。
3.前記入口面11が、燃料(図示せず)が前記第2のノズル貫通穴16を通過することを防止するように燃料インジェクターバルブ80を用いた封止に構成又は他の形態で機能的に適合された(例えばそのような寸法、構成、又は設計とされた)、第2のバルブシール表面18を更に含む、実施形態1又は2のノズル10。
4.前記第1の入口表面12と前記第2の入口表面13とが互いに対して正確に又は概ね平行である、実施形態1〜3のいずれか1つのノズル10。
5.燃料(図示せず)が前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15を通過することを防止するように、前記第1のバルブシール表面17が燃料インジェクターバルブ80の外側シール表面81を用いた封止に構成又は他の形態で機能的に適合されている(例えばそのような寸法、構成、又は設計とされている)、実施形態2〜4のいずれか1つのノズル10。
6.前記第1のバルブシール表面17が、前記第1の入口表面12及び前記第2の入口表面13の少なくとも一方に対して正確に又は概ね垂直である、実施形態2〜5のいずれか1つのノズル10。
7.前記出口面14が第1の出口表面141及び第2の出口表面142を含み、前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の出口開口部152のそれぞれが前記第1の出口表面141上にあり、前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の出口開口部162のそれぞれが前記第2の出口表面142上にあり、前記第1の出口表面141が前記第2の出口表面142と同一平面上にない、実施形態1〜6のいずれか1つのノズル10。
8.前記第1の出口表面141と前記第2の出口表面142とが互いに正確に又はほぼ平行である、実施形態7のノズル10。
9.前記出口面14が第1の出口表面145及び第2の出口表面142を含み、前記第1の出口表面145が前記第2の出口表面142に対して鋭角をなして配置され、出口開口部152/162のそれぞれが前記第1の出口表面145上にある、実施形態1〜6のいずれか1つのノズル10。
10.第1の入口表面12及び第2の入口表面13を有する非圧印3次元入口面11と、前記入口面11と反対側の出口面14と、1つ以上の第1のノズル貫通穴15及び1つ以上の第2のノズル貫通穴16と、を備え、前記第1のノズル貫通穴15のそれぞれが、内表面154により画定されたキャビティ153によって前記出口面13上の少なくとも1つの出口開口部152と連結された、前記第1の入口表面12上の少なくとも1つの入口開口部151を含み、前記第2のノズル貫通穴16のそれぞれが、内表面164により画定されたキャビティ163によって前記出口面13上の少なくとも1つの出口開口部162と連結された、前記第2の入口表面13上の少なくとも1つの入口開口部161を含み、前記入口面11の垂直壁部17が前記第1の入口表面12と前記第2の入口表面13とを隔てる、燃料インジェクターノズル10。
11.前記ノズル10の外周部19と、前記外周部19に垂直な法線に沿って延びるノズル中心軸20との間で前記入口面11に沿って、前記入口面11が、前記入口面11の中間壁部13/18によって互いから隔てられた前記入口面11の少なくとも2つの垂直壁部17/27を含む、実施形態1〜10のいずれか1つのノズル10。
12.前記入口面11の前記少なくとも2つの垂直壁部17/27が、前記入口面11の2つの同心状の向きを有する垂直壁部17/27を含む、実施形態11のノズル10。
13.垂直壁部17/27のそれぞれが、前記ノズル10の外周部19に垂直な法線に沿って延びるノズル中心軸20に沿って見た場合に円形の断面形状(又は正方形、又は三角形、又は星形、又は他の任意の多角形状)を有する、実施形態10〜12のいずれか1つのノズル10。
14.前記入口面11の垂直壁部17/27のそれぞれが、前記ノズル10の外周部19に垂直な法線に沿って延びるノズル中心軸20にほぼ平行である、実施形態10〜13のいずれか1つのノズル10。
15.前記入口面11の前記中間壁部分13/18が、第1のバルブシール表面18を含む、実施形態11〜14のいずれか1のノズル10。
16.(i)前記入口面11の外周部分110が入口面平面111内にあり、(ii)前記出口面14の外周部分140が出口面平面144内にあり、(iii)前記入口面平面111が前記出口面平面140とほぼ平行である、実施形態1〜15のいずれか1つのノズル10。
17.(i)前記入口面11の外周部分110が入口面平面111内にあり、(ii)前記出口面14の外周部分142が出口面平面144内にあり、(iii)前記入口面平面111が前記出口面平面144とほぼ平行であり、(iv)前記出口面141/145の少なくとも一部が前記出口面平面144の上方にある、実施形態1〜16のいずれか1つのノズル10。
18.(i)前記入口面11の外周部分110が入口面平面111内にあり、(ii)前記出口面14の外周部分142が出口面平面144内にあり、(iii)前記入口面平面111が前記出口面平面144とほぼ平行であり、(iv)前記出口面141/145の少なくとも一部が前記出口面平面144の上方にあり、(v)前記出口面14の垂直に延びる部分145が、前記出口面平面144内の前記出口面14の下側平面部分142を、前記出口面14の最上部分141から隔てている、実施形態1〜17のいずれか1つのノズル10。
19.前記入口面11が、(i)入口面平面111内の前記入口面11の外周部分110と、(ii)前記入口面平面111内の前記外周部分110から上方に延びる外側垂直壁部27と、(iii)前記外側垂直壁部27から延びる中間壁部13/18であって、前記中間壁部13/18の少なくとも一部が前記第2の入口表面13をなす、中間壁部13/18と、(iv)前記中間壁部13/18から上方に延びる内側垂直壁部17と、(v)最上部分12であって、前記最上部分12の少なくとも一部が前記第1の入口表面12をなす、最上部分12と、を含む、実施形態1〜18のいずれか1つのノズル10。
20.前記第1の入口表面12が、約10μmよりも大きい第1の表面曲率半径(又は約4m以下の任意の曲率半径、又は10μm〜4mの間の1.0μm刻みの任意の値又は値の範囲)を有する、実施形態1〜19のいずれか1つのノズル10。
21.前記第2の入口表面13が、約10μmよりも大きい第2の表面曲率半径(又は約4m以下の任意の曲率半径、又は10μm〜4mの間の1.0μm刻みの任意の値又は値の範囲)を有する、実施形態1〜20のいずれか1つのノズル10。
22.前記入口面11の前記第1の入口表面12が、比較的平坦な表面プロファイルを有する、実施形態1〜19のいずれか1つのノズル10。
23.前記入口面11の前記第1の入口表面12が、最上入口表面平面121内にあり、前記最上入口表面平面121が前記入口面平面111とほぼ平行である、実施形態19又は22のノズル10。
24.前記入口面11の前記第1の入口表面12が、前記出口面14の最下部分142よりも下方にある、実施形態1〜23のいずれか1つのノズル10。
25.前記入口面11の前記第1の入口表面12の少なくとも一部が、前記出口面14の少なくとも一部よりも上方にある、実施形態1〜23のいずれか1つのノズル10。
26.前記入口面11の前記中間壁部13/18の少なくとも一部が比較的平坦な表面プロファイルを有し、前記部分が前記第2の入口表面13を含む、実施形態11〜25のいずれか1つのノズル10。
27.前記中間壁部13/18の前記部分が中間入口表面平面131内にあり、前記中間入口表面平面131が前記入口面平面111とほぼ平行である、実施形態26のノズル10。
28.前記中間壁部13/18の前記部分が、前記出口面14よりも下方にある、実施形態26又は27に記載のノズル10。
29.前記中間壁部13/18の前記部分が、前記出口面14の少なくとも一部よりも上方にある、実施形態26又は27に記載のノズル10。
30.少なくとも1つの出口開口部152/162が、前記出口面14の下側平面部分142に沿って配置される、実施形態1〜29のいずれか1つのノズル10。
31.少なくとも1つの出口開口部152/162が、前記出口面14の垂直に延びる部分145に沿って配置される、実施形態1〜30のいずれか1つのノズル10。
32.少なくとも1つの出口開口部152/162が、前記出口面14の最上部分141に沿って配置される、実施形態1〜31いずれか1つのノズル10。
33.前記出口面14の前記垂直に延びる部分145が、(i)前記出口面14の前記下側平面部分142に対して、約90°〜約165°未満の範囲(又は90°〜165°の間の1°刻みの任意の角度若しくは角度の値の範囲)の第1の角度P、及び(ii)前記出口面14の前記最上部分141に対して約90°〜約165°未満(又は90°〜165°の間の1°刻みの任意の角度若しくは角度の値の範囲)の第2の角度Qをなす、実施形態31又は32のノズル10。
34.前記出口面14の前記垂直に延びる部分145が、(i)前記出口面14の前記下側平面部分142に対して、約90°〜約135°の範囲(又は90°〜135°の間の1°刻みの任意の角度若しくは角度の値の範囲)の第1の角度P、及び(ii)前記出口面14の前記最上部分141に対して約90°〜約135°(又は90°〜135°の間の1°刻みの任意の角度若しくは角度の値の範囲)の第2の角度Qをなす、実施形態31〜33のいずれか1つのノズル10。
