JP5734294B2 - 燃料噴射器 - Google Patents

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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、燃焼室の中に種々の燃料を直接噴射する及び点火するための一体化された燃料噴射器及び点火器並びに関連する構成要素に関する。

燃料噴射システムは、典型的に、吸気マニホルド又はエンジンの燃焼室の中に燃料スプレーを噴射するのに用いられる。燃料噴射システムは、自動車エンジンに用いられる一次燃料送達システムとなっており、１９８０年代後半から気化器とほぼ完全に置き換わっている。これらの燃料噴射システムに用いられる燃料噴射器は、一般に、２つの基本機能が可能である。第１に、それらは、燃料の燃焼に適した空燃比を維持することができるように、エンジンの各吸気ストローク毎に計量された量の燃料を送達する。第２に、それらは、燃焼プロセスの効率を改善するために燃料を分散させる。従来の燃料噴射システムは、典型的に、加圧燃料供給部に接続され、噴射器が開かれる時間を変化させることによって燃焼室の中に燃料を計量して入れることができる。燃料はまた、燃料を噴射器の小さいオリフィスに強制的に通すことによって燃焼室の中に分散させることができる。

本開示の実施形態に従って構成される噴射器の略側断面図である。 本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器の側断面図である。 本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器の部分側断面図である。 図１Ｂ及び図２の噴射器の構成要素の等角図である。 図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに実質的に沿って見た側断面図である。 図３Ａの線３Ｃ−３Ｃに実質的に沿って見た側断面図である。 本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器のノズル部の部分側断面図である。 本開示のさらなる実施形態に従って構成される弁及びノズル組立体の略図である。 本開示のさらなる実施形態に従って構成される弁及びノズル組立体の略図である。 本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器の側断面図である。 本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器の部分側断面図である。 図６Ａ及び図６Ｂの噴射器の構成要素のうちの幾つかの機能部を例証する側断面図である。 図６Ａ及び図６Ｂの噴射器の構成要素のうちの幾つかの機能部を例証する側断面図である。 図６Ａ及び図６Ｂの噴射器の導電クランプ組立体の平面図である。 図６Ａ及び図６Ｂの噴射器の導電クランプ組立体の側面図である。 図６Ａ及び図６Ｂの噴射器のノズル部の部分側断面図である。 本開示のさらに別の実施形態に従って構成される噴射器の側断面図である。 図７Ａの噴射器の弁組立体の拡大部分側断面図である。 図７Ａの噴射器のバルブガイドの側面図である。 図７Ａの線７Ｄ−７Ｄに実質的に沿って見た側断面図である。 本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器の側断面図である。 図８Ａの噴射器の伝達要素の正面平面図である。 本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器のための弁作動組立体の部分側断面図である。 図９Ａの組立体の一部の拡大詳細図である。

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）、ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＦＵＥＬ ＩＮＪＥＣＴＯＲＳ ＡＮＤ ＩＧＮＩＴＥＲＳ ＷＩＴＨ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＣＡＢＬＥ ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ（代理人整理番号６９５４５−８０３３ＵＳ）、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。

概要
本開示は、複数の燃料と共に用いられ且つ一体化された点火器を含むように構成される燃料噴射器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、内燃機関と共に用いられる一体化された燃料噴射及び点火装置、並びに関連するシステム、組立体、構成要素、及びこれに関する方法をさらに説明する。例えば、以下で説明される実施形態のうちの幾つかは、一般に、燃焼室の状態に基づいて種々の燃料の噴射及び燃焼を最適化することができる適合可能な燃料噴射器／点火器に向けられる。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９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１Ａは、本開示の実施形態に従って構成される一体化された燃料噴射器／点火器１１０ａ（「噴射器１１０ａ」）の略側断面図である。図１Ａで例証される噴射器１１０ａは、燃焼室１０４ａに異なる燃料を噴射し、且つ燃焼特性、及び燃焼室１０４ａの中の状態に基づいて燃料噴射又はバーストのパターン及び／又は周波数を適応して調整するために制御されるように構成される。以下で詳細に説明するように、噴射器１１０ａ及び本明細書で説明される他の噴射器は、急速点火及び完全燃焼のために噴射される燃料を最適化することができる。燃料を噴射することに加えて、噴射器１１０ａは、噴射される燃料を点火するように構成される１つ又は複数の一体化された点火機能部を含む。従って、噴射器１１０ａは、従来の内燃機関を複数の異なる燃料で作動することができるように変換するのに使用することができる。例証される噴射器１１０ａの機能部のうちの幾つかが例証する目的で概略的に示されるが、これらの概略的に例証される機能部のうちの幾つかが、本開示の実施形態の種々の機能部を参照して以下で詳細に説明される。したがって、図１Ａの噴射器の概略的に例証される構成要素の相対的な場所、位置、サイズ、配向などは、本開示を制限することを意図されない。

例証される実施形態において、噴射器１１０ａは、ベース部１１４ａとノズル部１１８ａとの間に延びる中間部１１６ａを有するケーシング又は本体１１２ａを含む。ノズル部１１８ａは、エンジンヘッド１０７ａのポートを通して燃焼室１０４ａとの境界面におけるノズル部１１８ａの端１１９ａの位置に少なくとも部分的に延びる。噴射器１１０ａは、本体１１２ａを通してベース部１１４ａからノズル部１１８ａに延びる燃料通路又はチャネル１２３ａをさらに含む。チャネル１２３ａは、本体１１２ａを通して燃料が流れることを可能にするように構成される。チャネル１２３ａはまた、噴射器１１０ａの操作部材１２２ａ、計装構成要素、及び／又はエネルギー源構成要素のような他の構成要素が本体１１２ａを通過することを可能にするように構成される。特定の実施形態において、操作部材１２２ａは、ノズル部１１８ａの端部１１９ａによって支えられる流量制御装置又はバルブ１２０ａに作動関係で結合される第１の端部を有するケーブル又はロッドとすることができる。操作部材１２２ａは、弁１２０ａ又は弁１２０ａに取り付けられる分離構成要素と一体化することができる。従って、フローバルブ１２０ａは、燃焼室１０４ａとの境界面の近傍に位置決めされる。図１Ａには図示されないが、或る実施形態において、噴射器１１０ａは、燃焼室１０４ａの近傍に並びに本体１１２ａ上の他の場所に位置決めされる、１つよりも多いフローバルブ、並びに１つ又は複数の逆止め弁を含むことができる。

例証される実施形態の別の特徴によれば、操作部材１２２ａはまた、プランジャ又はドライバ１２４ａに作動関係で結合される第２の端部を含む。第２の端部は、コントローラ又はプロセッサ１２６ａにさらに結合することができる。コントローラ又はプロセッサ１２６ａは、噴射器１１０ａ上に又は噴射器１１０ａから遠隔に位置決めすることができる。本開示の種々の実施形態を参照して以下で詳細に説明するように、コントローラ１２６ａ及び／又はドライバ１２４ａは、燃焼室１０４ａの中に燃料を噴射するためにフローバルブ１２０ａを介して操作部材１２２ａを迅速且つ正確に作動させるように構成される。例えば、特定の実施形態において、フローバルブ１２０ａは、外向きに（例えば、燃焼室１０４ａの方に）動くことができ、他の実施形態において、フローバルブ１２０ａは、燃料を計量し及び噴射を制御するために内向きに（例えば、燃焼室１０４ａから離れる方に）動くことができる。そのうえ、特定の実施形態において、ドライバ１２４ａは、フローバルブ１２０ａを閉位置又は着座位置に保持するために操作部材１２２ａに張力をかけることができ、且つドライバ１２４ａは、フローバルブ１２０ａに燃料を噴射させるために操作部材１２２ａを弛緩させ又はその張力を緩めることができ、逆もまた同様である。ドライバ１２４ａは、噴射される燃料バーストの所望の周波数及びパターンを達成するために、コントローラ１２６ａ並びに他の力を誘起する構成要素（例えば、音響構成要素、電磁気構成要素、及び／又は圧電構成要素）に応答するものとすることができる。

特定の実施形態において、操作部材１２２ａは、燃焼室の特性及び状態を検出するために１つ又は複数の一体化された感知構成要素及び／又は伝送構成要素を含むことができる。例えば、操作部材１２２ａは、光ファイバケーブル、ロッド又はケーブル内で一体化される絶縁されたトランスデューサから形成することができ、又は、燃焼室のデータを検出し且つ通信する他のセンサを含むことができる。図１Ａには図示されないが、他の実施形態において、及び以下で詳細に説明されるように、噴射器１１０ａは、噴射器１１０ａ上の種々の位置にある他のセンサ又は監視装置を含むことができる。例えば、本体１１２ａは、本体１１２ａの材料の中に一体化される光ファイバを含むことができる。加えて、フローバルブ１２０ａは、噴射器１１０ａと関連付けられた１つ又は複数のコントローラに燃焼データを伝送するために、感知し又はセンサに搬送するように構成することができる。このデータは、無線、配線、光、又は他の伝送媒体を介してコントローラ１２６ａ又は他の構成要素に伝送することができる。こうしたフィードバックは、例えば、燃料送達圧、燃料噴射開始タイミング、複数の層化された又は層状給気を生じるための燃料噴射持続時間、燃焼室の圧力及び／又は温度、１つの、複数の、又は連続したプラズマの点火又は容量放電のタイミングなどを含む燃料噴射因子及び特徴を最適化するための極めて迅速且つ適応的な調整を可能にする。

コントローラ１２６ａ、ドライバ１２４ａ、及び／又は操作部材１２６ａによるこうしたフィードバックと適応的な調整はまた、パワー生産、燃費、及び窒素酸化物を含む汚染を引き起すエミッションの生成の減少又は排除のような結果の最適化を可能にする。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公開第２００６／０２３８０６８号は、噴射器１１０ａ及び本明細書で説明される他の噴射器の超音波トランスデューサを始動するのに適したドライバを説明する。

