(57)【要約】      （修正有）【課題】単一の電磁式燃料噴射弁により，異なる燃料噴霧フォームの形成を可能にする。【解決手段】前端部の第１及び第２燃料噴孔３２１，３２２を燃焼室４に開口するように機関本体１に取り付けられる単一の弁ハウジング１０と，第１及び第２燃料噴孔３２１，３２２にそれぞれ連通する第１及び第２弁孔１８１，１８２を開閉する第１及び第２弁体１９１，１９２と，この第１及び第２弁体１９１，１９２にそれぞれ連結した第１及び第２可動コア２２１，２２２と，第１及び第２弁体１９１，１９２を閉弁方向に付勢する第１及び第２弁ばね２５１，２５２と，第１及び第２可動コア２２１，２２２を吸引して第１及び第２弁体１９１，１９２を開弁させる固定コア１５とを備え，第１燃料噴孔３２２は，点火プラグの電極に指向するよう１つ配置し，また第２燃料噴孔３２２は，第２弁孔１８２の軸線周りに複数配置する。【選択図】図２
2009221880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグ（５）の電極（５ａ）が臨む機関本体（１）の燃焼室（４）に，高圧燃料供給源（２９）から供給される高圧燃料を直接噴射する，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁において，
前端部の第１及び第２燃料噴孔（３２1 ，３２2 ）を燃焼室（４）に開口するように機関本体（１）に取り付けられる単一の弁ハウジング（１０）と，第１及び第２燃料噴孔（３２1 ，３２2 ）にそれぞれ連通する第１及び第２弁孔（１８1 ，１８2 ）を開閉する第１及び第２弁体（１９1 ，１９2 ）と，この第１及び第２弁体（１９1 ，１９2 ）にそれぞれ連結した第１及び第２可動コア（２２1 ，２２2 ）と，第１及び第２弁体（１９1 ，１９2 ）を閉弁方向に付勢する第１及び第２弁ばね（２５1 ，２５2 ）と，弁ハウジング（１０）に固定され，励起時，第１及び第２可動コア（２２1 ，２２2 ）を吸引して第１及び第２弁体（１９1 ，１９2 ）を開弁させる固定コア（１５）と，この固定コア（１５）を励起すべく通電されるコイル（３７）とを備えてなり，第１燃料噴孔（３２1 ）は，点火プラグ（５）の電極（５ａ）に指向するよう少なくとも１つ配置し，また第２燃料噴孔（３２2 ）は，第２弁孔（１８2 ）の軸線周りに複数配置し，第１燃料噴孔（３２1 ）からの燃料噴射により，点火プラグ（５）の電極（５ａ）に向かう第１燃料噴霧フォーム（４５1 ）を形成し，第２燃料噴孔（３２2 ）からの燃料噴射により，機関本体（１）内のピストン（６）頂面に向かう第２燃料噴霧フォーム（４５2 ）を形成すると共に，第１燃料噴霧フォーム（４５1 ）のペネトレーション力を第２燃料噴霧フォーム（４５2 ）のそれより弱くしたことを特徴とする，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載の直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁において，
第１燃料噴霧フォーム（４５1 ）のペネトレーション力を第２燃料噴霧フォーム（４５2 ）のそれより弱くするために，第１弁孔（１８1 ）及び第１燃料噴孔（３２1 ）間を繋ぐべく第１弁孔（１８1 ）の軸線と直交する方向に延びる第１燃料流路（３０1 ）を，第２弁孔（１８2 ）及び第２燃料噴孔（３２2 ）間を繋ぐべく第２弁孔（１８2 ）の軸線と直交する方向に延びる第２燃料流路（３０2 ）より長く形成したことを特徴とする，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１又は２記載の直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁において，
第１弁体（１９1 ）のみを開弁する第１のモードと，第１及び第２弁体（１９1 ，１９2 ）を同時に開弁する第２のモードとに切り換え可能にしたことを特徴とする，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項３記載の直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁において，
