DE102022213381A1 - Pressure control unit for a fuel supply system of an internal combustion engine, fuel supply system and device with a fuel supply system - Google Patents
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Abstract
Eine Druckregeleinheit (30) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) einer Brennkraftmaschine zur Druckregelung eines gasförmigen Brennstoffs umfasst mindestens ein Druckregelventil (40). Es wird vorgeschlagen, dass die Druckregeleinheit (30) ferner mindestens ein Druckbegrenzungsventil (38, 44) aufweist.A pressure control unit (30) for a fuel supply system (10) of an internal combustion engine for controlling the pressure of a gaseous fuel comprises at least one pressure control valve (40). It is proposed that the pressure control unit (30) further comprises at least one pressure limiting valve (38, 44).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Druckregeleinheit für ein Brennstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine zur Druckregelung eines gasförmigen Brennstoffs, ein Brennstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine für gasförmigen Brennstoff, sowie eine Vorrichtung mit einem Brennstoffversorgungssystem nach den Oberbegriffen der jeweiligen nebengeordneten Ansprüche.The invention relates to a pressure control unit for a fuel supply system of an internal combustion engine for regulating the pressure of a gaseous fuel, a fuel supply system of an internal combustion engine for gaseous fuel, and a device with a fuel supply system according to 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-Druckregeleinheit 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-Druckregeleinheit 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). Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Druckregeleinheit 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 pressure control unit and a fuel supply system with the features of the respective independent claim. Advantageous further developments are mentioned in subclaims.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Druckregeleinheit besteht darin, dass die Sicherheit im Betrieb der Druckregeleinheit und somit im Betrieb des Brennstoffversorgungssystems, in welches die Druckregeleinheit eingebaut ist, erhöht wird. Dabei wird durch die erfindungsgemäße Druckregeleinheit eine integrale Einheit geschaffen, die mindestens die Funktionen „Druckregelung“ und „Systemabsicherung durch Druckbegrenzung“ beinhaltet, und die als integrales Ganzes montiert werden kann. Dies erleichtert und vereinfacht die Montage der Druckregeleinheit im Brennstoffsystem.One advantage of the pressure control unit according to the invention is that the safety in the operation of the pressure control unit and thus in the operation of the fuel supply system in which the pressure control unit is installed is increased. The pressure control unit according to the invention creates an integral unit that includes at least the functions "pressure control" and "system protection by pressure limitation" and that can be installed as an integral whole. This facilitates and simplifies the installation of the pressure control unit in the fuel system.
Konkret wird dies erreicht durch eine Druckregeleinheit, mit der der Druck eines gasförmigen Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, in einem stromabwärts von der Druckregeleinheit gelegenen Bereich eines Brennstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine geregelt werden kann. Der gasförmige Wasserstoff kann beispielsweise zur innermotorischen Verbrennung verwendet werden. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine im Wesentlichen typische Kolben-Brennkraftmaschine handeln, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen oder stationären Anwendungen, beispielsweise zum Antrieb von Generatoren, eingesetzt wird.Specifically, this is achieved by a pressure control unit with which the pressure of a gaseous fuel, in particular hydrogen, can be regulated in a region of a fuel supply system of an internal combustion engine located downstream of the pressure control unit. The gaseous hydrogen can be used, for example, for internal engine combustion. The internal combustion engine can essentially be a typical piston internal combustion engine, such as those used in motor vehicles or stationary applications, for example for driving generators.
Bei einem solchen Brennstoffversorgungssystem kann der Wasserstoff beispielsweise unter relativ hohem Druck, beispielsweise 700 bar, in flüssiger Form in einem tankartigen Brennstoffspeicher gespeichert sein. Von dort kann er über eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung zu einer Niederdruck-Druckregeleinheit (kurz „Druckregeleinheit“) 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 herunter, beispielsweise auf ungefähr 40 bar (Hochdruckbereich), die Niederdruck-Druckregeleinheit regelt den Gasdruck weiter herunter, typischerweise beispielweise auf ungefähr 15 bar (Niederdruckbereich). An die Brennstoffverteileinrichtung können beispielsweise mehrere Injektoren angeschlossen sein, die den gasförmigen 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 tank-like fuel storage unit under relatively high pressure, for example 700 bar. From there it can pass via a high-pressure pressure control device to a low-pressure pressure control unit (short: “pressure control unit”) 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 regulates the gas pressure down, for example to approximately 40 bar (high-pressure range), the low-pressure pressure control unit regulates the gas pressure further down, typically for example to approximately 15 bar (low-pressure range). For example, several injectors can be 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).
