CN101201027A - 向内燃机供气的电子减压器或调节器单元及供气系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于供气系统、特别是用于向内燃机供给甲烷或氢气的供气系统的电子减压器或压力调节器单元(43)，该单元内集成有减压阀(7)和电磁调节阀(25)，所述减压阀(7)用于将燃料箱(3)的气体的压力降至适于供给到分配歧管或分配轨(2)的值，所述电磁调节阀(25)用作所述减压阀(7)执行的减压程度的调节器。在所述单元(43)的主体内，同样制成有提供所述阀(7，25)彼此之间、各所述阀(7，25)与所述单元的入口(61)和出口(55)之间气体在所述单元连通的通路。另外，所述单元(43)包括用于控制所述电磁调节阀(25)的电子控制模块(77)。

Description

向内燃机供气的电子减压器或调节器单元及供气系统
技术领域
本发明涉及用于供给气体的系统，尤其涉及如权利要求1前序部分所述的向内燃机特别是机动车辆的发动机供给压缩天然气(CNG)(如甲烷)或氢气的系统。
背景技术
在文献NO.EP1593833A1和US7036491B2中，本申请人已经提出了上述形式的供气系统，这些进气系统相对于以前使用的进气系统展现了显著的进步，尤其是从发动机运行状况变化时，保证分配歧管或分配轨内气体压力的有效调节的观点来看。上述文献中所示形式的供气系统构成了权利要求1的前序部分。
附图中的图1示出了根据上述现有文献提出的各种实施例之一的供气系统的示意图。参考所述附图，由1标识的电磁控制喷射器联接到发动机的各气缸上，这些喷射器由分配歧管或分配轨2的增压气体供给。附图标记3表示起燃料箱作用的气瓶，增压气体(如甲烷)在气瓶中蓄积。气瓶3的出口通过管道4连接到分配歧管2。管道4内串联设置有：安全阀5，由电磁截流阀构成，设计成阻止气瓶3的出口；压力传感器6(在具体实施例中，阀5与传感器6集成在气瓶的结构中)；以及减压阀7。附图标记2a表示检测分配轨或分配歧管2内压力的传感器。
例如，在供给甲烷的系统的情况下，当气瓶3充满时，气瓶3内甲烷的初始压力在200巴的范围内。随着气瓶3变空，所述压力降低，直到达到20巴范围内的最小值。
同时，电磁控制喷射器1能够操作在明显较低的气体压力下，通常低于10巴。阀7的目的是根据所需和预定参数使气体压力达到适于喷射器1的正确操作的值。
附图2中以放大比例示出了图1供气系统的减压阀7的结构，其为阀的轴向截面图。
参考图2，本申请人已经提出的减压阀具有阀体8，阀体8内限定有限制通路9，该限制通路9在进口连接器11内的进口通路10与出口连接器13内的出口通路12之间连通。连接器11将连接到携带来自燃料箱3的气体的管道4(图1)。连接器13将连接到以降低的压力将气体携带至分配轨2的管道14上。所示实例指的是能够实现单个压力突变的单级阀。但是，根据上述现有文献所述，并不排除具有串联两个图2中所示类型布置的阀，以提供连续两个压力突变。
在图2所示实例的情形下，限制通路9由金属或适当塑料材料制成的环15限定，该环由螺纹连接在阀体8内的连接器11压靠在阀体8内的座的底面上。除了限定限制通路9之外，环15还限定了用于球式打开/关闭元件16的阀座，优选由金属材料制成，元件16通过设在球式打开/关闭元件16与由连接器11限定的相反表面之间的弹簧17压靠在阀座上。弹簧17为一个高弹性和低预载的弹簧，具有将球式打开/关闭元件16保持在适当位置的唯一功能。
阀体8具有内圆柱腔，活塞元件18在其中以可滑动的方式导向。活塞元件18具有大致圆柱形的构造，并具有一个面向腔室19的前端，其中腔室19设在限定通路9的下游，并与出口通路12连通。在前端上，活塞元件18设有用于克服弹簧17的作用，将球式打开/关闭元件16推向其打开位置的刺针20。活塞元件18使其与面向腔室19的一端相对的端部面向阀体8内活塞元件18与固定到阀体8的封闭元件22之间限定的腔室21。腔室21通过辅助连接器23与管道24连通，管道24向腔室21输送试图将活塞元件18向下推(如图中所示)的调节压力信号，以试图通过刺针20将球式打开/关闭元件16保持在打开位置。
下面说明上述已知减压阀的操作。
在静止状况下，供给到腔室21的调节压力克服弹簧17的作用，将打开/关闭元件16推入其打开位置。来自燃料箱3(图1)的气体达到入口连接器11，随后通过限制通路9，并从这里进入腔室19。气体从腔室19通过出口连接器13和管道14(图1)，达到分配歧管2，具有适于喷射器1的适当操作的压力值。
但是，在腔室19内压力作用下，克服腔室21内调节压力的作用，活塞元件18沿着所述腔室21的方向移动，直到能够关闭打开/关闭元件16到其在环15内的座上为止。当腔室19内的压力降低回至校准压力值时，腔室21内的调节压力能够再将活塞元件18移回导致打开/关闭元件16打开的位置。这样，腔室19内的压力循环变化，在所有情况下都保持在降低值的范围内，足以用于喷射器的适当操作。
