DE102018200359A1 - Ventilanordnung zur Gasdruckregelung, Kraftstoffsystem mit Ventilanordnung zur Gasdruckregelung - Google Patents

Ventilanordnung zur Gasdruckregelung, Kraftstoffsystem mit Ventilanordnung zur Gasdruckregelung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2) eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend ein erstes Ventil (3) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Hochdruckspeicher (4), ein zweites Ventil (5) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Rücklauf (6) und einen koaxial zum ersten und zum zweiten Ventil (3, 5) angeordneten Steuerkolben (7), der in axialer Richtung einen mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbaren Steuerraum (8) begrenzt. Erfindungsgemäß ist im Steuerkolben (7) ein mit einem Ventilsitz (9) zusammenwirkender Ventilkolben (10) aufgenommen, der von einer Hülse (14) oder einem hülsenförmigen Abschnitt des Steuerkolbens (7) zur Betätigung des ersten Ventils (3) umgeben ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend eine solche Ventilanordnung.
  • Stand der Technik
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2016 207 743 A1 ist ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Brennstoff mit einer Einrichtung zur Zumessung des gasförmigen Brennstoffs zu einem Injektor bekannt. Die Einrichtung umfasst eine Druckregeleinheit mit einem Absperrventil, einem Druckregelventil und einem Absteuerventil, die eine Baueinheit bilden. Bei geöffnetem Absperrventil wird gasförmiger Brennstoff zugemessen, wobei der gasförmige Brennstoff zunächst in einen Hochdruckspeicher bzw. in ein Gas-Rail gelangt, an dem mindestens ein Injektor angeschlossen ist. Durch Öffnen des Absteuerventils kann gasförmiger Brennstoff aus dem Gas-Rail abgeführt werden, so dass der Gasdruck im Gas-Rail gesenkt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Gasdruck im Gas-Rail nicht über einen vorgegebenen Grenzwert steigt. Die Steuerung des Absperrventils und des Absteuerventils erfolgt hydraulisch über den Steuerdruck in einem Steuerraum, der mit einem hydraulischen Druckmittel, und zwar mit Dieselkraftstoff beaufschlagbar ist. Zur Veränderung des Steuerdrucks im Steuerraum ist ferner ein Dieseldrucksteuerventil vorgesehen, das an einen separaten Dieselkreislauf angeschlossen ist.
  • Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems anzugeben, die weniger leckagebehaftet ist. Insbesondere soll eine Gasleckage aus dem Gasbereich in den Bereich des hydraulischen Druckmittels unterbunden werden, um die Gas-Rücklaufmengen zu reduzieren. Auf diese Weise kann die Effizienz des Kraftstoffsystems gesteigert werden.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird die Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung angegeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorgeschlagene Ventilanordnung dient der Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, wobei es sich insbesondere um Erdgas handeln kann. Die Ventilanordnung umfasst ein erstes Ventil zur Verbindung des Gas-Rails mit einem Gas-Hochdruckspeicher, ein zweites Ventil zur Verbindung des Gas-Rails mit einem Gas-Rücklauf und einen koaxial zum ersten und zum zweiten Ventil angeordneten Steuerkolben, der in axialer Richtung einen mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbaren Steuerraum begrenzt. Erfindungsgemäß ist im Steuerkolben ein mit einem Ventilsitz zusammenwirkender Ventilkolben aufgenommen, der von einer Hülse oder einem hülsenförmigen Abschnitt des Steuerkolbens zur Betätigung des ersten Ventils umgeben ist.
  • Die Betätigung des ersten Ventils über die Hülse bzw. den hülsenförmigen Abschnitt des Steuerkolbens ermöglicht einen größeren Gestaltungsspielraum im Hinblick auf die konkrete Ausgestaltung des zweiten Ventils. Insbesondere kann der Ventilkoben des zweiten Ventils - vom ersten Ventil weg - in den Steuerkolben integriert werden. Der Steuerkolben und der Ventilkolben können dabei ineinander geführt sein, wobei es keine engen Führungsspiele zu berücksichtigen gilt, da sich die Hülse bzw. der hülsenförmige Abschnitt des Steuerkolbens und der Ventilkolben jeweils im Hochdruckbereich befinden. Eine Leckage zwischen dem Steuerkolben und dem Ventilkolben ist damit unbeachtlich, was die Fertigung der Ventilanordnung deutlich vereinfacht. Ferner fallen keine Leckagemengen an, die es über eine Gas-Leckageleitung in einen Tank zurückzuführen gilt, in dem der gasförmige Kraftstoff bevorratet wird. Damit reduziert sich auch der Wärmeeintrag in den Tank, wodurch die Effizienz des gesamten Systems steigt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Steuerkolben einen in den Ventilkolben eingreifenden Führungsbolzen zur Führung des Ventilkolbens auf. Die Führung kann dabei als einfache Führungspassung ausgelegt sein. Um den Führungsbolzen des Steuerkolbens aufnehmen zu können, ist der Ventilkolben zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgeführt. Vorzugsweise besitzt der Führungsbolzen des Steuerkolbens einen Bund, der mit einem Absatz des Ventilkolbens anschlagbildend zusammenwirkt. Auf diese Weise wird eine Mitnehmerfunktion realisiert, die eine Betätigung des zweiten Ventils mittels des Steuerkolbens ermöglicht.
  • Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Hülse oder der hülsenförmige Abschnitt des Steuerkolbens einen Absatz besitzt, der mit einem Bund des Ventilkolbens anschlagbildend zusammenwirkt. Auch auf diese Weise wird eine Mitnehmerfunktion realisiert, die der Betätigung des zweiten Ventils dient. Zugleich kann über die Hülse oder den hülsenförmigen Abschnitt des Steuerkolbens eine Führung des Ventilkolbens des zweiten Ventils bewirkt werden.
  • Bevorzugt ist der Ventilkolben des zweiten Ventils mittels einer Feder gegen den Ventilsitz axial vorgespannt. Die Feder stellt sicher, dass das zweite Ventil geschlossen bleibt, wenn das erste Ventil öffnet. Auf diese Weise wird ein hydraulischer Kurzschluss verhindert (beide Ventile gleichzeitig geöffnet). Die Feder kann hierzu einerseits am Ventilkolben, andererseits am Bund des Führungsbolzens oder am Absatz der Hülse bzw. des hülsenförmigen Abschnitts des Steuerkolbens abgestützt sein.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ventilkolben einen in eine Gehäusebohrung eingreifenden Führungszapfen aufweist. Der Führungszapfen ermöglicht eine bessere Zentrierung des Ventilkolbens in Bezug auf den Ventilsitz, so dass das zweite Ventil sicher schließt. Vorzugsweise ist die den Führungszapfen aufnehmende Gehäusebohrung konzentrisch zum Ventilsitz und im selben Gehäuseteil wie der Ventilsitz ausgebildet. Um ein Abströmen des gasförmigen Kraftstoffs über den Ventilsitz zu ermöglichen, während der Ventilkolben über den Führungszapfen in der Gehäusebohrung geführt ist, kann im Führungszapfen mindestens ein Abströmkanal ausgebildet sein, über den bei geöffnetem Ventilsitz eine Verbindung des Hochdruckbereichs mit einem Gas-Rücklauf herstellbar ist.
  • Alternativ oder ergänzend kann der Steuerkolben einen in eine Gehäusebohrung eingreifenden Führungsabschnitt aufweisen, über den eine Führung des Steuerkolbens erzielbar ist. Der Führungsabschnitt ist vorzugsweise an einem dem Steuerraum zugewandten Ende des Steuerkolbens ausgeführt, das heißt entfernt vom Ventilsitz des zweiten Ventils, um die Zentrierung des Ventilkolbens auf den Ventilsitz nicht zu beeinflussen. In diesem Fall kann der Führungsabschnitt des Steuerkolbens zur Ausbildung des Steuerraums zumindest abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet sein.
  • Vorteilhafterweise ist der im Führungsabschnitt des Steuerkolbens ausgebildete Steuerraum über mindestens einen im Führungsabschnitt ausgebildeten Verbindungskanal und/oder über eine Zulaufdrossel mit einem Druckmittel-Zulauf verbunden. Der Verbindungskanal selbst kann dabei als Zulaufdrossel ausgebildet sein, so dass eine separate Zulaufdrossel im Druckmittel-Zulaufbereich entfallen kann. Sofern der Steuerraum nicht in einem Führungsabschnitt des Steuerkolbens ausgebildet ist, ist dieser bevorzugt ebenfalls über eine Zulaufdrossel mit einem Druckmittel-Zulauf verbunden. Der Zulauf des Druckmittels in den Steuerraum über eine Zulaufdrossel stellt sicher, dass bei einer Druckabsenkung im Steuerraum weniger Druckmittel über den Zulauf nachströmt, als aus dem Steuerraum abströmt. Das heißt, dass sicher eine Entlastung des Steuerraums bewirkt wird.
