JP5684810B2 - 導電ケーブル組立体を備えた一体化された燃料噴射器及び点火器 - Google Patents

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関連出願への相互参照
本出願は、２００９年８月２７日に出願されたＯＸＹＧＥＮＡＴＥＤ ＦＵＥＬ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮと題する米国特許仮出願第６１／２３７，４２５号、２００９年８月２７日に出願されたＭＵＬＴＩＦＵＥＬ ＭＵＬＴＩＢＵＲＳＴと題する米国特許仮出願第６１／２３７，４６６号、２００９年８月２７日に出願されたＦＵＬＬ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＥＮＥＲＧＹと題する米国特許仮出願第６１／２３７，４７９号、２００９年１０月１９日に出願されたＭＵＬＴＩＦＵＥＬ ＳＴＯＲＡＧＥ， ＭＥＴＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＩＧＮＩＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭと題する米国特許出願第１２／５８１，８２５号、２００９年１２月７日に出願されたＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＦＵＥＬ ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ ＡＮＤ ＩＧＮＩＴＥＲＳ ＡＮＤ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＥ ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥと題する米国特許出願第１２／６５３，０８５号、２００９年１２月７日に出願されたＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＦＵＥＬ ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ ＡＮＤ ＩＧＮＩＴＥＲＳ ＡＮＤ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＥ ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥと題するＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０９／６７０４４号、２０１０年２月１３日に出願されたＦＵＬＬ ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＩＮＤＥＰＥＮＤＥＮＣＥと題する米国特許仮出願第６１／３０４，４０３号、及び２０１０年３月９日に出願されたＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ ＨＩＧＨ ＶＯＬＴＡＧＥ ＲＦ ＳＨＩＥＬＤＩＮＧ， ＦＯＲ ＥＸＡＭＰＬＥ， ＦＯＲ ＵＳＥ ＷＩＴＨ Ａ ＦＵＥＬ ＩＮＪＥＣＴＯＲと題する米国特許仮出願第６１／３１２，１００号に基づく優先権及びその利益を主張するものである。これらの出願の各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

以下の開示は、一般に、光ファイバ及び／又は導電ケーブル組立体と、燃料噴射弁を作動させるためのセンタリング（ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）・ブラシ・ベアリング及び関連する構成要素に関する。

燃料噴射器は、燃焼機関の燃焼室の中に燃料を噴射するのに用いられる。燃料は、一般に、加圧された燃料を収容するチャンバと燃焼室との間の弁が開かれるときに、エンジンのストロークに対する特定の時点で加圧され燃焼室の中に放出される。制御技術における最近の進歩は、燃焼室内の温度、光、圧力、又は運動のような燃焼イベントを監視することから大きな効率及び電力生産利得を可能にした。しかしながら、従来の燃料噴射弁及び燃焼室は、燃焼イベントの監視を備えておらず、多くの既存のエンジンでは、監視機器と共に用いるために容易に適合させることができない。多くの燃料噴射器構成では、それを通して燃料噴射器が燃焼室に入るボアのサイズは小さく、燃焼イベントを監視するのに用いることができる機器のタイプを制限する。したがって、燃料を燃焼室に送達し、且つ燃焼室内の燃焼イベントを計測する改善された方法に対する必要性がある。

本開示の実施形態に係る燃料噴射器の略側断面図である。 本開示の実施形態に係るケーブルの等角図である。 本開示の実施形態に係る図２Ａのケーブルの断面図である。 本開示の実施形態に従う図２Ａにおけるケーブルの断面図である。 本開示の実施形態に係るケーブルの等角図である。 本開示の実施形態に係る図３Ａのケーブルの断面図である。 本開示の実施形態に係るケーブルの等角図である。 本開示の実施形態に係る図４Ａのケーブルの断面図である。 本開示の実施形態に係るケーブルの断面図である。 本開示の実施形態に係るケーブルの断面図である。 本開示の実施形態に係るケーブルの断面図である。 本開示の実施形態に係る止め部を有するケーブルの縦方向断面図である。 本開示の実施形態に係る図８Ａのケーブルの横方向断面図である。 本開示の実施形態に係る図８Ａのケーブルの横方向断面図である。

本出願は、２００８年１月７日に出願されたＭＵＬＴＩＦＵＥＬ ＳＴＯＲＡＧＥ， ＭＥＴＥＲＩＮＧ， ＡＮＤ ＩＧＮＩＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭと題する米国特許出願第１２／００６，７７４号（現在は米国特許第７，６２８，１３７号）の主題のその全体を参照により本明細書に組み込む。本出願は、以下の米国特許出願、すなわち、２０１０年７月２１日に本出願と同時に出願されたＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＦＵＥＬ ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ ＡＮＤ ＩＧＮＩＴＥＲＳ ＡＮＤ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＥ ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ（代理人整理番号６９５４５−８０３１ＵＳ）、ＦＵＥＬ ＩＮＪＥＣＴＯＲ ＡＣＴＵＡＴＯＲ ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ ＡＮＤ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＥ ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ（代理人整理番号６９５４５−８０３２ＵＳ）、ＳＨＡＰＩＮＧ Ａ ＦＵＥＬ ＣＨＡＲＧＥ ＩＮ Ａ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＣＨＡＭＢＥＲ ＷＩＴＨ ＭＵＬＴＩＰＬＥ ＤＲＩＶＥＲＳ ＡＮＤ／ＯＲ ＩＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ＣＯＮＴＲＯＬ（代理人整理番号６９５４５−８０３４ＵＳ）、ＣＥＲＡＭＩＣ ＩＮＳＵＬＡＴＯＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＵＳＥ ＡＮＤ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＥ ＴＨＥＲＥＯＦ（代理人整理番号６９５４５−８０３６ＵＳ）、ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＯＦ ＴＨＥＲＭＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＲＥＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ ＴＯ ＰＲＯＶＩＤＥ ＯＸＹＧＥＮＡＴＥＤ ＦＵＥＬ， ＦＯＲ ＥＸＡＭＰＬＥ， ＷＩＴＨ ＦＵＥＬ−ＣＯＯＬＥＤ ＦＵＥＬ ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ（代理人整理番号６９５４５−８０３７ＵＳ）、及びＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＲＥＤＵＣＩＮＧ ＴＨＥ ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＯＦ ＯＸＩＤＥＳ ＯＦ ＮＩＴＲＯＧＥＮ ＤＵＲＩＮＧ ＣＯＭＢＵＳＴＩＯＮ ＩＮ ＥＮＧＩＮＥＳ（代理人整理番号６９５４５−８０３８ＵＳ）の各々の主題のそれらの全体を参照により本明細書に組み込む。

