DE102010062658A1 - Fuel supply system, particularly for gas-powered motor vehicle, comprises tank and valve for selectively opening and closing tank, and bypass line is provided, which is connected in parallel to valve - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere eines gasbetriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem Tank und einem den Tank wahlweise öffnenden und verschließenden Ventil. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung einer Kraftstoffversorgungsanlage und ein gasbetriebenes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsanlage.The invention relates to a fuel supply system, in particular a gas-powered motor vehicle, with a tank and a valve which selectively opens and closes the tank. Furthermore, the invention relates to a use of a fuel supply system and a gas-powered motor vehicle with a fuel supply system according to the invention.
Kraftfahrzeuge, die mit komprimiertem Gas, insbesondere Erdgas, als Kraftstoff betrieben werden – so genannte Gasfahrzeuge –, verfügen über einen Gasverbrennungsmotor, dem ein aufbereitetes und verdichtetes Gas-Luft-Gemisch über eine Einspritzvorrichtung zur Verbrennung zugeführt wird. Da Gas bei atmosphärischem Normaldruck im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen, wie Benzin oder Dieselkraftstoff, eine geringere Energiedichte aufweist, wird während des Betankens des Kraftfahrzeugs das Gas auf ca. 200 bar bis 260 bar in einem Gastank des Kraftfahrzeugs verdichtet (CNG – Compressed Natural Gas) und dort gespeichert. Hierdurch wird gewährleistet, dass eine hinreichend große Gasmenge im Kraftfahrzeug mitgeführt werden kann.Motor vehicles fueled by compressed gas, in particular natural gas, known as gas vehicles, have a gas internal combustion engine which is supplied with a treated and compressed gas-air mixture via an injector for combustion. Since gas at normal atmospheric pressure compared to conventional fuels such as gasoline or diesel fuel, has a lower energy density, the gas is compressed to about 200 bar to 260 bar in a gas tank of the motor vehicle during refueling of the motor vehicle (CNG - compressed natural gas) and saved there. This ensures that a sufficiently large amount of gas in the vehicle can be carried.
Derartige Gastanks verfügen über Gastankventile, in denen verschiedene funktions- und sicherheitsrelevante Komponenten in einem Bauteil integriert sind. Dabei stellt in der Regel ein Magnetventil eine Absperrfunktion zwischen dem Gastank und der Umgebung sicher. Dem Magnetventil kommt die Aufgabe zu, zum einen einen sicheren Betankungsvorgang des Gastanks sicherzustellen und zum anderen ein sicheres Trennen des Tankhochdrucks nach außen und eine hohe Dichtigkeit des Tanks zu gewährleisten. Ferner soll es eine zuverlässige Versorgung des Kraftfahrzeugs mit Kraftstoff während aller Fahrbetriebszustände ermöglichen. Hierbei ist der Speicherdruck des Gases auf einen gewünschten Systemdruck, der in der Regel bei ca. 6 bar bis 9 bar liegt, zu regulieren.Such gas tanks have gas tank valves in which various functional and safety-relevant components are integrated in one component. As a rule, a solenoid valve ensures a shut-off function between the gas tank and the environment. The purpose of the solenoid valve is to ensure a safe refueling process for the gas tank and to ensure safe separation of the tank high pressure to the outside and a high level of tightness of the tank. Furthermore, it should enable a reliable supply of the motor vehicle with fuel during all driving conditions. Here, the storage pressure of the gas to a desired system pressure, which is usually at about 6 bar to 9 bar to regulate.
Aus Sicherheitsgründen müssen die Gastankventile eine Dichtigkeit von ca. 2 × 10–4 mbarl/s gewährleisten, weshalb gewöhnlich Elastomere als Dichtelemente Einsatz finden. Diese Elastomere behalten jedoch, insbesondere unter Kälteeinfluss, nicht ihre elastischen Eigenschaften bei und werden hart und spröde. Darüber hinaus werden die elastomeren Dichtungen infolge von Verunreinigungen im Gas, metallischem Abrieb und Öl häufig beschädigt, was zu Undichtigkeiten der Gastankventile führen kann.For safety reasons, the gas tank valves must ensure a tightness of approximately 2 × 10 -4 mbarl / s, which is why elastomers are usually used as sealing elements. However, these elastomers, especially under the influence of cold, do not retain their elastic properties and become hard and brittle. In addition, the elastomeric seals are often damaged due to contaminants in the gas, metallic abrasion and oil, which can lead to leaks in the gas tank valves.
