特開 2024-170054 減圧弁装置、及び、減圧弁装置の通電制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024170054

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】減圧弁装置、及び、減圧弁装置の通電制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 17/30 20060101AFI20241129BHJP

   F02M 21/02 20060101ALI20241129BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20241129BHJP

   G05D 16/20 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

F16K17/30 A

F02M21/02 301A

F16K31/06 385A

G05D16/20 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087004

(22)【出願日】2023-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 守康

(72)【発明者】

【氏名】向 喜央

(72)【発明者】

【氏名】石黒 健次

(72)【発明者】

【氏名】原 由樹

(72)【発明者】

【氏名】藤野 友基

【テーマコード（参考）】

3H060

3H106

5H316

【Ｆターム（参考）】

3H060AA02

3H060BB10

3H060CC23

3H060CC27

3H060DC05

3H060DC13

3H060DD17

3H060HH02

3H060HH16

3H106DA04

3H106DA13

3H106DA23

3H106DB02

3H106DB23

3H106DB32

3H106DC02

3H106DC17

3H106DD03

3H106EE30

3H106KK13

3H106KK17

5H316AA09

5H316BB05

5H316DD17

5H316EE02

5H316EE08

5H316FF01

5H316HH04

(57)【要約】

【課題】ソレノイドコイルの通電ＯＦＦ時における弁座部の摩耗を抑制する減圧弁装置を提供する。
【解決手段】弁体付勢部材２６は、弁体付勢端部２２６を弁体２０の閉弁方向に付勢する。ピストン付勢部材３６は、ピストン付勢端部３２６を弁体２０の開弁方向に付勢する。ロッド付勢部材４６は、可動子４５に固定されたプッシュロッド４１を付勢する。弁体付勢部材２６の付勢力、ピストン付勢部材３６の付勢力及びロッド付勢部材４６の付勢力の合力である付勢部材合力は、弁体２０を開弁させる方向に作用する。出口圧室１３の気体燃料の圧力がピストン３２の大径部３２２に作用してピストン３２を弁体２０の閉弁方向に付勢する力を気体作用力と定義する。ソレノイドコイル４２に通電される駆動電流に応じて、弁体２０の弁座部１５からのバルブリフト量を、０より大きく、且つ、全開時に対応するフルリフト量より小さい「中間リフト量」に設定可能である。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体燃料を供給元装置（８１）から燃料供給通路（８３、８４）を介して供給先装置（８８）に供給する気体燃料供給システム（９００）において、前記燃料供給通路の途中に設けられ、気体燃料の圧力を減圧する減圧弁装置であって、
弁座部（１５）に着座又は前記弁座部から離間する弁部（２１）、及び、前記弁部に対し前記弁座部とは反対側で、外周が気密にシールされつつ前記弁部と一体に軸方向に摺動する摺動部（２２）を有する弁体（２０）と、
前記弁体の前記弁部とは反対側の端部である弁体付勢端部（２２６）が収容された背圧室（２７）に設けられ、前記弁体付勢端部を前記弁体の閉弁方向に付勢する弁体付勢部材（２６）と、
前記弁部及び前記摺動部の周りの空間である流入圧室（１２）、前記流入圧室に流入する気体燃料が通る流入通路（１１）、前記弁座部に対し前記弁部とは反対側に形成され、前記弁体の開弁時に室間接続孔（１４）を経由して前記流入圧室と連通する出口圧室（１３）、及び、前記供給先装置に吐出される気体燃料が通る吐出通路（１８）、が形成された減圧弁ハウジング（１９１－１９３）と、
前記弁体の前記弁部に当接する当接端部（３２３）、及び、前記出口圧室の気体燃料の圧力を受圧する大径部（３２２）を有し、外周が気密にシールされつつ軸方向に摺動可能なピストン（３２）と、
前記ピストンの前記当接端部とは反対側の端部であるピストン付勢端部（３２６）を前記弁体の開弁方向に付勢するピストン付勢部材（３６）と、
ソレノイド室（４７、５７）に収容された可動子（４５、５５）、一端側の外周が前記可動子に固定され、他端が前記ピストン付勢端部又は前記弁体付勢端部に当接するプッシュロッド（４１、５１）、前記プッシュロッドの一端側から他端側に向けて前記プッシュロッド又は前記可動子を付勢するロッド付勢部材（４６、５６）、及び、駆動電流の通電により発生する磁気吸引力（Ｆｍ１、Ｆｍ２）によって前記可動子を移動させるソレノイドコイル（４２、５２）、を含むソレノイド部（４０、５０）と、
を備え、
前記背圧室と前記出口圧室とは、前記弁体に形成された弁体連通路（２３）、及び、前記ピストンに形成されたピストン連通路（３３）を経由して連通し、
前記弁体付勢部材の付勢力（Ｆｖ）、前記ピストン付勢部材の付勢力（Ｆｐ）及び前記ロッド付勢部材の付勢力（Ｆｒ１、Ｆｒ２）の合力である付勢部材合力（Ｆｓ１、Ｆｓ２）は、前記弁体を開弁させる方向に作用し、
前記出口圧室の気体燃料の圧力が前記ピストンの前記大径部に作用して前記ピストンを前記弁体の閉弁方向に付勢する力を気体作用力（Ｆｇ）と定義すると、
前記ソレノイドコイルに通電される駆動電流に応じて、前記弁体の前記弁座部からのバルブリフト量を、０より大きく、且つ、全開時に対応するフルリフト量より小さい中間リフト量に設定可能である減圧弁装置。

【請求項2】

前記ソレノイド部（４０）は、前記出口圧室に対して前記弁体とは反対側に設けられており、
前記プッシュロッド（４１）は前記ピストン付勢端部に当接し、前記ソレノイドコイル（４２）の磁気吸引力（Ｆｍ１）は、前記可動子、前記プッシュロッド及び前記ピストンを介して前記弁体を開弁させる方向に作用する請求項１に記載の減圧弁装置。

【請求項3】

前記ソレノイド部（５０）は、前記背圧室に対して前記弁体とは反対側に設けられており、前記ソレノイド室（５７）と前記背圧室とは連通路（２９）を経由して連通し、
前記プッシュロッド（５１）は前記弁体付勢端部に当接し、前記ソレノイドコイル（５２）の磁気吸引力（Ｆｍ２）は、前記可動子及び前記プッシュロッドを介して前記弁体を閉弁させる方向に作用する請求項１に記載の減圧弁装置。

【請求項4】

前記ロッド付勢部材のセット高さを当該減圧弁装置の外部から調整して前記ロッド付勢部材の付勢力を調整可能な調整機構（４９、５９）が設けられている請求項１～３のいずれか一項に記載の減圧弁装置。

【請求項5】

前記減圧弁ハウジング（１９３）は、前記ソレノイドコイルの軸方向範囲の少なくとも一部において前記ソレノイドコイルの径方向外側に位置し、前記出口圧室及び前記吐出通路に連通するチャネル（１７）が形成されており、
前記出口圧室から流出した気体燃料は、前記チャネルを通って前記吐出通路から吐出される請求項１～３のいずれか一項に記載の減圧弁装置。

【請求項6】

請求項１～３のいずれか一項に記載の減圧弁装置に対し、前記ソレノイドコイルに通電する駆動電流を制御する通電制御装置であって、
前記弁体の前記弁座部からのバルブリフト量（Ｌｖ）が、前記供給先装置の要求流量と目標圧力とに基づいて決定される、０以上、且つ、全開時に対応するフルリフト量以下の目標値となるように前記駆動電流を制御する減圧弁装置の通電制御装置。