本開示は、光ファイバ及び／又は導電ケーブルと光学的燃焼計測ユニットとを含む燃料噴射器組立体を提供するためのデバイス、システム、及び方法を説明する。本開示は、ケーブルを燃料噴射器のチャネル内に維持するためにケーブルから延びる概して剛性のブリッスルを備えるベアリング、並びに関連するシステム、組立体、構成要素、及び方法をさらに説明する。本開示の種々の実施形態の十分な理解を提供するために、或る詳細が以下の説明に及び図１〜図８Ｃに記載される。しかしながら、本開示の種々の実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、燃焼システムの内燃機関、噴射器、点火器、及び／又は他の態様としばしば関連付けられる周知の構造体及びシステムを説明する他の詳細は以下に記載されない。したがって、以下に記載される詳細のうちの幾つかは、当該技術分野の当業者が開示された実施形態を作製し及び用いることを可能にするのに十分な様式で以下の実施形態を説明するために提供されることが理解されるであろう。以下で説明される詳細及び利点のうちの幾つかは、しかしながら、本開示の或る実施形態を実施するのに必要ではない場合がある。

図面に示された詳細、寸法、角度、形状、及び他の機能部の多くは、本開示の特定の実施形態の単なる例証である。したがって、他の実施形態は、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく他の詳細、寸法、角度、及び機能部を有することができる。加えて、以下で説明される詳細のうちの幾つかを無しにして、本開示のさらなる実施形態を実施できることが、当該技術分野の当業者には分かるであろう。

本明細書の全体を通して、「一実施形態」又は「実施形態」という言及は、実施形態と組み合わせて説明される特定の機能部、構造体、又は特徴が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の全体を通して種々の場所での「一実施形態において」又は「実施形態において」というフレーズの出現は、必ずしもすべて同じ実施形態を言及するわけでない。そのうえ、特定の機能部、構造体、又は特徴は、あらゆる適切な様式で１つ又は複数の実施形態において組み合わされてもよい。本明細書で提供される見出しは、便宜のためだけのものであって、特許請求される開示の範囲又は意味を説明するものではない。

図１は、本開示の幾つかの実施形態に係る燃料噴射器組立体１００の略側断面図である。組立体１００は、本体１１０を長手方向に通して延びるチャネル１１４を有する誘電性本体１１０を含む。チャネル１１４は、燃料を燃料リザーバ１１８からチャネル１１４に沿って燃焼室１１６の中に運ぶために燃料燃焼室１１６と燃料リザーバ１１８との間に延びる。燃料噴射器組立体１００はまた、本体１１０を取り囲むハウジング１１２を含むことができる。ハウジング１１２は、組立体１００を強化するために電磁シールド又は機械的補強とすることができる。ハウジング１１２は、随意的なものであり、付加的な強度及び／又は静電遮蔽が有利な用途で含めることができる。組立体１００は、チャネル１１４内に収容された導電ケーブル組立体１２０をさらに含むことができ、これは、ケーブル本体１２１と、チャネル１１４と燃料燃焼室１１６との間に位置決めされるケーブル本体１２１の端の弁１２２とを含むことができる。組立体１００はまた、ソレノイド、ばね、又は他のアクチュエータのような弁アクチュエータ１２４を含むことができ、これは、ケーブル本体１２１に接続され、燃焼室１１６の中に燃料を噴射するために弁１２２を前後に動かして弁１２２を作動させる。弁１１２は、燃焼室内の温度、光、圧力、音、又は動きのうちの少なくとも１つを検出することによって燃料燃焼室１１６における燃焼イベントを検出することができる光学ヘッドのようなセンサ１２６を含むことができる。ケーブル１２０は、ケーブル本体１２１を通して燃焼イベントを表す信号を中継することができる。

燃焼室１１６は、燃焼室１１６における燃焼される燃料の定時バースト（ｔｉｍｅｄ ｂｕｒｓｔｓ）によって駆動されるピストン（図示せず）を収容する。燃料噴射器組立体１００は、正確に計られた量の（ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ｔｉｍｅｄ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ｏｆ）燃料を燃焼室に送達して燃焼室の中の酸素と混合させるように構成される。ピストンは、燃料−酸素混合気を加圧することができ、動力をクランク軸（図示せず）に送達するピストンを動かすために点火プラグ（又は均等物）が燃焼室１１６の中の燃料を点火する。燃料の送達を支援するために、組立体１００は、燃料の一部をイオン化することによってプラズマを生み出し、燃料を燃焼室１１６の中に迅速に且つ効率よく強制することができる。プラズマを生み出すために、イオン化電源１３０からチャネル１１４内の電極に電流を送達することができる。幾つかの実施形態において、弁１２２と弁１２２の近くのエンジン区域１３１は、電極として動作することができる。燃料噴射器、燃焼室、及び関係するデバイス、技術、及び方法のさらなる詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１２／６５３，０８５号で与えられる。

