JP5416676B2 - ガスエンジンの燃料ガス供給システム - Google Patents

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Description

本発明は、ガスエンジンに燃料ガスを供給するガスエンジンの燃料ガス供給システムに関する。
自動車として、ガソリンを使用するガソリン自動車や軽油を使用するディーゼル車等があるが、それらの他にも圧縮天然ガス（ＣＮＧ）や圧縮水素等の燃料ガスを使用するガスエンジン自動車が知られている。ガスエンジン自動車では、燃料ガスが高圧タンク等に貯蔵されており、貯蔵された高圧の燃料ガスが燃料ガス供給システムを介してガスエンジンに供給される。燃料ガス供給システムとしては、例えば特許文献１のようなガスエンジンの燃料供給装置が知られている。
特許文献１に記載のガスエンジンの燃料供給装置は、燃料噴射弁（ガスインジェクタ）を備えており、燃料噴射弁とボンベ（高圧タンク）との間が配管によって繋がっている。この配管には、ボンベ側から順に主止弁、レギュレータ、及び低圧燃料遮断弁が介在している。主止弁及び低圧燃料遮断弁は、配管内の通路を開閉可能になっており、ガスエンジンを停止する際に通路を閉じてガスエンジンへの燃料ガスの供給を遮断し、逆にガスエンジンを作動させる際に通路を開いてガスエンジンに燃料ガスを供給可能な状態にする。レギュレータは、ボンベから流れてくる高圧の燃料ガスを所定圧に減圧して燃料噴射弁へ導くようになっている。
このような構成を有するガスエンジンの燃料供給装置では、ボンベに貯留された燃料ガスが主止弁を通ってレギュレータに導かれ、レギュレータにて減圧された後、低圧燃料遮断弁を通って燃料噴射弁に導かれる。燃料噴射弁は、ＥＣＵ等から指令に応じた燃料ガス量をガスエンジンに噴射する。
特開２００２−２９５３１３号公報
特許文献１に記載のガスエンジンの燃料供給装置のような燃料ガス供給システムでは、燃料噴射弁から噴射される燃料ガスを計量するセンサが設けられておらず、またセンサ等で計量することが困難である。そのため、燃料噴射弁自体が計量機能を有している必要があり、例えば、単位時間の開閉により噴射される燃料ガスの噴射量や、１回の燃料ガス噴射により噴射される燃料ガスの噴射量を予め推定しておき、開閉時間や噴射回数によって燃料ガスの噴射量を制御している。
単位時間又は１回当りの燃料ガスの噴射量は、燃料噴射弁に導かれる燃料ガスが所定の一定圧力であるという仮定で推定されている。しかし、一般的にレギュレータは、減圧後の燃料ガスの圧力、つまり二次圧が変動しており、二次圧は必ずしも一定ではない。また、レギュレータから燃料噴射弁の間を流れる燃料ガスは、タンク内に比べてかなり低圧になっており、そこで大きな圧力損失が生じ、圧力損失は流量により大きく変動する。このように燃料噴射弁に導かれる燃料ガスの圧力は、必ずしも一定ではなく、また推定値より大幅に下回っていることがあり、単位時間又は１回当りに噴射される燃料ガスの噴射量は、推定量から大きく離れていることがある。そうすると、ガスエンジンから所望の出力を取り出すことができないことがある。
そこで本発明は、変動の少ない一定圧力の燃料ガスを燃料ガス供給手段に供給できるガスエンジンの燃料ガス供給システムを提供することを第１の目的としている。
また、本発明は、構成機器の点数が低減されたガスエンジンの燃料ガス供給システムを提供することを第２の目的としている。
本発明のガスエンジンの燃料ガス供給システムは、ガスエンジンに燃料ガスを供給するシステムであって、前記ガスエンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、高圧の前記燃料ガスが貯蔵される高圧タンクと前記燃料ガス供給手段とを接続する供給通路と、前記供給通路に設けられ、前記供給通路を流れる燃料ガスの圧力を流される電流に応じた圧力に調圧する電磁式調圧弁と、前記電磁式調圧弁に流す電流を制御する制御手段と、前記電磁式調圧弁より前記燃料ガス供給手段側において、燃料ガスの圧力を検出する低圧側圧力検出手段とを備え、前記電磁式調圧弁は、前記制御手段から流される電流が止められると前記供給通路を閉じるノーマルクローズ形の弁であり、前記制御手段は、前記低圧側圧力検出手段で検出されるガス圧力が予め定められた目標圧力になるように前記電流を制御するようになっており、前記電磁式調圧弁は、前記高圧タンクに接続される一次ポートと前記ガスエンジンに接続される二次ポートとを繋ぐ弁通路を有するハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、前記弁通路を閉じる閉位置と前記弁通路を開く開位置との間で移動して前記弁通路の開度を制御する弁体と、前記弁体を前記閉位置の方に付勢する復帰用ばねと、前記制御手段から流される電流に応じた励磁力を前記弁体に与えて、前記弁体を開位置の方に移動させる電磁比例ソレノイドと、前記弁体と前記ハウジングとの間に介在し、前記閉位置と前記開位置との間で摺動できるように前記弁体を支持する軸受部材と、前記軸受部材の両側を封止する第１シール部材及び第２シール部材とを備え、前記ハウジング内には、前記二次ポートに繋がる圧力帰還室が形成され、前記第２シール部材は、前記圧力帰還室の内圧に応じた作用力を前記弁体に与えて、前記弁体を前記閉位置の方へと移動させるようになっているものである。
本発明に従えば、低圧側圧力検出手段が検出する燃料ガスの圧力が目標圧力から外れていると、制御手段が前記燃料ガスの圧力が目標圧力になるように電磁式調圧弁に流れる電流を調整し、前記燃料ガスの圧力をフィードバック制御する。このようにフィードバック制御することで、前記燃料ガスの圧力が目標圧力で一定に保持され、変動の少ない一定圧力の燃料ガスを燃料ガス供給手段に供給できる。
また、本発明では、電磁式調圧弁がノーマルクローズ形の弁であるので、燃料ガスの圧力を調整すべく電磁式調圧弁に流していた電流を止めることで、供給通路を緊急遮断することができる。これにより、例えば、燃料ガス供給手段に意図しない高圧の燃料ガスが供給されても供給通路を直ぐに遮断することができ、燃料ガス供給手段が損傷することを防ぐことができる。また、電磁式調圧弁が遮断機能を有するので、供給通路に設ける遮断弁の数を減らすことができ、燃料ガス供給システムの製造コストを低減することができる。また、燃料ガス供給システムの構成機器を低減することで、燃料ガス供給システムにおける圧力損失を低減し、且つ小形化を図ることができる。
更に、本発明では、電磁比例ソレノイドの励磁力を変えることで弁通路の開度を変えて二次ポートから出力される圧力、つまり二次圧を調圧することができるようになっており、前記励磁力を目標圧力に応じた力に設定することで二次圧を目標圧力に制御することができる。また、二次圧は圧力帰還室に導かれており、第２シール部材は、この圧力帰還室の内圧に応じた作用力を弁体に与えて弁体を閉位置方向に移動させるようになっている。このような作用力を受ける弁体は、弁体が受ける二次圧、第２シール部材から受ける作用力、励磁力、並びに復帰用ばねによる付勢力等、弁体に作用する力が釣り合う位置まで弁体が移動し、前記力が釣り合うように弁通路の開度が調整される。これにより、二次圧が変動しても、前記弁通路の開度が調整されて前記二次圧が目標圧力に戻される。そのため、二次圧が目標圧力にて保持される。このように前記電磁式調圧弁は、二次圧を目標圧力で保持することができるため、圧力制御性が高く、高圧の燃料ガスをより正確に可変調圧することができる。