35.前記出口面14の前記垂直に延びる部分145が、(i)前記出口面14の前記下側平面部分142に対して約135°の第1の角度P、及び(ii)前記出口面14の前記最上部分141に対して約135°の第2の角度Qをなす、実施形態31〜34のいずれか1つのノズル10。
36.前記出口面14の前記垂直に延びる部分145が、(i)前記出口面14の前記下側平面部分142に対して約90°の第1の角度P、及び(ii)前記出口面14の前記最上部分141に対して約90°の第2の角度Qをなす、実施形態31〜34のいずれか1つのノズル10。
37.前記出口面14の前記垂直に延びる部分145が、前記出口面14の前記下側平面部分142と前記出口面14の前記最上部分141との間に比較的平坦な表面146(すなわち湾曲していない)を有する、実施形態31〜36のいずれか1つのノズル10。
38.前記出口面14の前記垂直に延びる部分145が、前記出口面14の前記下側平面部分141と前記出口面14の前記最上部分141との間に延びる円柱状又は切頭円錐状の表面プロファイルを有する、実施形態31〜37のいずれか1つのノズル10。
39.(a)前記第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの出口開口部152が、前記出口面14の下側平面部分142に沿って配置され、(b)前記第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの出口開口部162が、前記出口面14の前記下側平面部分141に沿って配置される、実施形態1〜38のいずれか1つのノズル10。
40.(a)前記第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの出口開口部152が、前記出口面14の垂直に延びる部分145に沿って配置され、(b)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの出口開口部162が、前記出口面14の下側平面部分142に沿って配置される、実施形態1〜38のいずれか1つのノズル10。
41.(a)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの出口開口部152が、前記出口面14の垂直に延びる部分145に沿って配置され、(b)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの出口開口部162が、前記出口面14の前記垂直に延びる部分145に沿って配置される、実施形態1〜38のいずれか1つのノズル10。
42.前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の前記少なくとも1つの出口開口部152が、前記出口面14の前記垂直に延びる部分145の上側部分147に沿って配置され、前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の前記少なくとも1つの出口開口部162が、前記出口面14の前記垂直に延びる部分145の下側部分148に沿って配置される、実施形態41のノズル10。
43.(a)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの出口開口部152が、前記出口面14の最上部分141に沿って配置され、(b)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの出口開口部162が、前記出口面14の下側平面部分142に沿って配置される、実施形態1〜38のいずれか1つのノズル10。
44.前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の前記少なくとも1つの出口開口部162が、前記少なくとも1つの出口開口部162から流出する流体(図示せず)を、前記垂直に延びる部分145と接触するように前記出口面14の前記垂直に延びる部分145に向かって案内するように配置される、実施形態43のノズル10。
45.(1)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15のそれぞれが、第1のノズル入口開口部151から第1のノズル出口開口部152へと直接延びる第1の内表面プロファイル、及び第1のノズル入口開口部151から第1のノズル出口開口部152へと直接延びる第2の内表面プロファイルを有し、前記第1のノズル貫通穴15の前記第2の内表面プロファイルが(i)それぞれの前記第1のノズル貫通穴15の前記第1の内表面プロファイルから第1のノズルキャビティ153の反対側で、かつ(ii)前記ノズル10の外周部19に垂直な中心法線20のより近くに位置し、(2)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16のそれぞれが、第2のノズル入口開口部161から第2のノズル出口開口部162へと直接延びる第1の内表面プロファイル、及び第2のノズル入口開口部161から第2のノズル出口開口部162へと直接延びる第2の内表面プロファイルを有し、それぞれの前記第2のノズル貫通穴16の前記第2の内表面プロファイルが(i)前記第2のノズル貫通穴16の前記第1の内表面プロファイルから第2のノズルキャビティ163の反対側で、かつ(ii)前記ノズル10の外周部19に垂直な中心法線20のより近くに位置し、(3)前記第1のノズル貫通穴15の前記第1の内表面プロファイル、前記第1のノズル貫通穴15の前記第2の内表面プロファイル、前記第2のノズル貫通穴16の前記第1の内表面プロファイル、及び第2のノズル貫通穴16の前記第2の内表面プロファイルのそれぞれが独立して、曲率を有するか又は有さない表面プロファイルを有する、実施形態1〜44のいずれか1つのノズル10。
46.前記第1のノズル貫通穴15の前記第1の内表面部分が、比較的平坦な表面プロファイル(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)を有し、前記第1のノズル貫通穴15の前記第2の内表面部分が、湾曲した表面プロファイル(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)を有する、実施形態45のノズル10。
47.前記第1のノズル貫通穴15の前記第1の内表面部分が第1の曲率を有する表面プロファイルを有し(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)、前記第1のノズル貫通穴15の前記第2の内表面部分が第2の曲率を有する表面プロファイルを有し(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)、前記第2の曲率が前記第1の曲率よりも大きい、実施形態45のノズル10。
48.前記第2のノズル貫通穴16の前記第1の内表面部分が、比較的平坦な表面プロファイル(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)を有し、前記第2のノズル貫通穴16の前記第2の内表面部分が、比較的平坦な表面プロファイル(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)を有する、実施形態45〜47のいずれか1つのノズル10。
49.前記第2のノズル貫通穴16の前記第1の内表面部分が、比較的平坦な表面プロファイル(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)を有し、前記第2のノズル貫通穴16の前記第2の内表面部分が、湾曲した表面プロファイル(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)を有する、実施形態45〜47のいずれか1つのノズル10。
50.前記第2のノズル貫通穴16の前記第1の内表面部分が、第1の曲率を有する表面プロファイルを有し(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)、前記第2のノズル貫通穴16の前記第2の内表面部分が、第2の曲率を有する表面プロファイルを有し(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)、前記第2の曲率が前記第1の曲率よりも大きい、実施形態45〜47のいずれか1つのノズル10。
51.前記第2のノズル貫通穴16の前記第2の内表面部分が、比較的平坦な表面プロファイル(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)を有し、前記第2のノズル貫通穴16の前記第1の内表面部分が、湾曲した表面プロファイル(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)を有する、実施形態45〜47のいずれか1つのノズル10。
52.前記第2のノズル貫通穴16の前記第1の内表面部分が、第1の曲率を有する表面プロファイルを有し(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)、前記第2のノズル貫通穴16の前記第2の内表面部分が、第2の曲率を有する表面プロファイルを有し(入口開口部151から出口開口部152へと直接延びる)、前記第1の曲率が前記第2の曲率よりも大きい、実施形態45〜47のいずれか1つのノズル10。