噴射器１１０ａはまた、エンジンヘッド１０７ａに隣接する端部１１９ａによって支えられる点火及び流量調整装置又はカバー１２１ａ（図１Ａに破線で示される）を随意的に含むことができる。カバー１２１ａは、フローバルブ１２０ａを少なくとも部分的に包囲し、又は取り囲む。カバー１２１ａは、センサ又は他の監視構成要素のような噴射器１１０ａの或る構成要素を保護するように構成されてもよい。カバー１２１ａはまた、噴射される燃料の点火のための触媒、触媒担体、及び／又は第１の電極として作用することができる。そのうえ、カバー１２１ａは、噴射される燃料の形状、パターン、及び／又は相に影響を及ぼすように構成することができる。フローバルブ１２０ａはまた、噴射される燃料のこれらの特性に影響を及ぼすように構成することができる。例えば、或る実施形態において、カバー１２１ａ及び／又はフローバルブ１２０ａは、これらの構成要素を通過して流れる燃料の突然のガス化をもたらすように構成することができる。より詳細には、カバー１２１ａ及び／又はフローバルブ１２０ａは、迅速に流入する液体燃料又は液体及び固体燃料の混合物からガス又は蒸気を生じる鋭い縁部、触媒、又は他の機能部を有する表面を含むことができる。フローバルブ１２０ａの作動の加速及び／又は周波数はまた、噴射される燃料をガス化することができる。作動時には、この突然のガス化は、ノズル部１１８ａから発せられる蒸気又はガスをより迅速に且つ完全に燃焼させる。そのうえ、この突然のガス化は、過熱する液体燃料及びプラズマ又は発射される燃料バーストの音響的勢いとの種々の組合せで用いられてもよい。またさらなる実施形態において、フローバルブ１２０ａの作動の周波数は、噴射される燃料の形状及び／又はパターンに有益に影響を及ぼすためにプラズマ発射を誘起することができる。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第４，１２２，８１６号は、噴射器１１０ａ及び本明細書で説明される他の噴射器によるプラズマ発射を始動するのに適したドライバを説明する。

例証される実施形態の別の態様によれば、及び以下で詳細に説明されるように、本体１１２ａの少なくとも一部は、未精製の燃料又は低いエネルギー密度の燃料を含む異なる燃料を燃焼させるために高エネルギー点火を可能にするのに適した１つ又は複数の誘電体材料１１７ａから作製される。これらの誘電体材料１１７ａは、点火のための火花又はプラズマの生産、分離、及び／又は送達に対する高電圧の十分な電気絶縁を提供することができる。特定の実施形態において、本体１１２ａは、単一の誘電体材料１１７ａから作製することができる。他の実施形態において、しかしながら、本体１１２ａは、２つ又はそれ以上の誘電体材料を含むことができる。例えば、少なくとも中間部１１６ａのセグメントは、第１の絶縁耐力を有する第１の誘電体材料から作製することができ、少なくともノズル部１１８ａのセグメントは、第１の絶縁耐力よりも大きい第２の絶縁耐力を有する誘電体材料から作製することができる。比較的強い第２の絶縁耐力により、第２の誘電体は、噴射器１１０ａを熱的及び機械的ショック、ファウリング、電圧トラッキングなどから保護することができる。適切な誘電体材料、並びに本体１１２ａ上のこれらの材料の場所の例は、以下で詳細に説明される。

誘電体材料に加えて、噴射器１１０ａはまた、点火イベントを発生させて噴射される燃料を燃焼させるために電源又は高電圧源に結合することができる。第１の電極は、噴射器１１０ａを通して延びる１つ又は複数の導体を介して電源（例えば、容量放電、誘導、又は圧電システムのような電圧発生源）に結合することができる。ノズル部１１８ａ、フローバルブ１２０ａ、及び／又はカバー１２１ａの領域は、エンジンヘッド１０７ａの対応する第２の電極と共に、点火イベント（例えば、燃焼を迅速に誘起し、推進し、及び完了させる超音波の適用と併せて、火花、プラズマ、圧縮点火作動、高エネルギー容量放電、延長された誘導により生じる火花（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅｄ ｓｐａｒｋｓ）、及び／又は直流又は高周波プラズマ）を発生させるために、第１の電極として動作することができる。以下で詳細に説明するように、第１の電極は、耐久性と長い耐用年数のために構成することができる。本開示のまたさらなる実施形態において、噴射器１１０ａは、燃焼室源からのエネルギーの変換を提供し、及び／又は燃焼イベントによって生じたエネルギーから噴射器１１０ａの１つ又は複数の構成要素を駆動するために熱化学再生を介して廃熱又はエネルギーを回収するように構成することができる。

図１Ａを参照して上記で説明された噴射器１１０ａの機能部は、図１Ｂ〜図９を参照して以下で説明される実施形態のいずれかに含めることができる。

一体化された燃料噴射器及び点火器及び関連する構成要素の付加的な実施形態
図１Ｂは、組み合わされた燃料噴射機能部及び点火機能部を含む、本開示の実施形態に従って構成される噴射器１００の側断面図である。以下で詳細に説明されるように、噴射器１００の例証される実施形態は、電磁操作部材組立体と、所望の燃料流動特徴を達成するのに燃料を正確に計量するための堅牢な、且つ多目的な、なお且つ機械的に巧みな組立体を提供する対応する弁組立体とを含む。例証される実施形態において、噴射器１００は、図１Ａを参照して上記で説明された噴射器１１０ａの対応する機能部と構造及び機能が概して類似している幾つかの機能部を含む。例えば、噴射器１００は、ベース部１０４とは反対側にノズル部１０２を含む。ノズル部１０２は、エンジンヘッドのポートを通して燃焼室との境界面におけるノズル部１０２の端の位置に少なくとも部分的に延びるように構成される。以下で詳細に説明されるように、ベース部１０４は、燃料源（例えば、加圧燃料源）から１つ又は複数の燃料を受け入れるように構成され、ノズル部１０２は、燃料出口通路１０３を通して燃焼室の中に燃料を送達する及び／又は正確に計量するように構成される。

例証される実施形態において、噴射器１００は、プランジャ又はドライバ１０８を始動させて弁組立体１１０を動かす、力発生器１０６を含む。力発生器１０６は、導電金属ケーシングのようなボビン又はハウジング１０９内に位置決めされる。力発生器のボビン又はハウジング１０９に適した材料は、例えば、ベリリア及び種々のグラファイト、銀、及び／又は熱伝達を強化するように設計されるアルミニウム充填ポリマーを含む。力発生器１０８及び／又はハウジング１０９はまた、電圧源又は他の適切なエネルギー源１１１、並びにコントローラに結合することができる。特定の実施形態において、力発生器１０６は、ドライバ１０８を動かすための電磁力発生器、圧電力発生器、又は他の適切なタイプの力発生器であるソレノイド巻線とすることができる。

弁組立体１１０は、ノズル部１０２にあるフローバルブ１１４と、ノズル部１０２とは反対側のベース部１０４にある止め部１１６とを有する操作部材１１２（例えば、ケーブル、硬くされたケーブル、ロッド、バルブエクステンションなど）を含む。特定の実施形態において、フローバルブ１１４は、操作部材１１２と一体に形成することができる。しかしながら、他の実施形態において、フローバルブ１１４は、操作部材１１２から分離して操作部材１１２に取り付けることができる。そのうえ、或る実施形態において、止め部１１６は、操作部材１１２の第２の端部に取り付けられる圧縮スプリングワイヤのようなワイヤとすることができる。例えば、止め部１１６は、操作部材１１２の環状溝に少なくとも部分的に組み込むことができ、環状溝は、止め部１１６の直径の少なくともおよそ５０％の深さを有する。他の実施形態において、しかしながら、止め部１１６及び本明細書で開示される他の止め部は、操作部材１１２に取り付けられる又は操作部材１１２と一体に形成される、操作部材１１２上の任意の他のタイプの突起部とすることができる。そのうえ、またさらなる実施形態において、止め部１１６は、磁石又は永久磁石のような引き付け要素とすることができる。止め部１１６は、力発生器１０６がドライバ１０８を始動して操作部材１１２を動かし、その結果としてフローバルブ１１４を開くときに、ドライバ１０８の接触面１１３と接触するように操作部材１１２上に位置決めされる。

閉位置において、フローバルブ１１４は、ノズル部１０２における弁座１２２に接触してとどまる。特定の実施形態において、弁座１２２に接触するフローバルブ１１４の表面は、弁座１２２に対するシーリングのために上仕上げ又は研磨された、概して球形の表面とすることができる。ノズル部１０２はまた、バルブ１１４を弁座１２２に接触して閉位置に少なくとも部分的に保持するために、ドライバ１０８をノズル部１０２の方に引き付ける、磁石、永久磁石などのようなバイアス又は引き付け要素１２４を含むことができる。例えば、引き付け要素１２４は、コントローラ又はコンピュータに結合することができ、ドライバ１０８をノズル部１０２の方に選択的に引き付ける。他の実施形態において、ドライバ１０８の始動は、引き付け要素１２４の引力を克服することができる。以下で詳細に説明されるように、バルブ１１４はまた、噴射器１００内の他のバイアス構成要素及び／又は燃料圧で閉位置に保持することができる。

ドライバ１０８が力発生器１０６からの励起に応答して噴射器１００を通して長手方向に動くことを可能にするために、ドライバ１０８は、噴射器１００のドライバ・キャビティ１１８の中に位置決めされる。そのうえ、操作部材１１２は、ドライバ１０８を長手方向に通して延びる操作部材・キャビティ又は開口部１２０の中に位置決めされる。開口部１２０は、これにより、ドライバ１０８が止め部１１６に接触するまで、ドライバ１０８が噴射器１００の中で操作部材１１２に関して長手方向に動くことを可能にする。例証される実施形態において、ドライバ１０８はまた、その中で長手方向に延び、且つ開口部１２０から半径方向に離間された、燃料キャビティ１２６を含む。燃料キャビティ１２６は、ベース部１０４の燃料通路又はチャネル１２８に流体的に結合される。燃料チャネル１２８はまた、燃料導管１３６に結合され、これは次に、加圧燃料源のような燃料源に結合される。特定の実施形態において、燃料導管１３６は、噴射器１００の本体に入る前の燃料をフィルタする又は他の方法で調整するように構成される燃料フィルタ１４２を含むことができる。

