-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffversorgungseinheit, die zum Einstellen einer Strömungsrate und eines Druckes eines gasförmigen Brennstoffs verwendet wird, mit dem ein Versorgungsziel aus einem Brennstoffbehälter versorgt wird.
-
Hierfür ist beispielsweise ein Brennstoffzellensystem bekannt, wie es in der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-156033 (
JP-A-2012-156033 ) offenbart ist. Dieses Brennstoffzellensystem ist mit einer Brennstoffzelle, die elektrische Leistung durch eine elektrochemische Reaktion zwischen gasförmigem Wasserstoff und Luft erzeugt, einem Wasserstofftank, der gasförmigen Wasserstoff speichert, und einem Wasserstoffversorgungskanal zum Versorgen der Brennstoffzelle mit dem in dem Wasserstofftank gespeicherten gasförmigen Wasserstoff versehen. In dem Wasserstoffversorgungskanal ist eine Drossel zum Reduzieren des Druckes des gasförmigen Wasserstoffs vorgesehen. Stromabwärts der Drossel ist eine Vielzahl von Injektoren vorgesehen, zum Steuern einer Strömungsrate und eines Druckes des gasförmigen Wasserstoffs, mit dem die Brennstoffzelle versorgt werden soll. Dieses System ist dazu eingerichtet, den Druck des gasförmigen Wasserstoffs aus dem Wasserstofftank mittels der Drossel zu reduzieren, den druckreduzierten gasförmigen Wasserstoff durch die Injektoren einzudüsen, um dadurch den Druck des gasförmigen Wasserstoffs weiter zu reduzieren, so dass dieser gasförmige Wasserstoff die Brennstoffzelle versorgt.
-
Hierfür ist stromaufwärts der Injektoren ein einlassseitiger Verteiler vorgesehen. Diese Injektoren sind parallel angeordnet, so dass ihre Einlässe einzeln mit dem einlassseitigen Verteiler verbunden sind. Stromabwärts der Injektoren ist ein auslassseitiger Verteiler vorgesehen. Die Auslässe der Injektoren sind parallel angeordnet einzeln mit dem auslassseitigen Verteiler verbunden. Der einlassseitige Verteiler wird mit gasförmigem Wasserstoff versorgt, dessen Druck durch die Drossel reduziert wurde. Der auslassseitige Verteiler wird von den Injektoren mit gasförmigem Wasserstoff bedüst. In dem einlassseitigen Verteiler ist ein Mitteldrucksensor vorgesehen, zum Erfassen des Druckes (Mitteldruck) des gasförmigen Wasserstoffs, dessen Druck durch die Drossel reduziert wurde. Dieser Mitteldrucksensor ist an einem oberen Teil des einlassseitigen Verteilers angeordnet, um von diesem vorzustehen. In dem auslassseitigen Verteiler ist des Weiteren ein Niederdrucksensor vorgesehen, zum Erfassen des Druckes (Niederdruck) des gasförmigen Wasserstoffs, kurz bevor die Brennstoffzelle mit diesem versorgt wird. Dieser Niederdrucksensor ist an einem oberen Teil des auslassseitigen Verteilers angeordnet, um von diesem vorzustehen. Da der einlassseitige Verteiler, der auslassseitige Verteiler, die Injektoren, der Mitteldrucksensor, und der Niederdrucksensor wie obenstehend integral vorgesehen sind, ist ein Rohrsystem zum Versorgen mit gasförmigem Wasserstoff in eine Einheit modularisiert, und des Weiteren ist diese Einheit in einer kompakten Größe konfiguriert.
-
Die in
JP-A-2012-156033 offenbarte Technik ermöglicht es, das System zum Zuführen von gasförmigem Wasserstoff in eine Einheit zu modularisieren; allerdings sind der Mitteldrucksensor und der Niederdrucksensor dazu vorgesehen, von dem Verteiler nach außen vorzustehen, wodurch eine weitere Reduktion der Größe der Einheit erschwert wird. Zum einfachen Montieren dieser Einheit, beispielsweise in einem begrenzten Raum eines Motorraumes in einem Fahrzeug, ist es erforderlich, dass die Einheit in ihrer Größe weiter reduziert wird.
