大型エンジン用途に適した統合型燃料噴射点火装置および関連する使用および製造方法
【課題】大型エンジン用途に適した統合型燃料噴射点火装置を提供する。
【解決手段】噴射器本体３００ｂは第２の端部と対向する第１の端部を有する。第２の端部は燃焼室３１２に隣接して配されるように形成され、第１の端部は燃焼室から間隔を空けて配されるように形成される。噴射器はまた点火導体３１４と絶縁体３１６とを含む。点火導体は本体を通じて第１の端部から第２の端部へと延びる。絶縁体は点火導体に沿って長手方向に延び、点火導体の少なくとも一部を包囲する。噴射器は弁３１８をさらに含む。この弁は絶縁体に沿って第１の端部から第２の端部へと長手方向に延びる。弁は密閉端部３１９を含み、絶縁体に沿って開位置と閉位置との間を移動可能である。弁が開位置に来ると密閉端部は弁座３２１から間隔を空けて配され、弁が閉位置に来ると密閉端部は弁座の少なくとも一部と接触する。
【解決手段】噴射器本体３００ｂは第２の端部と対向する第１の端部を有する。第２の端部は燃焼室３１２に隣接して配されるように形成され、第１の端部は燃焼室から間隔を空けて配されるように形成される。噴射器はまた点火導体３１４と絶縁体３１６とを含む。点火導体は本体を通じて第１の端部から第２の端部へと延びる。絶縁体は点火導体に沿って長手方向に延び、点火導体の少なくとも一部を包囲する。噴射器は弁３１８をさらに含む。この弁は絶縁体に沿って第１の端部から第２の端部へと長手方向に延びる。弁は密閉端部３１９を含み、絶縁体に沿って開位置と閉位置との間を移動可能である。弁が開位置に来ると密閉端部は弁座３２１から間隔を空けて配され、弁が閉位置に来ると密閉端部は弁座の少なくとも一部と接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、燃焼室内の多様な燃料の噴射および点火を行うための大型エンジン用途および他の大きさのエンジン用途に適した統合型の燃料噴射器および点火装置に主に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射システムは典型的には、入口マニホルードまたはエンジンの燃焼室内への燃料噴霧を噴霧する際に用いられる。燃料噴射システムは、自動車エンジンにおいて用いられる主要な燃料送達システムとなっており、１９８０年代後半からは、ほとんど完全にキャブレターの代替として用いられている。従来の燃料噴射システムは典型的には、加圧燃料供給へと接続され、これらの燃料噴射システムにおいて用いられる噴射装置は一般的には、エンジンの動力行程に相対する特定の時期において、加圧燃料を燃焼室内に噴射または他の場合に放出する。多くのエンジン（特に大型エンジン）において、噴射装置が燃焼室内に入る際の通路となるボアまたはポートの寸法は小型である。このような小型のポートに起因して、噴射器の作動または前記噴射器からの燃料噴射のために利用可能な構成要素の大きさが制限される。さらに、このようなエンジン内には一般的には吸気および排気の動弁機構が密集しているため、これらの噴射装置の構成要素のために利用可能な空間がさらに制限される。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本開示の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置（「噴射器））の模式断面側面図である。
【図２Ａ】本開示の別の実施形態によって構成された噴射器の部分分解断面側面図である。
【図２Ｂ】本開示の実施形態に従って構成された流量制御弁の断面側面図である。
【図３Ａ】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の一連の断面側面図である。
【図３Ｂ】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の一連の断面側面図である。
【図４】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の一連の断面側面図である。
【図５Ａ】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の一連の断面側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って実質的にとられた第１の流路の断面側面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿って実質的にとられた第２の流路の断面側面図である。
【図５Ｄ】図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って実質的にとられた第１の流路の別の実施形態の断面側面図である。
【図５Ｅ】図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿って実質的にとられた第２の流路の別の実施形態の断面側面図である。
【図５Ｆ】本開示の実施形態に従って構成された流量制御弁の側面図である。
【図５Ｇ】本開示の実施形態に従って構成された流量制御弁の側面図である。
【図６】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
本出願は、以下の特許出願それぞれの内容全体を参考のため援用する：米国特許出願第１２／８４１１７０号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTYREE）、米国特許出願第１２／８０４５１０号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：FUEL INJECTOR ACTUATOR ASSEMBLIES AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE）、米国特許出願第１２／８４１１４６号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：INTEGRATED FUEL INJECTOR IGNITERS WITH CONDUCTIVE CABLE ASSEMBLIES）、米国特許出願第１２／８４１１４９号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：SHAPING A FUEL CHARGE IN A COMBUSTION CHAMBER WITH MULTIPLE DRIVERS AND/OR IONIZATION CONTROL）、米国特許出願第１２／８４１１３５号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：CERAMIC INSULATOR AND METHODS OF USE AND MANUFACTURE THEREOF）、米国特許出願第１２／８０４５０９号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：METHOD AND SYSTEM OF THERMOCHEMICAL REGENERATION TO PROVIDE OXYGENATED FUEL, FOR EXAMPLE, WITH FUEL-COOLED FUEL INJECTORS）、米国特許出願第１２／８０４５０８号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：METHODS AND SYSTEMS FOR REDUCING THE FORMATION OF OXIDES OF NITROGEN DURING COMBUSTION IN ENGINES）、米国特許出願第１２／５８１８２５号（出願日：２００９年１０月１９日、名称：MULTIFUEL STORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM）、米国特許出願第１２／６５３０８５号（出願日：２００９年１２月７日、名称：INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE）、米国特許出願第１２／００６７７４号（現米国特許第７６２８１３７号）（出願日：２００８年１月７日、名称：MULTIFUEL STORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM）、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０９／６７０４４号（出願日：２００９年１２月７日、名称：INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE）、米国仮出願第６１／２３７４２５号（出願日：２００９年８月２７日、名称：ＯXYGENATED FUEL PRODUCTION）、米国仮出願第６１／２３７４６６号（出願日：２００９年８月２７日、名称：MULTIFUEL MULTIBURST）、米国仮出願第６１／２３７４７９号（出願日：２００９年８月２７日、名称：FULL SPECTRUM ENERGY）、米国仮出願第６１／３０４４０３号（出願日：２０１０年２月１３日、名称：FULL SPECTRUM ENERGY AND RESOURCE INDEPENDENCE）、および米国仮出願第６１／３１２１００号（出願日：２０１０年３月９日、名称：SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING HIGH VOLTAGE RF SHIELDING, FOR EXAMPLE, FOR USE WITH A FUEL INJECTOR）。本出願は、以下の特許出願それぞれの内容全体を参考のため援用する：本出願と同時に２０１０年１０月２７日に出願され、名称がADAPTIVE CONTROL SYSTEM FOR FUEL INJECTORS AND IGNITERS（弁理士事件整理番号６９５４５−８０５９ＵＳ）、およびFUEL INJECTOR SUITABLE FOR INJECTING A PLURALITY OF DIFFERENT FUELS INTO A COMBUSTION CHAMBER（弁理士事件整理番号６９５４５−８０５４ＵＳ）という米国特許出願。
【０００５】
Ａ．概要
本開示は、内燃機関と共に用いられる統合型の燃料噴射および点火装置と、前記統合型の燃料噴射および点火装置に関する関連付けられたシステム、アセンブリー、構成要素および方法とについて説明する。例えば、以下に説明する実施形態のうちいくつかは一般的には、多様な燃料の噴射および燃焼を燃焼室状態に基づいて最適化することが可能な適応噴射装置／点火装置に関する。特定の実施形態において、これらの噴射装置／点火装置は、噴射器／点火装置における空間において制約のある大型エンジン用途（例えば、改造アセンブリーおよび新規アセンブリー）に特に適している。多様な本開示の実施形態の深い理解のために、以下の記載および図１〜図６において、特定の詳細について説明する。しかし、内燃機関、噴射器、点火装置および／または燃焼システムの他の局面と関連付けられれることの多い周知の構造およびシステムについての他の詳細については、多様な本開示の実施形態の記載を不必要に曖昧にしないようにするために、以下においては説明しない。よって、以下に記載される詳細のうちいくつかは、関連分野における当業者による記載の実施形態の作製および理解が可能なように以下の実施形態を記載することが理解される。しかし、詳細および利点のうちいくつかは、しかし、特定の本開示の実施形態の実行において不要である場合もある。
【０００６】
図面中に記載される詳細、寸法、角度、形状および他の特徴のうちの多くは、本開示の特定の実施形態の例示に過ぎない。従って、他の実施形態においては、本開示の意図または範囲から逸脱することなく、他の詳細、寸法、角度および特徴が可能である。加えて、当業者であれば、本開示のさらなる実施形態は、以下に記載される詳細のうち一部がなくても実施可能であることを理解する。
【０００７】
本明細書中において、「一実施形態」または「実施形態」とは、当該実施形態と関連して記載された特定特徴、構造または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態において含まれることを意味する。よって、本明細書中の多様な部分における「一実施形態において」または「実施形態において」という記載は、必ずしも同じ実施形態を指していない。さらに、特定の実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造または特性は、１つ以上の他の実施形態における任意の適切な様態と組み合わせることができる。さらに、本明細書中に記載の見出しは、あくまで便宜上のものであり、請求される開示の範囲または意味を妨げるものではない。
【０００８】
図１は、本開示の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置１００（「噴射器１００」）の模式断面側面図である。図１に示す噴射器１００は、以下に記載される噴射器およびアセンブリーの特徴のうちのいくつかを模式的に示すことを意図する。よって、図１を参照して説明するこれらの特徴は、以下に説明する噴射器およびアセンブリーの特徴のいずれかを制限することを意図していない。図１に示すように、噴射器１００は、本体１０２を含む。本体１０２は、中央部１０４を含む。中央部１０４は、第１の端部すなわち基部１０６と、ノズル部１０８の第２の端部との間に延びる。よって、基部１０６は、ノズル部１０８から間隔を空けて配置される。
【０００９】
ノズル部１０８は、燃焼室１１２のインターフェース１１１またはその近隣において燃料を噴射および点火するように、少なくとも部分的にエンジンヘッド１１０を通じて延びるように構成される。特定の実施形態において、ノズル部１０８に含まれ得る構成要素は、大型エンジン用途（例えば、舶用推進エンジンの用途）において用いられることの多い比較的小型の噴射器ポート内に適合するように構成される。図示の実施形態において、例えば噴射ポート１０７（例えば現在のディーゼルエンジンの噴射ポート）の直径Ｄは、およそ８.４ミリメートル（０.３３インチ）以下であり得る。しかし、他の実施形態において、直径Ｄは、およそ８.４ミリメートルよりも大きい場合もある。以下に詳細に説明するように、噴射器１００は、（このような比較的小型の噴射ポート１０７内であっても）燃焼室１１２内への不要な燃料滴下を排除しつつ、高い燃料送達圧力下において適応して高速に作動するように特に適合される。さらに、やはり以下に詳細に説明するように、噴射器１００はまた、燃焼室インターフェース１１１と、本体１０２によって支えられるいくつかの作動構成要素との間の比較的大きな距離または長さＬも考慮している。前記いくつかの作動構成要素は、エンジンヘッド１１０から間隔を空けて配置される。現在のディーゼルエンジンまたは他の大型エンジン（例えば、エンジンヘッド１１０における密集した吸気および排気の動弁機構）の場合、分離長さＬを１２〜３６インチ以上にする必要がある場合がある。
【００１０】
図１に示す実施形態において、噴射器１００は、コアアセンブリー１１３を含む。コアアセンブリー１１３は、基部１０６からノズル部１０８へと延びる。噴射器１１０はまた、本体絶縁体１４２を含む。本体絶縁体１４２は、少なくともコアアセンブリー１１３の一部を覆って同軸に配置される。コアアセンブリー１１３は、点火ロッドまたは導体１１４、点火絶縁体１１６、および弁１１８を含む。点火導体１１４は、基部１０６において電源に動作可能に連結され、基部１０６からノズル部１０８を通じて延びる。点火導体１１４は、端部１１５を含む。端部１１５は、燃焼室１１２のインターフェース１１１の近隣に設けられる。燃焼室１１２は、１つ以上の点火機能部を含む。前記１つ以上の点火機能部は、ヘッド１１０によって点火イベントを生成するように構成される。点火絶縁体１１６は、少なくとも点火導体１１４の一部の情報において同軸に延び、基部１０６からノズル部１０８内へと少なくとも部分的に延びる。弁１１８は、少なくとも絶縁体１１６の一部を覆って同軸に配置される。図示の実施形態において、弁１１８は第１の長さを有し、点火絶縁体１１６は、第１の長さよりも長い第２の長さを有し、点火導体１１４は、第２の長さよりも長い第３の長さを有する。弁１１８は、（図１に示すような）開位置と、閉位置との間において移動するように構成される。より詳細には、弁１１８は、密閉端部１１９を有する。密閉端部１１９は、弁１１８が閉位置にある際に、対応する弁座１２１に対向して位置する。弁座１２１は、本体絶縁体１４２によって支えられ得る。弁１１８が開位置へと移動すると、端部１１９が弁座１２１から遠隔方向へ移動することで、燃料が弁座１２１を流動または通過する。
【００１１】
噴射器１００はまた、弁操作アセンブリー１２５を有する。弁操作アセンブリー１２５は、基部１０６によって支えられる。弁操作アセンブリー１２５は、アクチュエーターまたはドライバー１２０と、プロセッサーまたはコントローラー１２２とを少なくとも含む。より詳細には、ドライバー１２０は、基部１０６に配置され、弁１１８へと動作可能に連結される。ドライバー１２０もまた、コントローラー１２２へと動作可能に連結される。ドライバー１２０は、任意の適切な力生成機構（例えば電気、電気機械、磁気などを用いたもの）から作動させて、弁１１８を係合および移動させることができる。コントローラー１２２もまた、１つ以上のセンサーへ動作可能に連結され得る。前記１つ以上のセンサーは、噴射器１００によって支えられるか、または、噴射器１００が取り付けられたエンジン内のいずれかの位置に配置される。これらのセンサーは、燃焼室情報または燃焼室情報と相関付けることが可能な他のエンジン関連情報を検出することができる。一実施形態において、例えば、コントローラー１２２は、センサーへと動作可能に連結することができる。前記センサーは、点火導体１１４によって支えられる光ファイバーである。よって、コントローラー１２２は、１つ以上の燃焼室特性に応じて弁１１８を作動させるようにドライバー１２０を方向付けるかまたは制御することができる。
【００１２】
動作時において、燃料が基部１０６内において燃料流路または通路１２４内に導入される。燃料通路１２４は、本体１０２と弁１１８との間において基部１０６から中央部１０４を通じてノズル部１０８へと延びる。正確に計量された燃料を噴射器１００により選択的かつ適合的に燃焼室１１２内へと導入することができる。例えば、ドライバー１２０は、弁１１８を作動させて、弁１１８を長手方向に絶縁体１１６に沿ってスライドまたは移動させて、弁１１８の密閉端部１１９を弁座１２１から遠隔方向に移動させる。弁１１８が一般的には噴射器１００の長手方向軸と平行な方向において開位置と閉位置との位置に移動すると、点火導体１１４および絶縁体１１６は、本体１０２内において静止状態となる。よって、絶縁体１１６は、弁１１８のための中央ジャーナル軸受として機能し、よって、弁１１８と接触する低摩擦外面を有する。さらに、以下に詳細に説明するように、点火導体１１４は、燃焼室１１２内へ燃料が入る前または入る際に前記燃料を点火するための点火イベントを発生させることができる。以下に詳細に説明するように、弁１１８の密閉端部１１９は、噴射器１００内の多様な位置（例えば、噴射ポート１０７内および／または燃焼室１１２のインターフェース１１１の近隣）に配置することができる。
【００１３】
図２Ａは、本開示の別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置２００（「噴射器２００」）の断面側面図である。図２Ａ中に図示される実施形態は、図１を参照して上述した噴射器１００の対応する特徴に概して構造および機能において類似するいくつかの特徴を含む。例えば、図２に示す噴射器２００は、本体２０２を含む。本体２０２は、中央部２０４を有する。中央部２０４は、第１の端部または基部２０６と、第２の端部またはノズル部２０８との間を延びる。ノズル部２０８は、エンジンヘッド２１０内の噴射ポート２０７内へ少なくとも部分的に挿入されるように、構成される。以下に詳細に説明するように、噴射器２００は、噴射器ポート２０７の直径サイズが約８.４ｍｍ（０.３３インチ）以下に制約されておりかつ燃焼室２１２におけるインターフェース２１１と噴射器２００の弁作動構成要素との間における分離長さＬがおよそ１２〜３６インチ以上必要になることが多い密集した吸気および排気の動弁機構における利用可能な空間が制約される、多くの現在のディーゼルエンジンまたは他の大型エンジンの困難な問題を解消するように構成される。
【００１４】
図示の実施形態の特徴によれば、噴射器２００は、コアアセンブリー２１３も含む。コアアセンブリー２１３は、基部２０６から本体２０２を通じてノズル部２０８内へと少なくとも部分的に延びる。コアアセンブリー２１３により、燃料噴射および点火が促進される。より詳細には、コアアセンブリー２１３は、コアまたは点火絶縁体２１６を含む。コアまたは点火絶縁体２１６は、点火ロッドまたは導体２１４を覆って同軸に配置される。コアアセンブリー２１３はまた、可動管弁２１８を含む。可動管弁２１８は、コア絶縁体２１６を覆って同軸に配置される。図示の実施形態において、点火導体２１４は固定点火部材であり、導電性ロッドまたはリッツ線束であり得る。点火導体２１４は、基部２０６内の点火または端子２２７へと連結されて、電圧エネルギーを受ける。より詳細には、点火端子２２７は電圧供給導体２０９へと連結され、電圧供給導体２０９は適切な電源へと連結される。一実施形態において、例えば、点火端子２２７は、少なくともおよそ８０kＶ（ＤＣまたはＡＣ）を点火導体２１４へと供給することができる。しかし、他の実施形態において、点火端子２２７は、これよりも高いかまたは低い電圧を点火導体２１４へと供給することができる。
【００１５】
点火導体２１４はまた、ノズル部２０８に配置された１つ以上の点火機能部２３４を含む。図示の実施形態において、点火機能部２３４は、針状スレッドまたは他の種類の突起であり得、点火部材２１４から遠隔方向において円周方向にに延びる。点火機能部２３４は、固定された状態であり、第１の電極として機能する。噴射ポート２０７の内径は、対応する第２の電極として機能し、点火イベント（例えば、プラズマ点火イベント）を発生させる。特定の実施形態において、例えば図２Ａに示すように、ノズル部２０８は、肉薄の導電性電極ライナーまたはめっき層２３５を、噴射ポート２０７の内面または直径の少なくとも一部に含み得る。電極ライナー２３５を用いて、噴射ポート２０７の内面をプラズマ腐食から保護することができる。しかし、電極ライナー２３５を用いない実施形態において、しかし、高周波ＡＣを用いて、噴射ポート２０７の内面上のプラズマ腐食を排除することができる。
【００１６】
図示の実施形態において、点火導体２１４はまた、１つ以上のセンサーを含む（例えば、点火導体２１４内に配置された１つ以上の光ファイバー２１７）。これらの光ファイバー２１７は、点火導体２１４を通じて長手方向に延び得、燃焼室２１２からの情報を噴射器１００内または噴射器１００を用いたエンジン内の１つ以上の構成要素へと伝送するように、構成される。
【００１７】
図示の実施形態の特定の特徴によれば、コア絶縁体２１６は、点火導体２１４上において固定され得、同時係属中の出願（上記文献全体を参考のため援用する）に開示されているようなセラミック絶縁体から構築され得る。一実施形態において、例えば、コア絶縁体２１６は、ＰＴＦＥまたはＰＥＥＫモノフィラメントから構成されたらせん状長糸形状によって構成される。しかし、他の実施形態において、コア絶縁体２１６は、噴射器２００へと送達される電圧および／または噴射器２００内において生成される電圧を受けるのに適した他の材料で構成されてもよい。例えば、コア絶縁体２１６は、約１０００°Ｆまでの温度において８０kＶ（ＤＣまたはＡＣ）を受けるのに適した絶縁材料から構成され得る。しかし、他の実施形態において、絶縁体２１６は、これよりも高いか，または低い電圧を受けるように構成してもよいし、より高温または低温で動作するように構成してもよい。やはり以下に詳細に説明するように、コア絶縁体２１６は、弁２１８がコア絶縁体２１６に沿って開位置と閉位置との間で移動する際に、弁２１８のための低摩擦中央ジャーナル軸受表面として機能することもできる。
【００１８】