Die gerade erwähnte Niederdruck-Druckregeleinheit (auch „HIPR“ bzw. „Hydrogen Injection Pressure Regulator“ genannt) regelt entsprechend den spezifischen Anforderungen den Druck und somit den Massen- oder Volumenstrom in der Brennstoffverteileinrichtung bzw. zu der Brennstoffverteileinrichtung. Hierzu kann die HIPR mindestens ein Druckregelventil („HGI“), insbesondere ein Proportionalregelventil umfassen. Dieses ist mindestens bereichsweise in oder an einem Gehäuse der Druckregeleinheit angeordnet, beispielsweise mindestens bereichsweise in einer Öffnung des Gehäuses aufgenommen. Ein Fluidbereich stromaufwärts von dem Proportionalregelventil ist mindestens bereichsweise der oben erwähnte Hochdruckbereich, ein Fluidbereich stromabwärts von dem Proportionalregelventil ist mindestens bereichsweise der oben erwähnte Niederdruckbereich. Das Gehäuse kann dabei vorzugsweise rotationssymmetrisch oder rechteckig sein, und es ist vorzugsweise aus einem Aluminiumblock oder einem Stahlblock bzw. Edelstahlblock hergestellt.The low-pressure pressure control unit just mentioned (also called “HIPR” or “Hydrogen Injection Pressure Regulator”) 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 pressure control valve (“HGI”), in particular a proportional control valve. This is arranged at least in part in or on a housing of the pressure control unit, for example at least in part in an opening of the housing. A fluid region upstream of the proportional control valve is at least in part the above-mentioned high-pressure region, a fluid region downstream of the proportional control valve is at least in part the above-mentioned low-pressure region. The housing can preferably be rotationally symmetrical or rectangular, and it is preferably made of an aluminum block or a steel block or stainless steel block.
Erfindungsgemäß weist die Druckregeleinheit ferner ein Druckbegrenzungsventil auf, welches einlassseitig mit einem Fluidbereich des Brennstoffversorgungssystems verbunden ist und welches auf diese Weise ein Überschreiten eines maximal zulässigen Drucks in diesem Fluidbereich verhindert.According to the invention, the pressure control unit further comprises a pressure relief valve which is connected on the inlet side to a fluid region of the fuel supply system and which in this way prevents a maximum permissible pressure in this fluid region from being exceeded.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil einlassseitig mit einem stromaufwärts vom Druckregelventil angeordneten Bereich fluidisch verbunden ist. Somit sichert dieses Druckbegrenzungsventil den Hochdruckbereich gegen ein Überschreiten des maximal zulässigen Fluiddrucks ab. Die dort eingesetzten Komponenten können somit spezifisch auf den maximal im Hochdruckbereich zulässigen Fluiddruck ausgelegt werden, wodurch Kosten und Gewicht gespart werden kann.In a further development, the pressure relief valve is fluidically connected on the inlet side to an area arranged upstream of the pressure control valve. This pressure relief valve thus protects the high-pressure area against exceeding the maximum permissible fluid pressure. The components used there can therefore be specifically designed for the maximum permissible fluid pressure in the high-pressure area, which can save costs and weight.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil einlassseitig mit einem stromabwärts vom Druckregelventil angeordneten Bereich fluidisch verbunden ist. Somit sichert dieses Druckbegrenzungsventil den Niederdruckbereich gegen ein Überschreiten des dort maximal zulässigen Fluiddrucks ab. Die dort eingesetzten Komponenten können somit spezifisch auf den maximal im Niederdruckbereich zulässigen Fluiddruck ausgelegt werden, wodurch Kosten und Gewicht gespart werden kann. Darüber hinaus werden die im Niederdruckbereich angeordneten sensiblen Komponenten, wie beispielsweise die Injektoren, vor einer Beschädigung zuverlässig geschützt.In a further development, the pressure relief valve is fluidically connected on the inlet side to an area arranged downstream of the pressure control valve. This pressure relief valve thus protects the low-pressure area against exceeding the maximum permissible fluid pressure there. The components used there can therefore be specifically designed for the maximum permissible fluid pressure in the low-pressure area, which can save costs and weight. In addition, the sensitive components arranged in the low-pressure area, such as the injectors, are reliably protected from damage.