-
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorangegangenen Umstände gemacht und hat einen Zweck, eine Brennstoffversorgungseinheit integral mit wenigstens einem Injektor, einem ersten Drucksensor, und einem zweiten Drucksensor zu versehen, zum Erreichen der Größenreduktion und zum Vereinfachen des Aufbaus.
-
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Größenreduktion und eine Vereinfachung des Aufbaus einer Brennstoffversorgungseinheit zu erreichen, die integral mit wenigstens einem Injektor, einem ersten Drucksensor, und einem zweiten Drucksensor versehen ist.
-
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das ein Brennstoffzellensystem in einer ersten Ausführungsform zeigt;
-
2 ist eine Querschnittansicht einer Wasserstoffversorgungseinheit in der ersten Ausführungsform;
-
3 ist eine Querschnittansicht eines Mittel-Niederdrucksensors in der ersten Ausführungsform;
-
4 ist eine Querschnittansicht von einem Zusammensetzungsbeispiel einer Wasserstoffversorgungseinheit in der ersten Ausführungsform;
-
5 ist eine Querschnittansicht einer Wasserstoffversorgungseinheit in einer zweiten Ausführungsform;
-
6 ist eine Querschnittansicht von einem ersten Fall, in dem intern ein zweiter Drucksensor in der zweiten Ausführungsform enthalten ist; und
-
7 ist eine Querschnittansicht von einem zweiten Fall, in dem intern ein dritter Drucksensor in der zweiten Ausführungsform enthalten ist.
-
Erste Ausführungsform
-
Eine detaillierte Beschreibung einer ersten Ausführungsform, in der eine Brennstoffversorgungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Brennstoffzellensystem ausgeführt ist, wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.
-
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Brennstoffzellensystems der vorliegenden Ausführungsform. Dieses Brennstoffzellensystem wird in ein Elektrofahrzeug montiert und zum Versorgen eines Motors mit elektrischer Leistung zum Antreiben des Fahrzeuges (nicht dargestellt) verwendet. Das Brennstoffzellensystem ist mit einer Brennstoffzelle (FC) 1 und einem Wasserstoffzylinder 2 versehen. Die Brennstoffzelle 1 ist dazu eingerichtet, mit gasförmigem Wasserstoff als Brennstoffgas und mit Luft als Oxidatorgas versorgt zu werden, zum Erzeugen von elektrischer Leistung. Mit der elektrischen Leistung, die in der Brennstoffzelle 1 erzeugt wird, wird der Antriebsmotor (nicht dargestellt) durch einen Inverter (nicht dargestellt) versorgt. Der Wasserstoffzylinder 2 speichert gasförmigen Wasserstoff unter hohem Druck.
-
An einer Anodenseite der Brennstoffzelle 1 ist ein Wasserstoffversorgungssystem vorgesehen. Dieses Wasserstoffversorgungssystem weist einen Wasserstoffversorgungskanal 3 zum Versorgen der Brennstoffzelle 1, welche ein Versorgungsziel ist, mit gasförmigem Wasserstoff aus dem Wasserstoffzylinder 2, und einen Wasserstoffablasskanal 4, zum Ablassen von Wasserstoff-Abgas, um ein Ausströmen aus der Brennstoffzelle 1 zu erlauben, auf. In dem Wasserstoffversorgungskanal 3 ist unmittelbar stromabwärts des Wasserstoffzylinders 2 ein Hauptabsperrventil 5 vorgesehen, das aus einem elektromagnetischen Ventil zum Umschalten zwischen Versorgen und Stoppen des Versorgens des Wasserstoffversorgungskanals 3 mit gasförmigem Wasserstoff aus dem Wasserstoffzylinder 2 besteht. In dem Wasserstoffablasskanal 4 ist ein erstes Umschaltventil 6 vorgesehen, das aus einem elektromagnetischen Ventil besteht.
-
In dem Wasserstoffversorgungskanal 3 ist stromabwärts des Hauptabsperrventils 5 eine Hochdruckdrossel 7 zum Reduzieren des Druckes des gasförmigen Wasserstoffs vorgesehen. In dem Wasserstoffversorgungskanal 3 ist zwischen dem Hauptabsperrventil 5 und der Hochdruckdrossel 7 ein erster Drucksensor 31 vorgesehen, zum Erfassen des Druckes in dem Kanal 3, als erster Druck P1. Dieser erste Druck P1 kann beispielsweise einem Wertebereich zugeteilt werden, der zwischen 0,1–90 (MPa) liegt.