再参考图1，将调节压力信号传递至减压阀7的腔室21的管路24设在电磁调节阀25的下游。在图3的放大图中，可看到所述电磁调节阀25的结构。所述电磁调节阀25的功能就是在入口连接器26处接收燃料箱3出口的气体压力，该气体通过来自减压阀7上游的管路4的管路27传送到连接器26。电磁调节阀25在出口连接器28处产生相对于入口26降低了的压力信号，该信号通过管路24发送至减压阀7的辅助连接器23。如上所述，阀7的活塞元件18由通过管路24达到的压力信号推动。因此，通过改变所述压力信号，能够改变减压阀7的响应，从而改变提供的压力突变，换句话说，或者改变送入分配轨2的气体的压力。
参考图1的图，电子控制单元C接收压力传感器2a的信号29，并将该信号与表示分配轨2内对于发动机各操作条件所需压力的信号30进行比较，其中所述信号29表示分配轨2内存在的压力值。为此，例如，电子控制单元C上可联接有存储装置，存储装置内存储有预设图，该预设图供应在发动机的不同操作参数变化时供给分配轨2的所需压力值或所需压力范围。基于信号29与信号30的比较，电子控制单元C送出调节电磁阀25的输出信号31，以便能够每当需要时，就通过减压阀7进行压力突变。在图1的系统的情形下，从而在燃料供给轨内执行压力的反馈控制。
参考图3，电磁调节阀25具有由衬套33限定的限制通路32，该衬套33在阀体34中各自的阀座内，被一端与衬套33接触、相对一端与螺纹连接在阀体34内的封闭元件36接触的螺旋弹簧35推动。衬套33还限定了用于球式打开/关闭元件37的阀座，该打开/关闭元件37连接到电磁铁的电枢38，其中电磁铁包括电磁线圈39和弹簧40，该弹簧40趋向于将打开/关闭元件37推入关闭状态。气体通过入口连接器26内的通路41进入阀，达到限制通路32，如果打开/关闭元件37处于打开位置，那么气体从限制通路32这里进入与出口连接器28中形成的出口通路42连通的腔室内。
控制电磁线圈39，以调节阀25的入口与出口之间的压力突变，从而以适于在减压阀7内获得适合发动机具体操作条件的压降的调节压力值来供给出口连接器28。
优选地，预先设置控制单元C，以控制电磁调节阀25在其关闭状态和打开状态之间以预定比率的周期性切换。作为发动机操作条件的函数，尤其是作为发动机静态和动态负载的函数，通过改变阀的工作循环，即，通过在阀各打开和关闭循环之内改变打开周期与总周期的比率，来实现压力的调节。
发明内容
本发明的目的是改进本申请人以前提出的上述系统，尤其是通过简化和合理化其组件。
为实现上述目的，本发明的主题是一种上述形式的向内燃机供给气体的系统，其特征在于所述减压阀和所述电磁调节阀集成在单个电子减压器或压力调节器单元的主体内，在所述主体内设有：
-用于来自所述燃料箱的气体的入口；
-用于供给到所述分配歧管或分配轨的气体的出口；
-用于在所述入口与所述减压阀之间连通的通路；
-用于在所述入口与所述电磁调节阀之间连通的通路；
-用于在所述电磁调节阀与所述减压阀之间连通的通路；
-用于在所述电磁调节阀与所述出口之间连通的通路；
-用于在所述减压阀与所述出口之间连通的通路，
所述单元同样包括用于控制所述电磁调节阀的所述电磁线圈的电子控制模块。
还形成本发明的主题的是根据权利要求11中限定的电子减压器或压力调节器单元本身。
根据另一特征，集成在所述机电压力调节器单元的主体内的为将所述电磁调节阀的出口与所述分配歧管或分配轨直接连通的通路，所述通路包括由校准直径的孔限定的限制部分。优选地，具有所述限制部分的管道部分制成与所述单元的主体分离的元件，并且可快速地更换，例如通过螺钉元件。
在第一实施例中，前述电子控制模块提供为独立操作，被编程以能够根据所需和预定标准，极度精确地调节送至所述分配轨的压力，例如降至十分之一巴。在这种情形下，所述单元用作电子减压器。
在第二实施例中，前述电子控制模块与所述发动机的电子控制单元通信，并提供为作为发动机的操作状况的函数来实现所述调节阀的调节。在这种情形下，根据本发明的所述单元用作电子压力调节器。
附图说明
现在参考仅通过附图中的非限制实例示出的优选实施例，对本发明进行描述，其中：
图1-3，上面已描述过，指的是现有技术；
图4和5为形成根据本发明的系统的一部分的机电减压器或压力调节器单元的两个透视图；
图6A和6B为图4和5中所示单元的构成部件的透视图；
图7、8和9为图4-6中单元的一些部分的截面图；
图10为用于电磁调节阀的电磁线圈控制的电子模块的图；
图11为根据本发明的系统的图；
图12A、12B和12C为对应于图10电子模块产生的波形的时间曲线图；以及
图13为图4的变形。
具体实施方式
图1-3涉及以本申请人的名义提交的现有专利中的现有技术，已经在上面描述过。
在图4-11中，附图标记43表示根据本发明提供的机电减压器或压力调节器单元整体。单元43具有棱柱形状的主体44，该主体44具有前表面45(图5)、后表面46(图4)、两个侧面47、底面48(图5)和顶面49(图4)。后表面46具有突出部分50。
