(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁の軸心に対して偏心して設けられることで燃料に旋回力を与える燃料溝であって、相互に独立に弁座部に連通する燃料溝を、弁座上流側の燃料噴射弁本体と、弁座上流側に燃料噴射弁の軸回りに回転可能に保持される燃料旋回部材とにそれぞれ形成し、
該燃料旋回部材を回転駆動手段により前記軸回りに回転させて、前記本体に形成された燃料溝と前記燃料旋回部材に形成された燃料溝との相対的な角度を変化させることで、噴霧形状を可変とすることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項２】
前記回転駆動手段が、前記燃料旋回部材に固定された永久磁石と、前記本体に固定された電磁石との間に働く磁気力によって前記燃料旋回部材に回転駆動力を与えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項３】
燃料噴射弁の軸心に対して偏心して設けられることで燃料に旋回力を与える燃料溝を、弁座上流側の燃料噴射弁本体と、弁座上流側に燃料噴射弁の軸回りに回転可能に保持される燃料旋回部材とにそれぞれ形成し、
該燃料旋回部材を回転駆動手段により前記軸回りに回転させて、前記本体に形成された燃料溝と前記燃料旋回部材に形成された燃料溝との相対的な角度を変化させることで、噴霧形状を可変とすると共に、
前記回転駆動手段が、前記燃料旋回部材に固定された永久磁石と、前記本体に固定された電磁石との間に働く磁気力によって前記燃料旋回部材に回転駆動力を与えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記燃料旋回部材に対して磁極の向きを相互に逆向きとした２つの永久磁石を周方向に固定し、前記電磁石において一方の永久磁石との間で磁気吸引力が働き、他方の永久磁石との間で磁気反発力が働くよう構成し、前記電磁石の磁極の向きを反転させることで、前記燃料旋回部材に対して与える回転駆動力の方向を切り換える構成としたことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記燃料旋回部材の回転可能範囲を制限するストッパを形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記燃料溝が、前記燃料旋回部材と本体との間の摺動面にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料噴射弁を内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射するように備える一方、均質・成層燃焼の別，機関回転速度，機関負荷，前記燃料噴射弁に対する燃料の供給圧，燃焼安定度，点火２次側電圧のうちの少なくとも１つに基づいて前記回転駆動手段を制御して前記燃料噴射弁の噴霧形状を制御する噴霧形状制御手段を備えたことを特徴とする内燃機関の電子制御燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁及び電子制御燃料噴射装置に関し、詳しくは、運転条件に応じて燃料噴射弁における噴霧形状（噴霧角）を制御するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料噴射弁における噴霧形状（噴霧角）を可変に制御するための技術としては、特開平５−１２６０１２号公報に開示されるようなものがあった。
このものは、燃料に旋回力を与える燃料旋回素子の内壁面と弁体の外周面との間に形成される隙間の寸法を調節することで、旋回燃料成分と非旋回燃料成分との比率を変化させて、噴霧形状（噴霧角）を可変に制御する構成である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃料噴射弁を筒内直接噴射式内燃機関に適用した場合、非旋回成分の割合を増減させることで噴霧角を制御する構成であるから、噴霧角を狭めるためには非旋回成分の割合を増大させる必要があり、これによって霧化性能が低下して、高い燃焼安定性を維持することが困難であるという問題があった。