また、本発明では、軸受部材により弁体が円滑に移動できるようになっているので、目標圧力に対する追従性が向上している。そして、軸受部材の両側に第１及び第２シール部材が設けられているので、燃料ガスが軸受部材の方に流入することがなく、軸受部材が燃料ガスに曝されることがない。これにより、燃料ガスに対する腐食耐性がない材料を軸受部材に使用することが可能になり、軸受部材の材料の選択肢が増加する。更に、例えば軸受部材をグリス潤滑したときに、使用したグリスが燃料ガスと共に二次ポート側に流出することを防ぐことができる。これにより、弁体の円滑な移動を実現するとともに、燃料ガスへのグリスの混入を防ぐことができる。
上記発明において、前記弁体は、前記弁体が開位置に向かう方向に前記二次ポートの圧力が作用する二次側受圧部と、前記弁体が閉位置に向かう方向に前記圧力帰還室の圧力が作用する圧力帰還室側受圧部とを備え、前記圧力帰還室側受圧部の受圧面積は、前記二次側受圧部の受圧面積よりも大きいことが好ましい。
上記構成に従えば、二次側受圧部及び圧力帰還室側受圧部で共に二次圧を受圧するが、前記圧力帰還室側受圧部の受圧面積が前記二次側受圧部の受圧面積よりも大きいので、各受圧部に作用する力が閉位置に向かう方向に作用する。それ故、電磁比例ソレノイドが駆動していないときに弁体が閉位置の方向に付勢されるようになり、より信頼性の高いノーマルクローズ形の弁構造を実現することができる。
上記発明において、前記弁体は、前記弁体が開位置に向かう方向に前記一次ポートの圧力が作用する第一受圧面と、前記弁体が閉位置に向かう方向に前記一次ポートの圧力が作用する第二受圧面とを備え、前記第一受圧面の受圧面積と前記第二受圧面の受圧面積は略同一であることが好ましい。
上記構成に従えば、第一受圧面及び第二受圧面で夫々受ける一次圧が相殺される。これにより、一次圧の変動に起因する弁体への作用力の変動を略ゼロとすることができ、二次圧の圧力制御性を更に向上させることができる。また、電磁比例ソレノイドの励磁力を小さくすることができ、電磁式調圧弁を小形化することができる。
上記発明において、前記低圧側圧力検出手段は、前記ガス供給手段付近に設けられていることが好ましい。
上記構成に従えば、供給通路やそこに介在する様々な機器で生じる燃料ガスの圧力損失に関係なく燃料ガス供給手段に導かれる燃料ガスの圧力を目標圧力に制御することができるので、供給通路の長さや供給通路に介在させる機器の構成等に対する自由度が増し、燃料ガス供給システムの設計の自由度が向上する。
上記発明において、前記制御手段は、前記低圧側圧力検出手段で検出されるガス圧力が予め定められた許容圧力以上になると、前記電磁式調圧弁に流す電流を止めるようになっていることが好ましい。
上記構成に従えば、燃料ガス供給手段に導かれる燃料ガスの圧力が急激に上昇した時に燃料ガス供給手段への燃料ガス供給を止めることができる。これにより、燃料ガス供給手段における燃料ガスの圧力が許容圧力以上の異常圧力に上昇することを防ぐことができる。
上記発明において、前記供給通路において前記電磁式調圧弁より上流側に設けられ、前記電磁式調圧弁への燃料ガスの供給を遮断可能な電磁式開閉弁を更に備えることが好ましい。
上記構成に従えば、高圧タンクと燃料ガス供給手段との間に、遮断機能を有する電磁式調圧弁及び電磁式開閉弁の２つの弁が設けられ、これら２つの弁により高圧タンクと燃料ガス供給手段との間を遮断することができる。このように遮断機能を有する２つの弁を設けることで燃料ガス供給システムの遮断機能を冗長化させることができ、燃料ガス供給システムの安全性を向上させることができる。
上記発明において、前記電磁式調圧弁は、前記高圧タンクの供給口に設置されるインタンク型又はオンタンク型の容器元弁に含まれていることが好ましい。
上記構成に従えば、高圧タンクの供給口に電磁式調圧弁が配置されるので、高圧タンクからの出力圧力レベルが低圧になり、システムの安全性が向上する。
本発明によれば、変動の少ない一定圧力の燃料ガスを燃料ガス供給手段に供給できるガスエンジンの燃料ガス供給システムを提供することができる。
第１実施形態の燃料ガス供給システムの構成を示す回路図である。 第１実施形態の燃料ガス供給システムに備わる電磁式調圧弁の構成を示す断面図である。 第２実施形態の燃料ガス供給システムの構成を示す回路図である。 第３実施形態の燃料ガス供給システムの構成を示す回路図である。 第４実施形態の燃料ガス供給システムの構成を示す回路図である。
以下では、前述する図面を参照しながら、本発明の第１乃至第４実施形態に係るガスエンジン２の燃料ガス供給システム（以下、単に「燃料ガス供給システム」ともいう）１，１Ａ〜１Ｃについて説明する。なお、以下に説明する燃料ガス供給システム１，１Ａ〜１Ｃは、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
［第１実施形態］
圧縮天然ガス自動車や水素ガス自動車等の車両は、ガスエンジン２、高圧タンク３及び燃料供給システム１を備えており、このガスエンジン２で燃料ガス（圧縮天然ガス（ＣＮＧ）や水素ガス等）を燃焼することによって駆動力を得て駆動輪を動かすようになっている。ガスエンジン２は、燃料供給システム１を介して高圧タンク３に接続されている。高圧タンク３は、例えば３５〜７０ＭＰａ、又はそれ以上の高圧の燃料ガスを貯留することができるようになっており、燃料ガス供給システム１は、高圧タンク３に貯留されている燃料ガスをガスエンジン２に燃料ガスを供給するようになっている。以下では、燃料ガス供給システム１の構成について説明する。
＜供給回路＞
燃料ガス供給システム１は、アクセルペダル等の図示しない入力手段の入力に応じてガスエンジン２への燃料ガスの供給量を調整するようになっており、供給通路４と、ガスインジェクタ５、電磁式調圧弁６と、電磁式開閉弁７と、安全リリーフ弁８と、低圧側圧力センサ９と、制御器１０とを備えている。供給通路４は、燃料ガスが流れる通路であり、その一端に高圧タンク３が繋がっている。また、供給通路４の他端側には、ガスインジェクタ５が設けられている。なお、供給通路４の他端側は、必ずしも複数の通路に分岐している必要はない。
燃料ガス供給手段であるガスインジェクタ５は、ガスエンジン２内に燃料ガスを直接又は間接的に噴射して供給するようになっている。ガスインジェクタ５は、図示しないＥＣＵ（Electronic Control unit）に接続されており、ＥＣＵは、ガスインジェクタ５に対してデューティー比を変えてガスエンジン２に噴射する燃料ガスの量（つまり、噴射量）を調整するデューティー制御を実行している。また、供給通路４のガスインジェクタ５の上流側には、電磁式調圧弁６が設けられている。
電磁式調圧弁６は、供給通路４に介在しており、高圧タンク３から流出する高圧の燃料ガスを低圧の一定圧力に調圧してガスエンジン２に供給する機能を有している。電磁式調圧弁６は、その具体的な構成については後述するが、ノーマルクローズ形の弁であり、そこに流れる電流を止めることで供給通路４を遮断する機能を有している。そして、この電磁式調圧弁６より上流側には、電磁式開閉弁７が介在している。電磁式開閉弁７は、供給通路４に介在し、供給通路４を開閉する機能を有しており、図示しない操作手段で操作されると、供給通路４を開閉するようになっている。また、電磁式調圧弁６及び電磁式開閉弁７は、電磁式調圧弁６の下流側の圧力が許容圧力（例えば、常用の圧力よりも高くガスインジェクタ５の耐圧より低い圧力）になると、流れる電流が遮断されて供給通路４を遮断するようになっている。このように、供給通路４に遮断機能を有する２つの弁６，７が介在させることで、燃料ガス供給システム１の遮断機能を冗長化さている。これにより、供給通路４の遮断性能が向上し、燃料ガス供給システム１の安全性を向上させることができる。