参考图7，主体44具有从底面48起始的空腔，减压阀7接收在该空腔内。图7中所示减压阀7以类似于根据现有技术(见图2)的减压阀7所述相类似的方式，具有借助于环52和53可滑动地安装在空腔51的圆柱部分之内的活塞元件18。活塞元件18的一端面向通过管道54(见图6A、6B和7)与单元表面47内形成的孔55(图4、5)相连通的腔室19，以安装气体出口连接器，出口连接器上可连接有在出口从单元43输送气体到分配歧管或分配轨2的管道14(图11)。腔室19还与通过限制通路9供给来自燃料箱的增压气体的通路或管路56连通，其中限制通路9由接收在相应座内的环15限定，所述相应座由空腔51的表面限定。与参考现有技术(图2)所示的方式相似，前述连通由球式打开/关闭元件16控制，该打开/关闭元件16由预先布置在通路56的末端延伸的变宽部分内的弹簧17推动，通路56通往空腔51。弹簧17有将球式打开/关闭元件16推靠在限定于环15面向球式打开/关闭元件16的表面上的圆锥座上的趋势，以关闭通过限制部分9的通路。与图2中所示现有技术所述的方式相类似，通过刚性地联接在活塞元件18面向腔室19的一端上的刺针20，可克服弹簧17的作用，将球式打开/关闭元件16推向前述连通的打开位置。
活塞元件18的相对端面向限定于活塞元件18与封闭元件57之间的腔室21，封闭元件57通过插入密封环58接收在腔室51之内，其末端部分的形状如同中空的四边形板，借助于螺钉固定在单元43的主体的底面48(图5)上。腔室21通过元件57主体内的一个或多个径向孔57a与由元件57的外周槽限定的圆周腔室57b连通。腔室57b随后与单元43的主体44内形成的通路58(图6A)连通，其中单元43将接收离开电磁调节阀25的气体，将在下面详细描述。
板59借助于螺钉固定在单元43的两个侧面47之一上(图4和5)，板59封闭了通到所述表面上的座，过滤器60(图6A、6B)从这里插入以过滤来自燃料箱的气体。来自燃料箱的气体通过入口连接器(未示出)进入单元43的主体44，其中入口连接器安装在单元43的主体44的前表面45内形成的入口孔61(见图5、6A、6B)内。进入入口孔61的气体达到通路56(图7)，在气体通过过滤器60之后，通路56借助于图中未示出的通路将气体送到减压阀7。
另外，入口孔61与通路56之间的连通由过滤器下游的自身为已知形式的电磁截流阀62(见图4、5、6A、6B)控制，该电磁节流阀62接收在从单元主体的表面49起始的座中。与所述截流阀关联的电磁铁的主体62a安装在所述表面上。
进入单元的气体压力的传感器的座63(图6A、6B)也形成在主体44的顶面上，该传感器包括从单元主体44的顶面49上方突起的顶部63a。
特别参考图6B，通路64从通路56分支出来，其中通路56以高压力将气体送往减压阀7，通路64以高压力将气体送入电磁压力调节阀25。
调节阀25安装在单元43的主体44内形成的空腔65(图8)中，该空腔从突起部分50的斜面50a(图4)起始。
参考图8，与根据图3中所示现有技术电磁调节阀的方式相类似，形成根据本发明的单元的一部分的调节阀25构造出限制通路32，该通路32在盘33的中央并轴向地通过盘33，盘33固定靠在空腔65的端面上，通路64通入空腔65内。限制通路32的一端可借助于球式打开/关闭元件37阻止，球式打开/关闭元件37由电磁铁的可移动电枢38承载，其中电磁铁包括安装在用于衬套39a的壳体内的电磁线圈39，所述衬套39a固定在空腔65内。弹簧40容纳在形成衬套整体一部分的中央销之中的座内，并且弹簧40试图将电枢38推入关闭限制通路32的位置，其中衬套支撑电磁线圈。电枢38由面向电磁线圈39一端的盘构成，以便与更传统的电磁铁结构相比，更加有效地利用由电磁线圈产生的磁通量线路，其中可移动电枢为轴向上横过电磁线圈的销。
帽状可拆卸壳体66(图4)联接到支撑电磁线圈的主体的外端，所述壳体66包含和保护用来控制电磁线圈39的电子模块。
当通过限制通路32的连通打开时，来自管道64的降低了压力的气体进入腔室67。来自腔室67的降低了压力的气体通过管道58(图6A)进入减压阀7的腔室21(图7)。
参考图9，通路58同样截取出通向主体44的斜面50a上的孔68，螺钉69螺纹连接在孔68内(也参见图4)。所述螺钉具有带一部分有限直径的主体，其中有限直径部分与孔68的壁限定了环形腔室70。与调节阀25出口出来的通路58(图6A)连通的所述环形腔室70同样与通路54连通，该通路54用于气体从单元43通过校准直径的限制孔71的出口，所述限制孔71径向地穿过螺钉69的主体，并通向轴向通路72，该轴向通路72也制成在螺钉69的主体内，并随后通入螺钉主体在通路54内的末端。
因此，如图所示，除了与减压阀7的腔室21连通之外，电磁调节阀25的出口还借助于限制通路71与分配歧管或分配轨直接连通。对于电磁调节阀和整个机电压力调节器单元的正确操作，所述限制通路具有已经证明的优点。上述特定安装具有能够为不同螺钉提供不同直径限制孔的另外优点，从而能够根据操作的具体需求非常容易地改变孔71的直径。
