(57)【要約】  燃料噴射フィードバックシステムは、燃料噴射器の内部に配置される光源と、燃料噴射器の内部に配置される光学センサと、光学センサに電子的に接続された計算装置とを含む。光源は、キャビテーションによって反射されることができる光を放出するように構成された装置である。光源は、燃料噴射器のニードル又はノズル上若しくは内部、又は燃料噴射器内部の様々な他の場所に配置され得る。光学センサは、燃料噴射器の内部で起こったキャビテーションから反射された光を受け取ることに起因して光の強度を検出するように構成される。
2015500417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射器（２０５）の内部に配置される光学センサ（２２２）と、
前記光学センサ（２２２）に電子的に接続された計算装置と、
を含み、前記燃料噴射器（２０５）は、オリフィス（２０８）を備えたノズル（２０７）を有し、前記光学センサ（２２２）は、前記燃料噴射器（２０５）の内部で光を受け取るように配置され、前記計算装置は、前記光学センサ（２２２）で受け取られた光の強度で燃焼を検出するように構成される、燃料噴射フィードバックシステム。
【請求項２】
前記光学センサ（２２２）は、前記燃料噴射器（２０５）の外部で起こる燃焼から光を受け取るように配置され、前記光は、前記ノズル（２０７）の前記オリフィス（２０８）を通って前記外部の燃焼から前記光学センサ（２２２）に伝わる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記光学センサ（２２２）は、光ファイバー組立品の１つ以上の検出用の光ファイバーを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記燃料噴射器（２０５）はニードル（２１０）を更に含み、前記光学センサ（２２２）は、前記ニードル（２１０）の内部に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ノズル（２０７）は更に壁を含み、前記光学センサ（２２２）は、前記ノズル（２０７）の前記壁の内部に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記燃料噴射器（２０５）の内部に配置される光源（２２１）を更に含み、前記光源（２２１）は更に、光を前記燃料噴射器（２０５）の内部で起こるキャビテーションに向けるように配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記光学センサ（２２２）は、前記燃料噴射器（２０５）の内部で起こるキャビテーションから反射される光を受け取るように配置される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記光源（２２１）は、光を前記燃料噴射器（２０５）の前記ノズル（２０７）の前記オリフィス（２０８）の内部で起こるキャビテーションに向けるように配置される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記光学センサ（２２２）は、光ファイバー組立品の１つ以上の検出用の光ファイバーを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記光源（２２１）は、光ファイバー組立品の１つ以上の放出用の光ファイバーを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光学センサ（２２２）は、光ファイバー組立品の１つ以上の検出用の光ファイバーを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記光源（２２１）は、光ファイバー組立品の１つ以上の放出用の光ファイバーを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記燃料噴射器（２０５）の内部に配置される光源（２２１）を更に含み、前記光源（２２１）は更に、光を前記燃料噴射器（２０５）の内部で起こるキャビテーションに向けるように配置される、請求項４に記載のシステム。
【請求項１４】
前記光源（２２１）は前記ニードル（２１０）の内部に配置される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記燃料噴射器（２０５）の内部に配置される光源（２２１）を更に含み、前記光源（２２１）は更に、光を前記燃料噴射器（２０５）の内部で起こるキャビテーションに向けるように配置される、請求項５に記載のシステム。
【請求項１６】
前記光源（２２１）は、前記ノズル（２０７）の前記壁の内部に配置される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
燃料噴射器（２０５）の内部に配置されるとともに、前記燃料噴射器（２０５）の外部からの光を受け取るように配置される光学センサ（２２２）と、
前記光学センサ（２２２）に電子的に接続された計算装置と、
を含み、前記計算装置は、前記光学センサ（２２２）で受け取られた光の強度で燃焼を検出するように構成される、燃料噴射フィードバックシステム。
【請求項１８】
前記燃料噴射器（２０５）の内部に配置される光源（２２１）を更に含み、前記光源（２２１）は更に、光を前記燃料噴射器（２０５）の外部で起こるキャビテーションに向けるように配置される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記光学センサ（２２２）は、光ファイバー組立品の１つ以上の検出用の光ファイバーを含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記光源（２２１）は、光ファイバー組立品の１つ以上の放出用の光ファイバーを含む、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１１年１２月１日出願の米国特許出願第１３／３０９，５４６号の利益を主張し、それは２００８年９月１９日出願の米国特許出願第１２／２３３，６１５号、現在は米国特許第７，９７５，５３５号の分割である２０１１年６月２１日出願の米国特許出願第１３／１５３，４１７号、現在は米国特許第８，２０５，４９１号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、燃料噴射器からフィードバックを得るためのシステム及び方法に関する。より詳しくは、本発明は、燃料噴射器を監視するために、燃料噴射器による噴射の量及び速度形状を明らかにするための方法及び装置にする。
【背景技術】
【０００３】
近年、燃費及び環境への気配りに対する関心の増加は、これらの関心事に取り組むために、輸送業界が新しい技術を開発することを余儀なくさせている。燃料噴射システムでは、燃費及び排出は燃料噴射特性によって決まっている。例えば、燃料噴射の開始、終了、持続時間、及び速度は、機械加工公差、経年劣化、燃料特性、及び燃料圧力測定値に応じて変化する。燃料噴射における変動は、排気ガス、動力、及び燃料消費における対応する変化をもたらす。燃料噴射特性を測定することは、変動、排出及び燃料消費を低減するために、並びに様々な作動燃料についての燃焼をより最適化するために、閉ループ制御を可能にする。
