CN103109070A - 燃气发动机的燃料气体供给系统 - Google Patents
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Abstract
提供能够将变化少的一定压力的燃料气体供给至燃料气体供给单元的燃气发动机的燃料气体供给系统。在燃料气体供给系统（1）中，高压箱（3）和气体喷射器（5）通过供给通路（4）相连接，电磁式调压阀（6）介于该供给通路（4）中。电磁式调压阀（6）将在供给通路（4）中流动的燃料气体的气体压力调节为与流入其中的电流相对应的压力，并且通过低压侧压力传感器（9）检测电磁式调压阀（6）的下游侧的气体压力。又，控制器（10）与电磁式调压阀（6）电气连接，所述控制器（10）控制流入电磁式调压阀（6）的电流以使低压侧压力传感器（9）的检测压力达到预先规定的目标压力。
Description
技术领域
本发明涉及向燃气发动机供给燃料气体的燃气发动机的燃料气体供给系统。
背景技术
作为汽车，已知的有使用汽油的汽油车和使用轻油的柴油车等，但是除此以外也有使用压缩天然气（CNG）和压缩氢气等燃料气体的燃气发动机汽车。在燃气发动机车中，燃料气体贮藏在高压箱等内，并且贮藏的高压的燃料气体通过燃料气体供给系统供给至燃气发动机中。作为燃料气体供给系统，已知的有例如像专利文献1那样的燃气发动机的燃料供给装置。
专利文献1中记载的燃气发动机的燃料供给装置具备燃料喷射阀（气体喷射器），并且燃料喷射阀和储气瓶（高压箱）之间通过配管相连接。在该配管中，从储气瓶侧依次配设有主截止阀、调节器以及低压燃料截止阀。主截止阀及低压燃料截止阀可开闭配管内的通路，并且在停止燃气发动机时关闭通路以阻断向燃气发动机的燃料气体的供给，相反地在燃气发动机工作时打开通路以形成能够向燃气发动机供给燃料气体的状态。调节器将从储气瓶流出的高压燃料气体减压为规定压力并引导至燃料喷射阀。
在具有这样的结构的燃气发动机的燃料供给装置中，贮留在储气瓶中的燃料气体通过主截止阀导入至调节器，在调节器中被减压后，通过低压燃料截止阀导入至燃料喷射阀。燃料喷射阀将向燃气发动机喷射与来自于ECU等的指令相对应的燃料喷射量。
现有技术文献：
专利文献1：日本特开2002-295313号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
在专利文献1中记载的像燃气发动机的燃料供给装置那样的燃料气体供给系统中，未设置测量从燃料喷射阀喷射的燃料气体的传感器，或者难以用传感器等测量。因此，需要使燃料喷射阀本身具有测量功能，例如预先推定通过单位时间的开闭而喷射的燃料气体的喷射量、和通过一次燃料气体喷射而喷射的燃料气体的喷射量，并且根据开闭时间和喷射次数等控制燃料气体的喷射量。
单位时间或者每一次的燃料气体的喷射量在导入至燃料喷射阀的燃料气体为规定的一定压力的假设下进行推定。但是，一般调节器配置为在减压后的燃料气体的压力、即二次侧压在变动，二次侧压并不是一定的。又，在从调节器至燃料喷射阀之间流动的燃料气体与在箱内的燃料气体相比处于相当低的低压，因此产生较大的压力损失，并且压力损失随着流量而较大地变化。像这样导入至燃料喷射阀的燃料气体的压力并不是一定的，又可能大幅度低于推定值，单位时间或者每一次喷射的燃料气体的喷射量可能较大地偏离推定量。此时，不能从燃气发动机导出希望的输出。
因此，本发明的第一目的是提供能够将变化少的一定压力的燃料气体供给至燃料气体供给单元的燃气发动机的燃料气体供给系统。
又，本发明的第二目的是提供构成器件的数量减少的燃气发动机的燃料气体供给系统。
解决问题的手段：
本发明的燃气发动机的燃料气体供给系统是向燃气发动机供给燃料气体的系统，其中，具备：向所述燃气发动机供给燃料气体的燃料气体供给单元；连接贮藏高压的所述燃料气体的高压箱和所述燃料气体供给单元的供给通路；设置于所述供给通路中，将在所述供给通路中流动的燃料气体的压力调节为与流入的电流相对应的压力的电磁式调压阀；控制流入所述电磁式调压阀的电流的控制单元；以及位于比所述电磁式调压阀靠近所述燃料气体供给单元侧的位置上，检测燃料气体的压力的低压侧压力检测单元；所述电磁式调压阀是在从所述控制单元流入的电流被切断时关闭所述供给通路的常闭型阀；所述控制单元控制所述电流以使由所述低压侧压力检测单元检测的气体压力达到预先规定的目标压力。
根据本发明，在低压侧压力检测单元检测的燃料气体的压力偏离目标压力时，控制单元调节流入电磁式调压阀的电流以使所述燃料气体的压力达到目标压力，并且反馈控制所述燃料气体的压力。像这样，通过反馈控制，将所述燃料气体的压力保持为一定的目标压力，从而可以将变化少的一定压力的燃料气体供给至燃料气体供给单元中。
又，在本发明中，电磁式调压阀为常闭型阀，因此为了调节燃料气体的压力而切断在电磁式调压阀中流动的电流，以此可以紧急阻断供给通路。借助于此，例如即使意想不到的高压的燃料气体供给至燃料气体供给单元中，也可以立即阻断供给通路，从而能够防止燃料气体供给单元受损。又，电磁式调压阀具有阻断功能，因此可以减少设置于供给通路中的截止阀的数量，从而可以降低燃料气体供给系统的制造成本。又，通过减少燃料气体供给系统的构成器件，可以减少在燃料气体供给系统中的压力损失，并且可以谋求小型化。