例証される実施形態において、ベース部１０４はまた、燃料チャネル１２８の中に位置決めされるバイアス部材１３０（例えば、コイル状にされた圧縮ばねのようなばね）を含む。バイアス部材１３０は、ドライバ１０８の第１のバイアス面１３２、並びに、燃料チャネル１２８の第２のバイアス面１３４に接触する。このように、バイアス部材１３０は、操作部材１１２及び対応するフローバルブ１１４を閉位置に保持するために、ドライバ１０８をノズル部１０２の方に付勢する。

力発生器のハウジング１０９は、ベース部１０４で第１のエンドキャップ１３７に、及びノズル部１０２で第２のエンドキャップ１３８に結合される。ハウジング１０９は、燃料が噴射器１００から逃げ出すのを防ぐために、第１のエンドキャップ１３７及び第２のエンドキャップ１３８の各々に取り付ける（例えば、はんだ付け、ろう付け、溶接、構造接着剤シーリング（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｌｙ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｓｅａｌｉｎｇ）などを介して密閉する）ことができる。Ｏリングのようなシール１４０はまた、ハウジング１０９と第１のエンドキャップ１３７及び第２のエンドキャップ１３８との間の流体密封接続を維持するのに用いることができる。

例証される実施形態の別の態様によれば、ベース部１０４のドライバ１０８の端部１４４は、概して円錐形又は円錐台形の形状を有する。より詳細には、ドライバ１０８の端部１４４は、概して円錐形又は円錐台形の形状を有する外端面１４６を有する。ドライバ１０８の外端面１４６は、適合する輪郭又は形状を有する第１のエンドキャップ１３７の対応する接触面１４８から離間される。フローバルブ１１４が弁座１２２に接触して閉位置にあり、且つドライバ１０８が弛緩された又は非始動状態にあるとき、外端面１４６は、エンドキャップ１３７の接触面１４８から第１の距離Ｄ_１だけ離間される。加えて、この位置で、ドライバ１０８の接触面１１３は、操作部材１１２上の止め部１１６から第２の距離Ｄ_２だけ離間される。第２の距離Ｄ_２は、したがって、ドライバ１０８が操作部材１１２の止め部１１６に突き当たる前にモーメントを得ることを可能にする。例えば、第１の距離Ｄ_１は、ドライバ１０８が操作部材１１２を介して フローバルブ１１４を動かしてフローバルブ１１４を開くために移動する総距離である。より詳細には、第１の距離Ｄ_１は、第２の距離Ｄ_２プラス燃焼室の中に燃料を噴射するのに十分なだけ弁座１２２から離間されるようにフローバルブ１１４が動く距離に少なくともほぼ等しい。一実施形態において、第２の距離Ｄ_２は、第１の距離Ｄ_１のおよそ１０％から４０％までの間とすることができる。他の実施形態において、しかしながら、第２の距離Ｄ_２は、第１の距離Ｄ_１の１０％未満又は４０％を上回ることができる。さらに他の実施形態において、第２の距離Ｄ_２は、弁が閉位置にあるときにドライバ１０８が操作部材止め部１１６と接触するように噴射器１００から無くすことができる。

作動時には、燃料導管１３６が、燃料フィルタ１４２を通して噴射器１００のベース部１０４の中に燃料を導入する。燃料が噴射器１００を通して流れる際に、コントローラは、力発生器１０６に正確に動力を与えてドライバ１０８を始動することができ、これが次に、操作部材１１２を動かしてフローバルブ１１４を弁座１２２から持ち上げて外す（すなわち、フローバルブ１１４を内向きに動かす）。始動されたドライバ１０８は、したがって、バイアス部材１３０及び／又は引き付け要素１２４のバイアス力を克服して、ノズル部１０２から離れる方に動くことができる。そのうえ、例証される実施形態は、止め部１１６に当たってバルブ１１４を動かす前にドライバ１０８が第２の距離Ｄ2を動く間にかなりのモーメント及び関連する運動エネルギーを得られるようにすることによって、比較的高い圧力差でのフローバルブ１１４の作動を可能にする。従って、ドライバ１０８は、フローバルブ１１４を動かすためにかなりの圧力勾配を克服することができる。第２の距離Ｄ２が無くされる実施形態において、ドライバ１０８は、力発生器１０６における電流の流れに応答して操作部材１１２を直接に又は即座に動かすことができる。

コントローラに応答しての力発生器１０６における電流の中断は、燃料の流れと結果として生じる圧力、バイアス部材１３０、及び／又は引き付け要素１２４がドライバ１０８を通常閉位置に付勢する又は強制することを可能にし、これが次に、フローバルブ１１４が通常閉位置に戻ることを可能にする。例えば、ドライバ１０８の遠位端部は、フローバルブ１１４と接触する又は他の方法で弁座１２２上の閉位置に動かすことができる。その後の力発生器１０６への電流の印加は、ドライバ１０８を動かして操作部材１１２に接触させ、且つ燃焼室の中に燃料を噴射するために再びバルブ１１４を弁座１２２から動かす又は持ち上げて外すことができる。

燃料からの粒子及びごみをフィルタリングすることに加えて、ベース部１０４におけるフィルタ１４２はまた、あらゆる単原子の又はイオンの水素が、バイアス部材１３０を収容する燃料チャネル１２８の中を含む噴射器１００の中にさらに通るのを防ぐための、触媒処理装置として機能することができる。この目的は、酸性の環境での溶接作業中及び金属めっき作業中に直面する場合があるように、合金鋼が、こうした合金の劣化及び脆化を引き起こす単原子の水素及びイオンの水素に曝されるにもかかわらず、二原子の水素（Ｈ₂）によって脆化されることにならないことを見出すことによって支持される。したがって、フィルタ１４２は、水素脆化によるバイアス部材１３０の不利な劣化を防ぐことができる。以下の式Ｆ１及びＦ２は、フィルタ１４２の触媒作用による水素イオン及び原子状水素の除去を要約するものである。
２Ｈ＋＋２ｅ^-→Ｈ₂ 式Ｆ１
２Ｈ→Ｈ₂ 式Ｆ２

式Ｆ１のプロセスにおいて、電子は、金属製の燃料導管１３６を介して噴射器１００を電子源に接地することによって供給される。電子はまた、式Ｆ１のプロセスを達成するために力発生器１０６の一方の端を導電ハウジング１０９に接地することによって供給されてもよい。単原子の水素からの二原子の水素の核生成は、例えば、アルミニウム及び／又はアルミニウム−ケイ素合金のような基体の表面を含むファイバ及び／又は粒子としてフィルタ１４２の中に組み入れられてもよい酸化亜鉛、酸化スズ、クロミア（ｃｈｒｏｍｉａ）、アルミナ、及びシリカのような酸化物を含む種々の薬剤及び化合物によって保証することができる。アルミニウム、マグネシウム、又は亜鉛のような金属及び／又は合金で作製される、こうしたファイバ、粒子、及び／又は他の適切な形態はまた、フィルタ１４２の中で触媒として働くことができる。同様に、式Ｆ１及びＦ２によって要約されるように触媒処理を提供するために、種々の基体上のこれらの金属の化学気相成長堆積及び／又はスパッタ堆積され、その後部分酸化されたものを、フィルタ１４２の中に位置決めすることができる。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号で説明されるように、水蒸気を含有する「含酸素」燃料のような酸化ポテンシャルを提供する燃料は、こうした金属酸化物の自己回復を可能にする。バイアス部材１３０に対してピアノ線、ばね鋼、析出硬化（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ−ｈａｒｄｅｎｅｄ）（ＰＨ）鋼、又はクロム−ケイ素合金鋼のような高強度合金材料が選択される実施形態では、付加的な保護がまた、アルミニウムのような保護金属でバイアス部材１３０をめっきすることによって提供されてもよい。例えば、バイアス部材１３０は、例えば、溶融めっき法、電解めっき法、化学蒸着法、及び／又はスパッタリング法を含む任意の適切なめっき法でめっきすることができる。

例証される実施形態の噴射器１００はまた、嫌気性消化、熱解離、又は天然ガス源からのメタン、並びに選ばれた炭化水素の電気分解、熱分解、又は改質（ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）によって生産される水素の混合物として生産される、水素で特徴付けられる燃料を含む、超高圧燃料を分与することができる。１０，０００ｐｓｉの水素、メタン、アンモニア、又は他の水素で特徴付けられる混合物のようなこうした加圧された燃料は、噴射器１００に供給することができ、所望の燃料バーストを達成するために噴射器１００によって正確に計量される。

例証される実施形態の別の特徴によれば、ドライバ１０８は、噴射器１００の中の比較的長い構成要素として割り当てられる（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｅｄ）。より詳細には、ドライバ１０８の長手方向の長さ及び対応する力発生器１０６の長手方向の長さは、ドライバ１０８の直径よりも数倍大きい場合がある。これは、噴射器１００を通して流れる燃料によるこれらの構成要素の冷却を可能にし、又はそうでなければ容易にすることができる。より詳細には、噴射器１００を通して流れる燃料は、ドライバ１０８及び／又は力発生器１０６を冷却することができる。例えば、燃料が、噴射器１００に沿って長手方向に延びる燃料チャネル又は通路１１３に沿って、並びに燃料ボア又はキャビティ１２６の中のドライバ１０８を通して、及び／又はドライバ１０８を概して取り囲むドライバ・キャビティ１１８の第２の燃料ボア又は通路１５０の中のドライバ１０８の周りに流れるのに伴って、燃料は、ドライバ１０８から熱を吸収することができる。これは、エンジンのバルブカバーの周りの及び／又は下の環境の温度が、力発生器１０６の中のマグネットワイヤを絶縁するポリマー化合物の作動限界に一般に近づくので、噴射器の外側周囲部への熱を排出する機会を事実上なくす現代のオーバーヘッド・バルブ・エンジンの多くの用途に有利である。

図２は、本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器２００の部分側断面図である。噴射器２００は、図１Ｂで例証される噴射器１００及び本明細書で開示される他の噴射器の対応する機能部と構造及び機能が概して類似している幾つかの機能部を含む。例えば、図２で例証される噴射器２００は、燃料導管１３６と、力発生器１０６と、ドライバ１０８と、対応する操作部材１１２及び関連するフローバルブ１１４とを含む。例証される噴射器２００はまた、ドライバ１０８を通常閉位置に引き付ける又は強制するためにバイアス又は引き付け要素２１２（例えば、リング磁石又は永久リング磁石）を含む。バルブ１１４はまた、バルブ１１４での気泡のないシーリングが望まれる用途に対して及び沈殿するか又は他の方法で固体粒子を生じる可能性がある燃料を使用するときに、リング状エラストマー・シール又はＯリングのようなシール２１８を含むことができる。

