流体噴射装置
本発明は、噴射軸（ＡＢ）を有するインジェクタ（７）に関するものであり、本インジェクタ（７）は、軸方向空洞（２０）を含むハウジング（２）：電気活性部分（３０）を含み、且つ貫通部材（３３）の形態で延在する第１前面部（３１）と第１前面部（３１）とは反対側にある第２前面部（３２）とを有するアクチュエータ（３）であって、ハウジング（２）内に取り付けられ、部材（３３）が、空洞（２０）内に挿入されたピストン（３３０）を含み、且つアクチュエータ（３）とハウジング（２）との間の流体連結部を画定しているアクチュエータ（３）；並びにアクチュエータ（３）の電気活性部分（３０）を設定周期τで振動させる駆動手段を備えている。本発明によれば、貫通部材（３３）は、貫通部材（３３）を通って伝搬する音響波の伝搬時間（Ｔ）が、等式：Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］（ｎは正の整数の乗算係数）を満たすような長さ（Ｌ）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧流体、例えば燃料の噴射装置に関し、特に内燃機関用の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
更に詳細には、本発明は、本発明の第１の態様によれば、インジェクタとして知られる、加圧流体１を噴射する噴射装置７に関するものであり、例えば特許文献１に記載されているもののような、図１に部分的に示す先行技術によるものと同様の装置である。この公知のインジェクタ７は、主噴射軸ＡＢを有し、且つ少なくとも、
−加圧流体１で満たされ、且つハウジング２の内部２０に通じる少なくとも１つの軸方向空洞２０を含むハウジング２、
−電気活性材料３００を含む少なくとも１つの電気活性部分３０を含む積層構造を呈するアクチュエータ３であって、
・貫通部材３３が軸方向に延在する方向と直交する第１横断面３１と、
・第１面とは軸方向に反対側に位置する第２横断面３２と
を有し、ハウジング２内を軸方向に移動することができるように取り付けられており、前記部材３３が、空洞２０内をほぼ流体密封状態で摺動するピストン３３０を含み、且つアクチュエータ３とハウジング２との間の流体接続部を形成する、アクチュエータ３、
−アクチュエータ３の電気活性部分３０を設定周期τで振動させるように設計された駆動手段
を備えている。
【０００３】
先行技術においては、流体接続部は、振動ピストン３３０と静止空洞２０との摩擦を小さくするために、ピストン３３０の位置における流体の浸出（ごくわずかな流れ）を可能にする必要があることにより、不完全である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】仏国特許出願第２８８８８８９号
【発明の概要】
【０００５】
このような状況により、本発明の目的は、この困難を克服して、更に効果的な流体接続部を実現することである。この目的のために、上述した本発明の一般的定義による他の態様の噴射装置は、基本的に、前記貫通部材が軸方向長さを有することにより、アクチュエータの電気活性部分の振動によって発生し、且つこの長さに沿って伝搬する、「音響飛行時間」と呼ばれる音響波の伝搬時間Ｔが、次の等式：
Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］ （Ｅ１）
（ｎは正の整数の係数）を満たすことを特徴とする。
【０００６】
インジェクタをこのようにして構成することにより、ピストンと空洞との間で完全な密閉を達成し易くなる。音響構造が特殊であるため、特に貫通部材の軸方向の音響長さが選択的であるため、ピストン、特に空洞の方を向き、且つアクチュエータの第１横断面とは軸方向に沿って反対側に位置する当該ピストンの自由端は振動節を呈する傾向があり、すなわち空洞に対して実質的に不動状態を保持し、しかもその際にハウジング内でのアクチュエータの振動的な動きを防止しない。その結果、ピストンを潤滑する必要が無いので、当該ピストンを空洞に一致するように機械加工することにより、流体の前記浸出を防止し、更に効果的な流体接続部を実現することができる。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、本発明は、本発明による流体噴射装置を使用する内燃機関に関し、すなわちこのような噴射装置を搭載しているエンジンに関する。
【０００８】
本発明の別の特徴及び利点は、添付の図面を参照し、非制限的な例示とする後述の説明から明白になると思われる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、先行技術によるインジェクタの図であり、このインジェクタは、エンジンに搭載され、且ついわゆる突出先端タイプのニードルを備えており、ニードルは、ハウジング内に軸方向に取り付けられるアクチュエータに接続されている。
【図２】図２は、本発明によるインジェクタの図であり、このインジェクタは、エンジンに搭載され、且ついわゆる突出先端タイプのニードルを備えており、ニードルは、ハウジング内に軸方向に取り付けられるアクチュエータに接続されている。
【図３】図３は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、一方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的側面図である。
【図４】図４は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、一方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的上面図である。
【図５】図５は、本発明によるインジェクタの、ピストンと少なくとも１つの折り返し部を含む中間ボディとを有する貫通部材の長手方向の簡略断面図である。
【図６】図６は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、二方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的側面図である。
【図７】図７は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、二方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的上面図である。
【図８】図８は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、二方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的側面図である。
【図９】図９は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、二方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的上面図である。
【図１０】図１０は、ノズル及び突出先端ニードルにより形成されるバルブの動作を示す図であり、バルブが閉じた状態を示している。
【図１１】図１１は、ノズル及び突出先端ニードルにより形成されるバルブの動作を示す図であり、バルブが開いた状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
先行技術を開示した図１については、既に説明した。
【００１１】
既述のように、また図２〜１１に示すように、本発明は、噴射装置７、又はインジェクタに関するものであり、このインジェクタは、加圧流体１をインジェクタ７から噴射するように構成される。この加圧流体は、例えば、
−内燃機関８の燃焼室８０（図２）中に噴射されるか、
−吸気ダクト（図示せず）中に噴射されるか、又は
−内部での酸化反応を容易にして煤を酸化するために、排気ダクト、特に前記排気ダクトに収容される排出制御手段中に噴射される
加圧燃料１とすることができる。
【００１２】