53.(i)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15、及び(ii)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16のそれぞれが独立して、2個以上の(又は2よりも大きい1刻みの任意の数若しくは数の範囲の)ノズル貫通穴を含む、実施形態1〜52のいずれか1つのノズル10。
54.(i)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15、及び(ii)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16のそれぞれが独立して、約4個から約24個の(又は4〜24の間の1刻みの任意の数若しくは数の範囲の)ノズル貫通穴を含む、実施形態1〜53のいずれか1つのノズル10。
55.前記ノズル10が、前記出口面14に沿って1つ以上の重複する外側表面部分149(図5を参照)を備える、実施形態1〜54のいずれか1つのノズル10。
56.前記出口面14が、コーキング防止ナノ構造150を更に含む、実施形態1〜55のいずれか1つのノズル10。
57.前記コーキング防止ナノ構造150が前記出口面14の1つ以上の部分に沿って存在し、前記出口面14の前記1つ以上の部分が、(i)存在する場合に前記出口面14の1つ以上の重複する外側表面部分149の上側表面141、(ii)前記出口面10の下側平面部分142、(iii)前記出口面14の最上部分141、(iv)前記出口面14の前記下側平面部分142と前記出口面14の前記最上部分141との間の前記出口面14の垂直に延びる部分145、又は(v)(i)〜(iv)の任意の組み合わせを含む、実施形態56のノズル10。
58.少なくとも1つのノズル貫通穴15/16の少なくとも1つの入口開口部151/161及び少なくとも1つの出口開口部152/162が、同様の形状を有する、実施形態1〜57のいずれか1つのノズル10。
59.少なくとも1つのノズル貫通穴15/16の少なくとも1つの入口開口部151/161及び少なくとも1つの出口開口部152/162が、異なる形状を有する、実施形態1〜58のいずれか1つのノズル10。
60.前記ノズル10が燃料インジェクターシステム100のボールバルブ212出口(本明細書では燃料インジェクターチップ209とも呼ばれる)と接触させられる際に、燃料インジェクターシステム100のボールバルブ出口領域210内に延びて燃料インジェクターシステム100のSAC体積を更に低減させる1つ以上の入口面機構118を有する入口表面を、前記ノズル10が更に備える、実施形態1〜59のいずれか1つのノズル10。これに加えるか又はこれに代えて、ノズルの入口表面は、ボールバルブの外表面と一致、好ましくは嵌合かつ/又は封止することが望ましい場合がある。「SAC」体積とは、燃料インジェクターノズルの入口面(すなわちノズル10の入口面11)と燃料インジェクターシステム100のボールバルブ212の外表面211との間の空間の体積として定義される。例えば、本発明の図7を参照されたい。
一般的に、SAC体積は、ノズル10の大多数の実施形態を含む大多数のノズルが、ボールバルブ出口領域210内に延びる何らかの入口面機構118を有さないものとして、燃料インジェクターシステム100の燃料インジェクターチップ209とボールバルブ212の外表面211との間に延びる線によって画定される空間の体積によって表されるが、本発明の図7に示されるように、一部の実施形態では、ノズル10は、ボールバルブ出口領域210内に延びる入口面機構118を備えている。一部の実施形態では、与えられた燃料インジェクター101のSAC体積を最大で約50%以上低減させることができる(又は最大で50%の1%刻みの任意の%)。
61.前記入口面110の一部が、入口面平面111内にあるとともに前記入口面11の外周部に沿って延び、前記1つ以上の入口面機構118が、ボールバルブ出口領域210の内側側壁表面213に当接するか又は表面213に隣接して配置される外側円形側壁1181を有する管状部材118を含む、実施形態55のノズル10。
62.前記ノズル10が、前記出口面14に沿って配置された1つ以上の流体衝突部材1519を更に備える、実施形態1〜61のいずれか1つのノズル10。
63.前記1つ以上の流体衝突部材1519が前記出口面14の1つ以上の部分に沿って存在し、前記出口面14の前記1つ以上の部分が、(i)存在する場合に前記出口面14の1つ以上の重複する外側表面部分149の表面159/159’、(ii)前記出口面14の下側平面部分142、(iii)前記出口面14の最上部分141、(iv)前記出口面14の前記下側平面部分142と前記出口面14の前記最上部分141との間の前記出口面14の垂直に延びる部分145、又は(v)(i)〜(iv)の任意の組み合わせを含む、実施形態62のノズル。
64.入口開口部151/161のそれぞれが、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)(又は約10マイクロメートル〜400マイクロメートルの間の1.0マイクロメートル刻みの任意の直径、例えば10、11、12マイクロメートルなど)を有する、実施形態1〜63のいずれか1つのノズル10。
65.出口開口部152/162のそれぞれが、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)(又は約10マイクロメートル〜400マイクロメートルの間の1.0マイクロメートル刻みの任意の直径、例えば10、11、12マイクロメートルなど)を有する、実施形態1〜64のいずれか1つのノズル10。
66.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1〜65のいずれか1つのノズル10。
67.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、及びそれらの組み合わ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1〜66のいずれか1つに記載のノズル10。
68.モノリシック構造を備える、実施形態1〜67のいずれか1つのノズル10。本明細書で使用するところの「モノリシック」なる用語は、互いに組み合わされてノズルを形成する複数の部品又は要素ではなく、単一の一体形成された構造を有するノズルのことを指す。
69.燃料インジェクターバルブ接触表面81の少なくとも一部が、前記ノズル10の外周部19に垂直な法線に沿って延びるノズルプレート中心軸20に最も近い前記入口面11の垂直壁17に沿って延びるように機能的に適合され(例えばそのような寸法、構成、又は設計とされ)、またそのような大きさとなっている燃料インジェクターバルブ接触表面81を有する燃料インジェクターバルブ80と組み合わされる、実施形態1〜68のいずれか1つのノズル10。
燃料インジェクターの実施形態
70.実施形態1〜69のいずれか1つのノズル10を備えた、燃料インジェクター101。
70.実施形態1〜69のいずれか1つのノズル10を備えた、燃料インジェクター101。
燃料インジェクターシステムの実施形態
71.実施形態70の燃料インジェクター101を備えた車両200の燃料噴射システム100。
71.実施形態70の燃料インジェクター101を備えた車両200の燃料噴射システム100。
72.第1の入口表面12及び第2の入口表面13を有する非圧印3次元入口面11と、前記入口面11と反対側の出口面14と、1つ以上の第1のノズル貫通穴15及び1つ以上の第2のノズル貫通穴16とを備えるノズル10であって、前記第1のノズル貫通穴15のそれぞれが、内表面154により画定されたキャビティ153によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部152と連結された、前記第1の入口表面12上の少なくとも1つの入口開口部151を含み、前記第2のノズル貫通穴16のそれぞれが、内表面164により画定されたキャビティ163によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部162と連結された、前記第2の入口表面13上の少なくとも1つの入口開口部161を含み、前記第1の入口表面12が前記第2の入口表面13と同一平面上にない、ノズル10と、燃料インジェクターバルブ接触表面81を有する燃料インジェクターバルブ80と、を備え、前記燃料噴射システム100が、前記ノズル10に対する前記燃料インジェクターバルブ80の位置に応じて前記ノズル10を通る少なくとも3つのレベルの流体の流れを提供する、車両200の燃料噴射システム100。
73.前記ノズル10が、実施形態1〜69のいずれか1つのノズル10を含む、実施形態72の燃料噴射システム100。
74.前記ノズル10に対する前記燃料インジェクターバルブ80の位置を制御する装置214(例えばソレノイドバルブ)を更に備える、実施形態72又は73の燃料噴射システム100。