このように供給通路４に介在する電磁式開閉弁７及び電磁式調圧弁６は、高圧タンク３の開口部に設けられ、前記開口部を塞ぐバルブブロック１１に一体的に設けられており、それら２つの弁６，７によって容器元弁１２が構成されている。容器元弁１２は、これら２つの弁６，７をインタンク型又はオンタンク型の電磁弁として備える電磁式容器元弁として構成されている。このように電磁式調圧弁６を容器元弁１２に含めることで、高圧タンク３からの出力圧力レベルを低圧にすることができ、燃料ガス供給システム１の安全性が大幅に向上する。また、電磁式開閉弁７は、電流により遠隔操作可能であるので、例えば緊急時に高圧タンク３を緊急遮断することができ、燃料ガス供給システム１の安全性を向上させることができる。
また、電磁式開閉弁７と電磁式調圧弁６との間には、高圧側圧力センサ５４が設けられ、この高圧側圧力センサ５４により測定される圧力によりタンク３内の残量を確認するようになっている。更に、供給通路４には、電磁式調圧弁６とガスインジェクタ５との間において、上流側から順に安全リリーフ弁８及び低圧側圧力センサ９が繋がっている。安全リリーフ弁８は、いわゆるリリーフ弁であり、バルブブロック１１内に設けられている。安全リリーフ弁８は、電磁式調圧弁６より下流側の圧力が予め定められた制限圧力より高くなると、作動するようになっている。また、低圧側圧力検出手段である低圧側圧力センサ９は、電磁式調圧弁６より下流側の圧力、即ち供給通路４の低圧側の圧力を検出するようになっている。この低圧側圧力センサ９は、制御器１０に電気的に接続され、検出された圧力を制御器１０に送信するようになっている。
制御手段である制御器１０は、ＥＣＵと低圧側圧力センサ９とに接続されている。制御器１０は、ＥＣＵから目標圧力を受信するようになっている。制御器１０は、電磁式調圧弁６に流す電流を調整してガスインジェクタ５に流れるガス圧を制御する機能を有している。具体的に説明すると、制御器１０は、目標圧力と低圧側圧力センサ９の検出圧とに基づいて電磁式調圧弁６に流す電流を調整し、検出圧が目標圧力になるようにガスインジェクタ５に流れるガス圧をフィードバック制御するようになっている。
このようにフィードバック制御の一部の機能を担う低圧側圧力センサ９は、安全リリーフ弁８より下流側であれば何れの位置に設けられてもよいが、供給通路４においてガスインジェクタ５の近く（ガスインジェクタ５に近ければ近いほど望ましい）に設けられることが好ましい。というのも、燃料ガス供給システム１では、供給通路４やそこに介在する様々な機器において生じる燃料ガスの圧力損失に関係なく、低圧側圧力センサ９が検出する圧力が目標圧力になるように制御器１０が電磁式調圧弁６に流れる電流を調整している。そのため、低圧側圧力センサ９をガスインジェクタ５の近くに設けると、より目標圧力に近いガス圧の燃料ガスをガスインジェクタ５に供給することができる。それ故、供給通路４の長さや供給通路４に介在させる機器の構成等に対する自由度が増し、燃料ガス供給システム１の設計の自由度が向上する。
ガスエンジン自動車では、ガスインジェクタ５及びガスエンジン２に一定圧力の燃料ガスが供給されていることが望ましく、前述する燃料ガス供給システム１が好適に適用できる。また、一定圧力を供給する燃料ガス供給システム１では、目標圧力を一定値にすればよく、簡単な制御システムで供給システムを実現できる。
更に、制御器１０は、電磁式調圧弁６に電気的に接続され、低圧側圧力センサ９で検出された圧力が許容圧力を超えると、電磁式調圧弁６を作動させて供給通路４を遮断するようになっている。
＜電磁式調圧弁＞
以下では、前述した燃料ガス供給システム１にて設けられている電磁式調圧弁６の構成について、詳述する。なお、以下の説明における上下、左右、及び前後等の方向の概念は、説明の便宜上使用するものであって、電磁式調圧弁６に関して、それらの構成の配置及び向き等をその方向に限定することを示唆するものではない。また、以下で説明する電磁式調圧弁６は、電磁式調圧弁の一実施形態に過ぎず、後述する形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
電磁式調圧弁６は、図２に示すようにハウジング２１を備えている。ハウジング２１には、一次ポート２１ａ、弁体孔２１ｂ、及び二次ポート２１ｃが形成されている。一次ポート２１ａは、電磁式開閉弁７（図１参照）に繋がっており、ハウジング２１に形成されている一次側通路２１ｄを介して弁体孔２１ｂに繋がっている。
弁体孔２１ｂは、上下に延在する軸線Ｌ１に沿って延在しており、その断面が円形状になっている。弁体孔２１ｂは、その中間部分に残余部より大径に形成された弁空間２１ｅを有しており、この弁空間２１ｅに一次側通路２１ｄが繋がっている。また、弁体孔２１ｂは、前記弁空間２１ｅより上側の二次側領域２１ｇで二次側通路２１ｆと繋がっている。二次側通路２１ｆは、ハウジング２１に形成されており、弁体孔２１ｂは、この二次側通路２１ｆを介して二次ポート２１ｃに繋がっている。また、二次ポート２１ｃは、供給通路４（図１参照）を介してガスインジェクタ５と繋がっている。このように一次ポート２１ａと二次ポート２１ｃとは、一次側通路２１ｄ、弁空間２１ｅ、二次側領域２１ｇ及び二次側通路２１ｆを介して繋がっており、一次側通路２１ｄ、弁空間２１ｅ、二次側領域２１ｇ及び二次側通路２１ｆによって、一次ポート２１ａと二次ポート２１ｃとを繋ぐ弁通路２２が構成されている。
また、ハウジング２１は、座部２３を有している。座部２３は、二次側領域２１ｇと弁空間２１ｅとを繋ぐ開口付近に位置しており、この開口を外囲するように形成されている。そして、この座部２３に着座するように、ハウジング２１の弁体孔２１ｂに弁体２４が挿入されている。弁体２４は、弁体孔２１ｂの軸線Ｌ１に沿って位置しており、その先端部（つまり、上端部）２４ａが二次側領域２１ｇに位置している。弁体２４は、大略的に円柱状になっており、先端部２４ａ側にテーパ部２４ｂを有している。テーパ部２４ｂは、上側に向かって先細りのテーパ形状になっており、弁体２４が図２に示すような閉位置に位置しているときに座部２３に着座して弁通路２２を塞いでいる。
更に、ハウジング２１は、弁空間２１ｅより下側にシール取付部２５を有している。シール取付部２５は、ハウジング２１の内周面に弁体孔２１ｂに突き出すように形成されており、前記内周面において周方向全周にわたって形成されている。シール取付部２５は、円環状に形成されており、その内径は、二次側領域２１ｇの孔径及び弁体２４の外径（テーパ部２４ｂより下端２４ｄ側の部分の外径）と略一致している。他方、ハウジング２１のシール取付部２５より下側の内径は、シール取付部２５の内径より大径になっている。これにより、ハウジング２１と弁体２４との間には、大略円環状の軸受部材収容空間２６が形成されている。この軸受部材収容空間２６には、軸受部材２７が収容されている。