図２Ａ〜図７は、本開示の幾つかの実施形態に係るケーブル本体１２１の種々の等角図及び断面図を例証する。図２Ａは、ケーブル２００ａの等角図を示し、図２Ｂ及び図２Ｃは、ケーブル２００ａの断面図を示す。図２Ｂは、光ファイバ構成要素２０２、クラッディング２０４、及びシース２０６を含む単一のステム管２１０を示す。光ファイバ構成要素２０２は、多数の光ファイバ・コアを含むことができ、且つ種々の配置ではステム管２１０に対し中心をずらして配置することができる。光ファイバ構成要素２０２は、シリカ、フルオロジルコネート、フルオロアルミネート、カルコゲナイド・ガラス、サファイア、又はリン酸塩ガラスのような光信号を伝えてゆくあらゆる材料で作製することができる。光ファイバ構成要素２０２は、異なる波長及びタイプの光信号を伝えるように適合させることができる。また、クラッディング２０４は、異なる材料で及び光ファイバ・コア２０２の材料との種々の組合せで作製することができる。シース２０６は、導電性又は非導電性とすることができ、且つ耐荷力のあるもの（ｌｏａｄ−ｂｅａｒｉｎｇ）とすることができる。幾つかの実施形態において、シース２０６は省くことができ、光ファイバ構成要素２０２は、ファイバーグラス、ポリイミド、ポリアミド−イミド、フッ化アルミニウム、石英、及びサファイアのような比較的強い材料で作製することができ、且つ弁１２２が作動される際にステム管２１０の中で生じる引張力に耐えるように構成することができる。

ケーブル２００ａは、図２Ｃに示すようにケーブル２００ａに沿って延びる多数のステム管２１０を有することができる。プラスチック又は他の絶縁材で作製される枠（ｅｎｃａｓｅｍｅｎｔ）２１２は、チャネル１１４（図１）を通して流れる燃料又はステム管２１０に損傷を及ぼす可能性がある任意の他の環境危険からステム管２１０を保護するためにステム管２１０を取り囲むことができる。枠２１２は、単一のステム管２１０を含むステム管２１０のあらゆる群を取り囲むことができる。枠２１２は随意的なものであって、省くことができる。幾つかの実施形態において、ケーブル２００ａは、ステム管２１０の間に延び且つケーブル２００ａの中心点２０１から半径方向に延びるブリッスル２１４ａを有するブラシ・ベアリング２１４を含む。幾つかの実施形態において、ステム管２１０は、螺旋構成にねじられ、したがって、ブリッスル２１４ａもまた、中央点２０１の周りに螺旋を形成する。ブラシ・ベアリング２１４は、弁又は他のデバイスを作動させるためにケーブル２００ａが長手方向に振動する又は動かされる際にケーブル２００ａをチャネル１１４内の少なくとも概して中央に維持することができる。ブラシ・ベアリング２１４は、チャネル１１４（図１）の中心線上の弁１２２（図１）の動きを維持する一方向のベアリングを提供することができる。ベアリング２１４はまた、チャネル１１４の中のステム管に対する保護を提供することができる。ブリッスル２１４ａは、モータ及び発電機のロータに対して用いられるものと同様の炭素ブラシ及び／又は銅入り炭素ブラシで作製することができる。

ステム管２１０は、ケーブル２００ａが弁又は他のデバイスを作動させるために用いられるときに生じる引張荷重に耐えることができる導電性光学ストランドとすることができる。例えば、ステム管２１０は、導電性の導光管として動作し且つ燃料噴射弁又は他のデバイスを作動させるために用いるのに十分なだけの引張強度を有するフッ化アルミニウムのような材料で作製することができる。ケーブル２００ａは、したがって、センサ１２６から光信号を搬送するため、電極に電圧を搬送して燃料にプラズマを生じさせるため、及び弁１２２を作動させるために用いることができる。電圧は、高周波を含む適切な周波数でのＤＣ電圧又はＡＣ電圧とすることができる。幾つかの実施形態において、ステム管２１０は、これらの特徴の異なる組合せを有することができる。例えば、ケーブル２００ａは、光信号を搬送するための光ファイバを含む第１のステム管２１０ａと、引張部材である第２のステム管２１０ｂとを含むことができる。第１のステム管２１０ａ又は第２のステム管２１０ｂのいずれかはまた、電極対に電圧を搬送して燃料の一部をイオン化するために導電性とすることができる。幾つかの実施形態において、ステム管２１０は、両方とも、弁１２２の作動によって生じる引張荷重に耐えるのに十分なだけの強度を有する光ファイバで作製される。

導電ケーブル組立体をねじること又は編組することで、ケーブル組立体の断面積にわたる電圧が拡散し、「表皮効果」として知られている現象に関連する問題が低減する。高周波では、導体中の電気信号は、主として導体の最外部、すなわち表皮で搬送される傾向がある。この現象は、導体の抵抗と反比例する導体の有効断面積を減らすため、抵抗の増加を引き起こす。表皮効果は、ワイヤのアレイにおける各ワイヤがワイヤの異なる部分においてワイヤの外側と内側との間で交互になるように編組又は他の方法でリッツアレイに編まれるワイヤによって克服することができる。一般に、各ワイヤは、ワイヤが同じく表皮効果を経験する複合ワイヤに互いに短絡するのを防ぐために、残りから電気的に分離される。