通向单元出口的通路54还通过通路73(图6A)与通向前述倾斜外表面50a上的空腔连通，过压阀74(其本身为公知形式的，所以这里不再进一步示出)安装在倾斜表面50a上，其设计成当通路54内的压力超过预定值和校准值时，将气体排到外侧。
参考图4和5，为了防止随着由于单元内气体膨胀引起降温而形成冰的目的，单元43的主体44还设有用于加热循环通过主体44内通路的流体的入口连接器75和出口连接器76。可选择地，可设置电子式加热装置。但是，还应当注意，为了保证形成单元一部分的电子模块的正确操作的目的，由气体膨胀引起的冷却至少部分地有益，而相反地，由于气体膨胀，操作期间电子模块组件的加热至少部分地偏向过度降温。
图10中示出了压力调节阀25的电磁线圈39的电子控制模块的实施例，这里其以附图标记77标记为一个整体。如上清楚所述，本发明的特征还在于，调节阀的所述电子模块集成在根据本发明的单元中。
如上所述，所述电磁阀25的电磁线圈39通过脉冲宽度调制(PWM)信号由电子模块控制，以便能够借助于阀工作循环的变化，即，借助于阀各打开和关闭循环内阀打开周期与总周期的比值的变化，允许通过调节阀25的压力减小的变化。
因此，电子模块77特别包括控制逻辑110，例如通过ASIC定制电路获得的控制逻辑。所述控制逻辑110负责送至电磁线圈39的电流波形的控制，作为脉冲宽度调制信号P1。在这里所述的实例中，所述脉冲宽度调制信号P1以20Hz的频率操作。
电磁阀25的电磁线圈39(图1中未示出)连接在电子模块77的输出处的正端子113与负端子112之间，所述脉冲宽度调制信号P1通过借助于电流放大级获得的驱动级150(即，通过能够在极短时间(通常，只几十纳秒)内提供高峰值电流的电路)，以及借助于通过电子模块77的相应端子外部连接的桥接电路190到达该正负端子。下面更加全面地介绍桥接电路190的功能。
电磁线圈的电子控制模块77包括多个输入端子，即：
-输入端子100，由发动机控制单元C产生的低速通信信号到达该输入端子100，通过LIN(局域互联网)形式的局域网络接口模块120，发送到控制逻辑110，以传送来自发动机电子控制单元的指令；
-输入端子101，通过特意设置的传感器检测的表示分配轨2的压力Prail的信号达到这里，同时燃料箱3的压力信号Ptank和歧管的温度信号Temp到达各自的端子102和103，其中所述传感器可为与发动机控制单元C通信的图1中的传感器2a，或者分开设置的传感器；到端子101、102、103的信号构成了多路复用器140的输入，多路复用器140在于模数转换器130内进行的先转换为8比特数字信号之后，从所述信号中选择要发送至控制逻辑110的信号；电子模块77的优选模式中只示出了表示分配轨2的压力Prail的信号，使得多路复用器140并不必需，模数转换器130从表示分配轨2压力Prail的信号产生压力反馈数字信号XP；
-输入端子103，点火开关控制的供应至电子模块77的电源模块160的电池电压Vbatt到达这里；所述电源模块160供给用于控制逻辑110的电压，例如5V；另外，当负载上出现过电压时，其还用作向局域网络接口模块120供给18V调节电压的调节器，执行所谓的“甩负载”功能；实际上，在高电压时，例如超过27V时，局域网络接口模块120可能出现故障；此外，电子模块77包括用于向输出端子105供给传感数字供给电压VDD，以及给输出端子106提供相应数字接地节点SGND的传感器电源165；
-输入端子115，从控制单元用于驱动脉冲宽度调制的信号RPWM到达这里；所述信号相对于低速通信信号L包含的信息来说是冗余的，其随后直接送往控制逻辑110；实际上这是冗余信号，输送其以避免将电子模块77连接到发动机控制单元C的线路的可能中断。
控制逻辑110包括比例积分式控制器119，该控制器基于由控制单元C以调节器功能设定，或者电子模块77以调节器功能直接设定(将在下面更加全面详细地描述)为参考值的所需压力(设定点)，提供脉冲宽度调制信号P1。借助于实例，控制器119表示为一种比例积分的形式，但是应当清楚，可在控制逻辑110中使用其它形式的控制。脉冲宽度调制信号P1到达属于桥接电路190的MOSFET 171的门电极，桥接电路190的源电极连接到电磁线圈39的正端子113上。将控制器119连接到电磁线圈39的负端子112的线路并不传送调制信号，而是在电磁线圈39打开状态期间传送恒定水平的电流。所述线路还将端子111连接到第二MOSFET172的门电极，第二MOSFET 172的漏电极连接到端子112。MOSFET 171与172的漏电极之间连接有第一二极管173，同时端子108与MOSFET 171的源电极之间连接有第二二极管174，其中端子108又连接到端子107上的接地电极GND上。MOSFET 171和172以及二极管173和174构成桥接电路190，该桥接电路190外部连接到电子模块77的端子108、109、111、112、113、114和115上。即使当然能够将桥接电路190集成在所述电子模块77中，但主要为了限制电子模块77的总尺寸而选择所述外部连接。