インジェクタ７は、主噴射軸ＡＢを有し、この主噴射軸ＡＢは、好ましくは、当該インジェクタの対称軸に一致する。
【００１３】
インジェクタ７は、好ましくは円筒形（例えば、回転対称を呈する）の少なくとも１つのハウジング２を備えており、このハウジング２は、少なくとも１つの軸方向空洞（ボア）２０を含み、この軸方向空洞（ボア）２０は加圧流体１で満たされ、且つハウジング２の内部２１に開口している。図２に示すように、ハウジング２は、少なくとも１つの第１加圧開口部２２を介してエンジン８の少なくとも１つの加圧回路９に接続することができる。加圧回路９は、加圧流体１を処理する少なくとも１つの装置９０を含み、この装置９０は、例えばポンプ、タンク、フィルタ、バルブを含む。前述の先行技術におけるように、加圧流体１を搬送する流路がハウジング２内に配置されて、加圧回路９を加圧開口部２２に接続することができる。
【００１４】
インジェクタ７は、円筒形（例えば、回転対称を呈する）の積層構造を有する少なくとも１つのアクチュエータ３を含み、このアクチュエータ３は、電気活性材料３００を含む少なくとも１つの電気活性部分３０を含んでいる。電気活性材料３００は、所定の周波数ν、例えば約２０ｋＨｚ〜約６０ｋＨｚの超音波周波数の振動、すなわちそれぞれ約５０μｓ〜約１６μｓの設定振動周期τを持つ振動（図３、５、６、８に矢印Ｙ１Ｙ２を使用して図示される）を生じさせるように構成される。例えば、スチールの場合、振動波長λは、ν＝５０ｋＨｚ（τ＝２０μｓ）で約１０−１ｍである。アクチュエータ３は、電気活性部分３０を設定周期τで振動させる（特に、軸方向に振動させる）ように構成された駆動手段１４を少なくとも含む。
【００１５】
積層構造は、アクチュエータ３に一致し（図２）、貫通部材３３が軸方向に延在する方向と直交する第１横断面３１と、第１面３１とは軸方向に反対側の端部に位置する第２横断面３２とを備える。貫通部材３３の直線寸法、例えば軸ＡＢに直交する方向に測定される幅、及び／又は軸ＡＢに沿って測定される長さは、積層構造のこれらの寸法よりも小さい。前記貫通部材３３はピストン３３０を含むことができ、このピストン３３０は、空洞２０内にほぼ流体密封状態で係合し、アクチュエータ３とハウジング２との間の流体接続部を形成する。前記流体接続部は、円筒形アクチュエータにおけるように、加圧流体１（図２のハウジング２の内部２１に位置するインジェクタ７の加圧領域による）と、インジェクタ７の減圧領域によるこの同じ流体１０との間でピストン３３０に作用する圧力差に影響を与える。これは、減圧開口部２３及びバルブのような少なくとも１つの遮断手段１２０を介して空洞２０に接続される減圧回路１２の形態で図２に描かれている。
【００１６】
アクチュエータ３は、ハウジング２内に可動に取り付けられている。したがって、アクチュエータ３は、ハウジング内で軸方向に振動するように構成される。アクチュエータ３は、軸ＡＢの回りを回転するように構成することもできる。前記流体接続部を利用して、アクチュエータ３をハウジング２に対して所定の軸方向位置に移動させ、インジェクタ７が定常状態で作動している間、すなわち、エンジン８の始動フェーズ、及び停止フェーズ以外のフェーズで所定の温度で作動している間は、その位置に維持することができる。
【００１７】
本発明によれば、前記貫通部材３３は、アクチュエータ３の電気活性部分３０の振動により発生し、且つ「音響長さ」として知られる軸方向長さＬに沿って伝搬する音響波の伝搬時間Ｔが次の等式：
Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］ （Ｅ１）
（ｎは正の整数の係数）を満たすような、軸方向長さＬを有している（図２〜３、５〜６、８）。
【００１８】
貫通部材３３の軸方向の音響長さＬ、及び軸方向の直線寸法（非音響的な寸法）は普通、２つの別個の物理値の形態をとることを理解されたい。図２〜３、５〜６、８は、これらの２つの値が一致する特殊な場合を示していることに注意されたい。
【００１９】
好適には、前記貫通部材３３は、ピストン３３０と第１横断面３１との間に軸方向に配置される少なくとも１つの中間ボディ３３１を含む。更に、ピストン３３０は、半径方向に中間ボディ３３１を越えて突出している。
【００２０】
このような構成により、貫通部材３３の重量を軽量化することができ、またピストン３３０上に、第１横断面３１の方を向き、且つ中間ボディ３３１に（、最終的にアクチュエータ３に）加圧流体１から生じる加圧力を伝達するように設計される第１摺動面３３０１（図３、５〜６、８）を形成することができる。このように、ハウジング２の外部に向かう方向に第１流体摺動面３３０１に作用する加圧流体１を使用して、図２の矢印ＡＢとは反対の方向に、軸に沿ってピストン３３０（及び、従ってアクチュエータ３）を押すことができる。
【００２１】
好適には、ピストン３３０の軸方向の音響長さｈｐは、中間ボディ３３１の長さｈｃと比べると無視することができる：ｈｐ＜＜ｈｃ（図８）。同様に、ピストン３３０の軸方向の直線厚さ（非音響的な厚さ）は、中間ボディ３３１の軸方向の直線寸法（非音響的な寸法）と比べると無視することができる。これらの構成は、貫通部材３３の更なる軽量化に寄与することができる。
【００２２】
前記中間ボディ３３１は、以下のボディのうちの１つとすることができる：（ａ）前記軸ＡＢに直交する方向に少なくとも１つの一方向断面を有する第１ボディ３３１０（図３〜４に示す薄板３３１０のような）、（ｂ）前記軸ＡＢに直交する方向に少なくとも１つの二方向固体断面を有する第２ボディ３３１１（図５〜７に示す回転円筒体形状の軸方向固体ロッド３３１１のような）、（ｃ）前記軸ＡＢに直交する方向に少なくとも１つの二方向中空断面を有する第３ボディ３３１２（図８〜９に示す筒状チューブ３３１２のような）。
【００２３】
これらの構成により、貫通部材３３を更に一層軽量化することができる。
【００２４】
好適には、前記中間ボディ３３１は穿孔される（図３、５）。
【００２５】
これらの構成はまた、貫通部材３３の重量を減らすように作用する。
【００２６】
前記中間ボディ３３１は、少なくとも１つの折り返し部３３１３を含むことができる。図５は、軸ＡＢに対して対称に配置された２つの折り返し部３３１３を含む中間ボディ３３１の別の形状の実施形態を示している。更に、前記中間ボディ３３１は、図３において軸方向穿孔３３１５により示され、図５において不連続軸方向固体ロッド３３１１により示される、少なくとも１つの軸方向に不連続な領域３３１４を含むことができる。
【００２７】
これらの構成により、前記中間ボディ３３１の軸方向の大きさのみを、当該中間ボディの軸方向の音響長さＬを変更することなく減らすことができる。
【００２８】
インジェクタ７は、軸ＡＢに沿って一定の長さを有する少なくとも１つのノズル６を備え、このノズル６は、前記軸ＡＢに沿って、噴射孔６０と、シート部６１とを含んでいる。反対側の端部では、ノズル６はハウジング２に接続される（図２）。ハウジング２の直線寸法、例えば軸ＡＢに直交する方向に測定される幅、及び／又は軸ＡＢに沿って測定される長さは、ノズル６のこれらの寸法よりも大きくすることができる。ハウジング２の密度はノズル６の密度よりも大きくすることができる。
【００２９】
インジェクタ７は、少なくとも１つのニードル５を備える。このニードル５は、前記軸ＡＢに沿って、シート部６１との接触領域にバルブを画定する自由端５０を有している。反対側の端部では、ニードル５は、アクチュエータ３の積層構造、特に当該アクチュエータの第２横断面３２に、第１連結領域Ｚ１Ｊ１を介して接続される（図２）。アクチュエータ３の直線寸法、例えば軸ＡＢに直交する方向に測定される幅、及び／又は軸ＡＢに沿って測定される長さは、ニードル５のこれらの寸法よりも大きくすることができる。アクチュエータ３の密度は、ニードル５の密度よりも大きくすることができる。アクチュエータ３は、前記設定周期τでニードル５を振動させ、当該ニードルの端部５０とノズル６のシート部６１との間に、図１０〜１１に示すようにバルブを交互に開閉することができる相対移動を生じるように設計されている。したがって、アクチュエータ３は、ニードル５を制御する能動「マスター」として機能し、従ってこのニードル５が被制御受動「スレーブ」として動作する。