Insbesondere sind während eines Betankungsvorgangs verschiedene funktionale Komponenten der Gastankventile hohen Belastungen infolge von Druck, Strömung und Temperatur ausgesetzt. Um eine hinreichend kurze Betankungszeit realisieren zu können, sind diese Parameter jedoch nicht beliebig variierbar. Zur Vermeidung von Beschädigungen der Ventilkomponenten werden innerhalb des Gastankventils beispielsweise Drosselstellen vorgesehen, die eine Reduzierung der Strömungsstärke bewirken und unter anderem einen Dichtsitz des Ventils entlasten sollen. Durch das Vorsehen solcher Drosselstellen soll sichergestellt werden, dass die gesetzlich vorgeschriebene Absperrfunktion der Gastankventile über die gesamte Lebensdauer der Ventile erhalten bleibt und es nicht zu Leckage kommt. Diese Drosselstellen verlängern jedoch die Betankungszeit.In particular, during a refueling operation, various functional components of the gas tank valves are subjected to high loads due to pressure, flow and temperature. However, in order to realize a sufficiently short refueling time, these parameters can not be varied as desired. To avoid damage to the valve components, for example, throttle points are provided within the gas tank valve, which cause a reduction in the flow rate and, among other things, to relieve a sealing seat of the valve. By providing such throttling is to ensure that the legally required shut-off function of the gas tank valves over the life of the valves is maintained and there is no leakage. However, these throttles extend the refueling time.
Aus
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß ist eine Kraftstoffversorgungsanlage, insbesondere eines gasbetriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem Tank und einem den Tank wahlweise öffnenden und verschließenden Ventil geschaffen, wobei parallel zum Ventil eine Bypassleitung geschaltet ist.According to the invention, a fuel supply system, in particular a gas-powered motor vehicle, is provided with a tank and a valve which optionally opens and closes the tank, wherein a bypass line is connected in parallel to the valve.
Weiterhin ist eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsanlage in einem gasbetriebenen Kraftfahrzeug geschaffen sowie ein gasbetriebenes Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsanlage.Furthermore, a use of a fuel supply system according to the invention is provided in a gas-powered motor vehicle and a gas-powered motor vehicle with a fuel supply system according to the invention.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlage ist vorzugsweise zwischen einem Tankstutzen zum Zuführen eines unter Druck stehenden Fluids und einem Verbraucher, wie beispielsweise einem Gasverbrennungsmotor eines gasbetriebenen Kraftfahrzeugs, geschaltet.The fuel supply system according to the invention is preferably between a Tank neck for supplying a pressurized fluid and a consumer, such as a gasoline engine of a gas-powered motor vehicle, connected.
Das unter Druck stehende Fluid kann ein gasförmiges oder flüssiges Medium sein, wie unter Druck stehender Kraftstoff, beispielsweise unter Druck stehendes Gas, insbesondere Erdgas – so genanntes CNG (Compressed Natural Gas).The pressurized fluid may be a gaseous or liquid medium such as pressurized fuel, for example, pressurized gas, particularly natural gas - so-called CNG (Compressed Natural Gas).
Der unter Druck stehende Kraftstoff wird während eines Befüllvorgangs durch den Tankstutzen und eine erfindungsgemäße Bypassleitung einem Tank, der vorzugsweise als ein Gasdrucktank ausgebildet ist, zugeführt und dort vorzugsweise mit einem Speicherdruck von ca. 200 bar bis 260 bar gespeichert.The pressurized fuel is fed during a filling through the tank neck and a bypass line according to the invention a tank, which is preferably designed as a gas pressure tank, and stored there preferably with a storage pressure of about 200 bar to 260 bar.