-
Die Hochdruckdrossel 7 weist eine erste Drossel 8 und eine zweite Drossel 9, welche in Serie angeordnet sind, einen Verbindungskanal 10, um eine Fluidverbindung zwischen einer stromaufwärtigen Seite und einer stromabwärtigen Seite der zweiten Drossel 9 zu erlauben, und ein Rückschlagventil 11, das in dem Verbindungskanal 10 angeordnet ist, auf. Diese Komponenten sind integral in eine Einheit modularisiert. In der Hochdruckdrossel 7 wird der durch die erste Drossel 8 reduzierte Druck des gasförmigen Wasserstoffs durch die zweite Drossel 9 weiter reduziert. Genauer gesagt wird der Druck des gasförmigen Wasserstoffs in der Hochdruckdrossel 7 in zwei Stufen reduziert.
-
In dem Wasserstoffversorgungskanal 3 ist stromabwärts der Hochdruckdrossel 7 eine Wasserstoffversorgungseinheit 12 vorgesehen, um die Strömungsrate und den Druck des gasförmigen Wasserstoffs einzustellen, mit dem die Brennstoffzelle 1 versorgt werden soll. Die Wasserstoffversorgungseinheit 12 entspricht einem Beispiel einer Brennstoffversorgungseinheit der vorliegenden Erfindung und weist ein Anlieferungsrohr 13, eine Vielzahl von Injektoren 14, 15 und 16, einen Mittel-Niederdrucksensor 17, und ein Anschlussrohr 18, welche integral in eine Einheit modularisiert sind, auf.
-
Das Anlieferungsrohr 13 dient dazu, den gasförmigen Wasserstoff des Wasserstoffversorgungskanals 3 auf die Vielzahl von Injektoren 14 bis 16 zu verteilen, und hat ein vorbestimmtes Volumen. Mit diesem Anlieferungsrohr 13 sind die Einlassseiten der Injektoren 14 bis 16 parallel zueinander verbunden. Das Anschlussrohr 18 dient dazu, Ströme von gasförmigem Wasserstoff, die von den Injektoren 14 bis 16 eingedüst wurden, zu vermischen, und weist ein vorbestimmtes Volumen auf. Mit diesem Anschlussrohr 18 sind Auslassseiten der Injektoren 14 bis 16 parallel zueinander verbunden. Die Injektoren 14 bis 16 weisen einen ersten Injektor 14, einen zweiten Injektor 15, und einen dritten Injektor 16 auf, wobei jeder von diesen mit einer üblichen Strömungsrate eindüst. Jeder der Injektoren 14 bis 16 ist auf einen Ventilöffnungsdruck eingestellt, der ein Ventilöffnen von jedem der Injektoren 14 bis 16 ermöglicht, und der mit dem Druck des gasförmigen Wasserstoffs korrespondiert, der an einer stromaufwärtigen Seite an jedem der Injektoren 14 bis 16 wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Ventilöffnungsdruck von jedem der Injektoren 14 bis 16 auf beispielsweise 3 MPa eingestellt.
-
Der Mittel-Niederdrucksensor 17 ist zwischen dem Anlieferungsrohr 13 und dem Anschlussrohr 18 angeordnet, und weist einen zweiten Drucksensor 32 und einen dritten Drucksensor 33 auf. Der zweite Drucksensor 32 dient zum Erfassen des Innendruckes des Anlieferungsrohrs 13, das direkt stromaufwärts von jedem Injektor 14 bis 16 angeordnet ist, als ein zweiter Drucksensor P2, der ein Mitteldruck ist. Dieser zweite Druck P2 kann beispielsweise einem Wertebereich zugeteilt werden, der in einem Bereich von 1,1–1,6 (MPa) liegt. Der dritte Drucksensor 33 dient zum Erfassen des Innendruckes des Anschlussrohrs 18, das direkt stromabwärts von jedem Injektor 14 bis 16 angeordnet ist, als ein dritter Druck P3, der ein Niederdruck ist. Dieser dritte Druck P3 kann beispielsweise einem Wertebereich zugeteilt werden, der in einem Bereich von 0,1–0,3 (MPa) liegt.