【０００４】
燃料特性は、エンジン性能及び燃料消費に大きな影響を有する。地方のポンプ場でのディーゼル単独での変化は、燃料消費を最大４％まで、並びにＮＯｘ、ＰＭ、ＣＯ、及びＨＣの排出をそれぞれ１２％、５０％を超えて、４０％、及び１７％まで変え得る。一般的に、エンジン校正は作動燃料の燃料特性を仮定しており、したがってエンジンがディーゼルで作動しているか又はバイオディーゼルで作動しているかに拘わらず、同じ噴射タイミング条件を使用する。噴射及び燃焼特性に関するフィードバックから、噴射タイミングは、様々な燃料について燃焼を最適化するために修正されることができる。
【０００５】
今後のエンジンは、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）及び予混合圧縮自着火燃焼（ＰＣＣＩ）などの進歩した燃焼方法を用いることができる。進歩した燃焼エンジンは、噴射タイミング及び燃焼に非常に敏感であり、点火タイミングの継続した調節を必要とする。したがって、燃焼フィードバックの仕組みが必要とされる。進歩した燃焼を研究している研究所の研究用エンジンは、通常はシリンダー内の圧力変換器を使用するが、それは高価であり、更に燃焼室での空間を必要とする。
【０００６】
キャビテーションは、液体が高圧から相対的な低圧に、非常に急激な圧力低下を受けた時に起こる自然現象である。この圧力低下は、液体内部に生じる空洞、すなわち泡をもたらし、そしてこれらの空洞が「キャビテーション」と呼ばれる。燃料噴射器では、例えば噴射器内部の液体は３０，０００ｐｓｉに近づき、エンジンの噴霧室又は燃焼室内に噴射された際に、数ミリ秒の間に液体の圧力は大気レベルまで低下し得る。この圧力低下の結果として、燃料噴射器を通って流れる流体は、燃料噴射器内の複数の場所で、並びに上述のとおり燃料噴射器のノズルのすぐ外側である噴霧室又は燃焼室で、空洞を作る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、必要なものは、作動している燃焼機関の燃料噴射器の内部で実行されるように適応された燃料噴射のフィードバック装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
燃料噴射フィードバックシステムは、概して、光学センサと、光学センサに電子的に接続された計算装置とを含む。光学センサは燃料噴射器の内部に配置され、燃料噴射器はオリフィスを備えたノズルを有し、光学センサは燃料噴射器の内部で光を受け取るように配置される。光学センサは、その周囲から光を受け取るように構成された装置である。例えば、光学センサは、キャビテーションから反射された光を受け取ることに起因して光の強度を検出するように構成される。計算装置は、時間の関数として光学センサによって受け取られた光の強度における攪乱を検出するように構成される。計算装置は、センサによって受け取られた光の強度における変化を検出して、そのような光の攪乱の持続時間を計算することができるいずれかのコンピュータ又は電子装置である。光の「攪乱」は、光学センサによって受け取られた光の強度における変化である。
【０００９】
一般的に、光の攪乱の始まりは噴射パルスの開始を示し、光の攪乱の終わりは噴射パルスの終わりを示す。例えば、攪乱の始まりは、キャビテーションの形成を示し、したがって燃料噴射パルスの開始時間を示し得る。そして、光の攪乱の消散は、キャビテーションの消散を示し、したがって燃料噴射パルスの停止時間を示す。計算装置は、キャビテーションの存在の持続時間を計算し、それによって噴射パルスの概算の持続時間を計算するために、キャビテーションの始まりの時間及び終わりの時間を含む。この持続時間に、流体が流れるようにして燃料噴射器に接続された流量計によって示された体積流量率を掛けることによって、その特定の燃料噴射パルス中の噴射流体の概算の容積を計算する。
【００１０】
別の実施形態では、燃料噴射フィードバックシステムは、燃料噴射器の内部に設置するように構成された光源と、燃料噴射器の内部に設置するように構成された光学センサと、光学センサに電子的に接続された計算装置とを含む。光源は、キャビテーションによって反射されることができる光を放出するように構成された装置である。例えば、光源は、レーザー、１つ以上のＬＥＤ光、光ファイバー組立品の放出用の光ファイバー、又はいずれかの他の光源である。光源は、ニードル上若しくは内部、ハウジングの内面上、又は燃料噴射器の内部の様々な場所に配置され得ることが理解される。
【００１１】
一つの実施形態では、燃料噴射器内部の光源は、光をオリフィスの内部端に向けて使用される。光源は一定強度の光を放出するように構成され、光学センサは、キャビテーションが存在しない場合には燃料噴射器の内部で反射された一定強度の光を受け取る。キャビテーションが内部端近くに生じた場合には、キャビテーションは生成後すぐに光の反射をもたらし、燃料噴射器内の光学センサは、キャビテーションから反射された更なる光を受け取る。
【００１２】
別の実施形態では、光源及び光学センサは光ファイバー組立品を含む。すなわち、光源は放出用の光ファイバーを含み、光学センサは検出用の光ファイバーを含む。この実施形態では、１つ以上の光ファイバーのストランドの設置を容易にするために、光ファイバーの導管の孔が本体内部に開けられる。ノズルキャップ及びニードルもまた、光ファイバー設置のための更なる導管を作るために必要に応じて孔を開けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による、燃料噴射器を試験するための本発明の装置の一実施形態の概略図である。
【図２】複数の検出用の光ファイバーと、噴霧室に光を供給する１つの放出用の光ファイバーとを有する光ファイバー組立品の実施形態の断面図である。
【図３】実線で示された重複する多重噴射パルスと、グラフ上で破線として噴射についての開始及び停止時間を示す本発明の装置の光学ピックアップセンサ若しくはダイオード検波センサ又は電力増幅器を示し、噴射開始時から噴射器圧力のピークまで進む斜めの線が、体積流量率を計算するための上昇する圧力波形を推定するために使用されることができるようにされる。
【図４】光検出、噴射器への電流、及び圧力軌跡によって噴射の開始及び停止時間を測定する噴射事象のグラフである。
【図５】一般的な燃料噴射器の等角図である。
【図６】一般的な燃料噴射器の平面図である。
【図７】設置された燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態を有する一般的な燃料噴射器のＡ−Ａ断面図である。
【図８】設置された燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態を有する一般的な燃料噴射器の先端の拡大断面図である。
【図８Ａ】設置された燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態を有するノズルの一部の拡大断面図である。