【００３０】
これらの構成により、バルブが開くときにノズル６から漏れ出す加圧流体１により形成される層状流（ｓｈｅｅｔ）が壊れ、微小液滴（図示せず）を形成する。燃焼室８０中に燃料を噴射するインジェクタ７の１つの適用形態では、微小液滴によって空気／燃料の混合がより均一に行なわれ、これによってエンジン８の排出量が低減して当該エンジンの燃費が改善される。
【００３１】
バルブを画定するニードル５の端部５０は、好ましくは、軸ＡＢに沿ってアクチュエータ３とは反対側へと先端５１まで延び、先端５１は、バルブを閉じるときにインジェクタ７の密閉性を高めるためにシート部６１を閉鎖する（図１０）。
【００３２】
図２、１０〜１１は、突出先端として知られ、図２の矢印ＡＢの方向に、ハウジング２からノズル６外部の燃焼室８０内に向かって広がる裾広がり形状（好ましくは、切頭円錐形）の先端５１を持つニードル５の事例を示している。好ましくは、先端５１の少なくとも１つの側壁５１０（図１１の実施例では切頭円錐形）は、軸ＡＢと所定の鈍角α（α＞９０°）をなす。バルブは、突出先端５１の位置で、突出先端５１がシート部６１に接触する領域に画定される。突出先端５１はノズル６の外部（図２の矢印ＡＢに沿ってハウジング２とは反対側に位置する）からシート部６１を閉鎖する。ノズル６のシート部６１は、ノズル６の外部に向かって広がる対応する裾広がり形状（切頭円錐形が好ましい）とすることができる。このような構成は、バルブが閉じるときのインジェクタ７の密閉性を高めるように作用する（図１０）。
【００３３】
図２に示すように、積層構造は増幅部３４として知られる少なくとも１つの部分３４を含み、この増幅部は、第２横断面３２の位置で軸方向にニードル５に接続しており、電気活性部分３０とニードル５とが、増幅部３４のそれぞれの側に軸方向に配置されている。増幅部３４は、電気活性材料３００の振動をニードル５に伝達して振動を増幅することにより、バルブの位置におけるニードル５の移動が電気活性材料３００の総変形量よりも大きくなるように設計される。増幅部３４は、略円筒形を有することができ、例えば回転対称を示す形状を有することができる（図２）。別の構成として、増幅部３４は、異なる形状（図示せず）を有してもよく、例えば軸ＡＢの方向に電気活性部分３０からニードル５に向かって狭まる切頭円錐形を有することができる。
【００３４】
積層構造は更に、後方質量部３５として知られる少なくとも１つの他の部分３５を含み、増幅部３４及び後方質量部３５のが、電気活性材料３００の軸方向のそれぞれの側に配置されている。後方質量部３５は、電気活性部分３０とは軸方向に反対側の端部に壁を有し、前記壁は、積層構造の第１横断面３１に一致する。
【００３５】
後方質量部３５は、機械的荷重により電気活性材料３００に掛かる軸方向応力の分布を更に均一にする（軸ＡＢに直交する方向に）ように作用する。したがって、例えばインジェクタ７の組み立て及び／又は作動中の電気活性材料３００のひび割れ及び／又は破断の数を減らすことができる。
【００３６】
好適には、電気活性材料３００は圧電材料であり、例えば、軸方向に上下に積層されて積層構造の電気活性部分３０を形成する１つ以上の圧電セラミックワッシャの形態で提供することができる。電気活性材料３００の選択的変形、例えば設定周期τの周期的変形は、インジェクタ内に音響波を発生させ、その結果、ニードル５の先端５１がノズル６のシート部６１に対して相対的に長手方向に移動するか、又は逆に、シート部６１が先端５１に対して相対的に長手方向に移動し、図２及び図１０〜１１に関連して上述したように、バルブを交互に開閉することができる。このような選択的変形は、対応する駆動手段１４によって制御される。この駆動手段１４は、積層構造の、例えば、電気活性圧電材料３００に取り付けられる電極３０１に、配線（図示せず）を介して印加される電位差により発生する電界を使用して、電気活性部分３０を設定周期τで振動させるように設計されている。別の構成として、電気活性材料３００は磁歪材料とすることができる。電気活性材料３００の選択的変形は、図示されない対応する駆動手段により、例えば磁気誘導を使用して制御され、この磁気誘導は、例えば図示しないエナジャイザを使用して得られる選択的磁界、特に、例えば積層構造に接続されるコイル又は積層構造を取り囲む別のコイルを使用して得られる選択的磁界から発生する。
【００３７】
増幅部３４、電気活性部分３０及び後方質量部３５は、
・積層構造に少なくとも部分的に予荷重を加えるように設計された予荷重付与手段３６により一括して締め付けられ、且つ
・電気活性部分３０の振動によって開始される音響波を通過させるように設計される。
【００３８】
このような構成により、アクチュエータ３（一方の側に貫通部材３３を、他方の側にニードル５を有する）は、音響波が伝搬する媒体を形成する。この媒体は、少なくとも線形音響インピーダンスＩを持つ媒質であり、この線形音響インピーダンスＩは、軸ＡＢに直交する媒体の断面表面積Σと、媒質の密度ρと、媒体を通過する音速ｃとに依存し：Ｉ＝ｆＩ（Σ、ρ、ｃ）で表わされる。したがって、ニードル５の端部５０の移動を制御することにより、燃焼室８０内の圧力の影響を受け難いインジェクタ７のバルブ開度を実現することができる。同様に、貫通部材３３の選択的音響長さＬが上の等式Ｅ１を使用して表現されるとすると、貫通部材３３の第２摺動面３３０２を、変位ノードのように、空洞２０の方へ不動に又は軸方向に固定される状態に動的に保持することができる。この第２摺動面３３０２は、流体１に接触すると、流体接続部に固有の軸方向の力を伝達して、インジェクタ７内のアクチュエータ３の所定の軸方向位置を調整するように設計されている。第２摺動面３３０２は、軸ＡＢに沿った当該第２摺動面の長手方向速度をゼロに等しく保持することにより、動的に不動状態に保持されるので、後方質量部３５から貫通部材３３を通って放出される音響波の伝搬現象の周期性を有効に利用することができる。
【００３９】
中間ボディ３３１は、軸ＡＢに直交する半径方向寸法が、当該ボディの（非音響的な）直線軸方向の寸法に比較して小さいボディの形態をとる。上述のように、ピストン３３０の（非音響的な）直線軸方向寸法（当該ピストンの軸方向厚さと丁度同じように）は、中間ボディ３３１のこれらの寸法に比較して無視することができる。その結果、貫通部材３３の簡易化音響モデルは、ロッド（固体ロッド（図６）、又は例えば、長手方向に穿孔した中空ロッド（図８））により表わすことができ、このロッドは、第２連結ゾーンＺ２Ｊ２内の後方質量部３５に嵌め込まれる。音響波の伝搬は、引張（力）ジャンプΔＦ０の伝搬、及び速度ジャンプΔｖの伝搬を、等式：ΔＦ０＝Σ＊Δσ＝Σ＊ｚ＊Δｖを使用して合成したものであり、ここでΣはロッドの主軸ＡＢ、例えばロッドの対称軸に直交する方向のロッドの断面表面積であり、Δσ＝ｚ＊Δｖは応力ジャンプであり、ｚは、等式：ｚ＝ρ＊ｃにより定義される音響インピーダンスであり、ここでρはロッドの密度であり、ｃはロッドを通過する音の速度である。引張力Ｆ０は圧縮方向に正であり、速度ｖは音響波の伝搬方向に正であることを理解されたい。中実又は中空であるロッドの音響特性を表わす積Ｉ＝Σ＊ｚ＝Σ＊ρ＊ｃは、「線形音響インピーダンス」又は「線形インピーダンス」として知られている。
【００４０】
線形インピーダンスＩの少なくとも１つの第１不連続点は、第２連結ゾーンＺ２Ｊ２において発生する。「不連続点」という用語は、「線形インピーダンスＩの変化が、音響波の伝搬方向を基準に、媒体内に位置する線形インピーダンス不連続領域の上流の線形インピーダンスと下流の線形インピーダンスとの差を表わす所定の閾値を超え、音響波が、波長より短い距離、好ましくは波長の８分の１、すなわちλ／８’’よりも短い距離に亘ってこの線形インピーダンス不連続領域を伝搬する」ことを意味する。線形インピーダンスＩの第２不連続点は、貫通部材３３の端部で（又は、ピストン３３０の軸方向の音響長さｈｐが無視できる場合は中間ボディ３３１の端部で）、且つ後方質量部３５とは軸方向に反対側の端部で発生する。音響飛行時間Ｔで表わされる軸方向の音響長さＬ＝ｆ（Ｔ）の場合、この音響長さは、線形インピーダンスＩの第１不連続点と第２不連続点との間で測定される。