図示の実施形態において、弁２１８は、外側方向に開口する弁（例えば燃焼室２１２に向かう方向において開口する弁）であり、絶縁体２１６に沿って移動可能であり、これにより、ノズル部２０８からの燃料を選択的に燃焼室２１２内へと導入することができる。より詳細には、弁２１８は、絶縁体２１６に沿って開位置と閉位置との間において噴射器２００の長手方向軸に対して概して平行な方向においてスライドするように、構成される。弁２１８は、第２の端部または密閉端部２１９に対向する第１の端部２２３を含む。密閉端部２１９は、弁２１８が閉位置にある際、対応する弁座２２１に対して流体密封シールを形成する。弁２１８のさらなる詳細について、図２Ｂを参照して以下に説明する。
【００１９】
図２Ｂは、図２Ａに示す弁２１８の部分分解側断面図である。図２Ｂを参照して、弁２１８ｉは、中空のコアまたは本体２４４を含む。中空のコアまたは本体２４４は、外面２４８に対向する内面２４６を有する。本体２４４は、米国特許出願第１２／８５７４６１号（出願日：２０１０年８月１６日、名称：INTERNALLY REINFORCED STRUCTURAL COMPOSITES AND ASSOCIATED METHODS OF MANUFACTURING）（本明細書中、同文献全体を参考のため援用する）に開示されているような強化構造複合体から構成され得る。例えば、本体２４４は、比較的低密度に配置されたグラファイト構造またはグラフェン構造によって構成することができ、これにより、慣性低減の恩恵が得られ、高い強度および剛性が達成され、高い疲労耐久性強度が得られる。より詳細には、本体２４４は、軽量かつ高強度のグラファイト構造コアから構成することができる。このグラファイト構造コアは、１つ以上の炭素／炭素層によって補強される。前記炭素／炭素層（単数または複数）は、適切な前駆体用途の炭素供与体（例えば石油ピッチまたは熱可塑性物質（例えばポリオレフィンまたはＰＡＮ））から作製することができる。また、前記１つ以上の炭素／炭素層から、ＲＦ遮蔽および保護も得られる。外面２４８を適切な合金（例えば適切なろう付け用合金組成によって本体２４４へとろう付けされ得るニッケル合金）でめっきすることにより、さらなる保護が可能となる。内面２４６は、コア絶縁体２１６に沿ってスライドまたは移動するように構成される（図２Ａ）。よって、内面２４６の少なくとも一部は、適切な低摩擦コーティング（例えばポリイミド、ＰＥＥＫ、パリレンＨ、またはＰＴＦＥ共重合体）を含み得、これにより、弁２１８のコア絶縁体２１６に沿った移動が促進される（図２Ａ）。加えて、外面２４８は、高強度材料（例えばグラファイトフィラメント強化ポリイミドまたは熱硬化接着剤を用いたグラファイトテープ）も含み得る。
【００２０】
図示の実施形態のさらなる特徴によれば、弁２１８は、拡大密閉端部２１９を含む。拡大密閉端部２１９は、弁２１８が閉位置にある際、弁座２２１（図２Ａ）を密閉するかまたは他の場合に弁座２２１（図２Ａ）上に配置されるように構成される。密閉端部２１９は、概してじょうご形状であるか、または、本体２４４よりも直径が大きな概して環状フレア形状である。より詳細には、密閉端部２１９の本体２４４の端部はの直径は、漸次的に大きくなっている。特定の実施形態において、密閉端部２１９は、対応する弁座２２１（図２Ａ）による密閉を促進するためのエラストマーコーティングまたはエラストマー部を含み得る。図示の実施形態において、例えば、密閉端部２１９の外面２４８は、対応する弁座の形状に少なくとも部分的に適合するように、エラストマーリングまたはコーティング（例えば、フルオロシリコーンコーティング、パーフロロエラストマー、または他のフルオロエラストマー）を含み得る。他の実施形態（例えば、以下に詳細に説明するような内側方向に開口する弁）において、内面２４６は、対応する弁座による密閉を促進するためのエラストマーリングまたはコーティングを含み得る。さらに、さらなる実施形態において、密閉端部２１９と接触する弁座は、密閉を促進するためのエラストマーコーティングまたはエラストマー部を含み得る。
【００２１】
図示の実施形態において、弁２１８は、１つ以上の停止部材または停止カラー２３０（個々に第１の停止カラー２３０ａおよび第２の停止カラー２３０ｂとして示す）も含む。これら１つ以上の停止部材または停止カラー２３０は、第１の端部２２３の外面２４８に取り付けることができる。停止カラー２３０は、図２Ｂ中の弁２１８と別個の構成要素として図示しているが、他の実施形態において、停止カラー２３０は、弁２１８の外面２４８上に一体形成することができる。以下に詳細に説明するように、停止カラー２３０は、噴射器２００内のアクチュエーターまたはドライバーと接触するかまたは係合するように構成され、これにより、弁２１８を開位置と閉位置との間において移動させることができる。
【００２２】
再度図２Ａを参照して、以下に詳述するように、弁２１８が開位置へと作動すると、弁２１８の密閉端部２１９が弁座２２１から遠隔方向に配置され、これにより、燃料が選択的に噴射ポート２０７内へと導入される。図示の実施形態に示すように、弁座２２１は、コア絶縁体２１６の端部に隣接して配置される。弁座２２１はまた、点火導体２１４の点火機能部２３５に隣接して配置される。しかし、他の実施形態において、点火機能部２３５は、弁座２２１に相対する他の位置（例えば、弁座２２１から離隔しておりかつ燃焼室２１２のインターフェース２１１の近隣にある位置）に配置することも可能である。
【００２３】
弁２１８の第１の端部２２３は、弁操作アセンブリー２２５へと動作可能に連結される。弁操作アセンブリー２２５は、弁２１８を開位置と閉位置との間で選択的に移動させるように、構成される。より詳細には、弁操作アセンブリー２２５は、弁２１８へと動作可能に連結されたドライバー２２０と、ドライバー２２０の移動を誘発するように構成された（模式的に示す）力生成器２２６と、力生成器２２６へ動作可能に連結されたプロセッサーまたはコントローラー２２２とを含む。力生成器２２６は、ドライバー２２０の移動を誘発するための任意の種類の適切な力生成器であればよい（例えば、上記において参考のため援用された特許および特許出願のうちのいずれかに開示された電気力生成器、電磁力生成器、磁気力生成器および他の適切な力生成器）。さらに、コントローラー２２２は、噴射器２００の全体に配置された１つ以上のセンサーにも連結され得る。
【００２４】
ドライバー２２０は、弁２１８の第１の端部２２３を覆って同軸に配置され、停止キャビティ２２８を含む。停止キャビティ２２８は、第１の接触表面２２９を有する。第１の接触表面２２９は、弁２１８の第１の端部２２３上の１つ以上の停止カラー２３０と係合する。付勢部材またはばね２３２は、第１の接触表面２２９に対向するドライバー２２０の第２の接触表面２３１と係合する。ばね２３２は、基部２０６内のばねキャビティ２３３内に配置される。よって、ばね２３２は、ドライバー２２０をノズル部２０８から遠隔方向に（例えば、基部２０６に向かう方向に）付勢する。ばね２３２がドライバー２２０を基部２０６へ向かって付勢すると、第１の接触表面２２９は、弁２１８上の停止カラー２３０と係合し、弁２１８に張力付与するかまたは他の場合に弁２１８を基部２０６へ向かって付勢し、これにより、弁２１８の密閉端部２１９を通常閉の弁座２２１に向かって保持する。特定の実施形態において、弁操作アセンブリー２２５はまた、１つ以上のさらなる付勢部材２３６を含み得る（例えば、電磁石または永久磁石）。これらの付勢部材２３６は、ドライバー２２０を基部２０６に向かって選択的に付勢して、噴射イベント間において、通常閉位置にある弁２１８に張力付与する。
【００２５】
基部２０６は、燃料継手すなわち入口２３８も含む。燃料継手すなわち入口２３８は、燃料を噴射器２００内へと導入するように構成される。燃料は、基部燃料経路２３９によって示すように、燃料入口２３８から力生成器２２６を通じて移動することができる。前記燃料は、力生成器２２６から複数の出口通路２４０を通じて出て行く。複数の出口通路２４０は、燃料流路または通路２２４へと流体接続される。燃料流路または通路２２は、コアアセンブリー２１３に隣接して長手方向に延びる。より詳細には、燃料流路２２４は、弁２１８と、中央部２０４およびノズル部２０８の絶縁本体２４２の内面との間に延びる。絶縁本体２４２は、特許出願（上記文献全体を参考のため援用する）中に開示されるような、噴射器２００中に発生する高電圧を受けるのに適したセラミックまたはポリマー絶縁体によって構成され得る。弁２１８の密閉端部２１９が弁座２２１と接触すると、密閉端部２１９は、燃料流路２２４を密閉するかまたは他の場合に閉口させる。しかし、ドライバー２２０が弁２１８を開口させると、燃料が弁座２２１および密閉端部２１９を通過して、燃焼室２１２へと移動する。燃料が燃焼室２１２に向かって流動すると、点火導体２１４は、ＤＣおよび／またはＡＣ電圧を２０９からイオン化開始機能部２３４へと搬送し、前記燃料をイオン化し、前記燃料を前記燃焼室へと高速伝搬させる。特定の実施形態において、例えば、力生成器２２６がドライバー２２０を作動させて弁２１８を動かすと、点火導体２１４の点火機能部２３４によって燃料が流動する。燃料流動により、点火機能部２３４は、点火イベントを発生させて、イオン化電圧を電圧供給導体２０９を介して電圧端子２２７へと付加することにより、前記燃料を部分的にまたは実質的にイオン化させる。より詳細には、点火機能部２３４へ付加された点火電圧に起因して、イオン化燃料のプラズマ放電爆発が発生し、このプラズマ放電爆発は、燃焼室２１２内へと高速加速および噴射される。点火機能部２３４においてこのような高電圧を発生させることでイオン化が発生し、その後前記イオン化はプラズマ中においてずっと多数のイオンとして高速伝搬し、外側移動して、インターフェース２１１を介して燃焼室２１２内において余剰空気中へと押し出し、これにより、より高断熱またはより低断熱の層状チャンバ燃焼の断熱を提供する。このようにして、噴射器２００および本明細書中に記載の他の噴射器は、噴射器内の空気をイオン化した後、特許出願（上記文献全体を参考のため援用する）に開示されるようなイオン化空気、イオン化燃料および空気の組み合わせ、ならびに燃料およびイオン化燃料および空気の組み合わせを用いないイオン化空気の層内へと導入することができる。
【００２６】
図３Ａは、本開示の別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置３００ａ（「噴射器３００ａ」）の断面側面図である。図３Ａに図示される噴射器３００ａに含まれるいくつかの特徴は、図１〜図２Ｂを参照して上述した噴射器の対応する特徴の構造および機能が一般的に類似する。例えば、図３Ａに示すように、噴射器３００ａは、本体３０２を含む。本体３０２は、中央部３０４を有する。中央部３０４は、第１の端部または基部３０６と、第２の端部またはノズル部３０８との間を延びる。ノズル部３０８は、シリンダーヘッド３１０内の噴射ポート３０７内へと少なくとも部分的に延びる。特定の実施形態において、ノズル部３０８は、直径Ｄがおよそ８．４ミリメートル（０．３３インチ）以下である噴射ポート３０７（例えば、現在のディーゼル噴射ポート）内に収まるように、構成される。しかし、他の実施形態において、ノズル部３０８は、より大きな直径Ｄ内に収まることも可能である。噴射器３００ａはまた、基部３０６によって支えられる弁操作アセンブリー３２５を含む。弁操作アセンブリー３２５は、コアアセンブリー３１３へと動作可能に連結される。コアアセンブリー３１３は、燃料を燃焼室３１２内へと噴射および点火する。
【００２７】
コアアセンブリー３１３は、固定コア絶縁体３１６を含む。固定コア絶縁体３１６は、固定点火部材または導体３１４を覆って同軸に配置される。点火導体３１４は、１つ以上のセンサーまたは光ファイバーケーブル３１７を含み得る。これらのセンサーまたは光ファイバーケーブル３１７は、点火導体３１４内を長手方向に延びて、燃焼室３１２からの情報を弁操作アセンブリー３２５または別のコントローラーへと伝送する。コアアセンブリー３１３はまた、管弁３１８を含む。管弁３１８は、コア絶縁体３１６を覆って同軸に配置される。弁３１８は、基部３０６において第１の端部３２３を含む。第１の端部３２３は、弁操作アセンブリー３２５と係合する。弁３１８はまた、第２のまたは密閉端部３１９を含む。この端部３１９は、本体絶縁体３４２によって支えられる弁座３２１と係合するかまたは接触する。弁操作アセンブリー３２５は、弁３１８をコア絶縁体３１６に沿って（図３Ａに示すような）開位置と閉位置との間で作動または移動させる。開位置において、弁３１８の密閉端部３１９は、弁座３２１から間隔を空けて配置され、これにより、燃料を燃料流路または通路３２４から弁座３２１を通じてノズル部３０８内へと流動させる。燃料流路３２４は、弁３１８と本体絶縁体３４２との間の環状空間中の本体３０２を通じて延びる。
【００２８】
図３Ａに示す実施形態において、弁３１８の密閉端部３１９は、噴射ポート３０７よりも小さい。より詳細には、密閉端部３１９の最大外径は、噴射ポート３０７の直径Ｄよりも小さい。図示の実施形態に示すように、密閉端部３１９は、比較的大きな距離または長さＬだけ燃焼室インターフェース３１１から離隔して配置される。より詳細には、図示の実施形態において、長さＬは、エンジンヘッド３１０の厚さにほぼ等しい。エンジンヘッド３１０の厚さは、いくつかの場合において１２インチ以上である。しかし、他の実施形態において、例えば図３Ｂを参照して以下に詳細に説明するように、例えば弁３１８の密閉端部３１９は、インターフェース３１１に相対する他の位置に配置することも可能である。よって、図３Ａに示す噴射器３００ａは、燃焼室インターフェース３１１と弁３１８の密閉端部３１９との間の比較的大きな長さＬを考慮に入れて構成される。現在のディーゼルエンジンまたは他の大型エンジンにおいて、例えば密集した吸気および排気弁トレイン機構において必要となり得る分離長さＬは１２〜３６インチ以上である。
【００２９】
図示の実施形態のさらなる特徴によれば、噴射器３００ａはまた、１つ以上の点火機能部３３４を含む。１つ以上の点火機能部３３４は、点火導体３１４の一部に沿って延びる。点火機能部３３４は、ヘッド３１０によってイオン化、推進スラストおよび／または点火イベントを発生させるように、構成される。より詳細には、図３Ａに示すように、点火機能部３３４を構成することが可能な導電性材料は、ブラシ状ウィスカー状またはロッド状導体を含むコイル状またはコルクスクリュー状構成内において点火導体３１４の周囲にらせん状に巻かれる。よって、点火機能部３３４は、点火導体３１４から離隔方向において噴射ポート３０７の内面へ向かって延びる。点火エネルギーが点火導体３１４を介して点火機能部３３４へと付加されると、点火機能部３３４は、点火イベント（例えば、プラズマスパーク）を発生させて、イオン化燃料、空気および／または空気および燃料の混合物を点火する。点火イベントがプラズマイベントである実施形態において、プラズマ爆発による点火によって燃料がイオン化され、前記イオン化燃料は燃焼室３１２内へと加速される。
【００３０】
図３Ｂは、本開示のさらに別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置３００ｂ（「噴射器３００ｂ」）の断面側面図である。図示の噴射器３００ｂは、図３Ａに示される噴射器３００ａの同じ特徴のうちいくつかを含む。例えば、図３Ｂに示す噴射器３００ｂは、弁操作アセンブリー３２５に動作可能に連結されたコアアセンブリー３１３を含む。コアアセンブリー３１３は、点火導体３１４と、コア絶縁体３１６と、弁３１８とを含み、基部３０６から少なくとも部分的にノズル部３０８内へと延びる。しかし図示の実施形態において、弁３１８の密閉端部３１９は、燃焼室３１２のインターフェース３１１に隣接してまたは燃焼室３１２のインターフェース３１１から若干奥の方に配置される。より詳細には、弁３１８の弁座３２１および密閉端部３１９は、燃焼室インターフェース３１１に隣接するかまたは燃焼室インターフェース３１１の近隣の位置において、噴射ポート３０７内に配置される。よって、点火導体３１４は、弁３１８の密閉端部３１９から下流においてかつ燃焼室インターフェース３１１の近隣において１つ以上の点火機能部を含み、これらの点火機能部により、燃焼室インターフェース３１１において点火イベントが発生する。
【００３１】
図４は、本開示の別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置４００（「噴射器４００」）の断面側面図である。図４に示す噴射器４００は、図１〜図３Ｂを参照して上述した噴射器の対応する特徴に概して構造および機能において類似するいくつかの特徴を含む。例えば、図４に示すように、噴射器４００は、本体４０２を含む。本体４０２は、中央部４０４を有する。中央部４０４は、第１の端部または基部４０６と、第２の端部またはノズル部４０８との間を延びる。ノズル部４０８は、シリンダーヘッド内のスレッド型の１４ミリメートルスパークプラグポート内へと延びるように構成されるか、または、例えば多くの現在のディーゼル噴射ポートにおいて見受けられるような直径がおよそ８．４ミリメートル（０．３３インチ）以下であるポート内に適合するノズル（例えば、図１、図３Ａ、図３Ｂまたは図６に示すようなもの）を持ち得る。しかし、他の実施形態において、ノズル部４０８は、異なるサイズの噴射ポートに合わせて構成することも可能である。ノズル部４０８は、燃焼室に対する確実な係合に適した別のスレッド選択外面４０９をさらに含み得る。
【００３２】
噴射器４００はまた、基部４０６によって支えられる弁操作アセンブリー４２５を含む。弁操作アセンブリー４２５は、燃焼室中の燃料を噴射および点火するためのコアアセンブリー４１３へと動作可能に連結される。コアアセンブリー４１３は、固定コア絶縁体４１６を含む。固定コア絶縁体４１６は、固定点火部材または導体４１４を覆って同軸に配置される。点火導体４１４は、１つ以上のセンサーまたは光ファイバーケーブル４１７を含み得る。これら１つ以上のセンサーまたは光ファイバーケーブル４１７は、点火導体４１４内を長手方向に延びて、燃焼室からの情報を弁操作アセンブリー４２５へと伝送する。弁操作アセンブリー４２５は、コントローラーまたはプロセッサー４２２あるいは通信ノードを介して適切なコンピュータ、コントローラーまたはプロセッサーへと接続された無線またはケーブルを含み得る。図示の実施形態において、点火導体４１４は、拡大または拡張端部４３３を含む。拡大または拡張端部４３３をは、燃焼室とのインターフェースに近接するように構成される。拡張端部４３３により、燃焼室とのインターフェースにおける光ファイバーケーブル４１７の領域が拡大する。拡張端部４３３はまた、１つ以上の点火機能部４３４を支える。１つ以上の点火機能部４３４は、ノズル部４０８の内面４３７と共に点火イベントを発生させるように、構成される。より詳細には、図示の実施形態において、点火機能部４３４は、複数のスレッドまたは針状突起を含み得る。これらの複数のスレッドまたは針状突起は、点火導体４１４の拡張端部４３３の周囲において円周方向に延びる。拡張端部４３３はまた、以下にさらに詳細に説明するような弁座４２１を含む。
【００３３】
コアアセンブリー４１３は、本体４０２の絶縁本体４４２を通じて延びる。絶縁本体４４２は、噴射器４００内において発生する高電圧を受けるのに適したセラミックまたはポリマー絶縁体から構成することができる。コアアセンブリー４１３はまた、コア絶縁体４１６を覆って同軸に配置された管弁４１８を含む。しかし、図４に示す実施形態において、弁４１８は、内側方向に開口する弁（例えば、燃焼室から離隔方向において開口する弁）であり、コア絶縁体４１４に対して移動可能であり、これにより、ノズル部４０８からの燃料を燃焼室内へと選択的に導入する。より詳細には、弁４１８は、噴射器４００の長手方向軸に対して概して平行な方向において、コア絶縁体４１６に対してスライドまたは移動するように構成される。弁４１８は、上述した弁と同様の構造でよく、例えば、炭素／炭素層によって強化された軽量かつ強靱なグラファイト構造コアを含み得る。弁４１８は、基部４０６内において第１の端部４２３を含む。第１の端部４２３は、弁操作アセンブリー４２５と係合する。弁４１８はまた、第２のまたは密閉端部４１９を含む。第２のまたは密閉端部４１９は、点火導体４１４によって支えられるノズル部４０８内の弁座４２１と係合または接触する。密閉端部４１９および／または弁座４２１は、上記にて詳述した１つ以上のエラストマー部を含み得る。弁操作アセンブリー４２５は、弁４１８を（図４に示すような）開位置と閉位置との間でコア絶縁体４１６に対して作動させる。開位置において、弁４１８の密閉端部４１９は、弁座４２１から離隔して配置され、これにより、燃料流路または通路４２４からの燃料を弁座４２１を通じてノズル部４０８から流出させる。燃料流路４２４は、弁４１８おとコア絶縁体４１６との間の中央部４０４を通じて延びる。
【００３４】
弁操作アセンブリー４２５は、ドライバー４２０を移動させるための力生成器４２６を含む（例えば、電気力生成器、電磁石力生成器、磁気力生成器）。力生成器４２６はまた、プロセッサーまたはコントローラー４２２に動作可能に連結され得る。プロセッサーまたはコントローラー４２２は、点火導体４１４を通じて延びる１つ以上の光ファイバーケーブル４１７へと連結され得る。このようにして、コントローラー４２２は、例えば１つ以上の燃焼室状態またはエンジンパラメータに応じて力生成器４２６を選択的にエネルギー付与または活性化することができる。ドライバー４２０は、１つ以上の停止部４３０と係合する。１つ以上の停止部４３０は、弁４１８の第１の端部４２３と一体形成されるかまたは弁４１８の第１の端部４２３へと取り付けられ、これにより、弁４１８を開位置と閉位置との間で移動させる。弁操作アセンブリー４２５はまた、第１の付勢部材４３２を含み得る。第１の付勢部材４３２は、弁４１８と接触し、ノズル部４０８に向かう方向において、少なくとも部分的に弁４１８を閉位置へと付勢する。弁操作アセンブリー４２５は、第２の付勢部材４３５をさらに含み得る。第２の付勢部材４３５は、ドライバー４２０を少なくとも部分的にノズル部４０８に向かって付勢する。特定の実施形態において、第１の付勢部材４３２は、ばね（例えば、コイルばね）であり得、第２の付勢部材４３５は、磁石または永久磁石であり得る。しかし、他の実施形態において、、第１の付勢部材４３２および第２の付勢部材４３５は、弁４１８およびドライバー４２０に向かって付勢力を付与するのに適した他の構成要素を含み得る。
【００３５】
図４に示す実施形態のさらなる特徴によれば、ノズル部４０８は、燃焼室からの情報を検出し、噴射器４００を介して１つ以上のコントローラーへと収集および送信するためのさらなる機能を含み得る。例えば、ノズル部４０８は、弁４１８の密閉端部４１９内の１つ以上の開口部４９１を含み得る。これらの開口部４９１により、燃焼室からの関連情報を少なくとも部分的に噴射器４００を通じて送信することが可能となる。ノズル部４０８は、弁座４２１により支えられる圧力シール４９３と、光ファイバーケーブル４１７によって支えられる１つ以上の温度センサー４９５とをさらに含み得る。これらの検出機能は、関連燃焼室情報（例えば、温度情報、光情報、圧力情報、熱情報、音情報、および／または燃焼室からの他の任意の情報）の検出、感知または送信に合わせて構成することができる。
【００３６】
動作時において、燃料は、燃料継手すなわち入口４３８を介して基部４０６内へと入る。燃料入口４３８は、前記燃料を力生成器４２６内へと導入し、前記燃料は、複数の出口通路４４０を通じて力生成器４２６から出て行く。これら複数の出口通路４４０は、燃料流路４２４へと流体接続される。燃料流路４２４は、コアアセンブリー４１３に隣接して長手方向に延びる。弁操作アセンブリー４２５が弁４１８を閉位置から開位置へと（例えば、燃焼室から離隔方向において）移動させると、ノズル部４０８は、前記燃料を噴射および点火する。より詳細には、力生成器４２６がドライバー４２０を移動させると、ドライバー４２０は、第１の距離Ｄ１だけ移動した後、弁４１８によって支えられる停止部４３０と接触する。このようにして、ドライバー４２０は、推進または運動エネルギーを得た後、弁４１８と係合する。ドライバー４２０が停止部４３０と接触した後、ドライバー４２０は、弁４１８と係合した状態で、継続して第２の距離Ｄ２へと移動し、これにより弁４１８上へと張力を付与し、弁４１８を開位置へと移動させる。このようにして、前記弁が（図４に示すような）開位置に来ると、弁４１８の密閉端部４１９は、弁座４２１から一定の開口距離だけ間隔を空けて配置される。この開口距離は一般的には、第２の距離Ｄ２から第１の距離Ｄ１を減算した値に等しい。燃料が弁４１８の開口状態の密閉端部４１９を通過すると、１つ以上の点火機能部４３４は、燃料イオン化、空気イオン化および／または混合燃料空気イベントのイオン化を発生させ得、これにより、燃料爆発を燃焼室中の層状給気として行う。よって、本明細書中に記載の噴射器のうちいずれかのドライバーまたはアクチュエーターは、所定の距離を移動して、少なくとも部分的に推進力を得た後、対応する弁と係合する。