75.前記ノズル10を通る前記少なくとも3つのレベルの流体の流れが、(1)流体の流れなし、(2)流体が前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16を通って流れる部分的な流体の流れ、及び(3)流体が前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15及び前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16を通って流れる完全な流体の流れを含む、実施形態72〜74のいずれか1つの燃料噴射システム100。
ノズルの製造方法の実施形態
76.実施形態1〜69のいずれか1つのノズル10の製造方法。
76.実施形態1〜69のいずれか1つのノズル10の製造方法。
77.第1の入口表面12及び第2の入口表面13を有する非圧印3次元入口面11と、前記入口面11と反対側の出口面14と、1つ以上の第1のノズル貫通穴15及び1つ以上の第2のノズル貫通穴16と、を備え、前記第1のノズル貫通穴15のそれぞれが、内表面154により画定されたキャビティ153によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部152と連結された、前記第1の入口表面12上の少なくとも1つの入口開口部151を含み、前記第2のノズル貫通穴16のそれぞれが、内表面164により画定されたキャビティ163によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部162と連結された、前記第2の入口表面13上の少なくとも1つの入口開口部161を含み、前記第1の入口表面12が前記第2の入口表面13と同一平面上にない、ノズル10を形成する工程を含む、燃料インジェクターノズル10の製造方法。
78.第1の入口表面12及び第2の入口表面13を有する非圧印3次元入口面11と、前記入口面11と反対側の出口面14と、1つ以上の第1のノズル貫通穴15及び1つ以上の第2のノズル貫通穴16と、を備え、前記第1のノズル貫通穴15のそれぞれが、内表面154により画定されたキャビティ153によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部152と連結された、前記第1の入口表面12上の少なくとも1つの入口開口部151を含み、前記第2のノズル貫通穴16のそれぞれが、内表面164により画定されたキャビティ163によって前記出口面14上の少なくとも1つの出口開口部162と連結された、前記第2の入口表面13上の少なくとも1つの入口開口部161を含み、前記入口面11の垂直壁部17が、(i)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの入口開口部151を(ii)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの入口開口部161から隔てている、ノズル10を形成する工程を含む、燃料インジェクターノズル10の製造方法。
79.前記入口面11を形成する前記工程が、入口面11に沿って2つの同心状の向きを有する垂直壁部17/27を形成することを含む、実施形態77又は78の方法。
80.垂直壁部17/27のそれぞれが、前記ノズル10の外周部19に垂直な法線に沿って延びるノズルプレート中心軸20に沿って見た場合に円形の断面形状(又は正方形、又は三角形、又は楕円形、又は星形、又は他の任意の多角形状)を有する、実施形態79の方法。
81.前記入口面11の垂直壁部17/27のそれぞれが、前記ノズル10の外周部19に垂直な法線に沿って延びるノズル中心軸20にほぼ平行である、実施形態79又は80の方法。
82.(i)前記入口面11の外周部分110が入口面平面111内にあり、(ii)前記ノズル10の前記出口面14の外周部分142が出口面平面144内にあり、(iii)前記入口面平面111が前記出口面平面144とほぼ平行である、実施形態77〜81のいずれか1つの方法。
83.(i)前記入口面11の外周部分110が入口面平面111内にあり、(ii)ノズル10の出口面14の外周部分142が出口面平面144内にあり、(iii)前記入口面平面111が前記出口面平面144とほぼ平行であり、(iv)前記出口面145/141の少なくとも一部が前記出口面平面144の上方にある、実施形態77〜82のいずれか1つの方法。
84.(i)前記入口面11の外周部分110が入口面平面111内にあり、(ii)ノズル10の出口面14の外周部分142が出口面平面144内にあり、(iii)前記入口面平面111が前記出口面平面144とほぼ平行であり、(iv)前記出口面145/141の少なくとも一部が前記出口面平面144の上方にあり、(v)前記出口面14の垂直に延びる部分145が、前記出口面平面144内の前記出口面14の下側平面部分142を、前記出口面14の最上部分141から隔てている、実施形態77〜83のいずれか1つの方法。
85.前記入口面11が、(i)入口面平面111内で、かつノズル10の外周部19に隣接した外周部分110と、(ii)前記入口面平面111内の前記入口面11の前記外周部分110から上方に延びる外側垂直壁部27と、(iii)前記入口面11の前記外側垂直壁部27から延びる中間壁部18/13であって、前記中間壁部の少なくとも一部が前記第2の入口表面13をなす、中間壁部18/13と、(iv)前記中間壁部18/13から上方に延びる入口面11の内側垂直壁部17と、(v)入口面11の最上部分12であって、前記最上部分12の少なくとも一部が前記第1の入口表面12をなす、入口面11の最上部分12と、を含む、実施形態77〜84のいずれか1つの方法。
86.前記入口面11の前記最上部分12が、比較的平坦な表面プロファイルを有する、実施形態85の方法。
87.前記入口面11の前記最上部分12が最上入口面平面121内にあり、前記最上入口面平面121が前記入口面平面111とほぼ平行である、実施形態85又は86の方法。
88.前記入口面11の垂直壁部27/17の間に延びる前記入口面11の中間壁部18/13の少なくとも一部が、比較的平坦な表面プロファイルを有する、実施形態77〜87のいずれか1つの方法。
89.前記中間壁部18/13の前記部分が中間入口面平面131内にあり、前記中間入口面平面131が入口面平面111とほぼ平行である、実施形態88の方法。
90.前記ノズル10を形成する前記工程が、前記出口面14の下側平面部分142に沿って少なくとも1つの出口開口部152/162を形成することを含む、実施形態77〜89のいずれか1つの方法。
91.前記ノズル10を形成する前記工程が、前記出口面14の垂直に延びる部分145に沿って少なくとも1つの出口開口部152/162を形成することを含む、実施形態77〜90のいずれか1つの方法。
92.前記ノズル10を形成する前記工程が、前記出口面14の最上部分141に沿って少なくとも1つの出口開口部152/162を形成することを含む、実施形態77〜91のいずれか1つの方法。
93.前記ノズル10上に3次元出口面14を形成する工程を更に含む、実施形態77〜92のいずれか1つの方法。
94.3次元出口面14を前記ノズル10上に形成する工程であって、前記3次元出口面14が、前記前記出口面14の下側平面部分141と前記出口面14の最上部分141との間に延びる円柱状又は切頭円錐表面プロファイル(すなわち表面145)を有する、工程を更に含む、実施形態77〜93のいずれか1つの方法。
95.前記ノズル10を形成する前記工程が、(a)前記出口面14の下側平面部分141に沿って前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの出口開口部162、及び(b)前記出口面14の下側平面部分141に沿って前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの出口開口部152を形成することを含む、実施形態77〜94のいずれか1つの方法。
96.前記ノズル10を形成する前記工程が、(a)前記出口面14の下側平面部分141に沿って前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの出口開口部162、及び(b)前記出口面14の垂直に延びる部分145に沿って前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの出口開口部152を形成することを含む、実施形態77〜94のいずれか1つの方法。
97.前記ノズル10を形成する前記工程が、(a)前記出口面14の垂直に延びる部分145に沿って前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの出口開口部162、及び(b)前記出口面14の前記垂直に延びる部分145に沿って前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの出口開口部152を形成することを含む、実施形態77〜94のいずれか1つの方法。
98.前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の前記少なくとも1つの出口開口部162が、前記出口面14の前記垂直に延びる部分145の下側部分148に沿って配置され、前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の前記少なくとも1つの出口開口部152が、前記出口面14の前記垂直に延びる部分145の上側部分147に沿って配置される、実施形態97の方法。