因此，此外，电子模块77构造有输入端子115和109，这两个端子通过模块77内各自的放大器151和152将MOSFET 171的漏电压和MOSFET172的源电压反馈到控制器119，以基于对所述MOSFET 171和172的漏电极-源电极电压的监测执行诊断功能。
MOSFET 171将其自己的漏电极连接到端子116上，该端子上具有直接的电池电压VBD，即，电压直接从机动车辆电池的电极获得，没有将其设定在点火开关的控制之下。而MOSFET 172将其源电极连接到端子109上。
此外，设有感测电阻180，连接在MOSFET 172的源电极与接地GND之间，用于检测电磁线圈39上存在的电流强度I。并且，所述感测电阻180通常在外部连接到电子模块77。在所示运行于12A和5A电流水平的实例中，感测电阻180具有10mΩ的值，将在下面更加全面的描述。放大器166的输入布置成跨过电子模块77内的所述感测电阻180，对应于端子109和端子108，该放大器166将检测并放大的电流值供给到第二差动放大器164的反相输入端。所述放大器164在其另一输入端接收数模转换器162的输出，该数模转换器162转换表示所需或参考电流值的8比特数字信号XI。
因此，在放大器164的输出端有模拟电流误差信号E，表示电磁线圈39上存在的电流强度I与所需电流值XI之间的差。所述模拟电流误差信号E传送到位于控制逻辑110内的另一差动放大器117的反相输入端，该放大器117在其另一输入端上从振荡器118接收例如30kHz的高频三角波形，其中振荡器118同样包括在控制逻辑110中。从所述信号的差，以及作为模拟电流误差信号E的水平的函数，根据本身已知的PWM信号产生策略，在差动放大器117的输出端具有第二脉冲宽度调制信号P2，该信号的频率约在30kHz左右，其工作循环作为模拟电流误差信号E的函数而变化。所述第二脉冲宽度调制信号P2传送到控制器119，以执行叠加到第一脉冲宽度调制信号P1之上的第二调制。
更详细地来说，参考图12A的曲线图，在所述时间曲线图内示意性地示出了第一脉冲宽度调制信号P1，其具有总的周期T，同时高水平电流I保持打开周期T0，对应于电磁阀25打开的状态。如上所述，通过改变周期T0，改变了阀各打开和关闭循环内阀打开周期与总周期之间的比，从而通过基于所需压力或设定点的闭环控制，以及基于分配轨2内反馈的压力信号(即，轨压力信号Prail)，实现了压力的调节或降低，其中所需压力或设定点通过发动机控制单元C接收(当为调节器时)或通过熔断控制逻辑中非易失性存储器内保险丝来设定(当为减压器时)。
详细来说，而图12B中为脉冲宽度调制信号P1的波形，为方便起见，近似于图12A中的方波，以使更容易理解采用的第一宽度调制的时间。从图12B的曲线可注意到，信号P1的方波实质为峰值与保持式信号，包括较高的第一水平峰值电流I1和较低的第二水平峰值电流I2，其中第一水平峰值电流I1保持峰值周期T1，第二水平峰值电流I2保持随后的保持周期T2。当然，周期T1与T2的和相当于阀打开的周期T0，而周期T1相当于阀打开的初始阶段，其必需较高的电流强度值，例如12A，以移动可移动元件，同时周期T2相当保持阀处于打开位置，其必需较低的电流强度，例如，5A。当打开周期T0改变时，峰值周期T1优选只改变至最大值如2.5ms，不能超过，而打开周期T0变化的其余量以开销保持周期T2获得。
图12C中示出了图12B中波形的一部分，特别对应于第一水平的峰值电流I1。从图12C可理解，实际上，如何通过借助于第二脉冲宽度调制信号P2以及通过使用反馈提供阀25的电磁线圈39上电流值I的感测电阻180而施加的调制获得所述水平的电流，另一方面也同样获得第二水平的保持电流I2，其中第二脉冲宽度调制信号P2通过所述电流控制环控制，并穿过供给所需电流值XI的区段162、164、118和117。
特别地，因为阀25具有作为致动器的电磁线圈39(考虑到其电感现象而无法提供恒定的水平)，所以使用第二脉冲宽度调制信号P2。在这点上，当通过第二脉冲宽度调制信号P2施加最大电流(即，水平I1)时，桥接电路190将部分电流通过电极174放电，直到在下一第二脉冲宽度调制信号P2的循环中，MOSFET 171上的电流水平，也就是连接到电磁线圈39的正端子113上的电流水平回到12A为止。
而在阀打开期间，负端子112上的MOSFET 172进入ON状态，但接收恒定的水平，而不是脉冲宽度调制波。桥接电路190内的二极管173具有防止电磁线圈39上蓄积的电压高于直接电池电压VBD而引起可能故障的额外保护功能。
