(57)【要約】【課題】マルチホール燃料インジェクタノズル（１）を試験するための装置及び方法を提供する。【解決手段】本装置は、マルチホールノズル（１）用の取り付け手段と、マルチホールノズル（１）に燃料を供給するための燃料供給手段とを含む。マルチホールノズル（１）は、マルチホールノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料スプレー（Ｓｎ）を捕捉するための計測チャンバ（６）の外側に取り付けられる。一実施例では、装置は、計測チャンバ（６）内に配置されたスプレーターゲットプレート（２８）を含み、このターゲットプレートに燃料スプレー（Ｓｎ）が差し向けられる。スプレーターゲットプレート（２８）は、遠隔の圧力センサ（１７）に連結されている。圧力センサ（１７）は、スプレーターゲットプレート（２８）に作用する燃料スプレー（Ｓｎ）のスプレー力（Ｆｐ）を決定するのに使用される。装置は、更に、燃料スプレー（Ｓｎ）の質量流量（ｍ’）を決定するように構成されている。運動量効率と呼ぶ新たなパラメータを定義し、スプレー力（Ｆｐ）及び質量流量（ｍ’）の決定された値を使用して計算する。【選択図】図４
2010533265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホール燃料インジェクタノズル（１）を試験するための装置であって、
前記マルチホール燃料インジェクタノズル（１）は、該マルチホール燃料インジェクタノズル（１）の複数のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料スプレー（Ｓｎ）を制御するためのノズルニードル（２）を有しており、
前記装置は、
前記マルチホールノズル（１）用の取り付け手段と、
前記マルチホールノズル（１）に燃料を供給するための燃料供給手段と、
前記マルチホールノズル（１）に燃料が前記燃料供給手段によって供給されたとき、前記マルチホールノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）を捕捉するための計測チャンバ（６）と、
前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）のスプレー力（Ｆｐ）を決定するための手段（１７）とを備え、
前記マルチホールノズル（１）は、前記計測チャンバ（６）の外側に取り付けられており、前記装置は、前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）が前記計測チャンバ（６）内に差し向けるように構成されている、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記マルチホールノズル（１）及び前記計測チャンバ（６）の相対的配向は、前記複数のノズルスプレー穴出口（２７ｎ）のうちの任意の一つのノズルスプレー穴出口からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）を、前記計測チャンバ（６）内に差し向けることができるように、調節できる、装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、
前記計測チャンバ（６）は穴（７）を有し、この穴（７）を通して、前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から前記燃料スプレー（Ｓｎ）が差し向けられる、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記穴（７）は、実質的に円形である、装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の装置において、
前記穴（７）は、前記計測チャンバ（６）の実質的に円錐形の壁内に形成される、装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、
前記円錐形の壁は、計測チャンバ軸線（８）を中心として対称であり、前記計測チャンバ軸線（８）は、前記穴（７）の中心を通り、前記ノズルニードル（２）の長さ方向軸線（９）に対して交差方向に延びている、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記計測チャンバ（６）は、枢軸を中心として枢動するように構成されており、前記枢軸は、前記ノズルニードル（２）の前記長さ方向軸線（９）及び前記計測チャンバ軸線（８）の両方に対して実質的に垂直であり、また、前記枢軸は、前記複数のノズルスプレー穴出口（２７ｎ）の夫々の軸線（ｘ）が前記長さ方向軸線（９）と交差する場所の近くで、前記ノズルニードル（２）の前記長さ方向軸線（９）と交差する、装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の装置において、
前記計測チャンバ（６）は、前記計測チャンバ（６）内に集められた燃料用の第１出口（２３）を有する、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、
前記装置は、更に、前記計測チャンバ（６）内に集められた燃料の質量を定量化するため、前記計測チャンバ（６）の前記第１出口（２３）と流体連通した計測手段を含む、装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、
前記装置は、前記個々のノズルスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料スプレー（Ｓｎ）のスプレー力（Ｆｐ）及び質量流量（ｍ’）を決定するように構成されている、装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の装置において、
更に、主チャンバ（２５）を備え、該主チャンバ（２５）内に前記計測チャンバ（６）が配置され、前記取り付け手段は、前記マルチホールノズル（１）が前記主チャンバ（２５）内に延びるように構成されている、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、
前記主チャンバ（２５）は、前記計測チャンバ（６）内に差し向けられていない他のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料を集めることができるように構成されている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記主チャンバ（２５）は燃料用出口（２４）を含み、前記出口（２４）は、前記主チャンバ（２５）内に集められた燃料を定量化するための計測システムと流体連通している、装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の装置において、更に、
前記計測チャンバ（６）内に取り付けられたターゲット（１２）を含み、
前記ターゲット（１２）はセンサ（１７）に連結されており、
前記装置は、前記個々のノズルスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）が前記ターゲット（１２）に差し向けられるように構成されており、
前記センサ（１７）は、前記ターゲット（１２）に衝突する前記燃料スプレー（Ｓｎ）のスプレー力（Ｆｐ）を決定するように較正される、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、
前記センサ（１７）は、前記ターゲット（１２）から遠方に配置されている、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
前記センサ（１７）は、主チャンバ（２５）の外側に配置されており、
前記主チャンバ（２５）の内部に、前記計測チャンバ（６）が配置されており、
前記マルチホールノズル（１）が、前記主チャンバ（２５）の内に延びている、装置。
【請求項１７】
請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の装置において、
前記センサ（１７）は、閉鎖液圧回路を通して前記ターゲット（１２）に連結されている、装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、
前記ターゲット（１２）は、ボア（１４）内に摺動可能に受け入れられたプランジャー（１３）に取り付けられており、
前記ボア（１４）は、前記ターゲット（１２）を実質的に線形方向に移動するように拘束する、装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、
前記ボア（１４）は、液圧流体が入った導管（１５）によって前記センサ（１７）に連結されている、装置。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の装置において、
前記プランジャー（１３）は、前記ボア（１４）内で周期的に回転し又は揺動することによって、前記ボア（１４）内での前記プランジャー（１３）の静摩擦を小さくするように構成されている、装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のうちのいずれか一項に記載の装置において、
前記マルチホールノズル（１）と前記計測チャンバ（６）とは、それらの間で相対的に回転できるようになっている、装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のうちのいずれか一項に記載の装置において、
前記取り付け手段内で前記マルチホールノズル（１）の垂直方向位置を変化させることができる、装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のうちのいずれか一項に記載の装置において、更に、
前記ノズルニードル（２）のニードルリフトを設定するための手段（４）を含む、装置。
【請求項２４】
マルチホール燃料インジェクタノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料スプレー（Ｓｎ）を試験するための装置であって、
前記マルチホール燃料インジェクタノズル（１）用の取り付け手段と、
前記マルチホールノズル（１）に燃料を供給するための燃料供給手段と、
前記マルチホールノズル（１）の前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から前記燃料スプレー（Ｓｎ）が差し向けられるスプレーターゲットプレート（２８）と、
前記スプレーターゲットプレート（２８）に連結されており、前記スプレーターゲットプレート（２８）に衝突する前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）のスプレー力（Ｆｐ）を決定するように較正されたセンサ（１７）とを含み、
前記センサ（１７）は、前記スプレーターゲットプレート（２８）から遠方に配置されている、装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置において、更に、
主チャンバ（２５）を備え、
前記スプレーターゲットプレート（２８）が、前記主チャンバ（２５）内に配置され、