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass die Druckregeleinheit einen Gasbehälter umfasst, und dass das Druckbegrenzungsventil wenigstens bereichsweise am oder im Gasbehälter angeordnet ist. Dem liegt zugrunde, dass je nach Anforderungen aus dem Brennstoffversorgungssystem (z.B. Schwingungsdämpfung, Gasbehälter vor der Brennstoffverteileinrichtung, ...) fluidisch nach dem Druckregelventil ein zusätzliches Gasvolumen vorgesehen werden sollte. Dieses zusätzliche Gasvolumen wird durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Gasbehälter bereitgestellt. Erfindungsgemäß ist der Gasbehälter an dem Gehäuse der Druckregeleinheit befestigt und insoweit ein unmittelbarer und integraler Teil der Druckregeleinheit. Der Gasbehälter kann vorzugsweise kartuschenartig ausgebildet sein, insbesondere zumindest einen Teil einer handelsüblichen Gaskartusche umfassen. Die eigentliche Druckregeleinheit kann in der Art eines Aufsatzventils auf die Gaskartusche bzw. Gasflasche aufgeschraubt oder auf dieser verschweißt werden.In a further development of this, it is provided that the pressure control unit comprises a gas container and that the pressure relief valve is arranged at least in part on or in the gas container. This is based on the fact that, depending on the requirements of the fuel supply system (e.g. vibration damping, gas container before the fuel distribution device, ...), an additional gas volume should be provided fluidically after the pressure control valve. This additional gas volume is provided by the gas container provided according to the invention. According to the invention, the gas container is attached to the housing of the pressure control unit and is therefore a direct and integral part of the pressure control unit. The gas container can preferably be designed like a cartridge, in particular comprising at least part of a commercially available gas cartridge. The actual pressure control unit can be screwed onto the gas cartridge or gas bottle in the manner of an attachment valve or welded onto it.
Es wird durch die erfindungsgemäße Druckregeleinheit also eine integrale Einheit geschaffen, die zusätzlich die Funktion „Gasspeicherung“ beinhaltet. Dabei versteht sich, dass das Volumen des Gasbehälters nicht dazu vorgesehen ist, über einen längeren Zeitraum die Brennstoffverteileinrichtung mit gasförmigem Brennstoff zu versorgen, sondern lediglich eine Art „Puffervolumen“ beispielsweise zur Reduktion von Druckschwankungen bzw. Druckschwingungen zur Verfügung stellen soll. Die Druckverhältnisse im Niederdruckbereich werden durch den vorgesehenen Gasbehälter somit „geglättet“, wodurch ein ungewolltes Öffnen des Druckbegrenzungsventils vermieden wird. Ein Abschnitt einer Begrenzungswand des Gasbehälters kann durch einen Abschnitt einer Begrenzungswand des Gehäuses gebildet sein. Dies erhöht nochmals die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Druckregeleinheit. Durch die Anordnung des Druckbegrenzungsventils am Gasbehälter müssen am Gehäuse der Druckregeleinheit keine Veränderungen vorgenommen werden, wodurch die Herstellkosten gesenkt werden. Ist das Druckbegrenzungsventil sogar im Gasbehälter angeordnet, baut die Druckregeleinheit besonders kompakt.The pressure control unit according to the invention thus creates an integral unit that also includes the "gas storage" function. It is understood that the volume of the gas container is not intended to supply the fuel distribution device with gaseous fuel over a longer period of time, but is merely intended to provide a type of "buffer volume", for example to reduce pressure fluctuations or pressure oscillations. The pressure conditions in the low-pressure range are thus "smoothed" by the gas container provided, which prevents the pressure relief valve from opening unintentionally. A section of a boundary wall of the gas container can be formed by a section of a boundary wall of the housing. This further increases the compactness of the pressure control unit according to the invention. By arranging the pressure relief valve on the gas container, no changes need to be made to the housing of the pressure control unit, which reduces manufacturing costs. If the pressure relief valve is even arranged in the gas container, the pressure control unit is particularly compact.