图11为根据本发明的供气系统的示意图。在所述图中，未示出组件5和6，关于它们是包括在气瓶3中。由于使用了机电式压力调节器单元43，所以系统的组件只包括燃料箱3、供给管路4和管道14，其中供给管路4将气体以高压从气瓶3的出口输送到单元43的入口连接器，管道14将气体以低压从单元43的出口输送到歧管或轨2，其中气瓶3设有常规截流阀。
因此，在第一实施例中，可看到，压力调节阀的单个电子控制为直接安装在主体43上的电子模块77。在这种情形下，无需连接到机动车辆的发动机的电子控制单元C，根据本发明的单元就可起作用。对控制单元43的电子模块77进行编程，以根据所需或预定标准，高度精确地提供对燃料箱气体压力的减压，例如，低至约十分之一巴量级的精度。这样建立时，单元43构成了电子减压器。
更详细地来说，参考图11的线路图，在为电子减压器的情形下，通过在端子101上反馈接收分配轨2内的压力Prail，并通过从联接到控制器119的非易失性存储器读取所需压力值，以获得闭环控制。所需压力值在所述非易失性存储器内的存储优选通过保险丝存储器(fuse memory)获得，该保险丝存储器起初识别多个所需压力值，例如八个值，而后在最终使用减压器之前，通过熔断非易失性存储器内的适当保险丝，以将压力值上的闭环控制所需压力的单个值固定。应当清楚，在这种情形下，至少对于控制压力的目的而言，可不具有局域网络接口模块120。当然，尽管保险丝存储器构成了特别低廉的解决方案，适于存储小型的信息，但除了保险丝存储器之外，可选择地，还可使用不同形式的非易失性存储器，例如EEPROM或闪存存储器，以存储所需压力值。
在对应于图11中所示线路实施方式的第二实施例中，单元43的电子模块77与发动机的电子控制单元C连接，并与其通信，特别是通过端子100和116，并且与其相互作用，以便知道各种情形下的发动机操作状况，从而根据编程逻辑，作为发动机的操作状况的函数来调节压力。
在操作中，减压阀7以类似于参考现有技术所述的方式操作。参考图7，在各操作状况下，来自燃料箱的气体通过入口孔61进入单元的主体，通过过滤器60和在发动机正常操作中打开的截流阀62，到达通路56。另一方面，气体以高压再次通过通路56和从其分支的通路64，到达压力调节阀25，该压力调节阀25使其流过限制通路32，以将空气以降低的压力送到阀7的腔室21。因此，以通过刺针20克服弹簧17的作用，将球式打开/关闭元件16推入打开位置的方式将活塞元件18向上推(如图7中所示)，使得来自通路56的高压气体可在压力降低至所需程度的情况下流过阀7的限制通路9，从而以所需的降低压力通过腔室19、通路54和单元43的出口55供给到分配歧管或分配轨2。如上面参考现有技术所述，气体压力从气瓶内压力降低至送往分配歧管或分配轨2压力的程度依赖于达到腔室21并由压力调节阀25确定的压力。
如前面描述所清楚显示的，本发明通过设置单个的机电单元，给发动机的供气系统提出了极大的简化和合理化，所述机电单元中包括有减压阀和压力调节阀，以及其它可能的辅助装置，例如截流阀、过滤器、压力传感器、过压阀。用于在所述组件之间连通的所有通路都制成在单元的主体中。另外，电子控制模块直接连接到相同的单元上，以便构成独立装置，如果需要，该独立装置必须简单地设在气体燃料箱与分配歧管或分配轨之间，于是可构想到装置的电子控制模块与发动机的电子控制单元之间的通信。
电子模块直接在单元主体上的布置展现了涉及耗散所述电子模块产生的热量的其它额外优点。实际上，首先，由于其经历的膨胀过程，进入单元的气体温度低。因此，电子模块无需麻烦或困难的方案来耗散由电路、尤其是MOSFET产生的热量，至于其热量就由气体吸收。所述由气体吸收的热量构成了关于通常在所述系统中另外的优点，在所有情况下，必须加热气体以用于燃烧。
当然，在不偏离本发明的情况下，其结构和实施方式的细节可相对于这里仅仅通过实例描述和示出的内容进行很大的变化，而不脱离本发明的范围。
图13示出了实施方式的可选实例，电子模块77和相应壳体66的位置有所不同。所述图还示出了在模块66与电磁调节阀25的电磁线圈之间连接的线缆。

Claims (30)

1.一种供气系统，尤其是向内燃机供给甲烷或氢气的系统，包括：
-多个电磁控制喷射器(1)，其连接到所述发动机的各气缸上；
-分配歧管或分配轨(2)，其与所述喷射器(1)连通；
-用于向所述分配歧管(2)供给气体的燃料箱(3)，增压气体在该燃料箱中蓄积；以及
-减压阀(7)，设在所述燃料箱(3)与所述分配歧管(2)之间的连接中；
其中所述减压阀包括：
-连接到所述燃料箱(3)的入口和连接到所述分配歧管(2)的出口，以及辅助入口；和
-阀装置(9，16，17，20，21)，设计成确定在从所述入口至所述出口的通路内的气体的压力降低，所述压力降低依赖于发送至所述辅助入口的压力信号，
其中所述系统还包括用于将所述压力信号发送至所述辅助入口的电磁调节阀(25)，所述电磁调节阀包括：
-与所述燃料箱(3)连通的入口；
-与所述减压阀(7)的所述辅助入口、以及与所述分配歧管(2)连通的出口；