軸受部材２７は、大略的に円筒状に形成されており、例えばボールガイド、ボール軸受、又はすべり軸受によって構成されている。軸受部材２７は、弁体２４に外装されて弁体２４とハウジング２１との間に介在し、弁体２４を支持している。これにより、弁体２４は、ハウジング２１内を軸線Ｌ１に沿って上下方向に円滑に移動できるようになっている。なお、軸受部材２７は、弁体２４の動きを更に滑らかにし、且つ耐久性を向上させるべくグリス潤滑されている。
このように軸受部材２７が配置された軸受部材収容空間２６の上側には、そこを塞ぐべく、高圧シール部材２８が設けられている。高圧シール部材２８は、シール取付部２５の内周部に嵌め込むように取付けられ、弁体２４の外周に配置されている。このように配置された高圧シール部材２８は、弁体２４とシール取付部２５との間隙を封止している。
また、軸受部材収容空間２６の下側には、そこを塞ぐべく、ダイヤフラムシール２９が設けられている。第２シール部材であるダイヤフラムシール２９は、大略的に円環状に形成されたダイヤフラムであり、弁体２４の外周に配置されている。ダイヤフラムシール２９の内縁部は弁体２４に取付けられ、外縁部はハウジング２１に取付けられている。詳述すると、ダイヤフラムシール２９の内縁部は、弁体２４の下端２４ｄとそこに取り付けられた取付け部材２４ｃとで挟むことで、弁体２４に取付けられている。他方、ダイヤフラムシール２９の外縁部は、ハウジング２１を上下に２つに分割可能に構成し、それら２つの部分の間に挟まれることでハウジング２１に取付けられている。
このように軸受部材２７の上下両側が２つのシール部材２８，２９によって封止される。これにより、軸受部材収容空間２６は、ハウジング２１内に形成されている他の空間（例えば、弁空間２１ｅや二次側領域２１ｇ等）から遮断されて隔離されている。それ故、軸受部材２７が燃料ガスに曝されることがないので、燃料ガスに対する腐食耐性がない材料も軸受部材に使用することが可能になり、軸受部材の材料の選択肢が増加する。
また、軸受部材２７を潤滑するグリスも燃料ガスに曝されることがなく、更にグリスがハウジング２１内の他の空間、例えば弁空間２１ｅや二次ポート２１ｃに漏れることがない。従って、グリスが燃料ガスに混入することを防いでグリス漏れによる下流側の機器への影響をなくすことができると共に、グリスの枯渇を抑制し、軸受部材２７の潤滑状態を維持することができる。これにより、軸受部材２７の耐久性を向上させ得ると共に、弁体２４を円滑に移動させることができる。このように前記他の空間から隔離され、グリスが前記他の空間に漏れることがない軸受部材収容空間２６であるが、この軸受部材収容空間２６は、ハウジング２１に形成された大気連通路３０に繋がっており、この大気連通路３０より大気に開放されている。この大気連通路３０からは、グリスを注入することができる。
また、弁体孔２１ｂのダイヤフラムシール２９より下側には、圧力帰還室３１が形成されている。圧力帰還室３１は、ハウジング２１の底部、及びダイヤフラムシール２９によって囲まれた大略円板状の空間である。このようにハウジング２１内に形成される圧力帰還室３１内には、弁体２４の下端２４ｄが位置している。この圧力帰還室３１と軸受部材収容空間２６との間は、ダイヤフラムシール２９によって塞がれており、圧力帰還室３１は、弁体２４に形成されている均圧通路３２によって二次側通路２１ｆに繋がっている。
均圧通路３２は、二次側連通部３２ａと、連通部３２ｂとを有している。二次側連通部３２ａは、弁体２４の先端部２４ａにその半径方向に貫通するように延在しており、その両端が二次側領域２１ｇに開口している。また、二次側連通部３２ａには、連通部３２ｂが繋がっている。連通部３２ｂは、弁体２４の軸線（本実施形態では、軸線Ｌ１に略一致）に沿って形成されており、その上端が二次側連通部３２ａに繋がり、下端が圧力帰還室３１に繋がっている。従って、二次ポート２１ｃと圧力帰還室３１とは、均圧通路３２によって接続され、二次ポート２１ｃに導かれる二次圧ｐ２が均圧通路３２により圧力帰還室３１に導かれる。
また、弁体２４は、フランジ２４ｅを有している。フランジ２４ｅは、テーパ部２４ｂより下側に周方向全周にわたって形成されており、テーパ部２４ｂから更に半径方向外方に向かって突出している。フランジ２４ｅは、シール取付部２５の上端に対向するように位置しており、フランジ２４ｅとシール取付部２５の上端との間には、復帰用ばね３３が配置されている。復帰用ばね３３は、いわゆる圧縮コイルばねであり、圧縮された状態で弁体２４に外装され、弁体２４を閉位置方向（弁体２４が閉位置に向かう方向）に付勢している。付勢された弁体２４は、座部２３に着座し、弁通路２２を塞いでいる。ハウジング２１の開口端部（即ち、上端部）には、復帰用ばね３３の付勢に抗する力を弁体２４に与えるべく、電磁比例ソレノイド３４が設けられている。
励磁手段である電磁比例ソレノイド３４は、ハウジング２１の開口端部の外周に螺合して固定されている。電磁比例ソレノイド３４は、ソレノイドコイル３５を有している。ソレノイドコイル３５は、大略的に円筒状に形成され、その下端側にハウジング２１が螺合されている。ソレノイドコイル３５は、大略円筒状のケース３５ａを有し、その中にボビン３５ｂとコイル線３５ｃとが設けられている。ボビン３５ｂもまた大略円筒状に形成され、このボビン３５ｂにコイル線３５ｃに巻きつけることによってソレノイドコイル３５が構成されている。コイル線３５ｃは、制御器１０に電気的に接続されている。また、ソレノイドコイル３５内には、下端部にヨーク３６が設けられ、上端部がカバー３７によって塞がれている。そして、ヨーク３６とカバー３７との間に可動部材３８が設けられている。
可動部材３８は、磁性材料から成り、大略円柱状に形成されており、軸線Ｌ１に沿って配置されている。可動部材３８の外径は、ソレノイドコイル３５の内径より小さくなっている。可動部材３８とソレノイドコイル３５との間には、円環状のガイド部材３９が介在している。ガイド部材３９は、非磁性体から成り、可動部材３８を軸線Ｌ１に沿って上下方向に摺動可能に支持している。ヨーク３６は、可動部材３８の下端部に上下方向に対向し、互いに間隔をあけた状態で位置している。ヨーク３６は、磁性材料から成り、大略円環状に形成されている。ヨーク３６と可動部材３８は、ソレノイドコイル３５に電流を流すことで磁化し、ヨーク３６は、可動部材３８を吸引するようになっている。
また、可動部材３８の上端部とカバー３７との間には、圧縮コイルばね４０が設けられており、圧縮コイルばね４０により可動部材３８が弁体２４側へと付勢されている。可動部材３８の下端部には、押圧部材４１が設けられている。押圧部材４１は、軸線Ｌ１に沿って延在し、ヨーク３６内に挿通されている。押圧部材４１の基端部は、可動部材３８に固定されている。押圧部材４１の先端は、部分球面状に形成されており、弁体２４の先端部２４ａに当接している。また、押圧部材４１は、可動部材３８を介して圧縮コイルばね４０により付勢されており、その先端が弁体２４の先端部２４ａに押し付けられている。それ故、押圧部材４１は、ソレノイドコイル３５に電流を流して可動部材３８をヨーク３６の方に吸引させることで電流に応じた力で弁体２４を開位置方向に押して弁通路２２を開くようになっている。