例証される実施形態において、噴射器２００は、燃料がこれらの構成要素の表面と接触し、且つ冷却する又は他の方法でこれらの構成要素から燃料に熱を伝達することを可能にする、噴射器２００の種々の構成要素を通して燃料を導く幾つかの付加的な燃料流路又はチャネルをさらに含む。より詳細には、例証される実施形態において力発生器１０６（複数のソレノイド巻線を含んでもよい）を冷却するために、噴射器２００は、燃料導管１３６と力発生器１０６における入側分配器２０４（例えば、環状又はリング状分配器）との間に結合される第１の燃料冷却通路２０２を含む。入側分配器２０４は、複数の入側ベント２０６を通して力発生器１０６の周りのハウジング１０９の中に燃料を分散させる。噴射器２００はまた、燃料が力発生器１０６を出て出側分配器又は収集器２１０（例えば、環状又はリング状分配器）に集まることを可能にする、複数の出側ベント２０８を含む。第２の燃料冷却通路２１２は、出側分配器２１０から燃料チャネル２１４に延びる。バルブ１１４が開く際に、燃料は、燃料チャネル２１４から燃料出口通路１０３を通過することによって噴射器２００を出ることができる。

例証される実施形態の別の特徴によれば、噴射器２００はまた、燃料が力発生器１０６とドライバ１０８との間を通ることを可能にするために、半径方向外向きに延びる付加的な燃料通路２１６を含む。例えば、これらの燃料通路２１６は、ドライバ・キャビティ１１８の燃料ボア１５０を、力発生器１０６を包囲するハウジング１０９と流体的に結合する。従って、作動中に、燃料はまた、例えば力発生器１０６及びドライバ１０８のような噴射器２００の構成要素から熱を伝達するために、半径方向外向きに及び／又は半径方向内向きに通過することができる。

４ストローク・エンジン用途のような特定の実施形態において、燃料噴射が起こる間の期間は、典型的には、全サイクル（例えば、７２０°）のうちの約３０°から１２０°までのすべての他のクランク回転の範囲である。長手方向の燃料キャビティ１２６及び１１３（図１）は、したがって、特に、およそ３０°から１２０°までの範囲のクランク回転の期間の間に、ドライバ１０８の急冷を提供することができる。従って、ドライバ１０８は、ソレノイド・コイル又は力発生器１０６からの排熱を受け取る内部ヒートシンクとして働くことができる。付加的な熱はまた、力発生器１０６から種々の燃料分配器及び通路２０４、２０６、２０８、及び２１６を通して循環する燃料に排出することができる。したがって、ドライバ１０８及びバルブ１１４が通常閉位置にあるときのクランク回転の６９０°〜７２０°期間の間に、力発生器１０６は、効率的な迅速なアクション及び長寿命を保証するために優れた排熱機能を備えることができる。

噴射器１００、２００の構成要素からのこうした熱伝達は、環境に失われる代わりに燃焼室に送達される燃料に有益に付加することができる。同様に、熱電、光電、振動、及び圧力圧電発電機によるエネルギー収穫は、こうしたヒートシンク機能をもつこれらの噴射器の実施形態を通過する燃料へのこうした熱伝達によって容易にされる。こうした熱伝達は、長寿命、摩擦の最小化、及び力発生器１０６及びドライバ１０８を適切に冷却する迅速な作動のために有益である。力発生器１０６構成要素及び関係する機能部を通して流れる燃料に熱を伝達することは、力発生器１０６を含む低コストのモジュラ式構成要素組立体が断熱ガラス又はポリマー内に組み入れられることを可能にする。

図３Ａは、ドライバ１０８の等角図であり、図３Ｂは、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに実質的に沿って見た側断面図であり、図３Ｃは、ドライバ１０８の機能部のうちの幾つかを例証する図３Ａの線３Ｃ−３Ｃに実質的に沿って見た側断面図である。図３Ａ〜図３Ｃを共に参照すると、ドライバ１０８は、それを通して中心に及び長手方向に延びる開口部１２０を備えた本体３０１を含む。開口部１２０は、図１Ｂの操作部材１１２を移動可能に受け入れるように構成される。本体３０１はまた、開口部１２０から半径方向に間隔をおいて配置された１つ又は複数の燃料キャビティ１２６（例えば、図３Ｃで例証される第１〜第６の燃料キャビティ１２６ａ〜１２６ｆ）に流体的に結合される、最初の燃料チャネル１２８を含む。燃料キャビティ１２６は、燃料が本体３０１と接触しながらそれを通して流れることを可能にするために、ドライバ１０８を長手方向に通して延びる。ドライバ１０８は、例証される実施形態において対称に間隔をおいて配置される６つの燃料キャビティ１２６を含むが、他の実施形態において、ドライバは、対称な又は非対称な分布パターンで位置決めされるより多くの又はより少ない燃料キャビティ１２６を有することができる。本体３０１の外面はまた、燃料がドライバ・キャビティ１１８（図１Ｂ）内のドライバ１０８の周りに流れることを可能にするために、複数のリッジ３０４（図３Ｃ）を含む。

例証される実施形態のまた別の特徴によれば、ドライバ１０８の本体３０１は、燃料キャビティ１２８のうちの１つから半径方向外向きに延びるスロット又はスリット３０２を含む。特定の実施形態において、スリット３０２は、開口部１２０から半径方向外向きに延びる概して直線形のスリット又はスロットとすることができる。他の実施形態において、しかしながら、スリット３０２は、概して湾曲した形状又は渦巻き形状を有することができる。スリット３０２は、作動中にドライバ１０８に渦電流が生成するのを防ぐために、ドライバ１０８の本体３０１の少なくとも一部における材料の不連続部となるように構成される。こうした渦電流はまた、ドライバ１０８を高い電気抵抗をもつ強磁性合金から形成することによっても防ぐことができる。

図４は、本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器のノズル部４０２の部分側断面図である。ノズル部４０２は、上記で説明された噴射器の対応する機能部と構造及び機能が概して類似している幾つかの機能部を含む。以下で詳細に説明されるように、しかしながら、ノズル部４０２は、燃焼室への所定の又は所望の圧力勾配に達するときに始動する又は他の方法で燃焼室の中に燃料を噴射するように構成される。こうした圧力勾配は、例えば、閉位置の方に通常バイアスされるフローバルブを開くのに十分なだけのクラッキング圧として言及することができる。例証される実施形態において、例えば、ノズル部４０２は、フローバルブ４４１が閉位置にあるときに弁座４２２と接触する、外方に開くフローバルブ４４１を含む。弁４４１は、燃料通路４２６の中に延びる操作部材４１２（例えば、ケーブル、ロッドなど）に結合される。操作部材４１２は、バイアス部材４３０（例えば、圧縮ばね）と係合する端部又は止め部４３１を含む。例証される実施形態において、止め部４３１は、変形された端部のような操作部材４１２の一体の部分である。他の実施形態において、しかしながら、止め部４３１は、操作部材４１２に取り付けられる別個の部品とすることができる。バイアス部材４３０は、弁４４１を弁座４２２と接触する閉位置に保持するために、止め部４３１と接触し、操作部材４１２に張力をかける。

作動中に、燃料通路４２６の中の燃料の圧力が所定のクラッキング圧に増加する際に、弁４４１に対してかかる圧力が、バイアス部材４３０の力に打ち勝ち、これにより、フローバルブ４４１を開き、燃焼室の中に燃料を噴射する。ノズル部４０２が燃料を噴射し、燃料通路４２６の中の圧力が低下した後で、バイアス部材４３０は、操作部材４１２上の止め部４３１を介してフローバルブ４４１を閉位置に付勢することによって、十分な閉鎖力を提供する。特定の実施形態において、上記で説明されたフローバルブ４４１の始動は、ノズル部４０２の中の燃料の圧力を制御することによってのみ制御することができる。他の実施形態において、しかしながら、ノズル部４０２は、１つ又は複数の他のドライバ又は力発生器（例えば、磁石、永久磁石、電磁ソレノイド、圧電発電機など）と組み合わせて燃料圧を介してフローバルブ４４１の始動を制御することができる。所望のクラッキング圧は、監視される燃焼室特性及び燃料特徴に従って適応して選ぶことができる。そのうえ、フローバルブ４４１及び／又は操作部材４１２は、燃焼室におけるこれらの特性を監視するために、１つ又は複数の光ファイバ又は他の監視構成要素を収容することができる。

例証される実施形態の別の特徴によれば、ノズル部４０２は、フローバルブ４４１に隣接する電極４０８を含む。従って、電極４０８とフローバルブ４４１は、ノズル部４０２が燃焼室の中に噴射する燃料を燃焼させるために、点火イベントを生じるように構成される。特定の実施形態において、電極４０８及び／又はフローバルブ４４１は、燃焼室に入る燃料の燃焼に必要とされる点火イベントのエネルギー（例えば、火花又はプラズマエネルギー）を減少させ又はなくすために、燃焼開始触媒として働く材料で被覆する又はそうでなければ該材料から形成することができる。こうしたコーティングにさらに代わるのは、本出願と同時に出願され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、複数のドライバ及び／又はイオン化制御を備える燃焼室における燃料給気の形状設定（代理人整理番号６９５４５−８０３４ＵＳ）と題する米国特許出願で開示するように、噴射される燃料のイオン化を制御することである。