第２弁孔（１８2 ）を第１弁孔（１８1 ）より大径に形成することにより，高圧燃料供給源（２９）から供給される高圧燃料の圧力による第２弁体（１９2 ）の閉弁力（Ｐ2 ）を，前記圧力による第１弁体（１９1 ）の閉弁力（Ｐ1 ）より大きく設定し，前記第１のモード時には，固定コア（１５）及び第１可動コア（２２1 ）間に，第１弁体（１９1 ）の前記閉弁力（Ｐ1 ）より大で，第２弁体（１９2 ）の前記閉弁力（Ｐ2 ）より小の吸引力を発生させる第１電流（Ｉ1 ）をコイル（３７）に供給し，前記第２のモード時には，固定コア（１５）及び第２可動コア（２２2 ）間に，第２弁体（１９2 ）の前記閉弁力（Ｐ2 ）より大の吸引力を発生させる第２電流（Ｉ2 ）をコイル（３７）に供給するようにしたことを特徴とする，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項４記載の直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁において，
前記第１及び第２電流（Ｉ1 ，Ｉ2 ）を，それぞれピーク電流（Ｉ1 ａ，Ｉ2 ａ）と，それらピーク電流（Ｉ1 ａ，Ｉ2 ａ）の後端に続く，それらより小さいホールド電流（Ｉ1 ｂ，Ｉ2 ｂ）とで構成し，第１電流（Ｉ1 ）のピーク電流（Ｉ1 ａ）を第２電流（Ｉ2 ）のピーク電流（Ｉ2 ａ）より大きく設定したことを特徴とする，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項５記載の直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁において，
前記第１及び第２電流（Ｉ1 ，Ｉ2 ）のホールド電流（Ｉ1 ，Ｉ2 ）を互いに等しく設定したことを特徴とする，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，点火プラグの電極が臨む機関本体の燃焼室に，高圧燃料供給源から供給される高圧燃料を直接噴射する，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
かゝる直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁は，下記特許文献１に開示されるように，既に知られている。
【特許文献１】特開２００７−１７０３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
直噴点火式内燃機関においては，直噴用燃料噴射弁の他に，吸気ポートに燃料を噴射するポート内噴射用燃料噴射弁を併設することが知られている。こうしてものでは，直噴用燃料噴射弁及びポート内噴射用燃料噴射弁を，機関の運転条件に応じて，択一的に選択作動したり，同時作動したりして，機関の低燃費性，出力性能，低エミッション性を図ることができるが，燃料噴射弁が複数必要となって，燃料供給系のコスト高を招くことになる。
【０００４】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，単一の電磁式燃料噴射弁により，異なる燃料噴霧フォームの形成を可能して，機関の運転条件の変化に対応し得るようにした，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために，本発明は，点火プラグの電極が臨む機関本体の燃焼室に，高圧燃料供給源から供給される高圧燃料を直接噴射する，直噴点火式内燃機関用の電磁式燃料噴射弁において，前端部の第１及び第２燃料噴孔を燃焼室に開口するように機関本体に取り付けられる単一の弁ハウジングと，第１及び第２燃料噴孔にそれぞれ連通する第１及び第２弁孔を開閉する第１及び第２弁体と，この第１及び第２弁体にそれぞれ連結した第１及び第２可動コアと，第１及び第２弁体を閉弁方向に付勢する第１及び第２弁ばねと，弁ハウジングに固定され，励起時，第１及び第２可動コアを吸引して第１及び第２弁体を開弁させる固定コアと，この固定コアを励起すべく通電されるコイルとを備えてなり，第１燃料噴孔は，点火プラグの電極に指向するよう少なくとも１つ配置し，また第２燃料噴孔は，第２弁孔の軸線周りに複数配置し，第１燃料噴孔からの燃料噴射により，点火プラグの電極に向かう第１燃料噴霧フォームを形成し，第２燃料噴孔からの燃料噴射により，機関本体内のピストン頂面に向かう第２燃料噴霧フォームを形成すると共に，第１燃料噴霧フォームのペネトレーション力を第２燃料噴霧フォームのそれより弱くしたことを第１の特徴とする。