-
Ein Mitteldruckentlastungsventil 19 ist in einem Abschnitt des Wasserstoffversorgungskanals 3 stromaufwärts der Wasserstoffversorgungseinheit 12 vorgesehen. Das Mitteldruckentlastungsventil 19 ist dazu eingerichtet zu öffnen, wenn der Innendruck des stromaufwärtigen Abschnittes des Kanals 3 auf einen vorbestimmten Wert (beispielsweise 3 MPa) oder mehr ansteigt, wobei es Druck aus diesem ablässt. Ein Niederdruckentlastungsventil 20 ist in einem Abschnitt des Wasserstoffversorgungskanals 3 stromabwärts der Wasserstoffversorgungseinheit 12 vorgesehen. Das Niederdruckentlastungsventil 20 ist dazu eingerichtet zu öffnen, wenn der Innendruck des stromabwärtigen Abschnitts des Kanals 3 auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, wobei es Druck aus diesem ablässt.
-
Andererseits sind an einer Kathodenseite der Brennstoffzelle 1 ein Luftversorgungskanal 21, zum Versorgen der Brennstoffzelle 1 mit Luft, und ein Luftablasskanal 22, zum Ablassen von Abluft, welche ausströmen darf, vorgesehen. In dem Luftversorgungskanal 21 ist eine Luftpumpe 23 vorgesehen, zum Einstellen einer Luftströmungsrate, mit der die Brennstoffzelle 1 versorgt werden soll. In dem Luftversorgungskanal 21 ist stromabwärts der Luftpumpe 23 ein Luftdrucksensor 34 vorgesehen, zum Erfassen des Luftdruckes P4. Ein zweites Umschaltventil 24, das aus einem elektromagnetischen Ventil gebildet wird, ist in dem Luftablasskanal 22 vorgesehen.
-
In dem vorangegangenen Aufbau durchströmt der gasförmige Wasserstoff, der aus dem Wasserstoffzylinder 2 gefördert wurde, den Wasserstoffversorgungskanal 3 und versorgt daraufhin die Brennstoffzelle 1 über das Hauptabsperrventil 5, die Hochdruckdrossel 7, und den Wasserstoffversorgungskanal 12. Der gasförmige Wasserstoff, mit dem die Brennstoffzelle 1 versorgt wird, wird zum Erzeugen von elektrischer Leistung in der Zelle 1 verwendet, und danach als Wasserstoffabgas aus der Zelle 1 abgelassen, durch den Wasserstoffablasskanal 4 und das erste Umschaltventil 6.
-
In dem vorangegangenen Aufbau versorgt des Weiteren die Luft, die durch die Luftpumpe 23 in den Luftversorgungskanal 21 abgelassen wurde, die Brennstoffzelle 1. Die Luft, mit der die Brennstoffzelle 1 versorgt wird, wird zum Erzeugen von elektrischer Leistung in der Zelle 1 verwendet, und danach als Luftabgas aus der Zelle 1 mittels dem Luftabgaskanal 22 und dem zweiten Umschaltventil 24 abgelassen.
-
Dieses Brennstoffzellensystem ist des Weiteren mit einer Steuerung 40 versehen, die für das Steuern des Systems verantwortlich ist. Zum Steuern einer Strömung von gasförmigem Wasserstoff, mit dem die Brennstoffzelle 1 versorgt werden soll, steuert die Steuerung 40 das Hauptabsperrventil 5 und jeden der Injektoren 14 bis 16, basierend auf erfassten Werten des ersten Drucksensors 31, des zweiten Drucksensors 32 und des dritten Drucksensors 33. Die Steuerung 40 steuert des Weiteren ein erstes Umschaltventil 6, um eine Strömung von Wasserstoffabgas in dem Wasserstoffablasskanal 4 zu steuern. Andererseits steuert die Steuerung 40 die Luftpumpe 23, basierend auf einem erfassten Wert des Luftdrucksensors 34, zum Steuern einer Strömung von Luft, mit der die Brennstoffzelle 1 versorgt werden soll. Die Steuerung 40 steuert außerdem ein zweites Umschaltventil 24, zum Steuern einer Strömung von Luftabgas in dem Luftabgaskanal 22. Die Steuerung 40 empfängt einen Spannungswert und einen Stromwert, welche aus dem Erzeugen von elektrischer Leistung in der Brennstoffzelle 1 resultieren. Die Steuerung 40 weist eine zentrale Recheneinheit (CPU) und einen Speicher auf, und steuert dadurch jeden Injektor 14 bis 16, die Luftpumpe 23, und andere, basierend auf einem vorbestimmten Steuerprogramm, das in dem Speicher gespeichert ist, um eine Menge von gasförmigem Wasserstoff und eine Menge von Luft, mit welchen die Brennstoffzelle 1 versorgt werden soll, zu steuern.