図５Ａ及び図５Ｂは、本開示のさらなる実施形態に従って構成される弁及びノズル組立体の略図である。より詳細には、図５Ａは、油圧により始動される弁組立体５０１を例証する油圧回路５００ａの略図である。例証される実施形態において、弁組立体５０１は、油圧操作部材５０６及びノズル端又は先端５０４の各々に結合される弁５０２を含む。操作部材５０６は、したがって、燃料が弁５０２を通って流れてノズル先端部５０４を出て燃焼室に入ることを可能にするために、弁５０２を油圧により動かす、始動する、又は他の方法で開くことができる。図５Ｂは、弁５０２を電気により又は電磁気により始動するための電気回路５００ｂの略図である。例証される実施形態において、弁組立体５０１はまた、電気又は電磁操作部材５０６及びノズル５０４の各々に結合される弁５０２を含む。操作部材５０６は、したがって弁５０２を電気的に始動して開くか又は他の方法で弁５０２を動かして燃料がノズル先端部５０４を通して燃焼室の中に流れるようにすることができる、電磁ソレノイド又は圧電により作動される組立体を含むことができる。図５Ｂで例証される実施形態のさらなる特徴によれば、ノズル先端部５０４は、導電性材料で作製することができ、且つまた、対応する接地された点火機能部５０８と共に点火イベントを発生させるために、高電圧源のようなエネルギー源に結合することができる。従って、点火イベントを発生させるために、ノズル先端部５０４に火花電圧を送達することができる。

図６Ａは、図５Ａ及び図５Ｂの概略的回路で例証される機能部、並びに本明細書で開示される他の組み合わされた噴射器及び点火器の機能部のうちの幾つかを含むことができる、本開示の別の実施形態に従って構成される、噴射器６００の側断面図であり、図６Ｂは、噴射器６００の部分分解側断面図である。図６Ａ及び図６Ｂを共に参照すると、噴射器６００は、ノズル端部６０４とは反対側のベース部６０２を含む。ベース部６０２は、操作部材本体６０７の操作部材・キャビティ６０９の中に位置決めされたプランジャ又はドライバ６１０を含む操作部材組立体６０６を支える。操作部材組立体６０６は、操作部材・キャビティ６０９（図６Ａ）の中のドライバ６１０及び対応するフローバルブ６１４を取り囲む力発生器６０８をさらに含む。力発生器６０８は、継手６１６を介してエネルギー源に結合することができるソレノイド（例えば、電磁式又は圧電式）又は他の適切な巻線とすることができる。バイアス部材６１２は、ドライバ６１０及び対応するフローバルブ６１４をノズル部６０４の方の通常閉位置に付勢する。力発生器６０８は、したがって、バイアス部材６１２を少なくとも部分的に圧縮し、且つフローバルブ６１４を開位置に動かして燃料が燃料通路６１５を通して流れることを可能にするために、ノズル部６０４から遠ざかる方へのドライバ６１０の移動を誘起することができる。

ベース部６０２はまた、操作部材・キャビティ６０９の中に燃料を導入する導入燃料通路６１９（図６Ａ）をその中に有する、延長部６１７を含む。圧力継手６０３は、噴射器６００の中に流れる燃料の圧力をさらに調整するために延長部６１７に取り付けることができる。

例証される実施形態において、噴射器６００は、噴射器６００の種々の構成要素を取り囲む第１の絶縁体６１８と第２の絶縁体６２０とを含む。より詳細には、ドライバ６１０は、第１の絶縁体６１８の中に少なくとも部分的に位置決めされる（例えば、モールドされる）。第１の絶縁体６１８及び／又は第２の絶縁体６２０は、例えば、ガラス、ガラス−セラミック、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデン（ＴＨＶ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｙｔｏｎｅ）（ＰＥＥＫ）、又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）絶縁体を含む任意の適切な絶縁材から作製することができる。またさらなる実施形態において、これらの絶縁体は、燃焼室から放出される放射を受ける及び／又は分析する組み込まれる光学方式の（ｐｈｏｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ）計装を収容するために、透明な絶縁本体とすることができる。そのうえ、これらの絶縁体、並びに本明細書で開示される噴射器の他の絶縁構成要素は、本出願と同時に出願され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、セラミック絶縁体並びにその使用及び製造方法（代理人整理番号６９５４５−８０３６ＵＳ）と題する米国特許出願で開示されるプロセスからの材料を含むことができ、及び／又は該材料から形成することができる。

図６Ｃは、第１の絶縁体６１８の幾つかの機能部を例証する側断面図である。図６Ｃを参照すると、第１の絶縁体６１８は、ノズル又は第２の端部６５３とは反対側のベース又は第１の端部６５１を含む。第１の端部６５１は、ドライバ６１０（図６Ａ）を受け入れるように構成される概して円錐形の端部６５２を有する操作部材・キャビティ６５０を含む。第１の絶縁体６１８はまた、弁６１４が閉位置にあるときに燃料の流れを遮るために弁６１４（図６Ａ）と接触するように構成される弁座６５４を含む。燃料チャネル６５６は、操作部材・キャビティ６５０から第２の端部６５３まで第１の絶縁体６１８を通して長手方向に延びる。同じく以下で詳細に解説されるように、第２の端部６５３は、噴射器６００の導電ノズル先端部に結合されるように構成される。

例証される実施形態の別の特徴によれば、第１の絶縁体６１８の外面は、第１の端部６５１の周りに周方向に延びる複数のリブ６５８を含む。そのうえ、第２の端部６５３の外面は、概して平滑又は平坦であり、概して円錐形又は円錐台形の形状を有して延びる。以下で詳細に説明されるように、第１の絶縁体６１８の第２の端部６５３は、第２の絶縁体６２０の対応するキャビティの中に嵌合し又は他の方法で適合するように構成される。そのうえ、変圧器コイルのような導電コイル６２３（図６Ａ及び図６Ｂ）を、第１の絶縁体６１８の第２の端部６５３の外面の周りに巻くことができ、これにより、組み立てられた状態で第１の絶縁体６１８と第２の絶縁体６２０との間に位置決めすることができる。

図６Ｄは、第２の絶縁体６２０の側断面図である。第２の絶縁体６２０は、ノズル又は第２の端部６６３とは反対側のベース又は第１の端部６６１を含む。第１の端部６６１は、第２の端部６６３の方に細くテーパする概して円錐形の形状を有する第１のキャビティ部６６０を含む（例えば、第１のキャビティ部６６０の断面寸法は第２の端部６６３の方に小さくなっていく）。第１のキャビティ部６６０は、第１の絶縁体６１８のテーパした第２の端部６５３を受け入れるように構成される。第２の絶縁体６２０の第２の端部６６３は、第１のキャビティ部６６０とは反対側の、及び第１のキャビティ部６６０から延びる、第２のキャビティ部６６２を含む。第２のキャビティ部６６２もまた概して円錐形の形状を有するが、第２のキャビティ部６６０は、ベース部６６１の方に細くテーパする（例えば、第２のキャビティ６６２の断面寸法は第２の端部６６３の方に小さくなっていき、これにより第１のキャビティ部６６０の反対方向にテーパする）。第２のキャビティ部６６２は、以下で詳細に説明されるように噴射器６００の導電噴射先端部を少なくとも部分的に取り囲むように構成される。

例証される実施形態の別の特徴によれば、第２の絶縁体６２０の第１の端部６６１の外面は、第１の端部６６１の周りに周方向に延びる複数のリブ６６４を含む。これらのリブ６６４は、第１の絶縁体６１８（図６Ｃ）のリブ６５８と適合する又は他の方法で概して位置合わせされるように構成される。

図６Ａ及び図６Ｂを再び参照すると、噴射器６００は、導電噴射端部又はノズル噴射先端部６２１を含む。噴射先端部６２１は、第１の絶縁体６１８及び／又は第２の絶縁体６２０によって支えられ、且つ燃焼室境界面に位置決めされるように構成される、金属部材とすることができる。以下で詳細に説明されるように、噴射先端部６２１は、単独で、又は噴射器６００の他の燃料計量構成要素と組み合わせて、選択的に燃料を噴射するように構成される。そのうえ、噴射先端部６２１は、高電圧源のようなエネルギー源に結合される。より詳細には、噴射器６００は、第１の絶縁体６１８と第２の絶縁体６２０との間の境界面の周りに周方向に延びる導電バンド６２５（例えば、金属バンド）を含む。導電バンド６２５は、図６Ｅ及び図６Ｆを参照して以下で説明されるように導体又はスパーク・リードを介して電圧源に結合することができる。例えば、図６Ｅは、平面図であり、図６Ｆは、スパーク・リード又は電圧リード６３２に結合される導電バンド６２５を含む導電クランプ組立体６３０の側面図である。クランプ組立体６３０はまた、噴射器６００上の導電バンド６２５の取り付け及び除去を容易にするために、取り外し可能な係止部材６３４を含む。クランプ組立体６３０は、したがって、導電バンド６２５及び電圧リード６３２を図６Ａ及び図６Ｂの噴射器６００に取り外し可能に結合することができる。より詳細には、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｅ、及び図６Ｆを共に参照すると、導電バンド６２５を介して電圧リード６３２を渦巻き状に巻かれた導体６２３に導電的に結合するために、クランプ組立体６３０を、第１の絶縁体６１８と第２の絶縁体６２０との間の境界面で噴射器６００の中間部に取り付けることができる。

従って、導電バンド６２５は、導体６２３を介して噴射先端部６２１に結合され、これは、第１の絶縁体６１８の第２の端部６５３に沿って噴射先端部６２１に延びるアルミニウム又は銅線とすることができる。例証される実施形態において、例えば、導体６２３は、第１の絶縁体６１８の第２の端部６５３の周りに渦巻き状に巻かれ、且つ第１の絶縁体６１８と第２の絶縁体６２０との間に位置決めされる。したがって、適切な高電圧源から噴射先端部６２１に火花電圧を送達することができる。

図６Ａ及び図６Ｂを再び参照すると、ノズル部６０４は、第２の絶縁体６２０に結合される燃焼室部材又はシール６２２をさらに含む。燃焼室シール６２２は、エンジンヘッドのポートを多数のねじ山６２４とねじ式に係合するように構成される金属部材とすることができる。シール６２２はまた、対応する点火電極又は機能部６２６（第１の点火機能部６２６ａ及び第２の点火機能部６２６ｂとして個々に識別される）を支える。例証される実施形態において２つのみの点火機能部６２６が示されるが、他の実施形態において、シール６２２は、任意の特定の用途に望まれる火花侵食寿命を提供するのに適した複数の点火機能部を支えることができる。特定の実施形態において、点火機能部６２６は、始動時に抵抗加熱による点火、触媒による点火、及び／又は火花点火を提供するが、その後、作動サイクルの全体を通して非常に低い電気エネルギー消費又は消費なしで点火を提供するのに十分なだけ熱いままである、カンタル合金のような材料から作製することができる。燃焼プロセスからの熱を取り入れることによる点火のためのこの形態の熱の収穫は、エンジン−サイクル（５５〜７５％の損失）、オルタネータ（１０〜３０％の損失）、バッテリ（１０〜４０％の損失）、並びに点火回路及びコイル（１０〜４０％の損失）に寄与することがある損失のような損失を回避することによって全体的作動効率も改善しながら、システムの重量、費用、及び故障傾向を最小にする目的のために有利となる可能性がある。