【０００６】
また本発明は，第１の特徴に加えて，第１燃料噴霧フォームのペネトレーション力を第２燃料噴霧フォームのそれより弱くするために，第１弁孔及び第１燃料噴孔間を繋ぐべく第１弁孔の軸線と直交する方向に延びる第１燃料流路を，第２弁孔及び第２燃料噴孔間を繋ぐべく第２弁孔の軸線と直交する方向に延びる第２燃料流路より長く形成したことを第２の特徴とする。尚，前記第１及び第２燃料流路は，後述する本発明の実施例中の第１及び第２拡散室３０1 ，３０2 にそれぞれ対応する。
【０００７】
さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，第１弁体のみを開弁する第１のモードと，第１及び第２弁体を同時に開弁する第２のモードとに切り換え可能にしたことを第３の特徴とする。
【０００８】
さらにまた本発明は，第３の特徴に加えて，第２弁孔を第１弁孔より大径に形成することにより，高圧燃料供給源から供給される高圧燃料の圧力による第２弁体の閉弁力を，前記圧力による第１弁体の閉弁力より大きく設定し，前記第１のモード時には，固定コア及び第１可動コア間に，第１弁体の前記閉弁力より大で，第２弁体の前記閉弁力より小の吸引力を発生させる第１電流をコイルに供給し，前記第２のモード時には，固定コア及び第２可動コア間に，第２弁体の前記閉弁力より大の吸引力を発生させる第２電流をコイルに供給するようにしたことを第４の特徴とする。
【０００９】
さらにまた本発明は，第４の特徴に加えて，前記第１及び第２電流を，それぞれピーク電流と，それらピーク電流の後端に続く，それらより小さいホールド電流とで構成し，第１電流のピーク電流を第２電流のピーク電流より大きく設定したことを第５の特徴とする。
【００１０】
さらにまた本発明は，第５の特徴に加えて，前記第１及び第２電流のホールド電流を互いに等しく設定したことを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の特徴によれば，第１燃料噴孔からの噴射燃料により，点火プラグの電極に向かうペネトレーション力の比較的弱い第１燃料噴霧フォームを形成することができるので，その第１燃料噴霧フォームが点火プラグの電極を包み込むようになって，上記電極周りに濃厚な混合気層を形成することになり，燃焼室での成層燃焼を可能にし，機関の低速運転時等において低燃費性に寄与する。
【００１２】
また第２燃料噴孔からの噴射燃料により，機関本体内のピストン頂面に向かうペネトレーション力の比較的強い第２燃料噴霧フォームを形成することができるので，燃料粒をシリンダボアの内周面に付着させることなく，燃焼室に均質な混合気を生成して，均質燃焼を可能にし，機関の中，高速運転時等において出力性能向上に寄与する。
【００１３】
しかも，上記のように噴霧方向及びペネトレーション力の強さを異にする第１燃料噴霧フォーム及び第２燃料噴霧フォームを単一の電磁式燃料噴射弁により形成することができるので，燃料供給系の構成の簡素化に寄与し，コストの低減をもたらすことができる。
【００１４】
本発明の第２の特徴によれば，簡単な手法により，第１及び第２燃料噴霧フォームのペネトレーション力に差をつけることができる。
【００１５】
本発明の第３の特徴によれば，第１弁体のみを開弁する第１のモードで機関の成層燃焼運転を可能にし，第１及び第２弁体を同時に開弁する第２のモードで，着火性が良好な均質燃焼運転を可能する。
【００１６】
本発明の第４の特徴によれば，第１及び第２弁孔の直径を上記のように相違させることにより，第１及び第２弁体の閉弁力に大きな差をつけることができ，したがって，第１弁体のみを開弁するためにコイルに供給する第１電流と，第１及び第２弁体を同時開弁するためにコイルに供給する第２電流とにも大きな差をつけることができる，許容誤差が大きくなり，その電流の切り換え制御によるモード切り換えを的確に行うことができる。
【００１７】