【００４１】
上の等式Ｅ１は、製造上の制約、例えば設定周期τの約±１０％の公差、すなわち前記設定周期の４分の１、すなわちτ／４の約±４０％の公差を考慮に入れて設定される特定の公差内で成立すると考えられることを理解されたい。この公差を考慮すると、上の等式Ｅ１は、次式のように書き直すことができる。
Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］±０．４＊［τ／４］ （Ｅ２）
【００４２】
実際には、大量生産される対応する部品について測定される、音響飛行時間Ｔで表わされる軸方向の音響長さＬ＝ｆ（Ｔ）は、上の等式Ｅ１を使用して計算される基準値からわずかな変化を示す可能性がある。このようなわずかな変化は、付加質量効果に起因する。このような付加質量は、例えば、中間ボディ３３１の軸ＡＢに直交する平面内のガイド突起部（図示せず）に対応する。前記公差幅は、前記付加質量効果を考慮することで、上の等式Ｅ２を使用して、軸方向の音響長さの表現式を音響飛行時間の観点からＬ＝ｆ（Ｔ）補正することを可能にする。
【００４３】
好適には、インジェクタ７はシール手段４を備えることができ、このシール手段４は：
・ピストン３３０と空洞２０との間に半径方向に挿入されて、これらの要素間にシール領域を形成し、
・ピストン３３０の第１摺動面３３０１と第２摺動面３３０２との間に軸方向に挿入されて、ピストン３３０に、最終的には流体接続部に加わる軸方向の力の平衡を崩しうる流体１の軸方向の漏出を防止する。
【００４４】
ピストン３３０の第２摺動面３３０２は、上の等式Ｅ１又はＥ２のうちの少なくとも１つの等式により表わされるような貫通部材３３の選択的な軸方向の音響長さＬ＝ｆ（Ｔ）により、動的に不動であるので、シール部を設けることにより後方質量部の（一般的にはアクチュエータ３の）振動Ｙ１Ｙ２が遅くなることはなく、最終的に、インジェクタ７のバルブの開き動作及び／又は閉じ動作の邪魔になることはない。
【００４５】
アクチュエータ３を戻す戻し手段１１を設けることにより、ニードル５の先端５１がノズル６のシート部６１に押圧された状態を保持して、確実に、流体１がない状態でバルブを閉じることができ、従って、例えばインジェクタ７を組み立てた後、エンジン８のシリンダヘッド１３に装着するときに流体１の加圧回路９に接続するまでは、流体接続部が形成されていない状態で閉じることができる。これによって、有利には、インジェクタ７の内部２１を、例えば電気活性部分３０の電極群３０１を短絡させうる全ての塵挨から保護することができる。
【００４６】
戻し手段１１は、加圧流体１がノズル６に向かって流れる方向を基準としてハウジング２の下流に、軸ＡＢに沿って配置された予荷重付与コイルばねにより表わすことができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧流体、例えば燃料の噴射装置に関し、特に内燃機関用の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
更に詳細には、本発明は、本発明の第１の態様によれば、インジェクタとして知られる、加圧流体１を噴射する噴射装置７に関するものであり、例えば特許文献１に記載されているもののような、図１に部分的に示す先行技術によるものと同様の装置である。この公知のインジェクタ７は、主噴射軸ＡＢを有し、且つ少なくとも、
−加圧流体１で満たされ、且つハウジング２の内部２０に通じる少なくとも１つの軸方向空洞２０を含むハウジング２、
−電気活性材料３００を含む少なくとも１つの電気活性部分３０を含む積層構造を呈するアクチュエータ３であって、
・貫通部材３３が軸方向に延在する方向と直交する第１横断面３１と、
・第１面とは軸方向に反対側に位置する第２横断面３２と
を有し、ハウジング２内を軸方向に移動することができるように取り付けられており、前記部材３３が、空洞２０内をほぼ流体密封状態で摺動するピストン３３０を含み、且つアクチュエータ３とハウジング２との間の流体接続部を形成する、アクチュエータ３、
−アクチュエータ３の電気活性部分３０を設定周期τで振動させるように設計された駆動手段
を備えている。
【０００３】
先行技術においては、流体接続部は、振動ピストン３３０と静止空洞２０との摩擦を小さくするために、ピストン３３０の位置における流体の浸出（ごくわずかな流れ）を可能にする必要があることにより、不完全である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】仏国特許出願第２８８８８８９号
【発明の概要】
【０００５】
このような状況により、本発明の目的は、この困難を克服して、更に効果的な流体接続部を実現することである。この目的のために、上述した本発明の一般的定義による他の態様の噴射装置は、基本的に、前記貫通部材が軸方向長さを有することにより、アクチュエータの電気活性部分の振動によって発生し、且つこの長さに沿って伝搬する、「音響飛行時間」と呼ばれる音響波の伝搬時間Ｔが、次の等式：
Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］ （Ｅ１）
（ｎは正の整数の係数）を満たすことを特徴とする。
【０００６】
インジェクタをこのようにして構成することにより、ピストンと空洞との間で完全な密閉を達成し易くなる。音響構造が特殊であるため、特に貫通部材の軸方向の音響長さが選択的であるため、ピストン、特に空洞の方を向き、且つアクチュエータの第１横断面とは軸方向に沿って反対側に位置する当該ピストンの自由端は振動節を呈する傾向があり、すなわち空洞に対して実質的に不動状態を保持し、しかもその際にハウジング内でのアクチュエータの振動的な動きを防止しない。その結果、ピストンを潤滑する必要が無いので、当該ピストンを空洞に一致するように機械加工することにより、流体の前記浸出を防止し、更に効果的な流体接続部を実現することができる。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、本発明は、本発明による流体噴射装置を使用する内燃機関に関し、すなわちこのような噴射装置を搭載しているエンジンに関する。
【０００８】
本発明の別の特徴及び利点は、添付の図面を参照し、非制限的な例示とする後述の説明から明白になると思われる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、先行技術によるインジェクタの図であり、このインジェクタは、エンジンに搭載され、且ついわゆる突出先端タイプのニードルを備えており、ニードルは、ハウジング内に軸方向に取り付けられるアクチュエータに接続されている。
【図２】図２は、本発明によるインジェクタの図であり、このインジェクタは、エンジンに搭載され、且ついわゆる突出先端タイプのニードルを備えており、ニードルは、ハウジング内に軸方向に取り付けられるアクチュエータに接続されている。
【図３】図３は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、一方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的側面図である。
【図４】図４は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、一方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的上面図である。
【図５】図５は、本発明によるインジェクタの、ピストンと少なくとも１つの折り返し部を含む中間ボディとを有する貫通部材の長手方向の簡略断面図である。
【図６】図６は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、二方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的側面図である。