このように構成されている電磁式調圧弁６は、弁体２４のテーパ部２４ｂ及びフランジ２４ｅの上面（第１受圧面に相当する受圧面Ｐ１）で高圧タンク３から弁空間２１ｅに導かれた一次圧ｐ１を開位置方向に受圧し、フランジ２４ｅの下面（第２受圧面に相当する受圧面Ｐ２）において、前記一次圧ｐ１を閉位置方向に受圧している。なお、受圧面Ｐ１は、テーパ面の一部分の領域であって、平面視で二次側領域２１ｇより半径方向外側の領域である。各受圧面Ｐ１，Ｐ２において、一次圧ｐ１は、互いに抗する方向に作用しており、互いに打ち消し合っている。受圧面Ｐ１，Ｐ２の受圧面積は、弁体２４のフランジ２４ｅより下端２４ｄ側の外径ｒ２と二次側領域２１ｇの内径（つまり、シート径ｒ１）とが略同じ径を有しているので、略同一になっている。それ故、受圧面Ｐ１で受ける一次圧ｐ１による作用力と、受圧面Ｐ２で受ける一次圧ｐ１による作用力とが互いに相殺され、弁体２４における一次圧ｐ１の変動による影響を略ゼロにすることができる。
また、電磁式調圧弁６は、弁体２４の先端及びテーパ部２４ｂのテーパ面（受圧面Ｐ３）において二次側領域２１ｇを流れる二次圧ｐ２を開位置方向に受圧し、ダイヤフラムシール２９及び弁体２４の下端２４ｄ（受圧面Ｐ４）において圧力帰還室３１に導かれた二次圧ｐ２を閉位置方向に受圧する。なお、受圧面Ｐ３は、平面視で二次側領域２１ｇに重なる領域である。受圧面Ｐ３，Ｐ４で受圧する二次圧ｐ２は、互いに抗する方向に作用している。
受圧面Ｐ３の受圧面積は、シート径ｒ１に応じて決まり、受圧面Ｐ４の受圧面積は、ダイヤフラムシール２９の有効径ｒ３に応じて決まる。シート径ｒ１が弁体２４の外径ｒ２と略同じであるのに対して、ダイヤフラムシール２９の有効径ｒ３は、前記シート径ｒ１及び弁体２４の外径ｒ２より大きくなっている。それ故、受圧面Ｐ３に比べて受圧面Ｐ４の方が受圧面積が大きくなっている。これにより、弁体２４には、各受圧面Ｐ３，Ｐ４で受ける二次圧ｐ２による作用力が完全に相殺されず、各受圧面Ｐ３，Ｐ４における受圧面積の差に応じた作用力が閉位置方向に作用している。
また、弁体２４は、このような作用力を受けているだけでなく復帰用ばね３３によっても閉位置方向に付勢されている。そのため、電磁式調圧弁６は、ソレノイドコイル３５への電流が遮断された状態で弁体２４が座部２３に着座するようになっており、ノーマルクローズ形の弁として構成されている。このように構成される電磁式調圧弁６は、遮断弁として利用されており、制御器１０は、低圧側圧力センサ９の検出圧が許容圧力以上になると、ソレノイドコイル３５に流す電流を遮断して電磁式調圧弁６によって弁通路２２を緊急遮断する。このように緊急遮断することにより、例えば、ガスインジェクタ５に意図しない高圧の燃料ガスが供給されても供給通路４を直ぐに遮断することができ、ガスインジェクタ５が損傷することを防ぐことができる。
電磁式調圧弁６が遮断機能を有するので、供給通路４に設ける遮断弁の数を減らすことができ、燃料ガス供給システム１の構成機器の数を減らすことができ、燃料ガス供給システム１の製造コストを低減することができる。また、遮断弁の数を減らすことで、燃料ガス供給システム１における圧力損失を低減することができる。これにより、高圧タンク３における使用限界圧力を低くすることができ、自動車の走行航続距離を大幅に長くすることができる。また、遮断弁の数を減らすことで、燃料ガス供給システム１の小形化を図ることができる。
＜電磁式調圧弁の動作＞
以下では、図２を参照しながら電磁式調圧弁６の動作について説明する。まず、制御器１０がＥＣＵから受信する目標圧力に応じた電流をソレノイドコイル３５に流す。そうすると、可動部材３８に励磁力が作用し、可動部材３８がヨーク３６の方へ吸引される。これにより、押圧部材４１によって弁体２４が開位置方向に押されて座部２３から離れる。そうすると、弁通路２２が開いて弁空間２１ｅの燃料ガスが二次側領域２１ｇへと流れる。この際、弁体２４と座部２３との間に形成されるオリフィス（図示せず）により弁空間２１ｅから二次側領域２１ｇに流れる燃料ガスが二次圧ｐ２に減圧される。
このようにして減圧された二次圧ｐ２の燃料ガスは、二次側通路２１ｆを通って二次ポート２１ｃから出力されると共に、一部が均圧通路３２を通って圧力帰還室３１に導かれる。ダイヤフラムシール２９は、圧力帰還室３１に導かれた燃料ガスの二次圧ｐ２を受圧する。弁体２４は、可動部材３８が受ける励磁力、受圧面Ｐ３，Ｐ４で夫々受ける二次圧ｐ２による作用力、及び復帰用ばね３３のばね力が釣り合う位置まで移動し、前記力が釣り合うように弁通路２２の開度（つまり、オリフィスの開度）を調整する。これにより、二次圧ｐ２が変動しても、弁通路２２の開度が調整されて二次圧ｐ２が目標圧力に戻される。そのため、二次圧ｐ２が目標圧力にて保持される。
更に具体的に説明すると、例えば、二次圧ｐ２が目標圧力より低い場合、励磁力による開位置方向の力が二次圧ｐ２による作用力及びばね力による閉位置方向の力より大きくなり、弁体２４が座部２３から離れるように開位置方向に移動する。それ故、弁通路２２の開度が広がって二次圧ｐ２が上昇し、二次圧ｐ２による作用力、励磁力、及び復帰用ばね３３のばね力が釣り合う位置、つまり二次圧ｐ２が目標圧力になる位置まで弁体２４が移動し、二次圧ｐ２が目標圧力に戻される。このように、電磁式調圧弁６は、二次圧ｐ２が変動してもそれに合わせて弁通路２２の開度を制御し、二次圧ｐ２を目標圧力に調圧することができる。従って、電磁式調圧弁６は、圧力制御性が高く、高圧の燃料ガスをより正確に目標圧力に可変調圧することができる。なお、二次圧ｐ２が目標圧力より高い場合、前述する動きとは逆に、二次圧p２が目標圧力に戻すように弁体２４が閉方向に移動する。
このように動作する電磁式調圧弁６では、弁体２４が軸受部材２７により支持されて円滑に移動できるようになっている。それ故、二次圧ｐ２が変動しても二次圧ｐ２を目標圧力に戻すべく弁体２４が素早く動くので、電磁式調圧弁６の目標圧力に対する追従性を向上させることができる。これにより、二次圧ｐ２の変動幅を小さくすることができる。
＜燃料ガスの供給動作＞
以下では、燃料ガス供給システム１における燃料ガスの供給動作について図１を参照しながら説明する。燃料ガス供給システム１では、ＥＣＵの指令等により電磁式開閉弁７が作動して供給通路４を開き、高圧タンク３内の燃料ガスを電磁式調圧弁６に流す。流された燃料ガスは、電磁式調圧弁６によって前述のように目標圧力に調圧され、その後、供給通路４を通ってガスインジェクタ５に導かれる。その際、低圧側圧力センサ９によって燃料ガスのガス圧が検出され、その検出結果が制御器１０に送信される。
制御器１０は、低圧側圧力センサ９で検出された燃料ガスの圧力（つまり、検出圧）と目標圧力とを比較し、検出圧が目標圧力よりも低い場合、検出圧と目標圧力との偏差を補正するように電磁式調圧弁６に流す電流を大きくして弁通路２２の開度を大きくし、電磁式調圧弁６の二次圧ｐ２を上昇させる。そして、検出圧が目標圧力に達すると、電磁式調圧弁６に流す電流を保持して弁通路２２の開度を維持する。なお、電磁式調圧弁６に流す電流を大きくしすぎて検出圧が目標圧力より高くなっている場合、検出圧と目標圧力との偏差を補正するように電磁式調圧弁６に流す電流を小さくして弁通路２２の開度を小さくして二次圧ｐ２を下降させる。