【請求項7】

前記減圧弁装置が吐出する気体燃料の吐出圧を検出する圧力センサ（８５）を備えた前記気体燃料供給システムに適用され、
前記圧力センサの検出圧力と目標圧力との差を小さくするように前記駆動電流を制御する請求項６に記載の減圧弁装置の通電制御装置。

【請求項8】

前記供給先装置の要求流量が減少し、目標圧力が単位時間に低下する降圧速度の絶対値が降圧速度閾値以上であるとき、前記減圧弁装置のバルブリフト量の目標値よりも全閉側の値までバルブリフト量を一旦低下させ、
前記圧力センサの検出圧力が、前記目標圧力に対し所定の許容偏差を含むように設定された目標到達判定範囲に入った後、バルブリフト量を目標値まで増加させるように前記駆動電流を制御する請求項７に記載の減圧弁装置の通電制御装置。

【請求項9】

前記供給先装置は、エンジン（９０）に連通する吸気管（８９）内または筒内に気体燃料を噴射する気体燃料用のインジェクタであり、
前記減圧弁装置のバルブリフト量の目標値は、前記インジェクタの前記要求流量に相当する要求噴射量と、前記減圧弁装置が吐出する気体燃料の吐出圧とに基づいて決定される請求項６に記載の減圧弁装置の通電制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、減圧弁装置、及び、減圧弁装置の通電制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、気体燃料を燃料消費器に供給するシステムにおいて、気体燃料を目標圧力に減圧する装置が知られている。例えば特許文献１に開示されたガス用調圧弁は、ソレノイドコイルに電流を流すと、弁体が押圧部材によって押されて開弁し、気体燃料が一次ポート（流入側）から二次ポート（吐出側）に流れる。弁体が弁座部に着座する部分の面積は、弁体の摺動部の断面積と同等に設定されており、圧力制御性が高くなると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１２／０１７６６７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の電子式調圧弁はノーマリークローズ式の弁であり、ソレノイドコイルはＰＷＭ制御で通電される。弁体は、ソレノイドコイルの通電ＯＮ時に全開（フルリフト）状態となり、通電ＯＦＦ時にスプリング力によって全閉状態となる。全開と全閉との中間であるハーフリフト状態に弁体をコントロールすることはできない。通電ＯＦＦの度に弁体が弁座部に衝突するため、弁座部が摩耗するおそれがある。特に弁座が樹脂製の場合には摩耗が顕著になる。

【0005】

本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、ソレノイドコイルの通電ＯＦＦ時における弁座部の摩耗を抑制する減圧弁装置を提供することにある。また別の目的は、弁座部の摩耗が抑制された減圧弁装置において、ソレノイドコイルの駆動電流を制御して吐出圧を制御可能な減圧弁装置の通電制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による減圧弁装置は、気体燃料を供給元装置（８１）から燃料供給通路（８３、８４）を介して供給先装置（８８）に供給する気体燃料供給システム（９００）において、燃料供給通路の途中に設けられ、気体燃料の圧力を減圧する。この減圧弁装置は、弁体（２０）と、弁体付勢部材（２６）と、減圧弁ハウジング（１９１－１９３）と、ピストン（３２）と、ピストン付勢部材（３６）と、ソレノイド部（４０、５０）とを備える。

【0007】

弁体は、弁座部（１５）に着座又は弁座部から離間する弁部（２１）、及び、弁部に対し弁座部とは反対側で、外周が気密にシールされつつ弁部と一体に軸方向に摺動する摺動部（２２）を有する。弁体付勢部材は、弁体の弁部とは反対側の端部である弁体付勢端部（２２６）が収容された背圧室（２７）に設けられ、弁体付勢端部を弁体の閉弁方向に付勢する。

【0008】

減圧弁ハウジングは、流入圧室（１２）、流入通路（１１）、出口圧室（１３）及び吐出通路（１８）が形成されている。流入圧室は、弁部及び摺動部の周りの空間である。流入通路は、流入圧室に流入する気体燃料が通る。出口圧室は、弁座部に対し弁部とは反対側に形成され、弁体の開弁時に室間接続孔（１４）を経由して流入圧室と連通する。吐出通路は、供給先装置に吐出される気体燃料が通る。

【0009】

ピストンは、弁体の弁部に当接する当接端部（３２３）、及び、出口圧室の気体燃料の圧力を受圧する大径部（３２２）を有し、外周が気密にシールされつつ軸方向に摺動可能である。ピストン付勢部材は、ピストンの弁体当接端とは反対側の端部であるピストン付勢端部（３２６）を弁体の開弁方向に付勢する。

【0010】

ソレノイド部は、可動子（４５、５５）、プッシュロッド（４１、５１）、ロッド付勢部材（４６、５６）及びソレノイドコイル（４２、５２）を含む。可動子は、ソレノイド室（４７、５７）に収容されている。プッシュロッドは、一端側の外周が可動子に固定され、他端がピストン付勢端部又は弁体付勢端部に当接する。ロッド付勢部材は、プッシュロッドの一端側から他端側に向けてプッシュロッド又は可動子を付勢する。ソレノイドコイルは、駆動電流の通電により発生する磁気吸引力（Ｆｍ１、Ｆｍ２）によって可動子を移動させる。

【0011】

背圧室と出口圧室とは、弁体に形成された弁体連通路（２３）、及び、ピストンに形成されたピストン連通路（３３）を経由して連通する。

【0012】

弁体付勢部材の付勢力（Ｆｖ）、ピストン付勢部材の付勢力（Ｆｐ）及びロッド付勢部材の付勢力（Ｆｒ１、Ｆｒ２）の合力である付勢部材合力（Ｆｓ１、Ｆｓ２）は、弁体を開弁させる方向に作用する。

【0013】

出口圧室の気体燃料の圧力がピストンの大径部に作用してピストンを弁体の閉弁方向に付勢する力を気体作用力（Ｆｇ）と定義する。ソレノイドコイルに通電される駆動電流に応じて、弁体の弁座部からのバルブリフト量を、０より大きく、且つ、全開時に対応するフルリフト量より小さい「中間リフト量」に設定可能である。

【0014】

本発明の減圧弁装置はノーマリーオープン式の構成であり、ソレノイドコイルの通電ＯＦＦ時に弁体が弁座部に着座しないため、弁座部の摩耗を抑制することができる。また、給先装置の要求に応じて、ソレノイドコイルに通電される駆動電流を制御し中間リフト量を変化させることで、吐出圧を制御することができる。

【0015】

第一の形態の減圧弁装置では、ソレノイド部（４０）は、出口圧室に対して弁体とは反対側に設けられている。プッシュロッド（４１）はピストン付勢端部に当接する。ソレノイドコイル（４２）の磁気吸引力（Ｆｍ１）は、可動子及びプッシュロッドを介して弁体を開弁させる方向に作用する。

【0016】

第二の形態の減圧弁装置では、ソレノイド部（５０）は、背圧室に対して弁体とは反対側に設けられており、ソレノイド室（５７）と背圧室とは連通路（２９）を経由して連通する。プッシュロッド（５１）は弁体付勢端部に当接する。ソレノイドコイル（５２）の磁気吸引力（Ｆｍ２）は、可動子及びプッシュロッドを介して弁体を閉弁させる方向に作用する。

【0017】

本発明による減圧弁装置の通電制御装置は、上記の減圧弁装置に対し、ソレノイドコイルに通電する駆動電流を制御する。この通電制御装置は、弁体の開弁時における弁座部からのバルブリフト量が供給先装置の要求流量及び目標圧力に応じて決まる、「０以上、且つ、全開時に対応するフルリフト量以下の目標値」となるように駆動電流を制御する。