図３Ａは、別のケーブル２００ｂの等角図を例証し、図３Ｂは、本開示の幾つかの実施形態に係るケーブル２００ｂの断面図を表す。ケーブル２００ｂは、４つのステム管２１０と、図２Ａ〜図２Ｃに示されたケーブル２００ａと類似したブラシ・ベアリング２１４とを含むことができる。ブラシ・ベアリング２１４は、第１のブリッスル区域２１４ａと、第１のブリッスル区域２１４ａに対し或る角度をなしてステム管２１０の間に延びる第２のブリッスル区域２１４ｂとを含むことができる。ストランドは、巻かれて２つのブリッスル区域に図３Ｂに示された中央点２０１を中心として二重螺旋を形成させることができる。第１のブリッスル２１４ａと第２のブリッスル２１４ｂは、同じ材料又は異なる材料で作製することができる。

幾つかの実施形態において、第１のステム管２１０ａは導光管とすることができ、第２のステム管２１０ｂは導電性とすることができ、第３のステム管２１０ｃは、弁アクチュエータ１２４がケーブル２００ｂを引っ張るときに生じる引張荷重に耐えることが可能な引張部材とすることができる。したがって、センサ１２６からの光信号を第１のステム管２１０ａによって搬送することができ、プラズマを生み出すための電気を第２のステム管２１０ｂによって搬送することができ、引張荷重を第３のステム管２１０ｃによって搬送することができる。第４のステム管２１０ｄは、光ファイバ、導電体、又は引張部材とすることができ、若しくはこれらの特徴のあらゆる組合せを有することができる。幾つかの実施形態において、ステム管２１０は、特定の用途によって必要とされる場合に、及び設計の好ましさ（ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）に従って、すべて、これらの特徴の異なる組合せを有することができる。例えば、光学的、電気的、及び機械的特性をもつ材料は、ケーブル２００ｂがより小さい直径を有することを可能にする場合があり、しかしケーブル２００ｂの直径を増加させてもよいが、これらの特性のうちの１つ又は２つのみを有する材料よりも高価となる場合がある。ステム管２１０は、ここでは同様の直径を有するものとして示されるが、所与の用途は異なるステム管２１０が異なる直径を有することを要求する可能性がある。

図４Ａ、図４Ｂ、及び図５は、それぞれ代替的な配置を有するケーブル２００ｃ及び２００ｄを示す。ケーブル２００ｃ及び２００ｄは、中央ステム管２１０ｅと、幾つかの周辺ステム管２１０ｆとを含む。これらのケーブル２００ｃ及び２００ｄの多くの特徴は、ブラシ・ベアリング２１４を含む図２Ａ〜図３Ｂの上記で解説されたケーブル２００ａ及び２００ｂの特徴と概して類似している。種々の数及び配置のステム管２１０及びブリッスルを含む種々の他の構成が可能であることが理解される。

図６は、ステム管２１０ｇの第１の群が第１の直径を有し、ステム管２１０ｈの第２の群が第２のより大きい直径を有する、別のケーブル２００ｅを示す。ケーブル２００ｅは、ステム管２１０ｇの第１の群の周りの第１の枠２１２ａと、ステム管２１０ｈの第２の群の周りの第２の枠２１２ｂとを含むことができる。幾つかの実施形態において、ケーブル２００ｅは枠２１２を含まない。それらのより大きいサイズに起因して、ステム管２１０ｈの第２の群は引張部材とすることができ、ステム管２１０ｇの第１の群は光学及び／又は電気ストランドとすることができる。少なくとも１つの導電ストランドを含む本明細書で示されるあらゆる構成において、ステム管２１０は、上記で解説された表皮効果を緩和するためにリッツアレイに配置することができる。ステム管２１０のサイズ、形状、及び数は、多くの変数に依存し、本開示は、ストランドの特定の配置又は数に限定されない。

図７は、ステム管２１０の３つの群を含むまた別のケーブル２００ｆを示す。ケーブル２００ｆは、ステム管２１０の第１の群２２０と、第１の群２２０の周りに概して同軸に巻かれるステム管２１０の第２の群２２２と、第２の群２２２の周りに概して同軸に巻かれる第３の群２２４とを含む。幾つかの実施形態において、第１の群２２０におけるステム管２１０は光ファイバを収容し、第２の群２２２におけるステム管２１０は導電性であり、第３の群２２４におけるステム管２１０は引張部材を含む。群は、第３の群２２４における引張部材によって搬送される引張力が第２の群２２２又は第１の群２２０におけるステム管２１０に移行しないように機械的に絶縁することができる。同様に、１つの群におけるステム管２１０は、他の群におけるステム管２１０から電気的に及び／又は光学的に絶縁することができる。他の実施形態において、引張荷重が第１の群２２０における又は第２の群２２２におけるステム管２１０によって搬送されるので、第３の群は省くことができる。各群は、ケーブル２００ｆにおける表皮効果を緩和するためにリッツアレイに編組されたもの又は編まれたものとすることができる複数のステム管２１０を含むことができる。幾つかの実施形態において、ケーブル２００ｆの導電性の部分は、ＤＣ電圧を伝達するのに用いられる。したがって、表皮効果は一般にＤＣ電圧では存在しないので、単一のステム管２１０を用いることができ、又はステム管２１０は、編組されていないものとすることができる。図７に示された実施形態は、図２〜図６を参照して上記で示され説明された実施形態と類似したブリッスル（図示せず）を含んでもよい。