99.前記ノズル10を形成する前記工程が、(a)前記出口面14の下側平面部分141に沿って前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の少なくとも1つの出口開口部162、及び(b)前記出口面14の最上部分141に沿って前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15の少なくとも1つの出口開口部152を形成することを含む、実施形態77〜94のいずれか1つの方法。
100.前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の前記少なくとも1つの出口開口部162が、前記少なくとも1つの出口開口部162から流出する流体(図示せず)を、前記出口面14の前記垂直に延びる部分145と接触するように前記出口面14の前記垂直に延びる部分145に向かって案内するように配置される、実施形態99の方法。
101.前記ノズル10を形成する前記工程が、2つ以上の出口開口部152/162を独立して含む1つ以上のノズル貫通穴15/16を形成することを含む、実施形態77〜100のいずれか1つの方法。
102.前記2以上の出口開口部152/162が、約2〜約24個の出口開口部152/162(又は2〜24の間の1刻みの任意の数若しくは数の範囲)を含む、実施形態101の方法。
103.前記ノズル10を形成する前記工程が、前記キャビティ153/163の長さに沿って延びる複数のキャビティ通路153’/163’を有する1つ以上のノズル貫通穴15/16を形成することを含む、実施形態77〜102のいずれか1つの方法。例えば、(i)単一の入口開口部151/161、(ii)複数の出口開口部152/162、及び(iii)キャビティ153/163の長さに沿って延びる複数のキャビティ通路153’/163’を含む個々のノズル貫通穴15/16示す図9を参照されたい。図10に示されるように、他の実施形態では、個々のノズル貫通穴15/16は、(i)複数の入口開口部151/161、(ii)単一の出口開口部152/162、及び(iii)キャビティ153/163の長さに沿って延びる複数のキャビティ通路153’/163’を有する。
104.前記ノズル10を形成する前記工程が、(i)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15、及び(ii)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16のそれぞれに2以上のノズル貫通穴15/16を形成することを含む、実施形態77〜103のいずれか1つの方法。
105.(i)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴15、及び(ii)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴16の前記2つ以上のノズル貫通穴15/16が、それぞれ独立して、約4〜約24個のノズル貫通穴15/16(又は4〜24の間の1刻みの任意の数若しくは数の範囲)を含む、実施形態104の方法。
106.前記方法が、前記ノズル10の前記出口面14に沿って1つ以上の重複する外側表面部分149を形成することを更に含む、実施形態77〜105のいずれか1つの方法。
107.前記方法が、前記ノズル10の前記出口面14の1つ以上の部分に沿ってコーキング防止ナノ構造150を形成する工程を更に含み、前記出口面14の前記1つ以上の部分が、(i)存在する場合に前記出口面14の1つ以上の重複する外側表面部分149の上側表面141、(ii)前記出口面14の下側平面部分142、(iii)前記出口面14の最上部分141、(iv)前記出口面14の前記下側平面部分142と前記出口面14の前記最上部分141との間の前記出口面14の垂直に延びる部分145、又は(v)(i)〜(iv)の任意の組み合わせを含む、実施形態77〜106のいずれか1つの方法。
108.前記方法が、前記ノズル10の前記出口面14の1つ以上の部分に沿って配置される1つ以上の流体衝突部材1519を形成する工程を更に含み、前記出口面14の前記1つ以上の部分が、(i)存在する場合に前記出口面14の1つ以上の重複する外側表面部分149の表面141/159、(ii)前記出口面14の下側平面部分142、(iii)前記出口面14の最上部分141、(iv)前記出口面14の前記下側平面部分142と前記出口面14の前記最上部分141との間の前記出口面14の垂直に延びる部分145、又は(v)(i)〜(iv)の任意の組み合わせを含む、実施形態77〜107のいずれか1つの方法。
109.ノズル10の側面から材料を除去することによって前記ノズル10の前記出口面14に沿って1つ以上の出口面機構149/150/151を形成する工程を更に含む、実施形態77〜108のいずれか1つの方法。
110.前記除去する工程が、ノズル10をツール700の接触表面701(すなわち外側表面702に沿った前側接触表面701)を接触させる工程を含み、前記ツール700の前記接触表面701が以下の出口面機構:(1)存在する場合に、それぞれの重複する外側表面部分149の重複する外側表面プロファイル159/159’、(2)前記出口面14に沿った少なくとも1つの垂直に延びる壁部分145、(3)1つ以上の衝突部材151、(4)コーキング防止構造150、及び(5)1つ以上の出口開口部152/162、のうちの少なくとも1つを提供する、実施形態109の方法。
111.前記除去する工程が、ツール700の表面701によってノズル10から材料を除去することを含み、前記ツール700の前記表面701が、円形の断面形状(図12〜13に示されるツール701)を有する単一の連続表面(例えばアーチ状表面)を含む、実施形態109又は110の方法。ツール700は、ノズル材料と接触して、研磨によってこれを除去する方式のものであってよく、又は実際に接触することなく材料を除去する方式のものであってもよい(例えば放電加工装置すなわちEDMの電極)。図14〜16に示されるように、ツール700は、図14a〜eに示されるような任意の所望の断面形状を有してよく、これにより、これらに限定されるものではないが、図15a〜eに示されるような特定の重複する外側表面部分149の所望の重複する外側表面部分159/159’、コーキング防止微小構造150(図5に示される)、図6に示されるような衝突部材1519、及び他の出口面14表面の波形構造(図示せず)を含む異なる出口表面14機構が得られる。一部の実施形態では、ツール700は、その軸raに沿って回転させることによって、出口面14に表面機構を更に提供することができる(例えば、ツール700が図14eに示されるような星形の断面形状を有し、ノズル10から材料を除去しつつ軸に沿って回転される場合、図15eに示される出口面14機構が得られる)。更に、ツール700は、ノズル10に出口面14機構を更に提供するために使用することができる(その軸raに沿った回転を行うか又は行わずに)1つ以上のツール表面機構704を更に有している。
112.前記除去する工程が、前記ノズル10をツール700の接触表面701と接触させることを含み、前記ツール700の前記接触表面701が、前記ノズル10と最初に接触する楔状縁部701(図14bに示されるような)を有する楔形部材700を含む、実施形態109又は110の方法。
113.前記除去する工程が、前記ノズル10をツール700の接触表面701と接触させることを含み、前記ツール700の前記接触表面701が、3つ以上の連結された表面701(例えば図14c〜eに示されるツール700)を含むことにより、(i)上側の重複外側表面部分159、(ii)下側の重複外側表面部分145、及び(iii)前記ノズル10に沿って上側及び下側重複外側表面部分159/145を連結する1つ以上の中間外側表面部分159’が形成される、実施形態109又は110の方法。
114.前記除去する工程が、1つ以上のノズル貫通穴15/16の1つ以上の出口開口部152/162を形成することを更に含む、実施形態109〜113のいずれか1つの方法。
115.前記除去する工程が、放電加工(EDM)工程を含む、実施形態109〜114のいずれか1つの方法。
116.前記除去する工程が、ワイアEDM工程を含む、実施形態109〜115のいずれか1つの方法。
117.前記除去する工程が、シンカーEDM工程を含む、実施形態109〜115のいずれか1つの方法。
118.ノズル10を形成する前記工程が、ノズルプリフォームを形成するために用いられるノズル形成微小構造化パターンを作製することと、ノズル形成材料を、1つ以上のノズル穴形成機構を有する前記ノズル形成微小構造化パターンを覆って適用することと、前記ノズル形成材料を前記ノズル形成微小構造化パターンから分離することによって前記ノズル10を提供することと、必要に応じて前記ノズル10から材料を除去することによって1つ以上のノズル貫通穴15/16を形成することと、を含む、実施形態77〜117のいずれか1つの方法。例えば、図1A〜1M、及び国際出願第2012/023624号におけるその説明を参照されたい。
119.前記作製する工程が、2光子重合工程を含む、実施形態118の方法。本発明のノズル10を形成するのに適した2光子重合工程の説明については、国際出願第2012/023624号の図1A〜1M、及びその説明を参照されたい。