前記センサ（１７）は、前記主チャンバ（２５）の外側に配置されている、装置。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載の装置において、
前記センサ（１７）は、閉鎖液圧回路を通して前記スプレーターゲットプレート（２８）に連結されている、装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の装置において、
前記スプレーターゲットプレート（２８）は、第１ボア（１４）内に摺動可能に受け入れられた第１プランジャー（１３）に取り付けられており、
前記第１ボア（１４）は、前記スプレーターゲットプレート（２８）を実質的に線形方向に移動するように拘束する、装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置において、
前記第１プランジャー（１３）は、前記第１ボア（１４）内で周期的に回転し又は揺動することによって、前記第１ボア（１４）内での前記第１プランジャー（１３）の静摩擦を小さくするように構成されている、装置。
【請求項２９】
請求項２７又は２８に記載の装置において、
前記第１ボア（１４）は、液圧流体が入った導管（１５）によって、前記センサ（１７）に連結されている、装置。
【請求項３０】
請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の装置において、
前記閉鎖液圧回路は、前記第１ボア（１４）及び前記センサ（１７）と流体連通した実質的に垂直な第２ボア（１８）を含む、装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置において、
前記装置は、更に、前記第２ボア（１８）内に摺動可能に受け入れられた第２プランジャー（１９）を含み、前記第２プランジャー（１９）は、既知の質量を支持するための手段を含み、これによって前記センサ（１７）を較正する、装置。
【請求項３２】
マルチホール燃料インジェクタノズル（１）を試験し、マルチホール燃料インジェクタノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る燃料の質量流量（ｍ’）及びスプレー力（Ｆｐ）を決定するための方法であって、
前記マルチホール燃料インジェクタノズル（１）に所定の試験期間（Ｔ）に亘って燃料を供給する工程と、
前記所定の試験期間（Ｔ）中に前記マルチホールノズル（１）の前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る燃料スプレー（Ｓｎ）を第１チャンバ（６）内に集める工程と、
前記所定の試験期間（Ｔ）中に前記第１チャンバ（６）に集められた燃料の量を計測することによって、前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレーの質量流量（ｍ’）を決定する工程と、
前記所定の試験期間（Ｔ）中に、前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）によって、前記第１チャンバ（６）内に配置されたターゲット（１２）に及ぼされた前記スプレー力（Ｆｐ）を決定する工程とを含む、方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法において、
前記試験期間（Ｔ）中、前記質量流量（ｍ’）及びスプレー力（Ｆｐ）を同時に決定する、方法。
【請求項３４】
請求項３２又は３３に記載の方法において、更に、
前記所定の試験期間（Ｔ）中、前記マルチホールノズル（１）の前記他のスプレー穴出口（２７ｎ）から出た前記燃料スプレー（Ｓｎ）を第２チャンバ（２５）に集める工程を含む、方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法において、
前記所定の試験期間（Ｔ）中に前記第２チャンバ（２５）に集められた燃料の量を計測することによって、前記他のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料の前記質量流量（ｍ’）を決定する工程を含む、方法。
【請求項３６】
複数のスプレー穴出口（２７ｎ）を含むマルチホール燃料インジェクタノズル（１）を試験し、これによって前記ノズル（１）の運動量効率値（ηｎ）を計算する方法であって、
前記方法は、
請求項３２乃至３６のうちのいずれか一項に記載の方法を使用して、前記マルチホールノズル（１）の夫々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る個々の燃料スプレー（Ｓｎ）の質量流量（ｍ’）及びスプレー力（Ｆｐ）を決定する工程と、
以下の方程式を使用して前記運動量効率値（ηｎ）を計算する工程とを含み、
【数１０】
2010533265.tif 000015
ここで、ρfは燃料の密度であり、Ｐ１は前記マルチホールノズルに供給された燃料の圧力であり、Ｐ２は前記マルチホールノズルの外側の周囲圧力である、方法。
【請求項３７】
穴（７）が形成された計測チャンバ（６）を使用してマルチホール燃料インジェクタノズル（１）を試験する方法であって、
前記マルチホールノズル（１）に燃料を供給する工程と、
前記マルチホールノズル（１）及び前記計測チャンバ（６）の相対的配向を調節する工程と、
前記穴（７）を通って前記計測チャンバ（６）に進入する燃料の前記スプレー力（Ｆｐ）をモニターし、これによって、前記マルチホールノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る前記燃料スプレー（Ｓｎ）の有効方向及び／又は初期夾角を決定する工程とを含む、方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の方法において、
前記マルチホールノズル（１）及び前記計測チャンバ（６）の相対的配向を調節するとき、前記マルチホールノズル（１）に燃料を連続的に供給し、前記スプレー力（Ｆｐ）を連続的にモニターする、方法。
【請求項３９】
請求項３７又は３８に記載の方法において、
前記計測チャンバ（６）を前記マルチホールノズル（１）に対して移動する、方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の方法において、
前記計測チャンバ（６）を実質的に垂直な平面内で移動し、これによって、前記マルチホールノズル（１）の前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る前記燃料スプレー（Ｓｎ）の前記垂直平面内での有効方向及び／又は初期夾角を決定する、方法。
【請求項４１】
請求項３９又は４０に記載の方法において、
前記計測チャンバ（６）を実質的に水平平面内で移動し、これによって、前記マルチホールノズル（１）の前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る前記燃料スプレー（Ｓｎ）の前記水平平面内での有効方向及び／又は初期夾角を決定する、方法。
【請求項４２】
請求項３７乃至４１のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記方法は、更に、
前記計測チャンバ（６）を前記マルチホールノズル（１）に対し、一方向で、スプレー力（Ｆｐ）の減少がモニターされる第１位置まで移動する工程と、
前記計測チャンバ（６）を、同じ方向で、モニターされたスプレー力（Ｆｐ）が実質的にゼロにまで減少する第２位置まで移動し続ける工程とを含む、方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法において、更に、
前記計測チャンバ（６）の前記第１の位置と前記第２の位置との間の差から、前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る燃料の初期夾角を決定する工程を含む、方法。
【請求項４４】
請求項３２乃至４３のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記方法を、前記マルチホールノズル（１）の固定されたニードルリフトについて実行する、方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、
ニードルリフトの値の所定の範囲に亘って前記方法を繰り返す、方法。
【請求項４６】
請求項３２乃至４５のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記マルチホールノズル（１）の各スプレー穴出口（２７ｎ）について前記方法を繰り返す、方法。
【請求項４７】
請求項３２乃至４６のうちのいずれか一項に記載の方法において、
請求項１乃至３１のうちのいずれか一項に記載の装置を使用して、前記方法を実行する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃エンジンの燃料インジェクタノズルを分析するための装置、及びこの装置を使用して燃料インジェクタノズルを試験する方法に関する。更に詳細には、本発明は、燃料インジェクタノズルの個々のスプレー穴からの燃料スプレーを分析し、これによってノズルの様々なパラメータを高精度で決定するためのテスト装置、換言すれば試験装置（試験リグ）及びそれに関連した技術を提供する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気から有害なエミッションを減少し、環境に及ぼされる影響を小さくし、益々厳しくなるエミッション規制に適合することが望まれている。
多くの最新式のディーゼルエンジンは、有害なＮＯｘエミッションを減少するため、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）を使用している。しかしながら、高レベルのＥＧＲを使用した場合、煤（スート）エミッションが増加する傾向がある。空燃混合比を高くし、燃料チャンバでの局所的燃料リッチ混合気の滞留時間を減少することによって、ディーゼルエンジンの排気からの煤エミッションを減少できるということは公知である。
【０００３】
ディーゼルエンジンのエミッションに対して膨大な量の研究がなされてきた（グリーブスＧ、チュリスＳ、及びバーカーＢの「ヘビーデューティーディーゼルエンジン用最新式２アクチュエータＥＵＩ及びエミッション減少」（ＳＡＥ２００３−０１−０６９８）、チュリスＳと、グリーブスＧの「コモンレール型ＦＩＥでのＨＳＤＩエミッション減少」（Ｓ４９２／Ｓ１８／９９）とを参照されたい）。この研究には、燃料インジェクタノズルからのスプレー／ジェット形成の光学的考察（ブラウンＫＲ、パートリッジＩＭ、及びグリーブスＧの「実験ディーゼルエンジンにおける混合気に及ぼされる燃料特性の効果」（ＳＡＥ９７０１８５））と、燃料スプレー／ジェットのコンピュータモデル（パートリッジＩＭ、及びグリーブスＧの「燃料スプレーコンピュータモデルによるディーゼル燃焼の解釈」（Ｉ  Ｍｅｓｈ．Ｅｎｇ．，１９９８））と、燃焼及び煤形成の実験（カーンＩＭ、グリーブスＧ、及びプロバートＤＭの「ディーゼル排気における煤及び窒素酸化物の予測」（Ｉ  Ｍｅｓｈ．Ｅ．，１９７１）））とが含まれている。
【０００４】