【図８Ｂ】燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態における放出用及び検出用の光ファイバーの配置を示す、燃料噴射器の先端の拡大断面図である。
【図９】基底部と接触し、それによりオリフィスを流体の流れから密閉するニードルを示すノズルの拡大断面図である。
【図１０】上昇した位置で基底部との接触から離れ、それによりオリフィスを流体の流れに開放するニードルを示すノズルの拡大断面図である。
【図１１】設置された燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態を有する一般的な燃料噴射器のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】設置された燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態を有する一般的な燃料噴射器の先端の拡大断面図である。
【図１２Ａ】設置された燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態を有するノズルの一部の拡大断面図である。
【図１２Ｂ】燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態の配置を示す、ノズルの拡大断面図である。
【図１３】図１２Ｂに示された図の更なる拡張である。
【図１４】設置された燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態を有するノズルの一部の拡大断面図である。
【図１５】燃料噴射フィードバックシステムの一実施形態の配置を示す、ノズルの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
開示は、多重パルス及び単一パルスの噴射事象の両方を含む噴射事象を定量化するための装置及び方法の両方である。装置は、噴射事象の一部を分離するための圧力室を含む。事象の一部を分離することによって、装置は、噴射圧力の検出において「ノイズ」を発生し得る圧力波及び反射を低減する。装置は、キャビテーションの不透明特性に基づいて、光学的な計時装置を使用して噴射の開始及び停止時間を検出することを更に含むことができる。
【００１５】
本発明の装置及び方法は、多重パルス噴射の燃料噴射量、変化、及び／又は速度を測定するために実施される時に特に利点がある一方で、それらは従来の単一噴射パルス方法で作動可能な燃料噴射器のパラメータを測定するためにも使用されることができる。当業者によって理解されることができるように、多重パルスのコモンレール噴射システムは、単一パルスの噴射を提供するために従来の方法で作動することができる。本発明は、単一及び多重パルス噴射の両方を正確に測定するために使用されることができる。
【００１６】
用語「光」は、本明細書において、キャビテーションによって散乱されることができる検出可能な電磁スペクトルを含めて使用される。一実施形態では、「光」は、電磁スペクトルでの可視光として定義され得る。
【００１７】
ここでより詳細に図を参照すると、複数図面に渡って同様の番号は同様の構成を示しており、図１〜４は、本発明の多重パルス及び単一パルスの噴射事象の両方を含む噴射事象を定量化するための装置及び方法を、本発明の種々の実施形態で示す。
【００１８】
図１は、燃料噴射器を試験するための本発明の装置を示す。図は、燃料噴射器４を収容することができる取付具組立品６を示し、異なる大きさの様々な噴射器を収容するために、様々な大きさのブッシュを含むことができる。取付具組立品６は、試験される燃料噴射器４に適合する大きさの開口部を含む。燃料噴射器４は、収容する取付具組立品の開口部に挿入され、取付具組立品６の内部に固定される。燃料噴射器４は、単一パルス噴射又は多重パルス噴射を提供することができる。燃料噴射器４は、燃料噴射器４に加圧された燃料を供給するために、流体が流れるようにして燃料供給（図示しない）に接続されることができる。
【００１９】
燃料が供給されると記載されたが、出願人は、用語「燃料」は噴射器４のスプレーチップにより噴射されることができるいずれの液体も包含することを意図する。
【００２０】
噴霧室１０の実施形態が図１に示される。図１は、噴霧室１０の内部に備え付けられる噴射器４のスプレーチップ８を示す。図１に示されるように、噴霧室１０は、取付具組立品６の内部に作られた空洞から形成される。噴霧室１０は、機械加工のために２つの部分から形成されて、パンケーキの外観を有することができる。しかし、噴霧室１０は、様々な形状及び容積を有することができる。
【００２１】
噴霧室１０へは、圧力センサ１４を収容する圧力室１２が、流体が流れるようにして接続される。圧力センサ１４は、圧力室１２内の燃料又は液体の圧力変化を測定して圧力の出力、例えば出力信号を提供するようにされる。圧力変化は、燃料噴射器４によって噴射される燃料の量と対応し、噴射器が作動した時の噴射の速度形状ピークに相関する。圧力室１２内の圧力は、噴霧室１０内の圧力に一致する。
【００２２】
圧力測定値を検出する際に、隔離オリフィス１６は、ノイズを大きく低減するために噴霧室１０から圧力室１２への流体の流れを調節及び隔離する。隔離オリフィス１６は、固定オリフィス又は可変オリフィスにすることができる。そのようなノイズは、一般的には旋回する圧力波及び噴射事象に関連する反射によって生じる。より詳細には、隔離オリフィス１６は、噴霧室１０からの流体の流れを調節又は制限するために与えられる絞り弁にし得る。絞り弁は、噴霧室１０と圧力室１２との間での噴射された液体の流れを制限するために使用されるニードル弁にし得る。隔離オリフィス１６は、噴霧室１０及び圧力室１２に流体が流れるようにして接続される。
【００２３】
加えて、図１に示されるように、取付具組立品６は、測定開始前に取付具組立品６又は圧力室１２から空気を除去できるようにブリード弁１８を含むことができる。更に、噴霧室１０に対して圧力室１２を閉鎖するために噴霧室及び圧力室１２に流体が流れるようにして接続されることができるバルブ組立品２０が、本発明の装置の実施形態に含まれることができる。
【００２４】
流量計２４は、本発明の装置内に含まれて、流体が流れるようにして噴霧室１０に接続される。流量計２４は、噴射事象の間に噴射器４のスプレーチップ８によって散布された液体の流れを測定するようにされる。流量計２４は、例えば高精度の電子容積式流量計である。本発明は、いかなるタイプの流量計にも限定されない。
【００２５】
加えて、図１に示されるようにバルブ組立品２２が実施形態に含まれ、バルブ組立品２２は、流量計２４及び噴霧室１０の両方に流体が流れるようにして接続される。バルブ組立品２２は、例えば自動位置決めのために取り付けられた位置を検出するステッピングモータ又はサーボモータを備えた、調節可能な絞り弁にし得る。
【００２６】