在上述发明中，优选的是所述电磁式调压阀具备：具有连接与所述高压箱相连的一次侧端口和与所述燃气发动机相连的二次侧端口的阀通路的外壳；设置于所述外壳内，在关闭所述阀通路的关闭位置和打开所述阀通路的打开位置之间移动而控制所述阀通路的开度的阀体；对所述阀体向所述关闭位置方向施力的复位用弹簧；向所述阀体施加与从所述控制单元流入的电流相对应的励磁力，以使所述阀体向打开位置方向移动的电磁比例螺线管；介于所述阀体和所述外壳之间，并支持所述阀体以使所述阀体能够在所述关闭位置和所述打开位置之间滑动的轴承构件；以及密封所述轴承构件的两侧的第一密封构件及第二密封构件；在所述外壳内形成有与所述二次侧端口连接的压力返回室；所述第二密封构件向所述阀体施加与所述压力返回室的内压相对应的作用力，从而使所述阀体向所述关闭位置方向移动。
根据上述结构，通过改变电磁比例螺线管的励磁力而改变阀通路的开度，从而可以调节从二次侧端口输出的压力、即二次侧压，并且通过将所述励磁力设定为与目标压力相对应的力，可以将二次侧压控制为目标压力。又，二次侧压导入至压力返回室，并且第二密封构件向阀体施加与该压力返回室的内压相对应的作用力而使阀体向关闭位置方向移动。受到这样的作用力的阀体移动直至到达阀体受到的二次侧压、从第二密封构件受到的作用力、励磁力以及复位用弹簧引起的施力等、作用于阀体的力相平衡的位置，从而调节阀通路的开度以使所述力相平衡。借助于此，即使二次侧压变化，也通过调节所述阀通路的开度使所述二次侧压返回至目标压力。因此，二次侧压保持为目标压力。像这样，所述电磁式调压阀可以将二次侧压保持为目标压力，因此压力控制性高，可以更正确地可变调节高压的燃料气体。
又，在本发明中，由于阀体通过轴承构件能够顺滑地移动，因此提高对目标压力的追随性。而且，在轴承构件的两侧设置有第一密封构件及第二密封构件，因此燃料气体不流入轴承构件侧，轴承构件不暴露于燃料气体中。借助于此，可以将对燃料气体无耐腐蚀性的材料使用于轴承构件，增加了轴承构件的材料的选择范围。此外，例如用润滑油润滑轴承构件时，可以防止使用的润滑油与燃料气体一起向二次侧端口侧流出。借助于此，可以实现阀体的顺滑的移动的同时防止润滑油混入燃料气体。
在上述发明中，优选的是所述阀体具备向使所述阀体向打开位置行进的方向作用着所述二次侧端口的压力的二次侧受压部、和向使所述阀体向关闭位置行进的方向作用着所述压力返回室的压力的压力返回室侧受压部，所述压力返回室侧受压部的受压面积大于所述二次侧受压部的受压面积。
根据上述结构，二次侧受压部及压力返回室侧受压部均受到二次侧压，但是由于所述压力返回室侧受压部的受压面积大于所述二次侧受压部的受压面积，因此作用于各受压部的力向关闭位置方向起作用。因此，电磁比例螺线管不驱动时阀体被向关闭位置方向施力，从而可以实现可靠性更高的常闭型的阀结构。
在上述发明中，优选的是所述阀体具备向使所述阀体向打开位置行进的方向作用着所述一次侧端口的压力的第一受压面、和向使所述阀体向关闭位置行进的方向作用着所述一次侧端口的压力的第二受压面，所述第一受压面的受压面积和所述第二受压面的受压面积大致相同。
根据上述结构，分别在第一受压面及第二受压面上受到的一次侧压相抵消。借助于此，可以使因一次侧压的变化而引起的对阀体的作用力的变化大致为零，并且可以进一步改善二次侧压的压力控制性。又，可以减小电磁比例螺线管的励磁力，从而可以使电磁式调压阀实现小型化。
在上述发明中，优选的是所述低压侧压力检测单元设置于所述燃料气体供给单元附近。
根据上述结构，与供给通路和介于其中的各种器件中产生的燃料气体的压力损失无关地可以将导入至燃料气体供给单元的燃料气体的压力控制为目标压力，因此提高关于供给通路的长度和介于供给通路中的器件的结构等的自由度，从而改善燃料气体供给系统的设计的自由度。
在上述发明中，优选的是所述控制单元在所述低压侧压力检测单元检测的气体压力为预先规定的允许压力以上时，切断流入所述电磁式调压阀的电流。
根据上述结构，导入至燃料气体供给单元的燃料气体的压力急剧上升时可以停止向燃料气体供给单元的燃料气体供给。借助于此，可以防止在燃料气体供给单元中燃料气体的压力上升为允许压力以上的异常压力的情况。
在上述发明中，优选的是还具备设置于所述供给通路中比所述电磁式调压阀靠近上游侧的位置上，能阻断向所述电磁式调压阀的燃料气体的供给的电磁式开闭阀。
根据上述结构，在高压箱和燃料气体供给单元之间设置有具有阻断功能的电磁式调压阀及电磁式开闭阀的两个阀，从而通过这两个阀可以阻断高压箱和燃料气体供给单元之间。通过设置像这样具有阻断功能的两个阀，可以将燃料气体供给系统的阻断功能冗余化，从而可以改善燃料气体供给系统的安全性。
在上述发明中，优选的是所述电磁式调压阀包含在设置于所述高压箱的供给口的置于箱内型或置于箱上型的容器阀中。
根据上述结构，由于在高压箱的供给口中配置有电磁式调压阀，因此来自于高压箱的输出压力水平达到低压，从而改善系统的安全性。
发明效果：
根据本发明，可以提供能够将变化少的一定压力的燃料气体供给至燃料气体供给单元的燃气发动机的燃料气体供给系统。
本发明的上述目的、其他目的、特征及优点在参照附图的基础上，通过以下的优选的实施形态的详细说明而变得清楚。
附图说明