最新式ディーゼルエンジンは、多くの場合、マルチホール燃料インジェクタノズルを持つ直噴型ディーゼル燃焼システムを使用する。上文中に説明した研究から、空燃混合比及び従ってエンジン排気からの煤の減少は、燃料の液滴の大きさでなく、噴射された各燃料スプレー／ジェットのインジェクタノズルからの軸方向スプレー／ジェット運動量の大きさによって大きな影響を受けると結論付けられる。更に、研究によれば、所与の燃料噴射圧力及びノズル形体（スプレー穴の数、スプレー穴の有効面積、及び燃料スプレーの方向）について、軸方向スプレー／ジェット運動量は、上流燃料噴射圧力を燃料スプレー／ジェットの軸方向運動量に変換するインジェクタ及びノズルの効率で決まる。
【０００５】
燃料スプレー／ジェットの軸方向運動量を評価するための試験装置及び技術が、デサント等によって説明されている（デサントＪＭ、ペイリＲ、サルバドールＦＪ、及びジメノＧの「ディーゼル噴射ノズルにおけるキャビテーションの研究についてのスプレー運動量効の計測」（ＳＡＥ２００３−０１−０７０３））。この論文には、スプレー軸線に対して垂直に位置決めされており且つ燃料スプレー／ジェットの軸方向運動量を壊す(destroy)ように構成されたプレートに燃料スプレー／ジェットが及ぼす力を計測する技術が含まれる。この技術では、動的に作動しているディーゼルインジェクタのスプレー穴からの、燃料スプレーが、力トランスジューサーを備えたプレートに向かって垂直に差し向けられる。
【０００６】
デサント等が記載した技術は、各噴射イベント時の力トランスジューサーからの動的に変化する電気出力を使用し、図１に示す、燃料スプレーについてのスプレー力−時間ダイヤグラムを提供する。この技術によって得られた生スプレー力信号は、時間に関して急速に変化する傾向がある。これは、一つには、衝突する燃料スプレーの乱流構造と、インジェクタの動的作動により試験装置に発生する振動力とによるためである。より滑らかな力信号を得るため、電子式周波数フィルタリングを使用できるが、スプレー力及び従ってスプレー運動量の絶対計測精度では、少なくとも１％の精度で計測できなければならない、最新のノズル設計で必要とされる標準値を満たさない。
【０００７】
ノズル流出係数(nozzle discharge coefficient)Ｃｄとして既知のパラメータを以下の式１に定義する。ノズル流出係数は、一般的には、インジェクタノズルを通る燃料の実（即ち計測）質量流量ｍ’を理論的最大質量流量ｍ’ｔの値に対して評価するのに使用される。
Ｃｄ＝計測質量流量（ｍ’）／理論的質量流量（ｍ’ｔ）                （１）
実質量流量（実質量の流れ）ｍ’（ｍのドットをｍ’で表す）は、所定期間Ｔ中にインジェクタノズルを通って流れる燃料の容積Ｖを計測することによって、以下の式２を使用して計算できる。
【０００８】
【数２】
2010533265.tif 000003
【０００９】
ここで、ρｆは燃料の密度である。
理論的質量流量ｍ’ｔ（ｍｔのドットをｍ’ｔで表す）は、幾何学的面積Ａ（スプレー穴の長さに沿った最少スプレー穴直径に基づく）のノズルスプレー穴から出る燃料の理論的ベルヌーイ速度Ｕｔを使用することによって、以下の式３に従って計算される。
【００１０】
【数３】
2010533265.tif 000004
【００１１】
式１及び式３を組み合わせることによって、ノズル流出係数Ｃｄは、以下の式４によって与えられる。
【００１２】
【数４】
2010533265.tif 000005
【００１３】
ここでＣｄ・Ａは、燃料の質量流量と関連した有効スプレー穴面積である。
ノズル流出係数Ｃｄは、正確な量の噴射燃料を送出するために燃料噴射システムを較正する場合に有用であるが、燃料スプレーの運動量及び従って、ノズルのエミッション性能(emissions performance)を直接的に定量化しない。更に、特に、最新のノズル設計で使用されることが多い先細スプレー穴等の特定形状のスプレー穴ノズルに関し、ノズル直径又はスプレー穴面積Ａを計測するのは困難である。
【００１４】
製品インジェクタノズルのサンプル間品質を計測し、モニター（すなわち、監視）できるということ、及びエミッションを低減する新たなノズル設計改良の有効性を迅速に評価することが重要である。本発明は、ノズルのエンジン排気エミッション性能の表示を提供する新たなパラメータを定義することを目的とする。本発明は、更に、この新たなパラメータを、十分に高い精度で、比較的簡単に且つ安価に行うことができる試験装置で計測する方法を提供することを目的とする。
【００１５】
更に、インジェクタノズルのエミッション性能は、インジェクタノズルからの燃料スプレーの有効方向(effective direction)の影響を受け易いということが既知である。例えば、燃料スプレーとエンジンのピストン内の燃焼チャンバの壁との正確な衝突点によって、エミッション性能に影響を及ぼすことができるということが知られている。燃料スプレージェットの方向は、スプレー穴軸線と一致すると考えられる。このことは、ノズルの設計からわかる。実際には、燃料スプレーのターゲット方向は、例えば、先細のスプレー穴形状を持つ又は入口に丸みを付けたスプレー穴を持つ最新のノズル設計では、スプレー穴軸線から僅かにずれていてもよい。
【００１６】
燃料スプレーの有効方向は、一般的には、光学的技術を使用して計測される。しかしながら、多くの場合、燃料スプレー／ジェットの縁部が不明瞭であるため、こうした光学的技術には問題があった。こうした不明瞭により、燃料スプレーの方向を十分な精度で計測することは困難であった。従って、本発明は、インジェクタノズルからの燃料スプレーの方向を正確に計測するための試験装置及び関連した技術を提供することを目的とする。
【００１７】
更に、エンジンのインジェクタノズルのエミッション性能は、ノズルスプレー穴から出る燃料スプレー／ジェットの初期夾角(initial included angle)の影響を受け易いことが知られている。これは、燃料スプレー／ジェットが、周囲空気チャージをエンジンの燃料チャンバにどれほど急速に同伴するのかが初期夾角で決まるためである。例えば、初期夾角が大き過ぎる場合には、燃料スプレー／ジェットが、広がり、燃料チャンバに前記空気チャージをあまりに迅速に同伴することになり、従って、急速に減速する。この結果、燃料スプレー／ジェットは、燃料チャンバの十分に奥まで届かない。このように奥まで届かないということは、燃料スプレー／ジェットが、燃料チャンバの外半径にある利用可能な空気を利用しないということを意味し、これによって排気エミッションが高くなるのである。逆に、初期夾角が小さ過ぎる場合には、燃料スプレー／ジェットは、その幅が空気チャージを同伴するのに十分に拡がる前に、燃焼チャンバ内深くに入り込み過ぎる。このように燃焼チャンバ内深くに入り込み過ぎると、液体燃料が燃焼チャンバの壁に付着し、これにより未燃焼炭化水素エミッションを発生する。
【００１８】
上文中に説明した燃料スプレーの有効方向と同様に、初期夾角もまた、一般的には、光学的技術を使用して計測される。しかしながら、光学的技術には、夾角を十分な精度で計測する上で問題があった。これは、燃料スプレー／ジェットの縁部が不明瞭であるためである。従って、本発明は、燃料スプレー／ジェットの夾角を十分に高い精度で計測するための試験装置及び適当な技術を提供することを目的とする。
【００１９】
本発明を理解するため、本明細書で「運動量効率(momentum efficiency)」と呼ぶ新たなパラメータを以下に説明する。運動量効率は、本明細書中、本発明の特徴の一部として定義される。
【００２０】
本発明によれば、燃料インジェクタノズルの運動量効率ηｎは、インジェクタノズルの各燃料スプレー／ジェットにおける実（計測）軸方向運動量Ｍ’の、計測された燃料質量流量ｍ’についての各燃料スプレー／ジェットにおける理論的最大軸方向運動量Ｍ’ｔに対する比と定義され、以下の式５によって表される（ＭのドットをＭ’で表し、ＭｔのドットをＭ’ｔで表す）。
【００２１】
【数５】
2010533265.tif 000006
【００２２】
ノズル運動量効率パラメータηｎは、上流燃料噴射圧力を燃料スプレー／ジェットの軸方向運動量に変換する上でのインジェクタノズルの効率の定量的表示を提供する。運動量効率のこの定義では、理論的最大軸方向運動量値Ｍ’ｔは、以下に更に詳細に説明するように、計測された燃料の質量流量ｍ’及び理論的ベルヌーイ速度Ｕｔに基づく。
【００２３】
以下の式１０は、本明細書中に説明する装置及び技術を使用して、本発明の様々な特徴に従って計測できるパラメータに関し、ノズル運動量効率ηｎについての表現を提供する。式１０によるノズル運動量効率パラメータηｎは、図２を参照して以下に説明するように得られる。
【００２４】
図２は、燃料インジェクタノズル１のノズルスプレー穴２７ｎから出る燃料スプレー／ジェットＳｎを示す。このとき、上流燃料圧力Ｐ１は一定であり、下流周囲燃料圧力Ｐ２は一定である。また、図２に示したものは、ノズルニードル２をリフトさせてノズル１内で所定位置に固定した際のものである。この構成では、力計測プレートＥＦは、設計ノズルスプレー穴軸線及び燃料ジェット軸線ｘに対して垂直に配置されている。
【００２５】
図２のノズルスプレー穴から出る燃料の理論的ベルヌーイ速度Ｕｔは、以下に式６及び式７で示すように、ベルヌーイの方程式から得られる。
【００２６】
【数６】
2010533265.tif 000007
【００２７】
【数７】
2010533265.tif 000008
【００２８】
ここで、Ｐ１及びＰ２は、夫々、上流圧力及び下流圧力である。
運動量制御ボックスを図２に矩形ＡＢＣＤで示す。線ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、及びＡＤは、夫々、境界面を形成し、これらの境界面は、各々、図の紙平面に対して垂直である。境界面ＡＤ及びＢＣは平行であり、互いから境界面ＡＢ及びＣＤによって離間されている。これらの境界面ＡＢ及びＣＤは、境界面ＡＤ及びＢＣに対して垂直であり、互いに対して平行である。
【００２９】
インジェクタノズルのスプレー穴から出る燃料スプレー／ジェットは、境界面ＡＤを通って軸方向に即ち境界面ＡＤに対して垂直に通過し、半径方向に、即ち境界面ＢＣと平行に且つ境界面ＡＢ及びＣＤに対して垂直に、図２に半径方向速度矢印で示すように、ボックスを出る。
【００３０】
運動量の法則(laws of momentum)によれば、境界面ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、及びＡＤを横切る軸方向運動量フラックス(axial momentum flux)の変化は、制御ボックスＡＢＣＤの境界面に作用する軸方向力と等しい。ＢＣ、ＣＤ、及びＡＢと交差する軸方向運動量フラックスが、全て、ゼロであると仮定されるため、境界面ＢＣの前後でプレートＥＦによって計測される軸方向力は、境界面ＡＤを横切る軸方向運動量フラックスと等しい。この軸方向運動量フラックスは、ノズルスプレー穴によって燃料スプレーに加えられた軸方向運動量フラックス入力である。
【００３１】
従って、実総運動量フラックスＭ’は、以下の式８によって与えられる。
【００３２】
【数８】
2010533265.tif 000009
【００３３】