【００３７】
図５Ａは、本開示の別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置５００（噴射器５００）の断面側面図である。図５に示す噴射器５００は、図１〜図４を参照して上述した噴射器の対応する特徴に概して構造および機能において類似するいくつかの特徴を含む。例えば、図５に示すように、噴射器５００は、本体５０２を含む。本体５０２は、中央部５０４を有する。中央部５０４は、第１の端部または基部５０６と、第２の端部またはノズル部５０８との間を延びる。ノズル部５０８は、図示のようにシリンダーヘッド内のスレッド型噴射ポート内に延びるように構成してもよいし、あるいは、図１、図３Ａまたは図３Ｂまたは図６に示すように例えば多くの現在のディーゼル噴射ポートにおいて見受けられるような直径がおよそ８.４ミリメートル（０.３３インチ）以下であるポート内に収まるように構成してもよい。しかし、他の実施形態において、ノズル部５０８は、異なるサイズの噴射ポートに合わせて構成することも可能である。ノズル部５０８は、燃焼室との係合に適した外面５０９上の任意の数の別のスレッド選択をさらに含み得る。
【００３８】
噴射器５００はまた、基部５０６において弁操作アセンブリー５２５を含む。弁操作アセンブリー５２５は、噴射器５００の本体５０２の全体に配置された複数の弁を作動させるように構成される。より詳細には、弁操作アセンブリー５２５は、力生成器５２６を含む（例えば圧電力生成器、電磁石力生成器、磁石力生成器）。力生成器５２６は、ドライバー５２０の移動を誘発する。力生成器５２６はまた、プロセッサーまたはコントローラーへ動作可能に連結され得、これにより、例えば１つ以上の燃焼室状態またはエンジンパラメータに応じて力生成器５２６へのパルス付加または力生成器５２６の活性化を選択的に行うことができる。ドライバー５２０は、基部５０６において第１の逆止め弁またはベース弁５５４と係合する。より詳細には、ベース弁５５４は、１つ以上の停止部５３０を含み得る。１つ以上の停止部５３０は、ドライバー５２０と係合することで、ドライバー５２０がベース弁５５４を開位置と閉位置との間で移動させる（図示のベース弁５５４は、図５Ａにおいて閉位置にある）。１つ以上の停止部５３０は、ベース弁５５４の第１の端部５５５に取り付けることもできるし、あるいは、ベース弁５５４の第１の端部５５５と一体形成することもできる。ベース弁５５４はまた、ベース弁ヘッドまたは密閉部５５６を含む。ベース弁ヘッドまたは密閉部５５６は、図示のような管路部品５４２の第１の端部５５８に対向する。よって、ベース弁ヘッド５５６は、基部５０６から噴射器５００の中央部５０４への移動時において、対応する弁座５５８と係合する。
【００３９】
図示の実施形態のさらなる特徴によれば、噴射器５００はまた、絶縁本体５４２を含む。絶縁本体５４２は、少なくとも中央部５０４およびノズル部５０２を通じて延びる。絶縁本体５４２は、噴射器５００内に発生する高電圧を封じ込めるのに適したセラミックまたはポリマー絶縁体から構成され得る。噴射器５００は、絶縁本体５４２を通じて延びる燃料流路をさらに含む。より詳細には、噴射器５００において、第１の燃料流動部５６２が設けられる。第１の燃料流動部５６２は、逆止め弁５５４から離隔方向において中央部５０４内へと延びる。第１の燃料流動部５６２は、第２の燃料流動部５６４へと流体接続され、中央部５０４からノズル部５０８内へと延びる。
【００４０】
特定の実施形態において、第１の燃料流動部５６２および第２の燃料流動部５６４を構成する材料は、燃料膨張および収縮に対応して、燃焼室インターフェースにおけるノズル部５０８からの燃料滴下を少なくとも部分的に回避できる材料である。より詳細には、第１の燃料流路５６２および第２の燃料流路５６４はそれぞれ、１つ以上の通路を含み得る。前記１つ以上の通路は、クローズドセルばね（例えば独立気泡ばね）を通じて延びる。前記クローズドセルばねは、その内部を燃料が流動できるような適切な断面を有する。特定の実施形態において、第１の燃料流動部５６２および第２の燃料流動部５６４は、適切な耐熱性および耐化学性または耐疲労性を有する材料によって構成することができる。より詳細には、そのような材料を挙げると、シリコーン、フルオロシリコーン、および多様なフルオロポリマー（例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、および他の共重合体）がある。これらの構成要素は、多数のオープンセルまたはクローズドセルと共に押し出しまたは射出成形してもよいし、あるいは、ガスまたは作動流体を充填および密封してもよい。例えば、このようなガスを挙げると、アルゴン、二酸化炭素、窒素などがあり、このような作動流体を挙げると、アンモニア、プロパン、ブタン、フッ素化メタン、エタンまたはブタンがある。さらに、上記ガスまたは作動流体により、多様な液体および蒸気が得られ、前記液体および蒸気は、熱付加時において蒸発物として機能することができ、熱損失時において相濃縮器として機能することができ、これにより、これにより、燃焼室インターフェースにおける望ましくない膨張および燃料滴下に対抗するばねおよび熱フライホイールまたはバリアの組み合わせとして機能することができる。
【００４１】
図５Ｂおよび図５Ｄは、第１の燃料流路５６２の適切な断面形状の多様な実施形態を示し、図５Ｃおよび図５Ｅは、第２の燃料流路５６４の適切な断面形状の多様な実施形態を示す。より詳細には、図５Ｂは、図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って実質的にとられた第１の流路５６２の断面図である。図５Ｂに示す実施形態において、第１の燃料流路５６２は、第１の流路案内部５６５を含む。第１の流路案内部５６５は、複数の第１の流路または通路５６７を含む。第１の案内部５６５はクローズドセルばね材料から構成することができ、通路５６７は、第１の案内部５６５を通じて長手方向に延びる。図５Ｃは、図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿って実質的にとられた第２の流路５６４の断面図である。図５Ｃに示す実施形態において、第２の流路５６４は、第２の流路案内部５６９を含む。第２の流路案内部５６９は、複数の別個の領域または部位５６３を、対応する第２の流路または通路５７１と共に含む。６個の領域５６３が図示の実施形態において図示されているが、他の実施形態において、第２の案内部５６９は、より多数またはより少数の第２の通路５７１を含み得る。前記第２の流路は、第２の案内部５６９を通じて長手方向に延びる。図５Ｄは、実質的に図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿ってとられた第１の流路５６２の別の実施形態の断面図である。図５Ｂに示す実施形態において、第１の燃料流路５６２は、第１の流路案内部５６５を含む。第１の流路案内部５６５は、十字型の第１の流路または通路５６７を含む。第１の案内部５６５はクローズドセルばね材料から構成することができ、通路５６７は、第１の案内部５６５を通じて長手方向に延びる。図５Ｅは、図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿って実質的にとられた第２の流路５６４の断面図である。図５Ｅに示す実施形態において、第２の流路５６４は、第２の流路案内部５６９を含む。第２の流路案内部５６９は、複数の第２の星形形状の流路または通路５７１を含む。第２の流路５７１は、第２の案内部５６９を通じて長手方向に延びる。
【００４２】
再度図５Ａを参照して、ノズル部５０８において、噴射器５００は、径方向に拡張するスリーブまたは流量制御弁５６６をさらに含む。スリーブまたは流量制御弁５６６は、コアまたは点火アセンブリー５７５へと動作可能に連結される。点火アセンブリー５７５は、固定点火導体５７６を含む。固定点火導体５７６は、第２の流動部５６４の少なくとも一部を覆って同軸に配置される。特定の実施形態において、点火導体５７６は、導電性ケーシングまたはカバーであり得る（例えば、第２の流動部５６４の上に配置された金属ケーシングまたは金属めっきセラミック）。点火導体５７６は、電圧端子５７４を介して電圧供給導体５０９へと連結される。電圧供給導体５０９は、適切な電源へと連結される。一実施形態において、点火端子５７４は、少なくともおよそ８０ＫＶ（ＤＣまたはＡＣ）を点火導体５７６へと供給することができる。しかし、他の実施形態において、点火端子５７４は、これよりも高いかまたは低い電圧を点火導体５７６へと供給することができる。点火アセンブリー５７５はまた、点火アダプター５７８を含む。点火アダプター５７８は、点火導体５７６へと連結される。点火アダプター５７８は、１つ以上の燃料通路５７８Ｈを提供し、ノズル点火導体またはロッド５８０へと連結される。点火ロッド５８０は、点火アダプター５７８内へと螺合様態で収容され、点火アダプター５７８からノズル部５０８の遠位端部へと延びて、燃焼室とのインターフェースへ配置される。図示の実施形態において、点火ロッド５８０は、点火部材または電極５８４を含む。点火部材または電極５８４は、ノズル部５０８において配置される。点火電極５８４は、点火ロッド５８０へと取り付けられた別個の構成要素であり得る。しかし、他の実施形態において、点火電極５８４は、点火ロッド５８０と一体形成することもできる。さらに、点火機能部５８６は、平滑部および／または針状スレッドあるいは円周方向において点火電極５８４から離隔方向において延びる他の種類の突起を含み得る。点火電極５８４および対応する点火機能部５８６は、固定された状態であり、第１の電極として機能する。ノズル部５０８の内径は、対応する第２の電極として機能し、点火機能部５８６と共に点火イベントを発生させる（例えば、プラズマ点火イベント）。
【００４３】
点火アセンブリー５７５はまた、点火絶縁体５８２を含む。点火絶縁体５８２は、点火電極５８４の少なくとも一部を覆って同軸に配置される。点火絶縁体５８２は、適切な絶縁または誘電材料によって構成され得、よって、点火ロッド５８０を点火電極５０９から絶縁する。点火絶縁体５８２は、拡大端部５８３を含む。拡大端部５８３は、より大きな断面寸法（例えば、直径）を有し、点火電極５８４に隣接する。拡大端部５８３は、通常閉位置において、図示のように流量制御弁５６６と接触するように構成される。図示の実施形態のさらなる特徴によれば、ノズル部５０８はまた、１つ以上の付勢部材５８１を含み得る。１つ以上の付勢部材５８１は、流量制御弁５６６の部分を付勢するかまたは引き寄せるように構成される。
【００４４】
図示の実施形態において、流量制御弁５６６は、径方向に開口するかまたは拡張する流量制御弁である。より詳細には、流量制御弁５６６は、変形可能であるかまたはエラストマー製のスリーブ弁５６６であり、図示のように第２の燃料流動部５６４、点火導体５７６、点火アダプター５７８、点火ロッド５８０および点火絶縁体５８２のうち少なくとも一部を覆って同軸に配置される。流量制御弁５６６は、第１の端部５６８または固定端部５６８を含む。端部５６８は、点火絶縁体５８２から下流の位置において、点火導体５７６へアンカー固定、接着または連結される。例えば、第１の端部５６８は、適切な接着剤、熱ポリマー、熱硬化性材料または他の適切な接着剤によって点火導体５７６へ接着することができる。流量制御弁５６６は、固定端部５６８に対向する第２の変形可能なまたは移動可能な端部５７０をさらに含む。移動可能な端部５７０は、点火絶縁体５８２の拡大端部５８３と接触し、少なくとも部分的に径方向に拡張、拡大または変形するように構成され、これにより、燃料を噴射器５００のノズル部５０８から出て行かせることが可能となる。流量制御弁５６６の実施形態のさらなる詳細について、図５Ｆおよび図５Ｇを参照して以下において説明する。
【００４５】
図５Ｆは、本開示の実施形態に従って構成された第１の流量制御弁５６６ａの一実施形態の側面図である。第１の流量制御弁５６６ａは、図５Ａの噴射器５００のノズル部５０８内において用いることができる。図５Ｆに示す実施形態において、第１の流量制御弁５６６ａは一般的には、円筒状または管状のスリーブ形状を有し、第１のまたは固定端部５６８を含む。第１のまたは固定端部５６８は、第２の変形可能なまたは移動可能な端部５７０に対向する。第１の流量制御弁５６６ａは、取付カラーまたは停止部５６９を含み得る。取付カラーまたは停止部５６９は、固定端部５６８の少なくとも一部の周囲に延びる。取付停止部５６９は、少なくとも部分的に絶縁本体５４２（図５Ａ）と係合することにより、点火導体５７６上の所望の位置における固定端部５６８の保持を支援するように構成される。図示の実施形態のさらなる特徴によれば、変形可能なまたは移動可能な端部５７０は、複数の間隔を空けて配置された変形可能な指部またはリード５７１を含み得る。これらのリード５７１は、ノズル部５０８内において少なくとも部分的に点火絶縁体５８２の拡大端部５８３と重複しかつ接触するように、配置される。さらに、これらのリード５７１は、図示ののように破線で示すリード５７１によって径方向に外側方向に変形または拡張するように構成される。このようにして、加圧燃料および／または１つ以上のアクチュエーターは、リード５７１のうち１つ以上を偏向または変形させることができ、これにより、通常被覆されかつ閉口状態のポートを通じて燃料を出て行かせることができ、これにより、噴射器５００のノズル部５０８からの燃料噴射が可能となる。一実施形態において、第１の流量制御弁５６６ａは、金属材料（例えば、ばねスチール）によって構成することができる。しかし、他の実施形態において、第１の流量制御弁は、適切なエラストマーから構成することができる。
【００４６】
図５Ｇは、本開示の実施形態に従って構成された第２の流量制御弁５６６ｂの側面図である。第２の流量制御弁５６６ｂは、噴射器５００のノズル部５０８（図５Ａ）内において用いることができる。第２の流量制御弁５６６ｂは一般的には、図５Ｂに示す第１の流量制御弁５６６ａと同様の構造および機能を有する。しかし、第２の流量制御弁５６６ｂは、別個の変形可能な部またはリードを含まない。すなわち、第２の流量制御弁５６６ｂは、第２の変形可能なまたは移動可能な端部５７０を含む。第２の変形可能なまたは移動可能な端部５７０は、概して円筒状または管状のスリーブ形状を有する。前記変形可能な端部は、複数の間隔を空けて配置された変形可能な部位５７３を含む。これらの部位５７３は、第２の流量制御弁５６６ｂ上に配置される。より詳細には、一実施形態において第２の流量制御弁５６６ｂは、適切なエラストマーまたは他の変形可能な材料から構成することができ、変形可能な部位５７３は、堆積強磁性材料（例えば、金属コーティング）の別個の部位またはセグメントを含み得る。例えば、変形可能な部位５７３は、金属コーティングを含み得る。前記金属コーティングは、材料（例えば、ガラス鉄、鉄コバルト合金（例えば、およそ４８％コバルトおよび５２％鉄）、クロム鉄シリコン）または他の適切な鉄合金）を含む。このようにして、変形可能な部位５７３は、第２の流量制御弁５６６に加えた磁力に応じて第２の流量制御弁５６６の第２の端部５７０を選択的に変形させることができる。
【００４７】
再度図５Ａを参照して、図示の実施形態のさらなる特徴によれば、噴射器５００はまた、ノズル部５０８内の燃料出口通路５７２を含む。燃料出口通路５７２は、流量制御弁５６６と点火絶縁体５８２との間に配置される。燃料出口通路５７２は、点火アダプター５７８を介して第２の燃料流動部５６４へと流体接続される。動作時において、燃料は、燃料出口通路５７２内へと導入され、流量制御弁５６６の作動によってノズル部５０８から選択的に分散される。より詳細には、動作時において、燃料は、噴射装置５００から第１の燃料継手すなわちまたは入口５３８ａを介して基部５０６内へと入る。第１の燃料入口５３８ａは、前記燃料を力生成器５２６内へと導入し、その後前記燃料は複数の出口通路５４０を通じて力生成器５２６から出て行く。出口通路５４０は、燃料流路または通路５２４へと流体接続される。しかし、他の実施形態において、基部５０６は、燃料を力生成器５２６を介してではなく燃料流路５２４内へと直接送るための任意選択の第２の燃料入口５３８ｂ（破線で示す線）を含み得る。ドライバー５２０は、複数の燃料流路または通路を含む。これらの複数の燃料流路または通路は、ドライバー５２０を通じて延びて、燃料が中間燃料流量５６０まで流動することを可能にする。ベース弁ヘッド５５６が弁座５５８に対して配置されると、前記ベース弁ヘッドは、中間燃料流量５６０を密閉する。
【００４８】
ベース弁ヘッド５５６を弁座５５８から上昇させることにより、弁操作アセンブリー５２５が逆止め弁すなわちベース弁５５４を開位置へと移動させると、加圧燃料が第１の燃料流動部５６４内へと流入する。特定の実施形態において、例えば、力生成器５２６は、ドライバー５２０を作動させて第１の距離を移動させた後、ベース弁５５４上の停止部５３０と接触させることができる。推進を得て停止部５３０と接触した後、ドライバー５２０は、ベース弁５５４と共に第２の距離を移動してベース弁ヘッド５５６を開口させることができる。その後、前記加圧燃料は、第１の燃料流動部５６４から第２の燃料流動部５６６および点火アダプター５７８を通じて燃料出口通路５７２内へと流入し得る。一実施形態において、燃料出口通路５７２中の燃料の圧力は、流量制御弁５６６の移動可能な端部５７０を少なくとも部分的に径方向に拡張／または変形させるのに十分であり、これにより、前記燃料は、点火絶縁体５８０の拡大端部５８３を通過する。よって、ノズル部５０８中の流量制御弁５６６の位置により、ノズル部５０８からの燃料の滴下または望ましくない液漏れが回避される。他の実施形態において、１つ以上のアクチュエーター、ドライバー、選択的付勢部材または他の適切な力生成器は、流量制御弁５６６の移動可能な端部５７０を少なくとも部分的に径方向に拡張および／または変形させることができる。流量制御弁５６６が燃料出口通路５７２からの燃料を選択的に分配すると、前記燃料は、１つ以上の点火機能部５８６を通過し得る。１つ以上の点火機能部５８６は、燃料を燃焼室内へと点火および噴射するための点火イベントを発生させることができる。
【００４９】
図６は、本開示のさらに別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置６００（「噴射器６００」）の断面側面図である。以下に詳細に説明するように、噴射器６００は、大型エンジン用途（例えば、複数の燃料選択および／またはマルチバースト用途と共に動作するガスタービンおよび多様な高速ロータリー燃焼エンジン）に特に適している。噴射器６００は、上述したような比較的小型の噴射ポートなどの用途にも特に適している。図６に示す噴射器６００は、図１〜図５Ｇを参照して上述した噴射器の対応する特徴に概して構造および機能において類似するいくつかの特徴を含む。例えば、図６に示すように、噴射器６００は、本体６０２を含む。本体６０２は、中央部６０４を有する。中央部６０４は、第１のまたは基部６０６と、第２のまたはノズル部６０８との間を延びる。ノズル部６０８は、シリンダーヘッド内の噴射ポート（例えば多くの現在のディーゼル噴射ポートにおいて見受けられるような直径がおよそ８.４ミリメートル（０.３３インチ）以下であるポート）内へと延びるように構成される。しかし、他の実施形態において、ノズル部６０８は、異なるサイズの噴射ポートに合わせて構成することもできる。
【００５０】
噴射器６００は、１つ以上のベースアセンブリー６２９（第１のベースアセンブリー６２９ａおよび第２のベースアセンブリー６２９ｂとして個別に示す）をさらに含む。第１のベースアセンブリー６２９ａおよび第２のベースアセンブリー６２９ｂは、噴射器６００の基部６０６内へと燃料を収容し、前記燃料をノズル部６０８へと計量するように構成される。より詳細には、各ベースアセンブリー６２９は、弁操作アセンブリー６２５を含む。弁操作アセンブリー６２５は、対応するポペットすなわちベース弁６５４を作動するように構成される。より詳細には、弁操作アセンブリー６２５は、ドライバー６２０の移動を誘発する力生成器６２６を含む（例えば電気力生成器、電磁石力生成器、磁石力生成器）。力生成器６２６はまた、対応するコントローラーまたはプロセッサー６２２（第１のコントローラー６２２ａおよび第２のコントローラー６２２ｂとして個別に示す）へと動作可能に連結可能であり、これにより、例えば１つ以上の燃焼室状態またはエンジンパラメータに応じて力生成器６２６へのパルス付加または力生成器６２６の活性化を選択的に行うことができる。ドライバー６２０は、基部６０６において第１の逆止め弁すなわちベース弁６５４と係合する。より詳細には、ベース弁６５４は、１つ以上の停止部６３０を含む。これらの停止部６３０は、付勢部材６１７（例えばコイルばね）と係合する。付勢部材６１７は、付勢部材キャビティ６１９内に配置されて、ベース弁を図６に示すような閉位置へ向かって（例えばノズル部６０８に向かう方向に）付勢する。ベース弁停止６３０はまた、ドライバー６２０と係合し、これにより、ドライバー６２０は、ベース弁６５４を開位置と閉位置との間で移動させる。ベース弁６５４はまた、ベース弁ヘッドまたは密閉部６５６を含む。ベース弁ヘッドまたは密閉部６５６は、図示のように通常閉位置にある対応する弁座６５８と係合する。
【００５１】
図示の実施形態のさらなる特徴によれば、噴射器６００はまた、燃料入口継手６３８を含む（個別に第１の燃料入口継手６３８ａおよび第２の燃料入口継手６３８ｂとして示す）。この燃料入口継手は、対応するベースアセンブリー６２９へと動作可能に連結され、これにより、燃料をベースアセンブリー６２９内へと導入する。ベース弁が開位置にある場合、各ベースアセンブリー６２９において、燃料は、力生成器６２６およびドライバー６２０内を通過して、ベース弁ヘッド６５６を通過する。噴射器６００は、燃料接続管路６５７をさらに含む（個別に第１の燃料接続管路６５７ａおよび第２の燃料接続管路６５７ｂとして示す）。第１の燃料接続管路６５７ａおよび第２の燃料接続管路６５７ｂは、基部６０６からの燃料を燃料流路または通路６２４へと送るためのものである。燃料流路または通路６２４は、本体６０２の中央部６０６およびノズル部６０８を通じて延びる。燃料流路６２４は、コアアセンブリー６１３に隣接して長手方向に延びる。コアアセンブリー６１３は、基部６０６から本体６０２を通じて少なくとも部分的にノズル部６０８内へと延びる。コアアセンブリー６１３は、コア絶縁体６１６を含む。コア絶縁体６１６は、点火部材または導体６１４を覆って同軸に配置される。コアアセンブリー６１３はまた、円筒または管状筐体部材６８８を含む。円筒または管状筐体部材６８８は、点火絶縁体６１６と共に少なくとも部分的に燃料流路６２４を規定する。コアアセンブリー６１３は、本体４０２の絶縁本体６４２を通じて延びる。点火導体６１４は、点火端子６２７へ動作可能に連結され、これにより、１つ以上の点火機能部６８６を有する点火電極６８４へと点火電圧を供給する。点火電極６８４は第１の電極であり、第２の電極６８５と共に点火イベントを発生させることができる。第２の電極６８５は、ノズル部６０８の遠位端部の導電性部であり得る。点火絶縁体６１６は、拡大端部６８３を含む。拡大端部６８３は、より大きな断面寸法（例えばより大きな断面直径）を有し、点火電極６８４に隣接する。
【００５２】
点火絶縁体６１６の拡大端部６８３は、ノズル部６０８によって支えられるフロー制御弁６６６と接触するように構成される。流量制御弁６６６は、径方向に拡張する弁であり、第１のまたは固定された端部６６８を含む。この端部６６８は、点火絶縁体６１６の拡大端部６８３から下流の位置において、筐体部材６８８にアンカー固定されるか、接着されるかまたは連結される。例えば、第１の端部６６８は、適切な接着剤、熱ポリマー、熱硬化性材料または他の適切な接着剤により、筐体部材６８８の外面に接着することができる。流量制御弁６６６は、第２の変形可能なまたは移動可能な端部６７０を含む。端部６７０は、固定端部６６８に対向する。移動可能な端部６７０は、点火絶縁体６８２の拡大端部６８３と接触し、少なくとも部分的に径方向に拡張、拡大または変形するように構成され、これにより、燃料を噴射器６００のノズル部６０８から出て行かせることが叶となる。より詳細には、筐体部材６８８は、複数の燃料出口ポート６６９を含む。複数の燃料出口ポート６６９は、流量制御弁６６６の移動可能な端部６７０に隣接する。