图1是示出第一实施形态的燃料气体供给系统的结构的回路图；
图2是示出第一实施形态的燃料气体供给系统所具备的电磁式调压阀的结构的剖视图；
图3是示出第二实施形态的燃料气体供给系统的结构的回路图；
图4是示出第三实施形态的燃料气体供给系统的结构的回路图；
图5是示出第四实施形态的燃料气体供给系统的结构的回路图。
具体实施方式
以下，参照上述附图说明根据本发明的第一实施形态至第四实施形态的燃气发动机2的燃料气体供给系统（以下，也简称为“燃料气体供给系统”）1、1A～1C。另外，以下说明的燃料气体供给系统1、1A～1C只不过是本发明的一实施形态，本发明并不限于实施形态，在不脱离发明的主旨的范围内可以增加、删除、变更。
[第一实施形态]
压缩天然气汽车和氢气汽车等的车辆具备燃气发动机2、高压箱3及燃料气体供给系统1，并且通过在该燃气发动机2中燃烧燃料气体（压缩天然气（CNG）或氢气等）而得到驱动力，以使驱动轮运动。燃气发动机2通过燃料气体供给系统1与高压箱3连接。高压箱3能够贮留例如35～70MPa、或者其以上的高压的燃料气体，并且燃料气体供给系统1能够将贮留在高压箱3内的燃料气体供给至燃气发动机2中。以下，说明燃料气体供给系统1的结构。
＜供给回路＞
燃料气体供给系统1根据加速器踏板等的未图示的输入单元的输入调节向燃气发动机2的燃料气体的供给量，并且具备供给通路4、气体喷射器5、电磁式调压阀6、电磁式开闭阀7、安全泄压阀8、低压侧压力传感器9和控制器10。供给通路4是燃料气体流动的通路，其一端与高压箱3连接。又，在供给通路4的另一端侧设置有气体喷射器5。另外，供给通路4的另一端侧不一定要分叉为多个通路。
作为燃料气体供给单元的气体喷射器5向燃气发动机2内直接或者间接地喷射并供给燃料气体。气体喷射器5与未图示的ECU（Electronic Control unit，电子控制单元）连接，ECU针对气体喷射器5执行通过改变占空比而调节向燃气发动机2喷射的燃料气体的量（即、喷射量）的占空比控制。又，在供给通路4的气体喷射器5的上游侧设置有电磁式调压阀6。
电磁式调压阀6介于供给通路4中，具有将从高压箱3流出的高压的燃料气体调节为低压的一定压力而向燃气发动机2供给的功能。电磁式调压阀6的具体结构虽然在下面叙述，但是其是常闭型的阀，并且具有阻止流入其中的电流而阻断供给通路4的功能。而且，电磁式开闭阀7介于比该电磁式调压阀6靠近上游侧的位置上。电磁式开闭阀7介于供给通路4中，并且具有开闭供给通路4的功能，用未图示的操作单元进行操作时，能够开闭供给通路4。又，电磁式调压阀6及电磁式开闭阀7在电磁式调压阀6的下游侧的压力达到允许压力（例如高于常用的压力且低于气体喷射器5的耐压的压力）时，流入的电流被切断而阻断供给通路4。像这样，具有阻断功能的两个阀6、7介于供给通路4中，以此实现燃料气体供给系统1的阻断功能冗余化。借助于此，可以改善供给通路4的阻断性能，可以改善燃料气体供给系统1的安全性。
像这样介于供给通路4中的电磁式开闭阀7及电磁式调压阀6一体地设置在设置于高压箱3的开口部、且堵住上述开口部的阀组（valve block）11上，并且由这两个阀6、7构成容器阀12。容器阀12构成具备作为置于箱内型或者置于箱上型的电磁阀的这两个阀6、7的电磁式容器阀。像这样，通过使电磁式调压阀6包含在容器阀12中，可以使来自于高压箱3的输出压力水平达到低压水平，大幅度改善燃料气体供给系统1的安全性。又，电磁式开闭阀7能够通过电流远程操作，因此例如紧急时刻可以紧急阻断高压箱3，可以改善燃料气体供给系统1的安全性。
又，在电磁式开闭阀7和电磁式调压阀6之间设置有高压侧压力传感器54，通过由该高压侧压力传感器54测定的压力确认箱3内的残余量。此外，供给通路4在电磁式调压阀6和气体喷射器5之间从上游侧依次与安全泄压阀8及低压侧压力传感器9连接。安全泄压阀8是所谓的泄压阀，并且设置于阀组11内。安全泄压阀8在相对于电磁式调压阀6的下游侧的压力高于预先规定的限制压力时，进行工作。又，作为低压侧压力检测单元的低压侧压力传感器9检测相对于电磁式调压阀6的下游侧的压力、即供给通路4的低压侧的压力。该低压侧压力传感器9与控制器10电气连接，从而将检测到的压力发送至控制器10。
作为控制单元的控制器10与ECU和低压侧压力传感器9连接。控制器10从ECU接收目标压力。控制器10具有调节流入电磁式调压阀6的电流而控制流入气体喷射器5中的气体压力的功能。具体地说，控制器10基于目标压力和低压侧压力传感器9的检测压力调节流入电磁式调压阀6的电流，从而反馈控制流入气体喷射器5中的气体压力以使检测压力达到目标压力。
像这样承担反馈控制的一部分功能的低压侧压力传感器9只要是比安全泄压阀8靠近下游侧，则可以设置在任意位置，但是优选的是在供给通路4中设置在气体喷射器5的附近（越接近气体喷射器5越好）。因为，在燃料气体供给系统1中，不论在供给通路4和介于其中的各种器件中产生的燃料气体的压力损失，控制器10调节在电磁式调压阀6中流动的电流以使低压侧压力传感器9检测的压力达到目标压力。因此，将低压侧压力传感器9设置于气体喷射器5的附近时，可以将更接近目标压力的气体压力的燃料气体供给至气体喷射器5中。因此，关于供给通路4的长度和介于供给通路4中的器件的结构等的自由度增大，并且提高燃料气体供给系统1的设计的自由度。