-
Als nächstes wird der Aufbau der Wasserstoffversorgungseinheit 12 detailliert beschrieben. 2 ist eine Querschnittansicht der Wasserstoffversorgungseinheit 12. Die Wasserstoffversorgungseinheit 12 weist einen Einströmblock 41, der einen Einströmkanal 41a aufweist, um es dem gasförmigen Wasserstoff zu erlauben, in die Wasserstoffversorgungseinheit 12 einzuströmen, einen Ausströmblock 42, der einen Ausströmkanal 42a aufweist, um es dem gasförmigen Wasserstoff zu erlauben, aus der Wasserstoffversorgungseinheit 12 auszuströmen, den ersten Injektor 14, den zweiten Injektor 15, und den dritten Injektor 16, um eine Strömungsrate und einen Druck von gasförmigem Wasserstoff einzustellen, und den Mittel-Niederdrucksensor 17 auf. Die Einlassseiten der Injektoren 14 bis 16 sind mit dem Einströmkanal 41a des Einströmblockes 41 verbunden, während die Auslassseiten der Injektoren 14 bis 16 mit dem Ausströmkanal 42a des Ausströmblockes 42 verbunden sind. Der Einströmblock 41 bildet das Anlieferungsrohr 13, und der Ausströmblock 42 bildet das Anschlussrohr 18. Der Mittel-Niederdrucksensor 17 weist den zweiten Drucksensor 32 zum Erfassen des Einströmdruckes (Mitteldruck) des gasförmigen Wasserstoffs in dem Einströmkanal 41a als den zweiten Druck P2, und den dritte Drucksensor 33 zum Erfassen des Ausströmdruckes (Niederdruck) des gasförmigen Wasserstoffs in dem Ausströmkanal 42a als den dritten Druck P3 auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind insbesondere der zweite Drucksensor 32 und der dritte Drucksensor 33 dazu eingerichtet, integral in einem einzigen Gehäuse 51 vorgesehen zu sein, um ein gleichzeitiges Erfassen des zweiten Druckes P2 und des dritten Druckes P3 zu ermöglichen. Der zweite Drucksensor 32 entspricht einem Beispiel eines ersten Drucksensors der vorliegenden Erfindung. Der dritte Drucksensor 33 entspricht einem Beispiel eines Ausströmdrucksensors der Erfindung. Die Wasserstoffversorgungseinheit 12 ist dazu eingerichtet, den in den Einströmkanal 41a eingeführten gasförmigen Wasserstoff durch jeden der Injektoren 14 bis 16 in den Ausströmkanal 51 einzudüsen, wodurch der Druck des gasförmigen Wasserstoffs reduziert wird. Hierbei ist die Wasserstoffversorgungseinheit 12 so konstruiert, dass die Injektoren 14 bis 16 und der Mittel-Niederdrucksensor 17 zwischen dem Einströmblock 41 und dem Ausströmblock 42 gehalten oder geklemmt werden, wobei diese dadurch einstückig integriert sind.
-
Wie in 2 gezeigt weist jeder der Injektoren 14 bis 16 einen zylindrischen Hauptteil 45a, ein Einlassrohr 45b aus einer zylindrischen Gestalt, das von einem Ende des Hauptteils 45a vorsteht und einen geringeren Durchmesser als das Hauptteil 45a aufweist, um ein Einströmen von gasförmigem Wasserstoff zu erlauben, sowie ein Düsenrohr 45c aus einer zylindrischen Gestalt, das von dem anderen Ende des Hauptteils 45a vorsteht und einen geringeren Durchmesser als das Hauptteil 45a aufweist, um ein Ausströmen von gasförmigem Wasserstoff zu erlauben, auf. Der Mittel-Niederdrucksensor 17 weist eine äußere Gestalt, die zu der äußeren Gestalt von jedem der Injektoren 14 bis 16 ähnlich ist, auf, und enthält dadurch ein erstes Einströmrohr 51b, das von einem Ende des zylindrischen Hauptteils 51a absteht, um ein Einströmen von gasförmigem Wasserstoff zu erlauben, und ein zweites Einströmrohr 51c, das von dem anderen Ende des Hauptteils 51a absteht, um ein Einströmen von gasförmigem Wasserstoff zu erlauben.