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil hydraulisch/mechanisch arbeitet, insbesondere ein federbelastetes Ventilelement umfasst. Dies ist konstruktiv einfach und preiswert.In a further development, the pressure relief valve is designed to work hydraulically/mechanically, in particular to include a spring-loaded valve element. This is structurally simple and inexpensive.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Druckregeleinheit einen Drucksensor umfasst, und dass das Druckbegrenzungsventil elektrisch abhängig von einem Signal des Drucksensors arbeitet. Hierdurch kann spezifisch auf unterschiedliche Betriebssituationen reagiert werden. Beispielsweise kann der Druck, bei dem das Druckbegrenzungsventil öffnet, verändert werden.In a further development, it is provided that the pressure control unit comprises a pressure sensor and that the pressure relief valve operates electrically depending on a signal from the pressure sensor. This makes it possible to react specifically to different operating situations. For example, the pressure at which the pressure relief valve opens can be changed.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Druckbegrenzungsventil auslassseitig mit einer Fluidleitung verbunden ist. Somit kann der bei einem offenen Druckbegrenzungsventil abströmende gasförmige Brennstoff an eine gewünschte Stelle abgeleitet werden.In a further development, the pressure relief valve is connected to a fluid line on the outlet side. This allows the gaseous fuel flowing out when the pressure relief valve is open to be diverted to a desired location.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass die Fluidleitung mindestens bereichsweise in einem Gehäuse der Druckregeleinheit angeordnet ist. Hierdurch baut die erfindungsgemäße Druckregeleinheit besonders kompakt.In a further development of this, it is provided that the fluid line is arranged at least in part in a housing of the pressure control unit. This makes the pressure control unit according to the invention particularly compact.
Zu der Erfindung gehört auch ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, umfassend einen Brennstoffspeicher, mindestens eine Druckregeleinheit, eine stromabwärts von der eine Druckregeleinheit angeordnete Brennstoffverteileinrichtung und mindestens einen an die Brennstoffverteileinrichtung angeschlossenen Injektor. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Druckregeleinheit entsprechend der oben beschriebenen Art ausgebildet ist.The invention also includes a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, in particular hydrogen, comprising a fuel reservoir, at least one pressure control unit, a downstream of which a pressure control unit unit and at least one injector connected to the fuel distribution device. According to the invention, it is proposed that the pressure control unit is designed according to the type described 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 Druckregeleinheit; -
2-3 ein schematischer teilweiser Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Druckregeleinheit von1 und eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform der Druckregeleinheit von1 ; -
4-5 Darstellungen ähnlich zu den2-3 einer zweiten Ausführungsform; -
6-7 Darstellungen ähnlich zu den2-3 einer dritten Ausführungsform.
-
1 a schematic representation of a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel with a pressure control unit; -
2-3 a schematic partial section through a first embodiment of the pressure control unit of1 and a plan view of the first embodiment of the pressure control unit of1 ; -
4-5 Representations similar to the2-3 a second embodiment; -
6-7 Representations similar to the2-3 a third embodiment.
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, und bei nachfolgenden Ausführungsformen werden im Regelfall nur Unterschiede zu vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben. Darüber hinaus sind aus Gründen der Vereinfachung möglicherweise nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen eingetragen.In the following, functionally equivalent elements and regions in different figures and in different embodiments have the same reference numerals. They are normally only described in detail when first mentioned, and in subsequent embodiments only differences from previous embodiments are normally described. In addition, for reasons of simplification, not all reference numerals may be entered in all figures.