【図７】図７は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、二方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的上面図である。
【図８】図８は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、二方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的側面図である。
【図９】図９は、本発明によるインジェクタの、ピストンと、二方向横断面を有する穿孔中間ボディとを含む貫通部材の簡単な模式的上面図である。
【図１０】図１０は、ノズル及び突出先端ニードルにより形成されるバルブの動作を示す図であり、バルブが閉じた状態を示している。
【図１１】図１１は、ノズル及び突出先端ニードルにより形成されるバルブの動作を示す図であり、バルブが開いた状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
先行技術を開示した図１については、既に説明した。
【００１１】
既述のように、また図２〜１１に示すように、本発明は、噴射装置７、又はインジェクタに関するものであり、このインジェクタは、加圧流体１をインジェクタ７から噴射するように構成される。この加圧流体は、例えば、
−内燃機関８の燃焼室８０（図２）中に噴射されるか、
−吸気ダクト（図示せず）中に噴射されるか、又は
−内部での酸化反応を容易にして煤を酸化するために、排気ダクト、特に前記排気ダクトに収容される排出制御手段中に噴射される
加圧燃料１とすることができる。
【００１２】
インジェクタ７は、主噴射軸ＡＢを有し、この主噴射軸ＡＢは、好ましくは、当該インジェクタの対称軸に一致する。
【００１３】
インジェクタ７は、好ましくは円筒形（例えば、回転対称を呈する）の少なくとも１つのハウジング２を備えており、このハウジング２は、少なくとも１つの軸方向空洞（ボア）２０を含み、この軸方向空洞（ボア）２０は加圧流体１で満たされ、且つハウジング２の内部２１に開口している。図２に示すように、ハウジング２は、少なくとも１つの第１加圧開口部２２を介してエンジン８の少なくとも１つの加圧回路９に接続することができる。加圧回路９は、加圧流体１を処理する少なくとも１つの装置９０を含み、この装置９０は、例えばポンプ、タンク、フィルタ、バルブを含む。前述の先行技術におけるように、加圧流体１を搬送する流路がハウジング２内に配置されて、加圧回路９を加圧開口部２２に接続することができる。
【００１４】
インジェクタ７は、円筒形（例えば、回転対称を呈する）の積層構造を有する少なくとも１つのアクチュエータ３を含み、このアクチュエータ３は、電気活性材料３００を含む少なくとも１つの電気活性部分３０を含んでいる。電気活性材料３００は、所定の周波数ν、例えば約２０ｋＨｚ〜約６０ｋＨｚの超音波周波数の振動、すなわちそれぞれ約５０μｓ〜約１６μｓの設定振動周期τを持つ振動（図３、５、６、８に矢印Ｙ１Ｙ２を使用して図示される）を生じさせるように構成される。例えば、スチールの場合、振動波長λは、ν＝５０ｋＨｚ（τ＝２０μｓ）で約１０−１ｍである。アクチュエータ３は、電気活性部分３０を設定周期τで振動させる（特に、軸方向に振動させる）ように構成された駆動手段１４を少なくとも含む。
【００１５】
積層構造は、アクチュエータ３に一致し（図２）、貫通部材３３が軸方向に延在する方向と直交する第１横断面３１と、第１面３１とは軸方向に反対側の端部に位置する第２横断面３２とを備える。貫通部材３３の直線寸法、例えば軸ＡＢに直交する方向に測定される幅、及び／又は軸ＡＢに沿って測定される長さは、積層構造のこれらの寸法よりも小さい。前記貫通部材３３はピストン３３０を含むことができ、このピストン３３０は、空洞２０内にほぼ流体密封状態で係合し、アクチュエータ３とハウジング２との間の流体接続部を形成する。前記流体接続部は、円筒形アクチュエータにおけるように、加圧流体１（図２のハウジング２の内部２１に位置するインジェクタ７の加圧領域による）と、インジェクタ７の減圧領域によるこの同じ流体１０との間でピストン３３０に作用する圧力差に影響を与える。これは、減圧開口部２３及びバルブのような少なくとも１つの遮断手段１２０を介して空洞２０に接続される減圧回路１２の形態で図２に描かれている。
【００１６】
アクチュエータ３は、ハウジング２内に可動に取り付けられている。したがって、アクチュエータ３は、ハウジング内で軸方向に振動するように構成される。アクチュエータ３は、軸ＡＢの回りを回転するように構成することもできる。前記流体接続部を利用して、アクチュエータ３をハウジング２に対して所定の軸方向位置に移動させ、インジェクタ７が定常状態で作動している間、すなわち、エンジン８の始動フェーズ、及び停止フェーズ以外のフェーズで所定の温度で作動している間は、その位置に維持することができる。
【００１７】
本発明によれば、前記貫通部材３３は、アクチュエータ３の電気活性部分３０の振動により発生し、且つ「音響長さ」として知られる軸方向長さＬに沿って伝搬する音響波の伝搬時間Ｔが次の等式：
Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］ （Ｅ１）
（ｎは正の整数の係数）を満たすような、軸方向長さＬを有している（図２〜３、５〜６、８）。
【００１８】
貫通部材３３の軸方向の音響長さＬ、及び軸方向の直線寸法（非音響的な寸法）は普通、２つの別個の物理値の形態をとることを理解されたい。図２〜３、５〜６、８は、これらの２つの値が一致する特殊な場合を示していることに注意されたい。
【００１９】
好適には、前記貫通部材３３は、ピストン３３０と第１横断面３１との間に軸方向に配置される少なくとも１つの中間ボディ３３１を含む。更に、ピストン３３０は、半径方向に中間ボディ３３１を越えて突出している。
【００２０】
このような構成により、貫通部材３３の重量を軽量化することができ、またピストン３３０上に、第１横断面３１の方を向き、且つ中間ボディ３３１に（、最終的にアクチュエータ３に）加圧流体１から生じる加圧力を伝達するように設計される第１摺動面３３０１（図３、５〜６、８）を形成することができる。このように、ハウジング２の外部に向かう方向に第１流体摺動面３３０１に作用する加圧流体１を使用して、図２の矢印ＡＢとは反対の方向に、軸に沿ってピストン３３０（及び、従ってアクチュエータ３）を押すことができる。
【００２１】
好適には、ピストン３３０の軸方向の音響長さｈｐは、中間ボディ３３１の長さｈｃと比べると無視することができる：ｈｐ＜＜ｈｃ（図８）。同様に、ピストン３３０の軸方向の直線厚さ（非音響的な厚さ）は、中間ボディ３３１の軸方向の直線寸法（非音響的な寸法）と比べると無視することができる。これらの構成は、貫通部材３３の更なる軽量化に寄与することができる。
【００２２】
前記中間ボディ３３１は、以下のボディのうちの１つとすることができる：（ａ）前記軸ＡＢに直交する方向に少なくとも１つの一方向断面を有する第１ボディ３３１０（図３〜４に示す薄板３３１０のような）、（ｂ）前記軸ＡＢに直交する方向に少なくとも１つの二方向固体断面を有する第２ボディ３３１１（図５〜７に示す回転円筒体形状の軸方向固体ロッド３３１１のような）、（ｃ）前記軸ＡＢに直交する方向に少なくとも１つの二方向中空断面を有する第３ボディ３３１２（図８〜９に示す筒状チューブ３３１２のような）。
【００２３】
これらの構成により、貫通部材３３を更に一層軽量化することができる。
【００２４】
好適には、前記中間ボディ３３１は穿孔される（図３、５）。
【００２５】
これらの構成はまた、貫通部材３３の重量を減らすように作用する。
【００２６】