本発明の第５の特徴によれば，第１弁体のみの開弁，並びに第１及び第２弁体の同時開弁を確実に行うことができ，またそれらの開弁保持状態時の電力消費を極力少なくすることができる。
【００１８】
本発明の第６の特徴によれば，第１及び第２弁体の同時開弁保持状態時の電力消費を極力少なくすると共に，開弁保持時の電流制御を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００２０】
図１は本発明の電磁式燃料噴射弁を装着した直噴点火式内燃機関用の要部縦断面図，図２は図１中の電磁式燃料噴射弁の２部拡大図，図３は図２の３−３線断面図，図４は図２の４−４線断面図，図５は図２の５−５線断面図，図６は図１の６−６線断面図，図７は図２の７−７線断面図，図８は前記電磁式燃料噴射弁に供給する第１及び第２電流の波形図，図９は第１電流と第１弁体の開弁との関係を示す線図，図１０は第２電流と第１及び第２弁体の開弁との関係を示す線図である。
【００２１】
先ず，図１において，内燃機関Ｅの機関１は，シリンダボア２ａを有するシリンダブロック２と，このシリンダブロック２の上端面に接合され，シリンダボア２ａに連なるペントルーフ型の燃料室４を有するシリンダヘッド３とを備える。シリンダヘッド３には，燃料室４の頂部中心で高圧のガソリン燃料（以下，単に高圧燃料という。）を直接噴射する電磁式燃料噴射弁Ｊと，燃料室４の斜面部に電極５ａを臨ませる点火プラグ５とが装着される。また図示はしないが，シリンダヘッド３には，燃料室４に空気を供給する吸気弁や，燃料室４から排ガスを排出させる排気弁が従来普通のように設けられる。尚，符号６は，シリンダボア２ａ内を昇降するピストンを示す。
【００２２】
さて，上記電磁式燃料噴射弁Ｊについて，図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２３】
図１及び図２において，電磁式燃料噴射弁Ｊの弁ハウジング１０は，前端壁で並列の第１及び第２弁座部材１１1 ，１１2 を保持する有底円筒状の弁座ホルダ１２と，この弁座ホルダ１２の後端に液密に嵌合，固着される磁性体のコアガイド１３と，このコアガイド１３の後端面に液密に接合される非磁性カラー１４と，この非磁性カラー１４の後端に液密に接合される固定コア１５とで構成される。
【００２４】
図２及び図３に示すように，前記第１及び第２弁座部材１１1 ，１１2 は，弁座ホルダ１２の前端壁に圧入されると共に，その前端壁の直径線に配置される。第１及び第２弁座部材１１1 ，１１2 には，第１及び第２弁ガイド孔１６1 ，１６2 と，これら第１及び第２弁ガイド孔１６1 ，１６2 の前端に連なる円錐状の第１及び第２弁座１７1 ，１７2 と，これら第１及び第２弁座１７1 ，１７2 の中心部を貫通する第１及び第２弁孔１８1 ，１８2 とが設けられ，第１及び第２弁座１７1 ，１７2 とそれぞれ協働して第１及び第２弁孔１８1 ，１８2 を開閉する第１及び第２弁体１９1 ，１９2 が第１及び第２弁ガイド孔１６1 ，１６2 に摺動自在に嵌装される。これら第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の外周には，燃料の流路となる複数の面取り部２０が形成される。
【００２５】
図２及び図４に示すように，前記コアガイド１３から非磁性カラー１４に亙り，前記第１及び第２弁ガイド孔１６1 ，１６2 とそれぞれ同軸に並ぶ一連の第１及び第２コアガイド孔２１1 ，２１2 が設けられ，これら第１及び第２コアガイド孔２１1 ，２１2 に，固定コア１５の共通の前端吸引面に対向する第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 が摺動自在に嵌装される。これら第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 には，前方に突出する連結筒２２ａ，２２ａがそれぞれ一体に形成されており，これら連結筒２２ａ，２２ａに，前記第１及び第２弁体１９1 ，１９2 が一体に備えるが弁杆１９ａ，１９ａがそれぞれ嵌合，固着される。
【００２６】
