JP2022054560A - Electromagnetic valve, and gas fuel filling supply system provided with the electromagnetic valve - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電磁弁及び、該電磁弁を備えたガス燃料充填供給システムに関し、特に、ガスエンジンの燃料の充填及び供給に好適な技術に関するものである。 The present disclosure relates to a solenoid valve and a gas fuel filling and supplying system provided with the solenoid valve, and particularly to a technique suitable for filling and supplying fuel for a gas engine.
従来から、圧縮天然ガス(Compressed Natural Gas:以下、CNG)を燃料とするガスエンジンを搭載した車両が実用化されている。この種のガスエンジンの燃料充填供給システムは、例えば、特許文献1に開示されている。
Conventionally, vehicles equipped with a gas engine that uses compressed natural gas (hereinafter referred to as CNG) as fuel have been put into practical use. A fuel filling and supplying system for this type of gas engine is disclosed in, for example,
上記燃料充填供給システムは、CNGを貯留する燃料タンクを備えている。燃料タンクには、燃料充填時にノズルが差し込まれる充填口からCNGを流通させる充填用配管及び、エンジンにCNGを供給する際に該CNGを流通させる供給用配管が接続されている。充填用配管の下流側及び、供給用配管の上流側は互いに合流しており、一本の配管(以下、分岐配管)として燃料タンクに接続されている。 The fuel filling and supplying system includes a fuel tank for storing CNG. The fuel tank is connected to a filling pipe for circulating CNG from a filling port into which a nozzle is inserted at the time of fuel filling, and a supply pipe for circulating CNG when supplying CNG to the engine. The downstream side of the filling pipe and the upstream side of the supply pipe merge with each other and are connected to the fuel tank as a single pipe (hereinafter referred to as a branch pipe).
ところで、上記分岐配管には、エンジンの駆動時にONとされ、エンジンの停止時や燃料充填時にOFFとされる主止弁としての電磁弁が設けられる場合がある。燃料充填中はCNGが電磁弁の弁体を押し開いて通過するため、電磁弁に振動が発生し、係る振動が騒音や配管の耐久性等に影響を与えるといった課題がある。 By the way, the branch pipe may be provided with a solenoid valve as a main stop valve which is turned on when the engine is driven and turned off when the engine is stopped or when fuel is filled. During fuel filling, the CNG pushes open the valve body of the solenoid valve and passes through it, so that vibration is generated in the solenoid valve, and there is a problem that the vibration affects noise, durability of the pipe, and the like.
本開示の技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電磁弁がOFF状態で流体を流通させる際に、振動が発生することを効果的に抑制することを目的とする。 The technique of the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to effectively suppress the generation of vibration when the fluid is circulated in the OFF state of the solenoid valve.
本開示の電磁弁は、弁体と、第1流通路、該第1流通路と連通するチャンバ、該チャンバと連通する第2流通路及び、前記第1流通路と前記チャンバとの間に設けられた弁座を含み、前記弁体が前記弁座に着座することにより、前記第1流通路と前記チャンバとが遮断されるハウジングと、前記弁体を前記弁座に向けて常時付勢する付勢部材と、電磁コイル、該電磁コイルに設けられた固定鉄心及び、前記弁体に一体移動可能に設けられた可動鉄心を含み、前記電磁コイルが通電されると、前記可動鉄心が前記固定鉄心側に吸引されて前記弁体を前記弁座から離間させるソレノイド部と、前記電磁コイルと電源とを接続する第1状態と、前記電磁コイルと抵抗とで閉回路を形成する第2状態とに選択的に切り替え可能なスイッチを含む制御回路部と、を備えることを特徴とする。 The solenoid valve of the present disclosure is provided between the valve body, the first flow passage, the chamber communicating with the first flow passage, the second flow passage communicating with the chamber, and between the first flow passage and the chamber. A housing in which the first flow passage and the chamber are blocked by the valve seat seated on the valve seat, and the valve body is constantly urged toward the valve seat. The urging member includes an electromagnetic coil, a fixed iron core provided in the electromagnetic coil, and a movable iron core provided integrally with the valve body so as to be integrally movable. When the electromagnetic coil is energized, the movable iron core is fixed. A solenoid portion that is attracted to the iron core side to separate the valve body from the valve seat, a first state in which the electromagnetic coil and the power supply are connected, and a second state in which the electromagnetic coil and a resistor form a closed circuit. It is characterized by including a control circuit unit including a switch that can be selectively switched.