ここで、Ｆｐは、燃料スプレー／ジェット経路に沿って流れる燃料の軸方向運動量をゼロにする上で力計測衝突プレートＥＦに作用する必要がある逆方向の軸方向力であり、Ｕは運動量フラックスＭ’に関する実速度である。
【００３４】
上述のように、上掲の式５で表現されているように、ノズル運動量効率ηｎは、実燃料質量流量ｍ’及び理論的ベルヌーイ速度Ｕｔに基づく、燃料スプレーの実軸方向運動量Ｍ’の、理論値Ｍ’ｔに対する比と定義される。これは、スプレー穴から出る実燃料速度Ｕの、理論的ベルヌーイ速度Ｕｔに対する比でもある。
【００３５】
簡略化した方程式は以下の通りである。
【００３６】
【数９】
2010533265.tif 000010
【００３７】
運動量効率は、式７、式８、及び式９から、以下の式１０におけるように表現できる。
【００３８】
【数１０】
2010533265.tif 000011
【００３９】
式１０は、以下に列挙するパラメータからノズルスプレー穴の運動量効率ηｎを計算するのに使用できる。
Ｆｐ−軸方向スプレー／ジェット運動量の全てを消失させるため、プレートで計測された力、
ｍ’−ノズルスプレー穴から出た燃料の計測質量流量
Ｐ１−上流燃料圧力
Ｐ２−スプレー穴についての下流圧力
ρｆ−スプレー穴への入口での燃料密度
式１０におけるノズル運動量効率値ηｎの定義は、特に有利である。というのは、上掲の式４に定義したノズル流出係数Ｃｄと異なり、スプレー穴の面積Ａを計測する必要がなく、従って、先細スプレー穴を含む任意の形状のスプレー穴の効率を特徴付けるのに適しているためである。
【００４０】
更に、任意の所与のノズル設計について、式１０のノズル運動量効率ηｎは、以下のように定義されるということは理解されるべきである。
【００４１】
【数１１】
2010533265.tif 000012
【００４２】
ここで、Ｃｄ及びηｎは、比として表現される。
スプレー穴の入口及び出口が尖っている非テーパ円筒形スプレー穴を持つノズル構造は、ノズル流出係数Ｃｄの値が０．７程度であり、ノズルスプレー穴運動量効率ηｎが、約０．８２である。先細スプレー穴を持つ最新のノズル構造のＣｄの値は０．８２程度であり、ηｎの値は約０．９であり、エンジン排気煤エミッションを約５０％低減する。上述のように、Ｃｄの値を計測するための技術は既知であるが、Ｃｄは燃料の質量流量と関連しており、噴射圧力を燃料スプレー／ジェットの軸方向運動量に変換する上でのノズルの効率を直接的に表すものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】ＳＡＥ２００３−０１−０６９８
【特許文献２】Ｓ４９２／Ｓ１８／９９
【特許文献３】ＳＡＥ９７０１８５
【特許文献４】Ｉ  Ｍｅｓｈ．Ｅｎｇ．，１９９８
【特許文献５】Ｉ  Ｍｅｓｈ．Ｅ．，１９７１
【特許文献６】ＳＡＥ２００３−０１−０７０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
煤エミッションは、図３に示すように、ノズル運動量効率ηｎの値の影響を非常に受け易い。図３は、ノズル運動量効率ηｎとエンジン排気スモークの計測されたレベルとの間の相関を示すグラフである。式１０で用いられる様々なパラメータを計測し、これによって式１０によるノズル運動量効率ηｎの絶対値を１％程度の要求精度で計算できるようにし、所与のノズル設計又はノズルサンプルのエミッション性能を評価できるようにする上で新たな技術を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
本発明の第１の特徴によれば、マルチホール燃料インジェクタノズルを試験するための装置において、マルチホール燃料インジェクタノズルは、該マルチホールノズルの複数のスプレー穴出口からの燃料スプレーを制御するためのノズルニードルを有しており、
前記装置は、
マルチホールノズル用の取り付け手段と、
マルチホールノズルに燃料を供給するための燃料供給手段と、
マルチホールノズルに燃料が燃料供給手段によって供給されたとき、マルチホールノズルの個々のスプレー穴出口からの燃料スプレーを捕捉するための計測チャンバと、
個々のスプレー穴出口からの燃料スプレーのスプレー力を決定するための手段とを含み、
マルチホールノズルは、計測チャンバの外側に取り付けられており、
前記装置は、個々のスプレー穴出口からの燃料スプレーが、計測チャンバ内に差し向けるように構成されている、前記装置が提供される。
【００４６】
ノズル及び計測チャンバの相対的配向（すなわち、相対的な方向決め）は、任意の一つのノズルスプレー穴出口からの燃料スプレーを、計測チャンバ内に差し向けることができるように調節できる。これによって、各スプレー穴出口を別個に調査できる。従って、ノズルサンプルの評価を行うため、本装置により、ノズルの質量流量、スプレー力、及び運動量効率を各スプレー穴について、１％の十分な精度で、及び必要なだけ詳細に計測できる。有利には、本発明は、各スプレー穴について、上掲の式１０によって、必要とされるように、スプレー力及び燃料質量流量の計測を同時に行うことができる。
【００４７】
計測チャンバは穴を有し、この穴内に、マルチホールノズルの個々のスプレー穴出口から燃料スプレーが差し向けられる。前記穴は、計測チャンバの実質的に円錐形の壁又は表面に形成されていてもよい。円錐形の壁は、有利には、ノズルの他のスプレー穴からの燃料スプレー／ジェットを逸らす。穴は実質的に円形であってもよく、有利には、燃料ジェットの断面の形状と対応する。別の態様では、穴は、直線状の縁部を提供するため、実質的に矩形であってもよい。直線状の縁部は、燃料スプレー／ジェットの有効方向又は初期夾角を計測する場合に有利である。
【００４８】
計測チャンバの穴の大きさは、同様のジェット夾角のうちの最も広い角度について、全てのスプレー／ジェットが計測チャンバに入るように、個々のスプレー／ジェットの断面よりも大きい。しかしながら、穴の大きさは、マルチホールノズルの隣接した燃料スプレー／ジェットが進入しないようにする上で十分に小さい。様々なエンジン用途用の、スプレー穴の数が異なる代表的なノズルをカバーする一つの大きさの穴を選択できる。
【００４９】
計測チャンバの円錐形の壁は、穴の中心を通り、また、ノズルニードルの長さ方向軸線に対して横方向に延びる、計測チャンバ軸線を中心として対称である。計測チャンバは、枢軸を中心として枢動するように構成されていてもよい。枢軸は、ノズルニードルの長さ方向軸線及び計測チャンバ軸線の両方に対して実質的に垂直である。また、枢軸は、マルチホールノズルの個々のノズルスプレー穴出口の夫々の軸線が、長さ方向軸線と交差する場所の近くで、ノズルニードルの長さ方向軸線と交差する。特定のノズル設計について、スプレー穴軸線は、全て、ノズル軸線上の単一の点に収斂する。しかしながら、他のノズル設計について、スプレー穴軸線は、全て、ノズルの長さ方向軸線上の単一の点に収斂しない。そのような場合には、計測チャンバは、様々なスプレー穴軸線と長さ方向軸線との交点を通って延びる枢軸を中心として枢動するように構成されていてもよい。
【００５０】
計測チャンバは、計測チャンバ内に集められた燃料用の第１出口を備えていてもよい。
装置は、更に、計測チャンバの第１出口と流体連通した計測手段を備えていてもよい。計測手段は、計測チャンバ内に集められた燃料の質量を定量化するように構成されていてもよい。
【００５１】
前記装置は、計測チャンバが内部に配置された主チャンバを含んでいてもよい。取り付け手段は、ノズルが主チャンバ内に延びるように構成されていてもよい。主チャンバは、計測チャンバ内に差し向けられていない他のスプレー穴出口から燃料を集めるように構成されていてもよい。主チャンバは、燃料用出口を含んでいてもよい。出口は、主チャンバ内に集められた燃料を定量化するための計測システムと流体連通していてもよい。これにより、他のスプレー穴出口からの質量流量を決定でき、これによって個々のスプレー穴出口からの質量流量を、ノズルからの全質量流量に対して決定できる。
【００５２】
前記装置は、計測チャンバ内に取り付けられたターゲットを含んでいてもよい。ターゲットはセンサに連結されていてもよい。前記装置は、マルチホールノズルの少なくとも一つのスプレー穴出口からの燃料スプレーが、ターゲットに差し向けられるように構成されていてもよく、センサは、ターゲットに衝突する燃料スプレーのスプレー力を決定するように較正されていてもよい。有利には、センサは、ターゲットから遠方に配置されていてもよい。センサをターゲットから遠方に配置することによって、センサは前記装置の振動を受けにくくなり、センサは、実質的に安定した信号を出力できる。上文中に説明し且つ図１に示すデサントの技術による未処理の力信号は、時間に関して急速に変化する傾向があるが、本発明の技術にはこうした傾向がない。これにより、必要な１％の精度内で計測を行うことができる。
【００５３】
センサは主チャンバの外側に配置されていてもよい。上文中に説明したように振動を低減することに加え、この構成によりセンサへのアクセスが容易になる。センサは、閉鎖液圧回路を通してターゲットに連結されていてもよい。ターゲットは、ボア内に摺動自在（摺動可能）に受け入れられたプランジャーに取り付けられていてもよい。プランジャーとボアとの間の直径方向隙間は、好ましくは、０．５μｍ乃至４μｍの範囲内にある。ボアは、これによって、ターゲットを実質的に線型方向に移動するように拘束する。ボアは、好ましくは、計測チャンバの計測チャンバ軸線とほぼ平行に延びており、それによって、計測チャンバ軸線がスプレー穴の設計軸線と整合したとき、スプレー力の実質的に軸方向の成分だけが計測される。ボアは、液圧流体（作動液）が入った導管によって、センサに連結されていてもよい。プランジャーは、ボア内で周期的に回転し又は揺動することによって、ボア内でのプランジャーの静摩擦を小さくするように構成されていてもよい。
【００５４】
前記装置は、前記ノズルと計測チャンバとの間で相対的に回転するように構成されていてもよい。例えば、計測チャンバを含む主チャンバは、ノズルに対し、垂直軸線を中心として回転するように構成されていてもよい。別の態様では、ノズルが取り付けられた燃料インジェクタが、実質的に固定された主チャンバに対して回転させることができる。更に、取り付け手段内でのノズルの垂直方向位置を変化させることができる。前記装置は、更に、ノズルニードルのニードルリフトを設定するための手段を含んでいてもよく、これによって、質量流量、スプレー力、及び運動量効率を、各スプレー穴について、及び様々なニードルリフト設定について決定できる。
【００５５】
計測チャンバ内の静的周囲ガス圧力を主チャンバ内の静的周囲ガス圧力と等しくできることが重要である。これらの圧力を等しくできないと、周囲圧力の差により、力センサの読みに影響が及ぼされる可能性がある。これは、燃料スプレー／ジェットが計測チャンバの穴を通過するとき、燃料スプレー／ジェットの周囲に幾らかの追加の隙間が形成されるように、計測チャンバの穴の大きさを定めることによって行うことができる。更に、主チャンバと計測チャンバとの間の周囲圧力を等しくするため、主チャンバにベントを配置してもよい。ベントは、燃料ジェットが、少量の周囲空気を主チャンバ内に低速で引き込むことによって、燃料ミストが周囲に逃げないようにするため、ノズルステムの端部の周囲の環状部の近くに配置される。計測チャンバは、大気中に繋がる別体のベントを備えていてもよい。この構成により、大気中に逃げる燃料ミストを最少にして力センサによる計測を正確に行うため、二つのチャンバ内の圧力を等しくする。