更なる実施形態では、流量計２４への流量変動を抑制するために吸収材２３が含まれる。吸収材２３は、そのような流量変動を抑制するために、流量計２４の前に配置され、流量計２４との流体連結の中にある。吸収材２３はまた、噴霧室１０の内部に設置されてもよい。一実施形態では、吸収材２３の抑制作用は、実施形態では約１３０Ｈｚである自然な共振周波数を約１５倍小さくする。したがって、自然な共振周波数より約１５倍小さいことで、おおよそ１０Ｈｚ未満（１３０／１５＝８．６Ｈｚ）を実現する。一実施形態では、吸収材２３は、エラストマーのブラダ型脈動ダンパ中の少量の低圧ガスにし得る。スプリング又はベローズダンパなどの他のタイプのダンパ２３もまた、本発明の装置に関して使用されることができる。
【００２７】
少なくとも１つの実施形態では、装置は、噴射事象及び生じるパルスを定量化する噴射情報を提供するためのセンサから入力を受け取るための計算装置４２を含む。計算装置４２は、圧力センサ１４、流量計２４、及び光ファイバー組立品４０からの種々の出力を保存する。例示の更なるセンサは、温度測定値を提供するセンサ１１や電流プローブなどである。一実施形態では、光検出組立品並びに一部又は全ての計算装置の機能を、両方の機能の全て又は一部を実行する１つのユニットに組み合わせることができる。例えば、電力増幅器であり、ニュージャージー州、ニュープロビンスのパナソニック  エレクトリック  ワークス  コーポレーション  オブ  アメリカから入手可能な部品番号ＦＸ−３００などである。
【００２８】
所定数の連続した噴射事象を測定及び保存したら、計算装置４２は、圧力センサ１４の出力と共に流量計２４によって測定された噴射の流れを平均する。その際、計算装置４２は、そのような計算を実行及び／又は促進するために、ソフトウェアプログラムを備えることができる。計算された値の補正が、所望の噴射情報を得るために、背圧、温度、燃料の粘度を補うためにされることができる。
【００２９】
更なる実施形態は、流量計２４の出力、圧力センサ１４の出力、及び噴射事象の開始及び停止時間を明らかにする光ファイバー組立品４０から得られた出力を組み合わせることを含む。上記を組み合わせることによって、本発明の装置は、実施形態では約５０μ秒の分解能を達成することができる。更なる実施形態では、１〜１０μ秒の分解能が可能であることが予期される。１μ秒未満の分解能もまた予期される。
【００３０】
図３に示されるように、描かれた重複した複数の噴射パルス及び上述の極めて精細な解像能をもたらすパルスの差異がある。噴射器の圧力波形（実線で示される）のみを用いた場合、噴射の作動又は第２及び第３パルスのバルブの開放は認識できない。圧力波形を光学センサの波形（破線で示される）と組み合わせることによって、バルブ作動（開放）の正確な位置が、光学センサの波形の上向きに進む端と一致する。噴射開始時（破線、光学ピックアップセンサ又はダイオード検波センサの光ファイバーの波形によって決まる）から噴射圧力のピーク（実線、噴射器の圧力波形によって決まる）まで上昇する図３に示された斜めの外挿線は、上昇する圧力波形を推定するために使用されることができ、それは生じた曲線での領域によって示される体積流量率を計算するために使用されることができる。
【００３１】
噴射の開始及び停止時間は、キャビテーションの不透明特性及び光の強度の上昇として本発明の装置において検出されるキャビテーションの光を散乱する能力を用いて明らかにされる。噴射事象は、液体がスプレーチップ８のスプレー孔から出ると噴霧室１０内にキャビテーションを生じる。噴射の開始及び停止時間は、噴霧室１０内で起こる光の強度の上昇及び低下によって明らかにされる。
【００３２】
キャビテーションの検出は、噴霧室１０に噴射圧力の約１．５〜３％まで、又は別の実施形態では約２％の背圧を追加することによって更に増強されることができる。したがって、例えば噴射圧力が１０００ｐｓｉであれば、背圧は約２０ｐｓｉになり得る。背圧は、基本的にキャビテーションのスプレー噴流を「激しくし」又は集中させる。あまりに大きな背圧が加えられると、キャビテーション噴流は消散する。
【００３３】
（光の強度）
キャビテーション及び噴射は、噴霧室１０内での光の強度の上昇によって検出される。光は、一実施形態では光ファイバー４４によって噴霧室に供給される。しかし、更なる実施形態では、光は、噴霧室１０での孔を通してなど、いかなる既知の方法で噴霧室に導入されてもよい。光は、スプレーされた液体によってもたらされるキャビテーションの不透明特性の影響を受けやすい電磁スペクトルの検出可能な電磁放射線のいずれかであってもよい。
【００３４】
一実施形態では、図２に示されるように、光ファイバー組立品４０が噴霧室１０への光の導入及び噴霧室１０の光の強度の検出の両方に使用される。図示されるように、光ファイバー組立品４０内で、多くの光ファイバー４６が中心の光ファイバー４４を取り囲む。中心の光ファイバー４４を取り囲む光ファイバー４６は、一実施形態では噴霧室内の光の強度を検出し、中心の光ファイバー４４は噴霧室１０内に光を送る。検出用の光ファイバー４６及び放出用の光ファイバー４４の数は、図２に示されたものから変えることができる。一実施形態では、ノズル４と光ファイバー４０との距離は、約１／４インチである。更に、ノズル４のスプレーチップ８は、噴射がない時の反射の低減を助けるために、ノズルのクロム表面を暗くするガンブルーで着色されることができる。
【００３５】
光ファイバー組立品４０は、光ファイバー組立品４０とスプレーチップ８との間に間隙を形成して、スプレーチップ８のすぐ前に配置されることができる。通常は、間隙は０．５インチ未満であり、更なる実施形態では間隙は０．２５インチ未満であり、更なる実施形態では間隙は０．１インチ未満である。
【００３６】
光ファイバー組立品４０は、放出用の光ファイバー４４に光を供給し、検出用の光ファイバー４６から検出された光強度を得る電力増幅器、そして計算装置４２に操作可能に接続されることができる。計算装置４２は、放出用の光ファイバー４４に、ダイオードによって光を供給することができる。計算装置４２は更に、検出用の光ファイバー４６から得た光を定量化して、検出された光に強度値を割り当てる。例えば、光はルクス（ＬＵＸ又はＬＸ）の単位に基づいて値を割り当てられる。
【００３７】
計算装置４２は、光強度の測定値での上昇について、背景の光強度の測定値と比較することによって噴射事象を検出する。背景の光強度の測定値は、キャビテーションがない時の噴霧室１０でのノズルチップからの光強度である。その測定値は、「対象不在」として分類されることができる。計算装置４２は、取得されたあらゆる新たな光強度の測定値を、「対象不在」の光強度値と比較する。「対象不在」の値より高い光強度における上昇は、噴霧室１０でのキャビテーションの存在を示す。もちろんキャビテーションを示すために、「対象不在」の値を上回る、ある量の強度の値のみを比較する種々の測定がなされ得る。「対象存在」の値は、キャビテーション事象において計算装置４２によって取得された上昇した光強度を示し得る。
【００３８】
