DE102022213023A1

DE102022213023A1 - Shut-off valve device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, fuel distribution device for such a fuel supply system, and fuel supply system

Info

Publication number: DE102022213023A1
Application number: DE102022213023.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Schetter; Lars Gonnermann; Rainer Kornhaas; Stefan Pfuhl; Stephan Wehr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-12-02
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2024-06-13
Also published as: WO2024115000A1

Abstract

Eine Absperrventileinrichtung (37) für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff umfasst einen Einlass (54), einen Auslass (56), ein erstes Ventil (58) mit einem ersten Ventilelement, welches durch eine erste Vorspanneinrichtung (62) in Schließrichtung beaufschlagt wird und durch einen ansteuerbaren Aktor (64) in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Absperrventileinrichtung (37) ferner ein zu dem ersten Ventil (58) hydraulisch paralleles zweites Ventil (60) mit einem zweiten Ventilelement umfasst, welches durch einen Fluiddruck in einem hydraulischen Steuerraum (65) in Schließrichtung und mindestens in einem Bereich durch einen einlassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, und welches in mindestens einer Richtung mechanisch mit dem ersten Ventil (58) gekoppelt ist (70), wobei der Steuerraum (65) durch eine eine erste Fluiddrossel (66) aufweisende Fluidverbindung mit dem Einlass (54) fluidisch verbunden ist und mittels dem ersten Ventil (58) mit dem Auslass (56) fluidisch verbindbar ist.A shut-off valve device (37) for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel comprises an inlet (54), an outlet (56), a first valve (58) with a first valve element which is acted upon in the closing direction by a first prestressing device (62) and can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator (64). It is proposed that the shut-off valve device (37) further comprises a second valve (60) which is hydraulically parallel to the first valve (58) and has a second valve element which is acted upon by a fluid pressure in a hydraulic control chamber (65) in the closing direction and at least in one region by an inlet-side fluid pressure in the opening direction, and which is mechanically coupled (70) to the first valve (58) in at least one direction, wherein the control chamber (65) is fluidically connected to the inlet (54) by a fluid connection having a first fluid throttle (66) and can be fluidically connected to the outlet (56) by means of the first valve (58).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Absperrventileinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit insbesondere gasförmigem Brennstoff, eine Brennstoffverteileinrichtung für ein solches Brennstoffversorgungssystem, und ein Brennstoffversorgungssystem mit den Merkmalen der Oberbegriffen der jeweiligen nebengeordneten Ansprüche.The invention relates to a shut-off valve device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, a fuel distribution device for such a fuel supply system, and a fuel supply system with the features of the preambles of the respective independent claims.

Vom Markt her bekannt sind Brennkraftmaschinen, deren Brennstoff gasförmiger Wasserstoff ist. Derartige Brennkraftmaschinen können beispielsweise zum Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Der Wasserstoff kann beispielsweise unter relativ hohem Druck, beispielsweise 700 bar, in flüssiger Form in einem tankartigen Brennstoffspeicher gespeichert sein. Von dort gelangt er über eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung zu einer Niederdruck-Druckregeleinrichtung und weiter zu einer Brennstoffverteileinrichtung, die funktional ähnlich ist wie das Kraftstoffrail bei einer Brennkraftmaschine mit Benzin- oder Diesel-Direkteinspritzung. Die Hochdruck-Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck typischerweise herunter auf beispielsweise ungefähr 40 bar, die Niederdruck-Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck weiter herunter typischerweise auf einen Druck von ungefähr 15 bar. An die Brennstoffverteileinrichtung sind üblicherweise mehrere Injektoren angeschlossen, die den gasförmigen Brennstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine (H2-Direkteinspritzung) oder in eine Vorkammer einblasen (Port Fuel Injection).Internal combustion engines whose fuel is gaseous hydrogen are known on the market. Such internal combustion engines can be used, for example, to drive motor vehicles. The hydrogen can be stored in liquid form in a tank-like fuel storage unit under relatively high pressure, for example 700 bar. From there it passes through a high-pressure pressure control device to a low-pressure pressure control device and then to a fuel distribution device, which is functionally similar to the fuel rail in an internal combustion engine with gasoline or diesel direct injection. The high-pressure pressure control device typically regulates the gas pressure down to, for example, around 40 bar, while the low-pressure pressure control device regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of around 15 bar. Several injectors are usually connected to the fuel distribution device, which inject the gaseous fuel directly into the combustion chambers of the internal combustion engine (H2 direct injection) or into a prechamber (port fuel injection).

Zu dem Brennstoffversorgungssystem gehört typischerweise noch ein Sicherheitsventil. Das Sicherheitsventil ist als Absperrventileinrichtung ausgeführt. Bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine ist die Absperrventileinrichtung geschlossen, und die Absperrventileinrichtung öffnet, wenn die Brennkraftmaschine gestartet werden soll. Die Absperrventileinrichtung soll bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine im Falle einer Leckage einen unerwünschten Gasaustritt verhindern.The fuel supply system typically also includes a safety valve. The safety valve is designed as a shut-off valve device. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is closed and the shut-off valve device opens when the internal combustion engine is to be started. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is designed to prevent unwanted gas leakage.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Absperrventileinrichtung, eine Brennstoffverteileinrichtung und ein Brennstoffversorgungssystem mit den Merkmalen des jeweiligen nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen genannt.The problem underlying the invention is solved by a shut-off valve device, a fuel distribution device and a fuel supply system with the features of the respective independent claim. Advantageous further developments are mentioned in subclaims.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Absperrventileinrichtung gegen einen hohen Druck öffnen kann. Gleichzeitig ist zur Ansteuerung des Aktors, um die Absperrventileinrichtung in geöffnetem Zustand halten zu können, nur vergleichsweise wenig Energie notwendig. Wird der Aktor nicht betätigt, ist die Absperrventileinrichtung geschlossen. Ein Brennstoffversorgungssystem mit einer solchen Absperrventileinrichtung arbeitet daher sehr sicher und zuverlässig.One advantage of the present invention is that the shut-off valve device can open against high pressure. At the same time, only comparatively little energy is required to control the actuator in order to be able to keep the shut-off valve device in the open state. If the actuator is not actuated, the shut-off valve device is closed. A fuel supply system with such a shut-off valve device therefore works very safely and reliably.

Konkret wird eine Absperrventileinrichtung vorgeschlagen, die ausgebildet und eingerichtet ist, um in einem Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit insbesondere gasförmigem Brennstoff eingesetzt zu werden. Bei dem Brennstoff kann es sich beispielsweise um Wasserstoff, insbesondere gasförmigen Wasserstoff handeln. Der gasförmige Wasserstoff wird also zur innermotorischen Verbrennung verwendet. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine im Wesentlichen typische Kolben-Brennkraftmaschine handeln, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen oder stationären Generatoren eingesetzt wird.Specifically, a shut-off valve device is proposed which is designed and configured to be used in a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel. The fuel can be, for example, hydrogen, in particular gaseous hydrogen. The gaseous hydrogen is therefore used for internal engine combustion. The internal combustion engine can essentially be a typical piston internal combustion engine, such as is used in motor vehicles or stationary generators, for example.

Bei einem solchen Brennstoffversorgungssystem kann der Wasserstoff beispielsweise unter relativ hohem Druck, beispielsweise 700 bar, in flüssiger Form in einem Brennstoffspeicher gespeichert sein. Von dort kann er über eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung zu einer Niederdruck-Druckregeleinrichtung und weiter zu einer Brennstoffverteileinrichtung gelangen, die funktional ähnlich ist wie das Kraftstoffrail bei einer Brennkraftmaschine mit Benzin- oder Diesel-Direkteinspritzung. Die Hochdruck-Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck typischerweise herunter auf beispielsweise ungefähr 40 bar, die Niederdruck-Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck weiter herunter typischerweise auf einen Druck von ungefähr 15 bar. An die Brennstoffverteileinrichtung können beispielsweise mehrere Injektoren angeschlossen sein, die den Brennstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine (H2-Direkteinspritzung) oder in eine Vorkammer einblasen (Port Fuel Injection).In such a fuel supply system, the hydrogen can be stored in liquid form in a fuel storage tank under relatively high pressure, for example 700 bar. From there it can pass through a high-pressure pressure control device to a low-pressure pressure control device and then to a fuel distribution device, which is functionally similar to the fuel rail in an internal combustion engine with gasoline or diesel direct injection. The high-pressure pressure control device typically regulates the gas pressure down to, for example, approximately 40 bar, while the low-pressure pressure control device regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of approximately 15 bar. For example, several injectors can be connected to the fuel distribution device, which inject the fuel directly into the combustion chambers of the internal combustion engine (H2 direct injection) or into a prechamber (port fuel injection).

Die gerade erwähnte Niederdruck-Druckregeleinrichtung (HIPR) regelt entsprechend den spezifischen Anforderungen den Druck und somit den Massen- oder Volumenstrom in der Brennstoffverteileinrichtung bzw. zu der Brennstoffverteileinrichtung. Hierzu kann das HIPR mindestens ein Proportionalventil umfassen. Zu der Niederdruck-Druckregeleinrichtung kann noch ein Drucksensor und ein Sicherheitsventil gehören. Wie weiter unten erläutert werden wird, kann das Sicherheitsventil aber auch an einer anderen Stelle des Brennstoffversorgungssystem angeordnet sein. Das Sicherheitsventil kann beispielsweise als die hier vorgeschlagene Absperrventileinrichtung ausgeführt sein. Bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine ist die Absperrventileinrichtung geschlossen, und die Absperrventileinrichtung öffnet, wenn die Brennkraftmaschine gestartet werden soll.The low-pressure pressure control device (HIPR) just mentioned regulates the pressure and thus the mass or volume flow in the fuel distribution device or to the fuel distribution device according to the specific requirements. For this purpose, the HIPR can comprise at least one proportional valve. The low-pressure pressure control device can also include a pressure sensor and a safety valve. As will be explained further below, the safety valve can also be arranged at another point in the fuel supply system. The safety valve can, for example, be designed as the shut-off valve device proposed here. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is closed and the shut-off valve device opens when the internal combustion engine is to be started.

Die Absperrventileinrichtung umfasst einen Einlass, der beispielsweise dem Brennstoffspeicher des Brennstoffversorgungssystems zugewandt ist. Am Einlass der Absperrventileinrichtung herrscht somit ein bestimmter Druck, der typischerweise durch stromaufwärts von der Absperrventileinrichtung vorhandene Einrichtungen eingestellt wird, beispielsweise eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung. Ein typischer Druck am Einlass der Absperrventileinrichtung liegt dann beispielsweise ungefähr im Bereich von 40 bar. Der Druck am Einlass der Absperrventileinrichtung kann aber auch durch eine Niederdruck-Druckregeleinrichtung eingestellt werden, so dass der Druck am Einlass der Absperrventileinrichtung dann beispielsweise ungefähr im Bereich von 15 bar liegen würde.The shut-off valve device comprises an inlet which, for example, faces the fuel reservoir of the fuel supply system. A certain pressure therefore prevails at the inlet of the shut-off valve device, which is typically set by devices upstream of the shut-off valve device, for example a high-pressure pressure control device. A typical pressure at the inlet of the shut-off valve device is then, for example, approximately in the range of 40 bar. The pressure at the inlet of the shut-off valve device can also be set by a low-pressure pressure control device, so that the pressure at the inlet of the shut-off valve device would then, for example, be approximately in the range of 15 bar.