【００５６】
本発明の第２の特徴によれば、マルチホール燃料インジェクタノズルの個々のスプレー穴出口からの燃料スプレーを試験するための装置が提供され、
該装置は、
マルチホール燃料インジェクタノズル用の取り付け手段と、
マルチホールノズルに燃料を供給するための燃料供給手段と、
マルチホールノズルの個々のスプレー穴出口から燃料スプレーが差し向けられるスプレーターゲットプレートと、
スプレーターゲットプレートに連結され、スプレーターゲットプレートに衝突する個々のスプレー穴出口からの燃料スプレーのスプレー力を決定するように較正されたセンサとを含み、
センサはスプレーターゲットプレートから遠方に配置されている。
【００５７】
センサは、内部にスプレーターゲットプレートが配置された主チャンバの外側に配置することができる。センサは、閉鎖液圧回路を通してスプレーターゲットプレートに連結されていてもよい。スプレーターゲットプレートは、第１プランジャーに取り付けられていてもよい。第１プランジャーは、第１ボア内に摺動自在（摺動可能）に受け入れられていてもよい。第１ボアは、スプレーターゲットプレートを実質的に線型方向に移動するように拘束する。好ましくは、第１プランジャーと第１ボアとの間の直径方向隙間は、０．５μｍ乃至４μｍの範囲内にある。第１ボア内での第１プランジャーの静摩擦を小さくするため、第１プランジャーは、第１ボア内で周期的に回転し又は揺動するように構成されていてもよい。第１ボアは、液圧流体が入った導管によってセンサに連結されていてもよい。
【００５８】
閉鎖液圧回路は、第１ボア及びセンサと流体連通した実質的に垂直な第２ボアを含む、較正手段を備えている。第２プランジャーが、第２ボア内に摺動自在に受け入れられていてもよい。第２プランジャーは、既知の質量を支持するための手段を備えていてもよく、これによって、センサの較正を行うことができるようにする。
【００５９】
本発明の第３の特徴によれば、マルチホール燃料インジェクタノズルを試験して、マルチホール燃料インジェクタノズルの個々のスプレー穴出口から出る燃料の質量流量及びスプレー力を決定するための方法が提供され、
前記方法は、
マルチホール燃料インジェクタノズルに所定の試験期間（Ｔ）に亘って燃料を供給する工程と、
所定の試験期間（Ｔ）中にマルチホールノズルの個々のスプレー穴出口から出る燃料スプレーを第１チャンバ内に集める工程と、
所定の試験期間（Ｔ）中に第１チャンバに集められた燃料の量を計測することによって、個々のスプレー穴出口からの燃料スプレーの質量流量を決定する工程と、
所定の試験期間（Ｔ）中に、個々のスプレー穴出口からの燃料スプレーによって、第１チャンバ内に配置されたターゲットに及ぼされたスプレー力を決定する工程とを含む。
【００６０】
試験期間（Ｔ）中、質量流量及びスプレー力を同時に決定してもよい。本方法は、所定の試験期間（Ｔ）中、マルチホールノズルの他のスプレー穴出口から出た燃料スプレーを第２チャンバに集める工程を含んでいてもよい。所定の試験期間（Ｔ）中に第２チャンバに集められた燃料の量を計測することによって、他のスプレー穴出口からの燃料の質量流量を決定してもよい。
【００６１】
本発明の第４の特徴によれば、複数のスプレー穴出口を含むマルチホール燃料インジェクタノズルを試験し、これによってノズルの運動量効率値（ηｎ）を計算する方法において、前記方法は、上文中に説明した方法を使用して、マルチホールノズルの夫々のスプレー穴出口から出る個々の燃料スプレーの質量流量ｍ’及びスプレー力Ｆｐを決定する工程と、以下の方程式を使用して運動量効率値（ηｎ）を計算する工程とを含み、
【００６２】
【数１２】
2010533265.tif 000013
【００６３】
ここで、ρfは燃料の密度であり、Ｐ１はマルチホールノズルに供給された燃料の圧力であり、Ｐ２はマルチホールノズルの外側の周囲圧力である、方法が提供される。
本発明の第５の特徴によれば、穴が形成された計測チャンバを使用してマルチホール燃料インジェクタノズルを試験する方法において、前記方法は、マルチホールノズルに燃料を供給する工程と、マルチホールノズル及び計測チャンバの相対的配向を調節する工程と、穴を通って計測チャンバに進入する燃料のスプレー力をモニター（すなわち、監視）し、これによって、マルチホールノズルの個々のスプレー穴出口から出る燃料スプレーの有効方向及び／又は初期夾角を決定する工程とを含む、方法が提供される。
【００６４】
前記方法は、燃料をノズルに連続的に供給する工程を含む。マルチホールノズル及び計測チャンバの相対的配向を調節するとき、スプレー力を連続的にモニターすることができる。好ましくは、計測チャンバをマルチホールノズルに対して移動する。マルチホールノズルの個々のスプレー穴出口から出る燃料スプレーの垂直平面内での有効方向及び／又は初期夾角を決定するため、計測チャンバを実質的に垂直な平面内で移動することができる。更に、マルチホールノズルの個々のスプレー穴出口から出る燃料スプレーの水平平面内での有効方向及び／又は初期夾角を決定するため、計測チャンバを実質的に水平平面内で移動する。
【００６５】
前記方法は、更に、計測チャンバをマルチホールノズルに対し、一方向で、スプレー力の減少がモニターされる第１位置まで移動する工程を含むことができる。前記方法は、更に、計測チャンバを、同じ方向で、モニターされたスプレー力が実質的にゼロにまで減少する第２位置まで移動し続ける工程を含むことができる。個々のスプレー穴出口から出る燃料の初期夾角は、計測チャンバの第１及び第２の位置間の差から決定できる。
【００６６】
有利には、上文中に説明した方法は、マルチホールノズルの固定されたニードルリフトについて実行できる。これらの方法を、ニードルリフトの値の所定の範囲に亘って、及びマルチホールノズルの各スプレー穴出口について繰り返して行ってもよい。
【００６７】
添付図面のうち、図１、図２、及び図３については上文中で既に参照した。
本発明を更に容易に理解するため、次に、図４及び図５を例として参照する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、従来技術の方法による燃料インジェクタの動的作動について記録したスプレー力信号を示すグラフである。
【図２】図２は、ノズルスプレー穴出口から力計測プレートに向かって出る燃料スプレージェットを示す概略図である。
【図３】図３は、ノズル運動量効率と計測した排気スモークとの間の相関を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明による燃料インジェクタノズル用の試験装置を示す概略図である。
【図５】図５は、燃料スプレージェットの有効方向及び初期夾角の決定に使用する、燃料スプレージェットについての角度に対するスプレー力のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
図４を参照すると、この図には、本発明の一実施例の試験装置の断面が概略に示してある。サンプルのマルチホール燃料インジェクタノズル１が、試験装置に取り付けられた状態で示してある。燃料インジェクタノズル１は、燃料インジェクタ本体（図４には示さず）内に取り付けられており、主チャンバ２５内に延びている。燃料が、ノズル１の入口ドリル穴５を介してノズル１に供給される。ノズル１への燃料の流れを制御するため、電子式制御バルブ（図４には示さず）が設けられている。
【００７０】
複数のスプレー穴出口がノズル１に形成されている。これらのスプレー穴出口のうちの第１スプレー穴出口２７ａと、第２スプレー穴出口２７ｂとが、図４に示されている。ノズル１はノズルニードル２を含み、このノズルニードルは、スプレー穴出口２７ａ、２７ｂを通る燃料の流れを制御するため、ニードル座３に対して移動可能である。スプレー穴出口２７ａ、２７ｂは、ノズルニードル２が着座したときにノズルニードル２によって閉鎖され、スプレー穴出口２７ａ、２７ｂを通る燃料流が阻止される。ノズルニードル２が持ち上げられて座３から離れ、これによって、燃料が、図４に示すように、スプレー穴出口２７ａ、２７ｂから流出できるときに、噴射が開始される。座３に対するノズルニードル２のリフトを正確に制御するためのマイクロメータ４が、ノズル１の上方に位置決めしてある。
【００７１】
計測チャンバ６が主チャンバ２５内に配置され、主チャンバ２５に取り付けられている。この例では、計測チャンバ６は、ノズル１の第１スプレー穴出口２７ａから出るスプレーＳ１を集めるように構成されている。計測チャンバ６は、ノズル１に面するように配置された円錐形表面を有する。実質的に円形の開口部／穴７が、円錐形表面のほぼ中央に形成されている。円錐形表面は、図４に示すように、円形開口部７を通って延びる計測チャンバ軸線８を中心としてほぼ対称である。計測チャンバ６は出口パイプ２３を有し、計測チャンバ６内に集められた燃料は、重力の作用でパイプ２３を通って第１計測システム（図４には示さず）に流出する。同様に、主チャンバ２５は出口２４を有し、計測チャンバ６に進入しない他方のスプレージェットＳｎからの燃料が、出口２４を通って第２計測システム（図示せず）に流出する。
【００７２】
試験装置の垂直軸線９を図４に示す。垂直軸線９は、ノズル１のほぼ中央を通って延びる。垂直軸線９は、ノズル１の長さ方向軸線と一致する。計測チャンバ６は、計測チャンバ軸線８が垂直軸線９に対して横方向に延び、また、計測チャンバ軸線８が、ノズル１のスプレー穴出口２７ａ、２７ｂの夫々の軸線が垂直軸線９と交差する場所の近くで垂直軸線９と交差するように、構成されている。
【００７３】
ノズル１は、ノズルスプレー穴出口２７ａ、２７ｂの配向を計測チャンバ６に対して調節するため、垂直軸線９を中心として回転できるように、試験装置に回転可能に取り付けられている。計測チャンバ６は、垂直軸線９及び計測チャンバ軸線８の両方と直交し且つ計測チャンバ軸線８と垂直軸線９との交点を通る水平軸線を中心として、垂直平面内で枢動するように配置される。ノズル１に関する計測チャンバ６の傾斜角度１１、即ち垂直軸線９と計測チャンバ軸線８との間の角度は、任意の機構（図示せず）によって調節される。
【００７４】
主チャンバ２５に設けられたインジェクタ本体（図示せず）の下に離間ワッシャ（図示せず）が設けられている。離間ワッシャを調節することにより、主チャンバ２５及び計測チャンバ６に対するサンプルノズル１の垂直方向位置を変化する。この調節は、スプレー穴出口２７ａ、２７ｂの夫々の軸線が、計測チャンバ軸線８と垂直軸線９との交点に対して同じ垂直方向位置で、垂直軸線９と確実に交差するように行われる。
【００７５】
スプレーターゲットプレート１２が、計測チャンバ６内のほぼ中央に取り付けられている。スプレーターゲットプレート１２は、計測チャンバ軸線８に対して実質的に垂直なスプレー衝突面２８を含む。スプレーターゲットプレート１２のスプレー衝突面２８は、穴７を通って計測チャンバ６に進入する燃料スプレー／ジェットＳ１がスプレー衝突面２８に衝突するように、計測チャンバ６の穴７に面している。圧力センサ１７が、スプレーターゲットプレート１２から遠方に配置されている。圧力センサ１７は、以下に更に詳細に説明するように、液圧システムによってスプレーターゲットプレート１２に連結されている。圧力センサ１７は、スプレーターゲットプレート１２のスプレー衝突面２８に衝突する燃料スプレーＳ１の圧力と対応する電気信号を出力する。
