CN111566332A - 用于气体压力调节的阀组件，具有用于气体压力调节的阀组件的燃料系统 - Google Patents

用于气体压力调节的阀组件，具有用于气体压力调节的阀组件的燃料系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在燃料系统的气体轨(2)中进行气体压力调节的阀组件(1)，所述燃料系统用于向内燃机供给气态燃料、尤其是天然气，所述阀组件包括：‑第一阀(3)，用于将所述气体轨(2)与气体高压存储器(4)连接；‑第二阀(5)，用于将所述气体轨(2)与气体回流部(6)连接；和‑与所述第一阀和所述第二阀(3、5)同轴地布置的控制活塞(7)，所述控制活塞在轴向方向上限界能够加载以液压压力介质的控制室(8)。根据本发明，所述控制活塞(7)在径向方向上限界压力介质泄漏室(9)，所述压力介质泄漏室通过密封元件(10)与所述气体回流部(6)分开，并且能够通过压力介质溢流阀(11)与压力介质回流部(12)连接。此外，本发明涉及具有用于在燃料系统的气体轨(2)中进行气体压力调节的本发明阀组件(1)的燃料系统。

Description

用于气体压力调节的阀组件，具有用于气体压力调节的阀组 件的燃料系统
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的、用于在燃料系统的气体轨中进行气体压力调节的阀组件，所述燃料系统用于向内燃机供给气态燃料，尤其是天然气。此外，本发明涉及一种用于向内燃机供给气态燃料、尤其是天然气的燃料系统，该燃料系统包括这样的阀组件。
背景技术
由公开文献DE 10 2016 207 743 A1已知一种用于向内燃机供给气态燃料的燃料系统，该燃料系统具有用于将气态燃料配量给喷射器的装置。该装置包括具有构成一个结构单元的截止阀、压力调节阀和溢流阀(Absteuerventil)的压力调节单元。当截止阀打开时，气态燃料被配量，其中，该气态燃料首先到达高压存储器或者说气体轨中，在该气体轨上附接有至少一个喷射器。通过打开溢流阀，可以将气态燃料从气体轨中导走，使得气体轨中的气体压力降低。以这种方式保证，气体轨中的气体压力不超过预给定的极限值。截止阀和溢流阀通过控制室中的控制压力液压地来控制，该控制室能够被加载以液压压力介质、具体而言是柴油燃料。为了改变控制室中的控制压力，还设置有附接到单独的柴油回路上的柴油压力控制阀。
对这样的压力调节单元的液压控制需要使用至少一个密封元件用于介质分离。因为一方面，气态燃料可以在泄漏过程中到达柴油燃料的区域中，而另一方面，柴油燃料可以在泄漏过程中达到气态燃料的区域中。例如膜片密封件适合作为密封元件。此外，波纹管密封件或伸缩管密封件(Faltenbalgdichtung)也可以用于介质分离。
然而，这种密封元件通常具有以下缺点：其机械可负载性受限。此外，在波纹管密封件或伸缩管密封件的情况下，如果密封件上的压力差超过确定的极限值，那么还存在弯折危险。压力差优选不应超过约30bar。此外，为了减小弯折危险，作用在波纹管或伸缩管外部上的压力应始终大于作用在内部的压力。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明所基于的任务是，这样继续研发一种用于在燃料系统的气体轨中进行气体压力调节的阀组件，使得在阀组件的整个使用寿命期间实现可靠的介质分离。
为了实现该任务，提出一种具有权利要求1特征的阀组件。由从属权利要求得到本发明的有利扩展方案。此外，给出了一种具有本发明阀组件的燃料系统。
所提出的阀组件用于在燃料系统的气体轨中进行气体压力调节，所述燃料系统用于向内燃机供给气态燃料，其中，该气态燃料尤其可以是天然气。该阀组件包括用于将气体轨与气体高压存储器连接的第一阀，用于将气体轨与气体回流部连接的第二阀和与第一阀和第二阀同轴地布置的控制活塞，该控制活塞在轴向方向上限界能被加载以液压压力介质的控制室。根据本发明，控制活塞在径向方向上限界压力介质泄漏室，该压力介质泄漏室通过密封元件与气体回流部分开，并且能够通过压力介质溢流阀与压力介质回流部连接。
因此，在所提出的阀组件中，压力介质泄漏量被收集在压力介质泄漏室中并且有针对性地经由压力介质溢流阀从压力介质泄漏室中被排走。以这种方式一方面保证，压力介质泄漏室中的压力升高不会超过预给定的极限值。另一方面，可以这样地调设压力介质泄漏室中的压力，使得在密封元件的外部作用有比在内部更高的压力。因此，通过在压力介质泄漏室中的压力调节可以降低密封元件的负载，由此提高功能可靠性。
控制室和压力介质泄漏室优选分别经由流入节流部与压力介质流入部连接。即，两个室都持久地与压力介质流入部连接，其中，对应的流入节流部负责使流入部被节流。由此例如保证，在为了降低压力介质泄漏室中的压力而打开溢流阀的情况下，流出的量比流入的量更大。如果溢流阀保持关闭，则压力介质经由流入节流部连续地流到压力介质泄漏室中，使得在需要时可以提高压力介质泄漏室中的压力。
为了以相应的方式在控制室中实现压力降低而提出，控制室也能够经由另一压力介质溢流阀与压力介质回流部连接。
用于使压力介质泄漏室和控制室卸载的溢流阀优选能够分别被电操控、尤其是被电磁操控，以便有针对性地控制压力介质泄漏室中或者控制室中的压力。为此，溢流阀可以附接到控制单元上。