Die Absperrventileinrichtung umfasst ferner einen Auslass, der beispielsweise Proportionalventilen einer Druckregeleinrichtung und/oder einer Brennstoffverteileinrichtung zugewandt ist. Eine solche Druckregeleinrichtung kann beispielsweise eine Niederdruck-Druckregeleinrichtung sein, die den Druck weiter reduziert, beispielsweise auf einen Druck von ungefähr 15 bar, und die Brennstoffverteileinrichtung kann eine solche sein, an die mindestens eine Injektor zum Einblasen des Brennstoffs angeschlossen ist.The shut-off valve device further comprises an outlet which faces, for example, proportional valves of a pressure control device and/or a fuel distribution device. Such a pressure control device can, for example, be a low-pressure pressure control device which further reduces the pressure, for example to a pressure of approximately 15 bar, and the fuel distribution device can be one to which at least one injector for injecting the fuel is connected.

Zu der Absperrventileinrichtung gehört ferner ein erstes Ventil mit einem ersten Ventilelement, welches durch eine erste Vorspanneinrichtung in Schließrichtung beaufschlagt wird und durch einen ansteuerbaren Aktor in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Das erste Ventil ist also „stromlos geschlossen“. Es handelt sich also um ein typisches Schaltventil mit einer Schaltstellung „auf“ und einer Schaltstellung „zu“. Der Aktor kann vorliegend wesentliche Komponenten von bisher bereits auf dem Markt befindlichen Aktoren umfassen, nämlich solchen Aktoren, die für die Ansteuerung eines Mengensteuerventils verwendet werden. Derartige Mengensteuerventile werden bei Kraftstoff-Hochdruckpumpen, die als Kolbenpumpen ausgeführt sind, von Benzin- oder Diesel-Kraftstoffsystemen zur Steuerung der von der Kraftstoff-Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffmenge eingesetzt.The shut-off valve device also includes a first valve with a first valve element, which is acted upon in the closing direction by a first pre-tensioning device and can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator. The first valve is therefore "normally closed". It is therefore a typical switching valve with an "open" switching position and a "closed" switching position. In this case, the actuator can comprise essential components of actuators already on the market, namely those actuators that are used to control a quantity control valve. Such quantity control valves are used in high-pressure fuel pumps, which are designed as piston pumps, in gasoline or diesel fuel systems to control the amount of fuel delivered by the high-pressure fuel pump.

Derartige Kraftstoff-Hochdruckpumpen verfügen als Einlassventil typischerweise über ein klassisches federbelastetes Rückschlagventil, beispielsweise mit einem plattenförmigen Ventilelement. Durch einen Ventilstößel, der mit einem Aktor verbunden ist, kann das Ventilelement des Einlassventils zeitweise zwangsweise in die geöffnete Stellung beaufschlagt werden. Mindestens die Komponente „Aktor“ - typischerweise ein elektromagnetischer Aktor - kann nun zur Realisierung der erfindungsgemäßen Absperrventileinrichtung herangezogen werden. Hierdurch werden erhebliche Kosten gespart, und es können vorhandene Fertigungseinrichtungen verwendet werden.Such high-pressure fuel pumps typically have a classic spring-loaded check valve as the inlet valve, for example with a plate-shaped valve element. The valve element of the inlet valve can be temporarily forced into the open position by a valve tappet that is connected to an actuator. At least the "actuator" component - typically an electromagnetic actuator - can now be used to implement the shut-off valve device according to the invention. This saves considerable costs and allows existing production facilities to be used.

Erfindungsgemäß umfasst die Absperrventileinrichtung ferner ein zu dem ersten Ventil hydraulisch paralleles zweites Ventil mit einem zweiten Ventilelement, welches durch einen Fluiddruck in einem hydraulischen Steuerraum in Schließrichtung und mindestens in einem Bereich durch einen einlassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird. Der Fluiddruck in dem hydraulischen Steuerraum kann durch das erste Ventil beeinflusst werden. Hierzu ist der hydraulische Steuerraum durch eine Fluidverbindung, die eine erste Fluiddrossel aufweist, mit dem Einlass fluidisch verbunden und mittels dem ersten Ventil (wenn dieses geöffnet ist) mit dem Auslass fluidisch verbindbar. Wird also das erste Ventil geöffnet, dann sinkt der Druck in dem hydraulischen Steuerraum, und das zweite Ventil öffnet durch den in Öffnungsrichtung wirkenden einlassseitigen Fluiddruck.According to the invention, the shut-off valve device further comprises a second valve which is hydraulically parallel to the first valve and has a second valve element which is acted upon by a fluid pressure in a hydraulic control chamber in the closing direction and at least in one area by an inlet-side fluid pressure in the opening direction. The fluid pressure in the hydraulic control chamber can be influenced by the first valve. For this purpose, the hydraulic control chamber is fluidically connected to the inlet by a fluid connection which has a first fluid throttle and can be fluidically connected to the outlet by means of the first valve (when this is open). If the first valve is opened, the pressure in the hydraulic control chamber drops and the second valve opens due to the inlet-side fluid pressure acting in the opening direction.

Der Durchflussquerschnitt des zweiten Ventils ist typischerweise deutlich größer als jener des ersten Ventils. Ist das zweite Ventil geöffnet, kann die Absperrventileinrichtung also als vollständig geöffnet angesehen werden, so dass der Brennstoff weitgehend ungedrosselt zum Auslass gelangen kann. Da das zweite Ventil sozusagen das „Hauptventil“ mit entsprechend großem Öffnungsquerschnitt ist, kann das erste Ventil („Pilotventil“) einen entsprechend kleinen Öffnungsquerschnitt aufweisen, sodass der Aktor auch nur eine vergleichsweise geringe Kraft zum Öffnen des ersten Ventils aufbringen muss, und auch nur eine vergleichsweise geringe Kraft zum Offenhalten des ersten Ventils aufbringen muss. Entsprechend kann der Aktor vergleichsweise klein sein, und es wird nur vergleichsweise wenig Energie für seine Betätigung benötigt.The flow cross-section of the second valve is typically significantly larger than that of the first valve. If the second valve is open, the shut-off valve device can therefore be considered to be fully open, so that the fuel can reach the outlet largely unthrottled. Since the second valve is the "main valve" so to speak, with a correspondingly large opening cross-section, the first valve ("pilot valve") can have a correspondingly small opening cross-section, so that the actuator only has to apply a comparatively small force to open the first valve, and also only has to apply a comparatively small force to keep the first valve open. Accordingly, the actuator can be comparatively small, and only comparatively little energy is required to operate it.

Ferner ist das zweite Ventilelement mindestens in einer Richtung - mindestens in Schließrichtung - mechanisch mit dem ersten Ventil derart gekoppelt, dass es beispielsweise schließt, wenn das erste Ventil schließt. Das erste Ventilelement wiederum schließt dann, wenn die Energiezufuhr zum Aktor des ersten Ventils beendet wird. Somit wird sichergestellt, dass durch eine Beendigung der Energiezufuhr zum Aktor des ersten Ventils die gesamte Absperrventileinrichtung des Brennstoffversorgungssystems schließt. Auf einen eigenen Schließmechanismus des zweiten Ventils kann somit verzichtet werden. Beispielsweise könnte das erste Ventil über einen nur in Schließrichtung wirkenden Mitnehmer verfügen, der wiederum mit dem zweiten Ventilelement zusammenwirkt.Furthermore, the second valve element is mechanically coupled to the first valve in at least one direction - at least in the closing direction - such that it closes, for example, when the first valve closes. The first valve element in turn closes when the energy supply to the actuator of the first valve is stopped. This ensures that the entire shut-off valve device of the fuel supply system closes when the energy supply to the actuator of the first valve is stopped. A separate closing mechanism for the second valve can therefore be dispensed with. For example, the first valve could have a driver that only acts in the closing direction and that in turn interacts with the second valve element.

Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Absperrventileinrichtung ein Schaltventil realisiert, welches gegen einen vergleichsweise hohen Druck öffnen kann und im geöffneten Zustand relativ wenig Energie benötigt, um geöffnet zu bleiben. Dies wird durch ein zweistufiges Öffnungsprinzip ermöglicht. Die erste Stufe bzw. das erste Ventil ist ein Pilotventil, welches durch einen Aktor geöffnet wird, und die zweite Stufe bzw. das zweite Ventil ist das Hauptventil, welches selbstständig über die durch das Pilotventil beeinflusste Druckdifferenz zwischen Steuerraum und Einlass geöffnet wird.Overall, the shut-off valve device according to the invention creates a switching valve that can open against a comparatively high pressure and, when open, requires relatively little energy to remain open. This is made possible by a two-stage opening principle. The first stage or the first valve is a pilot valve that is opened by an actuator, and the second stage or the second valve is the main valve, which is opened independently via the pressure difference between the control chamber and the inlet, which is influenced by the pilot valve.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Ventilelement einen ersten Abschnitt aus einem ersten Material und einen zweiten Abschnitt aus einem zweiten Material aufweist, und dass das zweite Material ein Dichtmaterial umfasst und der zweite Abschnitt bei geschlossenem zweitem Ventil mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz für das zweite Ventilelement zusammenwirkt. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit im Betrieb der erfindungsgemäßen Absperrventileinrichtung verbessert. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Material um ein Metallmaterial handeln, beispielsweise Stahl. Beim zweiten Material kann es sich um ein Kunststoffmaterial handeln, beispielsweise ein Elastomermaterial, PEEK oder Vespel. Grundsätzlich denkbar ist aber auch, dass es sich bei beiden Materialien um ein Kunststoffmaterial handelt, jedoch beim ersten Material um ein eher hartes Kunststoffmaterial, und beim zweiten Material um ein eher weiches Kunststoffmaterial.In a further development, it is provided that the second valve element has a first section made of a first material and a second section made of a second material, and that the second material comprises a sealing material and the second section interacts with a housing-side valve seat for the second valve element when the second valve is closed. This improves the reliability in operation of the shut-off valve device according to the invention. For example, the first material can be a metal material, for example steel. The second material can be a plastic material, for example an elastomer material, PEEK or Vespel. In principle, however, it is also conceivable that both materials are plastic materials, but the first material is a rather hard plastic material and the second material is a rather soft plastic material.

Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt plattenförmig, stopfenartig oder ringförmig ist und in einer typischerweise komplementären Ausnehmung des ersten Abschnitts aufgenommen ist. Dies ist fertigungstechnisch einfach realisierbar. Besonders einfach ist es, wenn der zweite Abschnitt plattenförmig oder stopfenartig ist. Ist er dagegen ringförmig, muss weniger von dem zweiten Material eingesetzt werden. Beispielsweise kann der zweite Abschnitt in der Ausnehmung im Presssitz aufgenommen sein, oder er kann eingeklebt sein, etc.In a further development of this, it is provided that the second section is plate-shaped, plug-like or ring-shaped and is accommodated in a typically complementary recess in the first section. This is easy to achieve in terms of manufacturing technology. It is particularly easy if the second section is plate-shaped or plug-like. If, on the other hand, it is ring-shaped, less of the second material needs to be used. For example, the second section can be accommodated in the recess with a press fit, or it can be glued in, etc.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Ventilelement einen ersten Abschnitt aus einem ersten Material und einen zweiten Abschnitt aus einem zweiten Material aufweist, und dass das zweite Material ein Dichtmaterial umfasst und der zweite Abschnitt bei geschlossenem ersten Ventil mit einem am zweiten Ventilelement vorhandenen Ventilsitz für das erste Ventilelement zusammenwirkt. Auch hierdurch wird die Zuverlässigkeit im Betrieb der erfindungsgemäßen Absperrventileinrichtung verbessert. Wieder kann es sich bei dem ersten Material um ein Metallmaterial handeln, beispielsweise Stahl. Beim zweiten Material kann es sich um ein Kunststoffmaterial handeln, beispielsweise ein Elastomermaterial, PEEK oder Vespel.In a further development, it is provided that the first valve element has a first section made of a first material and a second section made of a second material, and that the second material comprises a sealing material and the second section interacts with a valve seat for the first valve element on the second valve element when the first valve is closed. This also improves the reliability in operation of the shut-off valve device according to the invention. Again, the first material can be a metal material, for example steel. The second material can be a plastic material, for example an elastomer material, PEEK or Vespel.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die mechanische Kopplung zwischen dem ersten Ventil und dem zweiten Ventil einen sich radial erstreckenden Mitnehmerabschnitt am einen Ventilelement aufweist, der mit axialem Spiel in einer Mitnehmerkammer des anderen Ventilelements aufgenommen ist. Dies ist eine einfach zu realisierende und technisch zuverlässige Ausführung. Dabei ist zu beachten, dass der sich radial erstreckenden Mitnehmerabschnitt ganz unterschiedlich ausgestaltet sein kann. Beispielsweise kann er als ein einzelner sich in radialer Richtung erstreckender Zapfen ausgestaltet sein, oder als eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten und sich in radialer Richtung erstreckenden Zapfen. Denkbar ist auch ein Ringbund, der in Umfangsrichtung gesehen durchgehend ist oder mindestens eine Unterbrechung aufweist. Die Mitnehmerkammer wiederum kann jegliche Art von in axialer Richtung Begrenzungen aufweisender Kammer sein, die dabei keineswegs geschlossen sein muss.In a further development, it is provided that the mechanical coupling between the first valve and the second valve has a radially extending driver section on one valve element, which is accommodated with axial play in a driver chamber of the other valve element. This is a simple to implement and technically reliable design. It should be noted that the radially extending driver section can be designed in very different ways. For example, it can be designed as a single pin extending in the radial direction, or as a plurality of pins distributed in the circumferential direction and extending in the radial direction. An annular collar is also conceivable, which is continuous in the circumferential direction or has at least one interruption. The driver chamber, in turn, can be any type of chamber with axial boundaries, which does not have to be closed in any way.

Wenn das erste und das zweite Ventil geschlossen sind, sollte das axiale Spiel derart sein, dass das erste Ventilelement zumindest zunächst öffnen kann, ohne sofort das zweite Ventilelement mitzunehmen. Wenn das erste und das zweite Ventil geöffnet sind, sollte das axiale Spiel derart sein, dass das erste Ventilelement das zweite Ventilelement zuverlässig in die geschlossene Stellung mitnimmt, bei geöffnetem erstem Ventil jedoch das zweite Ventil zuverlässig in der geöffneten Stellung gehalten und auf diese Weise ein ungewolltes Schließen der Absperrventileinrichtung verhindert wird.When the first and second valves are closed, the axial play should be such that the first valve element can at least initially open without immediately taking the second valve element with it. When the first and second valves are open, the axial play should be such that the first valve element reliably takes the second valve element with it into the closed position, but when the first valve is open, the second valve is reliably held in the open position, thus preventing inadvertent closing of the shut-off valve device.

Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass der Mitnehmerabschnitt einen Sprengring umfasst, der bereichsweise in einer Umfangsnut im entsprechenden Ventilelement aufgenommen ist. Dies ist technisch einfach realisierbar. „Bereichsweise“ bedeutet hier, dass die Tiefe der Umfangsnut geringer ist als der Durchmesser des Querschnitts des Sprengrings, wodurch sichergestellt wird, dass der Sprengring über die Umfangsfläche des entsprechenden Ventilelements in radialer Richtung übersteht.In a further development of this, it is provided that the driver section comprises a snap ring, which is partially accommodated in a circumferential groove in the corresponding valve element. This is technically easy to implement. "Partially" here means that the depth of the circumferential groove is less than the diameter of the cross section of the snap ring, which ensures that the snap ring projects beyond the circumferential surface of the corresponding valve element in the radial direction.

Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass der Mitnehmerabschnitt am zweiten Ventilelement an einer Umfangswand einer Aufnahmeöffnung für das erste Ventilelement ausgebildet ist und sich in Umfangsrichtung gesehen höchstens über einen Winkel von ungefähr 180° erstreckt, wobei die Aufnahmeöffnung einen länglichen Querschnitt aufweist, wobei das erste Ventilelement einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und wobei die Mitnehmerkammer durch eine Umfangsnut im ersten Ventilelement gebildet wird. Diese Variante ist besonders stabil. Die Montage wird dabei durch den länglichen Querschnitt der Aufnahmeöffnung ermöglicht, wodurch eine Montage mit der sogenannten „Schlüsselloch-Technik“ möglich ist. Bei dieser wird das erste Ventilelement zunächst seitlich am Mitnehmerabschnitt vorbei in die Aufnahmeöffnung eingeführt und dann, wenn Mitnehmerabschnitt und Mitnehmerkammer axial auf gleicher Höhe sind, seitlich verschoben, wodurch der Mitnehmerabschnitt in die Mitnehmerkammer von der Seite her eingreifen kann.In a further development of this, it is provided that the driver section on the second valve element is formed on a peripheral wall of a receiving opening for the first valve element and extends in the circumferential direction at most over an angle of approximately 180°, wherein the receiving opening has an elongated cross-section, wherein the first valve element has a substantially circular cross-section, and the driver chamber is formed by a circumferential groove in the first valve element. This variant is particularly stable. The assembly is made possible by the elongated cross-section of the receiving opening, which makes assembly possible using the so-called "keyhole technique". In this case, the first valve element is first inserted into the receiving opening from the side past the driver section and then, when the driver section and driver chamber are axially at the same height, it is moved sideways, which allows the driver section to engage in the driver chamber from the side.

Die Erfindung betrifft auch eine Brennstoffverteileinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit vorzugsweise gasförmigem Brennstoff, welche mindestens einen ersten Anschluss aufweist, an den ein Injektor zum Einblasen des Brennstoffs in eine Brennkammer anschließbar ist, und welche mindestens einen zweiten Anschluss aufweist, an den eine Zuführleitung zum Zuführen von gasförmigem Brennstoff in die Brennstoffverteileinrichtung anschließbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Brennstoffverteileinrichtung eine Absperrventileinrichtung vorzugsweise nach der gerade beschriebenen Art aufweist, die jedenfalls fluidisch zwischen dem mindestens einen ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss angeordnet ist. Auf diese Weise kann auf zwei Absperrventileinrichtungen in der Brennstoffverteileinrichtung als auch in einer Druckregeleinrichtung verzichtet werden. Es genügt die eine hier vorgesehene Absperrventileinrichtung in der Brennstoffverteileinrichtung, um die Sicherheit des Brennstoffversorgungssystem sicherzustellen.The invention also relates to a fuel distribution device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, which has at least one first connection to which an injector for blowing the fuel into a combustion chamber can be connected, and which has at least one second connection to which a supply line for supplying gaseous fuel into the fuel distribution device can be connected. According to the invention, the fuel distribution device has a shut-off valve device, preferably of the type just described, which is in any case arranged fluidically between the at least one first connection and the second connection. In this way, two shut-off valve devices in the fuel distribution device and in a pressure control device can be dispensed with. The one shut-off valve device provided here in the fuel distribution device is sufficient to ensure the safety of the fuel supply system.

Bei einer Weiterbildung einer solchen Brennstoffverteileinrichtung ist vorgesehen, dass sie einen ersten Kammerabschnitt und einen zweiten Kammerabschnitt umfasst, wobei der mindestens eine erste Anschluss im ersten Kammerabschnitt und der zweite Anschluss im zweiten Kammerabschnitt angeordnet sind, wobei der erste Kammerabschnitt ein kleineres Volumen aufweist als der zweite Kammerabschnitt, und wobei die Absperrventileinrichtung fluidisch zwischen dem ersten Kammerabschnitt und dem zweiten Kammerabschnitt angeordnet ist. Somit ist das von der Absperrventileinrichtung nicht absperrbare Gasvolumen vergleichsweise klein, so dass bei einer Leckage eines Injektors auch nur ein entsprechend kleines Gasvolumen entweichen kann. Letztlich wird durch diese Ausgestaltung die Sicherheit des Brennstoffversorgungssystem mit der Brennstoffverteileinrichtung erhöht.In a further development of such a fuel distribution device, it is provided that it comprises a first chamber section and a second chamber section, wherein the at least one first connection is arranged in the first chamber section and the second connection is arranged in the second chamber section, wherein the first chamber section has a smaller volume than the second chamber section, and wherein the shut-off valve device is arranged fluidically between the first chamber section and the second chamber section. The gas volume that cannot be shut off by the shut-off valve device is therefore comparatively small, so that if an injector leaks, only a correspondingly small volume of gas can escape. Ultimately, this design increases the safety of the fuel supply system with the fuel distribution device.

Die Erfindung betrifft auch ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit vorzugsweise gasförmigem Brennstoff, umfassend einen Brennstoffspeicher, mindestens eine Druckregeleinrichtung, eine stromabwärts von der Druckregeleinrichtung angeordnete Brennstoffverteileinrichtung und mindestens einen an die Brennstoffverteileinrichtung angeschlossenen Injektor. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Brennstoffverteileinrichtung eine Brennstoffverteileinrichtung der gerade beschriebenen Art ist. Die Vorteile entsprechen den oben angegebenen Vorteilen.The invention also relates to a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, comprising a fuel reservoir, at least one pressure control device, a fuel distribution device arranged downstream of the pressure control device and at least one injector connected to the fuel distribution device. According to the invention, the fuel distribution device is a fuel distribution device of the type just described. The advantages correspond to the advantages stated above.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffversorgungssystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, mit einer Brennstoffverteileinrichtung, die wiederum eine Absperrventileinrichtung umfasst;
2 eine perspektivische Darstellung der Brennstoffverteileinrichtung von 1;
3 einen Längsschnitt durch die Brennstoffverteileinrichtung von 2;
4 ein schematisches hydraulisches Schaltbild der Absperrventileinrichtung von 1;
5 eine perspektivische Darstellung der Absperrventileinrichtung von 1;
6 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Absperrventileinrichtung von 5;
7 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Absperrventileinrichtung von 5;
8 ein Detail VIII von 6;
9 eine Darstellung ähnlich zu 8 einer 3. Ausführungsform der Absperrventileinrichtung von 5;
10 eine perspektivische Draufsicht auf einen ersten Abschnitt eines zweiten Ventilelements der Absperrventileinrichtung von 9;
11 eine Draufsicht auf das zweite Ventilelement von 10;
12 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform der Absperrventileinrichtung von 5 bei geschlossener Absperrventileinrichtung;
13 ein Detail XIII von 12;
14 eine Darstellung ähnlich zu 12, wobei die Absperrventileinrichtung geöffnet ist;
15 ein Detail XV von 14;
16 eine perspektivische Seitenansicht eines ersten Ventilelements der Ausführungsform von 12;
17 eine perspektivische Seitenansicht eines zweiten Ventilelement der Ausführungsform von 12; und
18 eine gemeinsame Ansicht des ersten Ventilelements und des zweiten Ventilelement der 16 und 17 zu einem Zeitpunkt während der Montage.

Embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings, in which:

1 a schematic representation of a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, with a fuel distribution device, which in turn comprises a shut-off valve device;
2 a perspective view of the fuel distribution system of 1 ;
3 a longitudinal section through the fuel distribution system of 2 ;
4 a schematic hydraulic diagram of the shut-off valve device of 1 ;
5 a perspective view of the shut-off valve device of 1 ;
6 a longitudinal section through a first embodiment of the shut-off valve device of 5 ;
7 a longitudinal section through a second embodiment of the shut-off valve device of 5 ;
8th a detail VIII of 6 ;
9 a representation similar to 8th a 3rd embodiment of the shut-off valve device of 5 ;
10 a perspective top view of a first portion of a second valve element of the shut-off valve device of 9 ;
11 a plan view of the second valve element of 10 ;
12 a longitudinal section through a fourth embodiment of the shut-off valve device of 5 with the shut-off valve closed;
13 a detail XIII of 12 ;
14 a representation similar to 12 , wherein the shut-off valve device is open;
15 a detail XV of 14 ;
16 a perspective side view of a first valve element of the embodiment of 12 ;
17 a perspective side view of a second valve element of the embodiment of 12 ; and
18 a joint view of the first valve element and the second valve element of the 16 and 17 at some point during assembly.

Nachfolgend tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche in unterschiedlichen Figuren und in unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen. Sie werden im Normalfall nur bei der ersten Erwähnung im Detail beschrieben. Darüber hinaus sind aus Gründen der Vereinfachung nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen eingetragen.In the following, functionally equivalent elements and areas in different figures and in different embodiments have the same reference symbols. They are normally only described in detail when they are first mentioned. In addition, for the sake of simplicity, not all reference symbols are entered in all figures.

Ein Brennstoffversorgungssystem trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es dient zur Versorgung einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine mit einem insbesondere gasförmigen Brennstoff, vorliegend beispielsweise gasförmigem Wasserstoff.A fuel supply system contributes to 1 overall the reference number 10. It serves to supply an internal combustion engine, not shown, with a particularly gaseous fuel, in this case for example gaseous hydrogen.

Der Wasserstoff ist in flüssiger Form unter hohem Druck, beispielsweise ungefähr 700 bar, in einem tankartigen Brennstoffspeicher 12 gespeichert. Dieser kann über einen Füllanschluss 14 befüllt werden. Am Brennstoffspeicher 12 ist ferner eine integrierte Einheit 16 aus einem Tankventil zur Befüllung und Abgabe von Wasserstoff in bzw. aus dem Brennstoffspeicher 12 und einem Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des aus dem Brennstoffspeicher 12 kommenden gasförmigen Wasserstoffs angeordnet.The hydrogen is stored in liquid form under high pressure, for example approximately 700 bar, in a tank-like fuel storage unit 12. This can be filled via a filling connection 14. An integrated unit 16 comprising a tank valve for filling and dispensing hydrogen into or out of the fuel storage unit 12 and a temperature sensor for detecting the temperature of the gaseous hydrogen coming from the fuel storage unit 12 is also arranged on the fuel storage unit 12.

Der gasförmige Wasserstoff gelangt über eine Druckleitung 18 zunächst zu einem Filter 20 und von dort weiter zu einer Hochdruck-Druckregeleinrichtung 22. Diese reduziert den Druck des gasförmigen Wasserstoffs beispielsweise auf einen Druck im Bereich von 40 bar. Die Druckleitung 18 führt von der Hochdruck-Druckregeleinrichtung 22 weiter zu einem Drucksensor 24, einen weiteren Filter 26 und eine optionale Temperiereinrichtung 28 schließlich zu einer Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30.The gaseous hydrogen first reaches a filter 20 via a pressure line 18 and from there to a high-pressure pressure control device 22. This reduces the pressure of the gaseous hydrogen to a pressure in the range of 40 bar, for example. The pressure line 18 leads from the high-pressure pressure control device 22 to a pressure sensor 24, another filter 26 and an optional temperature control device 28 and finally to a low-pressure pressure control device 30.

Die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 umfasst vorliegend beispielhaft zwei hydraulisch parallele Druckregelventile 32 und einen Niederdruck-Drucksensor 36. Die beiden Druckregelventile 32 sind identisch aufgebaut und sind typischerweise Proportionalventile. Durch die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 wird der Druck in der Druckleitung 18 nochmals abgesenkt von dem eingangsseitigen vorliegend beispielhaften Druck von ungefähr 40 bar auf einen Druck beispielsweise von ungefähr 15 bar.The low-pressure pressure control device 30 comprises, for example, two hydraulically parallel pressure control valves 32 and a low-pressure pressure sensor 36. The two pressure control valves 32 are identically constructed and are typically proportional valves. The low-pressure pressure control device 30 reduces the pressure in the pressure line 18 again from the inlet-side pressure of approximately 40 bar, for example, to a pressure of approximately 15 bar.

Stromabwärts von der Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 führt die Druckleitung 18 zu einer Brennstoffverteileinrichtung 35, die beispielsweise als längliches Rohr ausgebildet sein kann in der Art eines typischen Kraftstoffrails, wie es von Benzin- und Diesel-Kraftstoffsystemen bekannt ist. Der in der Brennstoffverteileinrichtung 35 herrschende Gasdruck wird von einem Drucksensor 36 erfasst. Ferner umfasst die Brennstoffverteileinrichtung 35 eine Absperrventileinrichtung 37. Diese ist dann, wenn das Brennstoffversorgungssystem 10 nicht in Betrieb ist, geschlossen. Hierdurch wird ein unerwünschter Gasaustritt verhindert.Downstream of the low-pressure pressure control device 30, the pressure line 18 leads to a fuel distribution device 35, which can be designed, for example, as an elongated pipe in the manner of a typical fuel rail, as is known from gasoline and diesel fuel systems. The gas pressure prevailing in the fuel distribution device 35 is detected by a pressure sensor 36. The fuel distribution device 35 also comprises a shut-off valve device 37. This is closed when the fuel supply system 10 is not in operation. This prevents undesirable gas leakage.

An die Brennstoffverteileinrichtung 35 sind mehrere Injektoren 38 angeschlossen, die den gasförmigen Wasserstoff vorliegend beispielhaft in Brennräume 40 der Brennkraftmaschine direkt einblasen. Der gasförmige Wasserstoff wird in den Brennräumen 40 mit Luftsauerstoff gemischt, und dieses Gemisch wird durch eine jeweilige Zündeinrichtung 42 entzündet. Typischerweise handelt es sich bei der Brennkraftmaschine um eine 2-Takt- oder 4-Takt-Kolben-Brennkraftmaschine von einer weitgehend üblichen Bauart. Beispielsweise wird eine solche Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Sie kann aber auch beispielsweise stationär zum Antrieb eines Generators zur Stromerzeugung verwendet werden.Several injectors 38 are connected to the fuel distribution device 35, which in this case blow the gaseous hydrogen directly into combustion chambers 40 of the internal combustion engine. The gaseous hydrogen is mixed with atmospheric oxygen in the combustion chambers 40, and this mixture is ignited by a respective ignition device 42. The internal combustion engine is typically a 2-stroke or 4-stroke piston internal combustion engine of a largely conventional design. For example, such an internal combustion engine is used to drive a motor vehicle. However, it can also be used stationary, for example, to drive a generator to generate electricity.

Gesteuert werden das Brennstoffversorgungssystem 10 und seine Komponenten durch eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 44, die über einen oder mehrere entsprechende Mikroprozessoren, einen Speicher für Programmcode, etc., verfügt. Diese erhält Signale unter anderem vom Temperatursensor 16, dem Drucksensor 24, dem Drucksensor 36, etc. Die Steuer- und Regeleinrichtung 44 steuert verschiedene Komponenten des Brennstoffversorgungssystems 10 an, unter anderem die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30, die Absperrventileinrichtung 37 sowie die Zündeinrichtungen 42. Ferner wird auch eine Steuereinrichtung 46 von der Steuer- und Regeleinrichtung 44 angesteuert, die wiederum spezifisch den Betrieb des Brennstoffspeichers 12 steuert bzw. regelt.The fuel supply system 10 and its components are controlled by an electronic control and regulating device 44, which has one or more corresponding microprocessors, a memory for program code, etc. This receives signals from, among others, the temperature sensor 16, the pressure sensor 24, the pressure sensor 36, etc. The control and regulating device 44 controls various components of the fuel supply system 10, including the low-pressure pressure control device 30, the shut-off valve device 37 and the ignition devices 42. Furthermore, a control device 46 is also controlled by the control and regulating device 44, which in turn specifically controls or regulates the operation of the fuel storage device 12.

Nun wird stärker im Detail auf die Brennstoffverteileinrichtung 35 Bezug genommen und auf die entsprechenden 2 und 3. Die Brennstoffverteileinrichtung 35 weist vorliegend beispielhaft eine Mehrzahl von ersten Anschlüssen 48 auf, an die jeweils ein Injektor 38 angeschlossen werden kann. Ferner weist die Brennstoffverteileinrichtung 35 einen zweiten Anschluss 49 auf, an den die Druckleitung 18, die von der Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 kommt, angeschlossen werden kann. Die Brennstoffverteileinrichtung 35 weist dabei einen ersten Kammerabschnitt 50 und einen zweiten Kammerabschnitt 51 auf. Der erste Kammerabschnitt 50 weist ein deutlich kleineres Volumen auf als der zweite Kammerabschnitt 51. Der zweite Kammerabschnitt 51 ist von der Absperrventileinrichtung 37 aus gesehen in Richtung zum zweiten Anschluss 49 angeordnet, wohingegen der erste Kammerabschnitt 50 im Bereich der ersten Anschlüsse 48 angeordnet ist.Now reference is made in more detail to the fuel distribution device 35 and to the corresponding 2 and 3 . The fuel distribution device 35 has, in the present example, a plurality of first connections 48, to each of which an injector 38 can be connected. Furthermore, the fuel distribution device 35 has a second connection 49, to which the pressure line 18, which is supplied from the low-pressure pressure control unit device 30. The fuel distribution device 35 has a first chamber section 50 and a second chamber section 51. The first chamber section 50 has a significantly smaller volume than the second chamber section 51. The second chamber section 51 is arranged in the direction of the second connection 49 as seen from the shut-off valve device 37, whereas the first chamber section 50 is arranged in the region of the first connections 48.

Die Absperrventileinrichtung 37 ist fluidisch zwischen dem ersten Kammerabschnitt 50 und dem zweiten Kammerabschnitt 51 angeordnet. Sie kann an einem Gehäuse (ohne Bezugszeichen) der Brennstoffverteileinrichtung 35 angeschweißt, angelötet oder angeschraubt sein. Dabei führt ein Einlasskanal 52 vom zweiten Kammerabschnitt 51 zur Absperrventileinrichtung 37. Der Einlasskanal 52 ist dabei gegenüber einer Längsachse der Brennstoffverteileinrichtung 35 exzentrisch angeordnet, und auch gegenüber dem ersten Kammerabschnitt 50 in radialer Richtung der Brennstoffverteileinrichtung 35 gesehen versetzt angeordnet.The shut-off valve device 37 is arranged fluidically between the first chamber section 50 and the second chamber section 51. It can be welded, soldered or screwed onto a housing (without reference symbol) of the fuel distribution device 35. An inlet channel 52 leads from the second chamber section 51 to the shut-off valve device 37. The inlet channel 52 is arranged eccentrically with respect to a longitudinal axis of the fuel distribution device 35 and is also arranged offset with respect to the first chamber section 50 in the radial direction of the fuel distribution device 35.

Nun wird zunächst unter Bezugnahme auf die 4 das hydraulische Grundprinzip der Absperrventileinrichtung 37 stärker im Detail erläutert:

Die Absperrventileinrichtung 37 umfasst einen Einlass 54 und einen Auslass 56. Ferner gehören zu der Absperrventileinrichtung 37 zwei hydraulisch parallel zueinander angeordnete Ventile, nämlich ein erstes Ventil 58 und ein zweites Ventil 60. Beide Ventile 58 und 60 sind vorliegend als Schaltventile ausgeführt jeweils mit einer geschlossenen und einer offenen Schaltstellung.