【０００４】
また、非旋回成分の割合を調整すべく隙間寸法の調整を行うときに、同時に、燃料通路面積が変化し、これによって燃料の流量特性が変化して、空燃比制御精度が低下する可能性もあった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、霧化性能を大きく低下させることなく、かつ、燃料の流量特性を変化させることなく、噴霧形状（噴霧角）を可変に制御できる燃料噴射弁、及び、該燃料噴射弁を用いて適切な噴霧形状に制御できる電子制御燃料噴射装置を提供し、以て、筒内直接噴射式内燃機関における燃焼安定性，排気性能，空燃比制御精度を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１記載の発明に係る燃料噴射弁は、燃料噴射弁の軸心に対して偏心して設けられることで燃料に旋回力を与える燃料溝であって、相互に独立に弁座部に連通する燃料溝を、弁座上流側の燃料噴射弁本体と、弁座上流側に燃料噴射弁の軸回りに回転可能に保持される燃料旋回部材とにそれぞれ形成し、該燃料旋回部材を回転駆動手段により前記軸回りに回転させて、前記本体に形成された燃料溝と前記燃料旋回部材に形成された燃料溝との相対的な角度を変化させることで、噴霧形状を可変とする構成とした。
【０００６】
かかる構成によると、本体側に形成された燃料溝に対する燃料旋回部材に形成された燃料溝の角度が、前記燃料旋回部材の回転駆動に伴って変化することで、噴孔に対する燃料溝の配置が変化し、以て、噴霧形状（噴霧角）が変化する。
請求項２記載の発明では、前記回転駆動手段が、前記燃料旋回部材に固定された永久磁石と、前記本体に固定された電磁石との間に働く磁気力によって前記燃料旋回部材に回転駆動力を与える構成とした。
【０００７】
かかる構成によると、本体に固定された電磁石のコイルに通電して磁力を発生させ、この電磁石と、燃料旋回部材に固定された永久磁石との間の磁気吸引力及び／又は磁気反発力によって、燃料旋回部材に噴射弁の軸回りの回転駆動力が与えられる。
請求項３記載の発明は、燃料噴射弁の軸心に対して偏心して設けられることで燃料に旋回力を与える燃料溝を、弁座上流側の燃料噴射弁本体と、弁座上流側に燃料噴射弁の軸回りに回転可能に保持される燃料旋回部材とにそれぞれ形成し、該燃料旋回部材を回転駆動手段により前記軸回りに回転させて、前記本体に形成された燃料溝と前記燃料旋回部材に形成された燃料溝との相対的な角度を変化させることで、噴霧形状を可変とすると共に、前記回転駆動手段が、前記燃料旋回部材に固定された永久磁石と、前記本体に固定された電磁石との間に働く磁気力によって前記燃料旋回部材に回転駆動力を与える構成とした。かかる構成によると、本体側に形成された燃料溝に対する燃料旋回部材に形成された燃料溝の角度が、磁気吸引力及び／又は磁気反発力によって燃料旋回部材が噴射弁の軸回りに回転駆動されることで変化し、以て、噴霧形状（噴霧角）が変化する。
請求項４記載の発明では、前記燃料旋回部材に対して磁極の向きを相互に逆向きとした２つの永久磁石を周方向に固定し、前記電磁石において一方の永久磁石との間で磁気吸引力が働き、他方の永久磁石との間で磁気反発力が働くよう構成し、前記電磁石の磁極の向きを反転させることで、前記燃料旋回部材に対して与える回転駆動力の方向を切り換える構成とした。
【０００８】
かかる構成によると、燃料旋回部材に対して、周方向にＳ極同士，Ｎ極同士が対向するように２つの永久磁石が固定され、電磁石のコイルに対する通電方向を切り換えて磁極の向きを反転させると、２つの永久磁石の一方に磁気吸引され他方に磁気反発される状態と、一方に磁気反発され他方に磁気吸引される状態とが切り換えられることになり、燃料旋回部材を噴射弁の軸回りの双方向に選択的に回転駆動させることができる。
【０００９】
請求項５記載の発明では、前記燃料旋回部材の回転可能範囲を制限するストッパを形成する構成とした。かかる構成によると、回転駆動手段によって燃料旋回部材に回転駆動力を与えても、前記ストッパによって回転範囲が規制され、該規制位置によって本体側の燃料溝と燃料旋回部材の燃料溝との相対的な角度を規定することが可能となる。