図１に戻って参照すると、チャネル１１４は、ワイヤ１３３を通して電源１３０に接続される導電スリーブ１３２を含むことができる。スリーブ１３２は、本体１１０に対し静止したものとすることができ、一方、ケーブル本体１２１は、弁１２２が作動される際にチャネル１１４の中で前後に移動する。電源１３０と電極１２２、１３１との間に電気路を形成するために、ブリッスル１２３ａの第１の部分は導電性とすることができる。導電ブリッスル１２３ａは、閉位置から開位置へのケーブル本体１２１のストロークを通してブリッスル１２３ａがスリーブ１３２と接触するのに十分なだけスリーブ１３２と重なることができる。電圧をブリッスル１２３ａを通して印加することができ、且つケーブル本体１２１によって導電ブリッスル１２３ａと弁１２２との間でさらに搬送することができる。幾つかの実施形態において、スリーブ１３２と接触しないブリッスル１２３ｂの第２の部分は、必ずしも弁１１２とイオン化電源１３０との間の電気路の一部ではない。したがって、ブリッスル１２３ｂは、必ずしもそれらの電気特性のためではなく摩擦を減少させる材料を選択することができる。例えば、ブリッスル１２３ｂは、非導電ナイロン又はポリアミド−イミドで作製することができる。チャネル１１４における摩耗を緩和するために、チャネル１１４は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第４，７４２，２６５号で開示された材料と類似した合金で作製されるめっき又はライナで裏打ちすることができる。この配置は、ワイヤ１３３の疲労を避けるためにケーブル１２０が動く間にワイヤ１３３が静止したままであるようにする。また、ワイヤ１３３と共に動くことによって引き起こされる疲労をワイヤ１３３が経験しないので、開と閉との間のケーブル１２０のストロークは、他の設計よりもかなり大きくすることができる。より大きいストロークは、組立体１００が、大型船及び建設機械などのような、燃焼室１１６に比較的大量の燃料が噴射されることを要求する大きいエンジンで用いられることを可能にする。

図８Ａ〜図８Ｃは、本開示の他の実施形態を例証する。図８Ａは、ケーブル組立体３００とアクチュエータ３０２の断面図を示す。ケーブル組立体３００は、中央ケーブル区域３１０と、中央ケーブル区域３１０の一部の周りの止め部３２０と、止め部３２０及び中央ケーブル区域３１０と少なくとも概して同軸に層状にされた外側ケーブル区域３３０とを含む。ケーブル組立体３００は、ケーブル組立体３００を作動させるアクチュエータ３０２内に置かれる。アクチュエータ３０２は、ケーブル組立体３００を作動させるためにソレノイド、磁石、ばね、又は任意の他の等価な装置を含むことができる。アクチュエータ３０２は、図１に示されたアクチュエータ１２４と概して類似したものとすることができる。アクチュエータ３０２は、アクチュエータ３０２に対するケーブル組立体３００の可動範囲を制限するためにそれに対してケーブル組立体３００が当接する、ショルダ３０４を含むことができる。アクチュエータ３０２がケーブル組立体３００をアクチュエータ３０２の中に引き込むときに生じる圧力を分散させるのに大きい接触面積を提供するために、ショルダ３０４は、止め部３２０の傾斜と少なくとも概して合致するように傾斜をつけることができる。幾つかの実施形態において、ショルダ３０４は、アクチュエータ３０２の物理的ハウジングの一部ではなく、アクチュエータ３０２からの作動力に耐えるのに十分なだけの剛性を有するカラーのような別個の部品である。ケーブル組立体３００と、ケーブル組立体３００の端の弁（又は他の機器）の動きの制限は、ケーブル組立体３００が作動される度に、弁が正確な一定した距離だけ開かれることを可能にする。

止め部３２０は、中心ケーブル区域３１０に固定することができ、外側ケーブル区域３３０と接触する外面上に止め３２２を含むことができる。止め３２２は、アクチュエータ３０２がケーブル組立体３００を作動させるときに、止め部３２０がショルダ３０４と当接し、且つケーブル組立体３００がショルダ３０４に対して動くのを止めるように、外側ケーブル区域３３０を止め部３２０に固定する。幾つかの実施形態において、止め３２２は方向付けられる。例えば、図８Ａに示すように、止め３２２は、アクチュエータ３０２から遠ざかる向きに方向付けられる。他の実施形態において、止め３２２は方向付けられない。止め部３２０は、止め部３２０が中心ケーブル区域３１０及び外側ケーブル区域３３０に対して動くのを防ぐために接着剤又は他の技術を含むことができる。止め部３２０は、誘電体材料又は導電性材料で作製することができる。止め部３２０は、少なくとも概して剛性であって、止め部３２０がショルダ３０４に押しつけられるときにアクチュエータ３０２によって引き起こされる圧縮力に耐えるものとすることができる。止め部３２０はまた、ケーブル組立体に区域剛性を付加する。したがって、内側ケーブル区域３１０と外側ケーブル区域３３０は、止め部３２０がケーブル組立体３００の少なくとも一部の剛性の尺度を提供するので、概して可撓性の材料で作製することができる。付加的な剛性が望まれる部分には、堅くする及び／又は表面エネルギーを低下させる及び／又は外側ケーブル区域３３０とチャネルとの間の滑り摩擦を減少させるために滑らかな表面を提供するのに種々の熱可塑性又は熱硬化性ポリマーが用いられてもよい。