【0018】

また、減圧弁装置が吐出する気体燃料の吐出圧を検出する圧力センサ（８５）をさらに備えた気体燃料供給システムに適用される場合、減圧弁装置の通電制御装置は、圧力センサの検出圧力と目標圧力との差を小さくするように駆動電流を制御してもよい。

【0019】

例えば供給先装置は、エンジン（９０）に連通する吸気管（８９）内または筒内に気体燃料を噴射する気体燃料用のインジェクタである。減圧弁装置のバルブリフト量の目標値は、インジェクタの要求流量に相当する要求噴射量と、減圧弁装置が吐出する気体燃料の吐出圧とに基づいて決定される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】各実施形態の減圧弁装置が適用される気体燃料供給システムの構成図。

【図2】気体燃料用インジェクタの模式図。

【図3】気体燃料用インジェクタの（ａ）全閉、（ｂ）中間リフト、（ｃ）フルリフト状態を示す先端部拡大模式図。

【図4】（ａ）インジェクタ噴射量及び吐出圧と、中間リフト域－フルリフト域との関係を示す図、（ｂ）ニードルリフト量の変化を示す図。

【図5】インジェクタ噴射量及び吐出圧と、減圧弁装置に要求されるバルブリフト量との関係を示す図。

【図6】（ａ）本実施形態による減圧弁装置のバルブリフト量、吐出圧の変化を比較例（中間リフト制御不可）と比較した図、（ｂ）Ｌ部及びＰ部の拡大図。

【図7】第１実施形態による減圧弁装置の断面図。

【図8】開弁時における図７の弁部模式拡大図。

【図9】閉弁時における図７の弁部模式拡大図。

【図10】図９の（ａ）Ｘａ－Ｘａ線、（ｂ）Ｘｂ－Ｘｂ線断面図。

【図11】第１実施形態において弁体に作用する力の関係を示す図。

【図12】第１実施形態での駆動電流と開弁／閉弁動作との関係を示す図。

【図13】第２実施形態による減圧弁装置の断面図。

【図14】第２実施形態において弁体に作用する力の関係を示す図。

【図15】第２実施形態での駆動電流と開弁／閉弁動作との関係を示す図。

【図16】吐出圧のフィードバック制御を示す概略ブロック図。

【図17】目標圧力の降圧時における吐出圧の変化を示すタイムチャート。

【図18】バルブリフト量の制御フローを説明するフローチャート。

【図19】第３実施形態による減圧弁装置の断面図。

【図20】第４実施形態による減圧弁装置の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

減圧弁装置、及び、減圧弁装置の通電制御装置の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態による減圧弁装置は、気体燃料を供給元装置から燃料供給通路を介して供給先装置に供給する気体燃料供給システムにおいて、燃料供給通路の途中に設けられ、気体燃料の圧力を減圧する。また、本実施形態による減圧弁装置の通電制御装置は、減圧弁装置に対し、ソレノイドコイルに通電する駆動電流を制御する。

【0022】

減圧弁装置の機械的構成として、本実施形態は第１～第４実施形態を含む。これら複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第１実施形態及び第２実施形態が２通りの主要形態であり、第３実施形態及び第４実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態に副次的な構成が追加されたものである。通電制御装置については、第１実施形態及び第２実施形態に対する共通の制御構成を説明する。

【0023】

［気体燃料供給システム］
図１を参照し、気体燃料供給システム９００の構成例について説明する。この種の気体燃料供給システムは特開２０２２－１７８４３１号公報等に開示されており、例えば水素や圧縮天然ガスを燃料とする車両に搭載される。気体燃料供給システム９００は、「供給元装置」である燃料タンク８１に貯留された気体燃料を、燃料供給通路８３、８４を介して「供給先装置」である気体燃料用インジェクタ８８に供給するシステムである。以下、気体燃料用インジェクタ８８を省略して「インジェクタ８８」と記す。また、図４、図５等においてインジェクタを「ＩＮＪ」と記す。

【0024】

減圧弁装置１００は、燃料供給通路８３、８４の途中に設けられ、気体燃料の圧力を、例えば水素の場合、７０ＭＰａ程度から１～１０ＭＰａ程度まで減圧する。燃料供給通路のうち、燃料タンク８１から減圧弁装置１００までの通路を上流供給通路８３とし、減圧弁装置１００からインジェクタ８８までの通路を下流供給通路８４とする。燃料タンク８１は、逆流防止機能を有する供給管（図示しない）を通って外部から供給された気体燃料を貯留する。上流供給通路８３には、燃料タンク８１からの気体燃料の供給又は遮断を切り替える主止弁８２が設けられている。主止弁８２は、逆流防止機能、過流防止機能、加圧防止安全機能等の機能を有する。

【0025】

減圧弁装置１００は、ＥＣＵ７０からの指令に従って弁体を開閉作動することで、上流供給通路８３から流入した気体燃料を目標圧力に減圧して吐出する。詳しくは後述するように、本実施形態の減圧弁装置１００は、供給先装置であるインジェクタ８８の噴射量及び目標圧力に応じて「中間リフト制御可能」である点が特徴である。すなわち本実施形態では、バルブリフト量を、０より大きく、且つ、全開時に対応するフルリフト量より小さい「中間リフト量」に設定可能である。

【0026】

下流供給通路８４には、減圧弁装置１００が吐出しインジェクタ８８に供給される気体燃料の圧力を検出する圧力センサ８５が設けられている。ＥＣＵ７０は、圧力センサ８５の検出圧力が目標圧力に追従するようにフィードバック制御する。ＥＣＵ７０は、気体燃料の吐出圧の他、気体燃料の温度や車両の走行に関する情報に基づき目標圧力を設定し、目標圧力に応じて減圧弁装置１００を作動させる。具体的にＥＣＵ７０は、減圧弁装置１００のソレノイドコイルへの通電を制御する「通電制御装置」として機能する。

【0027】

インジェクタ８８は、ＥＣＵ７０の指示に応じて、例えばエンジン９０に連通する吸気管８９内に気体燃料を噴射する。噴射された気体燃料は、大気から導入される空気と混合され、エンジン９０の吸気ポートからシリンダ内に導入される。なお、気体燃料は吸気管８９内に限らず、筒内に直接噴射されてもよい。

【0028】

図２にインジェクタ８８の概略構成を示す。図２の上側を「上」、下側を「下」として説明する。円筒状のハウジング８８１の下端に噴孔８８２が形成されている。ハウジング８８１の中心軸に沿ってニードル室８８３が形成されており、ニードル室８８３の底部には噴孔８８２に向かってテーパ状に縮径する弁座部８８４が形成されている。ニードル８８５は、ニードル室８８３内を昇降可能に収容され、下降時に先端が弁座部８８４に当接して噴孔８８２を閉弁する。図３（ａ）に全閉状態の拡大図を示す。

【0029】

ニードル８８５の上部外周は可動コア８８６に固定されている。ニードル８８５は、上端面に当接して設けられた閉弁スプリング８８７により常時閉弁方向に付勢されている。ＥＣＵ７０からの指令によりソレノイドコイル８８８に通電されると、磁気吸引力により可動コア８８６と共にニードル８８３が上昇し、噴孔８８２が開弁する。このように、ソレノイドコイル８８８の通電によってニードル８８５が直接駆動される。

【0030】

このとき、閉弁スプリング８８７の付勢力と磁気吸引力及び燃料圧力による力とのバランスにより、ニードルリフト量が変化する。図３（ｂ）に示す中間リフト状態では、ニードルリフト量Ｌｎは０より大きくフルリフト量ＦＬｎ未満となる。図３（ｃ）に示すフルリフト状態では、ニードルリフト量Ｌｎはフルリフト量ＦＬｎとなる。