燃料噴射システムの製造方法の実施形態
120.実施形態1〜68のいずれか1つのノズル10を前記燃料噴射システム100に組み込む工程を含む方法、車両200の燃料噴射システム100を形成する方法。
120.実施形態1〜68のいずれか1つのノズル10を前記燃料噴射システム100に組み込む工程を含む方法、車両200の燃料噴射システム100を形成する方法。
ノズルプリフォームの実施形態
121.実施形態1〜68のいずれか1つのノズル10を形成するのに適したノズルプリフォーム。例えば、国際出願第2012/023624号の図1A〜1M及びその説明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のノズルプリフォームの使用方法を参照されたい。
121.実施形態1〜68のいずれか1つのノズル10を形成するのに適したノズルプリフォーム。例えば、国際出願第2012/023624号の図1A〜1M及びその説明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のノズルプリフォームの使用方法を参照されたい。
微細構造化パターンの実施形態
122.実施形態1〜68のいずれか1つのノズル10を形成するのに適した微細構造化パターン。例えば、国際出願第2012/023624号の図1A〜1M及びその説明における他の微細構造化パターン、及びノズルを形成するための微細構造化パターンの使用方法を参照されたい。
122.実施形態1〜68のいずれか1つのノズル10を形成するのに適した微細構造化パターン。例えば、国際出願第2012/023624号の図1A〜1M及びその説明における他の微細構造化パターン、及びノズルを形成するための微細構造化パターンの使用方法を参照されたい。
上記の実施形態のいずれにおいても、ノズル10は、通常、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ほぼ平行である、ほぼ平板な形態を有するノズルプレート10を備えることができる。
燃料インジェクターノズル10の厚さは、少なくとも約100μm、好ましくは約200μmよりも大きいことが望ましく、かつ、約3mmよりも小さい、好ましくは約1mmよりも小さい、より好ましくは約500μmよりも小さいことが望ましい場合がある(又は約100μm〜3mmの間の1μm刻みの任意の厚さ若しくは厚さの範囲)。異なる図に示されるように、ノズルは、ノズルプレートの内側領域においてより薄く、ノズルプレートの外周部に沿ってより厚い厚さを有することが望ましい場合がある。燃料噴射をより速やかに拡散させるためには、ノズルプレートの厚さを小さくすることが望ましい場合がある。しかしながら、このように厚さを小さくすると、ノズル出口における乱流のレベルが高くなる傾向があり、これにより燃料噴射がより速やかに分散し得る。しかしながら、ノズルプレートの厚さが小さくなるにしたがって、その後の製造(例えば機械加工)プロセスにおけるノズルプレートの剛性又は平坦性を維持することはより困難となる。燃料インジェクター内のノズル入口の上流の圧力によって(特にGDIシステムのより高い圧力では)、過度に薄いノズルプレートの早期の破損又は予期せぬ折れ曲がりも生じ得る。更に、ノズルプレートの厚さが小さくなるにしたがって、インジェクター本体に対するノズルプレートの高品質の溶接(例えばレーザー溶接)を行うことは益々困難となる。本発明のノズルは、内側領域をより薄く、外周部をより厚くすることにより、上記の要求条件のバランスが取れるように機能的に適合されている(例えばそのような寸法、構成、又は設計とされている)。
更に、図には示されていないが、本明細書に述べられるノズル10はいずれも、(1)燃料インジェクター101に対するノズル10のアラインメント(すなわちXY平面内)、及び(2)燃料インジェクター101に対するノズル10の回転方向のアラインメント/方向付け(すなわちXY平面内の適正な回転位置)を可能とする1つ以上のアラインメント表面機構を更に備えることができる。このような1つ以上のアラインメント表面機構は、ノズル10及びノズル貫通穴15を、上記に述べたような1つ以上の標的位置ltにおいて正確かつ厳密に方向付けられるように位置決めする助けとなるものである。ノズル10上のこのような1つ以上のアラインメント表面機構は、入口面11、出口面14、外周部19、又は入口面11、出口面14及び外周部19の任意の組み合わせに沿って設けることができる。更に、ノズル10上のこのような1つ以上のアラインメント表面機構は、これらに限定されるものではないが、視覚的マーキング、ノズル10内の凹み、ノズル10に沿って隆起した表面部分、又はこのようなアラインメント表面機構の任意の組み合わせを含み得る。
上記のノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び方法は、1つ以上の構成要素、機構、又は工程を「含む(comprise)」ものとして述べられているが、上記に述べたノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び方法は、ノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び方法の上記に述べた構成要素及び/又は機構及び/又は工程のいずれかを含む(comprise)」か、それらで「構成される(consists of)」か、又は「本質的に構成され(consist essentially of)」てよい点は理解されるはずである。したがって、本発明(又はその部分)が「〜を含む(comprising)」のようなオープンエンドタームを用いて述べられている場合、本発明(又はその部分)の説明は、下記に述べるように「〜で本質的に構成される(consisting essentially of)」又は「〜で構成される(consisting of)」なる用語、又はそれらの変化形を使用して、本発明(又はその部分)を述べているものとしても解釈されるべきである(そうでない旨が断られていない限り)点は直ちに理解されるはずである。
本発明で使用するところの「〜を備える(comprises)」、「〜を備えた(comprising)」、「〜を含む(includes)」、「〜を含んだ(including)」、「〜を有する(has)」、「〜を有する(having)」、「〜を含有する(contains)」、「〜を含有した(containing)」、「〜を特徴とする(characterized by)」なる用語、又はこれらの他のあらゆる変化形は、記載される構成要素の包括的な包含を含む(ただしそうでない旨が明確に断られたあらゆる限定を受ける)ことを目的としたものである。例えば、列記される要素(例えば成分又は機構又は工程)を「含む(comprise)」ノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び/又は方法は、これらの要素(又は成分又は機構又は工程)のみに必ずしも限定されず、むしろ、明確に列記されていない、又はノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び/若しくは方法に内在する他の要素(又は成分又は機構又は工程)を含み得る。
本明細書で使用するところの「〜で構成される(consist of)」及び「〜で構成された(consisting of)」なる移行句は、明記されないあらゆる要素、工程、又は成分を除外するものである。例えば、ある請求項において使用される「〜で構成される(consist of)」又は「〜で構成された(consisting of)」は、そのクレームに具体的に記載された成分、材料、又は工程に、それらに通常伴う不純物(すなわち特定の成分中の不純物)を除いて、その請求項を限定するものである。プリアンブルの直後に続くのではなく、ある請求項の本体の節の中で「〜で構成される(consist of)」又は「〜で構成された(consisting of)」の句が用いられている場合、「〜で構成される(consist of)」又は「〜で構成された(consisting of)」の句は、その節中に記載される要素(又は成分又は工程)のみを限定するものであり、他の要素(又は成分)はその請求項から全体としては除外されない。
本明細書で使用するところの「〜で本質的に構成される(consist essentially of)」及び「〜で本質的に構成された(consisting essentially of)」なる移行句は、文言に開示されるもの以外の材料、工程、機構、成分、又は要素を含むノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び/又は方法を、これらの更なる材料、工程、機構、成分、又は要素が特許請求される発明の基本的かつ新規な特徴に実質的に影響しない限りにおいて定義するために用いられる。「〜で本質的に構成された(consisting essentially of)」なる用語は、「〜を含んだ(comprising)」と「〜で構成された(consisting of)」との中間的な位置を占めるものである。