  • Des Weiteren bevorzugt ist der Steuerraum über ein Druckmittel-Absteuerventil mit einem Druckmittel-Rücklauf verbindbar. Bei geöffnetem Druckmittel-Absteuerventil strömt Druckmittel aus dem Steuerraum in den Druckmittel-Rücklauf ab, so dass die gewünschte Druckabsenkung im Steuerraum erreicht wird. Das Druckmittel-Absteuerventil ist vorzugsweise elektrisch, insbesondere elektromagnetisch, betätigbar, so dass der Druck im Steuerraum gezielt steuerbar ist.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass der Steuerkolben von einem Dichtelement umgeben ist. Das Dichtelement dient der Medientrennung, das heißt der Trennung der Medien gasförmiger Kraftstoff und hydraulisches Druckmittel. Das Dichtelement ist als metallischer Well- oder Faltenbalg ausgebildet, der einerseits am Steuerkolben und andererseits gehäuseseitig befestigt ist. Der Well- oder Faltenbalg ermöglicht eine Trennung des Steuerraums von einem mit dem Gas-Rail verbundenen Hochdruckbereich, und zwar ohne die Beweglichkeit des Steuerkolbens einzuschränken.
  • Bevorzugt ist der Steuerkolben mehrteilig ausgeführt, wobei die mehreren Teile fest verbunden sind. Insbesondere kann bzw. können der Führungsbolzen und/oder die Hülse ein Teil bzw. Teile des Steuerkolbens ausbilden. Die mehrteilige Ausführung des Steuerkolbens erleichtert dessen Fertigung sowie die Montage der Ventilanordnung. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die verschachtelte Anordnung von Steuerkolben und Ventilkolben, die einander um- bzw. hintergreifen, um die gewünschte Mitnehmerfunktion zu realisieren.
  • Das darüber hinaus vorgeschlagene Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, zeichnet sich dadurch aus, dass es eine erfindungsgemäße Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail umfasst. Aufgrund des Einsatzes der erfindungsgemäßen Ventilanordnung können die Gas-Rücklaufmengen deutlich reduziert werden, wodurch die Effizienz des System steigt. Denn durch die Reduzierung der Gas-Rücklaufmengen wird ein unerwünschter Wärmeeintrag in einen Tank verringert, in dem der gasförmige Kraftstoff bevorratet wird.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
    • 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ventilanordnung,
    • 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Ventilanordnung und
    • 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Ventilanordnung.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • Die in der 1 dargestellte erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 dient der Gasdruckregelung in einem Gas-Rail 2 eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, wobei es sich insbesondere um Erdgas handeln kann. Hierzu weist die dargestellte Ventilanordnung 1 ein erstes Ventil 3 zur Verbindung des Gas-Rails 2 mit einem Hochdruckspeicher 4 sowie ein zweites Ventil 5 zur Verbindung des Gas-Rails 2 mit einem Gas-Rücklauf 6 auf. Das erste Ventil 3 weist einen hin- und herbeweglichen Ventilstößel 29 auf, der mittels einer Feder 30 gegen einen Ventilsitz 31 vorgespannt ist. Das zweite Ventil 5 besitzt einen Ventilkolben 10, der mittels einer Feder 17 gegen einen Ventilsitz 9 vorgespannt ist. Der Ventilkolben 10 und der Ventilstößel 29 sind - in einem axialen Abstand zueinander - koaxial auf einer gemeinsamen Längsachse A angeordnet.
  • Die Betätigung beider Ventile 3, 5 erfolgt über einen Steuerkolben 7, der koaxial in Bezug auf den Ventilkolben 10 und den Ventilstößel 29 angeordnet ist und in axialer Richtung einen Steuerraum 8 begrenzt, der über einen Druckmittel-Zulauf 25, in dem eine Zulaufdrossel 24 ausgebildet ist, mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist. Bei dem hydraulischen Druckmittel kann es sich beispielsweise um einen flüssigen Kraftstoff, insbesondere um Dieselkraftstoff, handeln. Eine Entlastung des Steuerraums 8 wird durch Öffnen eines Druckmittel-Absteuerventils 26 erzielt, wobei die Zulaufdrossel 24 sicherstellt, dass mehr Druckmittel über das Druckmittel-Absteuerventil 26 abströmt, als über den Druckmittel-Zulauf 25 nachströmen kann.