第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 には，それらの固定コア１５に対する吸引面より僅かに突出する非磁性で筒状のストッパ２２ｂ，２２ｂが埋設され，これらストッパ２２ｂ，２２ｂと固定コア１５との各間には，前記第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の開弁ストロークに相当する間隙が設けられる。
【００２７】
固定コア１５には，第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 の連結筒２２ａ，２２ａとそれぞれ同軸上に並んで，それらの内部と連通する第１及び第２燃料通路２４1 ，２４2 が設けられ，これら第１及び第２燃料通路２４1 ，２４2 に，第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 を前方，即ち第１及び第２弁座部材１１1 ，１１2 側に付勢する第１及び第２弁ばね２５1 ，２５2 が収容され，これら第１及び第２弁ばね２５1 ，２５2 の固定端をそれぞれ支持する第１及び第２ばねリテーナ２６1 ，２６2 が第１及び第２燃料通路２４1 ，２４2 の内周面に圧入，固定される。第１及び第２ばねリテーナ２６1 ，２６2 は，中空のスプリングピンで構成されていて，第１及び第２燃料通路２４1 ，２４2 での燃料の流通を妨げないようになっており，これら第１及び第２リテーナ２６1 ，２６2 の，第１及び第２燃料通路２４1 ，２４2 への圧入深さの調節により，第１及び第２弁ばね２５1 ，２５2 ののセット荷重が調整される。
【００２８】
前記連結筒２２ａ，２２ａには，第１及び第２燃料通路２４1 ，２４2 を弁座ホルダ１２内に連通する横孔２７，２７が穿設される。
【００２９】
固定コア１５の後端には，内部を第１及び第２燃料通路２４1 ，２４2 に共通に連通する燃料入口筒２８が液密に結合され，この燃料入口筒２８には，図示しない燃料分配管を介して高圧燃料供給源２９が接続される。したがって，内燃機関Ｅの運転中，高圧燃料供給源２９から燃料入口筒２８に供給される高圧燃料は，第１及び第２燃料通路２４1 ，２４2 を経てから弁座ホルダ１２内で合流し，そして第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の面取り部２０から第１及び第２弁座１７1 ，１７2 に向うことになる。
【００３０】
図２及び図７において，第１及び第２弁座部材１１1 ，１１2 には，第１及び第２弁孔１８1 ，１８2 の前端から半径方向外向きに広がる第１及び第２拡散室３０1 ，３０2 とが設けられ，これら第１及び第２拡散室３０1 ，３０2 の前面を閉じるように弁座ホルダ１２の前端部に固着される共通のインジェクタプレート３１に，第１及び第２拡散室３０1 ，３０2 を燃料室４に開放する第１及び第２燃料噴孔３２1 ，３２2 が設けられる。電磁式燃料噴射弁Ｊは，第１弁座部材１１1 が第２弁座部材１１2 に対して点火プラグ５側にくるように，シリンダヘッド３への装着位置が調整される。第１燃料噴孔３２1 は，際１拡散室３０1 の中心部から点火プラグ５の電極５ａ（図１参照）を指向するよう斜めに配置され，第２燃料噴孔３２2 は，第２弁座部材１１2 の軸線を中心とする同一円周３３上で等間隔に，且つピストン６の頂面に向かって半径方向斜め外向きに配置される。
【００３１】
図２及び図５に示すように，非磁性カラー１４から固定コア１５に亙り，それらの外周にコイル組立体３５が配設される。このコイル組立体３５は，非磁性カラー１４及び固定コア１５の外周に嵌合されるボビン３６と，これに巻装されるコイル３７とからなっており，このコイル組立体３５を収容する磁性体のコイルハウジング３８の前端部が縮径されてコアガイド１３の外周面に嵌合，固着され，その後端部は，固定コア１５の外周からフランジ状に突出するヨーク３９の外周面に嵌合，固着される。
【００３２】
コイルハウジング３８の前端部から固定コア１５の後端部に亙り，それらの外周面に射出成形による硬質合成樹脂製の被覆体４０が形成される。その際，被覆体４０には，その後端面に開口するコネクタ室４１（図６参照）が形成され，このコネクタ室４１に，前記コイル３７に連なるコネクタ端子４２が配設される。
【００３３】