Die erfindungsgemäße Bypassleitung ist parallel zu einem Ventil, insbesondere einem Gastank- bzw. Druckregel- oder Absperrventil, geschaltet. Dieses Ventil ist vorzugsweise in einer kraftstoffführenden Leitung angeordnet und dient dazu, den unter Druck stehenden und im Tank gespeicherten Kraftstoff einer Einspritzvorrichtung des Verbrennungsmotors geregelt zur Verfügung zu stellen. Dabei wird der Speicherdruck im Tank vorzugsweise auf einen definierten Systemdruck von ca. 6 bar bis 9 bar reduziert. Das Ventil ist derart ausgebildet, den Tank wahlweise zu öffnen oder im Wesentlichen fluiddicht zu verschließen, das heißt abzusperren.The bypass line according to the invention is connected in parallel with a valve, in particular a gas tank or pressure control or shut-off valve. This valve is preferably arranged in a fuel-carrying line and serves to provide the pressurized and stored in the tank fuel an injection device of the internal combustion engine regulated. The storage pressure in the tank is preferably reduced to a defined system pressure of about 6 bar to 9 bar. The valve is designed to selectively open the tank or substantially fluid-tight manner, that is shut off.
Im Falle eines Betankungsvorgangs ist das Ventil in der kraftstoffführenden Leitung vorzugsweise verschlossen und der dem Tank zuzuführende Kraftstoff wird über den Tankstutzen und die parallel zum Ventil angeordnete Bypassleitung unter Umgehung des Ventils direkt dem Tank zugeführt. Die Bypassleitung ist somit als direkte Zuführleitung gestaltet, mittels der dem Tank Kraftstoff zugeführt wird, ohne dass dieser durch das Ventil strömen muss.In the case of a refueling operation, the valve in the fuel-carrying line is preferably closed and the fuel to be supplied to the tank is fed directly to the tank via the filler neck and the bypass line arranged parallel to the valve, bypassing the valve. The bypass line is thus designed as a direct supply line, by means of which fuel is supplied to the tank, without this having to flow through the valve.
Im Falle eines Betriebs des Kraftfahrzeugs bzw. des Verbrennungsmotors ist das Ventil geöffnet und der Kraftstoff wird durch das Ventil geregelt an die Einspritzvorrichtung des Verbrennungsmotors geleitet.In the case of an operation of the motor vehicle or of the internal combustion engine, the valve is opened and the fuel is controlled by the valve to the injection device of the internal combustion engine.
Mittels der erfindungsgemäß parallel zum Ventil angeordneten Bypassleitung wird vorteilhafterweise verhindert, dass der im Betankungsfall in den Tank zuzuführende Kraftstoff durch das Ventil bzw. Gastankventil strömen muss; die Funktionseinheit „Ventil” wird vielmehr umgangen. Hierdurch wird die Dauer und Stärke von Druckabfall am Ventil reduziert, wodurch einzelne Komponenten, wie ein Dichtsitz des Ventils, entlastet werden. Es kommt somit zu einem geringeren Verschleiß des Ventils und zu längeren Standzeiten. Es wird also eine Funktionsbeeinträchtigung der Funktionseinheit „Absperrventil” verhindert. Es wird dadurch sichergestellt, dass die gesetzlich vorgeschriebene Funktionalität des zuverlässigen Absperrens des Ventils über die gesamte Lebenszeit erhalten bleibt. Weiterhin wird vorteilhafterweise die Betankungszeit verringert und ein relativ geräuscharmes Betanken gewährleistet.By means of the bypass line arranged parallel to the valve according to the invention, it is advantageously prevented that the fuel to be supplied into the tank in the event of refueling has to flow through the valve or gas tank valve; the functional unit "valve" is rather bypassed. This reduces the duration and severity of pressure drop across the valve, thereby relieving individual components such as a valve seat. There is thus less wear on the valve and longer service life. Thus, a functional impairment of the functional unit "shut-off valve" is prevented. This ensures that the legally required functionality of reliable shut-off of the valve is maintained throughout its lifetime. Furthermore, the fueling time is advantageously reduced and ensures a relatively quiet refueling.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsanlage ist in der Bypassleitung ein weiteres Ventil geschaltet. Dieses in der Bypassleitung geschaltete Ventil ist bevorzugt nahe einer Stelle innerhalb der Bypassleitung angeordnet, die im Tank mündet. Das Ventil ist derart ausgebildet, dass es im Falle eines Nicht-Betankens des Tanks, insbesondere während eines Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, geschlossen ist. Mittels des Ventils kann somit während des Fahrbetriebs sichergestellt werden, dass die Gesamtentnahme an Kraftstoff nur über das Absperrventil bzw. das Gastankventil erfolgt.According to an advantageous embodiment of the fuel supply system according to the invention, a further valve is connected in the bypass line. This valve connected in the bypass line is preferably arranged close to a point inside the bypass line which opens into the tank. The valve is designed such that it is closed in the event of a non-refueling of the tank, in particular during a driving operation of the motor vehicle. By means of the valve can thus be ensured during driving that the total removal of fuel only via the shut-off valve or the gas tank valve.