【００１０】
請求項６記載の発明では、前記燃料溝が、前記燃料旋回部材と本体との間の摺動面にそれぞれ形成される構成とした。かかる構成によると、本体側に形成された燃料溝と前記燃料旋回部材の摺動面とによって燃料流路が構成され、同様に、前記燃料旋回部材に形成された燃料溝と本体の摺動面とによって燃料流路が構成されるから、燃料流路の面積は燃料旋回部材が回転しても一定に保たれることになる。
【００１１】
一方、請求項７記載の発明に係る電子制御燃料噴射装置は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の燃料噴射弁を内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射するように備える一方、均質・成層燃焼の別，機関回転速度，機関負荷，前記燃料噴射弁に対する燃料の供給圧，燃焼安定度，点火２次側電圧のうちの少なくとも１つに基づいて前記回転駆動手段を制御して前記燃料噴射弁の噴霧形状を制御する噴霧形状制御手段を備える構成とした。
【００１２】
かかる構成によると、均質・成層燃焼の別，機関回転速度，機関負荷，前記燃料噴射弁に対する燃料の供給圧，燃焼安定度，点火コイルの２次側電圧に応じた所望の噴霧形状を得るべく、前記燃料旋回部材を回転させて燃料溝の相対角を変化させる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、燃料の非旋回成分の割合を変化させることなく、燃料噴霧形状（噴霧角）を可変にできるので、燃料の霧化性能を高く維持しつつ噴霧形状（噴霧角）を可変にできるという効果がある。請求項２記載の発明によると、電磁石と永久磁石との間に働く磁気力を利用して、燃料旋回部材に回転駆動力を与えるので、簡便な構成で然も確実に噴霧形状（噴霧角）を可変にできるという効果がある。請求項３記載の発明によると、燃料の非旋回成分の割合を変化させることなく、燃料噴霧形状（噴霧角）を可変にでき、かつ、電磁石と永久磁石との間に働く磁気力を利用して、燃料旋回部材に回転駆動力を与えるので、簡便な構成で然も確実に噴霧形状（噴霧角）を可変にできるという効果がある。
【００１４】
請求項４記載の発明によると、電磁石のコイルへの通電方向を切り換えることで、燃料旋回部材の回転駆動方向を簡便に切り換えられるという効果がある。請求項５記載の発明によると、ストッパによって燃料旋回部材の回転を制限することで、燃料溝の相対角を確実に所期状態に制御できるという効果がある。請求項６記載の発明によると、燃料流路面積が、噴霧形状の可変に伴って変化することがなく、精度の良い噴射量制御が可能であるという効果がある。
【００１５】
請求項７記載の発明によると、燃料噴射弁の噴霧形状（噴霧角）を、均質・成層燃焼の別，機関回転速度，機関負荷，前記燃料噴射弁に対する燃料の供給圧，燃焼安定度，点火２次側電圧に応じて要求される噴霧形状に、高い霧化性能を維持しつつ制御でき、高い燃焼安定性を発揮させることができるという効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は実施の形態における燃料噴射弁の縦断面図であり、燃料噴射弁１の先端側のケーシング２（本体）には、噴孔３が形成されると共に、該噴孔３上流側に弁座４が形成され、前記弁座４に針弁５の先端が着座することで、閉弁状態となる。
【００１７】
前記針弁５の基端側には、電磁コイル６が設けられており、該電磁コイルに通電されて磁気吸引力が発生すると、針弁５がリフトして弁座４から離れ、開弁状態となり、本体の基端側に設けられた燃料導入口７を介して供給される燃料が前記噴孔３から噴射される。
前記弁座４の上流側には、前記針弁５が嵌挿される貫通孔８が形成される円筒状の燃料旋回部材９が、燃料噴射弁１（針弁５）の軸回りに回転可能に保持されている。前記燃料旋回部材９は、弁座４が形成されるケーシング２の底面２ａに突き当てられ、前記底面２ａと摺動しつつ回転するように軸方向の位置が規制される。