  • Bei geschlossenem Druckmittel-Absteuerventil 26 füllt sich der Steuerraum 8 mit hydraulischem Druckmittel, und der am Steuerkolben 7 anliegende Steuerdruck steigt an, so dass sich der Steuerkolben 7 entgegen der Federkraft der den Ventilkolben 10 vorspannenden Feder 17 in Richtung des ersten Ventils 3 bewegt. Die Feder 17 hält dabei das zweite Ventil 5 geschlossen. Durch die Bewegung des Steuerkolbens 7 gelangt eine mit dem Steuerkolben 7 verbundene Hülse 14 zur Anlage an einer Platte 33, die mittels einer Feder 34 gegen die Hülse 14 vorgespannt ist und einen Druckzylinder 35 zur mechanischen Kopplung mit dem Ventilstößel 29 des ersten Ventils 3 aufweist. Die Hülse 14 führt die Platte 33 mit, so dass der Druckzylinder 35 zur Anlage am Ventilstößel 29 gelangt und den Ventilstößel 29 aus seinem Ventilsitz 31 hebt. Das erste Ventil 3 öffnet und eine Verbindung des Gas-Rails 2 mit dem Hochdruckspeicher 4 ist hergestellt.
  • Die Bewegung des Steuerkolbens 7 in Richtung des ersten Ventils 3 wird durch eine Anschlagfläche 32 begrenzt, die innen am Ventilkolben 10 ausgebildet ist und an welcher der Führungsbolzen 11 des Steuerkolbens 7 zur Anlage gelangt.
  • Um das erste Ventil 3 zu schließen, wird der Steuerdruck im Steuerraum 8 durch Öffnen des Druckmittel-Absteuerventils 26 abgesenkt. Nunmehr ist eine Verbindung des Steuerraums 8 mit einem Druckmittel-Rücklauf 27 hergestellt, so dass Druckmittel aus dem Steuerraum 8 abzuströmen vermag. Die Druckabsenkung im Steuerraum 8 bewirkt, dass der Steuerkolben 7 sich nunmehr in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wobei sich zunächst der Druckzylinder 35 vom Ventilstößel 29 löst, so dass die Feder 30 den Ventilstößel 29 wieder in den Ventilsitz 31 zieht und das erste Ventil 3 schließt. Danach löst sich die Hülse 14 von der Platte 33, die an einem gehäuseseitigen Anschlag zu liegen kommt. Schließlich gelangt ein Bund 12 des Führungsbolzens 11 zur Anlage an einem Absatz 13 des Ventilkolbens 10, so dass der Steuerkolben 7 den Ventilkolben 10 aus seinem Ventilsitz 9 hebt. Das zweite Ventil 5 öffnet und eine Verbindung des Gas-Rails 2 mit dem Gas-Rücklauf 6 ist hergestellt.
  • Zur Trennung der Medien gasförmiger Kraftstoff und hydraulisches Druckmittel ist der Steuerkolben 7 von einem Dichtelement 28 in Form eines metallischen Faltenbalgs umgeben, der einerseits am Steuerkolben 7, andererseits gehäuseseitig befestigt ist. Das Dichtelement 28 trennt somit den Steuerraum 8 vom Gas-Hochdruckbereich. Da beidseits am Dichtelement 28 Hochdruck anliegt, ist die am Dichtelement 28 anliegende Druckdifferenz und damit die Belastung des Dichtelements 28 vergleichsweise gering.
  • Der 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 zu entnehmen, die sich von der der 1 vorrangig darin unterscheidet, dass der Ventilkolben 10 des zweiten Ventils 5 radial außen über die Hülse 14 geführt ist. Das heißt, dass ein Führungsbolzen 11 entfallen kann. Die Mitnehmerfunktion wird entsprechend über einen am Ventilkolben 10 ausgebildeten Bund 16 und einen innenumfangseitig an der Hülse 14 ausgebildeten Absatz 15 realisiert. Die den Hub des Steuerkolbens 7 begrenzende Anschlagfläche 32 ist rückseitig am Ventilkolben 10 ausgebildet. Ferner weist der Ventilkolben 10 eine nach innen gerichtete Dichtfläche auf, die mit einer nach außengekehrten Sitzfläche des Ventilsitzes 9 zusammenwirkt.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Ventilanordnung 1 ist der 3 zu entnehmen. Der Steuerkolben 7 weist hier einen hohlzylinderförmigen Führungsabschnitt 22 auf, der in eine Gehäusebohrung 21 eingreift und von dem hydraulischen Druckmittel umgeben ist. Auf diese Weise wird eine Schmierung der Führung über das hydraulische Druckmittel erreicht, die den Verschleiß im Führungsbereich mindert. Zur Verbindung des im Führungsabschnitt 22 ausgebildeten Steuerraums 8 mit dem Druckmittel-Zulauf 25 sind im Führungsabschnitt 22 radial verlaufende Verbindungskanäle 23 vorgesehen. Der Ventilkolben 10 des zweiten Ventils 5 ist auf der dem Steuerraum 8 abgewandten Seite über einen in eine Gehäusebohrung 18 eingreifenden Führungszapfen 19 geführt. Da die Gehäusebohrung 18 in einem Gehäuseteil 20 ausgebildet ist, das auch den Ventilsitz 9 ausbildet, wird über den Führungszapfen 19 eine optimale Zentrierung des Ventilkolbens 10 in Bezug auf den Ventilsitz 9 erreicht. Im Führungszapfen 19 ausgebildete Kanäle stellen bei geöffnetem zweiten Ventil 5 eine Verbindung des Gas-Hochdruckbereichs mit dem Gas-Rücklauf 6 sicher.