より詳細には、キャビテーションは噴霧室１０での噴射事象を示す。キャビテーションの始まり及び終わりの時間は、噴射器４による噴射の開始及び停止時間と相関する。キャビテーションは、通常は泡によって屈折及び散乱されてノズルチップ８及び周辺の噴霧室１０の領域で反射して光強度を上昇させ、受け取り用の光ファイバー４６によって獲得されて計算装置での光回路に送られる光をもたらす。計算装置４２は、この強度を「対象存在」とみなすように学習されて、「対象存在」強度と「対象不在」強度との間に閾値を設定する。
【００３９】
図４は、光検出５０、電流５４及び圧力軌跡５２により噴射の開始及び停止時間を測定する噴射事象をグラフで示す。多重噴射事象の間のドウェル時間が短くなるにつれて、圧力軌跡での重複５６が発生する。
【００４０】
本発明の装置では、噴射器は、上記の３つの信号を組み合わせて試験されることができる。電流信号５４は、噴射事象を引き起こすソレノイド又は圧電アクチュエータに流された電流の検出である。噴射の開始時間５４ａ及び噴射についての停止時間５４ｂは、電流信号５４において理解されることができる。電流信号５４は、噴射器が噴射事象を開始及び停止することを命じられた時間に基づいて、本質的に噴射の開始及び停止時間を示す。
【００４１】
本発明の装置の光検出５０信号は、噴霧室１０内でのキャビテーションの存在及び不存在を示す。キャビテーションの存在は噴射の開始を示し、不存在は噴射の終わりを示す。噴射の開始５０ａ及び噴射の終わり５０ｂは、光検出５０信号において理解されることができる。
【００４２】
使用される最後の信号は圧力軌跡５２であり、それはリアルタイムでの校正された圧力噴射プロファイルを示す。
【００４３】
噴射器の多重噴射の測定において、２つの噴射パターンが噴射間の短い及び長いドウェル時間に応じて生成される。噴射事象の間のドウェル間隔が長い場合、圧力軌跡５２の間での重複が検出されない。長いドウェル時間については、質量平衡された測定によって校正された圧力軌跡５２の単純な統合は、それぞれの個々の噴射事象に関係する定量的情報を得ることを可能にする。
【００４４】
しかし、短いドウェル時間を有する噴射事象についての定量的情報を明らかにする際には、光検出５０と圧力軌跡５２との間で相互相関が必要とされる。相互相関は、圧力軌跡５２における重複５６により必要とされる。
【００４５】
特に、キャビテーションの持続期間、したがって燃料射出の持続期間は、光検出組立品３０によって受け取られる光の強度での攪乱である光攪乱の持続期間に対応する。ほとんどの実施形態において、光検出組立品３０は、ダイオード検波器又は光ファイバー組立品４０の検出用の光ファイバー４６などの光学センサ３１を含む。上述のように、光攪乱は、光学センサ３１で受け取られる光の強度での上昇となり得る。
【００４６】
図５に例示された別の実施形態では、光攪乱はまた、例えば光学センサ３１が光源３２から少し離れて配置され、それによって光源３２と光学センサ３１との間に空間を作り出すようにして、光強度を低下させ得る。この実施形態では、光源３２及び光学センサ３１は、光源３２が光を光学センサ３１に向けるようにして配置され、キャビテーション噴流は、空間３３内でそれらの間に生じる。この実施形態では、キャビテーションが存在しない時、光学センサ３１は光源３２から光を直接受け取る。キャビテーション噴流が現れた時、キャビテーションは光を光学センサ３１から離れた所へ反射して、それによって光学センサ３１によって受け取られる光の強度を低下させる。そして、キャビテーション噴流が消散した時、光学センサ３１によって受け取られる光の強度がその通常レベルに上昇する。この方法を用いることによって、キャビテーションの存在及び持続期間が検出され、そしてそれは燃料発射の持続期間を示す。計算装置は、それが光学センサ３１によって受け取られる光の強度の低下を検出する時にキャビテーションの始まりの時間を記録し、そして光学センサ３１によって受け取られる光の強度のその後の上昇を計算装置が検出する時に終わりの時間が記録される。キャビテーション噴流の持続期間、したがって燃料射出の持続期間は、終わりの時間を始まりの時間と比較することによって明らかにされる。
【００４７】
（燃料噴射器の内部への適用）
噴射器２０５の性能は、各パルスの流体噴射事象においてどの位の量の流体を出すかに関して分析されることができる。流体噴射事象は、単一パスル又は多重パルス事象であり得る。単一パスル事象では、燃料噴射器２０５によって放出される流体の１回の噴射のみがある。多重パスル事象は、燃料噴射器２０５から放出される流体の２回以上の噴射を含む。一般的な多重パスル噴射では、最初及び最後のパルスがそれぞれ事前燃焼及び事後燃焼であることができ、中間の燃焼は、一般的にエンジンを駆動する燃焼に使用される。噴射事象でのパルスの数に関わらず、燃料噴射器２０５の性能を測定、監視、及び試験することは、各パルスでどの位の量の流体を出すかを理解することを必要とする。本発明の装置及び方法は、体積流量率及び噴射流体の各パルスの持続時間を使用することによってパルスごとの流体の量を測定するためにキャビテーションを使用して、個々のパルス中の噴射流体量を計算する。一実施形態では、燃料噴射フィードバックシステム及び方法は、キャビテーションの持続時間、したがって以下でより詳細に説明するように噴射パルスを明らかにするために、噴射器２０５の内部に生じるキャビテーションに光を向け、キャビテーションから反射された光を受け取ることによって機能する。この説明で使用されるように、噴射器２０５の外側に生じるキャビテーション、すなわち「外部キャビテーション」は、上述のように燃料噴射器２０５から噴霧室内に放出されるキャビテーション噴流を意味する。一方で、噴射器２０５の内部に生じるキャビテーション、すなわち「内部キャビテーション」は、上述のように燃料噴射器２０５から放出されるもの以外のキャビテーションを意味する。そのような内部キャビテーションは、限定ではないが、本体２０６内部、ノズル２０７でのオリフィス２１６内部、又は噴射器内部の他の場所で生じるキャビテーションを含む。
【００４８】
以下の説明で用いられるように、用語「燃料」又は「流体」は、キャビテーションする能力があり、更に噴射器２０５のノズルによって噴射されることができるいかなる流体も含み、限定ではないが、ディーゼル、ガソリン、他の石油生成物、バイオディーゼル、若しくは燃焼機関において使用可能な他の流体、又は燃料噴射器を試験するために使用されるいずれかの試験流体などである。
【００４９】
別の実施形態では、概して図５〜１０を参照して、システム及び方法が、作動する燃焼機関の内部に設置される噴射器２０５のような噴射器２０５内で実施される。図５〜７に示される一般的な燃料噴射器２０５は、本体２０６、ノズル２０７、先端２０９を有するニードル２１０、及びノズルキャップ２１１を有する。本体２０６は、燃料又は流体をノズル２０７に流すための流路２１２を含む。ノズル２０７は、ニードル２１０を収容する中空の円筒部を形成するハウジング２１３を有する。一般的に、ニードル２１０の外面２１４とハウジング２１３の内面２１５との間には空間があり、その空間はノズル２０７内の流体についてのリザーバ２１６を形成する。ハウジング２１３の底は、燃料噴射のノズル２０７を閉じて流体の流れを密閉するためにニードル２１０が接触する基底部２１７を含む。ノズル２０７は、ハウジング２１３の壁を貫通する噴射のオリフィス２１６を含み、それにより噴射器２０５のリザーバ２１６から収容室２１８内への流体の通過を可能にする。収容室２１８は、噴射器２０５が流体を噴射している室であり、収容室２１８は試験装置の噴霧室、ピストンのシリンダー、より一般的にはエンジンの燃焼室などであり得る。使用において、ニードル２１０が基底部２１７と完全に接触した下がった位置にある時にノズル２０７は閉じられ、それによって流体の流れからノズル２０７のオリフィス２１６を密閉する。燃料噴射パルス、すなわち「発射」は、ニードル２１０が上昇して底部２１７との接触が無くなり、それによりリザーバ２１６と収容室２１８との間の流路を開放した時に起こる。そして、流体はリザーバ２１６からオリフィス２１６を通って収容室２１８内に流れる。流体の流れは、ニードル２１０が下げられて基底部２１７と接触するまで続き、接触によってオリフィス２１６を連続した流れから密閉する。