Now, with reference to the 4 the basic hydraulic principle of the shut-off valve device 37 is explained in more detail:

The shut-off valve device 37 comprises an inlet 54 and an outlet 56. The shut-off valve device 37 also includes two valves arranged hydraulically parallel to one another, namely a first valve 58 and a second valve 60. Both valves 58 and 60 are designed as switching valves, each with a closed and an open switching position.

Das erste Ventil 58 weist ein in 4 noch nicht gezeigtes erstes Ventilelement auf, welches durch eine Vorspanneinrichtung 62 in Schließrichtung beaufschlagt wird, und welches durch einen ansteuerbaren Aktor 64 in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Wie weiter unten noch dargelegt werden wird, kann es sich bei dem Aktor 64 beispielsweise um einen elektromagnetischen Aktor handeln, wie er von Mengensteuerventilen zur Steuerung der Fördermenge von Kolbenpumpen bei Diesel- und Benzin-Kraftstoffsystemen bekannt ist.The first valve 58 has a 4 a first valve element (not yet shown) which is acted upon in the closing direction by a pre-tensioning device 62 and which can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator 64. As will be explained further below, the actuator 64 can be, for example, an electromagnetic actuator, as is known from quantity control valves for controlling the delivery quantity of piston pumps in diesel and gasoline fuel systems.

Das erste Ventilelement des ersten Ventils 58 wird ferner durch den in einem hydraulischen Steuerraum 65 herrschenden Fluiddruck in Schließstellung und den am Auslass 56 herrschenden Fluiddruck in Öffnungsstellung beaufschlagt, was durch entsprechende gestrichelte Linien angedeutet ist. Der Steuerraum 65 ist über eine erste Fluiddrossel 66 (sog. „Zulaufdrossel“ oder „Z-Drossel“) mit dem Einlass 54 verbunden. In der Öffnungsstellung des ersten Ventils 58 ist der Durchflussquerschnitt des ersten Ventils 58 relativ klein, was in 4 durch eine zweite Fluiddrossel 68 (sog. „Ablaufdrossel“ oder „A-Drossel“) angedeutet ist. Der Strömungsquerschnitt der ersten Fluiddrossel 66 ist deutlich kleiner als der Strömungsquerschnitt der zweiten Fluiddrossel 68. Die erste Fluiddrossel ermöglicht die Verbindung des Einlasses 54 mit dem Steuerraum 65 und somit dessen Befüllung, wohingegen die zweite Fluiddrossel 68 eine durch das erste Ventil 58 gesteuerte Entlastung des Steuerraums 65 zum Auslass 56 hin ermöglicht.The first valve element of the first valve 58 is further acted upon by the fluid pressure prevailing in a hydraulic control chamber 65 in the closed position and the fluid pressure prevailing at the outlet 56 in the open position, which is indicated by corresponding dashed lines. The control chamber 65 is connected to the inlet 54 via a first fluid throttle 66 (so-called "inlet throttle" or "Z throttle"). In the open position of the first valve 58, the flow cross-section of the first valve 58 is relatively small, which in 4 by a second fluid throttle 68 (so-called "outlet throttle" or "A-throttle"). The flow cross-section of the first fluid throttle 66 is significantly smaller than the flow cross-section of the second fluid throttle 68. The first fluid throttle enables the inlet 54 to be connected to the control chamber 65 and thus to be filled, whereas the second fluid throttle 68 enables the control chamber 65 to be relieved of pressure towards the outlet 56, controlled by the first valve 58.

Das zweite Ventil 60 weist ein in 4 ebenfalls noch nicht gezeigtes zweites Ventilelement auf, welches durch den Fluiddruck in dem hydraulischen Steuerraum 65 in Schließrichtung und mindestens in einem Teilbereich durch einen einlassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, und welches zusätzlich noch in einem Teilbereich durch einen auslassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, was wiederum durch entsprechende gestrichelte Linien angedeutet ist.The second valve 60 has a 4 also has a second valve element, not yet shown, which is acted upon by the fluid pressure in the hydraulic control chamber 65 in the closing direction and at least in a partial area by an inlet-side fluid pressure in the opening direction, and which is additionally acted upon in a partial area by an outlet-side fluid pressure in the opening direction, which in turn is indicated by corresponding dashed lines.

Das zweite Ventil 60 ist mit dem ersten Ventil 58 mechanisch derart gekoppelt, dass es schließt bzw. geschlossen ist, wenn das erste Ventil 58 schließt bzw. geschlossen ist. Die Koppelung ist aber so, dass das erste Ventil 58 zumindest zunächst öffnen kann, ohne dass hierdurch das zweite Ventil 60 mechanisch sofort in Öffnungsstellung gezwungen wird. Die mechanische Koppelung ist in 4 durch eine strichpunktierte Linie 70 angedeutet.The second valve 60 is mechanically coupled to the first valve 58 in such a way that it closes or is closed when the first valve 58 closes or is closed. The coupling is such that the first valve 58 can at least initially open without the second valve 60 being mechanically forced into the open position immediately. The mechanical coupling is in 4 indicated by a dash-dotted line 70.

Die Absperrventileinrichtung 37 funktioniert wie folgt: ist die Brennkraftmaschine nicht im Betrieb und das Brennstoffversorgungssystem 10 ausgeschaltet, ist der Aktor 64 nicht betätigt, also stromlos. Durch die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 62 wird das erste Ventil 58 in die geschlossene Stellung gedrückt, und hierdurch wird zwingend auch das zweite Ventil 60 in die geschlossene Stellung gedrückt. Somit ist die Absperrventileinrichtung 37 insgesamt geschlossen.The shut-off valve device 37 functions as follows: if the internal combustion engine is not in operation and the fuel supply system 10 is switched off, the actuator 64 is not activated, i.e., is de-energized. The pre-tensioning force of the pre-tensioning device 62 pushes the first valve 58 into the closed position, and this also forces the second valve 60 into the closed position. The shut-off valve device 37 is therefore closed as a whole.

Wird der Aktor 64 bestromt, wird das erste Ventilelement gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 62 und gegen die hydraulische Kraft des im Steuerraum 65 herrschenden Fluiddrucks (dieser ist zunächst in etwa gleich dem Druck am Einlass 54) geöffnet. Somit strömt Wasserstoffgas durch die zweite Fluiddrossel 68 zum Auslass 56, wodurch der Druck im Steuerraum 65 sinkt, denn durch die erste Fluiddrossel 66 kann nicht in gleichem Maße Wasserstoffgas nachströmen, wie durch die zweite Fluiddrossel 68 aus dem Steuerraum 65 abströmt. Durch diese sich verändernde Druckdifferenz zwischen dem Steuerraum 65 und dem Einlass 54 wird das zweite Ventilelement des zweiten Ventils 60 in die Öffnungsstellung gedrückt. Hierdurch wird der vergleichsweise große Öffnungsquerschnitt des zweiten Ventils 60 freigegeben, so dass nun Wasserstoffgas weitgehend ungehindert vom Einlass 54 zum Auslass 56 strömen kann. Am Auslass 56 herrscht nun ein nur geringfügig niedrigerer Druck als am Einlass 54.If the actuator 64 is energized, the first valve element is opened against the preload force of the preload device 62 and against the hydraulic force of the fluid pressure prevailing in the control chamber 65 (this is initially approximately equal to the pressure at the inlet 54). Hydrogen gas thus flows through the second fluid throttle 68 to the outlet 56, whereby the pressure in the control chamber 65 drops, because hydrogen gas cannot flow through the first fluid throttle 66 to the same extent as flows out of the control chamber 65 through the second fluid throttle 68. Due to this changing pressure difference between the control chamber 65 and the inlet 54, the second valve element of the second valve 60 is pressed into the open position. This releases the comparatively large opening cross-section of the second valve 60, so that hydrogen gas can now flow largely unhindered from the inlet 54 to the outlet 56. The pressure at the outlet 56 is now only slightly lower than at the inlet 54.

Soll die Absperrventileinrichtung 37 wieder geschlossen werden, wird die Aktivierung des Aktors 64 beendet, dieser also beispielsweise stromlos geschaltet. Aufgrund der Vorspannkraft der ersten Vorspanneinrichtung 62 wird das erste Ventilelement des ersten Ventils 58 nun in die Schließstellung gedrückt. Aufgrund der mechanischen Koppelung 70 nimmt es dabei das zweite Ventilelement des zweiten Ventils 60 in die Schließstellung mit.If the shut-off valve device 37 is to be closed again, the activation of the actuator 64 is terminated, i.e. it is switched off, for example. Due to the pre-tensioning force of the first pre-tensioning device 62, the first valve element of the first valve 58 is now pressed into the closed position. Due to the mechanical coupling 70, it takes the second valve element of the second valve 60 with it into the closed position.

Eine mögliche konkrete Ausführung der Absperrventileinrichtung 37 wird nun unter Bezugnahme auf die 5 und 6 erläutert: der Aktor 64 umfasst eine Magnetbaugruppe 72, die identisch ist zu den Magnetbaugruppen der oben erwähnten Mengensteuerventile von Benzin- und Diesel-Kraftstoffpumpen. Sie umfasst ein fluiddichtes Gehäuse 74 mit einem vorliegend beispielhaft ringförmigen Elektromagneten 76, der mit einem elektrischen Anschluss 78 verbunden ist. Ferner umfasst die Magnetbaugruppe 72 einen ringförmigen Anker 80, der mit einer Stirnseite zu einem Polkörper 81 benachbart ist. Dieser ist fest mit einem nadelartigen Ventilstößel 82 (dieser wird daher auch als „Ventilnadel“ bezeichnet) verbunden, der ebenfalls weitgehend identisch zu typischen Ventilstößeln der besagten Mengensteuerventile ausgeführt sein kann und das oben erwähnte erste Ventilelement bildet, welches daher nachfolgend ebenfalls mit dem Bezugszeichen 82 bezeichnet werden wird.A possible concrete embodiment of the shut-off valve device 37 will now be described with reference to the 5 and 6 explained: the actuator 64 comprises a magnet assembly 72, which is identical to the magnet assemblies of the above-mentioned quantity control valves of gasoline and diesel fuel pumps. It comprises a fluid-tight housing 74 with an electromagnet 76, which is an annular electromagnet in the present example, which is connected to an electrical connection 78. The magnet assembly 72 also comprises an annular armature 80, one end of which is adjacent to a pole body 81. This is firmly connected to a needle-like valve tappet 82 (this is therefore also referred to as a "valve needle"), which can also be designed largely identically to typical valve tappets of the said quantity control valves and forms the above-mentioned first valve element, which will therefore also be referred to below with the reference number 82.

An dem ersten Ventilelement 82 ist ein Ringbund 84 vorhanden, und in ein Verbindungsstück 86, welches das Gehäuse 74 mit dem Gehäuse 104 verbindet, ist ein Gegenhalter 88 eingepresst. Die oben erwähnte Vorspanneinrichtung 62 ist in Form einer Spiralfeder zwischen dem Ringbund 84 und dem Gegenhalter 88 verspannt. Im Verbindungsstück 86 ist ferner eine Anschlagplatte 90 vorhanden, die bei der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform mit einem Abschnitt des Ringbunds 84 so zusammenwirkt, dass hierdurch eine Bewegung des Ventilstößels 82 in 6 nach oben begrenzt wird. Das Verbindungsstück 86 ist am Gehäuse 104 vorzugsweise verschweißt, beispielsweise durch KEEP-Schweißen oder Laserschweißen. Der elektrische Anschluss 78 ist vorliegend beispielhaft mit dem Gehäuse 74 vergossen.An annular collar 84 is provided on the first valve element 82, and a counterholder 88 is pressed into a connecting piece 86, which connects the housing 74 to the housing 104. The above-mentioned pretensioning device 62 is clamped in the form of a spiral spring between the annular collar 84 and the counterholder 88. In the connecting piece 86 there is also a stop plate 90, which in the exemplary embodiment shown here interacts with a section of the annular collar 84 in such a way that a movement of the valve tappet 82 in 6 is limited upwards. The connecting piece 86 is preferably welded to the housing 104, for example by KEEP welding or laser welding. The electrical connection 78 is in this case encapsulated with the housing 74, for example.