在本发明的一个扩展方案中提出，在压力介质泄漏室和/或气体回流部中布置有压力传感器。通过至少一个压力传感器可以监视作用在密封元件外部和/或内部上的压力。只要在两个室中设置有压力传感器，则可以求取压力差并且在超过预给定的极限值时可以经由在压力介质泄漏室中所配属的溢流阀重新调设压力差。因此，在密封元件上基本上仅作用有通过阀控制时间所产生的压力差。这些压力差小于约30bar的容许初始值。由此在用于气体压力控制调节的阀组件的使用可能性、功能性、耐用性、安装空间和成本方面产生积极影响。
由于压力介质泄漏室中的压力的可调节性，也可以将气体回流部中的气体压力选择得任意高，由此在集成有所述阀组件的燃料系统的具体构型方面得到全新的可能性。例如可以省去单独的气体泄漏接头。
至少一个压力传感器优选附接到控制单元上，该控制单元分析评估测量值并且在需要时操控溢流阀。在控制单元中可以对借助多个压力传感器感测到的测量值进行比较。此外，可以将确定的外部压力调设为硬性要求，使得在测量值存在偏差时立即通过改变内部压力做出反应。也可以在控制单元中保存允许超出或低于例如10bar的预给定压力差。由此防止仅由于小的气体压力波动而引起的阀行程，使得溢流阀受更小负荷。
优选以这样的方式使用所提出的阀组件：发生对作用在密封元件外部和内部上的压力进行持续的电比较(Abgleich)。以这种方式可以在使用寿命期间实现可靠的介质分离。
密封元件优选是金属的波纹管或伸缩管，所述波纹管或伸缩管在一侧固定在控制活塞上，而在另一侧固定在壳体侧上。因此，密封元件不主要限制控制活塞的可运动性。
根据本发明的一个优选实施方式，第一阀具有在轴向方向上可来回运动的阀挺杆，该阀挺杆通过弹簧的弹簧力抵着阀座轴向地预紧。第一阀例如可以类似于通常在高压燃油泵中使用的抽吸阀来构造。以这种方式可以采用已经存在的部件，使得降低制造成本。
此外提出，第二阀具有可来回运动的阀活塞，该阀活塞通过弹簧的弹簧力抵着阀座轴向地预紧，其中，该阀座构造在控制活塞中。用于对阀活塞预紧的弹簧可以在一侧支撑在阀活塞上，而在另一侧支撑在阀挺杆上或者说与阀挺杆连接的弹簧盘上。以这种方式，阀活塞可以同时用于操纵阀挺杆。阀座构造在控制活塞中具有以下优点：实现结构紧凑的阀组件，在该阀组件中，控制活塞、阀活塞和阀挺杆布置在共同的纵轴线上。
有利地，控制活塞多件式实施，以便简化控制活塞的制造和/或装配。替代地或补充地提出，控制活塞通过弹簧的弹簧力朝着控制室的方向轴向地预紧。弹簧辅助第二阀打开。
此外提出的燃料系统用于向内燃机供给气态燃料、尤其是天然气。该燃料系统的特点在于，其包括用于在气体轨中进行气体压力调节的本发明阀组件。之前结合阀组件所说明的优点也延及到燃料系统。尤其可以实现为了介质分离而使用的密封元件的高功能可靠性。
附图说明
下面，根据附图详细地阐述本发明的优选实施方式。所述附图示出用于本发明燃料系统的本发明阀组件的示意性纵截面。
具体实施方式
在附图中所示的本发明阀组件1用于在燃料系统的气体轨2中进行气体压力调节，所述燃料系统用于向内燃机供给气态燃料，其中，所述气体尤其可以是天然气。为此，所示的阀组件1具有用于将气体轨2与高压存储器4连接的第一阀3和用于将气体轨2与气体回流部6连接的第二阀5。第一阀3具有可来回运动的阀挺杆19，该阀挺杆借助弹簧20抵着阀座21预紧。第二阀5具有阀活塞22，该阀活塞借助弹簧23抵着阀座24预紧。为此，弹簧34在一侧支撑在阀活塞22上，而在另一侧支撑在与阀挺杆19连接的弹簧盘26上。这是可能的，因为阀活塞22和阀挺杆19同轴地布置，即位于共同的纵轴线A上。
两个阀3、5的操纵通过控制活塞7进行，该控制活塞相对于阀活塞22和阀挺杆19同轴地布置并且在轴向方向上限界控制室8，该控制室能够经由构造有流入节流部13的压力介质流入部15被加载以液压压力介质。液压压力介质例如可以是液态燃料、尤其是柴油燃料。如果控制室8被充注以液压压力介质，则作用在控制活塞7的端侧上的控制压力升高，使得控制活塞7抵抗弹簧25的弹簧力朝阀活塞22的方向运动。阀活塞22贴靠在阀座24上并且第二阀5关闭。控制活塞7的继续运动(在所述继续运动中，控制活塞7携带阀活塞22)引起，第一阀3的阀挺杆19被操纵并且第一阀3打开。在该切换位态中，气态燃料能够从高压存储器4流到气体轨2中。
为了关闭第一阀3，控制室8中的控制压力被降低。为此压力介质溢流阀16被打开，经由该压力介质溢流阀能够建立控制室8与压力介质回流部12的连接。控制室8的卸载引起，控制活塞7从现在起沿相反的方向运动，其中，阀活塞22从阀挺杆19脱离，并且弹簧20将阀挺杆19又拉回到阀座21中。第一阀3关闭。控制活塞7继续进行其运动，直至阀活塞22的肩部27贴靠在壳体侧的止挡28上。控制活塞7从现在起单独地进一步朝控制室8的方向运动，使得第二阀5的阀座24被打开，并且气体轨2与气体回流部6建立连接。
为了实现介质分离，控制活塞7被呈金属伸缩管形式的密封元件10包围，该密封元件将气体回流部6与压力介质泄漏室9分开。为了能够有针对性地调节压力介质泄漏室9中的压力并从而调节作用在密封元件10上的压力差，压力介质泄漏室9在一侧经由流入节流部14与压力介质流入部15连接，在另一侧经由压力介质溢流阀11建立压力介质泄漏室9与压力介质回流部12的连接。压力介质溢流阀11根据控制单元(未示出)被电操纵，该控制单元从布置在压力介质泄漏室9中的第一压力传感器17和布置在气体回流部6中的第二压力传感器18获得信号并且将这些信号进行比较。以这种方式可以这样地调设作用在密封元件10外部和内部上的压力，使得密封元件10的负载明显减小。结果，提高了功能可靠性并且确保了持久可靠的介质分离。