【００５３】
動作時において、燃料は、燃料入口継手６３８を介してベースアセンブリー６２９内へと導入される。前記燃料は、力生成器６２６およびドライバー６２２を通過して、ベース弁ヘッド６５６へと到着する。弁操作アセンブリー６２５が弁６５４を開位置へと移動させて、ベース弁ヘッド６５６を弁座６５８から離隔方向に移動させた場合、前記燃料は、ベース弁ヘッド６５６を通過して、燃料接続管路６５７内へと流入する。燃料接続管路６５７から、加圧燃料は燃料流路６２４内へと流入する。一実施形態において、燃料流路６２４内の燃料の圧力は、流量制御弁６６６の移動可能な端部６７０を少なくとも部分的に径方向に拡張／または変形させるのに十分であり、これにより、前記燃料は、点火絶縁体６８０の拡大端部６８３を通過する。しかし、他の実施形態において、１つ以上のアクチュエーター、ドライバー、選択的付勢部材または他の適切な力生成器により、流量制御弁６６６の移動可能な端部６７０をを少なくとも部分的に径方向に拡張／または変形させることも叶である。流量制御弁６６６が燃料出口ポート６６９から燃料を選択的に分配すると、燃料は、１つ以上の点火機能部６８６を通過する。点火機能部６８６は、燃焼室内への燃料の点火および噴射を行うための点火イベントを発生させることができる。
【００５４】
特定の実施形態において、各ベースアセンブリー６２９および他の燃料フローコントローラーは、以下を行うように構成することができる：１）前記弁アセンブリーのうちのいずれかを開口させることによる、燃料フローの制御、およびおよび２）弁開口機能の完了時におけるイオン化電圧の生成。これらの機能双方を達成するために、特定の実施形態において、例えば、各力生成器６２６は、第１のまたは主要巻線および第２の巻線を含むソレノイド巻線であり得る。第２の巻線は、第１の巻線よりも多数の巻き数を含み得る。各巻線はまた、１つ以上の絶縁層を含み得る（例えばニスまたは他の適切な絶縁体）。しかし第２の巻線は、第１の巻線よりも多数の絶縁層を含んでもよい。力生成器６２６はまた、導体６１４へと電気的に連結。より多くの巻き数を有する主要巻線および第２の巻線で変圧器としての力生成器６２６またはソレノイドを巻くことにより、前記主要巻線は、電圧印加時において高電流を搬送することが可能となり、これにより、プランジャー内におけるドライバー６２０の移動を生成または誘発させる。主要巻線へのリレーが開くと、前記ドライバー６２０が解放され、極めて高い電圧が第２の巻線によって生成される。第２の巻線の高電圧は、初期イオン化を提供することにより、プラズマ生成点火イベントへと印加され得る。その後、任意の適切なソース（例えば光起電発電機、熱電発電機、および圧電発電機によって燃焼室から収集されたエネルギー）によって充電されたコンデンサーからの比較的低電圧の放電により、燃焼室内へのイオン化電流の供給および燃料の押し込みが継続する。
【００５５】
統合型の噴射器点火装置の実施形態および詳細には本明細書中に詳細に開示される流量制御弁により、従来の噴射器および点火装置と比べていくつかの利点が得られる。例えば、１つの利点として、これらの流量制御弁は径方向にコンパクトな形状および構成であり、噴射ポートにおける寸法が極めて制限されている現在のディーゼルエンジンまたは他の大型エンジンにおいて用いられる噴射器のノズル部へ特に適切に配置される。上記したように、例えば、現在のディーゼルエンジンの噴射ポートの場合、噴射ポートの直径は約８.４ｍｍ（０.３３インチ）であることが多い。本明細書中開示されるように、これらの流量制御弁と、関連付けられた作動構成要素、絶縁構成要素および点火構成要素とは、限られた利用可能空間内において動作することができる。さらに、これらの弁を燃焼室インターフェースまたはその近隣に配置することで、望ましくない燃料滴下を少なくとも部分的に回避することができる。熱利得に起因して燃料が膨張する傾向となり、その結果噴射イベント間に圧力が発生した場合、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄおよび／または図５Ｅに示す実施形態と同様の実施形態を用いて、望ましくないタイミングにおける燃焼室内への燃料滴下を回避することができる。さらに、本明細書中に開示される流量制御弁の実施形態は、共振するのに特に適しており、これにより、極めて高い動作速度を達成する。さらに、本明細書中に開示される実施形態は、内側方向に開口する構成および外側方向に開口する構成双方において、弁操作（例えばドライバーまたはプランジャー）と対応する弁との固定接続も可能にする。加えて、これらの実施形態により、燃焼室からの熱進入量が比較的多い断熱エンジンにおける用途および他の用途における高温動作能力が可能となる。さらに、これらの実施形態により、点火電圧の固定送達が可能となり、これにより、極めて高い電圧およびよって電極ギャップ電流の送達が可能となり、その結果、液体燃料の噴射時において、前記液体燃料をイオン化蒸気およびプラズマの高速爆発へと極めて高速に変換することが可能となる。また、これらの実施形態により、ずっと高い出力率も達成することが可能となる（例えば予燃焼室および燃焼カンの必要／利用を不要とするために極めて高速の燃焼完了に対応できる、選択されたガスタービンおよび大型ピストンエンジン用途のための１００００ＨＰの噴射器）。さらに、これらの実施形態により、中央点火または電極アセンブリーも可能となり、これにより、構成要素が統合され、複合機能（例えばファイバー６１７（例えば光フィラメント、電流および電圧導通）による装備）が可能となり、これにより、通常閉状態の弁のための固定弁座として機能する。さらに、これらの実施形態により、図示のような点火電極を通じて、１０００以上の即時振幅の電流パルスにおいて５０kＶ〜１５０kＶのイオン化電圧が可能な極めて高い誘電強度が可能となる。
【００５６】
加えて、前記噴射装置の上記詳細において説明した実施形態のうちいくつかは、水素によって特徴付けられる燃料（例えばアンモニア）またはエネルギー密度の低い他の燃料（例えばエネルギー密度がディーゼルよりも３０００倍低い一酸化炭素および水素）を燃焼させるように構成されたエンジンにおいて用いることができる。例えば、液体メタン、プロパン、アンモニア、メタノールおよび／または他の物品を搬送する海洋タンカーのエンジンは、本明細書中に開示される噴射器のいくつかの実施形態を備えれば、作動コストを節約することができる。一実施形態において、例えば、搬送される物品は、エンジンからの廃熱を用いて以下のように改質することができる。
２ＮＨ3→３Ｈ2＋Ｎ2
ＣＨ3ＯＨ→ＣＯ＋Ｈ2
【００５７】
このような物品を吸熱反応によって改質することが可能な燃料によって動作するように推進エンジン（例えば、熱エンジン（例えば圧縮点火ディーゼル型エンジン、多様なロータリー燃焼エンジン、およびガスタービン））を変換することにより、これが達成される。吸熱反応において、このような熱エンジンによって拒否された熱を用いて、このような反応を促進する。他の実施形態において、前記噴射器は、発電所、化学向上および／または発熱エンジンを用いた他の適切な位置において用いられ得る。
【００５８】
これらの種類の実施形態において、エンジンによって拒否された熱を用いた熱化学再生により、魅力的な燃料節約が可能となる。なぜならば、水素によって特徴付けられた燃料は、原料よりも１５〜３０％以上高いエネルギー生産収率が可能であるからである。さらに、本明細書中に開示される噴射器の実施形態により、水素によって特徴付けられた燃料をディーゼル燃料または重油燃料よりも１２倍高速で燃焼させることが可能となるため、エンジン効率が大幅に向上し、エンジン排気中の粒子も無くなる。
【００５９】
上記から、本明細書中、本開示の特定の実施形態について例示目的のために記載してきたが、本発明の意図および範囲から逸脱することなく多様な改変が可能であることが理解される。例えば、本明細書中開示される絶縁体の誘電強度は、別の材料および処理手段を含むように変更および改変することが可能である。アクチュエーターおよびドライバーは、燃料および／または対応する噴射器の使用に応じて変更することができる。さらに、前記噴射器の構成要素はも変更することができる。例えば、電極、光学部品、アクチュエーター、弁、およびノズルまたは本体を別の材料で構成することができるし、あるいは、図示および記載の構成以外の別の構成にすることができ、このような構成も、本開示の意図内である。
【００６０】
本記載および特許請求の範囲全体において、文脈から明らかに分かる場合を除いて、「含む」などの用語は、排他的または網羅的な意味ではなく、包括的な意味として（すなわち、非限定的に「含む」意味として）とらえられるべきである。単数形および複数形を用いた単語は、それぞれ複数形および単数形を含む。特許請求の範囲中において２つ以上のものについて「または」という言葉が用いられる場合、この言葉は、以下の解釈全てを網羅する：すなわち、羅列されたもののうち任意のもの、羅列されたもの全て、および羅列されたものの任意の組み合わせ。さらに、上述した多様な実施形態を組み合わせることで、さらなる実施形態が得られる。本明細書中に記載されかつ／または出願データシート中に羅列された米国特許、米国特許出願公開文献、米国特許出願、外国特許、外国特許出願および非特許公開文献全体を参考のため本明細書中において援用する。必要であれば、噴射装置および点火装置を多様な特許、出願および公開文献の多様な構成および思想と共に用いるように本開示の局面を変更することで、本開示のさらなる実施形態が可能となる。
【００６１】
これらの変更および他の変更は、上記において詳述した記載を鑑みて本開示において行うことが可能である。一般的に、以下の特許請求の範囲において、用いられる用語は、本明細書中および特許請求の範囲中に開示される特定の実施形態に本開示を限定するものとして解釈されるべきではなく、特許請求の範囲に従って動作する全てのシステムおよび方法を含むものとして解釈されるべきである。よって、本発明は本開示によって制限されるのではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって広範に決定されるべきである。
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、燃焼室内の多様な燃料の噴射および点火を行うための大型エンジン用途および他の大きさのエンジン用途に適した統合型の燃料噴射器および点火装置に主に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射システムは典型的には、入口マニホルードまたはエンジンの燃焼室内への燃料噴霧を噴霧する際に用いられる。燃料噴射システムは、自動車エンジンにおいて用いられる主要な燃料送達システムとなっており、１９８０年代後半からは、ほとんど完全にキャブレターの代替として用いられている。従来の燃料噴射システムは典型的には、加圧燃料供給へと接続され、これらの燃料噴射システムにおいて用いられる噴射装置は一般的には、エンジンの動力行程に相対する特定の時期において、加圧燃料を燃焼室内に噴射または他の場合に放出する。多くのエンジン（特に大型エンジン）において、噴射装置が燃焼室内に入る際の通路となるボアまたはポートの寸法は小型である。このような小型のポートに起因して、噴射器の作動または前記噴射器からの燃料噴射のために利用可能な構成要素の大きさが制限される。さらに、このようなエンジン内には一般的には吸気および排気の動弁機構が密集しているため、これらの噴射装置の構成要素のために利用可能な空間がさらに制限される。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本開示の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置（「噴射器））の模式断面側面図である。
【図２Ａ】本開示の別の実施形態によって構成された噴射器の部分分解断面側面図である。
【図２Ｂ】本開示の実施形態に従って構成された流量制御弁の断面側面図である。
【図３Ａ】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の一連の断面側面図である。
【図３Ｂ】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の一連の断面側面図である。
【図４】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の一連の断面側面図である。
【図５Ａ】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の一連の断面側面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って実質的にとられた第１の流路の断面側面図である。
【図５Ｃ】図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿って実質的にとられた第２の流路の断面側面図である。
【図５Ｄ】図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って実質的にとられた第１の流路の別の実施形態の断面側面図である。
【図５Ｅ】図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿って実質的にとられた第２の流路の別の実施形態の断面側面図である。
【図５Ｆ】本開示の実施形態に従って構成された流量制御弁の側面図である。
【図５Ｇ】本開示の実施形態に従って構成された流量制御弁の側面図である。
【図６】本開示のさらなる実施形態に従って構成された噴射器の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
本出願は、以下の特許出願それぞれの内容全体を参考のため援用する：米国特許出願第１２／８４１１７０号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTYREE）、米国特許出願第１２／８０４５１０号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：FUEL INJECTOR ACTUATOR ASSEMBLIES AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE）、米国特許出願第１２／８４１１４６号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：INTEGRATED FUEL INJECTOR IGNITERS WITH CONDUCTIVE CABLE ASSEMBLIES）、米国特許出願第１２／８４１１４９号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：SHAPING A FUEL CHARGE IN A COMBUSTION CHAMBER WITH MULTIPLE DRIVERS AND/OR IONIZATION CONTROL）、米国特許出願第１２／８４１１３５号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：CERAMIC INSULATOR AND METHODS OF USE AND MANUFACTURE THEREOF）、米国特許出願第１２／８０４５０９号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：METHOD AND SYSTEM OF THERMOCHEMICAL REGENERATION TO PROVIDE OXYGENATED FUEL, FOR EXAMPLE, WITH FUEL-COOLED FUEL INJECTORS）、米国特許出願第１２／８０４５０８号（出願日：２０１０年７月２１日、名称：METHODS AND SYSTEMS FOR REDUCING THE FORMATION OF OXIDES OF NITROGEN DURING COMBUSTION IN ENGINES）、米国特許出願第１２／５８１８２５号（出願日：２００９年１０月１９日、名称：MULTIFUEL STORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM）、米国特許出願第１２／６５３０８５号（出願日：２００９年１２月７日、名称：INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE）、米国特許出願第１２／００６７７４号（現米国特許第７６２８１３７号）（出願日：２００８年１月７日、名称：MULTIFUEL STORAGE, METERING AND IGNITION SYSTEM）、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０９／６７０４４号（出願日：２００９年１２月７日、名称：INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE）、米国仮出願第６１／２３７４２５号（出願日：２００９年８月２７日、名称：ＯXYGENATED FUEL PRODUCTION）、米国仮出願第６１／２３７４６６号（出願日：２００９年８月２７日、名称：MULTIFUEL MULTIBURST）、米国仮出願第６１／２３７４７９号（出願日：２００９年８月２７日、名称：FULL SPECTRUM ENERGY）、米国仮出願第６１／３０４４０３号（出願日：２０１０年２月１３日、名称：FULL SPECTRUM ENERGY AND RESOURCE INDEPENDENCE）、および米国仮出願第６１／３１２１００号（出願日：２０１０年３月９日、名称：SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING HIGH VOLTAGE RF SHIELDING, FOR EXAMPLE, FOR USE WITH A FUEL INJECTOR）。本出願は、以下の特許出願それぞれの内容全体を参考のため援用する：本出願と同時に２０１０年１０月２７日に出願され、名称がADAPTIVE CONTROL SYSTEM FOR FUEL INJECTORS AND IGNITERS（弁理士事件整理番号６９５４５−８０５９ＵＳ）、およびFUEL INJECTOR SUITABLE FOR INJECTING A PLURALITY OF DIFFERENT FUELS INTO A COMBUSTION CHAMBER（弁理士事件整理番号６９５４５−８０５４ＵＳ）という米国特許出願。
【０００５】
Ａ．概要
本開示は、内燃機関と共に用いられる統合型の燃料噴射および点火装置と、前記統合型の燃料噴射および点火装置に関する関連付けられたシステム、アセンブリー、構成要素および方法とについて説明する。例えば、以下に説明する実施形態のうちいくつかは一般的には、多様な燃料の噴射および燃焼を燃焼室状態に基づいて最適化することが可能な適応噴射装置／点火装置に関する。特定の実施形態において、これらの噴射装置／点火装置は、噴射器／点火装置における空間において制約のある大型エンジン用途（例えば、改造アセンブリーおよび新規アセンブリー）に特に適している。多様な本開示の実施形態の深い理解のために、以下の記載および図１〜図６において、特定の詳細について説明する。しかし、内燃機関、噴射器、点火装置および／または燃焼システムの他の局面と関連付けられれることの多い周知の構造およびシステムについての他の詳細については、多様な本開示の実施形態の記載を不必要に曖昧にしないようにするために、以下においては説明しない。よって、以下に記載される詳細のうちいくつかは、関連分野における当業者による記載の実施形態の作製および理解が可能なように以下の実施形態を記載することが理解される。しかし、詳細および利点のうちいくつかは、しかし、特定の本開示の実施形態の実行において不要である場合もある。
【０００６】
図面中に記載される詳細、寸法、角度、形状および他の特徴のうちの多くは、本開示の特定の実施形態の例示に過ぎない。従って、他の実施形態においては、本開示の意図または範囲から逸脱することなく、他の詳細、寸法、角度および特徴が可能である。加えて、当業者であれば、本開示のさらなる実施形態は、以下に記載される詳細のうち一部がなくても実施可能であることを理解する。
【０００７】
本明細書中において、「一実施形態」または「実施形態」とは、当該実施形態と関連して記載された特定特徴、構造または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態において含まれることを意味する。よって、本明細書中の多様な部分における「一実施形態において」または「実施形態において」という記載は、必ずしも同じ実施形態を指していない。さらに、特定の実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造または特性は、１つ以上の他の実施形態における任意の適切な様態と組み合わせることができる。さらに、本明細書中に記載の見出しは、あくまで便宜上のものであり、請求される開示の範囲または意味を妨げるものではない。
【０００８】
図１は、本開示の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置１００（「噴射器１００」）の模式断面側面図である。図１に示す噴射器１００は、以下に記載される噴射器およびアセンブリーの特徴のうちのいくつかを模式的に示すことを意図する。よって、図１を参照して説明するこれらの特徴は、以下に説明する噴射器およびアセンブリーの特徴のいずれかを制限することを意図していない。図１に示すように、噴射器１００は、本体１０２を含む。本体１０２は、中央部１０４を含む。中央部１０４は、第１の端部すなわち基部１０６と、ノズル部１０８の第２の端部との間に延びる。よって、基部１０６は、ノズル部１０８から間隔を空けて配置される。
【０００９】
ノズル部１０８は、燃焼室１１２のインターフェース１１１またはその近隣において燃料を噴射および点火するように、少なくとも部分的にエンジンヘッド１１０を通じて延びるように構成される。特定の実施形態において、ノズル部１０８に含まれ得る構成要素は、大型エンジン用途（例えば、舶用推進エンジンの用途）において用いられることの多い比較的小型の噴射器ポート内に適合するように構成される。図示の実施形態において、例えば噴射ポート１０７（例えば現在のディーゼルエンジンの噴射ポート）の直径Ｄは、およそ８.４ミリメートル（０.３３インチ）以下であり得る。しかし、他の実施形態において、直径Ｄは、およそ８.４ミリメートルよりも大きい場合もある。以下に詳細に説明するように、噴射器１００は、（このような比較的小型の噴射ポート１０７内であっても）燃焼室１１２内への不要な燃料滴下を排除しつつ、高い燃料送達圧力下において適応して高速に作動するように特に適合される。さらに、やはり以下に詳細に説明するように、噴射器１００はまた、燃焼室インターフェース１１１と、本体１０２によって支えられるいくつかの作動構成要素との間の比較的大きな距離または長さＬも考慮している。前記いくつかの作動構成要素は、エンジンヘッド１１０から間隔を空けて配置される。現在のディーゼルエンジンまたは他の大型エンジン（例えば、エンジンヘッド１１０における密集した吸気および排気の動弁機構）の場合、分離長さＬを１２〜３６インチ以上にする必要がある場合がある。
【００１０】