Auf das in 6 untere Ende des Ventilstößels 82 ist ein topfförmiges zweites Ventilelement 92 des oben erwähnten zweiten Ventils 60 aufgesetzt. Dieses zweite Ventilelement 92 umfasst vorliegend beispielhaft einen hülsenförmigen ersten Abschnitt 94 und einen stopfenartigen zweiten Abschnitt 96. Der stopfenartige zweite Abschnitt 96 besteht vorliegend beispielhaft aus einem plattenartigen Abschnitt 98 unter einem zylindrischen Abschnitt 100. Der stopfenartige zweite Abschnitt 96 ist in eine komplementäre Ausnehmung (ohne Bezugszeichen) am in 6 unteren Ende des ersten hülsenförmigen Abschnitts 94 eingesetzt, beispielsweise im Presssitz, und/oder dort verklebt.On the 6 A pot-shaped second valve element 92 of the above-mentioned second valve 60 is placed on the lower end of the valve tappet 82. This second valve element 92 comprises, in the present case, for example, a sleeve-shaped first section 94 and a plug-like second section 96. The plug-like second section 96 consists, in the present case, for example, of a plate-like section 98 under a cylindrical section 100. The plug-like second section 96 is inserted into a complementary recess (without reference number) on the 6 lower end of the first sleeve-shaped portion 94, for example in a press fit, and/or glued there.

Der hülsenförmige erste Abschnitt 94 ist aus einem ersten Material hergestellt, beispielsweise einem Stahlmaterial oder einem harten Kunststoffmaterial. Der stopfenartige zweite Abschnitt 96 ist aus einem Dichtmaterial hergestellt, beispielsweise einem Elastomermaterial, PEEK oder Vespel. Der stopfenartige zweite Abschnitt 96 arbeitet bei geschlossenem zweiten Ventil 60 mit einem ringförmigen Ventilsitz 102 an einem Gehäuseabschnitt 104 zusammen. Der Einlass 54 ist seitlich von dem Ventilsitz 102 in Form einer sich radial erstreckenden Bohrung angeordnet. Das zweite Ventilelement 92 ist gegenüber dem Gehäuseabschnitt 104 durch eine mit dem zweiten Ventilelement 92 verbundene ringförmige Lippendichtung 106 abgedichtet.The sleeve-shaped first section 94 is made of a first material, for example a steel material or a hard plastic material. The plug-like second section 96 is made of a sealing material, for example an elastomer material, PEEK or Vespel. The plug-like second section 96 cooperates with an annular valve seat 102 on a housing section 104 when the second valve 60 is closed. The inlet 54 is arranged laterally of the valve seat 102 in the form of a radially extending bore. The second valve element 92 is sealed with respect to the housing section 104 by an annular lip seal 106 connected to the second valve element 92.

Die zweite Fluiddrossel 68 ist im stopfenartigen zweiten Abschnitt 96 in Form eines sich in dessen Längsrichtung erstreckenden engen Fluidkanals ausgebildet. Das erste Ventilelement 82 taucht mit seinem in 6 unteren Endabschnitt in eine Aufnahmeöffnung 107 des ersten hülsenförmigen Abschnitts 94 des zweiten Ventilelements 92 ein. Es weist an seinem abragenden Ende einen spitz zulaufenden konischen Abschnitt 108 auf, der bei geschlossenem ersten Ventil 58 gegen einen in 6 oberen Rand 109 der Drossel 68 drückt. Dieser obere Rand 109 bildet somit einen Ventilsitz für das erste Ventilelement 82.The second fluid throttle 68 is formed in the plug-like second section 96 in the form of a narrow fluid channel extending in the longitudinal direction thereof. The first valve element 82 is immersed with its 6 lower end portion into a receiving opening 107 of the first sleeve-shaped portion 94 of the second valve element 92. It has a tapered conical portion 108 at its projecting end, which, when the first valve 58 is closed, presses against a 6 upper edge 109 of the throttle 68. This upper edge 109 thus forms a valve seat for the first valve element 82.

Die erste Fluiddrossel 66 ist im ersten hülsenförmigen Abschnitt 94 ausgebildet und verbindet einen Bereich 65 („Steuerraum“) unmittelbar oberhalb vom zweiten Ventilelement 92 mit einem Bereich 112 („Arbeitsraum“) radial seitlich vom zweiten Ventilelement 92, der mit dem Einlass 54 verbunden und bei geschlossenem zweitem Ventilelement 92 vom Auslass 56 getrennt ist. Der Auslass 56 wird durch zwei sich radial erstreckende Bohrungen am in 6 unteren Ende des Gehäuseabschnitts 104 gebildet. Der Steuerraum 65 und der Arbeitsraum 112 sind ferner durch die Lippendichtung 106 voneinander getrennt.The first fluid throttle 66 is formed in the first sleeve-shaped section 94 and connects a region 65 (“control chamber”) immediately above the second valve element 92 with a region 112 (“working chamber”) radially to the side of the second valve element 92, which is connected to the inlet 54 and separated from the outlet 56 when the second valve element 92 is closed. The outlet 56 is connected to the inlet 54 by two radially extending bores on the 6 lower end of the housing section 104. The control chamber 65 and the working chamber 112 are further separated from one another by the lip seal 106.

Durch die Aufnahmeöffnung 107 des ersten hülsenförmigen Abschnitts 94 ist das zweite Ventilelement 92 im Gleitsitz, jedoch mit einigem Spiel auf dem ersten Ventilelement 82 geführt.Through the receiving opening 107 of the first sleeve-shaped section 94, the second valve element 92 is guided in a sliding seat, but with some play on the first valve element 82.

Die in 6 gezeigte Absperrventileinrichtung 37 funktioniert wie folgt: bei geschlossener Absperrventileinrichtung 37 ist der Elektromagnet 76 unbestromt. Das erste Ventilelement 82 wird somit mit seinem spitz zulaufenden konischen Abschnitt 108 von der ersten Vorspanneinrichtung 62 in 6 nach unten gegen den oberen Rand 109 der zweiten Fluiddrossel 68 des zweiten Ventilelements 92 gedrückt, und hierdurch wird dieses wiederum mit dem plattenartigen Abschnitt 98 des stopfenartigen zweiten Abschnitts 96 gegen den ringförmigen Ventilsitz 102 am Gehäuseabschnitt 104 gedrückt. Hierdurch wird die oben erwähnte mechanische Koppelung 70 zwischen dem ersten Ventilelement 82 des ersten Ventils 58 und dem zweiten Ventilelement 92 des zweiten Ventils 60 in Schließrichtung realisiert.In the 6 The shut-off valve device 37 shown functions as follows: when the shut-off valve device 37 is closed, the electromagnet 76 is de-energized. The first valve element 82 is thus pushed with its tapered conical section 108 by the first pre-tensioning device 62 into 6 downwards against the upper edge 109 of the second fluid throttle 68 of the second valve element 92, and this in turn is pressed with the plate-like section 98 of the plug-like second section 96 against the annular valve seat 102 on the housing section 104. This realizes the above-mentioned mechanical coupling 70 between the first valve element 82 of the first valve 58 and the second valve element 92 of the second valve 60 in the closing direction.

Wird der Elektromagnet 76 bestromt, werden der Anker 80 in 6 nach oben und somit das mit dem Anker 80 fest verbundene erste Ventilelement 82 gegen die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung 62 vom zweiten Ventilelement 94 weg beaufschlagt. Somit hebt der spitz zulaufende konische Abschnitt 108 vom oberen Rand 109 der zweiten Fluiddrossel 68, also seinem Ventilsitz ab. In der Folge kann Wasserstoffgas aus dem Steuerraum 65 über die zweite Fluiddrossel 68 zum Auslass 56 abströmen. Aufgrund der ersten Fluiddrossel 66, die einen kleineren Durchflussquerschnitt aufweist als die zweite Fluiddrossel 68, kann Wasserstoffgas jedoch nicht in gleichem Maße vom Einlass 54 und den Bereich 112 in den Steuerraum 65 nachströmen. Daher sinkt der Druck im Steuerraum 65, der zunächst in etwa dem Druck am Einlass 54 und im Bereich 112 entspricht, ab. Somit ergibt sich eine Druckdifferenz zwischen dem Steuerraum 65 und dem Bereich 112, die dazu führt, dass das zweite Ventilelement 92 in 6 hydraulisch nach oben gedrückt wird, es also vom ringförmigen Ventilsitz 102 abhebt. In der Folge kann Wasserstoffgas direkt vom Einlass 54 durch den Spalt zwischen dem zweiten Ventilelement 92 und dem ringförmigen Ventilsitz 102 in Richtung zum Auslass 56 strömen.If the electromagnet 76 is energized, the armature 80 is 6 upwards and thus the first valve element 82, which is firmly connected to the armature 80, is urged against the preload force of the preload device 62 away from the second valve element 94. The tapered conical section 108 thus lifts off the upper edge 109 of the second fluid throttle 68, i.e. its valve seat. As a result, hydrogen gas can flow out of the control chamber 65 via the second fluid throttle 68 to the outlet 56. However, due to the first fluid throttle 66, which has a smaller flow cross-section than the second fluid throttle 68, hydrogen gas cannot flow to the same extent from the inlet 54 and the area 112 into the control chamber 65. Therefore, the pressure in the control chamber 65, which initially corresponds approximately to the pressure at the inlet 54 and in the area 112, drops. This results in a pressure difference between the control chamber 65 and the area 112, which leads to the second valve element 92 in 6 is hydraulically pushed upwards, thus lifting it from the annular valve seat 102. As a result, hydrogen gas can flow directly from the inlet 54 through the gap between the second valve element 92 and the annular valve seat 102 in the direction of the outlet 56.

Währenddessen wird der Elektromagnet 76 weiterhin bestromt. Um die Absperrventileinrichtung 37 in der geöffneten Stellung zu halten, ist jedoch nur ein verringerter Haltestrom erforderlich, da der Abstand zwischen dem Anker 80 und dem Polkörper 81 (also der sogenannte Polspalt) durch die Bewegung des ersten Ventilelements 82 zusammen mit dem Anker 80 minimal geworden ist.In the meantime, the electromagnet 76 continues to be energized. However, in order to hold the shut-off valve device 37 in the open position, only a reduced holding current is required, since the distance between the armature 80 and the pole body 81 (i.e. the so-called pole gap) has become minimal due to the movement of the first valve element 82 together with the armature 80.

Soll die Absperrventileinrichtung 37 wieder geschlossen werden, wird die Bestromung des Elektromagneten 76 beendet, wodurch das erste Ventilelement 82 durch die Vorspannkraft der ersten Vorspanneinrichtung 62 gegen den Ventilsitz 109 am zweiten Ventilelement 92 gedrückt und dieses hierdurch mitgenommen und schließlich gegen den Ventilsitz 102 gedrückt wird.If the shut-off valve device 37 is to be closed again, the current supply to the electromagnet 76 is terminated, whereby the first valve element 82 is pressed against the valve seat 109 on the second valve element 92 by the preloading force of the first preloading device 62 and the latter is thereby carried along and finally pressed against the valve seat 102.