更に、本明細書に述べられるノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び/又は方法は、図に示され、本明細書に述べられる構成要素及び機構のいずれのものをも、図に示されていない任意の更なる機構とともに、又はそれらなしで、含むか、それらで本質的に構成されるか、又はそれらで構成されてよい。換言すれば、一部の実施形態では、本発明のノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び/又は方法は、図に具体的に示されていないあらゆる更なる機構を有することができる。一部の実施形態では、本発明のノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び/又は方法は、図に示されるもの(すなわちその一部又は全部)以外のいかなる更なる機構も有さず、図に示されていないこのような更なる機構は、ノズル、ノズルプレート、燃料インジェクター、燃料インジェクターシステム、及び/又は方法から明確に除外される。
本発明を以下の実施例により更に説明するが、以下の実施例は、いかなる意味においても本発明の範囲に限定を加えるものとして解釈すべきではない。むしろ、本明細書の説明文を読めば、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、その改変及び均等物が想到さ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に示されるような代表的なノズル10と同様のノズルを、燃料噴射システム100と同様の燃料噴射システムにおいて使用するために作製した。
図1、3A〜7、及び9〜10に示されるような代表的なノズル10と同様のノズルを、燃料噴射システム100と同様の燃料噴射システムにおいて使用するために作製した。
本発明の一般的原理の上記の開示及び上記の詳細な説明より、当業者であれば、本発明に行い得る様々な改変、再構成、及び置換、並びに本発明が提供し得る様々な利点及び効果が直ち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「特許請求の範囲」及びそれらの均等物によってのみ限定されるべきである。更に、開示及び特許請求されるノズルは他の用途においても(すなわち燃料インジェクターノズルとしてではなく)有用であり得ることは、本発明の範囲内であるものと理解される。したがって、本発明の範囲は、このような他の用途における特許請求及び開示される構造の使用を含むように拡大することができる。
本発明の一般的原理の上記の開示及び上記の詳細な説明より、当業者であれば、本発明に行い得る様々な改変、再構成、及び置換、並びに本発明が提供し得る様々な利点及び効果が直ち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「特許請求の範囲」及びそれらの均等物によってのみ限定されるべきである。更に、開示及び特許請求されるノズルは他の用途においても(すなわち燃料インジェクターノズルとしてではなく)有用であり得ることは、本発明の範囲内であるものと理解される。したがって、本発明の範囲は、このような他の用途における特許請求及び開示される構造の使用を含むように拡大することができる。
〔項目1〕
第1の入口表面及び第2の入口表面を有する非圧印3次元入口面と、
前記入口面と反対側の出口面と、
1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴と、を備え、前記第1のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって前記出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、前記第1の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、前記第2のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって前記出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、前記第2の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、
前記第1の入口表面が前記第2の入口表面と同一平面上にない、燃料インジェクターノズル。
〔項目2〕
前記入口面が、前記第1の入口表面と前記第2の入口表面との間に第1のバルブシール表面を更に含み、燃料が前記第2のノズル貫通穴は通過するが、前記第1のノズル貫通穴は通過しないように、前記第1のバルブシール表面が燃料インジェクターバルブを用いた封止に機能的に適合されている、項目1に記載のノズル。
〔項目3〕
前記入口面が、燃料が前記第2のノズル貫通穴を通過することを防止するように燃料インジェクターバルブを用いた封止に機能的に適合された、第2のバルブシール表面を更に含む、項目1又は2に記載のノズル。
〔項目4〕
前記第1の入口表面と前記第2の入口表面とが互いに対して平行である、項目1〜3のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目5〕
燃料が前記1つ以上の第1のノズル貫通穴を通過することを防止するように、前記第1のバルブシール表面が燃料インジェクターバルブの外側シール表面を用いた封止に機能的に適合されている、項目2〜4のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目6〕
前記第1のバルブシール表面が、前記第1の入口表面及び前記第2の入口表面の少なくとも一方に対して垂直である、項目2〜5のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目7〕
前記出口面が第1の出口表面及び第2の出口表面を含み、前記1つ以上の第1のノズル貫通穴の出口開口部のそれぞれが前記第1の出口表面上にあり、前記1つ以上の第2のノズル貫通穴の出口開口部のそれぞれが前記第2の出口表面上にあり、前記第1の出口表面が前記第2の出口表面と同一平面上にない、項目1〜6のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目8〕
前記第1の出口表面と前記第2の出口表面とが互いに平行である、項目7に記載のノズル。
〔項目9〕
前記出口面が第1の出口表面及び第2の出口表面を含み、前記第1の出口表面が前記第2の出口表面に対して鋭角をなして配置され、出口開口部のそれぞれが前記第1の出口表面上にある、項目1〜6のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目10〕
前記入口面が、(i)前記入口面の外周部分と、(ii)前記外周部分から上方に延びる前記入口面の外側垂直壁部と、(iii)前記外側垂直壁部から延びる中間壁部であって、前記中間壁部の少なくとも一部が前記第2の入口表面をなす、中間壁部と、(iv)前記中間壁部から上方に延びる内側垂直壁部と、(v)最上部分であって、前記最上部分の少なくとも一部が前記第1の入口表面をなす、最上部分と、を含む、項目1〜9のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目11〕
(i)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴、及び(ii)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴のそれぞれが独立して、2つ以上のノズル貫通穴を含む、項目1〜10のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目12〕
項目1〜10のいずれか一項に記載のノズルを備えた、燃料インジェクター。
〔項目13〕
項目12に記載の燃料インジェクターと、燃料インジェクターバルブ接触表面を有する燃料インジェクターバルブと、を備える車両の燃料噴射システムであって、
前記燃料噴射システムが、前記ノズルに対する前記燃料インジェクターバルブの位置に応じて、前記ノズルを通る少なくとも3つのレベルの流体の流れを提供する、燃料噴射システム。
〔項目14〕
前記ノズルを通る前記少なくとも3つのレベルの流体の流れが、(1)流体の流れなし、(2)流体が前記1つ以上の第2のノズル貫通穴を通って流れる部分的な流体の流れ、及び(3)流体が前記1つ以上の第1のノズル貫通穴及び前記1つ以上の第2のノズル貫通穴を通って流れる完全な流体の流れを含む、項目13に記載の燃料噴射システム。
〔項目15〕
項目1〜10のいずれか一項に記載のノズルの製造方法。
〔項目1〕
第1の入口表面及び第2の入口表面を有する非圧印3次元入口面と、
前記入口面と反対側の出口面と、
1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴と、を備え、前記第1のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって前記出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、前記第1の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、前記第2のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって前記出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、前記第2の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、