【００５０】
キャビテーションは、オリフィス２１６の内部又はニードルの基底部２１７の領域においてなど、ノズル２０７の通常領域においてしばしば起こる。この領域は、一般的にノズル２０７の「サック」と呼ばれるが、いくつかの型のノズル２２０はサックがない（例えば、ＶＣＯ）。限定ではないが、制御バルブ領域２２５など、噴射器の内部にキャビテーションを監視する１つ以上の場所がある。エンジン制御モジュールからの電力が噴射器のアクチュエータ（ソレノイド又は圧電）に燃料噴射を指令した時に、キャビテーションは制御バルブ領域２２５（図７）で起こる。噴射システムがどのような様式若しくは型であるかに依存して、キャビテーションは噴射の開始、噴射の終了、又は両方で起こる。
【００５１】
一実施形態として、図９、１０を参照すると、オリフィス２１６は内部端２１９及び外部端２２０を有する。リザーバ２１６内の流体は、一般的に２０，０００〜３０，０００ｐｓｉの範囲で加圧される。流体の流れを可能にするためにニードル２１０が上昇した時に、加圧された流体は、基底部２１７を通過し、オリフィス２１６を通って収容室２１８に流れる。流体はオリフィス２１６の内部端２１９を通過して流れるので、圧力は大きく低下し、内部端２１９と外部端２２０との間でオリフィス２１６の内部に生じるキャビテーションをもたらす。このキャビテーションは、燃料噴射パルスの始めにおいて、ニードル２１０が基底部２１７と接触しなくなってから数マイクロ秒内に生じ、キャビテーションは、燃料噴射パルスの終わりにおいて、ニードル２１０が基底部２１７と接触してから数マイクロ秒内に消散する。したがって、各燃料噴射パルスにおいて、キャビテーションの存在の持続時間は、実際の燃料噴射パルスの持続時間の非常に正確な概算である。
【００５２】
燃料噴射フィードバックシステムは、概して、光学センサ２２２と、光学センサ２２２に電子的に接続された計算装置とを含む。光学センサ２２２は燃料噴射器２０５の内部に配置され、燃料噴射器２０５はオリフィス２０８を備えたノズル２０７を有し、光学センサ２２２は燃料噴射器２０５の内部で光を受け取るように配置される。計算装置は、時間の関数として光学センサ２２２によって受け取られた光の強度における攪乱を検出するように構成される。計算装置は、センサによって受け取られた光の強度における変化を検出して、そのような光の攪乱の持続時間を計算することができるいずれかのコンピュータ又は電子装置である。多くのそのような計算装置が、上述されたように当分野において知られていることが理解される。光の「攪乱」は、光学センサ２２２によって受け取られた光の強度における変化である。一般的に、光の攪乱の始まりは噴射パルスの開始を示し、光の攪乱の終わりは噴射パルスの終わりを示す。例えば、攪乱の始まりは、キャビテーションの形成を示し、したがって燃料噴射パルスの開始時間を示し得る。そして、光の攪乱の消散は、キャビテーションの消散を示し、したがって燃料噴射パルスの停止時間を示す。計算装置は、キャビテーションの存在の持続時間を計算し、それによって噴射パルスの概算の持続時間を計算するために、キャビテーションの始まりの時間及び終わりの時間を含む。次に計算装置は、この持続時間と、流体が流れるようにして燃料噴射器２０５に接続された流量計によって示された体積流量率とを使用して、噴射燃料の概算の容積を計算する。
【００５３】
一実施形態では、計算装置は、光学センサ２２２から受け取った光の強度の速度形状も検出することができる。この速度形状は、燃焼速度に相関する、対応する燃料のパルスにおける噴射燃料の速度形状と対応する。燃焼速度は燃焼の燃料効率を明らかにし、この情報によって燃料噴射器２０５は、燃料消費及び排出の両方における効率について最適化されることができる。
【００５４】
別の実施形態では、燃料噴射フィードバックシステムは、燃料噴射器２０５の内部に配置された光源２２１と、燃料噴射器の内部に配置された光学センサ２２２と、光学センサ２２２に電子的に接続された計算装置とを含む。光源２２１は、キャビテーションによって反射されることができる光を放出するように構成された装置である。例えば、光源２２１は、レーザー、１つ以上のＬＥＤ光、光ファイバー組立品の放出用の光ファイバー、又はいずれかの他の光源である。光源２２１は、ニードル２１０上若しくは内部、ハウジング２１３の内面２１５上、又は燃料噴射器２０５の内部の様々な場所に配置され得ることが理解される。燃料噴射フィードバックシステムは、光源がいずれかの特定の場所に限定されない。光学センサ２２２は、その周囲から光を受け取るように構成された装置である。例えば、光学センサ２２２は、キャビテーションから反射された光を受け取ることに起因して光の強度を検出するように構成される。
【００５５】
一つの例示の実施形態では、燃料噴射器２０５の内部の光源２２１は、光をオリフィス２１６の内部端２１９に向けて使用される。光源２２１は一定強度の光を放出するように構成され、光学センサ２２２は、キャビテーションが存在しない場合には燃料噴射器２０５の内部で反射された一定強度の光を受け取る。キャビテーションが内部端２１９近くに生じた場合には、キャビテーションは生成後すぐに光の反射をもたらし、燃料噴射器２０５内部の光学センサ２２２は、キャビテーションから反射された更なる光を受け取る。
【００５６】
いくつかの適用においては、光源２２１から放出された光は、外面２１４、内面２１５、又は燃料噴射器２０５の他の内部の構成要素によって反射され得る。これらの反射は、光学センサ２２２で光学干渉をもたらす可能性があり、それは計算装置にキャビテーションからの反射によって生じない光の攪乱を検出させる。したがって、光学干渉を最小化してシステムの性能を向上するために、光源２２１及び光学センサ２２２の付近において、非反射コーティングを外面２１４及び内面２１５に施すことが有利である。この非反射コーティングは、光源２２１から放出された光を吸収し、キャビテーションを光源２２１及び光学センサ２２２の付近における唯一の反射要素とする。したがって、計算装置によって検出される光の攪乱は、キャビテーションによって起こされたものだけとなる。限定でない例示の目的で、非反射コーティングのようなものとしては、光源２２１及び光学センサ２２２の付近における外面２１４及び内面２１５を暗くするいずれかの炭素系塗料若しくは他のコーティング、又は化学エッチングであり得る。