このように、制御器１０は、電磁式調圧弁６から出力される二次圧ｐ２を調整してガスインジェクタ５に導かれる燃料ガスの圧力（つまり、供給圧）を一定の目標圧力になるようにフィードバック制御し、そして前記供給圧を目標圧力に保持することができる。これにより、供給圧をより高精度に制御し、且つより安定した一定圧力に保つことができ、ＥＣＵからの指令に対してより高精度な質量流量の燃料ガスをガスエンジン２に供給することができる。ガスエンジン自動車ではガスインジェクタ５への供給圧を一定に保つことが望ましい。そこで、本発明の燃料供給システム１では目標圧力を一定値にすればよく、制御が容易であり、燃料ガス供給装置１を好適にガスエンジン自動車に適用することができる。
このように構成される電磁式調圧弁６では、受圧面Ｐ１及び受圧面Ｐ２の受圧面積を略同一にしているので、弁体２４が一次圧ｐ１から受ける作用力を相殺されている。これにより、高圧タンク３内の燃料ガスの残量が少なくなる等して一次圧ｐ１が変動しても、その一次圧ｐ１の変動に起因する弁体への作用力の変動を抑えることができる。それ故、高圧の燃料ガスに対する圧力制御性を向上させることができ、二次圧ｐ２をより正確に制御することができる。また、一次圧ｐ１から受ける作用力を相殺することで、電磁比例ソレノイド３４に必要とされる励磁力を小さくすることができ、電磁式調圧弁６を小形化することができる。なお、受圧面Ｐ１及び受圧面Ｐ２の受圧面積は、必ずしも略同一する必要なく、上述するようにフィードバック制御しているので、前記受圧面積同士が異なっていても、供給圧を高精度且つ安定して目標圧力に保つことができる。
［第２実施形態］
第２実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ａは、第１実施形態に係る燃料ガス供給システム１と構成が類似している。従って、燃料ガス供給システム１Ａの構成については、第１実施形態に係る燃料ガス供給システム１と異なる点についてだけ説明し、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
第２実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ａでは、バルブブロック１１に電磁式開閉弁７だけが設けられ、電磁式開閉弁７により容器元弁１２Ａが構成されている。また、電磁式開閉弁７以外の構成である電磁式調圧弁６、安全リリーフ弁８、及び高圧側圧力センサ５４は、バルブブロック１１と異なる別ブロック１３に設けられて別置きとなっている。
このように電磁式調圧弁６等の構成を別ブロック１３に設けても、フィードバック制御することでガスインジェクタ５への供給圧を高精度且つ安定して目標圧力に保つことができ、ガスインジェクタ５からガスエンジン２に所望の量の燃料ガスを高精度で噴射して供給することができる。
その他、第２実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ａは、第１実施形態に係る燃料ガス供給システム１と同様の作用効果を奏する。
［第３実施形態］
第３実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ｂは、第１実施形態に係る燃料ガス供給システム１と構成が類似している。従って、第３実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ｂの構成について、第１実施形態に係る燃料ガス供給システム１と異なる点についてだけ説明する。
第３実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ｂでは、電磁式調圧弁６、電磁式開閉弁７、安全リリーフ弁８、及び高圧側圧力センサ５４の全ての構成がバルブブロック１１と異なる別ブロック１３に設けられて別置きとなっている。また、バルブブロック１１には、手動開閉弁１４が設けられている。手動開閉弁１４は、供給通路４において電磁式開閉弁７より更に上流側に設けられ、供給通路４を開閉することができる。手動開閉弁１４は、手動で作動させることができる手動操作弁であり、供給通路４で漏れが生じた場合や別ブロック１３を修理したり取替えたりする際に手動開閉弁１４を操作することで供給通路４が閉じられる。このように構成される手動開閉弁１４が容器元弁１２Ｂを構成している。
このように供給通路４に手動開閉弁１４を設けても、フィードバック制御することでガスインジェクタ５への供給圧を高精度且つ安定して目標圧力に保つことができ、ガスインジェクタ５からガスエンジン２に所望の量の燃料ガスを高精度で噴射して供給することができる。
その他、第３実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ｂは、第１実施形態に係る燃料ガス供給システム１と同様の作用効果を奏する。
［第４実施形態］
第４実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ｃは、第１実施形態に係る燃料ガス供給システム１と構成が類似している。従って、第４実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ｃの構成について、第１実施形態の燃料ガス供給システム１と異なる点についてだけ説明する。
燃料ガス供給システム１Ｃでは、電磁式調圧弁６及び安全リリーフ弁８がバルブブロック１１と異なる別ブロック１３に設けられて別置きとなっており、供給通路４においてバルブブロック１１と電磁式調圧弁６との間には、中圧用圧力センサ６０が介在している。また、燃料ガス供給システム１Ｃは、機械式減圧弁６１と、中圧用リリーフ弁６２とを更に有し、これらの構成が電磁式開閉弁７、及び高圧側圧力センサ５４と共にバルブブロック１１に設けられており、容器元弁１２Ｃを構成している。
機械式減圧弁６１は、供給通路４において、電磁式開閉弁７と電磁式調圧弁６との間、更に具体的に言うと高圧側圧力センサ５４の下流側に介在している。機械式減圧弁６１は、下流側の圧力に応じて供給通路４の開度を調整し、下流側の圧力をガスインジェクタ５に供給する供給圧より高い圧力に減圧する弁である。この機械式減圧弁６１の下流側に中圧用リリーフ弁６２が設けられており、中圧用リリーフ弁６２は、機械式減圧弁６１と電磁式調圧弁６との間が予め定められた圧力（電磁式調圧弁６やバルブブロック１１外の配管の耐圧未満の圧力）になると作動して燃料ガスを大気開放するようになっている。
このように構成される燃料ガス供給システム１Ｃでは、機械式減圧弁６１により燃料ガスが高圧から中圧に減圧された後に電磁式調圧弁６により低圧に減圧されるので、燃料ガスをより高精度で安定した一定圧に減圧することができる。これにより、高精度な質量流量の燃料ガスをガスエンジン２に供給することができる。また、機械式減圧弁６１により燃料ガスを高圧から中圧に減圧することで、バルブブロック１１からの出力圧力レベルを抑えつつ、一度に低圧に減圧する場合よりも供給通路４での圧力損失を抑えることができる。供給通路４での圧力損失を抑えることで、高圧タンク３における使用限界圧をより低くすることができる。従って、燃料ガスを高圧から中圧に一旦減圧することで、燃料ガス供給システム１Ｃの安全性を向上させつつ、高圧タンク３の使用限界圧力を低くすることができる。
また、本実施形態のように、供給通路４に様々な構成を設けても、フィードバック制御することでガスインジェクタ５への供給圧を高精度且つ安定した圧力に保つことができ、ガスインジェクタ５からガスエンジン２に所望の量の燃料ガスを高精度で噴射して供給することができる。
その他、第４実施形態に係る燃料ガス供給システム１Ｃは、第１実施形態に係る燃料ガス供給システム１と同様の作用効果を奏する。