【0031】

図４（ａ）において、実線は吐出圧が高圧の場合、破線は吐出圧が低圧の場合におけるインジェクタ８８の駆動パルス幅と噴射量との関係を示す。屈曲点ＣＰよりも噴射量が大きいフルリフト（ＦＬ）域では、駆動パルス幅の変化に対し噴射量が直線状に変化する。一方、屈曲点ＣＰよりも噴射量が小さい中間リフト（ＨＬ）域では、駆動パルス幅の変化に対し噴射量が曲線状に変化する。

【0032】

また、図４（ｂ）にソレノイドコイル８８８への通電時におけるニードルリフト量Ｌｎの変化を示す。ニードルリフト量Ｌｎの積算値、すなわち曲線より下の面積が噴射量に相当する。フルリフト（ＦＬ）域では、通電開始後にニードルリフト量Ｌｎがフルリフト量ＦＬｎに到達してから所定期間、フルリフト状態が継続する。一方、中間リフト（ＨＬ）域では通電開始後にニードルリフト量Ｌｎが０から増加して開弁するが、フルリフト量ＦＬｎまで到達せずに閉弁状態に戻る。中間リフト域では噴射量精度が悪いため、噴射量精度が確保しやすいフルリフト域でインジェクタ８８を動作させることが求められる。

【0033】

図４（ａ）において、インジェクタ使用範囲での噴射量は最小値Ｑｍｉｎから最大値Ｑｍａｘまでの範囲である。内燃機関に適用される場合、例えば燃料電池に用いられる場合よりも運転条件に応じたダイナミックレンジが大きい。吐出圧が低圧の場合、屈曲点ＣＰ（Ｂ）が高圧の場合の屈曲点ＣＰ（Ａ）に比べて小噴射量側にあり、使用範囲の噴射量を全てフルリフト域でカバーできる。そこで、エンジン９０の運転状態（要求噴射量）に応じて減圧弁装置１００の吐出圧を制御することで、具体的には小噴射量での運転時には減圧弁装置１００の吐出圧を低圧に制御することで、中間リフト域でのインジェクタ８８の運転を回避し、幅広い運転領域に対応することができる。

【0034】

つまり図５に示すように、減圧弁装置１００のバルブリフト量Ｌｖは、供給先のインジェクタ噴射量及び吐出圧（目標圧力）に応じて決定される。インジェクタ噴射量が大きいほど、また吐出圧が高いほど、減圧弁装置１００のバルブリフト量Ｌｖはフルリフト量ＦＬｖに近い値に設定される。逆にインジェクタ噴射量が小さいほど、また吐出圧が低いほど、減圧弁装置１００のバルブリフト量Ｌｖは０に近い値に設定される。

【0035】

次に図６を参照し、本実施形態の減圧弁装置１００が中間リフト制御可能であることの意義について、特許文献１（国際公開第２０１２／０１７６６７号）の調圧弁のように、中間リフト制御が不可である比較例と対比しつつ説明する。図６（ａ）において、実線は本実施形態、破線は比較例のバルブリフト量Ｌｖ及び吐出圧の変化を示す。図６（ｂ）には、図６（ａ）のＬ部及びＰ部の縦軸スケールを拡大した図を示す。インジェクタ噴射量が小さく、目標圧力が低圧であり、平均バルブリフト量が全閉に近い条件を想定する。

【0036】

比較例の減圧弁装置は、ソレノイドコイルに通電すると弁体が全開し、ソレノイドコイルへの通電を停止すると弁体が全閉する。弁体が全開したとき吐出圧は目標圧力まで上昇し、インジェクタ噴射の度に低下する。通電ＯＦＦの度に弁体が弁座部に衝突するため、弁座部が摩耗するおそれがある。

【0037】

それに対し本実施形態の減圧弁装置１００は、平均バルブリフト量に近い中間リフト量で開弁し続ける。厳密には、インジェクタ噴射の度に吐出圧が目標圧力から瞬時減圧することに伴ってバルブリフト量Ｌｖは僅かに増加するが、次のインジェクタ噴射までに回復する。したがって本実施形態では、弁座部を摩耗から保護するとともに吐出圧が安定し、吐出圧精度が向上する。なお、吐出圧を制御できないソレノイド無しの減圧弁装置と比較した場合、吐出圧を制御可能な本実施形態の減圧弁装置１００は明らかに優位である。

【0038】

このように本実施形態では、ソレノイドコイルの通電ＯＦＦによる弁座部の摩耗を抑制する減圧弁装置１００を提供する。続いて減圧弁装置１００の詳細な構成について実施形態毎に説明する。第１、第２実施形態の減圧弁装置、減圧弁ハウジング等の符号は、それぞれ「１０」、「１９」等の２桁数字に続く３桁目に実施形態の番号を付す。

【0039】

（第１実施形態）
図７～図１２を参照し、第１実施形態の減圧弁装置１０１について説明する。以下の実施形態の説明において、便宜上、断面図の上側を「上」と表し、断面図の下側を「下」と表す。図７に減圧弁装置１０１の全体の断面を示し、図８及び図９に弁部２１の付近を拡大して示す。弁部２１の端面にはピストン３２の当接端部３２３が常時当接する。

【0040】

図８及び図９に示すように、弁体２０は、付勢部材合力Ｆｓ１と気体作用力（気体燃料の圧力による力）Ｆｇと磁気吸引力Ｆｍ１（図１１参照）とのバランスに応じて、図の上下方向に移動する。それぞれの力について詳しくは後述する。図８に示す開弁時には、ピストン３２に押し下げられて弁体２０が下降し、弁部２１が弁座部１５から離間する。図９に示す閉弁時には、気体作用力Ｆｇにより弁体２０が上昇し、弁部２１が弁座部１５に着座する。

【0041】

図７には、非動作状態、すなわち、燃料タンク８１から減圧弁装置１０１に気体燃料が供給されておらず、且つ、ソレノイドコイル４２に通電されていない状態を示す。このとき、気体作用力Ｆｇ及び磁気吸引力Ｆｍ１は０であり、三つの付勢部材２６、３６、４６の付勢力の合力である付勢部材合力Ｆｓ１により弁体２０は開弁する。つまり減圧弁装置１０１は、ノーマリーオープン式の構成である。

【0042】

減圧弁装置１０１は、減圧弁ハウジング１９１に気体燃料が通る通路や室（空間）が形成され、弁機構部２０１及びソレノイド部４０が構築されている。減圧弁ハウジング１９１は、流入通路１１、流入圧室１２、出口圧室１３、室間接続孔１４、弁座部１５、吐出通路１８等が形成されている。流入通路１１及び吐出通路１８は、減圧弁ハウジング１９１に直接形成された部分と、減圧弁ハウジング１９１に取り付けられたカプラの内部通路とを含む。

【0043】

流入通路１１は、上流供給通路８３から流入圧室１２に流入する気体燃料が通る通路である。流入圧室１２は、弁部２１及び摺動部２２の周りの空間である。出口圧室１３は、弁座部１５に対し弁部２１とは反対側において、ピストンガイド部材３１との間に形成される。出口圧室１３は、弁体２１の開弁時に室間接続孔１４を経由して流入圧室１２と連通する。

【0044】

室間接続孔１４は、弁体２０の軸方向に沿って流入圧室１２と出口圧室１３とを接続する。室間接続孔１４の流入圧室１２側の角部に弁座部１５が形成されている。吐出通路１８は、下流供給通路８４を経由してインジェクタ８８に吐出される気体燃料が通る通路である。