Das Ventil ist bevorzugt als ein Rückschlagventil, vorzugsweise als ein federbelastetes Rückschlagventil, gestaltet. Ein federbelastetes Rückschlagventil, ein so genanntes Rückschlagventil mit einer Rückstellfeder, ist besonders kostengünstig zur Verfügung zu stellen und auf eine einfache Art und Weise in der Kraftstoffversorgungsanlage zu integrieren.The valve is preferably designed as a check valve, preferably as a spring-loaded check valve. A spring-loaded check valve, a so-called check valve with a return spring, is to provide particularly cost-effective and to integrate in a simple manner in the fuel supply system.
Weiterhin kann die Bypassleitung der Kraftstoffversorgungsanlage – mit oder ohne zwischengeschaltetes Ventil – direkt im Tank münden, wodurch ein besonders einfacher Aufbau der Kraftstoffversorgungsanlage zur Verfügung gestellt ist.Furthermore, the bypass line of the fuel supply system - with or without intermediate valve - open directly into the tank, whereby a particularly simple construction of the fuel supply system is provided.
Die Kraftstoffversorgungsanlage ist vorzugsweise zwischen einem Tankstutzen und einem Druckregler geschaltet. Bei einer derartigen Weiterbildung ist das vorzugsweise in der kraftstoffführenden Leitung geschaltete Ventil insbesondere als ein Absperrventil gestaltet. Während einer Entnahme des Kraftstoffs ist das Absperrventil geöffnet und der Kraftstoff wird über die Leitung zu einem dem Absperrventil nachgeschalteten Druckregler geführt, mittels dem ein gewünschter Systemdruck, von vorzugsweise 6 bar bis 9 bar, eingestellt wird.The fuel supply system is preferably connected between a filler neck and a pressure regulator. In such a development, the preferably switched in the fuel-carrying line valve is designed in particular as a shut-off valve. During a removal of the fuel, the shut-off valve is opened and the fuel is passed via the line to a shut-off valve downstream pressure regulator, by means of which a desired system pressure, preferably from 6 bar to 9 bar, is set.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert: Es zeigt die Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kraftstoffversorgungsanlage.An exemplary embodiment of the solution according to the invention will be explained in more detail below with reference to the attached drawing, in which: FIG. 1 shows a schematic illustration of a fuel supply system according to the invention.
Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments
Die Fig. zeigt eine erfindungsgemäße Kraftstoffversorgungsanlage
Die Kraftstoffversorgungsanlage
Der Tank
Vom Tankstutzen
In der kraftstoffführenden Leitung
Das Ventil
Die Bypassleitung
Um im Bedarfsfall, wie etwa bei Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs eine kraftstoffführende Verbindung zwischen dem Tank
Es findet also während des Betankungsvorgangs des Tanks
Da während des Betankens der Kraftstoff nicht durch das Ventil
Es reduziert sich ferner die Dauer und Stärke des Druckabfalls am Ventil
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die gesetzlich vorgeschriebene Funktionalität des Absperrens des Ventils
Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz des vorgenommenen formalen Rückbezugs auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll.Finally, it should be noted that all the features that are mentioned in the application documents and in particular in the dependent claims, despite the formal reference made to one or more specific claims and individually or in any combination should receive independent protection.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102008043088 A1 [0007] DE 102008043088 A1 [0007]
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