本開示の或る実施形態において、燃焼室の中に燃料を選択的に送達するためにフローバルブを開くのに必要とされるクラッキング圧は、本明細書で開示される力発生器、ドライバ、操作部材、フローバルブなどの種々の構成によって制御することができる。図６Ａ及び図６Ｂで例証される実施形態において、しかしながら、噴射先端部６２１はまた、意図せぬ時点で燃焼室の中に燃料を噴射するのを防ぐ一助とすることもできる幾つかの燃料計量機能部を含む。例えば、図６Ｇは、噴射器６００のノズル部６０４の部分側断面図である。図６Ｇに示すように、噴射先端部６２１は、第１の絶縁体６１８と第２の絶縁体６２０（図６Ｇには図示せず）との間でシールされ、且つ電圧源に結合される、リード線又は導体６２３に結合される。

図６Ｇに示すように、噴射先端部６２１は、それを通して部分的に長手方向に延びる燃料キャビティ６７０を含む。燃料キャビティ６７０は、噴射先端部６２１の中に燃料を導入するために、第１の絶縁体６１８の燃料チャネル６５６に流体的に結合される。例証される実施形態において、しかしながら、燃料キャビティ６７０は、噴射先端部６２１の遠位端部６７１で噴射先端部６２１を出ない（例えば、燃料キャビティ６７０は、噴射先端部６２１を通して部分的に延びる止り穴とすることができる）。むしろ、噴射先端部は、燃料キャビティ６７０に結合される複数の燃料出口又は送達通路６７２を含む。例証される実施形態において、個々の燃料送達通路６７２は、噴射先端部６２１の縦軸に関して或る傾斜角で燃料キャビティ６７０から延びる。噴射先端部６２１は、所定のクラッキング圧のような所定の圧力の下で燃料送達通路６７２の各々をシールする変形可能な又はエラストマーのスリーブ６７４のようなスリーブ６７４でさらに少なくとも部分的に覆われる。スリーブ６７４は、第１の絶縁体６１８によって軸方向の変位に対して固定され、第２の絶縁体６２０（図６Ａ）内の直径のスペースに閉じ込められる。所定の圧力に達したときに、エラストマー・スリーブ６７４は、燃料が燃料送達通路６７２を介して噴射先端部６２１の燃料キャビティ６７０から出ることを可能にするために、変形し又は膨張することができる。したがって、エラストマー・スリーブ６７４は、噴射器６００の中の燃料の圧力によって制御することができる付加的な燃料計量機能部を提供し、これにより、意図された燃焼イベントの間で燃焼室の中に燃料が不注意で入るのを防ぐ。

スリーブ６７４は、以下の表１に示すように幾つかの異なる適切なポリマーから作製することができる。例えば、スリーブ６７４は、スリーブ６７４の内側に緊密に沿って通過する燃料をこれが冷却し、且つ長寿命エラストマー材料として存続可能であるので、普及しているエラストマーを含む多くの適切なポリマーから作製されてもよい。スリーブ６７４の極めて長寿命且つ堅牢な耐熱の実施形態は、Ｖｉｔｏｎ、フッ化ケイ素、ＰＥＮ、アラミド及び／又はＫａｐｔｏｎのよりエラストマー性のフィルム管の上にＰＢＯ又はＫａｐｔｏｎファイバの中空の管を編み組みする（ｗｅａｖｉｎｇ）ことによって作製することができる。組立体を反射アルミニウム又はクロムの１つ又は複数の薄層でコーティングすることによって付加的な保護が提供されてもよい。

ＰＢＯ ＝ ポリベンゾオキサゾール（Ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｌｘａｚｏｌｅ）
Ｋａｐｔｏｎ ＝ ポリ（４，４’−オキシジフェニレン−ピロメリットイミド）
アラミド ＝ ポリ−メタフェニレンイソフタルアミド（ＭＰＩＡ）
ＰＥＮ ＝ ポリエチレンナフタレート

図７Ａは、本開示の別の実施形態に従って構成される噴射器７００の側断面図である。図７Ａで例証される噴射器７００は、本明細書で並びに参照により本明細書に組み込まれる特許及び特許出願で説明される噴射器の対応する機能部と構造及び機能が概して類似している幾つかの機能部を含む。従って、上記で説明されている噴射器７００の幾つかの機能部は、図７Ａを参照して説明されない場合がある。例証される実施形態において、噴射器７００は、第２の又はノズル部７０２とは反対側の第１の又はベース部７０４を含む。ベース部７０２は、最初の燃料チャンバ又はチャネル７０８の中に燃料を導入するために、加圧燃料源のような燃料源に結合されるように構成される圧力取付具７０６を含む。燃料は、最初の燃料チャネル７０８からベース部７０２を通して、噴射器７００を通してノズル部７０４まで長手方向に延びる燃料通路７１０に移行する。外方に開くフローバルブ７１２は、燃料通路７１０からノズル部７０４の外への燃料の流れを計量する又は他の方法で制御するためにノズル部７０４に位置決めされる。例えば、フローバルブ７１２は、燃料の流れを阻止する又は閉鎖するために弁座に接触してとどまることができ、フローバルブ７１２は、燃焼室の中に燃料を噴射するために弁座から遠ざかる方に動くことができる。ケーブル組立体又は操作部材７１４は、フローバルブ７１２を動かすためにフローバルブ７１２に作動可能に結合される。操作部材７１４は、上記で詳細に説明されるように１つ又は複数の光学監視機能部を収容することができる、硬くされたロッド又は類似のデバイスとすることができる。操作部材７１４はまた、噴射器７００を制御するためのコンピュータ又は他の処理装置に結合することができる。

例証される実施形態において、伝達要素又は止め部７１６は、噴射器７００のベース部７０２で操作部材７１４に取り付けられる又は他の方法で結合される。止め部７１６は、ドライバ７１８が操作部材７１４を動かしてフローバルブ７１２を開く又は閉じることができるように、プランジャ又はドライバ７１８と接触するように構成される。ドライバ７１８は、強磁性材料で作製することができ、操作部材７１４を動かすために機械的に、電気機械的に、及び／又は磁気的に始動されるように構成される。より詳細には、ドライバ７１８は、ベース部７０２のドライバ・キャビティ７２０の中に位置決めされる。ドライバ７１８の第１の接触面は、電磁磁極片７２６から第１の距離Ｄ_１だけ離間され、ドライバ７１８の第２の接触面は、止め部７１６から第１の距離Ｄ_１よりも小さい第２の距離Ｄ_２だけ離間される。

ソレノイド巻線のような力発生器７２８が、ドライバ・キャビティ７２０の中のドライバ７１８を取り囲む。そのうえ、ドライバ７１８はまた、ドライバ・キャビティ７２０の中の第１のバイアス部材７２２、第２のバイアス部材７２４、及び電磁磁極片７２６の近傍に位置決めされる。第１のバイアス部材７２２は、操作部材７１４の周りに同軸方向に位置決めされ、且つ止め部７１６及び磁極片７２６と接触する、圧縮ばねとすることができる。従って、第１のバイアス部材７２２は、操作部材７１４に張力をかけてフローバルブ７１２を通常閉位置に保持するために、止め部７１６を磁極片７２６から遠ざかる方に（例えば、ベース部の方に）付勢する。第２のバイアス部材７２４は、ドライバ７１８と磁極片７２６との間に位置決めされる。例証される実施形態において、第２のバイアス部材７２４は、円板ばねであり、磁極片７２６は、ドライバ７１８を引き付ける電磁極とすることができる。第２のバイアス部材７２４は、非磁性合金のような非磁性材料から作製することができる。従って、第２のバイアス部材７２４は、ドライバ７１８を磁極片７２６から遠ざかる方に付勢するために、圧縮ばねとして作用することができる。第２のバイアス部材７２４はまた、ドライバ７１８が磁極片７２６に付着するのを防ぐのに十分な非磁性ギャップを、ドライバ７１８と磁極片７２６との間に提供する。例証される実施形態において、ベース部７０２は、ドライバ７１８をベース部７０２の方に引き付ける磁石のような第３のバイアス部材又は引き付け要素７３０をさらに含む。

作動時には、電流又は他のエネルギーを力発生器７２８に与えることで、フローバルブ７１２を開く。より詳細には、電流を力発生器７２８に与えることで、ドライバ７１８を磁極片７２６の方に強制する。ドライバ７１８が伝達要素又は止め部７１６の方に第２の距離Ｄ_２だけ動く際に、ドライバ７１８は、止め部７１６に突き当 たる又は接触する前に、モーメント及び関連する運動エネルギーを得る。止め部７１６を磁極片７２６の方に第１の距離Ｄ_１だけ動かすことで、操作部材７１４の張力が解除されてフローバルブ７１２が開くようになる。ドライバ７１８が磁極片７２６の方に動く際に、ドライバ７１８は、第１のバイアス部材７２２及び第２のバイアス部材７２４を圧縮する。従って、第１のバイアス部材７２２、第２のバイアス部材７２４、及び引き付け要素７３０は、ドライバ７１８をベース部７０２の方に付勢して、止め部７１６が操作部材７１４に張力をかけて、フローバルブ７１２を閉じられるようにすることができる。そのうえ、ドライバ７１８が磁極片７２６の方に拍動されるときに、ドライバ７１８を拍動する又は他の方法で始動するために選ばれた「保持」周波数に従って、力発生器７２８にエネルギーを印加して、拍動する電流を生じることができる。