在燃气发动机汽车中，优选的是一定压力的燃料气体供给至气体喷射器5及燃气发动机2中，从而能够较好地适用上述的燃料气体供给系统1。又，在以一定压力供给的燃料气体供给系统1中，只要使目标压力达到一定值即可，可以用简单的控制系统实现供给系统。
此外，控制器10与电磁式调压阀6电气连接，当用低压侧压力传感器9检测到的压力超过允许压力时，使电磁式调压阀6工作以阻断供给通路4。
＜电磁式调压阀＞
以下，详细叙述设置于上述的燃料气体供给系统1中的电磁式调压阀6的结构。另外，以下说明的上下、左右及前后等的方向的概念是便于说明而使用的，并不是用于启示关于电磁式调压阀6，将其结构的配置及朝向等限定在该方向上。又，以下说明的电磁式调压阀6只是电磁式调压阀的一个实施形态，并不限于下述的形态，在不脱离发明的主旨的范围内可以增加、删除、变更。
电磁式调压阀6具备如图2所示的外壳21。在外壳21上形成有一次侧端口21a、阀体孔21b以及二次侧端口21c。一次侧端口21a与电磁式开闭阀7（参照图1）连接，并且通过形成在外壳21上的一次侧通路21d与阀体孔21b连接。
阀体孔21b沿着上下延伸的轴线L1延伸，其截面形成为圆形状。阀体孔21b在其中间部分具有形成为其直径比剩余部大的阀空间21e，并且该阀空间21e与一次侧通路21d连接。又，阀体孔21b通过比所述阀空间21e靠近上侧的二次侧区域21g与二次侧通路21f连接。二次侧通路21f形成于外壳21中，阀体孔21b通过该二次侧通路21f与二次侧端口21c连接。又，二次侧端口21c通过供给通路4（参照图1）与气体喷射器5连接。像这样，一次侧端口21a和二次侧端口21c通过一次侧通路21d、阀空间21e、二次侧区域21g及二次侧通路21f相连接，并且由一次侧通路21d、阀空间21e、二次侧区域21g及二次侧通路21f构成连接一次侧端口21a和二次侧端口21c的阀通路22。
又，外壳21具有座部23。座部23位于连接二次侧区域21g和阀空间21e的开口附近，并形成为包围该开口。而且，阀体24插入于外壳21的阀体孔21b中以就坐于该座部23上。阀体24沿着阀体孔21b的轴线L1而配置，其梢端部（即，上端部）24a位于二次侧区域21g。阀体24大致形成为圆柱状，并且在梢端部24a侧具有锥形部24b。锥形部24b形成为向上侧行进而梢端变细的锥形形状，并且阀体24位于图2所示的关闭位置时就坐于座部23上而堵住阀通路22。
此外，外壳21在比阀空间21e靠近下侧的位置上具有密封件安装部25。密封件安装部25形成为在外壳21的内周面向阀体孔21b突出，并且在所述内周面的周方向全周上形成。密封件安装部25形成为圆环状，其内径与二次侧区域21g的孔径及阀体24的外径（比锥形部24b靠近下端24d侧的部分的外径）大致一致。另一方面，外壳21的比密封件安装部25靠近下侧的部分的内径大于密封件安装部25的内径。借助于此，在外壳21和阀体24之间形成有大致圆环状的轴承构件容纳空间26。该轴承构件容纳空间26容纳轴承构件27。
轴承构件27大致形成为圆筒状，例如由滚珠导具、滚珠轴承或者滑动轴承构成。轴承构件27外设在阀体24上并且介于阀体24和外壳21之间，以支持阀体24。借助于此，阀体24在外壳21内沿着轴线L1在上下方向上能够顺滑地移动。另外，为了使阀体24的运动更加顺滑，且提高耐久性而用润滑油润滑轴承构件27。
像这样，在配置有轴承构件27的轴承构件容纳空间26的上侧设置有堵住此处的高压密封构件28。高压密封构件28安装为嵌入于密封件安装部25的内周部，从而配置在阀体24的外周。像这样配置的高压密封构件28密封阀体24和密封件安装部25之间的间隙。
又，在轴承构件容纳空间26的下侧设置有堵住此处的隔膜密封件29。作为第二密封构件的隔膜密封件29是大致形成为圆环状的隔膜，并且配置在阀体24的外周。隔膜密封件29的内边缘部安装于阀体24上，外边缘部安装于外壳21上。具体地说，隔膜密封件29的内边缘部夹在阀体24的下端24d和安装于此处的安装构件24c之间，以此安装于阀体24上。另一方面，隔膜密封件29的外边缘部，通过将外壳21以上下可分割为两个部分地构成，并且夹在该两个部分之间，以此安装于外壳21上。
像这样轴承构件27的上下两侧由两个密封构件28、29密封。借助于此，轴承构件容纳空间26与形成于外壳21内的其他空间（例如，阀空间21e和二次侧区域21g等）阻断并隔离。因该原因，轴承构件27不会暴露于燃料气体中，因此也可以将对燃料气体无耐腐蚀性的材料使用于轴承构件，从而增加轴承构件的材料的选择范围。
又，润滑轴承构件27的润滑油也不暴露于燃料气体中，此外润滑油不泄漏至外壳21内的其他空间、例如阀空间21e和二次侧端口21c等。因此，可以防止润滑油混入燃料气体，能够消除因润滑油泄漏而导致的对下游侧的器件的影响，并且可以抑制润滑油的耗尽，可以维持轴承构件27的润滑状态。借助于此，能够改善轴承构件27的耐久性，并且能够使阀体24顺滑地移动。像这样，尽管是与上述其他空间隔离，而润滑油不泄漏至上述其他空间的轴承构件容纳空间26，但是该轴承构件容纳空间26与形成在外壳21上的大气连通路30连接，并且通过该大气连通路30向大气开放。从该大气连通路30可以注入润滑油。