  • Die vorstehend in Verbindung mit den 1 bis 3 beschriebenen einzelnen Maßnahmen zur Realisierung einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 1 können untereinander kombiniert werden, so dass entsprechende Abwandlungen der dargestellten erfindungsgemäßen Ventilanordnungen 1 mit erfasst sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016207743 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2) eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend - ein erstes Ventil (3) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Hochdruckspeicher (4), - ein zweites Ventil (5) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Rücklauf (6) und - einen koaxial zum ersten und zum zweiten Ventil (3, 5) angeordneten Steuerkolben (7), der in axialer Richtung einen mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbaren Steuerraum (8) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerkolben (7) ein mit einem Ventilsitz (9) zusammenwirkender Ventilkolben (10) aufgenommen ist, der von einer Hülse (14) oder einem hülsenförmigen Abschnitt des Steuerkolbens (7) zur Betätigung des ersten Ventils (3) umgeben ist.
  2. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (7) zur Führung des Ventilkolbens (10) einen in den Ventilkolben (10) eingreifenden Führungsbolzen (11) aufweist.
  3. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (11) einen Bund (12) besitzt, der mit einem Absatz (13) des Ventilkolbens (10) anschlagbildend zusammenwirkt.
  4. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (14) oder der hülsenförmige Abschnitt des Steuerkolbens (7) einen Absatz (15) besitzt, der mit einem Bund (16) des Ventilkolbens (10) anschlagbildend zusammenwirkt.
  5. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (10) mittels einer Feder (17) gegen den Ventilsitz (9) axial vorgespannt ist.
  6. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (10) einen in eine Gehäusebohrung (18) eingreifenden Führungszapfen (19) aufweist.
  7. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusebohrung (18) konzentrisch zum Ventilsitz (9) im selben Gehäuseteil (20) ausgebildet ist.
  8. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (7) einen in eine Gehäusebohrung (21) eingreifenden Führungsabschnitt (22) aufweist.
  9. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (22) zur Ausbildung des Steuerraums (8) zumindest abschnittsweise hülsenförmig ausgebildet ist.
  10. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (8) über mindestens einen im Führungsabschnitt (22) ausgebildeten Verbindungskanal (23) und/oder über eine Zulaufdrossel (24) mit einem Druckmittel-Zulauf (25) verbunden ist.
  11. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerraum (8) über ein Druckmittel-Absteuerventil (26) mit einem Druckmittel-Rücklauf (27) verbindbar ist.
  12. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (7) von einem Dichtelement (28) umgeben ist, das als metallischer Well- oder Faltenbalg ausgebildet ist.
  13. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (7) mehrteilig ausgeführt ist und die mehreren Teile fest verbunden sind.
  14. Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend eine Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021237995A1 (zh) * 2020-05-27 2021-12-02 宁波万安股份有限公司 一种燃气调压器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207743A1 (de) 2016-05-04 2017-11-09 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Zumessung eines gasförmigen Brennstoffs zu einem Injektor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4404358C2 (de) * 1994-02-11 1998-04-09 Daimler Benz Ag Eingangsdruckgesteuertes Mehrwegeventil

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207743A1 (de) 2016-05-04 2017-11-09 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Zumessung eines gasförmigen Brennstoffs zu einem Injektor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021237995A1 (zh) * 2020-05-27 2021-12-02 宁波万安股份有限公司 一种燃气调压器
US11668406B2 (en) 2020-05-27 2023-06-06 Ningbo Wanan Co., Ltd. Gas pressure regulator

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