前記第1の入口表面が前記第2の入口表面と同一平面上にない、燃料インジェクターノズル。
〔項目2〕
前記入口面が、前記第1の入口表面と前記第2の入口表面との間に第1のバルブシール表面を更に含み、燃料が前記第2のノズル貫通穴は通過するが、前記第1のノズル貫通穴は通過しないように、前記第1のバルブシール表面が燃料インジェクターバルブを用いた封止に機能的に適合されている、項目1に記載のノズル。
〔項目3〕
前記入口面が、燃料が前記第2のノズル貫通穴を通過することを防止するように燃料インジェクターバルブを用いた封止に機能的に適合された、第2のバルブシール表面を更に含む、項目1又は2に記載のノズル。
〔項目4〕
前記第1の入口表面と前記第2の入口表面とが互いに対して平行である、項目1〜3のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目5〕
燃料が前記1つ以上の第1のノズル貫通穴を通過することを防止するように、前記第1のバルブシール表面が燃料インジェクターバルブの外側シール表面を用いた封止に機能的に適合されている、項目2〜4のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目6〕
前記第1のバルブシール表面が、前記第1の入口表面及び前記第2の入口表面の少なくとも一方に対して垂直である、項目2〜5のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目7〕
前記出口面が第1の出口表面及び第2の出口表面を含み、前記1つ以上の第1のノズル貫通穴の出口開口部のそれぞれが前記第1の出口表面上にあり、前記1つ以上の第2のノズル貫通穴の出口開口部のそれぞれが前記第2の出口表面上にあり、前記第1の出口表面が前記第2の出口表面と同一平面上にない、項目1〜6のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目8〕
前記第1の出口表面と前記第2の出口表面とが互いに平行である、項目7に記載のノズル。
〔項目9〕
前記出口面が第1の出口表面及び第2の出口表面を含み、前記第1の出口表面が前記第2の出口表面に対して鋭角をなして配置され、出口開口部のそれぞれが前記第1の出口表面上にある、項目1〜6のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目10〕
前記入口面が、(i)前記入口面の外周部分と、(ii)前記外周部分から上方に延びる前記入口面の外側垂直壁部と、(iii)前記外側垂直壁部から延びる中間壁部であって、前記中間壁部の少なくとも一部が前記第2の入口表面をなす、中間壁部と、(iv)前記中間壁部から上方に延びる内側垂直壁部と、(v)最上部分であって、前記最上部分の少なくとも一部が前記第1の入口表面をなす、最上部分と、を含む、項目1〜9のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目11〕
(i)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴、及び(ii)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴のそれぞれが独立して、2つ以上のノズル貫通穴を含む、項目1〜10のいずれか一項に記載のノズル。
〔項目12〕
項目1〜10のいずれか一項に記載のノズルを備えた、燃料インジェクター。
〔項目13〕
項目12に記載の燃料インジェクターと、燃料インジェクターバルブ接触表面を有する燃料インジェクターバルブと、を備える車両の燃料噴射システムであって、
前記燃料噴射システムが、前記ノズルに対する前記燃料インジェクターバルブの位置に応じて、前記ノズルを通る少なくとも3つのレベルの流体の流れを提供する、燃料噴射システム。
〔項目14〕
前記ノズルを通る前記少なくとも3つのレベルの流体の流れが、(1)流体の流れなし、(2)流体が前記1つ以上の第2のノズル貫通穴を通って流れる部分的な流体の流れ、及び(3)流体が前記1つ以上の第1のノズル貫通穴及び前記1つ以上の第2のノズル貫通穴を通って流れる完全な流体の流れを含む、項目13に記載の燃料噴射システム。
〔項目15〕
項目1〜10のいずれか一項に記載のノズルの製造方法。
Claims (15)
- 第1の入口表面及び第2の入口表面を有する非圧印3次元入口面と、
前記入口面と反対側の出口面と、
1つ以上の第1のノズル貫通穴及び1つ以上の第2のノズル貫通穴と、を備え、前記第1のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって前記出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、前記第1の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、前記第2のノズル貫通穴のそれぞれが、内表面により画定されたキャビティによって前記出口面上の少なくとも1つの出口開口部と連結された、前記第2の入口表面上の少なくとも1つの入口開口部を含み、
前記第1の入口表面が前記第2の入口表面と同一平面上にない、燃料インジェクターノズル。 - 前記入口面が、前記第1の入口表面と前記第2の入口表面との間に第1のバルブシール表面を更に含み、燃料が前記第2のノズル貫通穴は通過するが、前記第1のノズル貫通穴は通過しないように、前記第1のバルブシール表面が燃料インジェクターバルブを用いた封止に機能的に適合されている、請求項1に記載のノズル。
- 前記入口面が、燃料が前記第2のノズル貫通穴を通過することを防止するように燃料インジェクターバルブを用いた封止に機能的に適合された、第2のバルブシール表面を更に含む、請求項1又は2に記載のノズル。
- 前記第1の入口表面と前記第2の入口表面とが互いに対して平行である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のノズル。
- 燃料が前記1つ以上の第1のノズル貫通穴を通過することを防止するように、前記第1のバルブシール表面が燃料インジェクターバルブの外側シール表面を用いた封止に機能的に適合されている、請求項2〜4のいずれか一項に記載のノズル。
- 前記第1のバルブシール表面が、前記第1の入口表面及び前記第2の入口表面の少なくとも一方に対して垂直である、請求項2〜5のいずれか一項に記載のノズル。
- 前記出口面が第1の出口表面及び第2の出口表面を含み、前記1つ以上の第1のノズル貫通穴の出口開口部のそれぞれが前記第1の出口表面上にあり、前記1つ以上の第2のノズル貫通穴の出口開口部のそれぞれが前記第2の出口表面上にあり、前記第1の出口表面が前記第2の出口表面と同一平面上にない、請求項1〜6のいずれか一項に記載のノズル。
- 前記第1の出口表面と前記第2の出口表面とが互いに平行である、請求項7に記載のノズル。
- 前記出口面が第1の出口表面及び第2の出口表面を含み、前記第1の出口表面が前記第2の出口表面に対して鋭角をなして配置され、出口開口部のそれぞれが前記第1の出口表面上にある、請求項1〜6のいずれか一項に記載のノズル。
- 前記入口面が、(i)前記入口面の外周部分と、(ii)前記外周部分から上方に延びる前記入口面の外側垂直壁部と、(iii)前記外側垂直壁部から延びる中間壁部であって、前記中間壁部の少なくとも一部が前記第2の入口表面をなす、中間壁部と、(iv)前記中間壁部から上方に延びる内側垂直壁部と、(v)最上部分であって、前記最上部分の少なくとも一部が前記第1の入口表面をなす、最上部分と、を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のノズル。
- (i)前記1つ以上の第1のノズル貫通穴、及び(ii)前記1つ以上の第2のノズル貫通穴のそれぞれが独立して、2つ以上のノズル貫通穴を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載のノズル。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のノズルを備えた、燃料インジェクター。
- 請求項12に記載の燃料インジェクターと、燃料インジェクターバルブ接触表面を有する燃料インジェクターバルブと、を備える車両の燃料噴射システムであって、
前記燃料噴射システムが、前記ノズルに対する前記燃料インジェクターバルブの位置に応じて、前記ノズルを通る少なくとも3つのレベルの流体の流れを提供する、燃料噴射システム。 - 前記ノズルを通る前記少なくとも3つのレベルの流体の流れが、(1)流体の流れなし、(2)流体が前記1つ以上の第2のノズル貫通穴を通って流れる部分的な流体の流れ、及び(3)流体が前記1つ以上の第1のノズル貫通穴及び前記1つ以上の第2のノズル貫通穴を通って流れる完全な流体の流れを含む、請求項13に記載の燃料噴射システム。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のノズルの製造方法。
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