【００１８】
前記燃料旋回部材９の周面は、図２〜図４に示すように、ケーシング２の内周面２ｂと摺動する４方向の摺動面10ａ〜10ｄと、該摺動面10ａ〜10ｄ間においてそれぞれ凹陥形成されて、燃料流路を構成する凹陥部11ａ〜11ｄとから構成される。また、前記ケーシング２の底面２ａと摺動する下面12には、前記凹陥部11ａ〜11ｄとケーシング２の内周面２ｂとによって形成される燃料流路を介して供給される燃料に旋回力を与えるべく、燃料噴射弁１の軸心に対して偏心して２本の燃料溝13ａ，13ｂが形成されている。
【００１９】
前記燃料溝13ａ，13ｂは、弁座４を挟んで相互に平行で、かつ、前記貫通孔８の内周面の接線方向に略沿って凹陥部11ａ〜11ｄと貫通孔８とを連通させるように形成され、下流側に向けて反時計回り（左回り）の旋回力を燃料に与えるようになっている。
また、前記摺動面10ａ〜10ｄのうちの隣接する２つの摺動面10ａ，10ｂには、永久磁石14ａ，14ｂが埋め込まれており、前記ケーシング２に固定される電磁石15と前記永久磁石14ａ，14ｂとの間に磁気力が働くことで、燃料旋回部材９に回転駆動力を与えることができるようになっている。尚、上記の回転駆動力については、後で詳細に説明する。
【００２０】
更に、前記摺動面10ａ〜10ｄのうちの摺動面10ｄには、キー16ａが突出形成されており、ケーシング２の内周面２ｂに形成されたキー溝16ｂに前記キー16ａが入り込み、キー溝16ｂが設けられる角度範囲でのみ前記燃料旋回部材９の回転を許容する構成となっている。即ち、前記キー16ａ，キー溝16ｂによってストッパが構成されることになる。
【００２１】
一方、前記ケーシング２の底面２ａ（燃料旋回部材９の下面12との摺動面）には、前記燃料溝13ａ，13ｂと同様に、前記凹陥部11ａ〜11ｄとケーシング２の内周面２ｂとによって形成される燃料流路を介して供給される燃料に、下流側に向けて反時計回り（左回り）の旋回力を与えるべく、燃料噴射弁の軸心に対して偏心して２本の燃料溝17ａ，17ｂが形成されている。
【００２２】
前記燃料溝17ａ，17ｂは、弁座４を挟んで相互に平行で、かつ、すり鉢状の前記弁座４の開口端縁の接線方向に略沿って底面２ａの内周縁と弁座４とを連通させるように形成されている。
図５（Ａ），（Ｂ）は、回転駆動手段としての前記永久磁石14ａ，14ｂと電磁石15とによる前記燃料旋回部材９の回転駆動の様子を示すものである。
【００２３】
図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、永久磁石14ａ，14ｂは、磁極の方向が接線方向に略一致するように燃料旋回部材９に対して固定されると共に、永久磁石14ａと永久磁石14ｂの磁極の向きが逆向きになるようにしてあり、永久磁石14ａ，14ｂが近接する部分では、Ｓ極同士が対向するようになっている。
一方、電磁石15は、前記キー16ａ，キー溝16ｂによって規制される燃料旋回部材９の回転範囲において、前記永久磁石14ａ，14ｂによって周方向に挟まれる位置に固定され、かつ、永久磁石14ａ，14ｂと同様に、磁極の向きが接線方向に略一致するようにしてある。
【００２４】
図５（Ａ）に示すように、電磁石15のコイルに対して、図中に矢印で示す方向に電流を流すと、図で電磁石15の上方がＮ極、下方がＳ極になる。このとき、永久磁石14ａのＳ極と電磁石15のＮ極との間に生じる磁気吸引力と、永久磁石14ｂのＳ極と電磁石15のＳ極との間に生じる磁気反発力によって、燃料旋回部材９には図で反時計回りの回転駆動力が生じる。そして、燃料旋回部材９が反時計回りに回転し、キー16ａがキー溝16ｂの反時計回り方向の端部に当接する位置に位置決めされ、この状態では、燃料旋回部材９の燃料溝13ａ，13ｂと、ケーシング２の燃料溝17ａ，17ｂとは、相互に直交する向きに配置される。
【００２５】
一方、図５（Ａ）に示す状態から図５（Ｂ）に示すように電磁石15のコイルに流す電流の向きを反転させると、電磁石15の磁極の向きが逆転することで、燃料旋回部材９に対して時計回りの回転駆動力が生じる。そして、燃料旋回部材９が時計回りに回転し、キー16ａがキー溝16ｂの時計回り方向の端部に当接する位置に位置決めされる。