-用于控制可移动电枢的电磁线圈，所述可移动电枢控制所述电磁调节阀(25)的所述入口与所述出口之间的连通，以使从所述电磁调节阀(25)的所述入口至所述出口的通路内的气体压力达到预定降低，
所述供气系统还包括用于控制所述电磁调节阀(25)的所述电磁线圈的电子装置，
所述供气系统的特征在于：
-所述减压阀(7)与所述电磁调节阀(25)集成在单个电子减压器或压力调节器单元(43)的主体内，
-在所述主体(44)内设有：
-用于来自所述燃料箱(3)的气体的入口(61)；
-用于供给到所述分配歧管或分配轨(2)的气体的出口(55)；
-用于在所述入口(61)与所述减压阀(7)之间连通的通路(56)；
-用于在所述入口(61)与所述电磁调节阀(25)之间连通的通路(56，64)；
-用于在所述电磁调节阀(25)与所述减压阀(7)之间连通的通路(58)；
-用于在所述电磁调节阀(25)与所述出口(55)之间连通的通路(54)，
-用于在所述减压阀(7)与所述出口(55)之间连通的通路(58，70-72)，
所述单元(43)同样包括用于控制所述电磁调节阀(25)的所述电磁线圈(39)的电子控制模块(77)。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述单元(43)包括用于中断至所述单元的所述入口的气体通路的截流阀(62)。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单元(43)包括由进入所述单元的气体穿过的过滤器(60)。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单元(43)包括检测进入所述单元的气体的压力的传感器(63)。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单元内设有用于将所述电磁调节阀(25)的出口与所述单元(43)的跟所述分配歧管或分配轨(2)连通的出口相连通的通路(58，70-72)，所述连通通路包括带有预定尺寸的限制部分(71)的通路。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述带有限制部分(71)的通路制成在元件(69)的主体内，所述元件(69)以可分开的方式固定到所述单元主体上。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，包括带有限制部分(71)的通路的所述元件为螺钉，该螺钉螺纹连接在制成于所述单元的主体(44)内的孔中，所述孔始于所述单元的外表面(50a)。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电子控制模块(77)包括将表示所述分配歧管或分配轨(2)内存在的有效压力(Prail)与压力参考信号作比较，并根据闭环逻辑基于所述比较控制所述电磁调节阀(25)的所述电磁线圈(39)的电子装置(110)。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电子装置(110)通过产生第一脉冲宽度调制(PWM)信号(P1)进行对所述电磁线圈(39)的前述检查，以便能够借助于改变所述电磁阀(25)的工作循环，即，借助于改变所述电磁阀(25)各打开和关闭循环的打开周期(T)与总周期的比，来改变由所述电磁调节阀(25)引起的压力降低。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，对于所述电磁调节阀(25)的各打开循环，所述第一脉冲宽度调制信号(P1)包括使所述阀打开的具有较高强度(I1)的第一部分(T1)和保持所述电磁调节阀(25)打开的具有较低强度(I2)的第二部分(T2)。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述电子装置(110)可将表示所述电磁调节阀(25)的电磁线圈(39)上存在的有效电流(I)的信号与电流参考信号(XI)作比较，并基于所述比较根据闭环逻辑来控制具有较高强度(I1)的所述第一部分(T1)和/或具有较低强度(I2)的所述第二部分(T2)的电流强度，以控制所述电磁线圈(39)内的打开电流强度。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述电子装置(110)通过叠加在所述第一脉冲宽度调制信号(P1)上的第二脉冲宽度调制信号(P2)的产生(119)进行对所述电磁线圈(39)内打开电流强度的前述检查，该第二脉冲宽度调制信号借助于改变所述电磁阀的工作循环来改变由所述电磁调节阀(25)引起的压力降低。
13.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述压力参考信号(Prail)为存储在所述电子控制模块(77)内的预定值。