本開示のシステムは、前記電磁弁を備えるガス燃料充填供給システムであって、ガス燃料を貯留するタンクと、上流端に前記ガス燃料の充填口が設けられた充填用配管と、その上流端を前記充填用配管の下流端に接続されると共に、その下流側をガスエンジンの吸気通路に臨むインジェクタに接続された供給用配管と、前記充填用配管と前記供給用配管との接続部から分岐して、前記タンクに接続された分岐配管と、を備えており、前記電磁弁は、前記第1流通路が前記接続部側、前記第2流通路が前記タンク側となるように、前記ハウジングを前記分岐配管に介装されており、前記制御回路部は、前記ガスエンジンの駆動中は前記第1状態とされ、前記ガスエンジンの停止時及び、前記ガス燃料を前記充填口から前記タンクに充填する充填時は、前記第2状態とされることを特徴とする。 The system of the present disclosure is a gas fuel filling and supply system provided with the solenoid valve, and has a tank for storing gas fuel, a filling pipe provided with a filling port for the gas fuel at the upstream end, and an upstream end thereof. The supply pipe connected to the downstream end of the filling pipe and connected to the injector facing the intake passage of the gas engine on the downstream side thereof, and branched from the connection portion between the filling pipe and the supply pipe. The solenoid valve is provided with a branch pipe connected to the tank, and the solenoid valve has the housing so that the first flow passage is on the connection portion side and the second flow passage is on the tank side. The control circuit unit is interposed in the branch pipe, and is in the first state while the gas engine is being driven. When the gas engine is stopped, the gas fuel is filled into the tank from the filling port. At the time of filling, the second state is set.
本開示の技術によれば、電磁弁がOFF状態で流体を流通させる際に、振動が発生することを効果的に抑制することができる。 According to the technique of the present disclosure, it is possible to effectively suppress the generation of vibration when the fluid is circulated in the OFF state of the solenoid valve.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る電磁弁及び、該電磁弁を備えたガス燃料充填供給システムを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the solenoid valve according to the present embodiment and the gas fuel filling / supply system provided with the solenoid valve will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are designated by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[全体構成]
図1は、本実施形態に係るエンジン10及び、ガス燃料充填供給システム30を示す模式的な全体構成図である。
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram showing an
図1に示すように、車両1には、駆動力源としてのエンジン10が搭載されている。エンジン10は、燃料としてガスを用いるガスエンジンであって、本実施形態では、CNGを燃料とするCNGエンジンとして構成されている。
As shown in FIG. 1, the
エンジン10は、主としてシリンダヘッド11及び、シリンダブロック12を含むエンジン本体部を有する。シリンダブロック12には、ピストンPを往復移動自在に収容するシリンダCが設けられている。ピストンPには、コネクティングロッド13やクランクアーム14等を介してクランクシャフト15が連結されており、ピストンPの往復運動が回転運動に変換されてクランクシャフト15に伝達されるようになっている。なお、図示の関係上、図1にはエンジン10の複数気筒のうち1気筒のみを示し、他の気筒については図示を省略している。エンジン10は、複数気筒又は単気筒の何れであってもよい。
The
シリンダヘッド11には、シリンダC内に吸気を導入する吸気ポート11A及び、シリンダC内から排気を導出する排気ポート11Bが設けられている。また、シリンダヘッド11には、図示しない動弁機構により開閉作動する吸気バルブ16及び、排気バルブ17が設けられている。さらに、シリンダヘッド11には、シリンダCの燃焼室内に供給されるCNGを点火する点火プラグ18が設けられている。
The