【００２６】
このように、本実施の形態では、電磁石15のコイルへの通電方向によって、前記燃料溝13ａ，13ｂと燃料溝17ａ，17ｂとの相対的な角度が、図５（Ａ）に示す状態と図５（Ｂ）に示す状態との２パターンに切り換え制御される。
図５（Ａ）に示す状態から、燃料旋回部材９が90°回転すると、前記燃料旋回部材９の燃料溝13ａ，13ｂとケーシング２の燃料溝17ａ，17ｂとは上下に重なって、実質的には、燃料溝の数が２本になってしまうことになるが、前記キー溝16の設定によって、図５（Ａ）に示す状態から45°以内（例えば15°程度）に回転角が制限される。このため、図５（Ａ）に示す状態では、90°毎に燃料溝が配置される状態であったものが、図５（Ｂ）に示す状態では、燃料溝13ａが燃料溝17ａに近づき（相対的に燃料溝13ａが燃料溝17ｂから遠ざかり）、燃料溝13ｂが燃料溝17ｂに近づく（相対的に燃料溝13ｂが燃料溝17ａから遠ざかる）相対角位置になる。
【００２７】
ここで、燃料噴射弁１の噴霧角は、図６に示すように、スワール数Ｓにより変化し、スワール数Ｓは以下の式で表される。
Ｓ＝２・２1/2 ・Ｌｓ・Ｄｏ／（Ｎ・（２・Ｗ・Ｈ／（Ｗ＋Ｈ））2 ）
但し、Ｌｓは燃料溝（スワール溝）のオフセット量、Ｄｏは噴孔径、Ｎは燃料溝の数、Ｗは燃料溝の幅、Ｈは燃料溝の高さである。
【００２８】
図５（Ａ），（Ｂ）に示すようにして、燃料旋回部材９を回転駆動させる場合には、燃料溝の数Ｎ，噴孔径Ｄｏ，燃料溝の幅Ｗ，燃料溝の高さＨは変わらないが、ケーシング２の燃料溝17ａ，17ｂを基準とした場合に、燃料旋回部材９の燃料溝13ａ，13ｂが前記燃料溝17ａ，17ｂに重なる方向に変位することで、実質的な燃料溝13ａ，13ｂのオフセット量が減少変化し、結果、図５（Ａ）に比べて図５（Ｂ）の状態における噴霧角は狭角化される。
【００２９】
即ち、図５（Ａ）に示すように、90°の等間隔に燃料溝が配置される場合には、４つの燃料溝が同等に機能して燃料に旋回力が与えられることになるが、図５（Ｂ）に示すように燃料旋回部材９が回転して燃料溝13ａ，13ｂが前記燃料溝17ａ，17ｂに重なる方向に近づくと、等間隔配置状態で燃料溝13ａ，13ｂにより旋回力が与えられていた部分に旋回力が及ばなくなると共に、燃料溝13ａ，13ｂによる旋回力が既に燃料溝17ａ，17ｂによって旋回力が付与された燃料に対して作用するようになって、燃料溝13ａ，13ｂ独自の旋回力付与機能が弱められ、結果、噴霧角が狭くなる。
【００３０】
従って、本実施の形態においては、燃料溝13ａ，13ｂと前記燃料溝17ａ，17ｂとの相対角が、噴霧角（噴霧形状）を決定するパラメータであって、前記相対角は、燃料溝13ａ，13ｂの出口部分と前記燃料溝17ａ，17ｂの出口部分との最短距離として示すことが可能であり、本来のオフセット量と同じく前記最短距離が短いときほど噴霧角が狭くなるので、便宜上、前記燃料溝13ａ，13ｂの出口部分と前記燃料溝17ａ，17ｂの出口部分との最短距離をオフセット量Ｌｓと見做して（図５（Ｂ）参照）、該オフセット量Ｌｓが小さくなることで、スワール数Ｓが小さくなって噴霧角が狭くなるとして、本実施の形態の構成と、図６に示す特性との相関を説明できる。
【００３１】
上記燃料噴射弁１によると、燃料溝の数Ｎ，噴孔径Ｄｏ，燃料溝の幅Ｗ，燃料溝の高さＨは変化しないので、非旋回成分と旋回成分の割合が大きく変化することがなく、また、流量特性の変化もないから、噴霧角の変化を可能にしつつ、良好な霧化性能と燃料計量性能とが得られるものである。
図７は、上記構成の燃料噴射弁１を適用した筒内直接噴射式ガソリン機関のシステム構成図である。
【００３２】
この図７において、内燃機関51には、エアクリーナ52を通過した空気が、スロットル弁53で調整され、吸気弁54を介してシリンダ内に吸引されるようになっている。
機関51の各気筒には、燃焼室内に直接燃料を噴射するように前記図１〜図４に示した燃料噴射弁１がそれぞれに設けられ、該燃料噴射弁１から噴射された燃料によってシリンダ内に混合気が形成される。