而して，第１弁体１９1 が第１弁座１７1 から離座して第１弁孔１８1 を開放すると，弁座ホルダ１２内に待機する高圧燃料が第１弁孔１８1 を経て際１拡散室３０1 に流入して，放射状に拡散した後，際１拡散室３０1 の内周壁に沿って流れながら第１燃料噴孔３２1 に向かって集合し，第１燃料噴孔３２1 から燃料室４内に，特に点火プラグ５の電極５ａに向かって噴射する。その結果，第１燃料噴孔から点火プラグ５の電極５ａに向かう円錐状の第１燃料噴霧フォーム４５1 が形成され（図１及び図２参照），これにより上記電極５ａ周りに濃厚な混合気層を形成することができるので，燃料室４での成層燃焼を可能にし，機関Ｅの低速運転時等において低燃費性に寄与する。このとき，良好な成層燃焼を可能にするために，第１燃料噴霧フォーム４５1 は，点火プラグ５の電極５ａを包み込むようにすることが有効であり，そうするために，第１燃料噴霧フォーム４５1 のペネトレーション力（貫徹力）は比較的弱い方が望まれる。
【００３４】
また第２弁体１９2 が第２弁座１７2 から離座して第２弁孔１８2 を開放すると，弁座ホルダ１２内に待機する高圧燃料が第２弁孔１８2 を経て第２拡散室３０2 に流入して，放射状に拡散すると共に，同一円周３３上に等間隔に配列する複数の第２燃料噴孔３２2 から噴射する。その結果，第２燃料噴孔３２2 からピストン６の頂面に向かう円錐状の第２燃料噴霧フォーム４５2 が形成され（図１及び図２参照），これにより燃料室４に均質な混合気を生成することができるので，均質燃焼を可能にし，機関Ｅの中，高速運転時等において，出力性能向上に寄与する。このとき，効率的な均質燃焼を可能にするために，第２燃料噴霧フォーム４５2 は，燃料粒をシリンダボア２ａの内周面に付着させないことが必要であり，そうするために，第１燃料噴霧フォーム４５1 のペネトレーション力は比較的強い方が望ましい。このような均質燃焼時には，第１弁体１９1 をも同時に開弁させて，第１燃料噴霧フォーム４５1 をも形成して，混合気の着火性を高めることが望まれる。
【００３５】
第１燃料噴霧フォーム４５1 のペネトレーション力を比較的弱く，第２燃料噴霧フォーム４５2 のペネトレーション力を比較的強くするために，図７に示すように，第１拡散室３０1 における第１弁孔１８1 及び第１燃料噴孔３２1 間の，第１弁孔１８1 の軸線に直交する方向の距離ａは，第２拡散室３０2 における第２弁孔１８2 及び各第２燃料噴孔３２2 間の，第２弁孔１８2 の軸線に直交する方向の距離ｂより大きく設定され，高圧燃料が第１弁孔１８1 から第１燃料噴孔３２1 に到達するまでの圧力損失が，高圧燃料が第２弁孔１８2 から各第２燃料噴孔３２2 に到達するまでの圧力損失より大きくなるようにしている。
【００３６】
しかも，上記のように噴霧方向及びペネトレーション力の強さを異にする第１燃料噴霧フォーム４５1 及び第２燃料噴霧フォーム４５2 を単一の電磁式燃料噴射弁Ｊにより形成することができるので，燃料供給系の構成の簡素化に寄与し，コストの低減をもたらすことができる。
【００３７】
さらに，本発明の電磁式燃料噴射弁Ｊは，機関Ｅの成層燃焼運転時には，ペネトレーション力が比較的弱い第１燃料噴霧フォーム４５1 を形成し，均質燃焼運転時には，第１燃料噴霧フォーム４５1 と共に，ペネトレーション力が比較的強い第２燃料噴霧フォーム４５2 を形成するために，次のような構成を備える。
【００３８】
第１及び第２弁体１９1 ，１９2 をそれぞれ閉弁方向に押圧する閉弁力をＰ1 ，Ｐ2 ，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 をそれぞれ開弁するに必要な開弁力をＦ1 ，Ｆ2 とすると，成層燃焼のために，図９に示すように第１弁体１９1 のみを開弁するには，次式を成立させればよく，
Ｐ2 ＞Ｆ1 ＞Ｐ1 ・・・・・（１）
また均質燃焼のために，図１０に示すように，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 を同時開弁するには，次式を成立させればよい。
【００３９】
Ｆ2 ＞Ｐ2 ・・・・・・・・（２）
そこで，先ず上記第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の閉弁力Ｐ1 ，Ｐ2 について説明する。
【００４０】