前記中間ボディ３３１は、少なくとも１つの折り返し部３３１３を含むことができる。図５は、軸ＡＢに対して対称に配置された２つの折り返し部３３１３を含む中間ボディ３３１の別の形状の実施形態を示している。更に、前記中間ボディ３３１は、図３において軸方向穿孔３３１５により示され、図５において不連続軸方向固体ロッド３３１１により示される、少なくとも１つの軸方向に不連続な領域３３１４を含むことができる。
【００２７】
これらの構成により、前記中間ボディ３３１の軸方向の大きさのみを、当該中間ボディの軸方向の音響長さＬを変更することなく減らすことができる。
【００２８】
インジェクタ７は、軸ＡＢに沿って一定の長さを有する少なくとも１つのノズル６を備え、このノズル６は、前記軸ＡＢに沿って、噴射孔６０と、シート部６１とを含んでいる。反対側の端部では、ノズル６はハウジング２に接続される（図２）。ハウジング２の直線寸法、例えば軸ＡＢに直交する方向に測定される幅、及び／又は軸ＡＢに沿って測定される長さは、ノズル６のこれらの寸法よりも大きくすることができる。ハウジング２の密度はノズル６の密度よりも大きくすることができる。
【００２９】
インジェクタ７は、少なくとも１つのニードル５を備える。このニードル５は、前記軸ＡＢに沿って、シート部６１との接触領域にバルブを画定する自由端５０を有している。反対側の端部では、ニードル５は、アクチュエータ３の積層構造、特に当該アクチュエータの第２横断面３２に、第１連結領域Ｚ１Ｊ１を介して接続される（図２）。アクチュエータ３の直線寸法、例えば軸ＡＢに直交する方向に測定される幅、及び／又は軸ＡＢに沿って測定される長さは、ニードル５のこれらの寸法よりも大きくすることができる。アクチュエータ３の密度は、ニードル５の密度よりも大きくすることができる。アクチュエータ３は、前記設定周期τでニードル５を振動させ、当該ニードルの端部５０とノズル６のシート部６１との間に、図１０〜１１に示すようにバルブを交互に開閉することができる相対移動を生じるように設計されている。したがって、アクチュエータ３は、ニードル５を制御する能動「マスター」として機能し、従ってこのニードル５が被制御受動「スレーブ」として動作する。
【００３０】
これらの構成により、バルブが開くときにノズル６から漏れ出す加圧流体１により形成される層状流（ｓｈｅｅｔ）が壊れ、微小液滴（図示せず）を形成する。燃焼室８０中に燃料を噴射するインジェクタ７の１つの適用形態では、微小液滴によって空気／燃料の混合がより均一に行なわれ、これによってエンジン８の排出量が低減して当該エンジンの燃費が改善される。
【００３１】
バルブを画定するニードル５の端部５０は、好ましくは、軸ＡＢに沿ってアクチュエータ３とは反対側へと先端５１まで延び、先端５１は、バルブを閉じるときにインジェクタ７の密閉性を高めるためにシート部６１を閉鎖する（図１０）。
【００３２】
図２、１０〜１１は、突出先端として知られ、図２の矢印ＡＢの方向に、ハウジング２からノズル６外部の燃焼室８０内に向かって広がる裾広がり形状（好ましくは、切頭円錐形）の先端５１を持つニードル５の事例を示している。好ましくは、先端５１の少なくとも１つの側壁５１０（図１１の実施例では切頭円錐形）は、軸ＡＢと所定の鈍角α（α＞９０°）をなす。バルブは、突出先端５１の位置で、突出先端５１がシート部６１に接触する領域に画定される。突出先端５１はノズル６の外部（図２の矢印ＡＢに沿ってハウジング２とは反対側に位置する）からシート部６１を閉鎖する。ノズル６のシート部６１は、ノズル６の外部に向かって広がる対応する裾広がり形状（切頭円錐形が好ましい）とすることができる。このような構成は、バルブが閉じるときのインジェクタ７の密閉性を高めるように作用する（図１０）。
【００３３】
図２に示すように、積層構造は増幅部３４として知られる少なくとも１つの部分３４を含み、この増幅部は、第２横断面３２の位置で軸方向にニードル５に接続しており、電気活性部分３０とニードル５とが、増幅部３４のそれぞれの側に軸方向に配置されている。増幅部３４は、電気活性材料３００の振動をニードル５に伝達して振動を増幅することにより、バルブの位置におけるニードル５の移動が電気活性材料３００の総変形量よりも大きくなるように設計される。増幅部３４は、略円筒形を有することができ、例えば回転対称を示す形状を有することができる（図２）。別の構成として、増幅部３４は、異なる形状（図示せず）を有してもよく、例えば軸ＡＢの方向に電気活性部分３０からニードル５に向かって狭まる切頭円錐形を有することができる。
【００３４】
積層構造は更に、後方質量部３５として知られる少なくとも１つの他の部分３５を含み、増幅部３４及び後方質量部３５のが、電気活性材料３００の軸方向のそれぞれの側に配置されている。後方質量部３５は、電気活性部分３０とは軸方向に反対側の端部に壁を有し、前記壁は、積層構造の第１横断面３１に一致する。
【００３５】
後方質量部３５は、機械的荷重により電気活性材料３００に掛かる軸方向応力の分布を更に均一にする（軸ＡＢに直交する方向に）ように作用する。したがって、例えばインジェクタ７の組み立て及び／又は作動中の電気活性材料３００のひび割れ及び／又は破断の数を減らすことができる。
【００３６】
好適には、電気活性材料３００は圧電材料であり、例えば、軸方向に上下に積層されて積層構造の電気活性部分３０を形成する１つ以上の圧電セラミックワッシャの形態で提供することができる。電気活性材料３００の選択的変形、例えば設定周期τの周期的変形は、インジェクタ内に音響波を発生させ、その結果、ニードル５の先端５１がノズル６のシート部６１に対して相対的に長手方向に移動するか、又は逆に、シート部６１が先端５１に対して相対的に長手方向に移動し、図２及び図１０〜１１に関連して上述したように、バルブを交互に開閉することができる。このような選択的変形は、対応する駆動手段１４によって制御される。この駆動手段１４は、積層構造の、例えば、電気活性圧電材料３００に取り付けられる電極３０１に、配線（図示せず）を介して印加される電位差により発生する電界を使用して、電気活性部分３０を設定周期τで振動させるように設計されている。別の構成として、電気活性材料３００は磁歪材料とすることができる。電気活性材料３００の選択的変形は、図示されない対応する駆動手段により、例えば磁気誘導を使用して制御され、この磁気誘導は、例えば図示しないエナジャイザを使用して得られる選択的磁界、特に、例えば積層構造に接続されるコイル又は積層構造を取り囲む別のコイルを使用して得られる選択的磁界から発生する。
【００３７】
増幅部３４、電気活性部分３０及び後方質量部３５は、
・積層構造に少なくとも部分的に予荷重を加えるように設計された予荷重付与手段３６により一括して締め付けられ、且つ
・電気活性部分３０の振動によって開始される音響波を通過させるように設計される。
【００３８】
このような構成により、アクチュエータ３（一方の側に貫通部材３３を、他方の側にニードル５を有する）は、音響波が伝搬する媒体を形成する。この媒体は、少なくとも線形音響インピーダンスＩを持つ媒質であり、この線形音響インピーダンスＩは、軸ＡＢに直交する媒体の断面表面積Σと、媒質の密度ρと、媒体を通過する音速ｃとに依存し：Ｉ＝ｆＩ（Σ、ρ、ｃ）で表わされる。したがって、ニードル５の端部５０の移動を制御することにより、燃焼室８０内の圧力の影響を受け難いインジェクタ７のバルブ開度を実現することができる。同様に、貫通部材３３の選択的音響長さＬが上の等式Ｅ１を使用して表現されるとすると、貫通部材３３の第２摺動面３３０２を、変位ノードのように、空洞２０の方へ不動に又は軸方向に固定される状態に動的に保持することができる。この第２摺動面３３０２は、流体１に接触すると、流体接続部に固有の軸方向の力を伝達して、インジェクタ７内のアクチュエータ３の所定の軸方向位置を調整するように設計されている。第２摺動面３３０２は、軸ＡＢに沿った当該第２摺動面の長手方向速度をゼロに等しく保持することにより、動的に不動状態に保持されるので、後方質量部３５から貫通部材３３を通って放出される音響波の伝搬現象の周期性を有効に利用することができる。
【００３９】