図１に示す実施形態において、噴射器１００は、コアアセンブリー１１３を含む。コアアセンブリー１１３は、基部１０６からノズル部１０８へと延びる。噴射器１１０はまた、本体絶縁体１４２を含む。本体絶縁体１４２は、少なくともコアアセンブリー１１３の一部を覆って同軸に配置される。コアアセンブリー１１３は、点火ロッドまたは導体１１４、点火絶縁体１１６、および弁１１８を含む。点火導体１１４は、基部１０６において電源に動作可能に連結され、基部１０６からノズル部１０８を通じて延びる。点火導体１１４は、端部１１５を含む。端部１１５は、燃焼室１１２のインターフェース１１１の近隣に設けられる。燃焼室１１２は、１つ以上の点火機能部を含む。前記１つ以上の点火機能部は、ヘッド１１０によって点火イベントを生成するように構成される。点火絶縁体１１６は、少なくとも点火導体１１４の一部の情報において同軸に延び、基部１０６からノズル部１０８内へと少なくとも部分的に延びる。弁１１８は、少なくとも絶縁体１１６の一部を覆って同軸に配置される。図示の実施形態において、弁１１８は第１の長さを有し、点火絶縁体１１６は、第１の長さよりも長い第２の長さを有し、点火導体１１４は、第２の長さよりも長い第３の長さを有する。弁１１８は、（図１に示すような）開位置と、閉位置との間において移動するように構成される。より詳細には、弁１１８は、密閉端部１１９を有する。密閉端部１１９は、弁１１８が閉位置にある際に、対応する弁座１２１に対向して位置する。弁座１２１は、本体絶縁体１４２によって支えられ得る。弁１１８が開位置へと移動すると、端部１１９が弁座１２１から遠隔方向へ移動することで、燃料が弁座１２１を流動または通過する。
【００１１】
噴射器１００はまた、弁操作アセンブリー１２５を有する。弁操作アセンブリー１２５は、基部１０６によって支えられる。弁操作アセンブリー１２５は、アクチュエーターまたはドライバー１２０と、プロセッサーまたはコントローラー１２２とを少なくとも含む。より詳細には、ドライバー１２０は、基部１０６に配置され、弁１１８へと動作可能に連結される。ドライバー１２０もまた、コントローラー１２２へと動作可能に連結される。ドライバー１２０は、任意の適切な力生成機構（例えば電気、電気機械、磁気などを用いたもの）から作動させて、弁１１８を係合および移動させることができる。コントローラー１２２もまた、１つ以上のセンサーへ動作可能に連結され得る。前記１つ以上のセンサーは、噴射器１００によって支えられるか、または、噴射器１００が取り付けられたエンジン内のいずれかの位置に配置される。これらのセンサーは、燃焼室情報または燃焼室情報と相関付けることが可能な他のエンジン関連情報を検出することができる。一実施形態において、例えば、コントローラー１２２は、センサーへと動作可能に連結することができる。前記センサーは、点火導体１１４によって支えられる光ファイバーである。よって、コントローラー１２２は、１つ以上の燃焼室特性に応じて弁１１８を作動させるようにドライバー１２０を方向付けるかまたは制御することができる。
【００１２】
動作時において、燃料が基部１０６内において燃料流路または通路１２４内に導入される。燃料通路１２４は、本体１０２と弁１１８との間において基部１０６から中央部１０４を通じてノズル部１０８へと延びる。正確に計量された燃料を噴射器１００により選択的かつ適合的に燃焼室１１２内へと導入することができる。例えば、ドライバー１２０は、弁１１８を作動させて、弁１１８を長手方向に絶縁体１１６に沿ってスライドまたは移動させて、弁１１８の密閉端部１１９を弁座１２１から遠隔方向に移動させる。弁１１８が一般的には噴射器１００の長手方向軸と平行な方向において開位置と閉位置との位置に移動すると、点火導体１１４および絶縁体１１６は、本体１０２内において静止状態となる。よって、絶縁体１１６は、弁１１８のための中央ジャーナル軸受として機能し、よって、弁１１８と接触する低摩擦外面を有する。さらに、以下に詳細に説明するように、点火導体１１４は、燃焼室１１２内へ燃料が入る前または入る際に前記燃料を点火するための点火イベントを発生させることができる。以下に詳細に説明するように、弁１１８の密閉端部１１９は、噴射器１００内の多様な位置（例えば、噴射ポート１０７内および／または燃焼室１１２のインターフェース１１１の近隣）に配置することができる。
【００１３】
図２Ａは、本開示の別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置２００（「噴射器２００」）の断面側面図である。図２Ａ中に図示される実施形態は、図１を参照して上述した噴射器１００の対応する特徴に概して構造および機能において類似するいくつかの特徴を含む。例えば、図２に示す噴射器２００は、本体２０２を含む。本体２０２は、中央部２０４を有する。中央部２０４は、第１の端部または基部２０６と、第２の端部またはノズル部２０８との間を延びる。ノズル部２０８は、エンジンヘッド２１０内の噴射ポート２０７内へ少なくとも部分的に挿入されるように、構成される。以下に詳細に説明するように、噴射器２００は、噴射器ポート２０７の直径サイズが約８.４ｍｍ（０.３３インチ）以下に制約されておりかつ燃焼室２１２におけるインターフェース２１１と噴射器２００の弁作動構成要素との間における分離長さＬがおよそ１２〜３６インチ以上必要になることが多い密集した吸気および排気の動弁機構における利用可能な空間が制約される、多くの現在のディーゼルエンジンまたは他の大型エンジンの困難な問題を解消するように構成される。
【００１４】
図示の実施形態の特徴によれば、噴射器２００は、コアアセンブリー２１３も含む。コアアセンブリー２１３は、基部２０６から本体２０２を通じてノズル部２０８内へと少なくとも部分的に延びる。コアアセンブリー２１３により、燃料噴射および点火が促進される。より詳細には、コアアセンブリー２１３は、コアまたは点火絶縁体２１６を含む。コアまたは点火絶縁体２１６は、点火ロッドまたは導体２１４を覆って同軸に配置される。コアアセンブリー２１３はまた、可動管弁２１８を含む。可動管弁２１８は、コア絶縁体２１６を覆って同軸に配置される。図示の実施形態において、点火導体２１４は固定点火部材であり、導電性ロッドまたはリッツ線束であり得る。点火導体２１４は、基部２０６内の点火または端子２２７へと連結されて、電圧エネルギーを受ける。より詳細には、点火端子２２７は電圧供給導体２０９へと連結され、電圧供給導体２０９は適切な電源へと連結される。一実施形態において、例えば、点火端子２２７は、少なくともおよそ８０kＶ（ＤＣまたはＡＣ）を点火導体２１４へと供給することができる。しかし、他の実施形態において、点火端子２２７は、これよりも高いかまたは低い電圧を点火導体２１４へと供給することができる。
【００１５】
点火導体２１４はまた、ノズル部２０８に配置された１つ以上の点火機能部２３４を含む。図示の実施形態において、点火機能部２３４は、針状スレッドまたは他の種類の突起であり得、点火部材２１４から遠隔方向において円周方向にに延びる。点火機能部２３４は、固定された状態であり、第１の電極として機能する。噴射ポート２０７の内径は、対応する第２の電極として機能し、点火イベント（例えば、プラズマ点火イベント）を発生させる。特定の実施形態において、例えば図２Ａに示すように、ノズル部２０８は、肉薄の導電性電極ライナーまたはめっき層２３５を、噴射ポート２０７の内面または直径の少なくとも一部に含み得る。電極ライナー２３５を用いて、噴射ポート２０７の内面をプラズマ腐食から保護することができる。しかし、電極ライナー２３５を用いない実施形態において、しかし、高周波ＡＣを用いて、噴射ポート２０７の内面上のプラズマ腐食を排除することができる。
【００１６】
図示の実施形態において、点火導体２１４はまた、１つ以上のセンサーを含む（例えば、点火導体２１４内に配置された１つ以上の光ファイバー２１７）。これらの光ファイバー２１７は、点火導体２１４を通じて長手方向に延び得、燃焼室２１２からの情報を噴射器１００内または噴射器１００を用いたエンジン内の１つ以上の構成要素へと伝送するように、構成される。
【００１７】
図示の実施形態の特定の特徴によれば、コア絶縁体２１６は、点火導体２１４上において固定され得、同時係属中の出願（上記文献全体を参考のため援用する）に開示されているようなセラミック絶縁体から構築され得る。一実施形態において、例えば、コア絶縁体２１６は、ＰＴＦＥまたはＰＥＥＫモノフィラメントから構成されたらせん状長糸形状によって構成される。しかし、他の実施形態において、コア絶縁体２１６は、噴射器２００へと送達される電圧および／または噴射器２００内において生成される電圧を受けるのに適した他の材料で構成されてもよい。例えば、コア絶縁体２１６は、約１０００°Ｆまでの温度において８０kＶ（ＤＣまたはＡＣ）を受けるのに適した絶縁材料から構成され得る。しかし、他の実施形態において、絶縁体２１６は、これよりも高いか，または低い電圧を受けるように構成してもよいし、より高温または低温で動作するように構成してもよい。やはり以下に詳細に説明するように、コア絶縁体２１６は、弁２１８がコア絶縁体２１６に沿って開位置と閉位置との間で移動する際に、弁２１８のための低摩擦中央ジャーナル軸受表面として機能することもできる。
【００１８】
図示の実施形態において、弁２１８は、外側方向に開口する弁（例えば燃焼室２１２に向かう方向において開口する弁）であり、絶縁体２１６に沿って移動可能であり、これにより、ノズル部２０８からの燃料を選択的に燃焼室２１２内へと導入することができる。より詳細には、弁２１８は、絶縁体２１６に沿って開位置と閉位置との間において噴射器２００の長手方向軸に対して概して平行な方向においてスライドするように、構成される。弁２１８は、第２の端部または密閉端部２１９に対向する第１の端部２２３を含む。密閉端部２１９は、弁２１８が閉位置にある際、対応する弁座２２１に対して流体密封シールを形成する。弁２１８のさらなる詳細について、図２Ｂを参照して以下に説明する。
【００１９】
図２Ｂは、図２Ａに示す弁２１８の部分分解側断面図である。図２Ｂを参照して、弁２１８ｉは、中空のコアまたは本体２４４を含む。中空のコアまたは本体２４４は、外面２４８に対向する内面２４６を有する。本体２４４は、米国特許出願第１２／８５７４６１号（出願日：２０１０年８月１６日、名称：INTERNALLY REINFORCED STRUCTURAL COMPOSITES AND ASSOCIATED METHODS OF MANUFACTURING）（本明細書中、同文献全体を参考のため援用する）に開示されているような強化構造複合体から構成され得る。例えば、本体２４４は、比較的低密度に配置されたグラファイト構造またはグラフェン構造によって構成することができ、これにより、慣性低減の恩恵が得られ、高い強度および剛性が達成され、高い疲労耐久性強度が得られる。より詳細には、本体２４４は、軽量かつ高強度のグラファイト構造コアから構成することができる。このグラファイト構造コアは、１つ以上の炭素／炭素層によって補強される。前記炭素／炭素層（単数または複数）は、適切な前駆体用途の炭素供与体（例えば石油ピッチまたは熱可塑性物質（例えばポリオレフィンまたはＰＡＮ））から作製することができる。また、前記１つ以上の炭素／炭素層から、ＲＦ遮蔽および保護も得られる。外面２４８を適切な合金（例えば適切なろう付け用合金組成によって本体２４４へとろう付けされ得るニッケル合金）でめっきすることにより、さらなる保護が可能となる。内面２４６は、コア絶縁体２１６に沿ってスライドまたは移動するように構成される（図２Ａ）。よって、内面２４６の少なくとも一部は、適切な低摩擦コーティング（例えばポリイミド、ＰＥＥＫ、パリレンＨ、またはＰＴＦＥ共重合体）を含み得、これにより、弁２１８のコア絶縁体２１６に沿った移動が促進される（図２Ａ）。加えて、外面２４８は、高強度材料（例えばグラファイトフィラメント強化ポリイミドまたは熱硬化接着剤を用いたグラファイトテープ）も含み得る。
【００２０】
図示の実施形態のさらなる特徴によれば、弁２１８は、拡大密閉端部２１９を含む。拡大密閉端部２１９は、弁２１８が閉位置にある際、弁座２２１（図２Ａ）を密閉するかまたは他の場合に弁座２２１（図２Ａ）上に配置されるように構成される。密閉端部２１９は、概してじょうご形状であるか、または、本体２４４よりも直径が大きな概して環状フレア形状である。より詳細には、密閉端部２１９の本体２４４の端部はの直径は、漸次的に大きくなっている。特定の実施形態において、密閉端部２１９は、対応する弁座２２１（図２Ａ）による密閉を促進するためのエラストマーコーティングまたはエラストマー部を含み得る。図示の実施形態において、例えば、密閉端部２１９の外面２４８は、対応する弁座の形状に少なくとも部分的に適合するように、エラストマーリングまたはコーティング（例えば、フルオロシリコーンコーティング、パーフロロエラストマー、または他のフルオロエラストマー）を含み得る。他の実施形態（例えば、以下に詳細に説明するような内側方向に開口する弁）において、内面２４６は、対応する弁座による密閉を促進するためのエラストマーリングまたはコーティングを含み得る。さらに、さらなる実施形態において、密閉端部２１９と接触する弁座は、密閉を促進するためのエラストマーコーティングまたはエラストマー部を含み得る。
【００２１】
図示の実施形態において、弁２１８は、１つ以上の停止部材または停止カラー２３０（個々に第１の停止カラー２３０ａおよび第２の停止カラー２３０ｂとして示す）も含む。これら１つ以上の停止部材または停止カラー２３０は、第１の端部２２３の外面２４８に取り付けることができる。停止カラー２３０は、図２Ｂ中の弁２１８と別個の構成要素として図示しているが、他の実施形態において、停止カラー２３０は、弁２１８の外面２４８上に一体形成することができる。以下に詳細に説明するように、停止カラー２３０は、噴射器２００内のアクチュエーターまたはドライバーと接触するかまたは係合するように構成され、これにより、弁２１８を開位置と閉位置との間において移動させることができる。
【００２２】
再度図２Ａを参照して、以下に詳述するように、弁２１８が開位置へと作動すると、弁２１８の密閉端部２１９が弁座２２１から遠隔方向に配置され、これにより、燃料が選択的に噴射ポート２０７内へと導入される。図示の実施形態に示すように、弁座２２１は、コア絶縁体２１６の端部に隣接して配置される。弁座２２１はまた、点火導体２１４の点火機能部２３５に隣接して配置される。しかし、他の実施形態において、点火機能部２３５は、弁座２２１に相対する他の位置（例えば、弁座２２１から離隔しておりかつ燃焼室２１２のインターフェース２１１の近隣にある位置）に配置することも可能である。
【００２３】
弁２１８の第１の端部２２３は、弁操作アセンブリー２２５へと動作可能に連結される。弁操作アセンブリー２２５は、弁２１８を開位置と閉位置との間で選択的に移動させるように、構成される。より詳細には、弁操作アセンブリー２２５は、弁２１８へと動作可能に連結されたドライバー２２０と、ドライバー２２０の移動を誘発するように構成された（模式的に示す）力生成器２２６と、力生成器２２６へ動作可能に連結されたプロセッサーまたはコントローラー２２２とを含む。力生成器２２６は、ドライバー２２０の移動を誘発するための任意の種類の適切な力生成器であればよい（例えば、上記において参考のため援用された特許および特許出願のうちのいずれかに開示された電気力生成器、電磁力生成器、磁気力生成器および他の適切な力生成器）。さらに、コントローラー２２２は、噴射器２００の全体に配置された１つ以上のセンサーにも連結され得る。
【００２４】
ドライバー２２０は、弁２１８の第１の端部２２３を覆って同軸に配置され、停止キャビティ２２８を含む。停止キャビティ２２８は、第１の接触表面２２９を有する。第１の接触表面２２９は、弁２１８の第１の端部２２３上の１つ以上の停止カラー２３０と係合する。付勢部材またはばね２３２は、第１の接触表面２２９に対向するドライバー２２０の第２の接触表面２３１と係合する。ばね２３２は、基部２０６内のばねキャビティ２３３内に配置される。よって、ばね２３２は、ドライバー２２０をノズル部２０８から遠隔方向に（例えば、基部２０６に向かう方向に）付勢する。ばね２３２がドライバー２２０を基部２０６へ向かって付勢すると、第１の接触表面２２９は、弁２１８上の停止カラー２３０と係合し、弁２１８に張力付与するかまたは他の場合に弁２１８を基部２０６へ向かって付勢し、これにより、弁２１８の密閉端部２１９を通常閉の弁座２２１に向かって保持する。特定の実施形態において、弁操作アセンブリー２２５はまた、１つ以上のさらなる付勢部材２３６を含み得る（例えば、電磁石または永久磁石）。これらの付勢部材２３６は、ドライバー２２０を基部２０６に向かって選択的に付勢して、噴射イベント間において、通常閉位置にある弁２１８に張力付与する。
【００２５】
基部２０６は、燃料継手すなわち入口２３８も含む。燃料継手すなわち入口２３８は、燃料を噴射器２００内へと導入するように構成される。燃料は、基部燃料経路２３９によって示すように、燃料入口２３８から力生成器２２６を通じて移動することができる。前記燃料は、力生成器２２６から複数の出口通路２４０を通じて出て行く。複数の出口通路２４０は、燃料流路または通路２２４へと流体接続される。燃料流路または通路２２は、コアアセンブリー２１３に隣接して長手方向に延びる。より詳細には、燃料流路２２４は、弁２１８と、中央部２０４およびノズル部２０８の絶縁本体２４２の内面との間に延びる。絶縁本体２４２は、特許出願（上記文献全体を参考のため援用する）中に開示されるような、噴射器２００中に発生する高電圧を受けるのに適したセラミックまたはポリマー絶縁体によって構成され得る。弁２１８の密閉端部２１９が弁座２２１と接触すると、密閉端部２１９は、燃料流路２２４を密閉するかまたは他の場合に閉口させる。しかし、ドライバー２２０が弁２１８を開口させると、燃料が弁座２２１および密閉端部２１９を通過して、燃焼室２１２へと移動する。燃料が燃焼室２１２に向かって流動すると、点火導体２１４は、ＤＣおよび／またはＡＣ電圧を２０９からイオン化開始機能部２３４へと搬送し、前記燃料をイオン化し、前記燃料を前記燃焼室へと高速伝搬させる。特定の実施形態において、例えば、力生成器２２６がドライバー２２０を作動させて弁２１８を動かすと、点火導体２１４の点火機能部２３４によって燃料が流動する。燃料流動により、点火機能部２３４は、点火イベントを発生させて、イオン化電圧を電圧供給導体２０９を介して電圧端子２２７へと付加することにより、前記燃料を部分的にまたは実質的にイオン化させる。より詳細には、点火機能部２３４へ付加された点火電圧に起因して、イオン化燃料のプラズマ放電爆発が発生し、このプラズマ放電爆発は、燃焼室２１２内へと高速加速および噴射される。点火機能部２３４においてこのような高電圧を発生させることでイオン化が発生し、その後前記イオン化はプラズマ中においてずっと多数のイオンとして高速伝搬し、外側移動して、インターフェース２１１を介して燃焼室２１２内において余剰空気中へと押し出し、これにより、より高断熱またはより低断熱の層状チャンバ燃焼の断熱を提供する。このようにして、噴射器２００および本明細書中に記載の他の噴射器は、噴射器内の空気をイオン化した後、特許出願（上記文献全体を参考のため援用する）に開示されるようなイオン化空気、イオン化燃料および空気の組み合わせ、ならびに燃料およびイオン化燃料および空気の組み合わせを用いないイオン化空気の層内へと導入することができる。
【００２６】
図３Ａは、本開示の別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置３００ａ（「噴射器３００ａ」）の断面側面図である。図３Ａに図示される噴射器３００ａに含まれるいくつかの特徴は、図１〜図２Ｂを参照して上述した噴射器の対応する特徴の構造および機能が一般的に類似する。例えば、図３Ａに示すように、噴射器３００ａは、本体３０２を含む。本体３０２は、中央部３０４を有する。中央部３０４は、第１の端部または基部３０６と、第２の端部またはノズル部３０８との間を延びる。ノズル部３０８は、シリンダーヘッド３１０内の噴射ポート３０７内へと少なくとも部分的に延びる。特定の実施形態において、ノズル部３０８は、直径Ｄがおよそ８．４ミリメートル（０．３３インチ）以下である噴射ポート３０７（例えば、現在のディーゼル噴射ポート）内に収まるように、構成される。しかし、他の実施形態において、ノズル部３０８は、より大きな直径Ｄ内に収まることも可能である。噴射器３００ａはまた、基部３０６によって支えられる弁操作アセンブリー３２５を含む。弁操作アセンブリー３２５は、コアアセンブリー３１３へと動作可能に連結される。コアアセンブリー３１３は、燃料を燃焼室３１２内へと噴射および点火する。
【００２７】
コアアセンブリー３１３は、固定コア絶縁体３１６を含む。固定コア絶縁体３１６は、固定点火部材または導体３１４を覆って同軸に配置される。点火導体３１４は、１つ以上のセンサーまたは光ファイバーケーブル３１７を含み得る。これらのセンサーまたは光ファイバーケーブル３１７は、点火導体３１４内を長手方向に延びて、燃焼室３１２からの情報を弁操作アセンブリー３２５または別のコントローラーへと伝送する。コアアセンブリー３１３はまた、管弁３１８を含む。管弁３１８は、コア絶縁体３１６を覆って同軸に配置される。弁３１８は、基部３０６において第１の端部３２３を含む。第１の端部３２３は、弁操作アセンブリー３２５と係合する。弁３１８はまた、第２のまたは密閉端部３１９を含む。この端部３１９は、本体絶縁体３４２によって支えられる弁座３２１と係合するかまたは接触する。弁操作アセンブリー３２５は、弁３１８をコア絶縁体３１６に沿って（図３Ａに示すような）開位置と閉位置との間で作動または移動させる。開位置において、弁３１８の密閉端部３１９は、弁座３２１から間隔を空けて配置され、これにより、燃料を燃料流路または通路３２４から弁座３２１を通じてノズル部３０８内へと流動させる。燃料流路３２４は、弁３１８と本体絶縁体３４２との間の環状空間中の本体３０２を通じて延びる。
【００２８】
図３Ａに示す実施形態において、弁３１８の密閉端部３１９は、噴射ポート３０７よりも小さい。より詳細には、密閉端部３１９の最大外径は、噴射ポート３０７の直径Ｄよりも小さい。図示の実施形態に示すように、密閉端部３１９は、比較的大きな距離または長さＬだけ燃焼室インターフェース３１１から離隔して配置される。より詳細には、図示の実施形態において、長さＬは、エンジンヘッド３１０の厚さにほぼ等しい。エンジンヘッド３１０の厚さは、いくつかの場合において１２インチ以上である。しかし、他の実施形態において、例えば図３Ｂを参照して以下に詳細に説明するように、例えば弁３１８の密閉端部３１９は、インターフェース３１１に相対する他の位置に配置することも可能である。よって、図３Ａに示す噴射器３００ａは、燃焼室インターフェース３１１と弁３１８の密閉端部３１９との間の比較的大きな長さＬを考慮に入れて構成される。現在のディーゼルエンジンまたは他の大型エンジンにおいて、例えば密集した吸気および排気弁トレイン機構において必要となり得る分離長さＬは１２〜３６インチ以上である。
【００２９】
図示の実施形態のさらなる特徴によれば、噴射器３００ａはまた、１つ以上の点火機能部３３４を含む。１つ以上の点火機能部３３４は、点火導体３１４の一部に沿って延びる。点火機能部３３４は、ヘッド３１０によってイオン化、推進スラストおよび／または点火イベントを発生させるように、構成される。より詳細には、図３Ａに示すように、点火機能部３３４を構成することが可能な導電性材料は、ブラシ状ウィスカー状またはロッド状導体を含むコイル状またはコルクスクリュー状構成内において点火導体３１４の周囲にらせん状に巻かれる。よって、点火機能部３３４は、点火導体３１４から離隔方向において噴射ポート３０７の内面へ向かって延びる。点火エネルギーが点火導体３１４を介して点火機能部３３４へと付加されると、点火機能部３３４は、点火イベント（例えば、プラズマスパーク）を発生させて、イオン化燃料、空気および／または空気および燃料の混合物を点火する。点火イベントがプラズマイベントである実施形態において、プラズマ爆発による点火によって燃料がイオン化され、前記イオン化燃料は燃焼室３１２内へと加速される。
【００３０】
図３Ｂは、本開示のさらに別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置３００ｂ（「噴射器３００ｂ」）の断面側面図である。図示の噴射器３００ｂは、図３Ａに示される噴射器３００ａの同じ特徴のうちいくつかを含む。例えば、図３Ｂに示す噴射器３００ｂは、弁操作アセンブリー３２５に動作可能に連結されたコアアセンブリー３１３を含む。コアアセンブリー３１３は、点火導体３１４と、コア絶縁体３１６と、弁３１８とを含み、基部３０６から少なくとも部分的にノズル部３０８内へと延びる。しかし図示の実施形態において、弁３１８の密閉端部３１９は、燃焼室３１２のインターフェース３１１に隣接してまたは燃焼室３１２のインターフェース３１１から若干奥の方に配置される。より詳細には、弁３１８の弁座３２１および密閉端部３１９は、燃焼室インターフェース３１１に隣接するかまたは燃焼室インターフェース３１１の近隣の位置において、噴射ポート３０７内に配置される。よって、点火導体３１４は、弁３１８の密閉端部３１９から下流においてかつ燃焼室インターフェース３１１の近隣において１つ以上の点火機能部を含み、これらの点火機能部により、燃焼室インターフェース３１１において点火イベントが発生する。