［その他の形態について］
第１乃至第４実施形態では、圧力帰還室３１の二次圧ｐ２をダイヤフラムシール２９で受圧しているが、必ずしもダイヤフラムシールでなくてもよく、Ｏリングなどの低圧シール部材であってもよい。この場合、弁体２４の下端側の外径をシート径より大きくすることによって、第１実施形態の電磁式調圧弁６と同様の作用効果を達成することができる。また、本実施形態の電磁式調圧弁６は、プッシュ型の電磁式調圧弁であるが、プル型の電磁式調圧弁であってもよい。
また、第１乃至第４実施形態では、各機器配設の例を示しているが、例えば第４実施形態で機械式減圧弁６１を別ブロックに配設するなど基本構成回路を変更せずに配置を変えても良い。また、中圧用リリーフ弁６２を排除したり、供給通路４を緊急遮断する電磁開閉弁を電磁式調圧弁６の下流に追加するなど、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成機器を追加、削除、変更しても良い。
さらに、第１乃至第４実施形態では、ガスインジェクタ５によってガスエンジン２に燃料ガスが供給される場合について説明しているけれども、ガスインジェクタ５に代えて低圧用調圧弁であってもよい。また、ＥＣＵと制御器１０とが別々に構成されているけれども、制御器１０がＥＣＵに組み込まれていてもよい。
本発明は、ガスエンジンに燃料ガスを供給するガスエンジンの燃料ガス供給システムに適用することができる。
１，１Ａ〜１Ｃ 燃料ガス供給システム
２ ガスエンジン
３ 高圧タンク
４ 供給通路
５ ガスインジェクタ
６ 電磁式調圧弁
７ 電磁式開閉弁
９ 低圧側圧力センサ
１０ 制御器
１２，１２Ａ〜１２Ｃ 容器元弁
２１ ハウジング
２１ａ 一次ポート
２１ｃ 二次ポート
２２ 弁通路
２４ 弁体
２７ 軸受部材
２８ 高圧シール部材
２９ ダイヤフラムシール
３１ 圧力帰還室
３３ 復帰用ばね
３４ 電磁比例ソレノイド

Claims (7)

  1. ガスエンジンに燃料ガスを供給するガスエンジンの燃料ガス供給システムにおいて、
    前記ガスエンジンに燃料ガスを供給する燃料ガス供給手段と、
    高圧の前記燃料ガスが貯蔵される高圧タンクと前記燃料ガス供給手段とを接続する供給通路と、
    前記供給通路に設けられ、前記供給通路を流れる燃料ガスの圧力を流される電流に応じた圧力に調圧する電磁式調圧弁と、
    前記電磁式調圧弁に流す電流を制御する制御手段と、
    前記電磁式調圧弁より前記燃料ガス供給手段側において、燃料ガスの圧力を検出する低圧側圧力検出手段とを備え、
    前記電磁式調圧弁は、前記制御手段から流される電流が止められると前記供給通路を閉じるノーマルクローズ形の弁であり、
    前記制御手段は、前記低圧側圧力検出手段で検出されるガス圧力が予め定められた目標圧力になるように前記電流を制御するようになっており、
    前記電磁式調圧弁は、
    前記高圧タンクに接続される一次ポートと前記ガスエンジンに接続される二次ポートとを繋ぐ弁通路を有するハウジングと、
    前記ハウジング内に設けられ、前記弁通路を閉じる閉位置と前記弁通路を開く開位置との間で移動して前記弁通路の開度を制御する弁体と、
    前記弁体を前記閉位置の方に付勢する復帰用ばねと、
    前記制御手段から流される電流に応じた励磁力を前記弁体に与えて、前記弁体を開位置の方に移動させる電磁比例ソレノイドと、
    前記弁体と前記ハウジングとの間に介在し、前記閉位置と前記開位置との間で摺動できるように前記弁体を支持する軸受部材と、
    前記軸受部材の両側を封止する第１シール部材及び第２シール部材とを備え、
    前記ハウジング内には、前記二次ポートに繋がる圧力帰還室が形成され、
    前記第２シール部材は、前記圧力帰還室の内圧に応じた作用力を前記弁体に与えて、前記弁体を前記閉位置の方へと移動させるようになっている、ガスエンジンの燃料ガス供給システム。
  2. 前記弁体は、前記弁体が開位置に向かう方向に前記二次ポートの圧力が作用する二次側受圧部と、前記弁体が閉位置に向かう方向に前記圧力帰還室の圧力が作用する圧力帰還室側受圧部とを備え、
    前記圧力帰還室側受圧部の受圧面積は、前記二次側受圧部の受圧面積よりも大きい、請求項１に記載のガスエンジンの燃料ガス供給システム。
  3. 前記弁体は、前記弁体が開位置に向かう方向に前記一次ポートの圧力が作用する第一受圧面と、前記弁体が閉位置に向かう方向に前記一次ポートの圧力が作用する第二受圧面とを備え、
    前記第一受圧面の受圧面積と前記第二受圧面の受圧面積は略同一である、請求項１又は２に記載のガスエンジンの燃料ガス供給システム。
  4. 前記低圧側圧力検出手段は、前記ガス供給手段付近に設けられている、請求項１乃至３の何れか１つに記載のガスエンジンの燃料ガス供給システム。
  5. 前記制御手段は、前記低圧側圧力検出手段で検出されるガス圧力が予め定められた許容圧力以上になると、前記電磁式調圧弁に流す電流を止めるようになっている、請求項１乃至４の何れか１つに記載のガスエンジンの燃料ガス供給システム。
  6. 前記供給通路において前記電磁式調圧弁より上流側に設けられ、前記電磁式調圧弁への燃料ガスの供給を遮断可能な電磁式開閉弁を更に備える、請求項１乃至５の何れか１つに記載のガスエンジンの燃料ガス供給システム。
  7. 前記電磁式調圧弁は、前記高圧タンクの供給口に設置されるインタンク型又はオンタンク型の容器元弁に含まれている、請求項１乃至６の何れか１つに記載のガスエンジンの燃料ガス供給システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200109905A (ko) * 2019-03-15 2020-09-23 주식회사 유니크 차량용 수소 충전 및 방전 제어용 수동 밸브

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6019741B2 (ja) * 2012-05-17 2016-11-02 いすゞ自動車株式会社 弁装置、液化ガス燃料の貯蔵システム、車両、及び液化ガス燃料の貯蔵方法
US9127973B2 (en) * 2013-01-31 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Validation method for pressure sensor signal at electrical controlled high pressure gas storage systems
JP6023900B2 (ja) * 2014-01-10 2016-11-09 川崎重工業株式会社 ガスエンジンの燃料ガス供給装置
CN104791142B (zh) * 2015-04-22 2017-05-03 济南大学 一种船用发动机燃料供给系统及方法
CN107143438B (zh) * 2017-06-28 2023-05-30 哈尔滨工程大学 一种直通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀
CN107091172B (zh) * 2017-06-28 2023-06-09 哈尔滨工程大学 一种直通式轴向进气的内导向燃气喷射阀