中間ボディ３３１は、軸ＡＢに直交する半径方向寸法が、当該ボディの（非音響的な）直線軸方向の寸法に比較して小さいボディの形態をとる。上述のように、ピストン３３０の（非音響的な）直線軸方向寸法（当該ピストンの軸方向厚さと丁度同じように）は、中間ボディ３３１のこれらの寸法に比較して無視することができる。その結果、貫通部材３３の簡易化音響モデルは、ロッド（固体ロッド（図６）、又は例えば、長手方向に穿孔した中空ロッド（図８））により表わすことができ、このロッドは、第２連結ゾーンＺ２Ｊ２内の後方質量部３５に嵌め込まれる。音響波の伝搬は、引張（力）ジャンプΔＦ０の伝搬、及び速度ジャンプΔｖの伝搬を、等式：ΔＦ０＝Σ＊Δσ＝Σ＊ｚ＊Δｖを使用して合成したものであり、ここでΣはロッドの主軸ＡＢ、例えばロッドの対称軸に直交する方向のロッドの断面表面積であり、Δσ＝ｚ＊Δｖは応力ジャンプであり、ｚは、等式：ｚ＝ρ＊ｃにより定義される音響インピーダンスであり、ここでρはロッドの密度であり、ｃはロッドを通過する音の速度である。引張力Ｆ０は圧縮方向に正であり、速度ｖは音響波の伝搬方向に正であることを理解されたい。中実又は中空であるロッドの音響特性を表わす積Ｉ＝Σ＊ｚ＝Σ＊ρ＊ｃは、「線形音響インピーダンス」又は「線形インピーダンス」として知られている。
【００４０】
線形インピーダンスＩの少なくとも１つの第１不連続点は、第２連結ゾーンＺ２Ｊ２において発生する。「不連続点」という用語は、「線形インピーダンスＩの変化が、音響波の伝搬方向を基準に、媒体内に位置する線形インピーダンス不連続領域の上流の線形インピーダンスと下流の線形インピーダンスとの差を表わす所定の閾値を超え、音響波が、波長より短い距離、好ましくは波長の８分の１、すなわちλ／８’’よりも短い距離に亘ってこの線形インピーダンス不連続領域を伝搬する」ことを意味する。線形インピーダンスＩの第２不連続点は、貫通部材３３の端部で（又は、ピストン３３０の軸方向の音響長さｈｐが無視できる場合は中間ボディ３３１の端部で）、且つ後方質量部３５とは軸方向に反対側の端部で発生する。音響飛行時間Ｔで表わされる軸方向の音響長さＬ＝ｆ（Ｔ）の場合、この音響長さは、線形インピーダンスＩの第１不連続点と第２不連続点との間で測定される。
【００４１】
上の等式Ｅ１は、製造上の制約、例えば設定周期τの約±１０％の公差、すなわち前記設定周期の４分の１、すなわちτ／４の約±４０％の公差を考慮に入れて設定される特定の公差内で成立すると考えられることを理解されたい。この公差を考慮すると、上の等式Ｅ１は、次式のように書き直すことができる。
Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］±０．４＊［τ／４］ （Ｅ２）
【００４２】
実際には、大量生産される対応する部品について測定される、音響飛行時間Ｔで表わされる軸方向の音響長さＬ＝ｆ（Ｔ）は、上の等式Ｅ１を使用して計算される基準値からわずかな変化を示す可能性がある。このようなわずかな変化は、付加質量効果に起因する。このような付加質量は、例えば、中間ボディ３３１の軸ＡＢに直交する平面内のガイド突起部（図示せず）に対応する。前記公差幅は、前記付加質量効果を考慮することで、上の等式Ｅ２を使用して、軸方向の音響長さの表現式を音響飛行時間の観点からＬ＝ｆ（Ｔ）補正することを可能にする。
【００４３】
好適には、インジェクタ７はシール手段４を備えることができ、このシール手段４は：
・ピストン３３０と空洞２０との間に半径方向に挿入されて、これらの要素間にシール領域を形成し、
・ピストン３３０の第１摺動面３３０１と第２摺動面３３０２との間に軸方向に挿入されて、ピストン３３０に、最終的には流体接続部に加わる軸方向の力の平衡を崩しうる流体１の軸方向の漏出を防止する。
【００４４】
ピストン３３０の第２摺動面３３０２は、上の等式Ｅ１又はＥ２のうちの少なくとも１つの等式により表わされるような貫通部材３３の選択的な軸方向の音響長さＬ＝ｆ（Ｔ）により、動的に不動であるので、シール部を設けることにより後方質量部の（一般的にはアクチュエータ３の）振動Ｙ１Ｙ２が遅くなることはなく、最終的に、インジェクタ７のバルブの開き動作及び／又は閉じ動作の邪魔になることはない。
【００４５】
アクチュエータ３を戻す戻し手段１１を設けることにより、ニードル５の先端５１がノズル６のシート部６１に押圧された状態を保持して、確実に、流体１がない状態でバルブを閉じることができ、従って、例えばインジェクタ７を組み立てた後、エンジン８のシリンダヘッド１３に装着するときに流体１の加圧回路９に接続するまでは、流体接続部が形成されていない状態で閉じることができる。これによって、有利には、インジェクタ７の内部２１を、例えば電気活性部分３０の電極群３０１を短絡させうる全ての塵挨から保護することができる。
【００４６】
戻し手段１１は、加圧流体１がノズル６に向かって流れる方向を基準としてハウジング２の下流に、軸ＡＢに沿って配置された予荷重付与コイルばねにより表わすことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主噴射軸（ＡＢ）を有する、加圧流体（１）を噴射するための噴射装置（７）であって、
−加圧流体（１）で満たされ、且つハウジング（２）の内部（２１）に通じる少なくとも１つの軸方向空洞（２０）を含むハウジング（２）と、
−電気活性材料（３００）を含む少なくとも１つの電気活性部分（３０）を含む積層構造を呈するアクチュエータ（３）であって、前記積層構造が、
・貫通部材（３３）が軸方向に延在する方向と直交する第１横断面（３１）、及び
・第１面とは軸方向に反対側に位置する第２横断面（３２）
を有し、
アクチュエータ（３）はハウジング（２）内で軸方向に移動することができるように取り付けられており、前記部材（３３）が、空洞（２０）内にほぼ流体密封状態で係合し、且つアクチュエータ（３）とハウジング（２）との間に流体接続部を形成するピストン（３３０）を含んでいる、アクチュエータ（３）と、
−アクチュエータ（３）の電気活性部分（３０）を設定周期τで振動させるように設計された駆動手段と
を備えており、
前記貫通部材（３３）の軸方向の長さ（Ｌ）が、アクチュエータ（３）の電気活性部分（３０）の振動によって発生してこの長さ（Ｌ）に沿って伝搬する音響波の伝搬時間Ｔが、次の等式：Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］（ｎは正の整数の係数）を満たすような長さであることを特徴とする、噴射装置（７）。
【請求項２】
前記貫通部材（３３）が、軸方向に沿ってピストン（３３０）と第１横断面（３１）との間に配置される少なくとも１つの中間ボディ（３３１）を含むことと、ピストン（３３０）が半径方向に中間ボディ（３３１）を越えて突出することとを特徴とする、請求項１に記載の噴射装置（７）。
【請求項３】
前記中間ボディ（３３１）が、（ａ）前記軸（ＡＢ）に直交する方向に、少なくとも１つの単方向断面を有する第１ボディ（３３１０）、（ｂ）前記軸（ＡＢ）に直交する方向に、少なくとも１つの二方向固体断面を有する第２ボディ（３３１１）、（ｃ）前記軸（ＡＢ）に直交する方向に、少なくとも１つの二方向中空断面を有する第３ボディ（３３１２）のうちの１つであることを特徴とする、請求項２に記載の噴射装置（７）。
【請求項４】
前記中間ボディ（３３１）が穿孔されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の噴射装置（７）。
【請求項５】
ピストン（３３０）と空洞（２０）との間に半径方向に挿入されるシール手段（４）を備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の噴射装置（７）。
【請求項６】
少なくとも１つのニードル（５）を備えることと、積層構造が、第２横断面（３２）の位置でニードル（５）に軸方向に接続される、増幅部（３４）として知られる少なくとも１つの部分（３４）を含んでおり、電気活性部分（３０）及びニードル（５）が、軸方向に沿って増幅部（３４）の各側に配置されることとを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の噴射装置（７）。