又，在阀体孔21b的比隔膜密封件29靠近下侧的位置上形成有压力返回室31。压力返回室31是由外壳21的底部、以及隔膜密封件29包围的大致圆板状的空间。像这样，阀体24的下端24d位于形成在外壳21内的压力返回室31内。该压力返回室31和轴承构件容纳空间26之间由隔膜密封件29堵住，并且压力返回室31通过形成于阀体24的均压通路32与二次侧通路21f连接。
均压通路32具有二次侧连通部32a和连通部32b。二次侧连通部32a在阀体24的梢端部24a以其半径方向贯通地延伸，并且其两端向二次侧区域21g开口。又，二次侧连通部32a与连通部32b连接。连通部32b沿着阀体24的轴线（本实施形态中，与轴线L1大致一致）形成，其上端与二次侧连通部32a连接，下端与压力返回室31连接。因此，二次侧端口21c和压力返回室31通过均压通路32相连接，导入至二次侧端口21c的二次侧压p2通过均压通路32导入至压力返回室31中。
又，阀体24具有法兰24e。法兰24e形成在比锥形部24b靠近下侧的位置的周方向全周上，并且从锥形部24b进一步向半径方向外方突出。法兰24e配置为与密封件安装部25的上端相对，法兰24e和密封件安装部25的上端之间配置有复位用弹簧33。复位用弹簧33是所谓的压缩螺旋弹簧，并且以压缩的状态外设在阀体24上，从而对阀体24向关闭位置方向（阀体24向关闭位置行进的方向）施力。被施力的阀体24就坐于座部23，从而堵住阀通路22。在外壳21的开口端部（即，上端部），为了向阀体24施加与复位用弹簧33的施力相反抗的力，而设置有电磁比例螺线管34。
作为励磁单元的电磁比例螺线管34与外壳21的开口端部的外周螺纹结合并固定。电磁比例螺线管34具有螺线管线圈35。螺线管线圈35大致形成为圆筒状，其下端侧与外壳21螺纹结合。螺线管线圈35具有大致圆筒状的壳体35a，其中设置有线轴35b和线圈线35c。线轴35b也形成为大致圆筒状，通过在该线轴35b上卷绕线圈线35c而构成螺线管线圈35。线圈线35c与控制器10电气连接。又，在螺线管线圈35内，在下端部设置有磁轭36，上端部由盖37密封。而且，在磁轭36和盖37之间设置有可动构件38。
可动构件38由磁性材料形成，并且形成为大致圆柱状，而且沿着轴线L1配置。可动构件38的外径小于螺线管线圈35的内径。圆环状的引导构件39介于可动构件38和螺线管线圈35之间。引导构件39由非磁性体形成，并且支持沿着轴线L1在上下方向上可滑动的可动构件38。在可动构件38的下端部，以上下方向上相对、且相互隔着间隔的状态配置有磁轭36。磁轭36由磁性材料形成，并且形成为大致圆环状。磁轭36和可动构件38通过使电流流入螺线管线圈35以进行磁化，磁轭36吸引可动构件38。
又，在可动构件38的上端部和盖37之间设置有压缩螺旋弹簧40，并且通过压缩螺旋弹簧40对可动构件38施力而向阀体24侧行进。在可动构件38的下端部设置有按压构件41。按压构件41沿着轴线L1延伸，并且插通于磁轭36内。按压构件41的基端部固定于可动构件38。按压构件41的梢端形成为局部球面状，并且与阀体24的梢端部24a抵接。又，按压构件41通过可动构件38受到压缩螺旋弹簧40的施力，其梢端被按压在阀体24的梢端部24a上。因此，按压构件41通过使电流流过螺线管线圈35而向磁轭36的一侧吸引可动构件38，能够以与电流相对应的力向打开位置方向按压阀体24以打开阀通路22。
像这样构成的电磁式调压阀6在阀体24的锥形部24b及法兰24e的上表面（相当于第一受压面的受压面P1），向打开位置方向受到从高压箱3导入至阀空间21e的一次侧压p1，在法兰24e的下表面（相当于第二受压面的受压面P2）向关闭位置方向受到上述一次侧压p1。另外，受压面P1是锥形面的一部分区域，是在俯视下比二次侧区域21g靠近半径方向外侧的区域。在各受压面P1、P2，一次侧压p1向相互反抗的方向作用，并且相互抵消。由于阀体24的比法兰24e靠近下端24d侧的外径r2和二次侧区域21g的内径（即，座径r1）具有大致相同的直径，因此受压面P1、P2的受压面积大致相同。因此，在受压面P1受到的一次侧压p1引起的作用力和在受压面P2受到的一次侧压p1引起的作用力相互抵消，从而可以使在阀体24中因一次侧压p1的变化而引起的影响变为大致零。
又，电磁式调压阀6在阀体24的梢端及锥形部24b的锥形面（受压面P3），向打开位置方向受到二次侧区域21g中流动的二次侧压p2，并且在隔膜密封件29及阀体24的下端24d（受压面P4），向关闭位置方向受到导入至压力返回室31的二次侧压p2。另外，受压面P3是在俯视下与二次侧区域21g重叠的区域。在受压面P3、P4受到的二次侧压p2以相互反抗的方向作用着。
受压面P3的受压面积由座径r1决定，受压面P4的受压面积由隔膜密封件29的有效径r3决定。座径r1与阀体24的外径r2大致相同，相对于此隔膜密封件29的有效径r3大于上述座径r1及阀体24的外径r2。因此，受压面P4的受压面积大于受压面P3的受压面积。借助于此，在阀体24中，在各受压面P3、P4上受到的二次侧压p2引起的作用力不完全抵消，而向关闭位置方向作用着与各受压面P3、P4的受压面积之差相对应的作用力。