【0045】

弁体２０は、棒状の摺動部２２、及び、摺動部２２の上端に設けられた弁部２１を有する。弁部２１は、弁座部１５に着座して閉弁し、又は弁座部１５から離間して開弁する。摺動部２２は、弁部２１に対し弁座部１５とは反対側で、外周が気密にシールされつつ弁部２１と一体に軸方向に摺動する。弁体２０の摺動部２２には弁体連通路２３が形成されている。弁体連通路２３は軸方向に延びる縦通路２３７と、縦通路２３７と交差し背圧室２７に連通する横通路２３８とを含む。

【0046】

弁機構部２０１は、弁体摺動部ガイド部材２４、摺動シール２５、弁体付勢部材２６、背圧室形成部材２８１を含む。弁体摺動部ガイド部材２４は、摺動部２２が摺動する摺動孔を形成する。摺動シール２５は、弁体摺動部ガイド部材２４に装着され、摺動部２２の外周を気密にシールする。

【0047】

背圧室形成部材２８１は、内側に背圧室２７を形成する。背圧室２７には、弁体２０の弁部２１とは反対側の端部である弁体付勢端部２２６が収容されている。コイルスプリング等で構成された弁体付勢部材２６は、背圧室２７に設けられ、弁体付勢端部２２６を弁体２０の閉弁方向に付勢する。図１１では、弁体付勢部材２６の付勢力をＦｖと表す。

【0048】

背圧室２７と流入圧室１２とは、摺動シール２５により摺動部２２の外周において気密にシールされる。また、背圧室２７と出口圧室１３とは、弁体２０に形成された弁体連通路２３及びピストン３２に形成されたピストン連通路３３を経由して連通する。図１０に示すように、弁体２０の軸方向に投影した弁部２１と弁座部１５とのシート径より内周側の面積Ａ１と、摺動部２２の断面積Ａ２とは同等に設定されている。これにより、流入圧室１２に流入する気体燃料によって弁体２０に作用する軸方向の力をキャンセルすることができる。

【0049】

図８及び図９に示すように、ピストン３２は、小径部３２１と大径部３２２とを含む段付き円筒状に形成されている。小径部３２１は室間接続孔１４に挿通されている。小径部３２１の先端は、弁体２０の弁部２１に当接する当接端部３２３をなす。小径部３２１に接続する大径部３２２の端面は段部３２４をなす。出口圧室１３の気体燃料の圧力がピストン３２の大径部３２２に作用してピストン３２を弁体２０の閉弁方向に付勢する力を気体作用力Ｆｇと定義する。つまり、出口圧室１３の圧力から大気圧を差し引いた差圧と大径部３２２の受圧面積との積が気体作用力Ｆｇである。

【0050】

小径部３２１にはピストン連通路３３が形成されている。ピストン連通路３３は軸方向に貫通する縦通路３３７と、縦通路３３７と交差し出口圧室１３に連通する横通路３３８とを含む。ピストン３２の当接端部３２３が弁部２１に当接した状態で、ピストン連通路３３の縦通路３３７と弁体２０の縦通路２３７とが一直線上に連なる。

【0051】

ピストンガイド部材３１は、減圧弁ハウジング１９１との間に出口圧室１３を形成し、大径部３２２の摺動をガイドする。摺動シール３５はピストンガイド部材３１に装着され、大径部３２２の外周を気密にシールする。このようにピストン３２は、当接端部３２３及び大径部３２２を有し、外周が気密にシールされつつ軸方向に摺動可能である。

【0052】

ピストンハウジング３４は、ピストンガイド部材３１のソレノイドコイル４２側に設けられ、内側にピストン付勢室３７を形成する。ピストン付勢室３７には、ピストン３２の当接端部３２３とは反対側の端部であるピストン付勢端部３２６が収容されている。コイルスプリング等で構成されたピストン付勢部材３６は、ピストン付勢室３７に設けられ、ピストン付勢端部３２６を弁体２０の開弁方向に付勢する。図１１では、ピストン付勢部材３６の付勢力をＦｐと表す。

【0053】

第１実施形態のソレノイド部４０は、出口圧室１３に対して弁体２０とは反対側に設けられている。ソレノイド部４０は、ソレノイドコイル４２、可動子ケース４４、可動子４５、ロッド付勢部材４６、プッシュロッド４１等を含む。ソレノイドコイル４２は、駆動電流の通電により発生する磁気吸引力Ｆｍ１（図１１参照）によって、可動子４５をピストンハウジング３４に対して移動させる。第１実施形態では、ピストンハウジング３４が可動子吸引部の機能を有し、磁気吸引力Ｆｍ１は弁体２０の開弁方向に作用する。

【0054】

ピストンハウジング３４、可動子ケース４４、可動子４５、及びソレノイドコイル４２の外側の部材は、鉄等の軟磁性材料で形成されており、ソレノイドコイル４２の通電時に磁気回路を形成する。ピストンハウジング３４と可動子ケース４４との間には、磁気回路を遮断する非磁性部４３が設けられている。可動子ケース４４は内側にソレノイド室４７を有し、可動子４５はソレノイド室４７に収容されている。

【0055】

プッシュロッド４１は、一端側の外周が可動子４５に固定され、他端がピストン付勢端部３２６に当接する。コイルスプリング等で構成されたロッド付勢部材４６は、ソレノイド室４７に設けられ、プッシュロッド４１の一端側から他端側（すなわち図の上側から下側）に向けてプッシュロッド４１を付勢する。或いはロッド付勢部材４６は、プッシュロッド４１が固定された可動子４５を付勢してもよい。図１１では、ロッド付勢部材４６の付勢力をＦｒ１と表す。

【0056】

図１１、図１２を参照し、第１実施形態の減圧弁装置１０１において弁体２０に作用する力の関係を説明する。第１実施形態の減圧弁装置１０１では、弁体付勢部材２６の付勢力Ｆｖ、ピストン付勢部材３６の付勢力Ｆｐ、及び、ロッド付勢部材３６の付勢力Ｆｒ１の合力が付勢部材合力Ｆｓ１と定義される。各付勢力Ｆｖ、Ｆｐ、Ｆｒ１の向きは図１１中の矢印で示される。各付勢力Ｆｖ、Ｆｐ、Ｆｒ１の値は正の値であり、「Ｆｐ＋Ｆｒ１＞Ｆｖ」となるように設定される。開弁方向の付勢部材合力Ｆｓ１は下式で表される。
Ｆｓ１＝（Ｆｐ＋Ｆｒ１）－Ｆｖ＞０

【0057】

減圧弁装置１０１の非動作状態では気体作用力Ｆｇ及び磁気吸引力Ｆｍ１は０であるため、開弁方向の付勢部材合力Ｆｓ１により弁体２０はフルリフト（ＦＬ）まで開弁する。燃料タンク８１から供給された気体燃料が開弁時に流入圧室１２から出口圧室１３に導入されると、大径部３２２に作用する気体作用力Ｆｇがピストン３２を押し上げ、弁体２０は閉弁方向に付勢される。気体作用力Ｆｇが付勢部材合力Ｆｓ１より小さい範囲では、気体作用力Ｆｇが大きくなるにつれて、中間リフト（ＨＬ）のバルブリフト量が漸減する。気体作用力Ｆｇが付勢部材合力Ｆｓ１を上回ると、弁体２０は閉弁する。