【００３３】
シリンダ内の混合気は、点火栓56による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気弁57を介して排出され、触媒58で浄化されて大気中に放出される。
マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット60からの制御信号によって前記燃料噴射弁１による燃料噴射及び点火栓56による点火（図示しない点火コイルへの通電）が制御されるようになっており、前記コントロールユニット60には、各種センサからの信号が入力される。
【００３４】
前記各種センサとしては、機関１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ61、単位クランク角毎に検出信号（ポジション信号ＰＯＳ）を出力するポジションセンサ62、各気筒の基準クランク角位置毎に検出信号（リファレンス信号ＲＥＦ）を出力するリファレンスセンサ63、前記リファレンスセンサ63からのリファレンス信号ＲＥＦ間で気筒判別用のフェーズ信号を出力するフェーズセンサ64、排気中の酸素濃度に感応して燃焼混合気の空燃比を検出する空燃比センサ65，前記スロットル弁53の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ66、機関51の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ67等が設けられている。
【００３５】
ここで、前記リファレンスセンサ63からのリファレンス信号ＲＥＦの発生周期、又は、前記ポジションセンサ62からのポジション信号ＰＯＳの所定時間内の発生数を計測することで、機関回転速度Ｎｅを求めることができる。
前記コントロールユニット60は、例えば目標の機関出力トルク及び機関回転速度に応じて目標当量比と燃焼方式とを予め設定した目標当量比マップを複数備え、該複数の目標当量比マップを水温，始動後時間，車速，加速度などの条件に応じて切り換えて参照し、目標当量比及び燃焼方式の要求を判別する。
【００３６】
前記燃焼方式としては、吸気行程中に燃料を噴射させることで燃料を拡散させ、シリンダ内に均質の混合気を形成させて均質燃焼を行わせる均質燃焼方式と、圧縮行程中に噴射を行わせることで層状給気を行って点火栓56の周囲に濃い混合気を形成させ、成層燃焼を行わせる成層燃焼方式とが切り換え設定される構成となっている。
【００３７】
上記構成の筒内直接噴射式ガソリン機関において、噴霧形状制御手段としての機能を有する前記コントロールユニット60は、機関運転条件に応じて前記電磁石15のコイルへの通電方向を制御し、以て、燃料噴射弁１による噴霧形状（噴霧角）を可変に制御する。
具体的には、図８のフローチャートに示すようにして、噴霧角の運転状態に応じた制御が行われる。
【００３８】
図８のフローチャートにおいて、まず、燃料噴射時期，機関回転速度，燃圧，機関負荷，燃焼安定度，点火２次電圧を計測する（Ｓ１）。
尚、前記燃料噴射時期は、成層燃焼と均質燃焼の別を噴射時期で区別しようとするものであり、また、燃圧は燃料噴射弁１に対する燃料の供給圧を示し、更に、燃焼安定度は、筒内圧の変動として演算されるものとする。また、機関負荷は、前記目標機関出力トルクで代表させることができる。
【００３９】
前記各種パラメータを計測すると、次に、これらが予め定めた設定範囲内であるか否かを判別する（Ｓ２）。そして、設定範囲内であるときには、前記電磁石15のコイルへの通電方向が通常状態のままで良いものと判断し、そのまま運転を継続させる。
一方、設定範囲内でないと判断されたときには、前記通電方向を通常状態とは逆方向に切り換えて（Ｓ４）、前記燃料旋回部材（スワーラ）９を回転させ（Ｓ５）、燃料噴霧角を変化させる（Ｓ６）。
【００４０】
そして、前記パラメータを再度計測し（Ｓ７）、該再計測したパラメータが前記設定範囲内であるか否かを判断する（Ｓ８）。ここで、設定範囲内に変化しているときには、前記通電方向を通常状態に戻すが、設定範囲内になっていないときには、コイルの通電方向を通常状態とは逆方向に切り換えたままとする。