Claims (9)

1.一种用于在燃料系统的气体轨(2)中进行气体压力调节的阀组件(1)，所述燃料系统用于向内燃机供给气态燃料、尤其是天然气，所述阀组件包括：
-第一阀(3)，用于将所述气体轨(2)与气体高压存储器(4)连接；
-第二阀(5)，用于将所述气体轨(2)与气体回流部(6)连接；和
-与所述第一阀和所述第二阀(3、5)同轴地布置的控制活塞(7)，所述控制活塞在轴向方向上限界能被加载以液压压力介质的控制室(8)，
其特征在于，所述控制活塞(7)在径向方向上限界压力介质泄漏室(9)，所述压力介质泄漏室通过密封元件(10)与所述气体回流部(6)分开，并且能经由压力介质溢流阀(11)与压力介质回流部(12)连接。
2.根据权利要求1所述的阀组件(1)，
其特征在于，所述控制室(8)和所述压力介质泄漏室(9)分别经由流入节流部(13、14)与压力介质流入部(15)连接。
3.根据权利要求1或2所述的阀组件(1)，
其特征在于，所述控制室(8)能经由另外的压力介质溢流阀(16)与所述压力介质回流部(12)连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的阀组件(1)，
其特征在于，在所述压力介质泄漏室(9)和/或所述气体回流部(16)中布置有压力传感器(17、18)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的阀组件(1)，
其特征在于，所述密封元件(10)是金属的波纹管或伸缩管，所述波纹管或伸缩管在一侧固定在所述控制活塞(7)上，而在另一侧固定在壳体侧上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的阀组件(1)，
其特征在于，所述第一阀(3)具有能在轴向方向上来回运动的阀挺杆(19)，所述阀挺杆通过弹簧(20)的弹簧力抵着阀座(21)轴向地预紧。
7.根据前述权利要求中任一项所述的阀组件(1)，
其特征在于，所述第二阀(5)具有能来回运动的阀活塞(22)，所述阀活塞通过弹簧(23)的弹簧力抵着阀座(24)轴向地预紧，其中，所述阀座(24)构造在所述控制活塞(7)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的阀组件(1)，
其特征在于，所述控制活塞(7)多件式实施和/或通过弹簧(25)的弹簧力朝着所述控制室(8)的方向轴向地预紧。
9.一种用于向内燃机供给气态燃料、尤其是天然气的燃料系统，包括用于在气体轨(2)中进行气体压力调节的根据前述权利要求中任一项所述的阀组件(1)。
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