シリンダヘッド11の吸気側の側部には、吸気ポート11Aと連通する吸気マニホールド20が設けられている。吸気マニホールド20には吸気を導入する吸気通路21が接続されている。吸気通路21には、吸気上流側から順に、異物を除去するエアクリーナ22、CNGを噴射するインジェクタ37等が設けられている。なお、図中の符号25は、排気を集合させる排気マニホールド、符号26は、排気マニホールド25から排気を導出させる排気通路をそれぞれ示している。
An
ガス燃料充填供給システム30は、CNGを貯留する燃料タンク31、CNGを充填する充填用配管32、CNGを供給する供給用配管33、分岐配管34等を備えている。
The gas fuel filling /
充填用配管32の上流端には、CNGの充填時に燃料ノズル70が差し込まれる略円筒状の充填口35が設けられている。充填用配管32の下流端は、供給用配管33の上流端に合流する。供給用配管33の下流端は、燃料ギャラリ36に接続されており、該燃料ギャラリ36を介して各気筒のインジェクタ37にCNGがそれぞれ分配供給されるようになっている。
At the upstream end of the filling pipe 32, a substantially
分岐配管34は、充填用配管32と供給用配管33との接続部位から分岐して、燃料タンク31に接続されている。分岐配管34には、手動バルブ50及び、主止弁としての電磁弁40が設けられている。電磁弁40は、常閉型の電磁弁であり、制御装置100からの指令に応じて不図示の電磁コイルに電流が流されることで開弁する。この電磁弁40は、エンジン10の駆動中は開弁(ON)され、CNGを燃料タンク31から供給用配管33に流通させる。また、電磁弁40は、エンジン10の停止中は閉弁(OFF)され、CNGが燃料タンク31から漏出することを防止する。電磁弁40の詳細構成については後述する。
The branch pipe 34 branches from the connection portion between the filling pipe 32 and the
充填用配管32には、燃料タンク31から充填口35にCNGが逆流することを防止する逆止弁51が設けられている。供給用配管33には、燃料タンク31から供給される高圧のCNGを減圧又は調圧するレギュレータ52が設けられている。
The filling pipe 32 is provided with a check valve 51 for preventing CNG from flowing back from the
[電磁弁]
図2は、本実施形態に係る電磁弁40を示す模式的な断面図である。
[solenoid valve]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the
図2に示すように、電磁弁40は、弁部40Aと、ソレノイド部40Bとを有する。弁部40Aは、分岐配管34(図1参照)に介装されるハウジング41を備えている。ハウジング41には、充填口35側に連通する第1流通路42Aと、燃料タンク31側に連通する第2流通路42Bと、各流通路42A,42Bと連通するチャンバ42Cとが設けられている。チャンバ42Cには、弁体43が軸方向に移動可能に収容されている。
As shown in FIG. 2, the
第2流通路42Bは、チャンバ42Cに、弁体43の軸方向と略直交する方向から接続されている。第1流通路42Aは、チャンバ42Cに、弁体43の軸方向から接続されている。第1流通路42Aとチャンバ42Cとの間には、弁体43を着座させる弁座44が設けられている。チャンバ42Cには、弁体43を弁座44に向けて常時付勢し、弁体43を弁座44に着座させるスプリング45(付勢部材)が設けられている。
The
ソレノイド部40Bは、ハウジング41に取り付けられる有底筒状のケース46を有する。ケース46内には、電磁コイル47が収容されており、電磁コイル47内には、固定鉄心(プラグナット)48及び、可動鉄心(プランジャ)49が設けられている。固定鉄心48は、電磁コイル47内に軸方向に移動不能に固定されている。可動鉄心49は、固定鉄心48と同軸且つ軸方向に移動可能に設けられている。可動鉄心49には、弁体43のロッド43Aが一体移動可能に固定されている。固定鉄心48や可動鉄心49の材質は、鉄に限定されず、鉄以外の他の磁性体等を広く用いることができる。
The
電磁弁40は、エンジン10の駆動中は電磁コイル47に対して電流が供給される。電磁コイル47を通電すると、固定鉄心48が磁力により磁化され、その磁力によって可動鉄心49が固定鉄心48側に吸引されることにより、弁体43がスプリング45の付勢力に抗して弁座44から離間する。弁体43が弁座44から離間すると、電磁弁40は、第2流通路42Bから第1流通路42Aに向けて矢印A方向にCNGを流通させる開弁状態となる。
The
一方、電磁弁40は、エンジン10の停止中は電磁コイル47に対する電流の供給が遮断される。電磁コイル47を非通電にすると、弁体43がスプリング45の付勢力によって弁座44に押し付けられることで、電磁弁40は、第2流通路42Bから第1流通路42Aに向けた矢印A方向のCNGの流通を遮断する閉弁状態となる。
On the other hand, the
また、電磁弁40は、CNGの燃料タンク31への充填時も閉弁状態とされる。この際、第1流通路42A側から充填される矢印B方向のCNGは、弁体43を押し開いて第2流通路42Bへと流通するようになる。この際、CNGは弁体43をスプリング45の付勢力に抗して押し開けるため、流体の流速や圧力、比重等によっては、弁体43を軸方向(図中上下方向)に振動させる場合がある。本実施形態の電磁弁40は、このような振動の発生を抑止する機能を備えている。以下、当該機能の詳細について説明する。
Further, the
[制御装置]
図3は、本実施形態に係る制御装置100(制御回路部)及び、関連する周辺構成を示す模式図である。
[Control device]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a control device 100 (control circuit unit) according to the present embodiment and related peripheral configurations.