-
3 ist eine Querschnittansicht des Mittel-Niederdrucksensors 17. Wie in 3 gezeigt, ist der Mittel-Niederdrucksensor 17 so konstruiert, dass das Gehäuse 51 integral mit dem Hauptteil 51a und dem ersten und dem zweiten Einströmrohr 51b und 51c ausgebildet ist. Des Weiteren ist der Hauptteil 51a integral mit einem Anschluss 51d ausgebildet, der seitlich absteht. Der Außendurchmesser D1 des ersten Einströmrohres 51b ist kleiner festgelegt als der Außendurchmesser D2 des zweiten Einströmrohres 51c. Dementsprechend sind das erste Einströmrohr 51b und das zweite Einströmrohr 51c in ihrer äußeren Gestalt unterscheidbar. Wenn der Mittel-Niederdrucksensor 17 an jeden der Blöcke 41 und 42 angebaut werden soll, ermöglicht diese äußere Unterscheidbarkeit, dass ein Vertauschen der Seite des zweiten Drucksensors 32 und der Seite des dritten Drucksensors 33 verhindert wird. Die Einströmrohre 51b und 51c sind jeweils mit Einströmanschlüssen 51e und 51f ausgebildet. In dem Hauptteil 5la sind der zweite Drucksensor 32 und der dritte Drucksensor 33 an den Enden der korrespondierenden Einströmanschlüsse 51e und 51f eingebaut. Jeder der Sensoren 32 und 33 ist u. a. aus einem Halbleiter gebildet. Diese Sensoren 32 und 33 sind mit Anschlusspunkten 52 verbunden, die in dem Stecker 51d vorgesehen sind. Die Anschlusspunkte 52 in dem Stecker 51d werden mit einer externen Verkabelung (nicht dargestellt) verbunden.
-
Wie in 2 gezeigt, weist der Einströmblock 41 zusätzlich zu dem Einströmkanal 41a auf: eine zurückgesetzte Ausnehmung 41b zum Aufnehmen des Hauptteils 45a der Injektoren 14 bis 16 und des Hauptteils 51a des Mittel-Niederdrucksensors 17, Einströmanschlüsse 41c, in welche Einlassrohre 45b der Injektoren 14 bis 16 individuell eingesetzt werden, und einen ersten Einströmanschluss 41d, in den das erste Einströmrohr 51b des Mittel-Niederdrucksensors 17 eingesetzt ist. Der Einströmblock 41 ist mit Innengewindelöchern 41e ausgebildet, angrenzend an beiden Enden der zurückgesetzten Ausnehmung 41b, in einer Längsrichtung von dieser. Die Einlassrohre 45b werden jeweils in jeden der korrespondierenden Einströmanschlüsse 41c durch einen Gummiring 46 eingesetzt.
-
Wie in 2 gezeigt, weist der Ausströmblock 42 zusätzlich zu dem Ausströmkanal 42a auf: Düsenlöcher 42b, in welche korrespondierende Düsenrohre 45c der Injektoren 14 bis 16 individuell eingesetzt werden, und einen zweiten Einströmanschluss 45c, in den das zweite Einströmrohr 51c des Mittel-Niederdrucksensors 17 eingesetzt wird. Der Ausströmblock 42 ist mit Flanschen 42d und Schraubenlöchern 42e an beiden Enden in einer Längsrichtung des Blockes 42 ausgebildet. Jedes der Düsenrohre 45c wird in das korrespondierende Düsenloch 42b durch einen Gummiring 47 eingesetzt. Der Einströmblock 41 und der Ausströmblock 42 sind dazu eingerichtet, mit zwei Schrauben 43 in den Flanschen 42d an beiden Enden des Ausströmblockes 42 bezüglich einander gesichert zu werden. Die beiden Schrauben 43 werden ausschließlich zum Sichern des Einströmblockes 41 und des Ausströmblockes 42 verwendet. Die Schrauben 43 werden jeweils in jedes der Schraubenlöcher 42e der Flansche 42d eingesetzt, und in das Innengewindeloch 41e des Einströmblockes 41 eingeschraubt, wodurch der Einströmblock 41 an dem Ausströmblock 42 gesichert wird.