【００５７】
一実施形態では、図７、８に示されるように、光源２２１及び光学センサ２２２は光ファイバー組立品を含む。すなわち、光源２２１は放出用の光ファイバーを含み、光学センサ２２２は検出用の光ファイバーを含む。この実施形態では、１つ以上の光ファイバーのストランドの設置を容易にするために、光ファイバーの導管２２３の孔が本体２０６の内部に開けられる。図７、８に示されるように、ノズル２０７及びニードル２１０もまた、光ファイバー設置のための更なる導管２２３を作るために必要に応じて孔を開けられる。
【００５８】
この実施形態では、光ファイバー組立品は、ニードル２１０がノズルの基底部２１７と接触したり離れたりするので、ニードル２１０の垂直振動を考慮しなければならない。多くの燃料噴射器では、ニードル２１０の振動は＋／−０．０１０インチである。この動きは小さな規模であるが、時間が経つにつれてその動きが光ファイバーの繊維に損傷をもたらすことがあり、場合によっては光ファイバーを使用不能の状態にする。したがって、図８Ａに示された、光ファイバー組立品の少なくとも１つの実施形態において、光ファイバーがニードル２１０の外面２１４の周りにコイル２２４を形成する。ノズル２０７での光ファイバーは、コイル２２４に極めて接近して終わり、物理的にコイル２２４に接続しない。コイル２２４の光ファイバーを通った光は側方に放出され、ノズル２０７の光ファイバーの末端によって検出されることができる。同様に、ノズル２０７の光ファイバーの末端から光の放出は、コイル２２４に入ってニードル２１０の光ファイバーを通って先端２０９まで伝送される。この方法では、コイル２２４は光ファイバーの分離された部分の間で光学的接続をもたらし、それによってニードル２１０の垂直振動を考慮する。
【００５９】
この実施形態では、ニードル２１０は、ニードル２１０の内側に沿って長手方向に延びる導管２２３を含む。放出及び検出用の光ファイバーは、ニードル２１０を通して分離して経路を形成されるか、１つの経路に沿って束ねられるか、又は図３に示されるように同軸に配置される。多くの燃料噴射器２０５では、ニードル２１０は、ニードル２１０の末端でのキャップである先端２０９を含む。これらの燃料噴射器２０５では、キャップは除去されて、放出用の光ファイバー及び検出用の光ファイバーの末端がニードル２１０の先端２０９と一致するようにして光ファイバー組立品が導管２２４に沿って延び、したがってノズル２０７の内部と光学的に関与する。任意でキャップは、光ファイバーにキャップを形成する硬い半透明な物と交換される。そのような物の１つは、石英のレンズである。
【００６０】
図１１〜１３に示されるような別の実施形態では、光ファイバー組立品のための導管２２３は、本体２０６の壁に配置され、さらに導管２２３がオリフィス２１６と交差するまでノズル２０７の壁を通る。放出用の光ファイバー及び検出用の光ファイバーは、この導管２２３の内部に設置され、それによって光ファイバーがニードル２１０と結合される必要性を避ける。この配置は、燃料噴射器２０５の作動中のニードル２１０の垂直震動を考慮することの困難性及び複雑性を回避する。この実施形態では、光源２２１及び光学センサ２２２の光ファイバーは、オリフィス２１６の内部に起こるキャビテーションの存在を検出するために使用され、それによって噴射パルスの持続時間を概算する。
【００６１】
図１５、１６に示されるような別の実施形態では、光学センサ２２２は燃料噴射器２０５の内部に配置されて、光学センサ２２２が燃料噴射器２０５の外側から直接光を受け取ることを可能にする方法で配置される。例えば、光学センサ２２２は、光学センサ２２２が噴射器２０５の外部と直接の光学接続を有するようにしてノズル２０７に配置される。光学センサ２２２の配置は、収容室２１８で起こった燃焼から放出された光を、センサが直接受け取ることを可能にする。そして計算装置は、噴射器２０５の外部での燃焼からセンサ２２２によって直接受け取られた光の強度で燃焼を検出する。この実施形態は、ノズル２０７の壁を通って延び、光学センサ２２２と計算装置との間に光学及び電気的接続を提供する導管２２３を含み得る。この実施形態での光学センサ２２２は、光ファイバー組立品の１つ以上の検出用の光ファイバーを含むことができる。
【００６２】
この実施形態の変形では、光源２２１はまた、放射パルス中に噴射器２０５から放出されたキャビテーション噴流に光源２２１が光を向けることを可能にする配置で、燃料噴射器２０５に配置される。１つの例としては、光源２２１は、光源２２１が外部のキャビテーション噴流と直接の光学接続を有することを可能とする配置でノズル２０７の内部に配置される。例えば、光源２２１は、ノズル２０７を通って延びる導管２２３に配置された光ファイバー組立品の放出用の光ファイバーであり得る。光源２２１は、外部のキャビテーション噴流に光を向け、光学センサ２２２は、外部のキャビテーション噴流で反射された光を受け取り、計算装置は、上述のとおり、センサ２２２によって受け取られた光の強度で対応する燃焼を検出する。
【００６３】
他の実施形態は、上記実施形態のいずれにおいても、これらの光ファイバー組立品と同じ目的を達成するために他の装置を含むことができる。例えば、光源２２１及び光学センサ２２２は、それぞれ発光ダイオード及びダイオード検波器を含み得る。他の光源２２５及び光学センサ２２６が、適宜又は所望により使用され得る。
【００６４】
別の実施形態では、燃料噴射フィードバックシステムは、光源２２１無しで、いかなるタイプの電子式又は機械式の燃料噴射器２０５の内部でも実行されることができる。その代わりに、この実施形態は、燃料噴射器の内部に設置された光学センサ２２２と、光学センサ２２２に電子的に接続された計算装置とを含む。光学センサ２２２は、一様な燃料燃焼のリアルタイムな分析のために１つのオリフィス２１６を介して収容室２１８のラインオブサイト（「ＬＯＳ」）に配置される。ＬＯＳ技術は、燃焼自体からの光強度の上昇及び低下の監視を可能にする。この測定技術は、サイクル間の（又はパルス間の）逸脱パターンの平衡が予測されて一貫したタイミング及び注入容積について電子的に調節されることを可能にする。光学センサ２２２は、燃焼から光を受け取るので、この実施形態では光源２２１は必要とされない。
【００６５】
上記実施形態のいずれかにおいて、キャビテーションの持続時間が明らかになったら、次に計算装置は、この持続時間と、流体が流れるようにして燃料噴射器２０５に接続された流量計によって示された体積流量率とを使用して、噴射燃料の概算の容積を計算することができる。この方法を用いて、燃料噴射器２０５の性能は、エンジンから燃料噴射器２０５を取り外すことなく、作動しているエンジンの内部で試験されることができる。
【００６６】
概して、燃料噴射器２０５からフィードバックを得る方法は、燃料噴射器２０５の内部に光学センサ２２２を設置するステップと、光学センサ２２２で燃料噴射器２０５の内部からの光を受け取るように設定するステップと、光学センサ２２２によって受け取られた光の強度で燃焼の発生を検出することによって燃料噴射パルスの開始時間を明らかにするステップと、光学センサ２２２によって受け取られた光の強度で燃焼の消散を検出することによって噴射パルスの停止時間を明らかにするステップと、開始時間と停止時間との間の時間差を比較するために計算装置を使用することによって噴射パルスの持続時間を明らかにするステップとを含む。