【００３１】
図４は、本開示の別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置４００（「噴射器４００」）の断面側面図である。図４に示す噴射器４００は、図１〜図３Ｂを参照して上述した噴射器の対応する特徴に概して構造および機能において類似するいくつかの特徴を含む。例えば、図４に示すように、噴射器４００は、本体４０２を含む。本体４０２は、中央部４０４を有する。中央部４０４は、第１の端部または基部４０６と、第２の端部またはノズル部４０８との間を延びる。ノズル部４０８は、シリンダーヘッド内のスレッド型の１４ミリメートルスパークプラグポート内へと延びるように構成されるか、または、例えば多くの現在のディーゼル噴射ポートにおいて見受けられるような直径がおよそ８．４ミリメートル（０．３３インチ）以下であるポート内に適合するノズル（例えば、図１、図３Ａ、図３Ｂまたは図６に示すようなもの）を持ち得る。しかし、他の実施形態において、ノズル部４０８は、異なるサイズの噴射ポートに合わせて構成することも可能である。ノズル部４０８は、燃焼室に対する確実な係合に適した別のスレッド選択外面４０９をさらに含み得る。
【００３２】
噴射器４００はまた、基部４０６によって支えられる弁操作アセンブリー４２５を含む。弁操作アセンブリー４２５は、燃焼室中の燃料を噴射および点火するためのコアアセンブリー４１３へと動作可能に連結される。コアアセンブリー４１３は、固定コア絶縁体４１６を含む。固定コア絶縁体４１６は、固定点火部材または導体４１４を覆って同軸に配置される。点火導体４１４は、１つ以上のセンサーまたは光ファイバーケーブル４１７を含み得る。これら１つ以上のセンサーまたは光ファイバーケーブル４１７は、点火導体４１４内を長手方向に延びて、燃焼室からの情報を弁操作アセンブリー４２５へと伝送する。弁操作アセンブリー４２５は、コントローラーまたはプロセッサー４２２あるいは通信ノードを介して適切なコンピュータ、コントローラーまたはプロセッサーへと接続された無線またはケーブルを含み得る。図示の実施形態において、点火導体４１４は、拡大または拡張端部４３３を含む。拡大または拡張端部４３３をは、燃焼室とのインターフェースに近接するように構成される。拡張端部４３３により、燃焼室とのインターフェースにおける光ファイバーケーブル４１７の領域が拡大する。拡張端部４３３はまた、１つ以上の点火機能部４３４を支える。１つ以上の点火機能部４３４は、ノズル部４０８の内面４３７と共に点火イベントを発生させるように、構成される。より詳細には、図示の実施形態において、点火機能部４３４は、複数のスレッドまたは針状突起を含み得る。これらの複数のスレッドまたは針状突起は、点火導体４１４の拡張端部４３３の周囲において円周方向に延びる。拡張端部４３３はまた、以下にさらに詳細に説明するような弁座４２１を含む。
【００３３】
コアアセンブリー４１３は、本体４０２の絶縁本体４４２を通じて延びる。絶縁本体４４２は、噴射器４００内において発生する高電圧を受けるのに適したセラミックまたはポリマー絶縁体から構成することができる。コアアセンブリー４１３はまた、コア絶縁体４１６を覆って同軸に配置された管弁４１８を含む。しかし、図４に示す実施形態において、弁４１８は、内側方向に開口する弁（例えば、燃焼室から離隔方向において開口する弁）であり、コア絶縁体４１４に対して移動可能であり、これにより、ノズル部４０８からの燃料を燃焼室内へと選択的に導入する。より詳細には、弁４１８は、噴射器４００の長手方向軸に対して概して平行な方向において、コア絶縁体４１６に対してスライドまたは移動するように構成される。弁４１８は、上述した弁と同様の構造でよく、例えば、炭素／炭素層によって強化された軽量かつ強靱なグラファイト構造コアを含み得る。弁４１８は、基部４０６内において第１の端部４２３を含む。第１の端部４２３は、弁操作アセンブリー４２５と係合する。弁４１８はまた、第２のまたは密閉端部４１９を含む。第２のまたは密閉端部４１９は、点火導体４１４によって支えられるノズル部４０８内の弁座４２１と係合または接触する。密閉端部４１９および／または弁座４２１は、上記にて詳述した１つ以上のエラストマー部を含み得る。弁操作アセンブリー４２５は、弁４１８を（図４に示すような）開位置と閉位置との間でコア絶縁体４１６に対して作動させる。開位置において、弁４１８の密閉端部４１９は、弁座４２１から離隔して配置され、これにより、燃料流路または通路４２４からの燃料を弁座４２１を通じてノズル部４０８から流出させる。燃料流路４２４は、弁４１８おとコア絶縁体４１６との間の中央部４０４を通じて延びる。
【００３４】
弁操作アセンブリー４２５は、ドライバー４２０を移動させるための力生成器４２６を含む（例えば、電気力生成器、電磁石力生成器、磁気力生成器）。力生成器４２６はまた、プロセッサーまたはコントローラー４２２に動作可能に連結され得る。プロセッサーまたはコントローラー４２２は、点火導体４１４を通じて延びる１つ以上の光ファイバーケーブル４１７へと連結され得る。このようにして、コントローラー４２２は、例えば１つ以上の燃焼室状態またはエンジンパラメータに応じて力生成器４２６を選択的にエネルギー付与または活性化することができる。ドライバー４２０は、１つ以上の停止部４３０と係合する。１つ以上の停止部４３０は、弁４１８の第１の端部４２３と一体形成されるかまたは弁４１８の第１の端部４２３へと取り付けられ、これにより、弁４１８を開位置と閉位置との間で移動させる。弁操作アセンブリー４２５はまた、第１の付勢部材４３２を含み得る。第１の付勢部材４３２は、弁４１８と接触し、ノズル部４０８に向かう方向において、少なくとも部分的に弁４１８を閉位置へと付勢する。弁操作アセンブリー４２５は、第２の付勢部材４３５をさらに含み得る。第２の付勢部材４３５は、ドライバー４２０を少なくとも部分的にノズル部４０８に向かって付勢する。特定の実施形態において、第１の付勢部材４３２は、ばね（例えば、コイルばね）であり得、第２の付勢部材４３５は、磁石または永久磁石であり得る。しかし、他の実施形態において、、第１の付勢部材４３２および第２の付勢部材４３５は、弁４１８およびドライバー４２０に向かって付勢力を付与するのに適した他の構成要素を含み得る。
【００３５】
図４に示す実施形態のさらなる特徴によれば、ノズル部４０８は、燃焼室からの情報を検出し、噴射器４００を介して１つ以上のコントローラーへと収集および送信するためのさらなる機能を含み得る。例えば、ノズル部４０８は、弁４１８の密閉端部４１９内の１つ以上の開口部４９１を含み得る。これらの開口部４９１により、燃焼室からの関連情報を少なくとも部分的に噴射器４００を通じて送信することが可能となる。ノズル部４０８は、弁座４２１により支えられる圧力シール４９３と、光ファイバーケーブル４１７によって支えられる１つ以上の温度センサー４９５とをさらに含み得る。これらの検出機能は、関連燃焼室情報（例えば、温度情報、光情報、圧力情報、熱情報、音情報、および／または燃焼室からの他の任意の情報）の検出、感知または送信に合わせて構成することができる。
【００３６】
動作時において、燃料は、燃料継手すなわち入口４３８を介して基部４０６内へと入る。燃料入口４３８は、前記燃料を力生成器４２６内へと導入し、前記燃料は、複数の出口通路４４０を通じて力生成器４２６から出て行く。これら複数の出口通路４４０は、燃料流路４２４へと流体接続される。燃料流路４２４は、コアアセンブリー４１３に隣接して長手方向に延びる。弁操作アセンブリー４２５が弁４１８を閉位置から開位置へと（例えば、燃焼室から離隔方向において）移動させると、ノズル部４０８は、前記燃料を噴射および点火する。より詳細には、力生成器４２６がドライバー４２０を移動させると、ドライバー４２０は、第１の距離Ｄ１だけ移動した後、弁４１８によって支えられる停止部４３０と接触する。このようにして、ドライバー４２０は、推進または運動エネルギーを得た後、弁４１８と係合する。ドライバー４２０が停止部４３０と接触した後、ドライバー４２０は、弁４１８と係合した状態で、継続して第２の距離Ｄ２へと移動し、これにより弁４１８上へと張力を付与し、弁４１８を開位置へと移動させる。このようにして、前記弁が（図４に示すような）開位置に来ると、弁４１８の密閉端部４１９は、弁座４２１から一定の開口距離だけ間隔を空けて配置される。この開口距離は一般的には、第２の距離Ｄ２から第１の距離Ｄ１を減算した値に等しい。燃料が弁４１８の開口状態の密閉端部４１９を通過すると、１つ以上の点火機能部４３４は、燃料イオン化、空気イオン化および／または混合燃料空気イベントのイオン化を発生させ得、これにより、燃料爆発を燃焼室中の層状給気として行う。よって、本明細書中に記載の噴射器のうちいずれかのドライバーまたはアクチュエーターは、所定の距離を移動して、少なくとも部分的に推進力を得た後、対応する弁と係合する。
【００３７】
図５Ａは、本開示の別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置５００（噴射器５００）の断面側面図である。図５に示す噴射器５００は、図１〜図４を参照して上述した噴射器の対応する特徴に概して構造および機能において類似するいくつかの特徴を含む。例えば、図５に示すように、噴射器５００は、本体５０２を含む。本体５０２は、中央部５０４を有する。中央部５０４は、第１の端部または基部５０６と、第２の端部またはノズル部５０８との間を延びる。ノズル部５０８は、図示のようにシリンダーヘッド内のスレッド型噴射ポート内に延びるように構成してもよいし、あるいは、図１、図３Ａまたは図３Ｂまたは図６に示すように例えば多くの現在のディーゼル噴射ポートにおいて見受けられるような直径がおよそ８.４ミリメートル（０.３３インチ）以下であるポート内に収まるように構成してもよい。しかし、他の実施形態において、ノズル部５０８は、異なるサイズの噴射ポートに合わせて構成することも可能である。ノズル部５０８は、燃焼室との係合に適した外面５０９上の任意の数の別のスレッド選択をさらに含み得る。
【００３８】
噴射器５００はまた、基部５０６において弁操作アセンブリー５２５を含む。弁操作アセンブリー５２５は、噴射器５００の本体５０２の全体に配置された複数の弁を作動させるように構成される。より詳細には、弁操作アセンブリー５２５は、力生成器５２６を含む（例えば圧電力生成器、電磁石力生成器、磁石力生成器）。力生成器５２６は、ドライバー５２０の移動を誘発する。力生成器５２６はまた、プロセッサーまたはコントローラーへ動作可能に連結され得、これにより、例えば１つ以上の燃焼室状態またはエンジンパラメータに応じて力生成器５２６へのパルス付加または力生成器５２６の活性化を選択的に行うことができる。ドライバー５２０は、基部５０６において第１の逆止め弁またはベース弁５５４と係合する。より詳細には、ベース弁５５４は、１つ以上の停止部５３０を含み得る。１つ以上の停止部５３０は、ドライバー５２０と係合することで、ドライバー５２０がベース弁５５４を開位置と閉位置との間で移動させる（図示のベース弁５５４は、図５Ａにおいて閉位置にある）。１つ以上の停止部５３０は、ベース弁５５４の第１の端部５５５に取り付けることもできるし、あるいは、ベース弁５５４の第１の端部５５５と一体形成することもできる。ベース弁５５４はまた、ベース弁ヘッドまたは密閉部５５６を含む。ベース弁ヘッドまたは密閉部５５６は、図示のような管路部品５４２の第１の端部５５８に対向する。よって、ベース弁ヘッド５５６は、基部５０６から噴射器５００の中央部５０４への移動時において、対応する弁座５５８と係合する。
【００３９】
図示の実施形態のさらなる特徴によれば、噴射器５００はまた、絶縁本体５４２を含む。絶縁本体５４２は、少なくとも中央部５０４およびノズル部５０２を通じて延びる。絶縁本体５４２は、噴射器５００内に発生する高電圧を封じ込めるのに適したセラミックまたはポリマー絶縁体から構成され得る。噴射器５００は、絶縁本体５４２を通じて延びる燃料流路をさらに含む。より詳細には、噴射器５００において、第１の燃料流動部５６２が設けられる。第１の燃料流動部５６２は、逆止め弁５５４から離隔方向において中央部５０４内へと延びる。第１の燃料流動部５６２は、第２の燃料流動部５６４へと流体接続され、中央部５０４からノズル部５０８内へと延びる。
【００４０】
特定の実施形態において、第１の燃料流動部５６２および第２の燃料流動部５６４を構成する材料は、燃料膨張および収縮に対応して、燃焼室インターフェースにおけるノズル部５０８からの燃料滴下を少なくとも部分的に回避できる材料である。より詳細には、第１の燃料流路５６２および第２の燃料流路５６４はそれぞれ、１つ以上の通路を含み得る。前記１つ以上の通路は、クローズドセルばね（例えば独立気泡ばね）を通じて延びる。前記クローズドセルばねは、その内部を燃料が流動できるような適切な断面を有する。特定の実施形態において、第１の燃料流動部５６２および第２の燃料流動部５６４は、適切な耐熱性および耐化学性または耐疲労性を有する材料によって構成することができる。より詳細には、そのような材料を挙げると、シリコーン、フルオロシリコーン、および多様なフルオロポリマー（例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、および他の共重合体）がある。これらの構成要素は、多数のオープンセルまたはクローズドセルと共に押し出しまたは射出成形してもよいし、あるいは、ガスまたは作動流体を充填および密封してもよい。例えば、このようなガスを挙げると、アルゴン、二酸化炭素、窒素などがあり、このような作動流体を挙げると、アンモニア、プロパン、ブタン、フッ素化メタン、エタンまたはブタンがある。さらに、上記ガスまたは作動流体により、多様な液体および蒸気が得られ、前記液体および蒸気は、熱付加時において蒸発物として機能することができ、熱損失時において相濃縮器として機能することができ、これにより、これにより、燃焼室インターフェースにおける望ましくない膨張および燃料滴下に対抗するばねおよび熱フライホイールまたはバリアの組み合わせとして機能することができる。
【００４１】
図５Ｂおよび図５Ｄは、第１の燃料流路５６２の適切な断面形状の多様な実施形態を示し、図５Ｃおよび図５Ｅは、第２の燃料流路５６４の適切な断面形状の多様な実施形態を示す。より詳細には、図５Ｂは、図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って実質的にとられた第１の流路５６２の断面図である。図５Ｂに示す実施形態において、第１の燃料流路５６２は、第１の流路案内部５６５を含む。第１の流路案内部５６５は、複数の第１の流路または通路５６７を含む。第１の案内部５６５はクローズドセルばね材料から構成することができ、通路５６７は、第１の案内部５６５を通じて長手方向に延びる。図５Ｃは、図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿って実質的にとられた第２の流路５６４の断面図である。図５Ｃに示す実施形態において、第２の流路５６４は、第２の流路案内部５６９を含む。第２の流路案内部５６９は、複数の別個の領域または部位５６３を、対応する第２の流路または通路５７１と共に含む。６個の領域５６３が図示の実施形態において図示されているが、他の実施形態において、第２の案内部５６９は、より多数またはより少数の第２の通路５７１を含み得る。前記第２の流路は、第２の案内部５６９を通じて長手方向に延びる。図５Ｄは、実質的に図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿ってとられた第１の流路５６２の別の実施形態の断面図である。図５Ｂに示す実施形態において、第１の燃料流路５６２は、第１の流路案内部５６５を含む。第１の流路案内部５６５は、十字型の第１の流路または通路５６７を含む。第１の案内部５６５はクローズドセルばね材料から構成することができ、通路５６７は、第１の案内部５６５を通じて長手方向に延びる。図５Ｅは、図５Ａの線５Ｃ−５Ｃに沿って実質的にとられた第２の流路５６４の断面図である。図５Ｅに示す実施形態において、第２の流路５６４は、第２の流路案内部５６９を含む。第２の流路案内部５６９は、複数の第２の星形形状の流路または通路５７１を含む。第２の流路５７１は、第２の案内部５６９を通じて長手方向に延びる。
【００４２】
再度図５Ａを参照して、ノズル部５０８において、噴射器５００は、径方向に拡張するスリーブまたは流量制御弁５６６をさらに含む。スリーブまたは流量制御弁５６６は、コアまたは点火アセンブリー５７５へと動作可能に連結される。点火アセンブリー５７５は、固定点火導体５７６を含む。固定点火導体５７６は、第２の流動部５６４の少なくとも一部を覆って同軸に配置される。特定の実施形態において、点火導体５７６は、導電性ケーシングまたはカバーであり得る（例えば、第２の流動部５６４の上に配置された金属ケーシングまたは金属めっきセラミック）。点火導体５７６は、電圧端子５７４を介して電圧供給導体５０９へと連結される。電圧供給導体５０９は、適切な電源へと連結される。一実施形態において、点火端子５７４は、少なくともおよそ８０ＫＶ（ＤＣまたはＡＣ）を点火導体５７６へと供給することができる。しかし、他の実施形態において、点火端子５７４は、これよりも高いかまたは低い電圧を点火導体５７６へと供給することができる。点火アセンブリー５７５はまた、点火アダプター５７８を含む。点火アダプター５７８は、点火導体５７６へと連結される。点火アダプター５７８は、１つ以上の燃料通路５７８Ｈを提供し、ノズル点火導体またはロッド５８０へと連結される。点火ロッド５８０は、点火アダプター５７８内へと螺合様態で収容され、点火アダプター５７８からノズル部５０８の遠位端部へと延びて、燃焼室とのインターフェースへ配置される。図示の実施形態において、点火ロッド５８０は、点火部材または電極５８４を含む。点火部材または電極５８４は、ノズル部５０８において配置される。点火電極５８４は、点火ロッド５８０へと取り付けられた別個の構成要素であり得る。しかし、他の実施形態において、点火電極５８４は、点火ロッド５８０と一体形成することもできる。さらに、点火機能部５８６は、平滑部および／または針状スレッドあるいは円周方向において点火電極５８４から離隔方向において延びる他の種類の突起を含み得る。点火電極５８４および対応する点火機能部５８６は、固定された状態であり、第１の電極として機能する。ノズル部５０８の内径は、対応する第２の電極として機能し、点火機能部５８６と共に点火イベントを発生させる（例えば、プラズマ点火イベント）。
【００４３】
点火アセンブリー５７５はまた、点火絶縁体５８２を含む。点火絶縁体５８２は、点火電極５８４の少なくとも一部を覆って同軸に配置される。点火絶縁体５８２は、適切な絶縁または誘電材料によって構成され得、よって、点火ロッド５８０を点火電極５０９から絶縁する。点火絶縁体５８２は、拡大端部５８３を含む。拡大端部５８３は、より大きな断面寸法（例えば、直径）を有し、点火電極５８４に隣接する。拡大端部５８３は、通常閉位置において、図示のように流量制御弁５６６と接触するように構成される。図示の実施形態のさらなる特徴によれば、ノズル部５０８はまた、１つ以上の付勢部材５８１を含み得る。１つ以上の付勢部材５８１は、流量制御弁５６６の部分を付勢するかまたは引き寄せるように構成される。
【００４４】
図示の実施形態において、流量制御弁５６６は、径方向に開口するかまたは拡張する流量制御弁である。より詳細には、流量制御弁５６６は、変形可能であるかまたはエラストマー製のスリーブ弁５６６であり、図示のように第２の燃料流動部５６４、点火導体５７６、点火アダプター５７８、点火ロッド５８０および点火絶縁体５８２のうち少なくとも一部を覆って同軸に配置される。流量制御弁５６６は、第１の端部５６８または固定端部５６８を含む。端部５６８は、点火絶縁体５８２から下流の位置において、点火導体５７６へアンカー固定、接着または連結される。例えば、第１の端部５６８は、適切な接着剤、熱ポリマー、熱硬化性材料または他の適切な接着剤によって点火導体５７６へ接着することができる。流量制御弁５６６は、固定端部５６８に対向する第２の変形可能なまたは移動可能な端部５７０をさらに含む。移動可能な端部５７０は、点火絶縁体５８２の拡大端部５８３と接触し、少なくとも部分的に径方向に拡張、拡大または変形するように構成され、これにより、燃料を噴射器５００のノズル部５０８から出て行かせることが可能となる。流量制御弁５６６の実施形態のさらなる詳細について、図５Ｆおよび図５Ｇを参照して以下において説明する。
【００４５】
図５Ｆは、本開示の実施形態に従って構成された第１の流量制御弁５６６ａの一実施形態の側面図である。第１の流量制御弁５６６ａは、図５Ａの噴射器５００のノズル部５０８内において用いることができる。図５Ｆに示す実施形態において、第１の流量制御弁５６６ａは一般的には、円筒状または管状のスリーブ形状を有し、第１のまたは固定端部５６８を含む。第１のまたは固定端部５６８は、第２の変形可能なまたは移動可能な端部５７０に対向する。第１の流量制御弁５６６ａは、取付カラーまたは停止部５６９を含み得る。取付カラーまたは停止部５６９は、固定端部５６８の少なくとも一部の周囲に延びる。取付停止部５６９は、少なくとも部分的に絶縁本体５４２（図５Ａ）と係合することにより、点火導体５７６上の所望の位置における固定端部５６８の保持を支援するように構成される。図示の実施形態のさらなる特徴によれば、変形可能なまたは移動可能な端部５７０は、複数の間隔を空けて配置された変形可能な指部またはリード５７１を含み得る。これらのリード５７１は、ノズル部５０８内において少なくとも部分的に点火絶縁体５８２の拡大端部５８３と重複しかつ接触するように、配置される。さらに、これらのリード５７１は、図示ののように破線で示すリード５７１によって径方向に外側方向に変形または拡張するように構成される。このようにして、加圧燃料および／または１つ以上のアクチュエーターは、リード５７１のうち１つ以上を偏向または変形させることができ、これにより、通常被覆されかつ閉口状態のポートを通じて燃料を出て行かせることができ、これにより、噴射器５００のノズル部５０８からの燃料噴射が可能となる。一実施形態において、第１の流量制御弁５６６ａは、金属材料（例えば、ばねスチール）によって構成することができる。しかし、他の実施形態において、第１の流量制御弁は、適切なエラストマーから構成することができる。
【００４６】
図５Ｇは、本開示の実施形態に従って構成された第２の流量制御弁５６６ｂの側面図である。第２の流量制御弁５６６ｂは、噴射器５００のノズル部５０８（図５Ａ）内において用いることができる。第２の流量制御弁５６６ｂは一般的には、図５Ｂに示す第１の流量制御弁５６６ａと同様の構造および機能を有する。しかし、第２の流量制御弁５６６ｂは、別個の変形可能な部またはリードを含まない。すなわち、第２の流量制御弁５６６ｂは、第２の変形可能なまたは移動可能な端部５７０を含む。第２の変形可能なまたは移動可能な端部５７０は、概して円筒状または管状のスリーブ形状を有する。前記変形可能な端部は、複数の間隔を空けて配置された変形可能な部位５７３を含む。これらの部位５７３は、第２の流量制御弁５６６ｂ上に配置される。より詳細には、一実施形態において第２の流量制御弁５６６ｂは、適切なエラストマーまたは他の変形可能な材料から構成することができ、変形可能な部位５７３は、堆積強磁性材料（例えば、金属コーティング）の別個の部位またはセグメントを含み得る。例えば、変形可能な部位５７３は、金属コーティングを含み得る。前記金属コーティングは、材料（例えば、ガラス鉄、鉄コバルト合金（例えば、およそ４８％コバルトおよび５２％鉄）、クロム鉄シリコン）または他の適切な鉄合金）を含む。このようにして、変形可能な部位５７３は、第２の流量制御弁５６６に加えた磁力に応じて第２の流量制御弁５６６の第２の端部５７０を選択的に変形させることができる。
【００４７】