【００７６】
スプレーターゲットプレート１２と圧力センサ１７とを連結する液圧システムは、スプレーターゲットプレート１２の後面から計測チャンバ軸線８に沿って延びる第１プランジャー１３を含む。第１プランジャー１３は、ハウジング（図示せず）の第１盲ボア１４内に受け入れられている。第１プランジャー１３と第１ボア１４とは密に滑り嵌めしており、第１プランジャー１３と第１ボア１４との間の直径方向隙間は、０．５μｍ乃至４μｍの範囲内にあり、これによって、第１ボア１４は、第１プランジャー１３を実質的に線形方向に移動するように拘束する。静摩擦を実質的になくすため、第１プランジャー１３を第１ボア１４内で回転移動する手段（図示せず）が使用される。
【００７７】
液圧システムは、更に、主チャンバ２５の外側に配置されたＴ字形の部材（Ｔピース）１６を含む。Ｔ字形の部材１６は、パイプ１５によって第１盲ボア１４に連結されている。Ｔ字形の部材１６の一方の枝部は、圧力センサ１７に連結されている。Ｔ字形の部材１６の他方の枝部は、別のハウジング（図示せず）に設けられた実質的に垂直な第２盲ボア１８に連結されている。第２プランジャー１９が、第２盲ボア１８内に摺動可能に受け入れられている。第２プランジャー１９は、第２ボア１８に密に滑り嵌めしている。第２プランジャー１９と第２ボア１８との間の直径方向隙間は、０．５μｍ乃至４μｍの範囲内にあり、これによって、第２ボア１８は、第２プランジャー１９を実質的に線形方向に移動するように拘束する。静摩擦を実質的になくすため、第２プランジャー１９を第２ボア１８内で回転移動する手段（図示せず）が使用される。
【００７８】
第２プランジャー１９の上端２９には、プラットホーム２０が設けられている。第１及び第２のプランジャー１３及び１９の夫々の軸線方向最大移動を制限するため、移動ストッパ２１及び２２が使用されている。第１ボア１４、パイプ１５、Ｔ字形の部材１６、圧力センサ１７、及び第２ボア１８間に形成された閉鎖液圧回路は、プライミングシステム（図示せず）によって液圧流体で充填される。プライミングシステムは、所定量の液圧流体が実質的に液圧回路内に捕捉されるように、また、第１及び第２のプランジャー１３及び１９が共に夫々の移動ストッパ２１及び２２から離れるように液圧回路と結合している。液圧回路に捕捉された空気を抜くため、追加のパイプ類（図示せず）が液圧回路と結合している。
【００７９】
図４の試験装置を使用してサンプルノズル１を試験するための多くの技術を以下に説明する。先ず最初に、ノズル１の個々のスプレー穴出口２７（ａ−ｎ）からの質量流量ｍ’とスプレー力Ｆｐとを同時に計測し、これによって、スプレー穴２７（ａ−ｎ）及びノズル１の運動量効率ηｎを上掲の方程式１０に従って計算できるようにするための技術を説明する。更に、スプレー穴２７（ａ−ｎ）の夫々から出る個々のスプレー／ジェットＳｎの有効方向及び夾角を計測するための技術を説明する。
【００８０】
試験装置を使用してサンプルノズル１を試験するため、サンプルノズル１を試験装置に設けられたインジェクタ本体（図示せず）に取り付ける。サンプルノズル１からの任意の一つの燃料スプレーＳｎ（この例ではＳ１）が、計測チャンバ６の円形開口部７に進入できるように、ノズル１及び計測チャンバ６の相対的配向（すなわち、相対的な方向決め）を調節する。詳細には、離間ワッシャ（図示せず）を調節し、主チャンバ２５及び計測チャンバ６に対するノズル１の垂直方向位置を設定する。ノズル１を、ノズル軸線９を中心として最大３６０°の所定角度１０だけ回転し、ノズル１に対する計測チャンバ６の傾斜角度１１を調節して、計測チャンバ軸線８が、調査を受けるスプレー穴２７の設計スプレー穴軸線ｘ（図２参照）と実質的に一致するようにする。
【００８１】
サンプルノズル１の試験を行う前に、ノズル１に燃料が供給されておらず、スプレーターゲットプレート１２に衝突する燃料スプレーがない状態で、試験装置の較正を行う。試験装置を較正するため、第２プランジャー１９の上端に設けられたプラットホーム２０に既知の質量の較正重りを載せる。較正重りは、圧力センサ１７に連結された閉鎖液圧回路に既知の圧力を加え、これによって、液圧センサ１７の現場較正を行い、スプレー力Ｆｐを計測する。較正を行う前に、第２プランジャー１９を第２ボア１８内で回転し、第２プランジャー１９と第２ボア１８との間の静摩擦を実質的になくす。試験装置の較正後、較正重りを取り除き、サンプルノズル１を以下に更に詳細に説明するように試験する。
【００８２】
サンプルノズル１を試験するため、ニードル座３に対するノズルニードル２のリフトをマイクロメータ４を使用して設定する。次いでノズル入口５を通してノズル１に燃料を供給する。燃料を、電子式制御バルブ（図示せず）の制御下で、所定圧力で所定期間Ｔに亘って、供給する。連続的に流れる複数の燃料スプレージェットＳｎが、サンプルノズル１の夫々のスプレー穴２７（ａ−ｎ）から出る。この例では、サンプルノズル１の第１スプレー穴２７ａから出る第１スプレー／ジェットＳ１の調査が行われ、これによって第１スプレー穴２７ａの特徴が得られるように、サンプルノズル１及び計測チャンバ６の相対的配向を設定する。
【００８３】
サンプルノズル１の第１スプレー穴２７ａから出るスプレーＳ１は、計測チャンバ６の円形穴７を通過し、スプレーターゲットプレート１２の衝突面２８と衝突する。サンプルノズル１の他のスプレー穴２７ｂ乃至２７ｎからのスプレーＳ２乃至Ｓｎは、計測チャンバ６から遠ざかる方向に差し向けられているか、或いは、計測チャンバ６の円錐形表面によって逸らされるかののいずれかである。いずれにせよ、これらのスプレーＳ２乃至Ｓｎは計測チャンバ６に進入しない。
【００８４】
燃料がスプレーターゲットプレート１２と衝突したときに圧力センサ１７が電気信号出力を計測することに加え、ターゲットプレート１２に燃料が衝突していない状態でも電気信号の計測が行われる。圧力センサ１７が計測した、燃料スプレーＳ１がスプレーターゲットプレート１２に衝突した場合の電気信号出力と衝突していない場合の電気信号出力との差から、第１スプレーＳ１の軸線方向スプレー力Ｆｐを計算する。スプレーターゲットプレート１２が、プランジャー１３の軸線に沿って移動するように拘束されているため、プランジャー１３の軸線に沿った軸方向スプレー力だけが圧力センサ１７によって記録される。
【００８５】
試験期間Ｔ中に計測チャンバ６に集められた、スプレー／ジェットＳ１からの燃料は、計測チャンバ６から、出口パイプ２３を通って、第１燃料流計測システム（図示せず）に流入し、ここで、その質量又は体積を計測することによって定量化される。次いで、体積を計測した場合には、上掲の方程式２を使用して、或いは、計測された燃料の質量を試験期間Ｔで除することによって、計測質量流量ｍ’を計算する。次いで、第１スプレー穴２７ａの運動量効率η１についての正確な値を、計測軸方向スプレー力Ｆｐ及び質量流量ｍ’から、方程式１０を使用して計算する。ここで、Ｐ１は、インジェクタノズル１に供給された燃料の圧力であり、Ｐ２は主チャンバ２５内の圧力である。
【００８６】
【数１３】
2010533265.tif 000014
【００８７】
計測チャンバ６に進入しない他のスプレー穴２７ｂ乃至２７ｎから出た燃料スプレーＳ２乃至Ｓｎと対応する組み合わせ燃料流は、主チャンバ２５に集められ、出口２４から第２燃料流計測システム（図示せず）に流入し、ここで、第１燃料流計測システムに関して上文中に説明したように、試験期間Ｔに亘って定量化される。第１及び第２の燃料流計測システムからの計測値を組み合わせることによって、ノズル１からの総質量流量を定量化する。更に、これらの二つの計測値の比から、総質量流量に対する特定のスプレー穴の質量流量を計算できる。
【００８８】
他のスプレー穴２７（ｂ−ｎ）の運動量効率ηｎを、角度１０及び１１を適当に設定することによって、上文中に説明した方法と同様の方法で計測する。これは、サンプルノズル１のニードル２に影響を及ぼすことなく行うことができる。このことは、ノズルスプレーＳｎの各々について、全てのスプレー力Ｆｐ及び質量流量ｍ’を計測する際、ノズル１内でのニードル２の偏心度が同じであるということを意味する。これにより、所与のサンプルノズル１のスプレー毎の均等性を、質量流量ｍ’及び運動量効率ηｎの両方に関し、ニードル２をノズル１内で所与の位置に置いた状態で計算できる。
【００８９】
マイクロメータ４を使用してニードルリフトを調節し、上文中に説明した計測を、様々なニードルリフト値について繰り返す。図４に示す構成及び上文中に説明した方法は、サンプルノズル１の運動量効率ηｎ並びに質量流量ｍ’の正確であり且つ包括的な特徴を提供する。
【００９０】
図３は、図４の試験装置で計測した、様々な異なるノズル設計及びスプレー穴形状設計についてのサンプル運動量効率値ηｎを示す。これらの結果は、図４の試験装置で計測したノズル運動量効率値ηｎと、試験装置で計測が行われたのと同じノズルサンプルについて１気筒エンジンについて計測された排気スモーク値との相関を示す。これらの結果は、運動量効率ηｎが高いノズル設計では、エンジンの排気スモークが減少することを示す。
【００９１】
ノズルサンプルの評価を行うため、本発明の試験装置により、質量流量ｍ’、スプレー力Ｆｐ、及び運動量効率値ηｎを、各スプレー穴２７ｎについて、様々なニードルリフト設定で、１％の十分な精度で、必要なだけ詳細に計測できる。プランジャー１３に沿った軸方向スプレー力だけがセンサ１７のところで現れるように、スプレーターゲットプレート１２をプランジャー１３の軸線に沿って移動するように拘束することによって、正確な計測が保証される。更に、圧力センサ１７は、ターゲットプレート１２から離して配置されているため、従来技術のシステムに固有の振動が加わらない。
【００９２】
マルチホールノズル１の個々の燃料スプレー／ジェットＳｎの有効スプレー方向及び初期夾角を計測するための技術を、図４及び図５を参照して説明する。
第１ノズルスプレー穴２７ａからのスプレーＳ１を調査し、これによってこのスプレー穴からの燃料スプレー／ジェットの有効方向を決定するため、サンプルノズル１と計測チャンバ６の相対的配向を上文中に説明したように設定する。
【００９３】
ノズル入口５の電子バルブを開放し、燃料をサンプルノズル１に連続的に流す。スプレー／ジェットＳ１が計測チャンバ６内のスプレーターゲットプレート１２のスプレー衝突面２８に衝突するとき、スプレージェットＳ１の軸方向スプレー力Ｆｐを圧力センサ１７を使用して上述の方法に説明したのと同じ方法でモニター（すなわち、監視）する。スプレー力Ｆｐをモニターするのと同時に、図４に示すように、計測チャンバ６を水平軸線を中心として枢動し、試験装置の垂直軸線９と計測チャンバ軸線８との間の垂直方向角度１１を変化させる。
【００９４】
計測チャンバ軸線８の垂直方向角度１１を、設計スプレー穴軸線ｘ（図２参照）のいずれかの側に小さな段階をなして又はゆっくりと変化させながら、スプレー力Ｆｐの値を記録する。これにより、図５に示すように、垂直軸線９に対する垂直方向角度１１の絶対値と、Ｆｐとに関するグラフが得られる。図５に示すように、垂直方向角度Ｃは、燃料スプレー／ジェットＳ１の真の軸線、即ち燃料スプレー／ジェットＳ１の有効方向と整合した計測チャンバ軸線８と一致する。図５に示す、角度１１に対する力のグラフから角度Ｃを決定する方法を、以下に図４及び図５を参照して説明する。