第１及び第２弁孔１８1 ，１８2 の直径をＤ1 ，Ｄ2 としたとき，Ｄ1 ＜Ｄ2 に設定され，また第１及び第２弁ばね２５1 ，２５2 のセット荷重Ｐｓは，便宜上互いに等しく設定される。
【００４１】
第１及び第２弁体１９1 ，１９2 が第１及び第２弁座１７1 ，１７2 に着座した閉弁状態では，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 は，第１及び第２弁ばね２５1 ，２５2 のセット荷重Ｐｓの他に，高圧燃料供給源２９から燃料入口筒２８に供給される高圧燃料の圧力Ｐｆによっても，閉弁方向に押圧される。したがって，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 にそれぞれ加えられる閉弁力Ｐ1 ，Ｐ2 は次式で表すことができる。
【００４２】
Ｐ1 ＝（Ｐｆ×π×Ｄ1 2 ／４）＋Ｐｓ・・・・（３）
Ｐ2 ＝（Ｐｆ×π×Ｄ2 2 ／４）＋Ｐｓ・・・・（４）
前述のように，Ｄ1 ＜Ｄ2 であるから，Ｐ1 ＜Ｐ2 となる。上式から明らかように，Ｐ1 ，Ｐ2 の決定には，Ｄ1 ，Ｄ2 の２乗と，高圧燃料の圧力Ｐｆが作用することから，Ｄ1 ＜Ｄ2 とすることは，第１及び第２弁ばね２５1 ，２５2 のセット荷重に差をつける場合より，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の閉弁力Ｐ1 ，Ｐ2 に大きな差をつけることが可能となり，このことは，次に述べる第１弁体１９1 のみの開弁，並びに第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の同時開弁のための電流制御を容易にする上に，極めて有効である。またＤ1 ＜Ｄ2 とすることは，高圧燃料が第１及び第２弁孔１８1 ，１８2 を通過する際の圧力損失に差をつけるので，前述のように第１燃料噴霧フォーム４５1 のペネトレーション力を比較的弱く，第２燃料噴霧フォーム４５2 のペネトレーション力を比較的強くすることにも貢献する。
【００４３】
次に，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の開弁力Ｆ1 ，Ｆ2 について説明する。コネクタ端子４２に接続される電子制御ユニット４６は，図８に示すように，コイル３７に対する駆動電流を次のように切り換える。即ち，内燃機関Ｅの成層燃焼運転モードでは，ピーク電流Ｉ1 ａと，それに続くそれより小さいホールド電流Ｉ1 ｂとよりなる第１電流Ｉ1 をコイル３７に流し，内燃機関Ｅの均質燃焼運転モードでは，同じくピーク電流Ｉ2 ａと，それに続くそれより小さいホールド電流Ｉ2 ｂよりなる第２電流Ｉ2 をコイル３７に流すようになっており，その際，第２電流Ｉ2 のピーク電流Ｉ2 ａは，第１電流Ｉ1 のピーク電流Ｉ1 ａより大きく設定され，第１及び第２電流Ｉ1 ，Ｉ2 のホールド電流Ｉ1 ｂ，Ｉ2 ｂは等しく設定される。
【００４４】
コイル３７に上記第１電流Ｉ1 及び第２電流Ｉ2 を流したとき，固定コア１５と第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 との各間に発生する吸引力が，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の開弁力Ｆ1 ，Ｆ2 となり，それらは次式で表すことができる。
【００４５】
Ｆ1 ＝（１０7 ／８×π）×Ｂｇ2 ×Ｓ・・・・（５）                
Ｆ2 ＝（１０7 ／８×π）×Ｂｇ2 ×Ｓ・・・・（６）                
但し，Ｂｇ1 ，Ｂｇ2 は，固定コア１５と第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 との各間隙における磁束密度，Ｓは，第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 の各吸引面積である。
【００４６】
こゝで，コイル３７の巻数をＮ，電流をＩ1 ，Ｉ2 ，磁路長さをＬ，透磁率をμとすると，
Ｂｇ1 ＝μ×Ｎ×Ｉ1 ／Ｌ・・・・・・・・・・（７）
Ｂｇ2 ＝μ×Ｎ×Ｉ2 ／Ｌ・・・・・・・・・・（８）