中心ケーブル区域３１０と外側ケーブル区域３３０の各々は、概して図２〜図７に関して上記で説明されたようにステム管を収容することができる。幾つかの実施形態において、外側ケーブル区域３３０は引張部材を含み、中心ケーブル区域３１０は、光ファイバと導電ステム管、又は光ファイバ構成要素と導電シースとの組合せを含む。事実上ステム管のあらゆる組合せ及び配置が可能である。図８Ｂは、図８Ａに示すようなケーブル組立体３００の断面図を例証する。ケーブル組立体３００は、複数のステム管３５０と、止め部３２０と、止め３２２とを含む（外側ケーブル区域３３０は図示されない）。ステム管３５０は、光ファイバ構成要素、導電構成要素、及び引張部材をあらゆる組合せ及び配置で含むことができる。例えば、第１のステム管３５０ａは、光ファイバとすることができ、第２のステム管３５０ｂは、導電シースを有する光ファイバとすることができ、第３のステム管３５０ｃは、必ずしも電気的に又は光学的に伝導性ではない引張部材とすることができ、第４のステム管３５０ｄは導電引張部材とすることができる。ステム管３５０は、ケーブル組立体３００が高周波のＡＣ電圧を伝達するのに用いられるときに起こる「表皮効果」を緩和するために、リッツアレイに巻くことができる。ステム管３５０はまた、ケーブル組立体３００の中央に１つ又は複数のステム管３５０ｅを含むことができる。幾つかの実施形態において、ステム管３５０のうちの幾つかは、第１の波長の光信号を搬送することができ、一方、ステム管３５０の別の群は、第２の波長の光信号を搬送する。例えば、ステム管３５０ａは、可視スペクトルの光を搬送することができ、ステム管３５０ｂは、赤外線信号を搬送することができ、ステム管３５０ｃは、紫外線信号を搬送することができる。他の組合せが可能である。導電性のステム管３５０はまた、異なる特徴を有することができる。例えば、ステム管３５０の群は、高周波ＡＣ電圧と共に用いることができ、したがってリッツアレイに配置することができ、一方、ステム管３５０の別の群は、ＤＣ電圧と共に用いられ、したがってリッツアレイに編組される又は編まれる必要はない。ケーブル組立体３００はまた、図２〜図７を参照して上記に示されたものと類似したブリッスル（図示せず）を含むことができる。ブリッスルは、止め部３２０への干渉を避けるためにケーブル組立体３００に沿って止め部３２０とは異なる場所に位置決めすることができる。

止め３２２は、止め部３２０の円周の周りの４つの主要な方向に図８Ｂに示される。他の実施形態において、止め３２２は、ケーブル組立体３００の円周の周りに連続して、又は異なる分布で配置される。異なる用途は、アクチュエータ３０２（図８Ａ）からの力を多かれ少なかれ要求する可能性があり、したがって、止め３２２は、適度な量の力に耐えるように調整することができる。

図８Ｃは、中央ステム管３６０と、幾つかの周辺ステム管３６２と、止め部と、止め部上の止め３２２とを含むケーブル組立体３００の別の実施形態を例証する。中央ステム管３６０は、光ファイバとすることができ、又はシース内の光ファイバを含むことができる。周辺ステム管３６２は、非円形の断面形状を有する。周辺ステム管３６２は導電性とすることができ、それらはアクチュエータによってケーブル組立体３００に課される引張荷重に耐えることが可能な引張部材であってもよい。図８Ｃは、６つの周辺ステム管３６２を示すが、他の実施形態は、より多い又は少ない周辺ステム管３６２を含むことができる。種々の他の構成及び断面形状が可能である。

本開示の範囲から逸脱することなく種々の変化及び修正を加えることができることが分かるであろう。例えば、ステム管２１０の数、レイアウト、及び材料は、代替的な材料及び処理手段を含むように変えられ又は変化されてもよい。組立体１００は、示され説明された構成の代替的な、且つ依然として本開示の精神内にある構成を含んでもよい。

文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、説明及び請求項の全体を通して、「備える」、「備えている」などの言葉は、排他的な又は網羅的な意味ではなく包括的な意味で、つまり、「〜を含むがこれらに限定されない」の意味で解釈されるべきである。単数形又は複数形を用いる言葉はまた、それぞれ複数形又は単数形を含む。請求項が２つ又はそれ以上のアイテムのリストに関して「又は」という言葉を用いるとき、該言葉は以下の言葉の解釈のうちのすべて、すなわち、リストにおけるアイテムのいずれか、リストにおけるアイテムのすべて、及びリストにおけるアイテムの任意の組合せを包含する。

上記で説明された種々の実施形態は、さらなる実施形態を提供するために組み合わせることができる。本明細書で言及される及び／又は出願データ用紙（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ）に記載される米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、及び非特許刊行物のすべては、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。本開示の態様は、本開示のまたさらなる実施形態を提供するために、種々の構成をもつ燃料噴射器及び点火装置、並びに種々の特許、出願、及び公開の概念を採用するように必要な場合に修正することができる。

上記の詳細な説明に照らして、開示内容にこれらの及び他の変化を加えることができる。一般に、以下の請求項において、用いられる用語は、開示内容を明細書及び請求項で開示される具体的な実施形態に限定するように解釈されるべきではないが、請求項に従って作動するすべてのシステム及び方法を含むように解釈されるべきである。したがって、本発明は、開示内容によって限定されないが、代わりに、その範囲は以下の請求項によって広く定められるべきである。

Claims (38)