【請求項７】
積層構造が、後方質量部（３５）として知られる少なくとも１つの他の部分（３５）を含んでおり、増幅部（３４）及び後方質量部（３５）が、軸方向に沿って電気活性部分（３０）の各側に配置されることと、後方質量部（３５）が、電気活性部分（３０）とは軸方向に反対側の端部に壁を有し、前記壁が、積層構造の第１横断面（３１）に一致することとを特徴とする、請求項６に記載の噴射装置（７）。
【請求項８】
積層構造がアクチュエータ（３）に一致することと、増幅部（３４）、電気活性部分（３０）、及び後方質量部（３５）が、予荷重付与手段（３６）によって一括して締め付けられており、且つ電気活性部分（３０）の振動によって開始される音響波を通過させるように設計されていることとを特徴とする、請求項７に記載の噴射装置（７）。
【請求項９】
ノズル（６）を備え、ノズル（６）が、前記軸（ＡＢ）に沿って、噴射孔（６０）とシート部（６１）とを含み、且つ反対側の端部でハウジング（２）に接続されていることと、ニードル（５）が、前記軸（ＡＢ）に沿って、シート部（６１）との接触領域にバルブを画定する自由端（５０）を有し、反対側の端部でアクチュエータ（３）の積層構造に接続されており、アクチュエータ（３）がこのニードル（５）を振動させて、ニードルの端部（５０）とノズル（６）のシート部（６１）との間に、バルブを交互に開閉させることができる相対運動移動を生じさせることとを特徴とする、請求項６ないし８のいずれか一項に記載の噴射装置（７）。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の加圧流体（１）噴射装置（７）を使用する内燃機関（８）。
【請求項１】
主噴射軸（ＡＢ）を有する、加圧流体（１）を噴射するための噴射装置（７）であって、
−加圧流体（１）で満たされ、且つハウジング（２）の内部（２１）に通じる少なくとも１つの軸方向空洞（２０）を含むハウジング（２）と、
−電気活性材料（３００）を含む少なくとも１つの電気活性部分（３０）を含む積層構造を呈するアクチュエータ（３）であって、前記積層構造が、
・貫通部材（３３）が軸方向に延在する方向と直交する第１横断面（３１）、及び
・第１面とは軸方向に反対側に位置する第２横断面（３２）
を有し、
アクチュエータ（３）はハウジング（２）内で軸方向に移動することができるように取り付けられており、前記部材（３３）が、空洞（２０）内にほぼ流体密封状態で係合し、且つアクチュエータ（３）とハウジング（２）との間に流体接続部を形成するピストン（３３０）を含んでいる、アクチュエータ（３）と、
−アクチュエータ（３）の電気活性部分（３０）を設定周期τで振動させるように設計された駆動手段と
を備えており、
前記貫通部材（３３）の軸方向の長さ（Ｌ）が、アクチュエータ（３）の電気活性部分（３０）の振動によって発生してこの長さ（Ｌ）に沿って伝搬する音響波の伝搬時間Ｔが、次の等式：Ｔ＝［２ｎ＋１］＊［τ／４］（ｎは正の整数の係数）を満たすような長さであることを特徴とする、噴射装置（７）。
【請求項２】
前記貫通部材（３３）が、軸方向に沿ってピストン（３３０）と第１横断面（３１）との間に配置される少なくとも１つの中間ボディ（３３１）を含むことと、ピストン（３３０）が半径方向に中間ボディ（３３１）を越えて突出することとを特徴とする、請求項１に記載の噴射装置（７）。
【請求項３】
前記中間ボディ（３３１）が、（ａ）前記軸（ＡＢ）に直交する方向に、少なくとも１つの単方向断面を有する第１ボディ（３３１０）、（ｂ）前記軸（ＡＢ）に直交する方向に、少なくとも１つの二方向固体断面を有する第２ボディ（３３１１）、（ｃ）前記軸（ＡＢ）に直交する方向に、少なくとも１つの二方向中空断面を有する第３ボディ（３３１２）のうちの１つであることを特徴とする、請求項２に記載の噴射装置（７）。
【請求項４】
前記中間ボディ（３３１）が穿孔されていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の噴射装置（７）。
【請求項５】
ピストン（３３０）と空洞（２０）との間に半径方向に挿入されるシール手段（４）を備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の噴射装置（７）。
【請求項６】
少なくとも１つのニードル（５）を備えることと、積層構造が、第２横断面（３２）の位置でニードル（５）に軸方向に接続される、増幅部（３４）として知られる少なくとも１つの部分（３４）を含んでおり、電気活性部分（３０）及びニードル（５）が、軸方向に沿って増幅部（３４）の各側に配置されることとを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の噴射装置（７）。
【請求項７】
積層構造が、後方質量部（３５）として知られる少なくとも１つの他の部分（３５）を含んでおり、増幅部（３４）及び後方質量部（３５）が、軸方向に沿って電気活性部分（３０）の各側に配置されることと、後方質量部（３５）が、電気活性部分（３０）とは軸方向に反対側の端部に壁を有し、前記壁が、積層構造の第１横断面（３１）に一致することとを特徴とする、請求項６に記載の噴射装置（７）。
【請求項８】
積層構造がアクチュエータ（３）に一致することと、増幅部（３４）、電気活性部分（３０）、及び後方質量部（３５）が、予荷重付与手段（３６）によって一括して締め付けられており、且つ電気活性部分（３０）の振動によって開始される音響波を通過させるように設計されていることとを特徴とする、請求項７に記載の噴射装置（７）。
【請求項９】
ノズル（６）を備え、ノズル（６）が、前記軸（ＡＢ）に沿って、噴射孔（６０）とシート部（６１）とを含み、且つ反対側の端部でハウジング（２）に接続されていることと、ニードル（５）が、前記軸（ＡＢ）に沿って、シート部（６１）との接触領域にバルブを画定する自由端（５０）を有し、反対側の端部でアクチュエータ（３）の積層構造に接続されており、アクチュエータ（３）がこのニードル（５）を振動させて、ニードルの端部（５０）とノズル（６）のシート部（６１）との間に、バルブを交互に開閉させることができる相対運動移動を生じさせることとを特徴とする、請求項６ないし８のいずれか一項に記載の噴射装置（７）。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の加圧流体（１）噴射装置（７）を使用する内燃機関（８）。
【図１】
【図２】
【図３−５】
【図６−９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３−５】
【図６−９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１２−５０３１２９（Ｐ２０１２−５０３１２９Ａ）
【公表日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２６５３２（Ｐ２０１１−５２６５３２）
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００９／０５１５２５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３１９３６
【国際公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５０７３０８９０２）ルノー・エス・アー・エス (281)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００９／０５１５２５
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３１９３６
【国際公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（５０７３０８９０２）ルノー・エス・アー・エス (281)
【Ｆターム（参考）】
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