図3に示すように、制御装置100は、駆動対象である電磁弁40の電磁コイル47の一端(例えば、正端子)が接続される端子105と、電磁コイル47の他端(例えば、負端子)が接続される端子107と、切り替えスイッチ110と、抵抗120と、駆動制御回路140と、マイクロコンピュータ(以下、マイコン)150とを備えている。
As shown in FIG. 3, the
切り替えスイッチ110は、端子105にラインL1で接続された第1端子111と、第2端子112と、第3端子113とを有する。第1端子111は、第2端子112又は、第3端子113と導通が選択的に切り替えられるように構成されている。第2端子112は、車載バッテリV(本開示の電源)に電源ラインLVを介して接続され、第3端子113は、ラインL2を介して抵抗120の一端に接続されている。
The
抵抗120の他端は、ラインL3を介して端子107に接続されている。また、ラインL3には、グランドラインLGが接続されている。グランドラインLGは、基準電位(=0V)のラインである。
The other end of the
駆動制御回路140は、例えばICであって、切り替えスイッチ110を制御する。マイコン150は、CPU、ROM、RAM等を備えている。マイコン150には、エンジンスイッチ91からエンジン10の駆動/停止を示すON/OFF信号が入力される、
エンジンスイッチ91がON操作されると、駆動制御回路140は、切り替えスイッチ110を、第1端子111と第2端子112とが接続されるON状態(本開示の第1状態)に制御する。切り替えスイッチ110がON状態とされると、車載バッテリVから供給される電力により電磁コイル47が通電され、弁体43(図2参照)が開弁位置に移動することで、電磁弁40は、CNGを流通させる開弁状態となる。
The
When the
一方、エンジンスイッチ91がOFF操作されると、駆動制御回路140は、切り替えスイッチ110を、第1端子111と第3端子113とが接続されるOFF状態(本開示の第2状態)に制御する。切り替えスイッチ110がOFF状態とされると、電磁コイル47が非通電となり、弁体43(図2参照)が閉弁位置に移動することで、電磁弁40は閉弁状態となる。
On the other hand, when the
この際、電磁弁40の電磁コイル47は、ラインL1、ラインL2、抵抗120、ラインL3により閉回路を形成する。この状態で、CNGを充填すると、弁体43(図2参照)の押し開きに伴い電磁コイル47には電気的作用による逆起電力が生じるようになる。このような逆起電力が発生することで、CNG充填時における弁体43の振動が抑えられるようになり、弁体43の振動を起因とした騒音の発生や、耐久性の低下を効果的に防止することが可能となる。
At this time, the
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することが可能である。
[others]
It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、上記実施形態において、電磁弁40は、CNGの充填供給システムに適用されるものとして説明したが、他の流体(液体、気体を含む)の充填供給システムに適用することも可能である。また、本開示の適用は、車両1に搭載されるガスエンジンに限定されず、発電機等の産業用機械のガスエンジンにも広く適用することが可能である。
For example, in the above embodiment, the
10 エンジン
21 吸気通路
30 ガス燃料充填供給システム
31 燃料タンク(タンク)
32 充填用配管
33 供給用配管
34 分岐配管
35 充填口
37 インジェクタ
40 電磁弁
40A 弁部
40B ソレノイド部
41 ハウジング
42A 第1流通路
42B 第2流通路
42C チャンバ
43 弁体
44 弁座
45 スプリング(付勢部材)
46 ケース
47 電磁コイル
48 固定鉄心
49 可動鉄心
100 制御装置(制御回路部)
110 切り替えスイッチ(スイッチ)
120 抵抗
140 駆動制御回路
150 マイコン
V 車載バッテリ(電源)
10
32
46
110 changeover switch (switch)
120
Claims (2)
第1流通路、該第1流通路と連通するチャンバ、該チャンバと連通する第2流通路及び、前記第1流通路と前記チャンバとの間に設けられた弁座を含み、前記弁体が前記弁座に着座することにより、前記第1流通路と前記チャンバとが遮断されるハウジングと、
前記弁体を前記弁座に向けて常時付勢する付勢部材と、
電磁コイル、該電磁コイルに設けられた固定鉄心及び、前記弁体に一体移動可能に設けられた可動鉄心を含み、前記電磁コイルが通電されると、前記可動鉄心が前記固定鉄心側に吸引されて前記弁体を前記弁座から離間させるソレノイド部と、
前記電磁コイルと電源とを接続する第1状態と、前記電磁コイルと抵抗とで閉回路を形成する第2状態とに選択的に切り替え可能なスイッチを含む制御回路部と、を備える
ことを特徴とする電磁弁。 With the valve body,