【００６７】
燃料噴射器からフィードバックを得る方法の別の実施形態は、燃料噴射器の内部に設置された光源２２１から燃料噴射器２０５の内部に光を導入するステップと、光学センサ２２２によって燃料噴射器の内部から受け取られた光の強度で燃焼の開始を検出するために、燃料噴射器の内部の光学センサ２２２を使用することによって燃料噴射器の内部でのキャビテーションの発生の始まりの時間を明らかにするステップと、燃料噴射器の内部から受け取られた光の強度で燃焼の終わりを検出するために、燃料噴射器の内部の光学センサ２２２を使用することによって燃料噴射器２０５の内部でのキャビテーションの発生の終わりの時間を明らかにするステップと、始まりの時間と終わりの時間との間の時間差を比較するために計算装置を使用することによってキャビテーションの持続時間を明らかにするステップとを含む。
【００６８】
キャビテーションによって起こされた光の攪乱は、デジタル（２進法）又はアナログ信号によって捕捉されることができる。これらの測定方法の間の相違は、デジタル方式は所定強度の設定点で信号を測定するのに対し、アナログは光の強度の上昇及び低下を測定することである。アナログ方法は、時間での注入（噴射）される燃料の速さを決定及び計算するために、時間での光の強度の速さ（暗いから明るいまで）を測定することによって噴射の速さを測定するために使用されることができる。同じことが、低下又は噴射の停止時間を測定するために逆でなされる。
【００６９】
この実施形態の別の変形では、方法は、燃料噴射器２０５の内部の光源２２１から放出された光を燃料噴射器のノズル２１０のオリフィス２１６に向けるステップと、燃料噴射器２０５の内部から光学センサ２２２によって受け取られた光の強度で燃焼の始まりを検出する計算装置を使用することによって、オリフィス２１６の内部に生じるキャビテーションの始まりの時間を明らかにするステップと、燃料噴射器２０５の内部から光学センサ２２２によって受け取られた光の強度で燃焼の終了を検出する計算装置を使用することによって、キャビテーションの終わりの時間を明らかにするステップと、始まりの時間と終わりの時間との間の時間差を比較するために計算装置を使用することによってキャビテーションの持続時間を明らかにするステップとを含む。
【００７０】
別の実施形態では、燃料噴射器２０５からフィードバックを得る方法は、燃料噴射器２０５の内部に光学センサ２２２を設置するステップと、光学センサ２２２で燃料噴射器２０５の外部からの光を受け取るように設定するステップと、光学センサ２２２によって受け取られた光の強度で燃焼の発生を検出することによって燃料噴射パルスの開始時間を明らかにするステップと、光学センサ２２２によって受け取られた光の強度で燃焼の消散を検出することによって噴射パルスの停止時間を明らかにするステップと、開始時間と停止時間との間の時間差を比較するために計算装置を使用することによって噴射パルスの持続時間を明らかにするステップとを含む。この実施形態は、燃料噴射器の内部に光源２２１を設置するステップと、燃料噴射器２０５の外部に光を向けるように光源２２１を設定するステップとを更に含むことができる。この方法は、噴射器２０５から放出された外部のキャビテーション噴流に光を向けるように光源２２１を設定するステップを更に含むことができる。
【００７１】
燃料噴射器からフィードバックを得る方法の上記実施形態のいずれかにおいて、その方法は、外面２１４又は内面２１５を非反射コーティングで覆うステップを更に含むことができる。その方法は、光源２２１装置又は光学センサ２２２装置を収容するために、本体２０６又はハウジング２０３に１つ以上の導管２２３を設置するステップを更に含むことができる。
【００７２】
上記の実施形態は、システム及び方法を単に代表するものであり、本発明を限定することを意味しない。例えば当業者は、いくつかの開示された実施形態の個々の特徴は、燃料噴射器２０５のタイプ及び光ファイバー設備の配置に応じて適用可能であることを理解する。したがって、上述された特定の要素及び構成についての均等物及び代替物は、本明細書に記載された発明の一部であり、したがって本発明の本来の範囲は、特許請求の範囲に記載されることが理解される。
【符号の説明】
【００７３】
４      燃料噴射器
６      取付具組立品
８      スプレーチップ
１０    噴霧室
１１    温度測定値を提供するセンサ
１２    圧力室
１４    圧力センサ
１６    隔離オリフィス
１８    ブリード弁
２０    バルブ組立品
２２    バルブ組立品
２３    吸収材
２４    流量計
３０    光検出組立品
３１    光学センサ
３２    光源
３３    空間
４２    計算装置
４４    放出用の光ファイバー
４６    検出用の光ファイバー、受け取り用の光ファイバー
５０    光検出（信号）
５０ａ  噴射の開始
５０ｂ  噴射の終わり
５２    圧力軌跡
５４    電流（信号）
５４ａ  噴射の開始時間
５４ｂ  噴射の停止時間
５６    圧力軌跡での重複
２０５  燃料噴射器
２０６  本体
２０７  ノズル
２０８  オリフィス
２０９  ニードルの先端
２１０  ニードル
２１３  ハウジング
２１４  ニードルの外面
２１５  ハウジングの内面
２１６  リザーバ
２１７  ハウジングの基底部
２１８  収容室
２１９  オリフィスの内部端
２２０  オリフィスの外部端
２２１  光源
２２２  光学センサ
２２３  導管
２２４  光ファイバーのコイル
２２５  制御バルブ領域
【図１】
2015500417.tif 000003
【図２】
2015500417.tif 000004
【図３】
2015500417.tif 000005
【図４】
2015500417.tif 000006
【図５】
2015500417.tif 000007
【図６】
2015500417.tif 000008
【図７】
2015500417.tif 000009
【図８】
2015500417.tif 000010
【図８Ａ】
2015500417.tif 000011
【図８Ｂ】
2015500417.tif 000012
【図９】
2015500417.tif 000013
【図１０】
2015500417.tif 000014
【図１１】
2015500417.tif 000015
【図１２】
2015500417.tif 000016
【図１２Ａ】
2015500417.tif 000017
【図１２Ｂ】
2015500417.tif 000018
【図１３】
2015500417.tif 000019
【図１４】
2015500417.tif 000020
【図１５】
2015500417.tif 000021
【国際調査報告】
2015500417.tif 000022