【0058】

ソレノイドコイル４２の通電時、ソレノイドコイル４２の磁気吸引力Ｆｍ１は、可動子４５、プッシュロッド４１及びピストン３２を介して弁体を開弁させる方向に作用する。弁体２０は、開弁方向の力（Ｆｓ１＋Ｆｍ１）と閉弁方向の力（Ｆｇ）とが釣り合った位置で止まる。磁気吸引力Ｆｍ１が大きくなるほど、開閉の閾値となる気体作用力Ｆｇが大きくなる。ソレノイドコイル４２に通電する駆動電流により磁気吸引力Ｆｍ１を調整することで、弁体２０の弁座部１５からのバルブリフト量Ｌｖは、０以上フルリフト量ＦＬｖ以下の目標値に設定可能となり、吐出圧を制御可能となる。したがって、燃料タンク８１の残量によって変化する供給圧によらず、吐出圧を一定圧に制御可能となる。また、機関の運転状態に応じた吐出圧の制御も可能となる。

【0059】

図１２に示すように、磁気吸引力Ｆｍ１は駆動電流に略比例して増加する。気体作用力Ｆｇが付勢部材合力Ｆｓ１より大きいことを前提として、弁体２０は、駆動電流が全開臨界値Ｉｏ１以上のとき全開し、駆動電流が全閉臨界値Ｉｃ１（＜Ｉｏ１）以下のとき全閉する。駆動電流が全閉臨界値Ｉｃ１から全開臨界値Ｉｏ１までの間では、駆動電流に応じてバルブリフト量Ｌｖが徐変する。

【0060】

ＥＣＵ７０は、供給先のインジェクタ噴射量及び吐出圧（目標圧力）に応じて減圧弁装置１０１のバルブリフト量Ｌｖの目標値を決定する（図５参照）。そしてＥＣＵ７０は、バルブリフト量Ｌｖの目標値に基づき駆動電流指令値Ｉ^*を演算し、ソレノイドコイル４２に通電する。また、後述するアンダーシュート制御において弁体２０を一時閉弁させる場合、ＥＣＵ７０は、駆動電流指令値Ｉ^*を全閉臨界値Ｉｃ１以下の値に設定する。

【0061】

（第２実施形態）
図１３～図１５を参照し、第２実施形態の減圧弁装置１０２について、主に第１実施形態の減圧弁装置１０１と異なる点を説明する。第２実施形態の減圧弁装置１０２は、ソレノイド部５０が設けられる位置や、プッシュロッド５１が当接する部材が第１実施形態の減圧弁装置１０１と異なる。図１３、図１４、図１５は、それぞれ第１実施形態の図７、図１１、図１２に対応する。第１実施形態との構成の違いが影響するロッド付勢力Ｆｒ２、付勢部材合力Ｆｓ２、磁気吸引力Ｆｍ２について、記号末尾を「２」と記す。

【0062】

ピストン３２の周辺構成について、ピストンハウジング３８の内側にピストン付勢室３７が形成されることや、ピストン付勢室３７に収容されたピストン付勢部材３６がピストン付勢端部３２６を弁体２０の開弁方向に付勢することは、第１実施形態と同じである。しかし、ピストンハウジング３８に対しピストンガイド部材３１とは反対側にソレノイド部は設けられず、ピストン付勢室３７にプッシュロッド４１も設けられていない。また、ピストンハウジング３８に設けられた調整ネジ３９を回すことにより、ピストン付勢部材３６のセット高さを調整して付勢力Ｆｐを調整可能である。

【0063】

第２実施形態の弁機構部２０２において、背圧室形成部材２８２は内側に背圧室２７を形成する。第２実施形態のソレノイド部５０は、背圧室２７に対して弁体２０とは反対側に設けられている。ソレノイド部５０は、ソレノイドコイル５２、可動子ケース５４、可動子５５、ロッド付勢部材５６、プッシュロッド５１等を含む。ソレノイドコイル５２は、駆動電流の通電により発生する磁気吸引力Ｆｍ２（図１４参照）によって、可動子５５を背圧室形成部材２８２に対して移動させる。第２実施形態では、背圧室形成部材２８２が可動子吸引部の機能を有し、磁気吸引力Ｆｍ２は弁体２０の閉弁方向に作用する。

【0064】

背圧室形成部材２８２、可動子ケース５４、可動子５５、及びソレノイドコイル５２の外側の部材は、鉄等の軟磁性材料で形成されており、ソレノイドコイル５２の通電時に磁気回路を形成する。背圧室形成部材２８２と可動子ケース５４との間には、磁気回路を遮断する非磁性部５３が設けられている。可動子ケース５４は内側にソレノイド室５７を有し、可動子５５はソレノイド室５７に収容されている。ソレノイド室５７と背圧室２７とは連通路２９を経由して連通する。

【0065】

プッシュロッド５１は、一端側の外周が可動子５５に固定され、他端が弁体付勢端部２２６に当接する。コイルスプリング等で構成されたロッド付勢部材５６は、ソレノイド室５７に設けられ、プッシュロッド５１の一端側から他端側（すなわち図の下側から上側）に向けて可動子５５を付勢する。或いはロッド付勢部材５６は、可動子５５に固定されたプッシュロッド５１を付勢してもよい。図１４では、ロッド付勢部材５６の付勢力をＦｒ２と表す。

【0066】

図１４、図１５を参照し、第２実施形態の減圧弁装置１０２において弁体２０に作用する力の関係を説明する。第２実施形態の減圧弁装置１０２では、弁体付勢部材２６の付勢力Ｆｖ、ピストン付勢部材３６の付勢力Ｆｐ、及び、ロッド付勢部材５６の付勢力Ｆｒ２の合力が付勢部材合力Ｆｓ２と定義される。各付勢力Ｆｖ、Ｆｐ、Ｆｒ２の向きは図１４中の矢印で示される。各付勢力Ｆｖ、Ｆｐ、Ｆｒ２の値は正の値であり、「Ｆｐ＞Ｆｖ＋Ｆｒ２」となるように設定される。開弁方向の付勢部材合力Ｆｓ１は下式で表される。
Ｆｓ２＝Ｆｐ－（Ｆｖ＋Ｆｒ２）＞０

【0067】

減圧弁装置１０２の非動作状態では気体作用力Ｆｇ及び磁気吸引力Ｆｍ２は０であるため、開弁方向の付勢部材合力Ｆｓ２により弁体２０はフルリフト（ＦＬ）まで開弁する。燃料タンク８１から供給された気体燃料が開弁時に流入圧室１２から出口圧室１３に導入されると、大径部３２２に作用する気体作用力Ｆｇがピストン３２を押し上げ、弁体２０は閉弁方向に付勢される。気体作用力Ｆｇが付勢部材合力Ｆｓ２より小さい範囲では、気体作用力Ｆｇが大きくなるにつれて、中間リフト（ＨＬ）のバルブリフト量が漸減する。気体作用力Ｆｇが付勢部材合力Ｆｓ２を上回ると、弁体２０は閉弁する。

【0068】

ソレノイドコイル５２の通電時、ソレノイドコイル５２の磁気吸引力Ｆｍ２は、可動子５５及びプッシュロッド５１を介して弁体を閉弁させる方向に作用する。弁体２０は、開弁方向の力（Ｆｓ２）と閉弁方向の力（Ｆｇ＋Ｆｍ２）とが釣り合った位置で止まる。磁気吸引力Ｆｍ２が大きくなるほど、開閉の閾値となる気体作用力Ｆｇが小さくなる。ソレノイドコイル５２に通電する駆動電流により磁気吸引力Ｆｍ２を調整することで、弁体２０の弁座部１５からのバルブリフト量Ｌｖは、０以上フルリフト量ＦＬｖ以下の目標値に設定可能となり、吐出圧を制御可能となる。したがって、燃料タンク８１の残量によって変化する供給圧によらず、吐出圧を一定圧に制御可能となる。また、機関の運転状態に応じた吐出圧の制御も可能となる。