CN107165746B (zh) * 2017-06-28 2023-06-09 哈尔滨工程大学 一种旁通式带浮动阀座的外导向燃气喷射阀
CN107061058B (zh) * 2017-06-28 2023-05-30 哈尔滨工程大学 一种旁通式混合进气的内导向燃气喷射阀
CN107420225B (zh) * 2017-06-28 2023-05-30 哈尔滨工程大学 一种轴向进气的集成式环歧管壁面气体燃料喷射混合装置
DE102018200247A1 (de) * 2018-01-10 2019-07-11 Robert Bosch Gmbh Ventilanordnung zur Gasdruckregelung, Kraftstoffsystem mit Ventilanordnung zur Gasdruckregelung
EP3654128B1 (en) * 2018-11-15 2022-06-01 Motonic Corporation Pressure control method for high-pressure regulator to prevent internal leak, and high-pressure shut-off valve
DE102018220542A1 (de) * 2018-11-29 2020-06-04 Robert Bosch Gmbh Tankvorrichtung zur Speicherung von verdichteten Fluiden mit einer Sensormodulanordnung
CN111188702A (zh) * 2020-03-11 2020-05-22 广西玉柴机器股份有限公司 一种船用单燃料天然气发动机gvu部件
CH717258A1 (de) * 2020-03-24 2021-09-30 Liebherr Machines Bulle Sa Vorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs an einen Motor.
CN111520238A (zh) * 2020-04-27 2020-08-11 一汽解放汽车有限公司 一种气体燃料供给压力控制装置
CN113464288B (zh) * 2021-06-30 2022-10-28 潍柴动力股份有限公司 一种气罐压力控制方法、系统、存储介质及电子设备
US12025081B2 (en) 2021-09-01 2024-07-02 American CNG, LLC Supplemental fuel system for compression-ignition engine
CN114658531B (zh) * 2022-02-24 2023-03-21 潍柴动力股份有限公司 一种预燃室气体发动机、工作方法及车辆、发电系统
GB2626790A (en) * 2023-02-03 2024-08-07 Phinia Delphi Luxembourg Sarl Magnetically damped valve system

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE124112T1 (de) * 1989-09-29 1995-07-15 Ortech Corp Durchflussregelsystem.
JP2945986B2 (ja) * 1990-07-30 1999-09-06 株式会社日本気化器製作所 気体燃料の圧力調整装置
JP3545273B2 (ja) * 1999-09-27 2004-07-21 ダイハツ工業株式会社 ガスエンジンの運転方法
CA2298324A1 (en) * 2000-02-09 2001-08-09 Michael T. Sulatisky High volume electronic gas regulator
JP3949348B2 (ja) * 2000-04-20 2007-07-25 本田技研工業株式会社 ガス燃料供給装置
US6629544B2 (en) * 2000-12-11 2003-10-07 Keihin Corporation Gas pressure-reducing valve
JP3802753B2 (ja) * 2000-12-11 2006-07-26 株式会社ケーヒン 車両用燃料ガス供給装置
JP2002256980A (ja) * 2001-03-05 2002-09-11 Fujitsu Ten Ltd 燃料遮断弁制御装置
JP2002295313A (ja) 2001-03-30 2002-10-09 Nissan Diesel Motor Co Ltd ガスエンジンの燃料供給装置
JPWO2004015262A1 (ja) * 2002-08-09 2005-12-02 いすゞ自動車株式会社 ガス燃料供給装置
DE102005016281B4 (de) * 2005-04-08 2010-01-14 Continental Automotive Gmbh Betriebsverfahren und Vorrichtung für eine gasbetriebene Brennkraftmaschine
JP4131419B2 (ja) * 2006-01-26 2008-08-13 株式会社デンソー ガスエンジンの燃料漏れ検出装置
DE102006025857A1 (de) * 2006-06-02 2007-12-06 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschinenanordnung
ES2317482T3 (es) * 2006-12-12 2009-04-16 C.R.F. Societa Consortile Per Azioni Unidad electronica reductora o reguladora de la presion para alimentar gas, en particular metano o hidrogeno a un motor de combustion interna, y sistema de alimentacion de gas que incluye esta unidad.
ITMO20070004A1 (it) 2007-01-11 2008-07-12 Landi Renzo Spa Regolatore di pressione
EP1950409B1 (en) * 2007-01-29 2015-12-02 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating a gas injection system of a gas fuel and a liquid fuel operated internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200109905A (ko) * 2019-03-15 2020-09-23 주식회사 유니크 차량용 수소 충전 및 방전 제어용 수동 밸브
KR102160662B1 (ko) 2019-03-15 2020-09-28 주식회사 유니크 차량용 수소 충전 및 방전 제어용 수동 밸브

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