又，阀体24不仅受到这样的作用力，而且也受到复位用弹簧33向关闭位置方向的施力。因此，电磁式调压阀6设置为向螺线管线圈35的电流被切断的状态下，阀体24就坐于座部23，并且形成为常闭型阀的结构。像这样构成的电磁式调压阀6作为截止阀来利用，并且控制器10在低压侧压力传感器9的检测压力达到允许压力以上时，切断流入螺线管线圈35中的电流而通过电磁式调压阀6紧急阻断阀通路22。通过像这样紧急阻断，即使例如意想不到的高压的燃料气体供给至气体喷射器5，也可以立即阻断供给通路4，可以防止气体喷射器5受到损伤。
电磁式调压阀6具有阻断功能，因此可以减少设置于供给通路4中的截止阀的数量，可以减少燃料气体供给系统1的构成器件的数量，可以降低燃料气体供给系统1的制造成本。又，通过减少截止阀的数量，可以减少在燃料气体供给系统1中的压力损失。借助于此，可以降低高压箱3中的使用极限压力，并且可以大幅度提高汽车的行驶续航距离。又，通过减少截止阀的数量，可以谋求燃料气体供给系统1的小型化。
＜电磁式调压阀的动作＞
以下参照图2说明电磁式调压阀6的动作。首先，控制器10使与从ECU接收的目标压力相对应的电流流入螺线管线圈35中。此时，励磁力作用于可动构件38，可动构件38被吸引至磁轭36侧。借助于此，阀体24被按压构件41向打开位置方向按压而从座部23离开。此时，阀通路22打开，阀空间21e的燃料气体流入二次侧区域21g。此时，通过形成于阀体24和座部23之间的孔（未图示）从阀空间21e流入二次侧区域21g的燃料气体减压为二次侧压p2。
像这样减压为二次侧压p2的燃料气体通过二次侧通路21f从二次侧端口21c输出，同时一部分通过均压通路32导入至压力返回室31。隔膜密封件29受到导入至压力返回室31的燃料气体的二次侧压p2。阀体24移动直至到达可动构件38受到的励磁力和由在受压面P3、P4上受到的二次侧压p2引起的作用力以及复位用弹簧33的弹簧力相平衡的位置为止，并且调节阀通路22的开度（即，孔的开度）以使上述力相平衡。借助于此，即使二次侧压p2变化，也能调节阀通路22的开度而使二次侧压p2返回至目标压力。因此，二次侧压p2保持在目标压力。
更具体地说，例如，二次侧压p2低于目标压力时，励磁力引起的打开位置方向的力大于由二次侧压p2引起的作用力及弹簧力引起的关闭位置方向的力，阀体24向从座部23离开的打开位置方向移动。此时，阀通路22的开度变宽，二次侧压p2上升，阀体14移动直至到达二次侧压p2引起的作用力和励磁力以及复位用弹簧33的弹簧力相平衡的位置，即二次侧压p2达到目标压力的位置，从而二次侧压p2返回至目标压力。像这样，电磁式调压阀6即使在二次侧压p2变化时，也可以与此相应地控制阀通路22的开度，将二次侧压p2调节为目标压力。因此，电磁式调压阀6的压力控制性高，可以将高压的燃料气体更正确地可变调节为目标压力。另外，二次侧压p2高于目标压力时，与上述动作相反地，阀体24向关闭方向移动以使二次侧压p2返回至目标压力。
在像这样动作的电磁式调压阀6中，阀体24由轴承构件27支持，从而能够顺滑地移动。因此，即使二次侧压p2发生变化，也为了使二次侧压p2返回至目标压力，而使阀体24快速地动作，因此可以提高电磁式调压阀6对目标压力的追随性。借助于此，可以减小二次侧压p2的变化幅度。
＜燃料气体的供给动作＞
以下参照图1说明在燃料气体供给系统1中的燃料气体的供给动作。在燃料气体供给系统1中，通过ECU的指令等而使电磁式开闭阀7工作以打开供给通路4，并且使高压箱3内的燃料气体流入电磁式调压阀6中。流入的燃料气体通过电磁式调压阀6如上所述地调节为目标压力，之后，通过供给通路4导入至气体喷射器5中。此时，通过低压侧压力传感器9检测燃料气体的气体压力，其检测结果发送至控制器10。
控制器10比较在低压侧压力传感器9中检测的燃料气体的压力（即，检测压力）和目标压力，当检测压力低于目标压力时，增大流入电磁式调压阀6中的电流从而增大阀通路22的开度，提高电磁式调压阀6的二次侧压p2，以修正检测压力和目标压力之间的偏差。而且，检测压力达到目标压力时，保持流入电磁式调压阀6中的电流以维持阀通路22的开度。另外，流入电磁式调压阀6中的电流过于增大而使检测压力高于目标压力时，减小流入电磁式调压阀6中的电流从而减小阀通路22的开度，使二次侧压p2下降，以修正检测压力和目标压力之间的偏差。
像这样，控制器10调节从电磁式调压阀6输出的二次侧压p2而反馈控制导入气体喷射器5中的燃料气体的压力（即，供给压力）以使其达到一定的目标压力，而且，可以将上述供给压力保持在目标压力。借助于此，可以更高精度控制供给压力，且可以保持在更稳定的一定压力，从而针对来自于ECU的指令可以将更高精度的质量流量的燃料气体供给至燃气发动机2中。在燃气发动机汽车中，优选的是将向气体喷射器5的供给压力保持在一定水平。因此，在本发明的燃料气体供给系统1中，只要使目标压力达到一定值即可，因此容易控制，而且，可以将燃料气体供给系统1较好地适用于燃气发动机汽车中。