Ein Brennstoffversorgungssystem trägt in
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
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-Druckregeleinheit 30 (kurz: „Druckregeleinheit“).The gaseous hydrogen first reaches a
Die Druckregeleinheit 30 umfasst vorliegend zunächst einen einlassseitigen Anschlussstutzen 32. Von dort führt ein Fluidweg 33 zunächst zu einer Absperrventileinrichtung 34, die ein Sicherheitsventil bildet. Die Absperrventileinrichtung 34 ist stromlos geschlossen. Weiter führt der Fluidweg 33 zu einem Drucksensor 36, einem ersten Druckbegrenzungsventil 38 und dann zu einem Druckregelventil 40. Das Druckregelventil 40 ist vorliegend beispielhaft ein Proportionalregelventil. Denkbar ist auch, dass die Druckregeleinheit mehr als ein Druckregelventil aufweist, beispielsweise zwei Druckregelventile. Diese wären dann vorzugsweise hydraulisch parallel angeordnet.In this case, the
Durch das Druckregelventil 40 der Druckregeleinheit 30 wird der stromaufwärts vom Druckregelventil 40 herrschende Druck, der beispielsweise bei ungefähr 40 bar liegen kann, abgesenkt auf eine stromabwärts vom Druckregelventil 40 herrschenden Druck, beispielsweise auf ungefähr 15 bar. Stromabwärts vom Druckregelventil 40 führt der Fluidweg 33 zu einem Gasbehälter 42 und weiter zu einem zweiten Druckbegrenzungsventil 44. Ein auslassseitige Anschlussstutzen 46 ist an die Druckleitung 18 angeschlossen.The
Stromabwärts von der Druckregeleinheit 30 führt die Druckleitung 18 zu einer Brennstoffverteileinrichtung 48, 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 48 herrschende Gasdruck wird von einem Drucksensor 50 erfasst.Downstream of the
An die Brennstoffverteileinrichtung 48 sind mehrere Injektoren 52 angeschlossen, die den gasförmigen Wasserstoff vorliegend beispielhaft in Brennräume 54 der Brennkraftmaschine direkt einblasen. Der gasförmige Wasserstoff wird in den Brennräumen 54 mit Luftsauerstoff gemischt, und dieses Gemisch wird durch eine jeweilige Zündeinrichtung 56 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.
Gesteuert werden das Brennstoffversorgungssystem 10 und seine Komponenten durch eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 58, die über einen oder mehrere entsprechende Mikroprozessoren, einen Speicher für Programmcode, etc., verfügt. Die Steuer- und Regeleinrichtung 58 erhält Signale unter anderem vom Temperatursensor 16, dem Drucksensor 24, dem Drucksensor 36, etc. Die Steuer- und Regeleinrichtung 58 steuert verschiedene Komponenten des Brennstoffversorgungssystems 10 an, unter anderem das Druckregelventil 40 der Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30, die Absperrventileinrichtung 34 sowie die Zündeinrichtungen 56. Ferner wird auch eine Steuereinrichtung 60 von der Steuer- und Regeleinrichtung 58 angesteuert, die wiederum spezifisch den Betrieb des Brennstoffspeichers 12 steuert bzw. regelt.The
Zu der Druckregeleinheit 30 gehört vorliegend ferner ein Gehäuse 62, welches beispielsweise einen insgesamt im Wesentlichen rechteckigen Metallblock aus Aluminium oder aus einem Stahlmaterial, insbesondere aus Edelstahl, umfassen kann. Möglich ist aber auch, dass das Gehäuse 62 im Wesentlichen rotationssymmetrisch oder mehreckig ausgebildet ist.In the present case, the
Nun wird eine erste Ausführungsform der Druckregeleinheit 30 unter Bezugnahme auf die
Vom einlassseitigen Anschlussstutzen 32 verläuft in dem Gehäuse 62 über die Absperrventileinrichtung 34 und durch die Öffnung 70 für das Druckregelventil 40 hindurch bis zur Öffnung 74 für den Drucksensor 36 ein Längskanal 76. Vorliegend sind sowohl das Druckregelventil 40 als auch der Drucksensor 36 orthogonal zur Oberseite 72 des Gehäuses 62 und somit in der in den Figuren dargestellten Einbaulage vertikal nebeneinander angeordnet. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform könnte(n) das Druckregelventil und/oder der Drucksensor auch schräg angeordnet sein.A