Das hydraulische Funktionsprinzip der in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsform einer Absperrventileinrichtung 37 ist gleich zu jener der 6. Unterschiedlich ist dagegen die mechanische Koppelung 70: diese umfasst vorliegend beispielhaft einen sich nach radial außen vom ersten Ventilelement 82 erstreckenden Mitnehmerabschnitt 114, der in einer nutartigen Mitnehmerkammer 116 in der Aufnahmeöffnung 107 des hülsenförmigen ersten Abschnitts 94 des zweiten Ventilelements 92 teilweise aufgenommen ist. Der Mitnehmerabschnitt 114 wird dabei vorliegend beispielhaft durch einen Sprengring gebildet, der bereichsweise in einer Umfangsnut (ohne Bezugszeichen) in der äußeren Mantelfläche des ersten Ventilelements 82 aufgenommen ist. Grundsätzlich denkbar, vorliegend jedoch nicht dargestellt ist auch eine kinematisch umgekehrte Ausführungsform, bei der der Mitnehmerabschnitt am zweiten Ventilelement und die Mitnehmerkammer am ersten Ventilelement ausgeführt wäre.The hydraulic operating principle of the 7 and 8th The embodiment of a shut-off valve device 37 shown is the same as that of the 6 . The mechanical coupling 70, on the other hand, is different: in the present case, this comprises, for example, a driver section 114 extending radially outward from the first valve element 82, which is partially accommodated in a groove-like driver chamber 116 in the receiving opening 107 of the sleeve-shaped first section 94 of the second valve element 92. In the present case, the driver section 114 is formed, for example, by a snap ring, which is partially accommodated in a circumferential groove (without reference symbol) in the outer surface of the first valve element 82. In principle, a kinematically reversed embodiment is also conceivable, but not shown here, in which the driver section would be designed on the second valve element and the driver chamber on the first valve element.

Die Tiefe, also die radiale Erstreckung der Mitnehmerkammer 116 ist so gewählt, dass der Sprengring 114 bei der Montage des ersten Ventilelements 82 in das zweite Ventilelement 92 vollständig in der Mitnehmerkammer 116 aufgenommen werden kann, und dann, wenn beim Einschieben des ersten Ventilelements 82 in das zweite Ventilelement 92 die Umfangsnut im ersten Ventilelement 82 in axialer Richtung gesehen auf der Höhe der Mitnehmerkammer 116 angelangt ist, der Sprengring 114 in die Umfangsnut einschnappen kann. Die axiale Erstreckung der Umfangsnut im ersten Ventilelement 82 ist so gewählt, dass der Sprengring 114 weitgehend spielfrei in der Umfangsnut aufgenommen ist.The depth, i.e. the radial extent of the driver chamber 116, is selected such that the snap ring 114 can be completely accommodated in the driver chamber 116 when the first valve element 82 is mounted in the second valve element 92, and then, when the circumferential groove in the first valve element 82 has reached the height of the driver chamber 116 when the first valve element 82 is pushed into the second valve element 92 in the axial direction, the snap ring 114 can snap into the circumferential groove. The axial extent of the circumferential groove in the first valve element 82 is selected such that the snap ring 114 is accommodated in the circumferential groove with almost no play.

Eine axiale Erstreckung des Sprengrings 114 im ersten Ventilelement 82 ist in 8 mit 118 bezeichnet. Eine axiale Erstreckung der Mitnehmerkammer 116 im zweiten Ventilelement 92 ist in 8 mit 120 bezeichnet. Ein axialer Abstand zwischen dem in den 7 und 8 oberen Rand des stopfenartigen zweiten Abschnitts 96 im zweiten Ventilelement 92 und dem in den 7 und 8 unteren Rand des Sprengrings 114 ist in 8 mit 122 bezeichnet. Die Differenz zwischen der Erstreckung 120 und der Erstreckung 118 entspricht dem sogenannten „Pilothub“ des ersten Ventilelements 82, welches jener Öffnungshub ist, bei dem noch keine mechanische Mitnahme des zweiten Ventilelements 92 in Öffnungsrichtung erfolgt.An axial extension of the snap ring 114 in the first valve element 82 is in 8th designated 118. An axial extension of the driver chamber 116 in the second valve element 92 is in 8th is designated 120. An axial distance between the 7 and 8th upper edge of the plug-like second section 96 in the second valve element 92 and the 7 and 8th lower edge of the snap ring 114 is in 8th designated 122. The difference between the extension 120 and the extension 118 corresponds to the so-called “pilot stroke” of the first valve element 82, which is the opening stroke at which no mechanical movement of the second valve element 92 in the opening direction takes place.

Dies beinhaltet, dass bei geschlossener Absperrventileinrichtung 37, wie in den 7 und 8 dargestellt, der in den Figuren untere Rand des Sprengrings 114 in der Nähe des unteren Endes der Mitnehmerkammer 116 liegt, jedoch - in axialer Richtung gesehen - in einem geringen Abstand von diesem unteren Ende, um sicherzustellen, dass das erste Ventilelement 82 mit dem konischen Abschnitt 108 dicht am oberen Rand 109 der zweiten Fluiddrossel 68 in Anlage kommen kann. Der Abstand des unteren Rands des Sprengrings 114 zum oberen Rand des stopfenartigen zweiten Abschnitts 96 ist so ausgelegt, dass in der geschlossenen Position beim Anliegen des Sprengrings 114 am unteren Rand der Mitnehmerkammer 116 eine definierte Eindringtiefe des spitz zulaufenden konischen Abschnitts 108 in die zweite Fluiddrossel 68 sichergestellt ist.This means that when the shut-off valve device 37 is closed, as shown in the 7 and 8th shown, the lower edge of the snap ring 114 in the figures is located near the lower end of the driver chamber 116, but - viewed in the axial direction - at a short distance from this lower end in order to ensure that the first valve element 82 with the conical section 108 can come into contact closely with the upper edge 109 of the second fluid throttle 68. The distance between the lower edge of the snap ring 114 and the upper edge of the plug-like second section 96 is designed such that in the closed position, when the snap ring 114 rests against the lower edge of the driver chamber 116, a defined penetration depth of the tapered conical section 108 into the second fluid throttle 68 is ensured.

Im Hinblick auf das Funktionsprinzip wird durch den Mitnehmerabschnitt bzw. Sprengring 114 sichergestellt, dass bei geöffneter Absperrventileinrichtung 37, wenn also sowohl das erste Ventil 58 als auch das zweite Ventil 60 geöffnet sind, das zweite Ventilelement 92 vom ersten Ventilelement 82 in der geöffneten Stellung gehalten wird, solange der Aktor 64 bestromt ist, und somit ein versehentliches Schließen des zweiten Ventilelements 92 verhindert wird.With regard to the functional principle, the driver section or snap ring 114 ensures that when the shut-off valve device 37 is open, i.e. when both the first valve 58 and the second valve 60 are open, the second valve element 92 is held in the open position by the first valve element 82 as long as the actuator 64 is energized, thus preventing accidental closing of the second valve element 92.

In eine ähnliche Richtung geht die alternative Ausführungsform der 9-11. Dort wird das oben angedeutete kinematisch umgekehrte Prinzip realisiert durch einen Mitnehmerabschnitt 114 an der Umfangswand der Aufnahmeöffnung 107 des hülsenförmigen ersten Abschnitts 94 des zweiten Ventilelements 92 und eine Mitnehmerkammer 116 in Form einer umlaufenden Ringnut in der äußeren Umfangswand des ersten Ventilelements 82. Der Mitnehmerabschnitt 114 ist vorliegend in Form eines sich nach radial einwärts erstreckenden Ringbunds ausgebildet, der sich, wie aus den 10 und 11 ersichtlich ist, in Umfangsrichtung gesehen jedoch nur über einen Winkel von ungefähr 180° erstreckt.The alternative embodiment of the 9-11 . There, the kinematically reversed principle indicated above is implemented by a driver section 114 on the peripheral wall of the receiving opening 107 of the sleeve-shaped first section 94 of the second valve element 92 and a driver chamber 116 in the form of a circumferential annular groove in the outer peripheral wall of the first valve element 82. The driver section 114 is in the form of a radially inwardly extending annular collar, which, as can be seen from the 10 and 11 can be seen, but in the circumferential direction it only extends over an angle of approximately 180°.

Darüber hinaus weist die Aufnahmeöffnung 107 im hülsenförmigen ersten Abschnitt 94 einen länglichen Querschnitt auf. Auf diese Weise kann das erste Ventilelement 82 mit seinem kreisförmigen Querschnitt zunächst seitlich versetzt, also exzentrisch, in die Aufnahmeöffnung 107 eingeführt werden, und dann, wenn sich der Mitnehmerabschnitt 114 und die Mitnehmerkammer 116 auf gleicher Höhe befinden, seitlich verschoben werden, sodass der Mitnehmerabschnitt 114 in die Mitnehmerkammer 116 eingreifen kann („Schlüsselloch-Montage“). Ein günstiger Nebeneffekt dieser Variante ist, dass die Bohrung für die erste Fluiddrossel 66 direkt in eine untere Endfläche der Aufnahmeöffnung 107 eingebracht werden kann.In addition, the receiving opening 107 in the sleeve-shaped first section 94 has an elongated cross-section. In this way, the first valve element 82 with its circular cross-section can initially be inserted laterally offset, i.e. eccentrically, into the receiving opening 107 and then, when the driver section 114 and the driver chamber 116 are at the same height, can be moved laterally so that the driver section 114 can engage in the driver chamber 116 (“keyhole assembly”). A favorable side effect of this variant is that the bore for the first fluid throttle 66 can be made directly in a lower end surface of the receiving opening 107.

Eine im Hinblick auf das hydraulische Prinzip und auch auf die mechanische Koppelung 70 zu den 9-11 ähnliche Ausführungsform ist in den 12-18 gezeigt. Ein Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsformen besteht jedoch darin, dass der maximale Öffnungshub des ersten Ventilelements 82 nicht durch die Anschlagplatte 90 definiert wird, sondern durch einen ringförmigen Anschlag 126 für das zweite Ventilelement 92, der an einem Gehäusestück 128 ausgebildet ist. Öffnet das zweite Ventil 60, gelangt das zweite Ventilelement 92 in Anlage an den ringförmigen Anschlag 126. Das axiale Spiel des Mitnehmerabschnitts 114 relativ zur Mitnehmerkammer 116 ist so gewählt, dass dann, wenn das zweite Ventilelement 92 am ringförmigen Anschlag 126 anliegt und wenn der Mitnehmerabschnitt 114 am in den 9-11 oberen Rand der Mitnehmerkammer 116 anliegt, zwischen dem Ringbund 84 und der Anschlagplatte 90 noch ein geringer Abstand vorhanden ist.A hydraulic principle and also a mechanical coupling 70 to the 9-11 A similar embodiment is in the 12-18 shown. However, one difference from the previous embodiments is that the maximum opening stroke of the first valve element 82 is not defined by the stop plate 90, but by an annular stop 126 for the second valve element 92, which is formed on a housing piece 128. When the second valve 60 opens, the second valve element 92 comes into contact with the annular stop 126. The axial play of the driver section 114 relative to the driver chamber 116 is selected such that when the second valve element 92 rests against the annular stop 126 and when the driver section 114 is in the 9-11 upper edge of the driver chamber 116, there is still a small distance between the annular collar 84 and the stop plate 90.