1. ケーブル組立体であって、
   第１の端と第２の端とを有し、且つ光ファイバと導電シースとを含む、ステム管と、
   前記ステム管から延び、前記ステム管をチャネル内で少なくとも位置合わせされた状態に維持するように構成される、導電ブリッスルと、
   前記第１端に接続され、第２の電極の近くに位置決めされ、前記第１の電極と前記第２
   の電極との間にイオン化電圧を送達するように構成される、第１の電極と、
   前記ステム管の前記第１の端で、圧力、温度、光、又は運動のうちの少なくとも１つを
   直接的に検出し、且つ前記光ファイバに沿って関連する信号を中継するように構成される、センサと、
   前記ケーブル組立体の前記第２の端に接続され、前記ステム管に張力をかけることによって前記ステム管を作動させるように構成されるケーブルアクチュエータと、
   を備えるケーブル組立体。
2. 前記チャネルが、燃焼室との界面で燃料噴射器内にあり、前記センサが、前記燃焼室に
   おける燃焼イベントを検出するように構成される請求項１に記載のケーブル組立体。
3. 前記ステム管に沿って延び、前記ケーブルアクチュエータが前記ステム管に張力をかけるときに生じる引張荷重を支えるように構成される、引張部材をさらに備える請求項１に記載のケーブル組立体。
4. 前記光ファイバが、前記ケーブルアクチュエータが前記ケーブルを引っ張ることによって燃料噴射器を作動させるときに生じる引張荷重を支えるように構成される請求項１に記
   載のケーブル組立体。
5. 前記ステム管が、リッツアレイに配置される複数のステム管を備え、前記リッツアレイが、電極対に前記電圧を送達するように構成される編組構成である請求項１に記載のケーブル組立体。
6. 前記ブリッスルが、剛性であり、前記チャネル内の概して中央に前記ケーブルを維持する請求項１に記載のケーブル組立体。
7. 前記ケーブルが、前記光ファイバの周りに同軸に配置され、電極対に前記電圧を送達するように構成される導電ストランドをさらに備える、請求項１に記載のケーブル組立体。
8. 前記電圧がＡＣ電圧を含む請求項１に記載のケーブル組立体。
9. 前記電圧がＤＣ電圧を含む請求項１に記載のケーブル組立体。
10. 前記ブリッスルが、ケーブルを前記チャネル内の少なくとも概して中央に維持するように構成される請求項１に記載のケーブル組立体。
11. 前記ブリッスルが、ケーブルの周りに螺旋又は二重螺旋に巻かれる請求項１に記載のケーブル組立体。
12. 前記チャネルの少なくとも一部の導電スリーブ・ライニングをさらに備え、前記ブリッ
    スルの少なくとも一部が、導電性であり、且つ前記導電スリーブと電極対との間の電圧の
    ための電気路の一部を形成する請求項１に記載のケーブル組立体。
13. 前記導電スリーブが、前記チャネルの第２の部分ではなく前記チャネルの第１の部分を
    裏打ちし、前記チャネルの前記第２の部分に接触するブリッスルが、導電性ではなく、前
    記チャネルと前記ブリッスルとの間に低い摩擦を有する請求項１２に記載のケーブル組立
    体。
14. ケーブルが、前記弁が閉じられるときの第１の位置と前記弁が開かれるときの第２の位
    置との間で動き、前記導電スリーブが、前記第１の位置と前記第２の位置との両方におい
    て前記導電ブリッスルの少なくとも一部と接触する請求項１３に記載のケーブル組立体。
15. 前記導電スリーブに前記電圧を送達するように構成される電気負荷をさらに備え、前記
    電気負荷は、前記ケーブルが前記第１の位置と前記第２の位置との間で動く際に前記導電
    スリーブに対して静止したままである、請求項１２に記載のケーブル組立体。
16. 前記ステム管が、中央ステム管の群及び外側ステム管の群に配置される複数のステム管
    を備え、前記ケーブル組立体が、前記中央ステム管に及び前記外側ステム管に固定される
    止め部をさらに備え、前記止め部は前記中央ステム管と前記外側ステム管との間にあり、
    且つ前記止め部は、前記チャネル内の前記ケーブル組立体の前記運動を制限するように構
    成される請求項１に記載のケーブル組立体。
17. 前記ステム管に固定され、前記チャネルに対して固定されるショルダと係合するように
    構成される止め部をさらに備え、前記止め部は、前記チャネル内の前記ケーブル組立体の
    可動範囲を制限するように構成される請求項１に記載のケーブル組立体。
18. 燃料噴射器であって、
    燃料リザーバと燃料燃焼室との間に延びるチャネルを備えた誘電性本体と、
    前記チャネル内に位置決めされるケーブル組立体であり、
    光ファイバと、
    導電ストランドと、
    前記光ファイバ及び前記導電ストランドから半径方向に延び、ケーブルを前記チャネル内の概して中央に維持するために前記誘電性本体と接触する、複数の剛性のフィラメントと、
    を含むケーブル組立体と、
    前記ケーブルに作動可能に結合され、前記チャネルと前記燃料燃焼室との間に位置決めされる弁と、
    前記ケーブルに接続され、前記弁を作動させるため及び燃料が前記チャネルから前記燃料燃焼室に入るようにするために前記ケーブルを前記チャネルの中で動かすように構成される弁アクチュエータと、
    前記弁上に位置決めされ、前記燃料燃焼室における燃焼イベントを直接的に検出するように構成されるセンサであり、前記第１の束及び第２の束のうちの少なくとも１つに接続され、前記燃焼イベントを報告するために前記光ファイバに沿って信号を中継するように構成されるセンサと、
    を備える燃料噴射器。