【００９５】
計測チャンバ軸線８の垂直方向角度１１が燃料スプレー／ジェットＳ１の真の軸線のいずれかの側にずれると、図５で曲線Ｇ１が示す計測された力Ｆｐは、先ず最初に、既知の関係に従って徐々に減少する。この関係には、スプレー力Ｆｐの成分を、角度Ｃについての初期仮定を使用して、計測チャンバ軸線８の垂直方向角度１１に沿った構成要素に分解することが含まれる。これにより、図５に破線の曲線Ｇ２で示す補正力グラフの最初の推定値が得られる。
【００９６】
図５に角度Ｅによって示す、角度Ｃからの垂直方向角度１１の特定のずれでは、計測チャンバ６の穴７の上縁部又は下縁部が、計測チャンバ６に進入する燃料スプレー／ジェットＳ１の部分を切り始める。この角度Ｅを越えると、計測チャンバ軸線８は、角度Ｃから更に離れ、スプレー力Ｆｐは、スプレー／ジェットＳ１が図５の角度Ｄで完全に遮断されるまで急速に低下する。
【００９７】
補正済スプレー／ジェット力Ｇ２が最大値（Ｆｐ最大値）の５０％まで低下した角度Ａは、図５の角度に対するスプレー力Ｆｐのプロットから推定（演繹）できる。垂直方向角度１１の真の値は、垂直平面内での燃料スプレー／ジェットＳ１の有効方向と一致し、角度Ａ−Ｃの差を加えることによって又は減じることによって角度Ａから推定できる。この角度差Ａ−Ｃは、計測チャンバ軸線８と垂直軸線９との交点で、穴７の上縁部又は下縁部が、計測チャンバ軸線８に対して境界を定める既知の角度である。
【００９８】
上文中に説明した分析工程は、角度Ｃの値についての新たな推定値を提供する。次いで、Ｃの値が収束（収斂）して補正済曲線Ｇ２を提供するまで、上文中に説明した工程を連続的に繰り返す。Ｃの値をチェックするため、曲線の他方の側についてこの計算を同じ方法で行ってもよい。別の態様では、曲線の両側を計測する場合、角度Ａ及びＢの二等分線から角度Ｃを推定できる。ここで、角度Ａ及びＢは、穴７の下縁部及び上縁部の夫々でスプレー／ジェットを遮断する、５０％Ｆｐ最大値である。
【００９９】
燃料スプレー／ジェットの有効方向について計測した値を使用し、様々なスプレー穴形状及び他の内部設計特徴を持つノズル設計が、エンジンのエミッション性能を最も最適化する補正スプレー／ジェットターゲット方向を提供することを保証する。
【０１００】
更に、計測チャンバ６の穴７がスプレー／ジェットＳ１を遮断し始める角度と対応する角度Ｅと、穴７が全てのスプレー／ジェットＳ１を遮断する角度と対応する角度Ｄとの間の差を計算することによって、角度１１に対して記録した図５のスプレー力Ｆｐのプロットから、垂直方向初期ジェット夾角２６を推定できる。
【０１０１】
有効スプレー／ジェットターゲット方向及び初期夾角を、水平平面内で、上文中に説明したのと同様の方法で計測する。但し、ノズル１が取り付けられた燃料インジェクタを、計測チャンバ６が取り付けられた主チャンバ２５に対して垂直軸線９を中心として回転し、図４の水平方向角度１０を変化したことを除く。
【０１０２】
垂直平面及び水平平面の両方で計測した初期ジェット夾角の値を使用し、スプレー／ジェットの対称性をチェックする。これらの値を、また、使用して、様々なスプレー穴形状及び他の内部設計特徴を持つノズル構造が、所与のエンジン設計でスプレー侵入を最良にし且つエミッションを最少にする上で、適当な初期ジェット夾角を提供することをチェックすることができる。
【０１０３】
上述の計測を個々のスプレー穴Ｓｎの各々について繰り返し、各穴について、マイクロメータ４を調節することによって、所定範囲のニードルリフト値について計測を繰り返す。図５に示すプロットは、プロセスを逆の順序で行うことによっても、即ち、最初に計測チャンバ軸線８を図５の角度Ｃから大きく離し、燃料が穴７を通って計測チャンバ６に実質的に進入しないようにすることによっても、同様に得ることができるということは理解されよう。次いで、スプレー力Ｆｐをモニターしながら、計測チャンバ軸線８の角度を、図５の角度Ｃに向かって、ゆっくりと又は小さな段階をなして減少させる。スプレー力Ｆｐは、図５に示すように、角度が角度Ｃに近づくにつれて増大する。
【０１０４】
図４の試験装置の作動をコンピュータの制御下で自動化する。ステッパモータ（図示せず）が歯車被駆動機構（図示せず）を作動し、マイクロメータ４を設定し、ニードルリフトを制御し、ノズル１及び計測チャンバ６の移動を制御し、これによって、垂直方向角度１１及び水平方向角度１０を調節する。コンピュータは、更に、ノズル入口５の電子式バルブ（図示せず）を制御し、ノズル１への燃料供給を自動化する。更に、圧力センサ１７からの電気信号をコンピュータにフィードバックし、第１及び第２の燃料流計測システムをコンピュータで制御する。しかしながら、試験装置は、手動で、即ち、モータ及び／又はコンピュータによって提供される自動化なしで、制御してもよい。
【０１０５】
本発明に従って上文中に説明した試験装置及び様々な関連した計測技術は、インジェクタノズルが発生する燃料スプレー／ジェットを特徴付ける包括的手段を提供するということは理解されよう。
簡単に述べると、本発明によって以下の計測が行われる。
（ｉ）ノズルの各スプレー穴から出る個々の燃料の質量流量の計測。これによって、様々なスプレー穴からの穴毎の質量流量の分布を特徴付けることができる。
（ｉｉ）ノズルの個々のスプレー穴の各々についての運動量効率の計測（例えば、平均値を計算することによって個々の運動量効率を組み合わせ、ノズルの全体としての運動量効率を得る）。
（ｉｉｉ）各スプレー穴についての実／有効スプレー／ジェットターゲット方向の計測。これによって、設計スプレー穴軸線をチェックできる。
（ｉｖ）垂直平面及び水平平面の両方での各燃料スプレー／ジェットの初期ジェット夾角の計測。
（ｖ）エンジンでのノズル及びインジェクタの動的作動中に生じる値と対応するノズルニードルリフトの所定範囲の選択された値についての、上掲の（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、及び（ｉｖ）の全ての計測。
【０１０６】
上掲の（ｉ）乃至（ｖ）に記載したパラメータは、所与のノズル設計形体、スプレー穴の数、及びノズルの全燃料質量流量についての、エンジンでのノズルの燃焼及びエミッション性能を本発明に従って決定する上で最も重要なパラメータである。
【０１０７】
本発明の範囲内でこの他の多くの変更を行うことができる。従って、本発明の範囲を示すものとして、以上の詳細な説明でなく、添付の特許請求の範囲を参照すべきである。
【符号の説明】
【０１０８】
１  燃料インジェクタノズル
２  ノズルニードル
３  ニードル座
４  マイクロメータ
５  入口ドリル穴
６  計測チャンバ
７  円形開口部
８  計測チャンバ軸線
９  試験装置の垂直軸線
１２  スプレーターゲットプレート
１３  第１プランジャー
１４  第１盲ボア
１６  Ｔ字形の部材
１７  圧力センサ
１８  第２盲ボア
１９  第２プランジャー
２０  プラットホーム
２１、２２  移動ストップ
２３  出口パイプ
２４  出口
２５  主チャンバ
２７ａ  第１スプレー穴出口
２７ｂ  第２スプレー穴出口
２８  スプレー衝突面
２９  上端
【図１】
2010533265.tif 000016
【図２】
2010533265.tif 000017
【図３】
2010533265.tif 000018
【図４】
2010533265.tif 000019
【図５】
2010533265.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月15日(2010.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホール燃料インジェクタノズル（１）を試験するための装置であって、
前記マルチホール燃料インジェクタノズル（１）は、該マルチホール燃料インジェクタノズル（１）の複数のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料スプレー（Ｓｎ）を制御するためのノズルニードル（２）を有しており、
前記装置は、
前記マルチホールノズル（１）用の取り付け手段と、
前記マルチホールノズル（１）に燃料を供給するための燃料供給手段と、
前記マルチホールノズル（１）に燃料が前記燃料供給手段によって供給されたとき、前記マルチホールノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）を捕捉するための計測チャンバ（６）と、
前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）のスプレー力（Ｆｐ）を決定するための手段（１７）とを含み、
前記マルチホールノズル（１）は、前記計測チャンバ（６）の外側に取り付けられており、前記装置は、前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）が前記計測チャンバ（６）内に差し向けるように構成されており、
前記マルチホールノズル（１）及び前記計測チャンバ（６）の相対的配向は、前記複数のノズルスプレー穴出口（２７ｎ）のうちの任意の一つのノズルスプレー穴出口からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）を前記計測チャンバ（６）内に差し向けることができるように、調節できる、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記穴（７）は、前記計測チャンバ（６）の実質的に円錐形の壁内に形成されており、
前記円錐形の壁は、計測チャンバ軸線（８）を中心として対称であり、前記計測チャンバ軸線（８）は、前記穴（７）の中心を通り、前記ノズルニードル（２）の長さ方向軸線（９）に対して交差方向に延びており、
前記計測チャンバ（６）は、枢軸を中心として枢動するように構成されており、前記枢軸は、前記ノズルニードル（２）の前記長さ方向軸線（９）及び前記計測チャンバ軸線（８）の両方に対して実質的に垂直であり、また、前記枢軸は、前記複数のノズルスプレー穴出口（２７ｎ）の夫々の軸線（ｘ）が前記長さ方向軸線（９）と交差する場所の近くで、前記ノズルニードル（２）の前記長さ方向軸線（９）と交差する、装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、
更に、主チャンバ（２５）を備え、該主チャンバ（２５）内に前記計測チャンバ（６）が配置され、前記取り付け手段は、前記マルチホールノズル（１）が前記主チャンバ（２５）内に延びるように構成されており、
前記主チャンバ（２５）は、前記計測チャンバ（６）内に差し向けられていない他のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料を集めることができるように構成されており、
前記主チャンバ（２５）は燃料用出口（２４）を含み、前記出口（２４）は、前記主チャンバ（２５）内に集められた燃料を定量化するための計測システムと流体連通している、装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置において、
更に、前記計測チャンバ（６）内に取り付けられたターゲット（１２）を含み、