Wieder wird durch die axiale Längendifferenz zwischen der Erstreckung 120 der Mitnehmerkammer 116 zur Erstreckung 118 des Mitnehmerabschnitts 114 sichergestellt, dass zunächst das erste Ventilelement 82 öffnen kann, noch ohne das zweite Ventilelement 92 durch die mechanische Koppelung 70 mitzunehmen. Bei geöffneter Absperrventileinrichtung 37 ist ein axialer Abstand 130 zwischen dem Mitnehmerabschnitt 114 und dem in den Figuren oberen Rand der Mitnehmerkammer 116 Null, ein axialer Abstand 132 zwischen dem zweiten Ventilelement 92 und dem Anschlag 126 Null und ein axialer Abstand 134 zwischen dem Ringbund 84 und der Anschlagplatte 90 jedoch etwas größer als Null.Again, the axial length difference between the extension 120 of the driver chamber 116 and the extension 118 of the driver section 114 ensures that the first valve element 82 can open first, without yet driving the second valve element 92 through the mechanical coupling 70. When the shut-off valve device 37 is open, an axial distance 130 between the driver section 114 and the upper edge of the driver chamber 116 in the figures is zero, an axial distance 132 between the second valve element 92 and the stop 126 is zero and an axial distance 134 between the annular collar 84 and the stop plate 90 is slightly greater than zero.

Ein Unterschied der in den 12-18 gezeigten Ausführungsform zu den vorhergehenden Ausführungsformen betrifft auch die Ausgestaltung des zweiten Ventilelements 92: dessen zweiter Abschnitt 96 ist nicht stopfenartig ausgebildet, sondern ringförmig und derartig positioniert, dass er bei geschlossenem zweitem Ventil 60 mit dem ringförmigen Ventilsitz 102 zusammenwirkt. Auch ist das erste Ventilelement 82 etwas anders ausgebildet: es fehlt der spitz zulaufende konische Abschnitt, und stattdessen ist an dessen Stelle ein plattenartiger Einsatz 136 in die untere Stirnfläche (ohne Bezugszeichen) des ersten Ventilelements 82 eingelassen. Dieser Einsatz 136 ist aus einem ähnlichen Material wie der zweite Abschnitt 96 des zweiten Ventilelements, also beispielsweise aus einem Elastomermaterial, PEEK oder Vespel. Am oberen Rand der Fluiddrossel 68 ist ein umlaufender Kragen 109 vorhanden, der bei geschlossenem ersten Ventil 58 dichtend in den plattenartigen Einsatz 136 am ersten Ventilelements 82 eindringt und so den Ventilsitz bildet.A difference in the 12-18 The embodiment shown in relation to the previous embodiments also relates to the design of the second valve element 92: its second section 96 is not designed like a plug, but rather annular and positioned in such a way that it interacts with the annular valve seat 102 when the second valve 60 is closed. The first valve element 82 is also designed somewhat differently: the tapered conical section is missing, and instead a plate-like insert 136 is set into the lower end face (without reference number) of the first valve element 82. This insert 136 is made of a similar material to the second section 96 of the second valve element, for example of an elastomer material, PEEK or Vespel. At the upper edge of the fluid throttle 68 there is a circumferential collar 109 which, when the first valve 58 is closed, penetrates sealingly into the plate-like insert 136 on the first valve element 82 and thus forms the valve seat.

Wie aus den 16-18 ersichtlich ist, erfolgt die Montage des ersten Ventilelements 82 in das zweite Ventilelement 92 wieder durch die bereits oben erwähnte „Schlüsselloch-Technik“ mit einer Aufnahmeöffnung 107 mit einem länglichen Querschnitt.As can be seen from the 16-18 As can be seen, the first valve element 82 is mounted in the second valve element 92 again by the “keyhole technique” already mentioned above with a receiving opening 107 with an elongated cross-section.

Claims

Absperrventileinrichtung (37) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, umfassend einen Einlass (54), einen Auslass (56), ein erstes Ventil (58) mit einem ersten Ventilelement (82), welches durch eine erste Vorspanneinrichtung (62) in Schließrichtung beaufschlagt wird und durch einen ansteuerbaren Aktor (64) in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventileinrichtung (37) ferner ein zu dem ersten Ventil (58) hydraulisch paralleles zweites Ventil (60) mit einem zweiten Ventilelement (92) umfasst, welches durch einen Fluiddruck in einem hydraulischen Steuerraum (65) in Schließrichtung und mindestens in einem Bereich (112) durch einen einlassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, und welches in mindestens einer Richtung mechanisch mit dem ersten Ventil (58) gekoppelt ist (70), wobei der Steuerraum (65) durch eine eine erste Fluiddrossel (66) aufweisende Fluidverbindung mit dem Einlass (54) fluidisch verbunden ist und mittels dem ersten Ventil (58) mit dem Auslass (56) fluidisch verbindbar ist.Shut-off valve device (37) for a fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, comprising an inlet (54), an outlet (56), a first valve (58) with a first valve element (82), which is acted upon in the closing direction by a first prestressing device (62) and can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator (64), characterized in that the shut-off valve device (37) further comprises a second valve (60) hydraulically parallel to the first valve (58) with a second valve element (92), which is acted upon in the closing direction by a fluid pressure in a hydraulic control chamber (65) and in the opening direction by an inlet-side fluid pressure in at least one region (112), and which is mechanically coupled (70) to the first valve (58) in at least one direction, wherein the control chamber (65) is connected to the inlet by a fluid connection having a first fluid throttle (66). (54) is fluidically connected and can be fluidically connected to the outlet (56) by means of the first valve (58).

Absperrventileinrichtung (37) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilelement (92) einen ersten Abschnitt (94) aus einem ersten Material und einen zweiten Abschnitt (96) aus einem zweiten Material aufweist, und dass das zweite Material ein Dichtmaterial umfasst und der zweite Abschnitt (96) bei geschlossenem zweitem Ventil (60) mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz (102) für das zweite Ventilelement (92) zusammenwirkt.Shut-off valve device (37) according to Claim 1 , characterized in that the second valve element (92) has a first portion (94) made of a first material and a second portion (96) made of a second material, and that the second material comprises a sealing material and the second portion (96) cooperates with a housing-side valve seat (102) for the second valve element (92) when the second valve (60) is closed.

Absperrventileinrichtung (37) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (96) plattenförmig, stopfenartig oder ringförmig ist und in einer Ausnehmung des ersten Abschnitts (94) aufgenommen ist.Shut-off valve device (37) according to Claim 2 , characterized in that the second portion (96) is plate-shaped, plug-like or annular and is received in a recess of the first portion (94).

Absperrventileinrichtung (37) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement (82) einen ersten Abschnitt aus einem ersten Material und einen zweiten Abschnitt (136) aus einem zweiten Material aufweist, und dass das zweite Material ein Dichtmaterial umfasst und der zweite Abschnitt (136) bei geschlossenem ersten Ventil (58) mit einem am zweiten Ventilelement (92) vorhandenen Ventilsitz (109) für das erste Ventilelement (82) zusammenwirkt.Shut-off valve device (37) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first valve element (82) has a first section made of a first material and a second section (136) made of a second material, and that the second material comprises a sealing material and the second section (136) cooperates with a valve seat (109) for the first valve element (82) provided on the second valve element (92) when the first valve (58) is closed.

Absperrventileinrichtung (37) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung (70) zwischen dem ersten Ventil (58) und dem zweiten Ventil (60) einen sich radial erstreckenden Mitnehmerabschnitt (114) am einen Ventilelement aufweist, der mit axialem Spiel in einer Mitnehmerkammer (116) des anderen Ventilelements aufgenommen ist.Shut-off valve device (37) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the mechanical coupling (70) between the first valve (58) and the second valve (60) has a radially extending driver section (114) on one valve element, which is received with axial play in a driver chamber (116) of the other valve element.

Absperrventileinrichtung (37) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerabschnitt einen Sprengring (114) umfasst, der bereichsweise in einer Umfangsnut im entsprechenden Ventilelement (82) aufgenommen ist.Shut-off valve device (37) according to Claim 5 , characterized in that the driver section comprises a snap ring (114) which is partially received in a circumferential groove in the corresponding valve element (82).

Absperrventileinrichtung (37) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmerabschnitt (114) am zweiten Ventilelement (92) an einer Umfangswand einer Aufnahmeöffnung (107) für das erste Ventilelement (82) ausgebildet ist und sich in Umfangsrichtung gesehen höchstens über einen Winkel von ungefähr 180° erstreckt, wobei die Aufnahmeöffnung (107) einen länglichen Querschnitt aufweist, wobei das erste Ventilelement (82) einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und wobei die Mitnehmerkammer (116) durch eine Umfangsnut im ersten Ventilelement (82) gebildet wird.Shut-off valve device (37) according to Claim 5 , characterized in that the driver section (114) on the second valve element (92) is formed on a peripheral wall of a receiving opening (107) for the first valve element (82) and extends in the circumferential direction at most over an angle of approximately 180°, wherein the receiving opening (107) has an elongated cross-section, wherein the first valve element (82) has a substantially circular cross-section, and wherein the driver chamber (116) is formed by a circumferential groove in the first valve element (82).

Brennstoffverteileinrichtung (35) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit vorzugsweise gasförmigem Brennstoff, welche mindestens einen ersten Anschluss (48) aufweist, an den ein Injektor (38) zum Einblasen des Brennstoffs in einen Brennraum (40) anschließbar ist, und welche mindestens einen zweiten Anschluss (49) aufweist, an den eine Zuführleitung (15) zum Zuführen von gasförmigem Brennstoff in die Brennstoffverteileinrichtung (35) anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffverteileinrichtung (35) eine Absperrventileinrichtung (37), insbesondere eine nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, die fluidisch zwischen dem mindestens einen ersten Anschluss (48) und dem zweiten Anschluss (49) angeordnet ist.Fuel distribution device (35) for a fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, which has at least one first connection (48) to which an injector (38) for blowing the fuel into a combustion chamber (40) can be connected, and which has at least one second connection (49) to which a supply line (15) for supplying gaseous fuel into the fuel distribution device (35) can be connected, characterized in that the fuel distribution device (35) has a shut-off valve device (37), in particular one according to one of the preceding claims, which is arranged fluidically between the at least one first connection (48) and the second connection (49).

Brennstoffverteileinrichtung (35) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten Kammerabschnitt (50) und einen zweiten Kammerabschnitt (51) umfasst, wobei der mindestens eine erste Anschluss (48) im ersten Kammerabschnitt (50) und der zweite Anschluss (49) im zweiten Kammerabschnitt (51) angeordnet sind, wobei der erste Kammerabschnitt (50) ein kleineres Volumen aufweist als der zweite Kammerabschnitt (51), und wobei die Absperrventileinrichtung (37) fluidisch zwischen dem ersten Kammerabschnitt (50) und dem zweiten Kammerabschnitt (51) angeordnet ist.Fuel distribution device (35) according to Claim 8 , characterized in that it comprises a first chamber section (50) and a second chamber section (51), wherein the at least one first connection (48) is arranged in the first chamber section (50) and the second connection (49) is arranged in the second chamber section (51), wherein the first chamber section (50) has a smaller volume than the second chamber section (51), and wherein the shut-off valve device (37) is fluidically connected between the first chamber section (50) and the second chamber section (51).

Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit vorzugsweise gasförmigem Brennstoff, umfassend einen Brennstoffspeicher (12), mindestens eine Druckregeleinrichtung (22, 30), eine stromabwärts von der Druckregeleinrichtung (30) angeordnete Brennstoffverteileinrichtung (35) und mindestens einen an die Brennstoffverteileinrichtung (35) angeschlossenen Injektor (38), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffverteileinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9 ausgebildet ist.Fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, comprising a fuel reservoir (12), at least one pressure control device (22, 30), a fuel distribution device (35) arranged downstream of the pressure control device (30) and at least one injector (38) connected to the fuel distribution device (35), characterized in that the fuel distribution device is designed according to one of the Claims 8 or 9 is trained.