像这样构成的电磁式调压阀6中，由于使受压面P1及受压面P2的受压面积大致相同，因此抵消阀体24从一次侧压p1受到的作用力。借助于此，即使因高压箱3内的燃料气体的残余量减少等而导致一次侧压p1发生变化，也可以抑制该一次侧压p1的变化而引起的对阀体的作用力的变化。因此，可以提高对于高压的燃料气体的压力控制性，并且可以更加正确地控制二次侧压p2。又，通过抵消从一次侧压p1受到的作用力，可以减小电磁比例螺线管34所需的励磁力，可以使电磁式调压阀6小型化。另外，受压面P1及受压面P2的受压面积并不一定要大致相同，由于如上所述地进行反馈控制，因此即使上述受压面积之间不同，也可以将供给压力以高精度且稳定地保持为目标压力。
[第二实施形态]
根据第二实施形态的燃料气体供给系统1A与根据第一实施形态的燃料气体供给系统1结构类似。因此，关于燃料气体供给系统1A的结构，仅说明不同于第一实施形态的燃料气体供给系统1的方面，对于相同的结构，标以相同的符号并省略其说明。
在根据第二实施形态的燃料气体供给系统1A中，在阀组11中仅设置有电磁式开闭阀7，并且由电磁式开闭阀7构成容器阀12A。又，作为电磁式开闭阀7以外的结构的电磁式调压阀6、安全泄压阀8以及高压侧压力传感器54设置于与阀组11不同的另一阀组13上而另外放置。
像这样，即使将电磁式调压阀6等的结构设置于另一阀组13上，也通过反馈控制可以将向气体喷射器5的供给压力以高精度且稳定地保持为目标压力，并且可以从气体喷射器5向燃气发动机2以高精度喷射并供给希望的量的燃料气体。
除此之外，根据第二实施形态的燃料气体供给系统1A发挥与根据第一实施形态的燃料气体供给系统1相同的作用效果。
[第三实施形态]
根据第三实施形态的燃料气体供给系统1B与根据第一实施形态的燃料气体供给系统1结构类似。因此，关于根据第三实施形态的燃料气体供给系统1B的结构，仅说明不同于第一实施形态的燃料气体供给系统1的方面。
在根据第三实施形态的燃料气体供给系统1B中，电磁式调压阀6、电磁式开闭阀7、安全泄压阀8以及高压侧压力传感器54的整个结构设置于不同于阀组11的另一阀组13上而另外放置。又，在阀组11中设置有手动开闭阀14。手动开闭阀14在供给通路4中设置于比电磁式开闭阀7靠近上游侧的位置上，可以开闭供给通路4。手动开闭阀14是能够手动操作的手动操作阀，在供给通路4中发生泄漏的情况和修理或者更换另一阀组13等时，通过操作手动开闭阀14以关闭供给通路4。像这样构成的手动开闭阀14构成容器阀12B。
像这样在供给通路4中设置手动开闭阀14，也可以通过反馈控制而将向气体喷射器5的供给压力以高精度且稳定地保持为目标压力，并且可以从气体喷射器5向燃气发动机2以高精度喷射并供给希望的量的燃料气体。
除此之外，根据第三实施形态的燃料气体供给系统1B发挥与根据第一实施形态的燃料气体供给系统1相同的作用效果。
[第四实施形态]
根据第四实施形态的燃料气体供给系统1C与根据第一实施形态的燃料气体供给系统1结构类似。因此，关于根据第四实施形态的燃料气体供给系统1C的结构，仅说明不同于第一实施形态的燃料气体供给系统1的方面。
在燃料气体供给系统1C中，电磁式调压阀6及安全泄压阀8设置于与阀组11不同的另一阀组13上而另外放置，并且在供给通路4中，中压用压力传感器60介于阀组11和电磁式调压阀6之间。又，燃料气体供给系统1C还具有机械式减压阀61和中压用泄压阀62，这些结构与电磁式开闭阀7以及高压侧压力传感器54一起设置于阀组11，并且构成容器阀12C。
机械式减压阀61在供给通路4中，介于电磁式开闭阀7和电磁式调压阀6之间，更具体地说介于高压侧压力传感器54的下游侧。机械式减压阀61是根据下游侧的压力调节供给通路4的开度，并且将下游侧的压力减压为高于供给至气体喷射器5的供给压力的压力的阀。在该机械式减压阀61的下游侧设置有中压用泄压阀62，中压用泄压阀62工作以使机械式减压阀61和电磁式调压阀6之间达到预先规定的压力（小于电磁式调压阀6和阀组11外的配管的耐压的压力），从而将燃料气体向大气开放。
在像这样构成的燃料气体供给系统1C中，燃料气体通过机械式减压阀61从高压减压为中压后，通过电磁式调压阀6减压为低压，因此可以将燃料气体以更高精度减压为稳定的一定压力。借助于此可以将高精度的质量流量的燃料气体供给至燃气发动机2中。又，燃料气体通过机械式减压阀61从高压减压为中压，以此抑制从阀组11的输出压力水平，并且与一下子减压为低压的情况相比，更能够抑制供给通路4中的压力损失。通过抑制供给通路4中的压力损失，可以更加降低高压箱3的使用极限压力。因此，将燃料气体从高压暂时减压为中压，以此提高燃料气体供给系统1C的安全性，可以降低高压箱3的使用极限压力。
又，如本实施形态所示，即使在供给通路4中设置各种结构，也可以通过进行反馈控制将向气体喷射器5的供给压力保持为高精度且稳定的压力，也可以从气体喷射器5向燃气发动机2以高精度喷射并供给希望的量的燃料气体。
除此以外，根据第四实施形态的燃料气体供给系统1C发挥与根据第一实施形态的燃料气体供给系统1相同的作用效果。
[其他实施形态]
在第一实施形态至第四实施形态中，尽管在隔膜密封件29上受到压力返回室31的二次侧压p2，但是可以不是隔膜密封件，也可以是O形环等的低压密封构件。此时，使阀体24的下端侧的外径大于座径，以此可以实现与第一实施形态的电磁式调压阀6相同的作用效果。又，本实施形态的电磁式调压阀6是推动型的电磁式调压阀，但是也可以是拉动型电磁式调压阀。