再度図５Ａを参照して、図示の実施形態のさらなる特徴によれば、噴射器５００はまた、ノズル部５０８内の燃料出口通路５７２を含む。燃料出口通路５７２は、流量制御弁５６６と点火絶縁体５８２との間に配置される。燃料出口通路５７２は、点火アダプター５７８を介して第２の燃料流動部５６４へと流体接続される。動作時において、燃料は、燃料出口通路５７２内へと導入され、流量制御弁５６６の作動によってノズル部５０８から選択的に分散される。より詳細には、動作時において、燃料は、噴射装置５００から第１の燃料継手すなわちまたは入口５３８ａを介して基部５０６内へと入る。第１の燃料入口５３８ａは、前記燃料を力生成器５２６内へと導入し、その後前記燃料は複数の出口通路５４０を通じて力生成器５２６から出て行く。出口通路５４０は、燃料流路または通路５２４へと流体接続される。しかし、他の実施形態において、基部５０６は、燃料を力生成器５２６を介してではなく燃料流路５２４内へと直接送るための任意選択の第２の燃料入口５３８ｂ（破線で示す線）を含み得る。ドライバー５２０は、複数の燃料流路または通路を含む。これらの複数の燃料流路または通路は、ドライバー５２０を通じて延びて、燃料が中間燃料流量５６０まで流動することを可能にする。ベース弁ヘッド５５６が弁座５５８に対して配置されると、前記ベース弁ヘッドは、中間燃料流量５６０を密閉する。
【００４８】
ベース弁ヘッド５５６を弁座５５８から上昇させることにより、弁操作アセンブリー５２５が逆止め弁すなわちベース弁５５４を開位置へと移動させると、加圧燃料が第１の燃料流動部５６４内へと流入する。特定の実施形態において、例えば、力生成器５２６は、ドライバー５２０を作動させて第１の距離を移動させた後、ベース弁５５４上の停止部５３０と接触させることができる。推進を得て停止部５３０と接触した後、ドライバー５２０は、ベース弁５５４と共に第２の距離を移動してベース弁ヘッド５５６を開口させることができる。その後、前記加圧燃料は、第１の燃料流動部５６４から第２の燃料流動部５６６および点火アダプター５７８を通じて燃料出口通路５７２内へと流入し得る。一実施形態において、燃料出口通路５７２中の燃料の圧力は、流量制御弁５６６の移動可能な端部５７０を少なくとも部分的に径方向に拡張／または変形させるのに十分であり、これにより、前記燃料は、点火絶縁体５８０の拡大端部５８３を通過する。よって、ノズル部５０８中の流量制御弁５６６の位置により、ノズル部５０８からの燃料の滴下または望ましくない液漏れが回避される。他の実施形態において、１つ以上のアクチュエーター、ドライバー、選択的付勢部材または他の適切な力生成器は、流量制御弁５６６の移動可能な端部５７０を少なくとも部分的に径方向に拡張および／または変形させることができる。流量制御弁５６６が燃料出口通路５７２からの燃料を選択的に分配すると、前記燃料は、１つ以上の点火機能部５８６を通過し得る。１つ以上の点火機能部５８６は、燃料を燃焼室内へと点火および噴射するための点火イベントを発生させることができる。
【００４９】
図６は、本開示のさらに別の実施形態に従って構成された統合型の噴射器／点火装置６００（「噴射器６００」）の断面側面図である。以下に詳細に説明するように、噴射器６００は、大型エンジン用途（例えば、複数の燃料選択および／またはマルチバースト用途と共に動作するガスタービンおよび多様な高速ロータリー燃焼エンジン）に特に適している。噴射器６００は、上述したような比較的小型の噴射ポートなどの用途にも特に適している。図６に示す噴射器６００は、図１〜図５Ｇを参照して上述した噴射器の対応する特徴に概して構造および機能において類似するいくつかの特徴を含む。例えば、図６に示すように、噴射器６００は、本体６０２を含む。本体６０２は、中央部６０４を有する。中央部６０４は、第１のまたは基部６０６と、第２のまたはノズル部６０８との間を延びる。ノズル部６０８は、シリンダーヘッド内の噴射ポート（例えば多くの現在のディーゼル噴射ポートにおいて見受けられるような直径がおよそ８.４ミリメートル（０.３３インチ）以下であるポート）内へと延びるように構成される。しかし、他の実施形態において、ノズル部６０８は、異なるサイズの噴射ポートに合わせて構成することもできる。
【００５０】
噴射器６００は、１つ以上のベースアセンブリー６２９（第１のベースアセンブリー６２９ａおよび第２のベースアセンブリー６２９ｂとして個別に示す）をさらに含む。第１のベースアセンブリー６２９ａおよび第２のベースアセンブリー６２９ｂは、噴射器６００の基部６０６内へと燃料を収容し、前記燃料をノズル部６０８へと計量するように構成される。より詳細には、各ベースアセンブリー６２９は、弁操作アセンブリー６２５を含む。弁操作アセンブリー６２５は、対応するポペットすなわちベース弁６５４を作動するように構成される。より詳細には、弁操作アセンブリー６２５は、ドライバー６２０の移動を誘発する力生成器６２６を含む（例えば電気力生成器、電磁石力生成器、磁石力生成器）。力生成器６２６はまた、対応するコントローラーまたはプロセッサー６２２（第１のコントローラー６２２ａおよび第２のコントローラー６２２ｂとして個別に示す）へと動作可能に連結可能であり、これにより、例えば１つ以上の燃焼室状態またはエンジンパラメータに応じて力生成器６２６へのパルス付加または力生成器６２６の活性化を選択的に行うことができる。ドライバー６２０は、基部６０６において第１の逆止め弁すなわちベース弁６５４と係合する。より詳細には、ベース弁６５４は、１つ以上の停止部６３０を含む。これらの停止部６３０は、付勢部材６１７（例えばコイルばね）と係合する。付勢部材６１７は、付勢部材キャビティ６１９内に配置されて、ベース弁を図６に示すような閉位置へ向かって（例えばノズル部６０８に向かう方向に）付勢する。ベース弁停止６３０はまた、ドライバー６２０と係合し、これにより、ドライバー６２０は、ベース弁６５４を開位置と閉位置との間で移動させる。ベース弁６５４はまた、ベース弁ヘッドまたは密閉部６５６を含む。ベース弁ヘッドまたは密閉部６５６は、図示のように通常閉位置にある対応する弁座６５８と係合する。
【００５１】
図示の実施形態のさらなる特徴によれば、噴射器６００はまた、燃料入口継手６３８を含む（個別に第１の燃料入口継手６３８ａおよび第２の燃料入口継手６３８ｂとして示す）。この燃料入口継手は、対応するベースアセンブリー６２９へと動作可能に連結され、これにより、燃料をベースアセンブリー６２９内へと導入する。ベース弁が開位置にある場合、各ベースアセンブリー６２９において、燃料は、力生成器６２６およびドライバー６２０内を通過して、ベース弁ヘッド６５６を通過する。噴射器６００は、燃料接続管路６５７をさらに含む（個別に第１の燃料接続管路６５７ａおよび第２の燃料接続管路６５７ｂとして示す）。第１の燃料接続管路６５７ａおよび第２の燃料接続管路６５７ｂは、基部６０６からの燃料を燃料流路または通路６２４へと送るためのものである。燃料流路または通路６２４は、本体６０２の中央部６０６およびノズル部６０８を通じて延びる。燃料流路６２４は、コアアセンブリー６１３に隣接して長手方向に延びる。コアアセンブリー６１３は、基部６０６から本体６０２を通じて少なくとも部分的にノズル部６０８内へと延びる。コアアセンブリー６１３は、コア絶縁体６１６を含む。コア絶縁体６１６は、点火部材または導体６１４を覆って同軸に配置される。コアアセンブリー６１３はまた、円筒または管状筐体部材６８８を含む。円筒または管状筐体部材６８８は、点火絶縁体６１６と共に少なくとも部分的に燃料流路６２４を規定する。コアアセンブリー６１３は、本体４０２の絶縁本体６４２を通じて延びる。点火導体６１４は、点火端子６２７へ動作可能に連結され、これにより、１つ以上の点火機能部６８６を有する点火電極６８４へと点火電圧を供給する。点火電極６８４は第１の電極であり、第２の電極６８５と共に点火イベントを発生させることができる。第２の電極６８５は、ノズル部６０８の遠位端部の導電性部であり得る。点火絶縁体６１６は、拡大端部６８３を含む。拡大端部６８３は、より大きな断面寸法（例えばより大きな断面直径）を有し、点火電極６８４に隣接する。
【００５２】
点火絶縁体６１６の拡大端部６８３は、ノズル部６０８によって支えられるフロー制御弁６６６と接触するように構成される。流量制御弁６６６は、径方向に拡張する弁であり、第１のまたは固定された端部６６８を含む。この端部６６８は、点火絶縁体６１６の拡大端部６８３から下流の位置において、筐体部材６８８にアンカー固定されるか、接着されるかまたは連結される。例えば、第１の端部６６８は、適切な接着剤、熱ポリマー、熱硬化性材料または他の適切な接着剤により、筐体部材６８８の外面に接着することができる。流量制御弁６６６は、第２の変形可能なまたは移動可能な端部６７０を含む。端部６７０は、固定端部６６８に対向する。移動可能な端部６７０は、点火絶縁体６８２の拡大端部６８３と接触し、少なくとも部分的に径方向に拡張、拡大または変形するように構成され、これにより、燃料を噴射器６００のノズル部６０８から出て行かせることが叶となる。より詳細には、筐体部材６８８は、複数の燃料出口ポート６６９を含む。複数の燃料出口ポート６６９は、流量制御弁６６６の移動可能な端部６７０に隣接する。
【００５３】
動作時において、燃料は、燃料入口継手６３８を介してベースアセンブリー６２９内へと導入される。前記燃料は、力生成器６２６およびドライバー６２２を通過して、ベース弁ヘッド６５６へと到着する。弁操作アセンブリー６２５が弁６５４を開位置へと移動させて、ベース弁ヘッド６５６を弁座６５８から離隔方向に移動させた場合、前記燃料は、ベース弁ヘッド６５６を通過して、燃料接続管路６５７内へと流入する。燃料接続管路６５７から、加圧燃料は燃料流路６２４内へと流入する。一実施形態において、燃料流路６２４内の燃料の圧力は、流量制御弁６６６の移動可能な端部６７０を少なくとも部分的に径方向に拡張／または変形させるのに十分であり、これにより、前記燃料は、点火絶縁体６８０の拡大端部６８３を通過する。しかし、他の実施形態において、１つ以上のアクチュエーター、ドライバー、選択的付勢部材または他の適切な力生成器により、流量制御弁６６６の移動可能な端部６７０をを少なくとも部分的に径方向に拡張／または変形させることも叶である。流量制御弁６６６が燃料出口ポート６６９から燃料を選択的に分配すると、燃料は、１つ以上の点火機能部６８６を通過する。点火機能部６８６は、燃焼室内への燃料の点火および噴射を行うための点火イベントを発生させることができる。
【００５４】
特定の実施形態において、各ベースアセンブリー６２９および他の燃料フローコントローラーは、以下を行うように構成することができる：１）前記弁アセンブリーのうちのいずれかを開口させることによる、燃料フローの制御、およびおよび２）弁開口機能の完了時におけるイオン化電圧の生成。これらの機能双方を達成するために、特定の実施形態において、例えば、各力生成器６２６は、第１のまたは主要巻線および第２の巻線を含むソレノイド巻線であり得る。第２の巻線は、第１の巻線よりも多数の巻き数を含み得る。各巻線はまた、１つ以上の絶縁層を含み得る（例えばニスまたは他の適切な絶縁体）。しかし第２の巻線は、第１の巻線よりも多数の絶縁層を含んでもよい。力生成器６２６はまた、導体６１４へと電気的に連結。より多くの巻き数を有する主要巻線および第２の巻線で変圧器としての力生成器６２６またはソレノイドを巻くことにより、前記主要巻線は、電圧印加時において高電流を搬送することが可能となり、これにより、プランジャー内におけるドライバー６２０の移動を生成または誘発させる。主要巻線へのリレーが開くと、前記ドライバー６２０が解放され、極めて高い電圧が第２の巻線によって生成される。第２の巻線の高電圧は、初期イオン化を提供することにより、プラズマ生成点火イベントへと印加され得る。その後、任意の適切なソース（例えば光起電発電機、熱電発電機、および圧電発電機によって燃焼室から収集されたエネルギー）によって充電されたコンデンサーからの比較的低電圧の放電により、燃焼室内へのイオン化電流の供給および燃料の押し込みが継続する。
【００５５】
統合型の噴射器点火装置の実施形態および詳細には本明細書中に詳細に開示される流量制御弁により、従来の噴射器および点火装置と比べていくつかの利点が得られる。例えば、１つの利点として、これらの流量制御弁は径方向にコンパクトな形状および構成であり、噴射ポートにおける寸法が極めて制限されている現在のディーゼルエンジンまたは他の大型エンジンにおいて用いられる噴射器のノズル部へ特に適切に配置される。上記したように、例えば、現在のディーゼルエンジンの噴射ポートの場合、噴射ポートの直径は約８.４ｍｍ（０.３３インチ）であることが多い。本明細書中開示されるように、これらの流量制御弁と、関連付けられた作動構成要素、絶縁構成要素および点火構成要素とは、限られた利用可能空間内において動作することができる。さらに、これらの弁を燃焼室インターフェースまたはその近隣に配置することで、望ましくない燃料滴下を少なくとも部分的に回避することができる。熱利得に起因して燃料が膨張する傾向となり、その結果噴射イベント間に圧力が発生した場合、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄおよび／または図５Ｅに示す実施形態と同様の実施形態を用いて、望ましくないタイミングにおける燃焼室内への燃料滴下を回避することができる。さらに、本明細書中に開示される流量制御弁の実施形態は、共振するのに特に適しており、これにより、極めて高い動作速度を達成する。さらに、本明細書中に開示される実施形態は、内側方向に開口する構成および外側方向に開口する構成双方において、弁操作（例えばドライバーまたはプランジャー）と対応する弁との固定接続も可能にする。加えて、これらの実施形態により、燃焼室からの熱進入量が比較的多い断熱エンジンにおける用途および他の用途における高温動作能力が可能となる。さらに、これらの実施形態により、点火電圧の固定送達が可能となり、これにより、極めて高い電圧およびよって電極ギャップ電流の送達が可能となり、その結果、液体燃料の噴射時において、前記液体燃料をイオン化蒸気およびプラズマの高速爆発へと極めて高速に変換することが可能となる。また、これらの実施形態により、ずっと高い出力率も達成することが可能となる（例えば予燃焼室および燃焼カンの必要／利用を不要とするために極めて高速の燃焼完了に対応できる、選択されたガスタービンおよび大型ピストンエンジン用途のための１００００ＨＰの噴射器）。さらに、これらの実施形態により、中央点火または電極アセンブリーも可能となり、これにより、構成要素が統合され、複合機能（例えばファイバー６１７（例えば光フィラメント、電流および電圧導通）による装備）が可能となり、これにより、通常閉状態の弁のための固定弁座として機能する。さらに、これらの実施形態により、図示のような点火電極を通じて、１０００以上の即時振幅の電流パルスにおいて５０kＶ〜１５０kＶのイオン化電圧が可能な極めて高い誘電強度が可能となる。
【００５６】
加えて、前記噴射装置の上記詳細において説明した実施形態のうちいくつかは、水素によって特徴付けられる燃料（例えばアンモニア）またはエネルギー密度の低い他の燃料（例えばエネルギー密度がディーゼルよりも３０００倍低い一酸化炭素および水素）を燃焼させるように構成されたエンジンにおいて用いることができる。例えば、液体メタン、プロパン、アンモニア、メタノールおよび／または他の物品を搬送する海洋タンカーのエンジンは、本明細書中に開示される噴射器のいくつかの実施形態を備えれば、作動コストを節約することができる。一実施形態において、例えば、搬送される物品は、エンジンからの廃熱を用いて以下のように改質することができる。
２ＮＨ3→３Ｈ2＋Ｎ2
ＣＨ3ＯＨ→ＣＯ＋Ｈ2
【００５７】
このような物品を吸熱反応によって改質することが可能な燃料によって動作するように推進エンジン（例えば、熱エンジン（例えば圧縮点火ディーゼル型エンジン、多様なロータリー燃焼エンジン、およびガスタービン））を変換することにより、これが達成される。吸熱反応において、このような熱エンジンによって拒否された熱を用いて、このような反応を促進する。他の実施形態において、前記噴射器は、発電所、化学向上および／または発熱エンジンを用いた他の適切な位置において用いられ得る。
【００５８】
これらの種類の実施形態において、エンジンによって拒否された熱を用いた熱化学再生により、魅力的な燃料節約が可能となる。なぜならば、水素によって特徴付けられた燃料は、原料よりも１５〜３０％以上高いエネルギー生産収率が可能であるからである。さらに、本明細書中に開示される噴射器の実施形態により、水素によって特徴付けられた燃料をディーゼル燃料または重油燃料よりも１２倍高速で燃焼させることが可能となるため、エンジン効率が大幅に向上し、エンジン排気中の粒子も無くなる。
【００５９】
上記から、本明細書中、本開示の特定の実施形態について例示目的のために記載してきたが、本発明の意図および範囲から逸脱することなく多様な改変が可能であることが理解される。例えば、本明細書中開示される絶縁体の誘電強度は、別の材料および処理手段を含むように変更および改変することが可能である。アクチュエーターおよびドライバーは、燃料および／または対応する噴射器の使用に応じて変更することができる。さらに、前記噴射器の構成要素はも変更することができる。例えば、電極、光学部品、アクチュエーター、弁、およびノズルまたは本体を別の材料で構成することができるし、あるいは、図示および記載の構成以外の別の構成にすることができ、このような構成も、本開示の意図内である。
【００６０】
本記載および特許請求の範囲全体において、文脈から明らかに分かる場合を除いて、「含む」などの用語は、排他的または網羅的な意味ではなく、包括的な意味として（すなわち、非限定的に「含む」意味として）とらえられるべきである。単数形および複数形を用いた単語は、それぞれ複数形および単数形を含む。特許請求の範囲中において２つ以上のものについて「または」という言葉が用いられる場合、この言葉は、以下の解釈全てを網羅する：すなわち、羅列されたもののうち任意のもの、羅列されたもの全て、および羅列されたものの任意の組み合わせ。さらに、上述した多様な実施形態を組み合わせることで、さらなる実施形態が得られる。本明細書中に記載されかつ／または出願データシート中に羅列された米国特許、米国特許出願公開文献、米国特許出願、外国特許、外国特許出願および非特許公開文献全体を参考のため本明細書中において援用する。必要であれば、噴射装置および点火装置を多様な特許、出願および公開文献の多様な構成および思想と共に用いるように本開示の局面を変更することで、本開示のさらなる実施形態が可能となる。
【００６１】
これらの変更および他の変更は、上記において詳述した記載を鑑みて本開示において行うことが可能である。一般的に、以下の特許請求の範囲において、用いられる用語は、本明細書中および特許請求の範囲中に開示される特定の実施形態に本開示を限定するものとして解釈されるべきではなく、特許請求の範囲に従って動作する全てのシステムおよび方法を含むものとして解釈されるべきである。よって、本発明は本開示によって制限されるのではなく、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって広範に決定されるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室とのインターフェースにおいて燃料を導入および点火する噴射器であって、
噴射器本体であって、
この噴射器本体内に燃料を収容するように構成された基部と、
この基部と対向し、前記燃焼室近隣に配置されて燃料を前記燃焼室中に噴射するように構成されるノズル部と、
前記本体の少なくとも一部を通じて延びる本体絶縁体と、
前記本体絶縁体によって支えられ、前記ノズル部またはその近隣に配置される弁座と
を含む噴射器本体と、
前記本体を通じて延びる燃料流路と、
前記本体を通じて前記燃料流路の少なくとも一部と同軸に延びるコアアセンブリーであって、
前記基部から前記ノズル部へと延びる点火ロッドと、
この点火ロッドを覆って同軸に配置され、前記基部から少なくとも部分的に前記ノズル部内へと延びる点火絶縁体と、
前記点火絶縁体を覆って同軸に配置された弁であって、前記弁座に隣接する密閉ヘッドを含み、前記点火絶縁体に沿って開位置と閉位置との間に移動し、前記開位置において前記密閉ヘッドは前記弁座から間隔を空けて配置され、これにより燃料が前記燃料流路から出て行き、前記閉位置において前記密閉ヘッドは前記弁座と少なくとも部分的に接触して前記燃料流路を閉鎖する弁と
を含むコアアセンブリーと
を具えたことを特徴とする噴射器。
【請求項２】
前記ノズル部の直径がおよそ０.３３インチ以下であることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項３】
前記ノズル部の長さがおよそ１２インチ以上であることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項４】
前記基部によって支えられる弁操作アセンブリーをさらに含み、この弁操作アセンブリーは、
前記弁の少なくとも一部を包囲するドライバーであって、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、このドライバーが前記第１の位置にある場合、前記弁は前記閉位置に保持され、当該ドライバーが前記第２の位置へと移動すると、前記弁を前記開位置へと係合および移動させるドライバーと、
このドライバーを作動させて前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるように構成された力生成器と、
この力生成器を選択的に作動させるように構成されたコントローラーと
を具えたことを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項５】
燃料入口をさらに含み、この燃料入口は、燃料を前記力生成器を介して前記基部内へと導入するように、前記力生成器に流体接続されることを特徴とする請求項４に記載の噴射器。
【請求項６】
前記弁は、前記密閉ヘッドに対向する第１の端部を含み、前記噴射器は、ドライバーをさらに含み、このドライバーは、前記基部内において第１の位置と第２の位置との間に移動可能に配置され、当該ドライバーが前記第１の位置にある場合、前記弁は前記開位置に保持され、該ドライバーが前記第２の位置へと移動すると、該ドライバーは、前記弁の前記第１の端部と係合し、前記弁を前記開位置へと移動させることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項７】
前記弁の前記第１の端部は停止部を含み、前記ドライバーが前記弁の前記第１の端部と係合した場合、前記ドライバーは前記停止部と接触することを特徴とする請求項６に記載の噴射器。
【請求項８】
前記ドライバーが所定距離を移動した後、前記ドライバーが前記第２の位置に向かって移動する場合、前記ドライバーは前記弁の前記第１の端部と係合することを特徴とする請求項６に記載の噴射器。
【請求項９】
前記点火ロッドを通じて延びる１つ以上の光ファイバーをさらに含み、この１つ以上の光ファイバーは、前記噴射器へ動作可能に連結されたコントローラーへ前記燃焼室からの燃焼室情報を送信するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１０】
前記点火ロッドは１つ以上の点火機能部を含み、この１つ以上の点火機能部は、前記ノズル部内において前記弁の前記密閉ヘッドと前記燃焼室との間に配置され、当該１つ以上の点火機能部は、前記ノズル部から出て行く燃料を点火するための点火イベントを発生させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１１】
前記１つ以上の点火機能部は、前記点火ロッドの少なくとも一部の周囲にらせん状に巻かれることを特徴とする請求項１０に記載の噴射器。
【請求項１２】
前記弁の前記密閉ヘッドは、前記燃焼室との前記インターフェースから、少なくともおよそ１２インチ以上の距離だけ間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１３】
前記弁の前記密閉ヘッドは、前記燃焼室との前記インターフェースに隣接する前記ノズル部中に配置されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１４】
コントローラーをさらに含み、このコントローラーは、
前記点火絶縁体に対する前記弁の移動を選択的に制御するステップと、
前記点火ロッドによって発生された点火イベントと選択的に制御するステップと