The valve body includes a first flow passage, a chamber communicating with the first flow passage, a second flow passage communicating with the chamber, and a valve seat provided between the first flow passage and the chamber. A housing in which the first flow passage and the chamber are blocked by sitting on the valve seat.
An urging member that constantly urges the valve body toward the valve seat, and
It includes an electromagnetic coil, a fixed iron core provided in the electromagnetic coil, and a movable iron core provided integrally with the valve body so as to be integrally movable. When the electromagnetic coil is energized, the movable iron core is attracted to the fixed core side. And a solenoid part that separates the valve body from the valve seat,
It is characterized by including a control circuit unit including a switch that can selectively switch between a first state for connecting the electromagnetic coil and a power supply and a second state for forming a closed circuit with the electromagnetic coil and a resistor. Solenoid valve.
ガス燃料を貯留するタンクと、
上流端に前記ガス燃料の充填口が設けられた充填用配管と、
その上流端を前記充填用配管の下流端に接続されると共に、その下流側をガスエンジンの吸気通路に臨むインジェクタに接続された供給用配管と、
前記充填用配管と前記供給用配管との接続部から分岐して、前記タンクに接続された分岐配管と、を備えており、
前記電磁弁は、前記第1流通路が前記接続部側、前記第2流通路が前記タンク側となるように、前記ハウジングを前記分岐配管に介装されており、
前記制御回路部は、前記ガスエンジンの駆動中は前記第1状態とされ、前記ガスエンジンの停止時及び、前記ガス燃料を前記充填口から前記タンクに充填する充填時は、前記第2状態とされる
ことを特徴とするガス燃料充填供給システム。 The gas fuel filling and supplying system provided with the solenoid valve according to claim 1.
A tank for storing gas fuel and
A filling pipe provided with a gas fuel filling port at the upstream end,
The upstream end is connected to the downstream end of the filling pipe, and the downstream side thereof is connected to the injector facing the intake passage of the gas engine.
It is provided with a branch pipe that branches from the connection portion between the filling pipe and the supply pipe and is connected to the tank.
The solenoid valve has a housing interposed in the branch pipe so that the first flow passage is on the connection portion side and the second flow passage is on the tank side.
The control circuit unit is in the first state while the gas engine is being driven, and is in the second state when the gas engine is stopped and when the gas fuel is filled into the tank from the filling port. A gas fuel filling and supply system characterized by being.
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