【0069】

図１５に示すように、磁気吸引力Ｆｍ２は駆動電流に略比例して増加する。気体作用力Ｆｇが付勢部材合力Ｆｓ２より小さいことを前提として、弁体２０は、駆動電流が全開臨界値Ｉｏ２以下のとき全開し、駆動電流が全閉臨界値Ｉｃ２（＞Ｉｏ２）以上のとき全閉する。駆動電流が全開臨界値Ｉｏ２から全閉臨界値Ｉｃ２までの間では、駆動電流に応じてバルブリフト量Ｌｖが徐変する。

【0070】

ＥＣＵ７０は、供給先のインジェクタ噴射量及び吐出圧（目標圧力）に応じて減圧弁装置１０２のバルブリフト量Ｌｖの目標値を決定する（図５参照）。そしてＥＣＵ７０は、バルブリフト量Ｌｖの目標値に基づき駆動電流指令値Ｉ^*を演算し、ソレノイドコイル５２に通電する。また、後述するアンダーシュート制御において弁体２０を一時閉弁させる場合、ＥＣＵ７０は、駆動電流指令値Ｉ^*を全閉臨界値Ｉｃ２以上の値に設定する。

【0071】

［通電制御装置］
次に図１６～図１８を参照し、減圧弁装置に対し、ソレノイドコイルに通電する駆動電流を制御するＥＣＵ（通電制御装置）７０の制御構成について説明する。この部分の説明では、減圧弁装置の符号として、各実施形態の減圧弁装置１０１－１０４を包括する符号「１００」を用いる。

【0072】

図１を参照して上述した通り、本実施形態のＥＣＵ７０は、減圧弁装置１００が吐出する気体燃料の吐出圧を検出する圧力センサ８５を備えた気体燃料供給システム９００に適用される。図１６に示すようにＥＣＵ７０は、吐出圧のフィードバック制御により、圧力センサ８５の検出圧力と目標圧力との差を小さくするように駆動電流を制御する。

【0073】

具体的には、ＥＣＵ７０は、検出圧力と目標圧力との差に応じて駆動電流指令値Ｉ^*を演算し、減圧弁装置１００のソレノイドコイル４２、５２に通電する。ソレノイドコイル４２、５２に発生した磁気吸引力Ｆｍ１、Ｆｍ２及び気体作用力Ｆｇ（図１６では省略）に応じて弁体２０のバルブリフト量Ｌｖが決定される。減圧弁装置１００が吐出する気体燃料の吐出圧は圧力センサ８５により検出され、検出圧力がＥＣＵ７０にフィードバックされる。

【0074】

図２～図６を参照して上述した通り、減圧弁装置１００のバルブリフト量Ｌｖの目標値は、供給先装置であるインジェクタ８８の要求噴射量と、減圧弁装置１００が吐出する気体燃料の吐出圧とに基づいて決定される。バルブリフト量Ｌｖの目標値は０以上、且つ、全開時に対応するフルリフト量以下の値である。ＥＣＵ７０は、バルブリフト量Ｌｖが目標値となるように駆動電流を制御する。

【0075】

図１７のタイムチャートを参照する。例えば気体燃料供給システム９００が設けられた機関の過渡運転時に、供給先装置であるインジェクタ８８の要求噴射量が急激に減少し、目標圧力が相対的に高い値から低い値に急低下するように変更された状況を想定する。具体的には、目標圧力が単位時間に低下する降圧速度の絶対値が降圧速度閾値以上であるとき、「目標圧力が急低下するように変更された」と判断される。この状況において、比較例の通常制御と、提案技術である「アンダーシュート制御」とが対比される。比較例の通常制御では、変更後の目標圧力に対応するバルブリフト量Ｌｖの目標値に対し、バルブリフト量Ｌｖが直線的に近づくように制御される。

【0076】

インジェクタ８８の要求噴射量が急激に減少すると、ニードルリフト量Ｌｎ（図３、図４参照）が低下する。減圧弁装置１００から下流供給通路８４に吐出された気体燃料は、インジェクタ８８からの噴射以外に消費される手段が無い。インジェクタ８８の噴射量が急減したとき、通常制御の目標値によっては減圧弁装置１００から供給される気体燃料が消費量を上回ることとなる。その場合、下流供給通路８４の吐出圧が［＊］印で示すように一時的に上昇し、その後、変更後目標圧力に徐々に近づいていく。したがって、時刻ｔ１に目標圧力が変更された後、時刻ｔ３に吐出圧が変更後目標圧力に到達する。

【0077】

これに対し、一時的な吐出圧上昇を抑制するための提案技術がアンダーシュート制御である。アンダーシュート制御では、目標圧力が変更された時刻ｔ１に、一旦バルブリフト量Ｌｖを０、すなわち全閉状態にする。減圧弁装置１００から下流供給通路８４への気体燃料の吐出が停止されるため、一時的な吐出圧上昇が抑制される。通常制御に比べて一時上昇しない分、吐出圧は変更後目標圧力に早く近づく。

【0078】

時刻ｔ２に、圧力センサ８５による検出圧力が、変更後目標圧力に対し所定の許容偏差を含むように設定された目標到達判定範囲に入る。その後、ＥＣＵ７０は、バルブリフト量Ｌｖを目標値まで増加させるように駆動電流を制御する。このように、バルブリフト量Ｌｖを目標値に対し一旦０まで過剰に低下させた後に目標値に戻すように制御するため、「アンダーシュート制御」と呼ぶ。

【0079】

ＥＣＵ７０は、目標圧力が急低下するように変更されたと判断したとき、アンダーシュート制御を実施することで、一時的な吐出圧上昇を抑制し、通常制御に比べ、吐出圧が変更後目標圧力に到達するまでの時間を短縮することができる。一方、目標圧力の低下が比較的緩やかであり、減圧弁装置１００から供給される気体燃料が消費量以下である場合、一時的な吐出圧上昇は発生しないため、アンダーシュート制御は実施されなくてもよい。むしろ、弁体２０を全閉させることによる弁座部１５の摩耗を回避する観点から、一時的な吐出圧上昇が発生しない状況では通常制御が実施されることが好ましい。

【0080】

また、アンダーシュート制御において、弁体２０を一旦全閉状態にするのでなく、バルブリフト量Ｌｖの目標値よりも全閉側の値までバルブリフト量Ｌｖを一旦低下させるようにしてもよい。弁体２０を一旦全閉させる場合に比べると効果は低減するが、減圧弁装置１００からの気体燃料の供給量を減らすことで、一時的な吐出圧上昇を可及的に抑制することができる。また、弁体２０を全閉させないため、弁座部１５の摩耗を回避する観点から有効である。

【0081】

図１８のフローチャートにＥＣＵ７０によるバルブリフト量Ｌｖの制御フローを示す。フローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。ＥＣＵ７０は、Ｓ１で目標圧力を算出し、Ｓ２で圧力センサ８５から検出圧力を取得し、Ｓ３で検出圧力を目標圧力に近づけるように、減圧弁装置１００の駆動電流を制御する。