19. 前記チャネルの一部における導電ライニングをさらに備え、前記フィラメントの少なくとも一部が、導電性であって前記導電ライニングと接触する請求項１８に記載の燃料噴射
    器。
20. 前記導電ライニングと接触する電気負荷をさらに備え、前記電気負荷と、前記導電ライニングと、前記導電フィラメントと、前記弁とが、電気路を形成し、前記電気路を通して電気が送達され、前記チャネルの中にプラズマが生成されて、前記燃料燃焼室に前記燃料が送達される請求項１９に記載の燃料噴射器。
21. 前記フィラメントが前記ケーブルの周りに螺旋を形成するように前記光ファイバと前記導電ストランドが巻かれる請求項１８に記載の燃料噴射器。
22. 前記光ファイバと前記導電ストランドのうちの少なくとも１つが、前記弁アクチュエータによって引き起こされる前記ケーブルにおける引張荷重を支えるように構成される、請求項１８に記載の燃料噴射器。
23. 前記光ファイバと前記導電ストランドのうちの少なくとも１つが、編組されたリッツアレイに配置される複数のステム管を備える請求項１８に記載の燃料噴射器。
24. 弁作動機構であって、
    弁と、
    前記弁に位置決めされる、熱、光、圧力、又は動きのうちの少なくとも１つを感知する
    ための手段と、
    前記弁に接続されるケーブルであり、
    熱、圧力、及び、燃焼室内の動きのうちの少なくとも１つを感知し、
    前記感知するための手段からコントローラに光信号を搬送し、
    前記ケーブルに沿って電気を伝導するように構成されるケーブルと、
    前記ケーブルを引っ張って前記弁を閉位置と開位置との間で動かすことによって前記弁
    を作動させるための手段と、
    前記ケーブルを前記ボア内の少なくとも概して中央に維持するために前記ケーブルから
    突き出る複数のブリッスルを備えるブラシベアリングであり、前記ケーブルが前記ボア内
    で前記開位置と前記閉位置との間で動くのを許容するブラシベアリングと、
    を備える弁作動機構。
25. 前記ケーブルが、
    前記弁を作動させるための前記手段によって引き起こされる引張力に耐え、
    感知するための前記手段から光信号を搬送するように構成される少なくとも１つの光フ
    ァイバを備える請求項２４に記載の弁作動機構。
26. 光ファイバが、光学コアと、前記光学コアを取り囲む導電シースとを備える請求項２４
    に記載の弁作動機構。
27. 前記光ファイバが、ファイバーグラス、ポリイミド、ポリアミド−イミド、フッ化アル
    ミニウム、石英、及びサファイアのうちの少なくとも１つで作製される請求項２５に記載
    の弁作動機構。
28. 前記ケーブルが、
    前記光信号を搬送するように構成される光ファイバと、
    前記ケーブルに沿って電気を伝導し、且つ作動させるための前記手段によって引き起こ
    される引張荷重を支えるように構成される導電ストランドと、
    を備える請求項２４に記載の弁作動機構。
29. 前記弁が、燃料噴射器のための弁を備え、感知するための前記手段が、前記弁を通して
    燃焼イベントを検出するための手段を備える請求項２４に記載の弁作動機構。
30. 前記開位置と前記閉位置とのうちの少なくとも１つの方に前記弁を偏らせるための手段
    をさらに備える請求項２４に記載の弁作動機構。
31. 前記ケーブルがリッツアレイに配置される複数のストランドを備える請求項２４に記載
    の弁作動機構。
32. 前記ケーブルがストランドの複数の同軸の層を備える請求項２４に記載の弁作動機構。
33. 前記ブリッスルの少なくとも一部と前記ボアの少なくとも一部が導電性である請求項２
    ４に記載の弁作動機構。
34. 前記ケーブルが少なくとも２つの束を備え、前記ブラシベアリングの前記ブリッスルが
    前記束の間に延びる請求項２４に記載の弁作動機構。
35. リッツ線を製造する方法であって、
    光学コアと前記光学コアを取り囲む導電シースとを個々に含む複数のステム管から、リ
    ッツ線を形成すること、
    前記リッツ線に対して横方向に延びるブリッスルを有するブラシベアリングを前記リッ
    ツ線に形成すること、
    前記リッツ線の第１の端に弁を取り付けること、
    前記弁にセンサを取り付けること、前記センサは、前記ファイバに沿ってセンサからの
    光信号を伝えるために前記光ファイバに結合され、
    前記リッツ線を弁アクチュエータに結合すること、
    前記弁アクチュエータが前記弁を作動させるときに前記ハウジングから流体を噴射する
    ために作動するように構成される前記弁を備えたハウジングのチャネルの中に前記リッツ
    線を位置決めすることを含み、
    前記ブラシベアリングが、前記リッツ線を前記チャネル内の少なくとも概して中央に支
    えるように構成される方法。
36. 前記リッツ線を形成することが、前記複数のステム管を編組することを含み、前記ブラ
    シベアリングを形成することが、前記リッツ線内で前記ブリッスル編むことを含む、請求
    項３５に記載の方法。
37. 前記リッツ線をイオン化源と電極対に結合することをさらに含み、前記イオン化源が、
    前記リッツ線に沿って電圧を送達し、且つ前記流体の少なくとも一部をイオン化するよう
    に構成される請求項３５に記載の方法。
38. 前記ブラシベアリングを形成することが、前記ブリッスルを前記リッツ線の周りに螺旋
    に形成することを含む、請求項３５に記載の方法。

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