-
Gemäß der oben erläuterten Brennstoffversorgungseinheit in der vorliegenden Ausführungsform sind der Einströmblock 41, der den Einströmkanal 41a aufweist, der Ausströmblock 42, der den Ausströmkanal 42a ausweist, die Injektoren 14 bis 16, und der Mittel-Niederdrucksensor 17, der den zweiten Drucksensor 32 und den dritten Drucksensor 33 aufweist, integral in einer Einheit modularisiert. Hierbei werden die Injektoren 14 bis 16 und der Mittel-Niederdrucksensor 17 zwischen dem Einströmblock 41 und dem Ausströmblock 42 gehalten, so dass die Injektoren 14 bis 16 und der Mittel-Niederdrucksensor 17 in dem Einströmblock 41 und dem Ausströmblock 42 zusammengebaut sind, ohne von diesen Blöcken 41 und 42 vorzustehen. Dadurch ist die Brennstoffversorgungseinheit 12 integral mit den Injektoren 14 bis 16 vorgesehen, und für den Mittel-Niederdrucksensor 17 kann eine reduzierte Größe und eine Vereinfachung des Aufbaus erreichen werden.
-
4 ist eine Querschnittansicht der Wasserstoffversorgungseinheit 61 in einem Vergleichsbeispiel. Bei dieser Wasserstoffversorgungseinheit 61 werden, vergleichbar mit der oben erläuterten vorliegenden Ausführungsform, die Injektoren 14 bis 16 zwischen dem Einströmblock 41 und dem Ausströmblock 42 gehalten. Allerdings enthält ein erstes Gehäuse 62 den zweiten Drucksensor 32, der außerhalb der Einströmkammer 41 (an der oberen Seite in 4) angeordnet ist, intern, und ein zweites Gehäuse 63 enthält den dritten Drucksensor 33, welcher außerhalb des Ausströmblockes 42 (an der unteren Seite in 4) angeordnet ist, intern. Diese Gehäuse 62 und 63 sind an ihren entsprechenden Positionen mit Schrauben 64 befestigt. Die Blöcke 41 und 42 sind jeweils so ausgebildet, dass sie einen dicken Wandabschnitt aufweisen, um es den Gehäusen 62 und 63 zu erlauben, bezüglich einander fixiert zu sein. Die Wasserstoffversorgungseinheit 61 in diesem Vergleichsbeispiel, in welchem jeder Block 41 und 42 einen dicken Wandabschnitt aufweist und die Gehäuse 62 und 63 des zweiten Drucksensors 32 und des dritten Drucksensors 33 deshalb nach außen von den korrespondierenden Blöcken 41 und 42 vorstehen, ist somit um dieses Ausmaß vergrößert. Die Wasserstoffversorgungseinheit 12 in der vorliegenden Ausführungsform kann im Vergleich dazu, wenn jeder Block 41 und 42 keinen dicken Wandabschnitt aufweist und der Mittel-Niederdrucksensor 17 den nicht nach außen von jedem der Blöcke 41 und 42 abstehenden zweiten und dritten Drucksensor 32 und 33 intern enthält, bezüglich ihrer Größe um das Ausmaß reduziert werden, im Vergleich zu der Wasserstoffversorgungseinheit 61 in dem Vergleichsbeispiel.