14.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述压力参考信号(Prail)由电子控制单元(C)发出，前述电子控制模块(77)与所述电子控制单元(C)通信，以根据操作状况实现所述调节阀(25)的调节。
15.如权利要求8所述的系统，其特征在于，该系统包括连接在所述电子控制模块(77)与所述电磁线圈(39)之间的桥接电路(190)，用于向所述电磁线圈(39)提供电流，并使所述电流的一部分放电。
16.一种用于供气系统、特别是用于向内燃机供给甲烷或氢气的供气系统的电子减压器或压力调节器单元，其特征在于，该单元具有主体(44)，该主体具有连接到气体燃料箱(3)的入口(61)、连接到系统用于向发动机气缸供给气体的分配歧管或分配轨(2)的出口(55)，并且所述主体(44)内集成有减压阀(7)和电磁调节阀(25)，以及在所述阀(7，25)之间、各所述阀(7，25)与所述单元的入口(61)和出口(55)之间连通的通路，所述减压阀(7)用于将来自所述燃料箱(3)的气体的压力降至供给气体到所述分配歧管或分配轨(2)的值，所述电磁调节阀(25)设计成产生压力调节信号，所述减压阀(7)进行的减压程度依赖于该压力调节信号，此外，所述单元还包括用于控制所述电磁调节阀(25)的电子控制模块(77)。
17.如权利要求16所述的单元，其中所述单元(43)包括用于中断至所述单元的所述入口的气体通路的截流阀(62)。
18.如权利要求16所述的单元，其特征在于，所述单元(43)包括由进入所述单元的气体穿过过滤器(60)。
19.如权利要求16所述的单元，其特征在于，所述单元(43)包括检测进入所述单元的气体的压力的传感器(63)。
20.如权利要求16所述的单元，其特征在于，所述单元内设有用于将所述电磁调节阀(25)的出口与所述单元(43)的跟所述分配歧管或分配轨(2)连通的出口相连通的通路(58，70-72)，所述连通通路包括带有预定尺寸的限制部分(71)的通路。
21.如权利要求20所述的单元，其特征在于，所述带有限制部分(71)的通路制成在元件(69)的主体内，所述元件(69)以可分开的方式固定到所述单元主体上。
22.如权利要求21所述的单元，其特征在于，包括带有限制部分(71)的通路的所述元件为螺钉，该螺钉螺纹连接在制于所述单元的主体(44)内的孔中，所述孔始于所述单元的外表面(50a)。
23.如权利要求16所述的单元，其特征在于，所述电子控制模块(77)包括将表示所述分配歧管或分配轨(2)内存在的有效压力(Prail)与压力参考信号作比较，并根据闭环逻辑基于所述比较控制所述电磁调节阀(25)的所述电磁线圈(39)的电子装置(110)。
24.如权利要求16所述的单元，所述电子装置(110)通过产生第一脉冲宽度调制(PWM)信号(P1)进行对所述电磁线圈(39)的前述检查，以便能够借助于改变所述电磁阀(25)的工作循环，即，借助于改变所述电磁阀(25)各打开和关闭循环的打开周期(T)与总周期的比，来改变由所述电磁调节阀(25)引起的压力降低。
25.如权利要求24所述的单元，其特征在于，对于所述电磁调节阀(25)的各打开循环，所述第一脉冲宽度调制信号(P1)包括使所述阀打开的具有较高强度(I1)的第一部分(T1)和保持所述电磁调节阀(25)打开的具有较低强度(I2)的第二部分(T2)。
26.如权利要求25所述的单元，其特征在于，所述电子装置(110)可将表示所述电磁调节阀(25)的电磁线圈(39)上存在的有效电流(I)的信号与电流参考信号(XI)作比较，并基于所述比较，根据闭环逻辑控制具有较高强度(I1)的所述第一部分(T1)和/或具有较低强度(I2)的所述第二部分(T2)的所述电磁线圈(39)内的打开电流强度。
27.如权利要求26所述的单元，其特征在于，所述电子装置(110)通过叠加在所述第一脉冲宽度调制信号(P1)上的第二脉冲宽度调制信号(P2)的产生(119)进行对所述电磁线圈(39)内打开电流强度的前述检查，该第二脉冲宽度调制信号借助于改变所述电磁阀的工作循环来改变由所述电磁调节阀(25)引起的压力降低。
28.如权利要求23所述的单元，其特征在于，所述压力参考信号(Prail)为存储在所述电子控制模块(77)内的预定值。
29.如权利要求23所述的单元，其特征在于，所述压力参考信号(Prail)由电子控制单元(C)发出，前述电子控制模块(77)与所述电子控制单元(C)通信，以根据操作状况实现所述调节阀(25)的调节。
30.如权利要求23所述的单元，其特征在于，该单元可连接到桥接电路(190)，用于将来自电子控制模块(77)的电流供应到所述电磁线圈(39)，并使所述电流的一部分放电。
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