図７Ｂは、図７Ａの噴射器７００のノズル部７０４の弁組立体の拡大部分側断面図であり、図７Ｃは、弁組立体７４２のバルブガイド７４０の側面図である。図７Ｂ及び図７Ｃを共に参照すると、ノズル部７０４は、その中で長手方向に延びる燃料通路又はチャネル７４６を有する絶縁体７４８を含む。絶縁体７４８はまた、弁７１２が閉位置にあるときに弁７１２と接触する弁座７４６を含む。特定の実施形態において、フローバルブ７１２は、任意の適切な材料で作製することができ、精密に研磨された金属表面を有する表面特徴又はＶｉｔｏｎ、ＴＨＶ、フッ化ケイ素、又は別の適切なエラストマーで作製されるインサートを含むことができる。弁組立体７４２はまた、ノズル部７０４の燃料通路７４６を通して同軸方向に延びる管状の弁支持部７４４を含む。管状の弁支持部７４４はまた、操作部材７１４の端部と同軸方向に位置合わせされ、結合される。管状の弁支持部７４４は、弁７１２をさらに支え、したがって弁７１２を操作部材７１４と結合する。弁７１２が弁座７４６の方に及び弁座７４６から遠ざかる方に迅速に動く際に、バルブガイド７４０内で弁７１２を自由に往復させ及び支持するために、管状の弁支持部７４４は、バルブガイド７４０を通して長手方向に動く。

例証される実施形態において、バルブガイド７４０は、ノズル部７０４における燃料通路７４６の内径に対応する１つ又は複数の渦巻き直径を形成する渦巻き状に巻かれるワイヤである。例証される実施形態において、例えば、バルブガイド７４０は、管状の弁支持部７４４の外径に対応する第１の直径Ｄ₁を有する第１の部分７５０と、燃料通路７４６の第１の部分７６０に対応する第１の直径Ｄ₁よりも大きい第２の直径Ｄ₂を有する第２の部分７５２と、第１の直径Ｄ₁よりも大きく、第２の直径Ｄ₂よりも小さく、且つ燃料通路７４６の第２の部分７６２に対応する第３の直径Ｄ₃を有する第３の部分７５４とを有する。バルブガイド７４０の第１の直径Ｄ₁を有する部分は、バルブガイド７４０の別個のセグメントとすることができ、又はバルブガイド７４０の第２の直径Ｄ₂及び／又は第３の直径Ｄ₃を有する他の部分から他の方法で離間することができる。従って、バルブガイド７４０の第１の直径Ｄ₁をもつ第１の部分は、管状の支持部７４６を支持し、バルブガイド７４０の第２の直径Ｄ₂をもつ第２の部分は、バルブガイド７４０を保持し、及び／又はバルブガイド７４０がノズル部７０２の外に長手方向に動くのを防ぎ、バルブガイド７４０の第３の直径Ｄ₃をもつ第３の部分は、バルブガイド７４０を燃料通路７４６の中に配置する。作動時には、フローバルブ７１２の迅速な始動中に管状の弁支持部７４４が動く際に、バルブガイド７４０は、管状の弁支持部７４４を支持し且つ振動抑制する（ｄａｍｐｅｎｓ）。

本開示のさらなる実施形態において、噴射器７００は、他の噴射器構成要素を支持するための２つ又はそれ以上の異なる直径を形成する類似の渦巻き状に巻かれるサポート・ガイドを含むことができる。例えば、類似の渦巻き状に巻かれるサポート・ガイドは、図７Ａの操作部材７１４を支持し、位置合わせし、及び／又は振動抑制することができる。現代のディーゼルエンジンでは、例えば、特に大型の定置機関に対して、ドライバ７１８とエンジンヘッドとの間の操作部材７１４の距離は、およそ３０.５〜６１センチメートル以上であってもよい。

図７Ｄは、操作部材が燃焼室のデータ（例えば、圧力、温度など）を提供するためにコンピュータ又はプロセッサに連結する１つ又は複数の光ファイバを含む実施形態における操作部材の機能部を例証する、図７Ａの線７Ｄ−７Ｄに実質的に沿って見た操作部材７１４の側断面図である。図７Ｄで例証される実施形態に示すように、操作部材７１４は、フローバルブ７１２の導電部（図７Ａ〜図７Ｃ）に点火電圧を送達するために、導電ワイヤ又はファイバ７７２の層によって取り囲まれてもよい光ファイバ７７０のコアで構成することができる。光ファイバ７７０は、燃焼室特性を伝えるために、以下の材料、すなわち、サファイア、石英、フッ化アルミニウム、及び／又はＺＡＢＬＡＮのうちの少なくともいずれかから作製することができる。特定の実施形態において、個々のファイバは、少なくともおよそ５μｍ以下の断面寸法（例えば直径）を有することができる。そのうえ、操作部材７１４によって流れる燃料による冷却は、これらのファイバが環境に対して本質的に不活性なままであることを可能にする。単なる例として、サファイアは、遠紫外線から中赤外線までの範囲においておよそ１５０ｎｍから６０００ｎｍまでの高い内部透過率を有する。燃料の通過に由来する冷却は光ファイバの過度の加熱を防ぐが、サファイアは、それにもかかわらず、およそ摂氏１６００〜１７００度までその構造的一体性を維持し、およそ摂氏２０００度よりも上で溶融する。操作部材７１４はまた、内側層を取り囲むために、Ｋｅｖｌａｒ又は他の高強度ファイバのようなポリイミドで作製される編組高強度ファイバの別の層を含むことができる。操作部材７１４は、例えばＴＨＶ管のＰＴＦＥのような適切な減摩材料で作製することができる、減摩外側シース７７４をさらに含むことができる。

図８Ａは、本開示のさらに別の実施形態に従って構成される噴射器８００の側断面図である。図８Ａで例証される実施形態は、上記で説明された燃料噴射器の対応する機能部と構造及び機能が概して類似している幾つかの機能部を含む。例えば、噴射器８００は、ノズル部８０４とは反対側のベース部８０２を含む。ベース部８０２において、噴射器８００は、プランジャ又はドライバ８１８を始動させる又は動かすように構成される力発生器８２８（例えば、ソレノイド巻線、圧電など）を含む。ドライバ８１８は、力発生器８２８を通して流れる電流に応答して動く強磁性又は強誘電性の構成要素８１８とすることができる。ベース部８０２は、電磁磁極片８２６、並びにドライバ８１８をベース部８０２の方に閉鎖位置又は停止位置に引き付ける磁石又は永久磁石のようなバイアス部材又は引き付け要素８３０をさらに含む。磁極片８２６は、噴射器８００を長手方向に通して延びる燃料通路８１０と位置合わせされる燃料ボア又はキャビティ８７０を含む。操作部材８１４は、燃料キャビティ８７０及び燃料通路８１０を通して延び、ノズル部８０４で外方に開くフローバルブ８１２に結合される。

例証される実施形態において、ベース部８０２において、操作部材８１４は、操作部材又は動き止め部８１６に結合される。操作部材８１４はまた、弁テンショナ又は伝達要素８８０に結合される（例えば、操作部材８１４は、伝達要素８８０に取り付けることができ、又は伝達要素８８０の中心開口部を通して移動可能に受け入れられる）。伝達要素８８０は、操作部材８１４に張力をかけてフローバルブ８１２を閉位置に保持するために動き止め部８１６と接触するように構成される。より詳細には、伝達要素８８０は、ドライバ８１８と磁極片８２６との間に及びその各々から離間して位置決めされる。止め部８１６は、ドライバ８１８と伝達要素８８０との間に位置決めされる。バイアス部材８２２（例えば、コイル又は圧縮ばね）が、伝達要素８８０を動き止め部８１６に接触してベース部８０２の方に及びノズル部８０４から遠ざかる方に付勢する。従って、バイアス部材８２２は、伝達要素８８０と接触して、操作部材８１４に張力をかけて弁８１２を閉位置に保持する。

フローバルブ８１２が通常閉位置にあり、且つバイアス部材８２２が伝達要素８８０を動き止め部８１６に対して付勢するときに、伝達要素８８０は、ドライバ８１８からギャップによって離間され、伝達要素８８０はまた、磁極片８２６からギャップによって離間される。従って、バイアス部材８２２は、伝達要素８８０を動き止め部８１６に対して押すことによって操作部材８１４を予めロードする。作動中にフローバルブ８１２を開くために、力発生器８２８に電流が印加されて、ドライバ８１８を伝達要素８８０の方に動かす。ドライバ８１８は伝達要素８８０から最初に離間されるので、ドライバ８１８は、伝達要素８８０と接触する前にモーメント及び関連する運動エネルギーを得ることができる。ドライバ８１８が伝達要素８８０と接触する際に、ドライバ８１８は、伝達要素８８０をノズル部８０４の方に動かして、バイアス部材８２２を圧縮する。伝達要素８８０及び対応する動き止め部８１６が磁極片８２６の方に動き、且つ伝達要素が磁極片８２６と接触する際に、操作部材８１４の張力が緩んで、少なくともおよそ１５００気圧までの圧力でフローバルブ８１２を迅速に開き、燃焼室の中に燃料を噴射する。所望の燃料噴射期間の終了時に、力発生器８２８におけるソレノイド電流が止まり又は瞬間的に逆転し、バイアス部材８２２が、伝達要素８８０を、磁極片８２６及びドライバ８１８の各々から離間された通常閉位置に戻るように押しやる。ドライバ８１８はまた、磁石８３０に隣接する及び伝達要素８８０から離間されるように、その通常閉位置に動く。

特定の実施形態において、ドライバ８１８が伝達要素８８０に突き当たる際の衝撃ショックを減らすことが望ましい場合がある。こうした実施形態において、噴射器８００は、伝達要素８８０に隣接し且つドライバ８１８に面するバイアス部材又は衝撃減少部８８２を含むことができる。衝撃減少部８８２は、例えば、ケージドウレタン円板ばね、若しくは１つ又は複数のＢｅｌｌｖｉｌｌｅ座金又は錐体円板ばねとすることができる。そのうえ、この場合、ドライバ８１８及び伝達要素８８０を収容する円筒形ベアリング８０３の直径の段階的減少又は直径減少を提供することによって、ショックをさらに減少させることが可能である。より詳細には、ベアリング８０３は、伝達要素８８０が移動するゾーンの第１の直径と、ドライバ８１８が移動するゾーンの第２のより小さい内径とを有することができる。したがって、伝達要素８８０が直径止め部に対して押しやられる際に、衝撃減少部８８２は、燃料噴射サイクルの間の通常閉鎖される滞留時間にわたって平衡位置への操作部材８１４の減少された加速を提供する。