次に、個々のパラメータに対する噴霧角の制御を詳細に述べる。
【００４１】
燃料噴射時期、即ち、均質燃料，成層燃焼の別による噴霧角の制御においては、圧縮行程で燃料噴射を行う成層燃焼時に噴霧角を狭角とし、吸気行程で燃料噴射を行う均質燃焼時に噴霧角を広角とすべく制御を行う。これは、均質燃焼時には、噴霧角を広角としてシリンダ内に燃料を均等に分散させる一方、成層燃焼時には、点火栓56の近傍に集中的に燃料を噴射させて、着火燃焼に必要な比較的濃い混合気を点火栓56近傍に形成させるためである。
【００４２】
機関回転速度に応じた噴霧角の制御においては、筒内のガス流動が比較的弱い低回転域においては噴霧角を広角とし、逆に、筒内ガス流動が比較的強い高回転域においては、噴霧角を狭角として燃焼安定性の向上を図る。
また、燃圧に応じた噴霧角制御においては、燃圧変化による噴霧角の変動を抑制する方向に、前記燃料旋回部材９の回転位置による噴霧角を制御すれば良い。
【００４３】
機関負荷に応じた噴霧角制御は、特に成層燃焼において、低負荷域では噴霧角を狭角化して点火栓回りに可燃空燃比の混合気を形成させるようにする一方、高負荷域では、逆に混合気の過濃による点火栓のくすぶりを抑制すべく広角化することが好ましい。
更に、燃焼安定度に応じた噴霧角制御においては、特に成層燃焼において、燃焼安定度が悪化しているときには、点火栓回りの空燃比が薄いものと推定して、噴霧角を狭角化することで、点火栓回りの空燃比のリッチ化を図る一方、燃焼安定度が良好であるときには、噴霧角を広角化して燃焼性の改善による排気性能の向上を図る。
【００４４】
点火２次電圧による噴霧角制御は、２次電圧が低い場合には、点火栓のくすぶりを抑制すべく広角化すれば良い。
尚、燃料噴射時期，機関回転速度，燃圧，機関負荷，燃焼安定度，点火２次電圧のうちの少なくとも１つのパラメータに基づいて噴霧角を制御すれば良く、また、前記パラメータの中から選択した複数個の組み合わせに基づいて噴霧角を決定しても良い。
【００４５】
尚、前記燃料旋回部材９を回転駆動させる回転駆動手段として、上記実施の形態では、永久磁石と電磁石との組み合わせにより非接触で回転駆動力を与える構成を示したが、歯車等の機械的な伝達機構を用いて回転駆動力を与える構成であっても良く、また、駆動力源としては油圧やモータやソレノイドなどを用いることが可能であり、回転駆動手段を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の実施形態を示す縦断面図。
【図２】上記実施の形態における燃料旋回部材（スワーラ）を示す斜視図。
【図３】上記実施の形態における燃料旋回部材と噴射弁のケーシングとを示す分解斜視図。
【図４】上記実施の形態における燃料噴射弁の先端部分の拡大断面図。
【図５】上記実施の形態における燃料旋回部材の回転駆動の様子を説明するための横断面図。
【図６】スワール数と噴霧角との相関を示す線図。
【図７】本発明に係る燃料噴射弁を適用する筒内直接噴射式ガソリン機関のシステム構成図。
【図８】上記機関における噴霧角制御の様子を示すフローチャート。
【符号の説明】
１    燃料噴射弁
２    ケーシング
２ａ    底面
３    噴孔
４    弁座
５    針弁
６    電磁コイル
８    貫通孔
９    燃料旋回部材
13ａ，13ｂ    燃料溝
14ａ，14ｂ    永久磁石
15    電磁石
16ａ    キー
16ｂ    キー溝
17ａ，17ｂ    燃料溝
【図１】
0003832059.tif 000002
【図２】
0003832059.tif 000003
【図３】
0003832059.tif 000004
【図４】
0003832059.tif 000005
【図５】
0003832059.tif 000006
【図６】
0003832059.tif 000007
【図７】
0003832059.tif 000008
【図８】
0003832059.tif 000009