An einer Unterseite 78 (
Das Gehäuse 82 des Gasbehälters 42 ist insoweit kartuschenartig. Insbesondere ist das Gehäuse 82 ein Gehäuse einer handelsüblichen Gaskartusche oder Gasflasche. Es umfasst eine zylindrische Wand 88 und einen mit dieser einstückigen Boden 90. Der auslassseitige Anschlussstutzen 46 ist bei der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform an den Boden 90 fluiddicht angeschweißt, was ebenfalls durch eine Schweißlinie mit dem Bezugszeichen 84 angedeutet ist. Denkbar ist aber auch, dass der auslassseitige Anschlussstutzen mit dem Gehäuse des Gasbehälters verschraubt ist. In diesem Fall würde man zur Abdichtung zwischen Anschlussstutzen und Gehäuse des Gasbehälters einen O-Ring vorsehen. Ferner ist denkbar, dass der auslassseitige Anschlussstutzen nicht am Boden, sondern an der zylindrischen Wand angeordnet ist.The
Zur Befestigung der Druckregeleinheit 30 an einem nicht dargestellten Halteabschnitt, beispielsweise eine einem Chassis eines Kraftfahrzeugs, in welches das Brennstoffversorgungssystem 10 mit der Druckregeleinheit 30 eingebaut ist, dient vorliegend ein Befestigungsflansch 92.In the present case, a
Von der Öffnung 70 für das Druckregelventil 40 erstreckt sich koaxial zum Gehäuse 82 des Gasbehälters 42 ein Kanal 94 auch durch den Fortsatz 80 bis in den Gasbehälter 42 hinein. Der gasförmige Brennstoff gelangt somit über den einlassseitigen Anschlussstutzen 32 und die bestromt offene und stromlos geschlossene Absperrventileinrichtung 34 zunächst in den Längskanal 76 und weiter auch bis zum Drucksensor 36. Dies alles ist ein vom Druckregelventil 40 aus gesehen stromaufwärtiger Hochdruckbereich der Druckregeleinheit 30. Weiter gelangt der gasförmige Brennstoff im normalen Betrieb mit einem durch das Druckregelventil 40 abgesenkten Druck über den Kanal 94 in den Gasbehälter 42 und von dort über den auslassseitigen Anschlussstutzen 46 weiter in Richtung zur Brennstoffverteileinrichtung 48. Dies alles ist ein vom Druckregelventil 40 aus gesehen stromabwärtiger Niederdruckbereich.From the
Das bereits im Zusammenhang mit
Beide Druckbegrenzungsventile 38 und 44 sind vorliegend beispielhaft als federbelastete Kugelventile ausgeführt, wobei auch andere Ausführungen möglich sind, beispielsweise elektrisch angesteuerte Ventile, die abhängig von einem von einem Sensor erfassten Druck arbeiten. Das zweite Druckbegrenzungsventil 44 ist an der Wand 88 des Gasbehälters 42 befestigt. Beide Druckbegrenzungsventile 38 und 44 verfügen über Anschlussstutzen 96 und 98 zum Anschluss entsprechender Ableitungen (nicht gezeichnet), so dass bei einem Öffnen eines Druckbegrenzungsventils 38 bzw. 44 der gasförmige Brennstoff kontrolliert an eine gewünschte Stelle abgeleitet werden kann.Both
Auch die Ausführungsform der
Es versteht sich, dass bei einer nicht gezeigten Ausführungsform auch nur das eine oder das andere der oben beschriebenen Druckbegrenzungsventile vorhanden sein kann.It is understood that in an embodiment not shown, only one or the other of the pressure relief valves described above may be present.
Die Ausführungsform der
Es versteht sich, dass die spezifischen Besonderheiten einer oben beschriebenen Ausführungsform auch, soweit sinnvoll und nicht im Widerspruch, mit den spezifischen Besonderheiten einer anderen oben beschriebenen Ausführungsform kombiniert werden können.It is understood that the specific features of an embodiment described above can also, to the extent that it makes sense and is not contradictory, be combined with the specific features of another embodiment described above.
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