図８Ｂは、図８Ａの伝達要素８８０の正面平面図である。図８Ｂで例証される実施形態に示すように、伝達要素８８０は、操作部材８１４を移動可能に受け入れる、それを通して延びる中心開口部８８４を含む円盤状構成を有することができる。伝達要素８８０はまた、伝達要素８８０を通して燃料が流れることを可能にするように構成される幾つかの燃料開口部８８６を含む。例証される実施形態は、開口部８８４から放射状に等間隔に配置された６つの燃料開口部８８６を含むが、他の実施形態において、伝達要素８８０は、対称な又は非対称な分布パターンで配置される６つよりも多い又は少ない燃料開口部８８６を含むことができる。

図９Ａは、本開示の別の実施形態に従って構成される、高圧燃料に対する優れた制御及び適応性を達成するのに特に適する、噴射器のための弁作動組立体の部分側断面図である。図９Ｂは、図９Ａの組立体の一部の拡大詳細図である。図９Ａ及び図９Ｂを共に参照すると、組立体９０１は、図８Ａ及び図８Ｂを参照して上記で説明された噴射器８００、並びに本明細書で開示される他の噴射器の対応する機能部と構造及び機能が概して類似している幾つかの機能部を含む。例えば、例証される実施形態において、組立体９０１は、噴射器のノズル部９０４でフローバルブ９１２に作動可能に結合される操作部材９１４を含む。操作部材９１４はまた、止め部９１６に結合され、これが次に、伝達要素９８０と接触する。図９Ｂに示すように、止め部９１６は、操作部材９１４の対応する断面寸法よりも大きい断面寸法を有する、操作部材９１４に取り付けられる又は一体に形成される拡大部とすることができる。圧縮ばねのようなバイアス部材９２２が、伝達要素９８０を動き止め部９１６に対して及び磁極片９２６から遠ざかる方に付勢して、操作部材９１６に張力をかけ、フローバルブ９１６を閉じる又は他の方法でフローバルブ９１６を閉位置に保持する。組立体９０１は、力発生器（図示せず）によって駆動することができるドライバ９１８をさらに含む。ドライバ９１８は、ドライバ９１８が始動されず、且つフローバルブ１６１２が閉位置にあるときに、伝達要素９８０から離間され、磁石のようなバイアス部材９３０と隣接して位置決めされる。従って、伝達要素９８０は、弁９１２が閉位置にあるときに、ドライバ９１８及び磁極片９２６の各々から離間される。

例証される実施形態のさらなる特徴によれば、伝達要素９８０は、組立体９０１の始動中にドライバ９１８及び磁極片９２６の各々の内部に適合するように構成される概して円筒形の形状を有する。より詳細には、ドライバ９１８は、磁極片９２６の端部９２９の対応するテーパした、円錐形の、又は円錐台形の開口部内に少なくとも部分的に受け入れられる概してテーパした、円錐形の、又は円錐台形の形状を有する端部９１９を含む。ドライバ９１８は、端部９１９の概して円筒形のキャビティ９２１をさらに含む。円筒形キャビティ９２１は、始動中に伝達要素９８０を受け入れる寸法に設定される。そのうえ、磁極片９２６の端部９２９はまた、伝達要素９８０を受け入れるように構成される概して円筒形のキャビティ９３１を含む。従って、外方に開くフローバルブ９１２を開く作業中に、ドライバ９１８は、伝達要素９８０に突き当たる前にモーメントを得るように作動される。伝達要素９８０に突き当たった後で、ドライバ９１８は、伝達要素９８０を動かし、ばね９２２を圧縮して、伝達要素９８０を磁極片９２６の方に動かし、操作部材９１４の張力を解除して弁９１２を開く。所望の燃料噴射期間の終了時に、ドライバ９１８が伝達要素９８０に対してもはや力をかけることがないように、力発生器におけるソレノイド電流が止まり又は瞬間的に逆転する。従って、バイアス部材９２２が、伝達要素９８０を、磁極片９２６及びドライバ９１８の各々から離間された通常閉位置に戻るように押しやる。ドライバ９１８はまた、磁石９３０に隣接する及び伝達要素９８０から離間されるように、その通常閉位置に動く。

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。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の機能部は、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 (13)

1. 燃焼室の中に燃料を噴射するように構成される燃料噴射器であって、
   ノズル部(７０４)とは反対側のベース部(７０２)を有する本体と、
   前記ノズル部(７０４)によって支えられ、開位置と閉位置との間で移動可能である弁(７１２)と、
   この弁(７１２)に作動可能に結合される第１の端部およびこの第１の端部とは反対側の第２の端部を有する操作部材(７１４)であって、前記第２の端部にこの操作部材(７１４)の止め部(７１６)を含む操作部材(７１４)と、
   前記ベース部(７０２)によって移動可能に支えられ、前記止め部(７１６)と前記弁(７１２)との間に位置決めされ、少なくとも部分的に磁性材料から形成されるドライバ(７１８)と、
   前記ベース部(７０２)によって支えられ、前記ドライバ(７１８)と前記弁(７１２)との間に位置決めされる電磁極要素(７２６)と、
   前記ドライバ(７１８)と前記電磁極要素(７２６)との間に延びるバイアス部材(７２２)であって、前記ドライバ(７１８)を前記ベース部(７０２)に向けて前記電磁極要素(７２６)から遠ざかる方に付勢して前記止め部(７１６)と接触させ、前記操作部材(７１４)に張力をかけて前記弁(７１２)を前記閉位置に保持するバイアス部材(７２２)と
   を備え、前記ドライバ(７１８)は、前記電磁極要素(７２６)に向けて前記ベース部(７０２)から遠ざかる方に動き、前記バイアス部材(７２２)を圧縮して前記操作部材(７１４)の張力を緩め、前記弁(７１２)が前記開位置に動くことを可能にすることを特徴とする燃料噴射器。
2. 前記バイアス部材(７２２)が第１のバイアス部材(７２２)であり、この燃料噴射器が前記ドライバ(７１８)と前記電磁極要素(７２６)との間に位置決めされる第２のバイアス部材(７２４)をさらに含み、前記ドライバ(７１８)が前記電磁極要素(７２６)の方に動く場合、前記ドライバ(７１８)が前記第２のバイアス部材(７２４)を圧縮することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射器。
3. 前記第１のバイアス部材(７２２)がコイル状にされた圧縮ばねであり、前記第２のバイアス部材(７２４)が円板ばね(７２４)であることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射器。
4. 前記第２のバイアス部材(７２４)が非磁性材料から作製されることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射器。
5. 前記本体を通して長手方向に延びる燃料通路をさらに備え、この燃料通路が前記ドライバ(７１８)及び前記電磁極要素(７２６)を通して長手方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射器。
6. 前記弁(７１２)が前記開位置に動く場合、前記弁(７１２)が前記ノズル部(７０４)から遠ざかる方に外向きに動くことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射器。
7. 前記操作部材(７１４)が導電ワイヤ層又は導電ファイバ層によって取り囲まれた１本以上の光ファイバからなるケーブルであることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射器。
8. 燃焼室の中に燃料を噴射するように構成される燃料噴射器であって、
   ノズル部(８０４)とは反対側のベース部(８０２)を有する本体と、
   前記ノズル部(８０４)によって支えられ、開位置と閉位置との間で移動可能である弁(８１２)と、
   前記本体を通して延び、前記弁(８１２)に結合される操作部材(８１４)であって、前記弁(８１２)から離間されたこの操作部材(８１４)の止め部(８１６)を含む操作部材(８１４)と、
   前記止め部(８１６)と接触するように構成される第１の側部と、前記第１の側部とは反対側の第２の側部とを有する伝達要素(８８０)と、
   前記弁(８１２)と前記伝達要素(８８０)との間に位置決めされ、前記伝達要素(８８０)の前記第２の側部と接触して前記伝達要素(８８０)を前記ベース部(８０２)の方に付勢し、前記操作部材(８１４)に張力をかけて前記弁(８１２)を前記閉位置に保持するバイアス部材(８２２)と、
   前記伝達要素(８８０)の前記第１の側部に隣接して前記ベース部(８０２)によって支えられ、前記弁(８１２)の閉位置に対応した第１の位置と前記弁(８１２)の開位置に対応した第２の位置との間で移動可能であり、前記第１の位置において前記伝達要素(８８０)から離間され、前記第１の位置から前記第２の位置への移動により前記伝達要素(８８０)の前記第１の側部と接触して前記操作部材(８１４)の張力を緩め、前記弁(８１２)が前記開位置に動くことを可能にするドライバ(８１８)と
   を備えたことを特徴とする燃料噴射器。
9. 前記ドライバ(８１８)が前記第１の位置から前記第２の位置に動く際に、前記ドライバ(８１８)が前記伝達要素(８８０)の前記第２の側部と接触する前にモーメントを得ることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射器。
10. 前記ベース部(８０２)によって支えられる磁石(８３０)をさらに備え、この磁石(８３０)は、前記ドライバ(８１８)を引き付けて前記ドライバ(８１８)を前記第１の位置に保持することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射器。
11. 前記伝達要素(８８０)は、中心開口部(８８４)と、この中心開口部(８８４)から半径方向外向きに離間された１つ又は複数の燃料開口部(８８６)とを含み、前記操作部材(８１４)が前記中心開口部(８８４)を通して延び、前記燃料開口部(８８６)は前記伝達要素(８８０)を通して燃料が流れることを可能にするように構成されることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射器。
12. 前記ベース部(８０２)によって支えられる力発生器(８２８)をさらに備え、この力発生器(８２８)が前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記ドライバ(８１８)の動きを誘起することを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射器。
13. 前記操作部材(８１４)が導電ワイヤ層又は導電ファイバ層によって取り囲まれた１本以上の光ファイバからなるケーブルであることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射器。

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