前記ターゲット（１２）はセンサ（１７）に連結されており、前記センサ（１７）は、前記ターゲット（１２）から遠方に配置されており、
前記装置は、前記個々のノズルスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）が、前記ターゲット（１２）に差し向けられるように構成されており、
前記センサ（１７）は、前記ターゲット（１２）に衝突する前記燃料スプレー（Ｓｎ）のスプレー力（Ｆｐ）を決定するように較正される、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記センサ（１７）は、主チャンバ（２５）の外側に配置されており、
前記主チャンバ（２５）の内部に、前記計測チャンバ（６）が配置されており、
前記マルチホールノズル（１）が、前記主チャンバ（２５）の内に延びている、装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の装置において、
前記センサ（１７）は、閉鎖液圧回路を通して前記ターゲット（１２）に連結されている、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記ターゲット（１２）は、ボア（１４）内に摺動可能に受け入れられたプランジャー（１３）に取り付けられており、前記ボア（１４）は、前記ターゲット（１２）を実質的に線形方向に移動するように拘束する、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記ボア（１４）は、液圧流体が入った導管（１５）によって前記センサ（１７）に連結されている、装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の装置において、
前記プランジャー（１３）は、前記ボア（１４）内で周期的に回転し又は揺動することによって、前記ボア（１４）内での前記プランジャー（１３）の静摩擦を小さくするように構成されている、装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の装置において、
前記マルチホールノズル（１）と前記計測チャンバ（６）とは、それらの間で相対的に回転できるようになっている、装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の装置において、
前記取り付け手段内で前記マルチホールノズル（１）の垂直方向位置を変化させることができる、装置。
【請求項１２】
マルチホール燃料インジェクタノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料スプレー（Ｓｎ）を試験するための装置であって、
前記マルチホール燃料インジェクタノズル（１）用の取り付け手段と、
前記マルチホールノズル（１）に燃料を供給するための燃料供給手段と、
前記マルチホールノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から前記燃料スプレー（Ｓｎ）が差し向けられるスプレーターゲットプレート（２８）と、
前記スプレーターゲットプレート（２８）に連結されており、前記スプレーターゲットプレート（２８）に衝突する前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）のスプレー力（Ｆｐ）を決定するように較正されたセンサ（１７）とを含み、
前記センサ（１７）は前記スプレーターゲットプレート（２８）から遠方に配置されている、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
更に、主チャンバ（２５）を備え、
前記スプレーターゲットプレート（２８）は、前記主チャンバ（２５）内に配置され、
前記センサ（１７）は、前記主チャンバ（２５）の外側に配置されている、装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の装置において、
前記センサ（１７）は、閉鎖液圧回路を通して前記スプレーターゲットプレート（２８）に連結されている、装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、
前記スプレーターゲットプレート（２８）は、第１ボア（１４）内に摺動可能に受け入れられた第１プランジャー（１３）に取り付けられており、前記第１ボア（１４）は前記スプレーターゲットプレート（２８）を実質的に線形方向に移動するように拘束する、装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
前記第１プランジャー（１３）は、前記第１ボア（１４）内で周期的に回転し又は揺動することによって、前記第１ボア（１４）内での前記第１プランジャー（１３）の静摩擦を小さくするように構成されている、装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の装置において、
前記第１ボア（１４）は、液圧流体が入った導管（１５）によって、前記センサ（１７）に連結されている、装置。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の装置において、
前記閉鎖液圧回路は、前記第１ボア（１４）及び前記センサ（１７）と流体連通した実質的に垂直な第２ボア（１８）を含む、装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、
前記装置は、更に、前記第２ボア（１８）内に摺動可能に受け入れられた第２プランジャー（１９）を含み、前記第２プランジャー（１９）は、既知の質量を支持するための手段を含み、これによって前記センサ（１７）を較正する、装置。
【請求項２０】
マルチホールインジェクタノズル（１）の複数のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料スプレーを制御するためのノズルニードル（２）を持つマルチホール燃料インジェクタノズル（１）を試験するための方法であって、
前記マルチホール燃料インジェクタノズル（１）に所定の試験期間（Ｔ）に亘って燃料を供給する工程と、
前記所定の試験期間（Ｔ）中に前記マルチホールノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る燃料スプレー（Ｓｎ）を第１チャンバ（６）内に集める工程と、
前記所定の試験期間（Ｔ）中に前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレー（Ｓｎ）によって、前記第１チャンバ（６）内に配置されたターゲット（１２）に及ぼされた前記スプレー力（Ｆｐ）を決定する工程と、
前記スプレー穴出口（２７ｎ）のうちの別の一つのスプレー穴出口から前記燃料スプレー（Ｓｎ）を前記第１チャンバ内に差し向けるように、前記マルチホールインジェクタノズル（１）及び前記第１チャンバ（６）の相対的配向を調節する工程とを含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、
前記所定の試験期間（Ｔ）中に前記第１チャンバ（６）内に集められた燃料の量を計測することによって、前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）からの前記燃料スプレーの質量流量（ｍ’）を決定する工程を含む、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法において、
前記試験期間（Ｔ）中、前記質量流量（ｍ’）及びスプレー力（Ｆｐ）を同時に決定する、方法。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の方法において、更に、
前記所定の試験期間（Ｔ）中、前記マルチホールノズル（１）の前記他のスプレー穴出口（２７ｎ）から出た前記燃料スプレー（Ｓｎ）を第２チャンバ（２５）に集める工程と、
前記所定の試験期間（Ｔ）中に前記第２チャンバ（２５）に集められた燃料の量を計測することによって、前記他のスプレー穴出口（２７ｎ）からの燃料の前記質量流量（ｍ’）を決定する工程とを含む、方法。
【請求項２４】
穴（７）が形成された計測チャンバ（６）を使用してマルチホール燃料インジェクタノズル（１）を試験する方法であって、
前記マルチホールノズル（１）に燃料を供給する工程と、
前記マルチホールノズル（１）及び前記計測チャンバ（６）の相対的配向を調節する工程と、
前記穴（７）を通って前記計測チャンバ（６）に進入する燃料の前記スプレー力（Ｆｐ）をモニターし、これによって、前記マルチホールノズル（１）の個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る前記燃料スプレー（Ｓｎ）の有効方向及び／又は初期夾角を決定する工程とを含む、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、
前記マルチホールノズル（１）及び前記計測チャンバ（６）の相対的配向を調節するとき、前記マルチホールノズル（１）に燃料を連続的に供給し、前記スプレー力（Ｆｐ）を連続的にモニターする、方法。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載の方法において、
前記計測チャンバ（６）を前記マルチホールノズル（１）に対して移動する、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
前記計測チャンバ（６）を実質的に垂直な平面内で移動し、これによって、前記マルチホールノズル（１）の前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る前記燃料スプレー（Ｓｎ）の前記垂直平面内での有効方向及び／又は初期夾角を決定する、方法。
【請求項２８】
請求項２６又は２７に記載の方法において、
前記計測チャンバ（６）を実質的に水平平面内で移動し、これによって、前記マルチホールノズル（１）の前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る前記燃料スプレー（Ｓｎ）の前記水平平面内での有効方向及び／又は初期夾角を決定する、方法。
【請求項２９】
請求項２４乃至２８のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記方法は、更に、
前記計測チャンバ（６）を前記マルチホールノズル（１）に対し、一方向で、スプレー力（Ｆｐ）の減少がモニターされる第１位置まで移動する工程と、
前記計測チャンバ（６）を、同じ方向で、モニターされたスプレー力（Ｆｐ）が実質的にゼロにまで減少する第２位置まで移動し続ける工程とを含み、
前記計測チャンバ（６）の前記第１の位置と前記第２の位置との間の差から、前記個々のスプレー穴出口（２７ｎ）から出る燃料の初期夾角を決定する工程を含む、方法。
【国際調査報告】
2010533265.tif 000021
2010533265.tif 000022
2010533265.tif 000023
2010533265.tif 000024
2010533265.tif 000025
2010533265.tif 000026