又，在第一实施形态至第四实施形态中，尽管示出了各器件配设的示例，但是例如在第四实施形态中像将机械式减压阀61配设在另一阀组上那样不改变基本构成回路下改变配置也是可以的。又，像排除中压用泄压阀62，或者将紧急阻断供给通路4的电磁开闭阀增设在电磁式调压阀6的下游那样，也可以在不脱离发明的主旨的范围内增加、删除、变更构成器件。
此外，在第一实施形态至第四实施形态中，尽管说明了通过气体喷射器5向燃气发动机2供给燃料气体的情况，但是也可以替代气体喷射器5而使用低压用调压阀。又，尽管ECU和控制器10分别构成，但是也可以是控制器10组装于ECU中。
从以上说明中，本领域技术人员可以明白对本发明的较多改良和其他实施形态。因此，上述说明仅仅是作为例示而解释的，并且是以向本领域技术人员教导实施本发明的最优选的形态为目的而提供的。在不脱离本发明的精神的范围内，可以实质地改变其结构和/或功能的具体内容。
工业应用性：
本发明可以适用于向燃气发动机供给燃料气体的燃气发动机的燃料气体供给系统中。
符号说明：
1、1A～1C 燃料气体供给系统；
2 燃气发动机；
3 高压箱；
4 供给通路；
5 气体喷射器；
6 电磁式调压阀；
7 电磁式开闭阀；
9 低压侧压力传感器；
10 控制器；
12、12A～12C 容器阀；
21 外壳；
21a 一次侧端口；
21c 二次侧端口；
22 阀通路；
24 阀体；
27 轴承构件；
28 高压密封构件；
29 隔膜密封件；
31 压力返回室；
33 复位用弹簧；
34 电磁比例螺线管。
Claims (8)
1.一种燃气发动机的燃料气体供给系统，是向燃气发动机供给燃料气体的燃气发动机的燃料气体供给系统，具备：
向所述燃气发动机供给燃料气体的燃料气体供给单元；
连接贮藏高压的所述燃料气体的高压箱和所述燃料气体供给单元的供给通路；
设置于所述供给通路中，将在所述供给通路中流动的燃料气体的压力调节为与流入的电流相对应的压力的电磁式调压阀；
控制流入所述电磁式调压阀的电流的控制单元；以及
位于比所述电磁式调压阀靠近所述燃料气体供给单元侧的位置上，检测燃料气体的压力的低压侧压力检测单元；
所述电磁式调压阀是在从所述控制单元流入的电流被切断时关闭所述供给通路的常闭型阀；
所述控制单元控制所述电流以使由所述低压侧压力检测单元检测的气体压力达到预先规定的目标压力。
2.根据权利要求1所述的燃气发动机的燃料气体供给系统，其特征在于，所述电磁式调压阀具备：
具有连接与所述高压箱相连的一次侧端口和与所述燃气发动机相连的二次侧端口的阀通路的外壳；
设置于所述外壳内，在关闭所述阀通路的关闭位置和打开所述阀通路的打开位置之间移动而控制所述阀通路的开度的阀体；
对所述阀体向所述关闭位置方向施力的复位用弹簧；
向所述阀体施加与从所述控制单元流入的电流相对应的励磁力，以使所述阀体向打开位置方向移动的电磁比例螺线管；
介于所述阀体和所述外壳之间，并支持所述阀体以使所述阀体能够在所述关闭位置和所述打开位置之间滑动的轴承构件；以及
密封所述轴承构件的两侧的第一密封构件及第二密封构件；
在所述外壳内形成有与所述二次侧端口连接的压力返回室；
所述第二密封构件向所述阀体施加与所述压力返回室的内压相对应的作用力，从而使所述阀体向所述关闭位置方向移动。
3.根据权利要求2所述的燃气发动机的燃料气体供给系统，其特征在于，
所述阀体具备向使所述阀体向打开位置行进的方向作用着所述二次侧端口的压力的二次侧受压部、和向使所述阀体向关闭位置行进的方向作用着所述压力返回室的压力的压力返回室侧受压部；
所述压力返回室侧受压部的受压面积大于所述二次侧受压部的受压面积。
4.根据权利要求2或3所述的燃气发动机的燃料气体供给系统，其特征在于，
所述阀体具备向使所述阀体向打开位置行进的方向作用着所述一次侧端口的压力的第一受压面、和向使所述阀体向关闭位置行进的方向作用着所述一次侧端口的压力的第二受压面；
所述第一受压面的受压面积和所述第二受压面的受压面积大致相同。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃气发动机的燃料气体供给系统，其特征在于，所述低压侧压力检测单元设置于所述燃料气体供给单元附近。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃气发动机的燃料气体供给系统，其特征在于，所述控制单元在所述低压侧压力检测单元检测的气体压力为预先规定的允许压力以上时，切断流入所述电磁式调压阀的电流。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃气发动机的燃料气体供给系统，其特征在于，还具备设置于所述供给通路中比所述电磁式调压阀靠近上游侧的位置上，能阻断向所述电磁式调压阀的燃料气体的供给的电磁式开闭阀。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃气发动机的燃料气体供给系统，其特征在于，所述电磁式调压阀包含在设置于所述高压箱的供给口的置于箱内型或置于箱上型的容器阀中。
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