とすることができるので，これら（７）及び（８）式を前記（５）及び（６）式にそれぞれ代入すると，
Ｆ1 ＝（１０7 ／８×π）×（μ×Ｎ×Ｉ1 ／Ｌ）2 ×Ｓ・・・（９）
Ｆ2 ＝（１０7 ／８×π）×（μ×Ｎ×Ｉ2 ／Ｌ）2 ×Ｓ・・・（１０）
となる。
【００４７】
この実施例のように，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 に対して，コイル３７及び固定コア１５は共通であり，第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 は互いに同一寸法に形成され，また固定コア１５と第１及び第２可動コア２２1 ，２２2 との各間隙も等しく設定した場合には，前記（９）及び（１０）式から解るように，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の開弁力Ｆ1 ，Ｆ2 は，前記第１及び第２電流Ｉ1 ，Ｉ2 を制御するだけで決定することができる。
【００４８】
以上より明らかなように，前記（１），（２）式を成立させるには，単に，第１及び第２弁孔１８1 ，１８2 の直径Ｄ1 ，Ｄ2 に，Ｄ1 ＜Ｄ2 のような差をつけ，そして成層燃焼時には，コイル３７に第１電流Ｉ1 を供給することで，第１弁体１９1 のみを確実に開弁し，均質燃焼時にはコイル３７に第２電流Ｉ2 を供給することで第１及び第２弁体１９1 ，１９2 を同時に確実に開弁することができる。特に，前記（３），（４）式より明らかように，Ｄ1 ＜Ｄ2 により，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の閉弁力Ｐ1 ，Ｐ2 に大きな差をつけることができるので，必然的に第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の開弁力Ｆ1 ，Ｆ2 にも大きな差をつけることができ，したがって，第１弁体１９1 のみを開弁するための第１電流Ｉ1 と，第１及び第２弁体１９1 ，１９2 を同時開弁するための第２電流Ｉ2 とにも大きな差をつけることになるから，許容誤差が大きくなり，その電流の切り換え制御を的確に行うことができる。
【００４９】
また第１及び第２電流Ｉ1 ，Ｉ2 においては，それぞれのピーク電流Ｉ1 ａ，Ｉ2 ａにＩ1 ａ＜Ｉ2 ａとなるよう差をつけ，ホールド電流Ｉ1 ｂ，Ｉ2 ｂを等しくしたので，第１弁体１９1 のみの開弁，並びに第１及び第２弁体１９1 ，１９2 の同時開弁を確実に行うことができ，またそれらの開弁保持状態時の電力消費を極力少なくすると共に，開弁保持時の電流制御を簡素化することができる。
【００５０】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の電磁式燃料噴射弁を装着した直噴点火式内燃機関用の要部縦断面図。
【図２】図１中の電磁式燃料噴射弁の２部拡大図。
【図３】図２の３−３線断面図。
【図４】図２の４−４線断面図。
【図５】図２の５−５線断面図。
【図６】図１の６−６線断面図。
【図７】図２の７−７線断面図。
【図８】前記電磁式燃料噴射弁に供給する第１及び第２電流の波形図。
【図９】第１電流と第１弁体の開弁との関係を示す線図。
【図１０】第２電流と第１及び第２弁体の開弁との関係を示す線図。
【符号の説明】
【００５２】
Ｅ・・・・・内燃機関
Ｊ・・・・・電磁式燃料噴射弁
１・・・・・機関本体
４・・・・・燃焼室
５・・・・・点火プラグ
６・・・・・ピストン
１０・・・・弁ハウジング
１５・・・・固定コア
１８1 ，１８2 ・・・・第１，第２弁孔
１９1 ，１９2 ・・・・第１，第２弁体
２２1 ，２２2 ・・・・第１，第２可動コア
２５1 ，２５2 ・・・・第１，第２弁ばね
２９・・・・高圧燃料供給源
３０1 ，３０2 ・・・・第１，第２燃料流路（第１，第２拡散室）
３２1 ，３２2 ・・・・第１，第２燃料噴孔
４５1 ，４５2 ・・・・第１，第２燃料噴霧フォーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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