【0082】

Ｓ４では、インジェクタ８８の要求噴射量が減少し、目標圧力の降圧速度の絶対値が降圧速度閾値以上であるか判断される。Ｓ４でＹＥＳの場合、Ｓ５でＥＣＵ７０は、バルブリフト量Ｌｖを０とするように、すなわち弁体２０を全閉させるように駆動電流を制御する。このとき、第１実施形態では図１２における「Ｉ^*≦Ｉｃ１」、第２実施形態では図１５における「Ｉｃ２≦Ｉ^*」となるように、駆動電流指令値Ｉ^*が演算される。

【0083】

続いてＳ６では、検出圧力が目標到達判定範囲に入ったか判断される。Ｓ６は、ＹＥＳと判定されるまで繰り返され、ＹＥＳと判定されるとＳ７に移行する。Ｓ６でＹＥＳ、又は、Ｓ２でＮＯの場合、Ｓ７でＥＣＵ７０は、バルブリフト量Ｌｖを目標値とするように、駆動電流を制御する。このとき、第１実施形態では図１２における「Ｉｃ１＜Ｉ^*＜Ｉｏ１」、第２実施形態では図１５における「Ｉｏ２＜Ｉ^*＜Ｉｃ２」となるように、駆動電流指令値Ｉ^*が演算される。

【0084】

以上のように本実施形態では、中間リフト制御可能な構成の減圧弁装置１００に対し、ＥＣＵ７０が吐出圧のフィードバック制御を行う。目標圧力が一定であってもインジェクタ８８からの噴射量が変わると燃料供給通路各部の圧力損失が流量によって変化するため、吐出圧を目標圧力に制御するためにはバルブリフト量Ｌｖの微妙な調整が必要となる。圧力センサ８５の検出圧力をフィードバック制御することで、インジェクタ噴射量に関わらず吐出圧の制御精度を向上することができる。

【0085】

また、供給先装置であるインジェクタ８８の圧力を下げるには、インジェクタ８８から燃料を噴射する必要があるが、機関の過渡運転時に吐出圧の目標圧力が現在の圧力よりも低下する場合、一時的な吐出圧上昇が発生し、圧力の追従性が悪化する。特にソレノイド等のアクチュエータを使わず、ピストンやバルブの受圧力と弾性部材の付勢力とで吐出圧を制御する減圧弁装置では、弁体のバルブリフト量が徐々に低下して目標圧力に追従していく。

【0086】

それに対し本実施形態では、ＥＣＵ７０は、目標圧力が急低下するように変更されたと判断したとき、一旦弁体２０を全閉させる、或いは、バルブリフト量Ｌｖの目標値よりも全閉側の値までバルブリフト量Ｌｖを一旦低下させるように駆動電流を制御する。ソレノイドコイル４２、５２を用いてバルブリフト量Ｌｖを調整することにより、特に目標圧力が急に低下する過渡的な運転条件時に目標圧力への追従性を向上させることができる。

【0087】

（第３実施形態）
図１９を参照し、第１実施形態の減圧弁装置１０１に副次的な構成が二点追加された第３実施形態の減圧弁装置１０３について説明する。一点目に減圧弁装置１０３は、可動子ケース４８の天井部に、「ロッド付勢部材４６のセット高さを当該減圧弁装置１０３の外部から調整してロッド付勢部材４６の付勢力Ｆｒ１を調整可能な調整機構」としての調整ネジ４９が設けられている。調整ネジ４９によりロッド付勢部材４６の付勢力Ｆｒ１を調整することにより、付勢部材合力Ｆｓ１を調整し、吐出圧制御範囲の上下限の調整を容易に行うことができる。

【0088】

二点目に減圧弁装置１０３は、ソレノイドコイル３４の軸方向範囲の少なくとも一部においてソレノイドコイル３４の径方向外側に位置し、出口圧室１３及び吐出通路１８に連通するチャネル１７が形成されている。図１９に示す例では、チャネル１７は、ピストンガイド部材３１、ピストンハウジング３４及びソレノイドコイル４２の下部にわたって、外周部を環状に囲むように形成されている。ピストンガイド部材３１と減圧弁ハウジング１９３とが当接する座面には、出口圧室１３とチャネル１７とを径方向に接続する連通溝１６が周方向の複数箇所に形成されている。吐出通路１８はチャネル１７の上部に接続するように配置されている。

【0089】

出口圧室１３から流出した気体燃料は、チャネル１７を通って吐出通路１８から吐出される。これにより、吐出される気体燃料を用いて、ソレノイドコイル４２への通電による発熱を冷却することができる、よって、ソレノイドコイル４２の発熱を抑制し、発熱による焼損を防止することができる。

【0090】

（第４実施形態）
図２０に示す第４実施形態の減圧弁装置１０４は、第２実施形態の減圧弁装置１０２に対し、第３実施形態の一点目の副次的構成と同様に「調整機構」としての調整ネジ５９が可動子ケース５８の天井部に設けられている。調整ネジ５９を回すことで、ロッド付勢部材５６のセット高さを当該減圧弁装置１０４の外部から調整してロッド付勢部材５６の付勢力Ｆｒ２を調整可能である。第４実施形態では、ピストン付勢部材３６の付勢力Ｆｐを調整可能な調整ネジ３９と、ロッド付勢部材５６の付勢力Ｆｒ２を調整可能な調整ネジ５９との両方を用いて付勢部材合力Ｆｓ２を調整し、吐出圧制御範囲の上下限の調整を容易に行うことができる。或いは、第４実施形態において調整ネジ３９を無くしてもよい。

【0091】

（その他の実施形態）
（ａ）気体燃料供給システムにおける「供給元装置」は外部から供給された気体燃料を貯留する燃料タンク８１に限らず、それ自体が気体燃料を生成して送出可能な装置であってもよい。「供給先装置」は気体燃料用インジェクタ８８に限らず、気体燃料を消費する消費器であればよい。減圧弁装置１００のバルブリフト量Ｌｖの目標値を決めるパラメータである「インジェクタの要求噴射量」は、一般に「供給先装置の要求流量」と言い換えられる。

【0092】

（ｂ）弁体付勢部材２６、ピストン付勢部材３６及びロッド付勢部材４６、５６は、コイルスプリングに限らず、弾性により生成した付勢力を当接した対象要素に付与する部材であればよい。各付勢部材２６、３６、４６、５６を保持する機械的な構成は各実施形態で図示された構成に限らず、所望の機能が実現される構成であればよい。また、弁体２０、ピストン３２、プッシュロッド４１、５１の分割面の位置は、上記実施形態に例示した位置に限らず、所望の機能が実現されるように構成されればよい。

【0093】

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

【符号の説明】

【0094】

１００（１０１－１０４）・・・減圧弁装置、
１１：流入通路、 １２：流入圧室、 １３：出口圧室、
１４：室間接続孔、 １５：弁座部、 １８：吐出通路、
１９１－１９３：減圧弁ハウジング、
２０：弁体、 ２１：弁部、 ２２：摺動部、 ２２６：弁体付勢端部、
２３：弁体連通路、 ２６：弁体付勢部材、 ２７：背圧室、
３２：ピストン、 ３２２：大径部、 ３２３：当接端部、
３２６：ピストン付勢端部、 ３３：ピストン連通路、 ３６：ピストン付勢部材、
４０、５０：ソレノイド部、
４１、５１：プッシュロッド、 ４２、５２：ソレノイドコイル、
４５、５５：可動子、 ４６、５６：ロッド付勢部材、 ４７、５７：ソレノイド室、
７０：ＥＣＵ（通電制御装置）、 ８１：燃料タンク（供給元装置）、
８３：上流供給通路（燃料供給通路）、 ８４：下流供給通路（燃料供給通路）、
８８：気体燃料用インジェクタ（供給先装置）、 ９００：気体燃料供給システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】