を行うことを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１５】
前記弁は第１の長さを有し、前記点火絶縁体は、前記第１の長さよりも長い第２の長さを有し、前記点火ロッドは、前記第２の長さよりも長い第３の長さを有することを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１６】
前記弁は、外側方向に開口する弁であり、前記弁が前記閉位置から前記開位置へと移動した場合に前記燃焼室に向かって移動することを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１７】
前記弁は、内側方向に開口する弁であり、前記弁が前記閉位置から前記開位置へと移動した場合に前記燃焼室から離隔方向において移動することを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１８】
前記燃料流路は、前記本体を通じて前記弁と前記本体絶縁体との間に延びることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１９】
燃焼室内へ燃料を導入する噴射器であって、
第２の端部に対向する第１の端部を有する本体であって、前記第２の端部が前記燃焼室のインターフェースに隣接して配置されるように構成され、前記第１の端部が前記燃焼室から間隔を空けて配置されるように構成される本体と、
この本体を通じて前記第１の端部から前記第２の端部へと延びる点火導体であって、点火エネルギーを前記第１の端部から前記第２の端部へと伝送し、前記燃焼室の前記インターフェースの近隣において点火イベントを発生させるように構成される点火導体と、
この記点火導体に沿って長手方向に延び、前記点火導体の少なくとも一部を包囲する前記絶縁体と、
長手方向において前記絶縁体に沿って前記第１の端部から前記第２の端部へと延びる弁であって、密閉端部を含み、前記絶縁体に沿って開位置と閉位置との間で移動可能である弁と、
前記本体の前記第２の端部またはその近隣に配置された弁座であって、前記弁が前記開位置に来ると、前記密閉端部はこの弁座から間隔を空けて配置され、前記弁が前記閉位置に来ると、前記密閉端部は当該弁座の少なくとも一部と接触する弁座と
を具えたことを特徴とする噴射器。
【請求項２０】
前記絶縁体は第１の絶縁体であり、前記噴射器は、
長手方向において前記本体に沿って延び、前記弁から間隔を空けて径方向に配置される第２の絶縁体と、
この第２の絶縁体と前記弁との間において前記第１の端部から前記第２の端部へと延びる環状燃料流路と
をさらに具えたことを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２１】
燃料流路をさらに具え、この燃料流路は、前記弁の周囲を囲んで同軸に配置されることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２２】
前記弁の前記密閉端部は、前記弁の拡大端部を含み、この弁の拡大端部は第１の直径を有し、この第１の直径が前記弁の第２の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２３】
１つ以上の光センサーをさらに具え、この１つ以上の光センサーは、前記第１の端部から前記第２の端部へと延び、前記燃焼室からの燃焼室情報を検出および送信するように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２４】
前記１つ以上の光センサーは、前記点火導体を通じて長手方向に延びることを特徴とする請求項２３に記載の噴射器。
【請求項２５】
前記弁は、前記密閉端部に対向する基部をさらに具え、前記噴射器は、
前記第１の端部に配置されたアクチュエーターであって、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、このアクチュエーターが前記第１の位置から前記第２の位置へと移動すると、当該アクチュエーターは前記弁の前記基部と接触し、前記弁を前記閉位置から前記開位置に向かって移動させるアクチュエーターと、
このアクチュエーターに隣接する前記第１の端部に配置された力生成器であって、前記アクチュエーターを起動して前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるように構成される力生成器と
をさらに具えたことを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２６】
前記弁は、前記本体の前記第２の端部を通じて少なくとも部分的に延び、前記弁の前記密閉端部は、前記燃焼室の前記インターフェースに隣接して配置されることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２７】
前記点火導体によって支えられる１つ以上の点火機能部をさらに具え、この１つ以上の点火機能部は、前記弁の前記密閉端部と前記燃焼室の前記インターフェースとの間に配置され、前記弁の前記密閉端部を越えて通過する燃料を点火するための点火イベントを発生させるように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２８】
前記本体の前記第２の端部の直径がおよそ０.３３インチ以下であることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２９】
燃焼室内へ燃料を導入する噴射器であって、
前記燃焼室とのインターフェースに隣接して配置されるように構成されたノズル部と、
このノズル部と対向し、当該ノズル部から間隔を空けて配置されるように構成される基部と、
前記ノズル部を通じて少なくとも部分的に延びる点火導体と、
この点火導体の少なくとも一部を覆って同軸に配置された点火絶縁体と、
前記ノズル部内に配置された弁であって、前記点火絶縁体の少なくとも一部を覆って同軸に配置されると共に前記点火絶縁体の少なくとも一部から径方向に間隔を空けて配置され、
前記点火絶縁体に対して概して固定された第１の端部と、
この第１の端部と前記燃焼室との間に配置される第２の密閉端部であって、前記点火絶縁体から径方向に離隔する方向において少なくとも部分的に変形可能であり、これにより、閉位置から開位置へと移動して前記ノズル部からの燃料を前記燃焼室内へと噴射する第２の密閉端部と
0を含む弁と
を具えたことを特徴とする噴射器。
【請求項３０】
前記弁は第１の弁であり、前記噴射器は、前記基部に配置された第２の弁をさらに具え、この第２の弁は、前記噴射器の長手方向軸に対して概して平行な方向において閉位置および開位置から移動して、前記燃料を前記基部から前記ノズル部へと流動させることを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項３１】
前記第２の弁は、前記第１の弁から独立して移動可能であることを特徴とする請求項３０に記載の噴射器。
【請求項３２】
ドライバーをさらに具え、このドライバーは、前記基部に移動可能に配置され、前記基部は、前記第２の弁の少なくとも一部を同軸に包囲し、当該ドライバーは、第１の位置と第２の位置との間に移動可能であり、該ドライバーが前記第１の位置から前記第２の位置に向かって移動すると、該ドライバーは、前記第２の弁と係合して前記第２の弁を前記閉位置から前記開位置に向かって移動させることを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項３３】
前記点火導体は第１の点火導体であり、前記噴射器は、第２の点火導体をさらに具え、この第２の点火導体は、前記第１の点火導体に電気的に接続され、当該第２の点火導体は、前記ノズル部から前記基部に向かって延び、前記噴射器を通じて長手方向に延びる燃料流路を少なくとも部分的に収容することを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項３４】
前記基部において点火端子を具え、この点火端子は、点火エネルギー源に動作可能に連結されるように構成され、前記点火導体は、前記基部内の前記点火端子から前記ノズル部へと延びることを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項３５】
前記点火絶縁体は、前記点火導体を覆って同軸に配置され、前記基部から前記ノズル部内へと少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項３４に記載の噴射器。
【請求項３６】
前記点火絶縁体は拡大端部を含み、この拡大端部は、前記燃焼室との前記インターフェースに隣接して配置され、前記弁の前記第２の密閉端部は、前記点火絶縁体の前記拡大端部に隣接して配置されることを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項１】
燃焼室とのインターフェースにおいて燃料を導入および点火する噴射器であって、
噴射器本体であって、
この噴射器本体内に燃料を収容するように構成された基部と、
この基部と対向し、前記燃焼室近隣に配置されて燃料を前記燃焼室中に噴射するように構成されるノズル部と、
前記本体の少なくとも一部を通じて延びる本体絶縁体と、
前記本体絶縁体によって支えられ、前記ノズル部またはその近隣に配置される弁座と
を含む噴射器本体と、
前記本体を通じて延びる燃料流路と、
前記本体を通じて前記燃料流路の少なくとも一部と同軸に延びるコアアセンブリーであって、
前記基部から前記ノズル部へと延びる点火ロッドと、
この点火ロッドを覆って同軸に配置され、前記基部から少なくとも部分的に前記ノズル部内へと延びる点火絶縁体と、
前記点火絶縁体を覆って同軸に配置された弁であって、前記弁座に隣接する密閉ヘッドを含み、前記点火絶縁体に沿って開位置と閉位置との間に移動し、前記開位置において前記密閉ヘッドは前記弁座から間隔を空けて配置され、これにより燃料が前記燃料流路から出て行き、前記閉位置において前記密閉ヘッドは前記弁座と少なくとも部分的に接触して前記燃料流路を閉鎖する弁と
を含むコアアセンブリーと
を具えたことを特徴とする噴射器。
【請求項２】
前記ノズル部の直径がおよそ０.３３インチ以下であることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項３】
前記ノズル部の長さがおよそ１２インチ以上であることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項４】
前記基部によって支えられる弁操作アセンブリーをさらに含み、この弁操作アセンブリーは、
前記弁の少なくとも一部を包囲するドライバーであって、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、このドライバーが前記第１の位置にある場合、前記弁は前記閉位置に保持され、当該ドライバーが前記第２の位置へと移動すると、前記弁を前記開位置へと係合および移動させるドライバーと、
このドライバーを作動させて前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるように構成された力生成器と、
この力生成器を選択的に作動させるように構成されたコントローラーと
を具えたことを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項５】
燃料入口をさらに含み、この燃料入口は、燃料を前記力生成器を介して前記基部内へと導入するように、前記力生成器に流体接続されることを特徴とする請求項４に記載の噴射器。
【請求項６】
前記弁は、前記密閉ヘッドに対向する第１の端部を含み、前記噴射器は、ドライバーをさらに含み、このドライバーは、前記基部内において第１の位置と第２の位置との間に移動可能に配置され、当該ドライバーが前記第１の位置にある場合、前記弁は前記開位置に保持され、該ドライバーが前記第２の位置へと移動すると、該ドライバーは、前記弁の前記第１の端部と係合し、前記弁を前記開位置へと移動させることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項７】
前記弁の前記第１の端部は停止部を含み、前記ドライバーが前記弁の前記第１の端部と係合した場合、前記ドライバーは前記停止部と接触することを特徴とする請求項６に記載の噴射器。
【請求項８】
前記ドライバーが所定距離を移動した後、前記ドライバーが前記第２の位置に向かって移動する場合、前記ドライバーは前記弁の前記第１の端部と係合することを特徴とする請求項６に記載の噴射器。
【請求項９】
前記点火ロッドを通じて延びる１つ以上の光ファイバーをさらに含み、この１つ以上の光ファイバーは、前記噴射器へ動作可能に連結されたコントローラーへ前記燃焼室からの燃焼室情報を送信するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１０】
前記点火ロッドは１つ以上の点火機能部を含み、この１つ以上の点火機能部は、前記ノズル部内において前記弁の前記密閉ヘッドと前記燃焼室との間に配置され、当該１つ以上の点火機能部は、前記ノズル部から出て行く燃料を点火するための点火イベントを発生させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１１】
前記１つ以上の点火機能部は、前記点火ロッドの少なくとも一部の周囲にらせん状に巻かれることを特徴とする請求項１０に記載の噴射器。
【請求項１２】
前記弁の前記密閉ヘッドは、前記燃焼室との前記インターフェースから、少なくともおよそ１２インチ以上の距離だけ間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１３】
前記弁の前記密閉ヘッドは、前記燃焼室との前記インターフェースに隣接する前記ノズル部中に配置されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１４】
コントローラーをさらに含み、このコントローラーは、
前記点火絶縁体に対する前記弁の移動を選択的に制御するステップと、
前記点火ロッドによって発生された点火イベントと選択的に制御するステップと
を行うことを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１５】
前記弁は第１の長さを有し、前記点火絶縁体は、前記第１の長さよりも長い第２の長さを有し、前記点火ロッドは、前記第２の長さよりも長い第３の長さを有することを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１６】
前記弁は、外側方向に開口する弁であり、前記弁が前記閉位置から前記開位置へと移動した場合に前記燃焼室に向かって移動することを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１７】
前記弁は、内側方向に開口する弁であり、前記弁が前記閉位置から前記開位置へと移動した場合に前記燃焼室から離隔方向において移動することを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１８】
前記燃料流路は、前記本体を通じて前記弁と前記本体絶縁体との間に延びることを特徴とする請求項１に記載の噴射器。
【請求項１９】
燃焼室内へ燃料を導入する噴射器であって、
第２の端部に対向する第１の端部を有する本体であって、前記第２の端部が前記燃焼室のインターフェースに隣接して配置されるように構成され、前記第１の端部が前記燃焼室から間隔を空けて配置されるように構成される本体と、
この本体を通じて前記第１の端部から前記第２の端部へと延びる点火導体であって、点火エネルギーを前記第１の端部から前記第２の端部へと伝送し、前記燃焼室の前記インターフェースの近隣において点火イベントを発生させるように構成される点火導体と、
この記点火導体に沿って長手方向に延び、前記点火導体の少なくとも一部を包囲する前記絶縁体と、
長手方向において前記絶縁体に沿って前記第１の端部から前記第２の端部へと延びる弁であって、密閉端部を含み、前記絶縁体に沿って開位置と閉位置との間で移動可能である弁と、
前記本体の前記第２の端部またはその近隣に配置された弁座であって、前記弁が前記開位置に来ると、前記密閉端部はこの弁座から間隔を空けて配置され、前記弁が前記閉位置に来ると、前記密閉端部は当該弁座の少なくとも一部と接触する弁座と
を具えたことを特徴とする噴射器。
【請求項２０】
前記絶縁体は第１の絶縁体であり、前記噴射器は、
長手方向において前記本体に沿って延び、前記弁から間隔を空けて径方向に配置される第２の絶縁体と、
この第２の絶縁体と前記弁との間において前記第１の端部から前記第２の端部へと延びる環状燃料流路と
をさらに具えたことを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２１】
燃料流路をさらに具え、この燃料流路は、前記弁の周囲を囲んで同軸に配置されることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２２】
前記弁の前記密閉端部は、前記弁の拡大端部を含み、この弁の拡大端部は第１の直径を有し、この第１の直径が前記弁の第２の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２３】
１つ以上の光センサーをさらに具え、この１つ以上の光センサーは、前記第１の端部から前記第２の端部へと延び、前記燃焼室からの燃焼室情報を検出および送信するように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２４】
前記１つ以上の光センサーは、前記点火導体を通じて長手方向に延びることを特徴とする請求項２３に記載の噴射器。
【請求項２５】
前記弁は、前記密閉端部に対向する基部をさらに具え、前記噴射器は、
前記第１の端部に配置されたアクチュエーターであって、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、このアクチュエーターが前記第１の位置から前記第２の位置へと移動すると、当該アクチュエーターは前記弁の前記基部と接触し、前記弁を前記閉位置から前記開位置に向かって移動させるアクチュエーターと、
このアクチュエーターに隣接する前記第１の端部に配置された力生成器であって、前記アクチュエーターを起動して前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるように構成される力生成器と
をさらに具えたことを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２６】
前記弁は、前記本体の前記第２の端部を通じて少なくとも部分的に延び、前記弁の前記密閉端部は、前記燃焼室の前記インターフェースに隣接して配置されることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２７】
前記点火導体によって支えられる１つ以上の点火機能部をさらに具え、この１つ以上の点火機能部は、前記弁の前記密閉端部と前記燃焼室の前記インターフェースとの間に配置され、前記弁の前記密閉端部を越えて通過する燃料を点火するための点火イベントを発生させるように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２８】
前記本体の前記第２の端部の直径がおよそ０.３３インチ以下であることを特徴とする請求項１９に記載の噴射器。
【請求項２９】
燃焼室内へ燃料を導入する噴射器であって、
前記燃焼室とのインターフェースに隣接して配置されるように構成されたノズル部と、
このノズル部と対向し、当該ノズル部から間隔を空けて配置されるように構成される基部と、
前記ノズル部を通じて少なくとも部分的に延びる点火導体と、
この点火導体の少なくとも一部を覆って同軸に配置された点火絶縁体と、
前記ノズル部内に配置された弁であって、前記点火絶縁体の少なくとも一部を覆って同軸に配置されると共に前記点火絶縁体の少なくとも一部から径方向に間隔を空けて配置され、
前記点火絶縁体に対して概して固定された第１の端部と、
この第１の端部と前記燃焼室との間に配置される第２の密閉端部であって、前記点火絶縁体から径方向に離隔する方向において少なくとも部分的に変形可能であり、これにより、閉位置から開位置へと移動して前記ノズル部からの燃料を前記燃焼室内へと噴射する第２の密閉端部と
0を含む弁と
を具えたことを特徴とする噴射器。
【請求項３０】
前記弁は第１の弁であり、前記噴射器は、前記基部に配置された第２の弁をさらに具え、この第２の弁は、前記噴射器の長手方向軸に対して概して平行な方向において閉位置および開位置から移動して、前記燃料を前記基部から前記ノズル部へと流動させることを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項３１】
前記第２の弁は、前記第１の弁から独立して移動可能であることを特徴とする請求項３０に記載の噴射器。
【請求項３２】
ドライバーをさらに具え、このドライバーは、前記基部に移動可能に配置され、前記基部は、前記第２の弁の少なくとも一部を同軸に包囲し、当該ドライバーは、第１の位置と第２の位置との間に移動可能であり、該ドライバーが前記第１の位置から前記第２の位置に向かって移動すると、該ドライバーは、前記第２の弁と係合して前記第２の弁を前記閉位置から前記開位置に向かって移動させることを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項３３】
前記点火導体は第１の点火導体であり、前記噴射器は、第２の点火導体をさらに具え、この第２の点火導体は、前記第１の点火導体に電気的に接続され、当該第２の点火導体は、前記ノズル部から前記基部に向かって延び、前記噴射器を通じて長手方向に延びる燃料流路を少なくとも部分的に収容することを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項３４】
前記基部において点火端子を具え、この点火端子は、点火エネルギー源に動作可能に連結されるように構成され、前記点火導体は、前記基部内の前記点火端子から前記ノズル部へと延びることを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【請求項３５】
前記点火絶縁体は、前記点火導体を覆って同軸に配置され、前記基部から前記ノズル部内へと少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項３４に記載の噴射器。
【請求項３６】
前記点火絶縁体は拡大端部を含み、この拡大端部は、前記燃焼室との前記インターフェースに隣接して配置され、前記弁の前記第２の密閉端部は、前記点火絶縁体の前記拡大端部に隣接して配置されることを特徴とする請求項２９に記載の噴射器。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図５Ｇ】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図５Ｇ】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９２１５３（Ｐ２０１３−９２１５３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−２４１（Ｐ２０１３−２４１）
【出願日】平成２５年１月４日（２０１３．１．４）
【分割の表示】特願２０１２−５４３１０３（Ｐ２０１２−５４３１０３）の分割
【原出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（５１１２０１１７４）マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月４日（２０１３．１．４）
【分割の表示】特願２０１２−５４３１０３（Ｐ２０１２−５４３１０３）の分割
【原出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（５１１２０１１７４）マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー (23)
【Ｆターム（参考）】
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