-
In der vorliegenden Ausführungsform sind der zweite Drucksensor 32 und der dritte Drucksensor 33 integral in dem Einzelgehäuse 51 vorgesehen, um den Mittel-Niederdrucksensor 17 zu bilden. Dies kann den benötigten Raum für den zweiten Drucksensor 32 und den dritten Drucksensor 33 reduzieren, im Vergleich mit einer Anordnung, in der diese Sensoren 32 und 33 in separaten Gehäusen vorgesehen sind. Dementsprechend kann die Wasserstoffversorgungseinheit 12 weiter verkleinert werden, so dass nur noch ein verringerter Anteil des Raums für die Drucksensoren benötigt wird.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die beiden Schrauben 43 ausschließlich zum Sichern des Einströmblockes 41 und des Ausströmblockes 42 verwendet. Dieser Sicherungsvorgang des Einströmblockes 41 und des Ausströmblockes 42 ist deshalb einfach. Solch ein einfacher Sicherungsvorgang führt zu einer vereinfachten Montage der Wasserstoffversorgungseinheit 12.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Mittel-Niederdrucksensor 17, der den zweiten Drucksensor 32 und den dritten Drucksensor 33 enthält, in dem Gehäuse 51 vorgesehen, wobei dieser eine äußere Gestalt aufweist, die mit der äußeren Gestalt von jedem der Injektoren 14 bis 16 vergleichbar ist. Dies ermöglicht ein Einbauen der Injektoren 14 bis 16 und des Mittel-Niederdrucksensors 17 zwischen dem Einströmblock 41 und dem Ausströmblock 42. Demnach führt solch ein vereinfachter Zusammenbauvorgang zu einer weiter vereinfachten Herstellung der Wasserstoffversorgungseinheit 12.
-
Zweite Ausführungsform
-
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert erklärt, in welcher die Brennstoffversorgungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Brennstoffzellensystem ausgeführt ist.
-
In der folgenden Erklärung werden gleiche oder identische Komponenten aus der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet. Dadurch erfolgt die folgende Erläuterung mit einem Fokus auf die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform.
-
5 ist eine Querschnittansicht der Wasserstoffversorgungseinheit 12 in der zweiten Ausführungsform. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass der zweite Drucksensor 32 und der dritte Drucksensor 33 jeweils in separaten Gehäusen 51A und 51B vorgesehen sind, und dementsprechend die Gestalt des Einströmblockes 41 und des Ausströmblockes 42 dafür konstruiert ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind, insbesondere zum Zweck des Vorsehens von zwei Gehäusen 51A und 51B, der Einströmblock 41 und der Ausströmblock 42 horizontal länger ausgebildet als in der ersten Ausführungsform, wie in 5 gezeigt ist. In dem Einströmblock 41 ist des Weiteren die zurückgesetzte Ausnehmung 41b horizontal länger als in der ersten Ausführungsform ausgebildet, und mit zwei ersten Einströmanschlüssen 41d ausgebildet. In dem Ausströmblock 42 sind, ähnlich dazu, zwei zweite Einströmanschlüsse 42c ausgebildet.
-
6 ist eine Querschnittansicht des ersten Gehäuses 51A, das intern den zweiten Drucksensor 32 enthält. 7 ist eine Querschnittansicht des zweiten Gehäuses 51B, das den dritten Drucksensor 33 intern enthält. Das erste Gehäuse 51A ist nicht mit dem Einströmanschluss 51f in dem zweiten Einströmrohr 51c ausgebildet. Das zweite Gehäuse 51B ist nicht mit dem Einströmanschluss 51e in dem ersten Einströmrohr 51b ausgebildet.
-
Dementsprechend ist die Wasserstoffversorgungseinheit 12 in der vorliegenden Ausführungsform sogar im Ganzen in einer lateralen Richtung länger als in der ersten Ausführungsform, wobei diese auch einen gleichen Betrieb und gleiche Effekte wie in der ersten Ausführungsform bietet.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangegangenen Ausführungsformen beschränkt und kann in anderen spezifischen Ausbildungen ausgeführt werden, ohne von ihrem wesentlichen Charakter abzuweichen.
-
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Hochdruckdrossel 7 durch zwei Drosseln 8 und 9 gebildet. Als eine Alternative kann eine Hochdruckdrossel (eine Druckreduzierungsvorrichtung) durch drei oder mehrere Drosseln (Druckeinstellventile) gebildet werden.
-
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen sind drei Injektoren 14 bis 16 vorgesehen. Allerdings kann die Anzahl der Injektoren erhöht oder verringert werden, je nach Bedarf.
-
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Brennstoffversorgungseinheit der vorliegenden Erfindung in der Brennstoffzuführeinheit 12 des Brennstoffzellensystems ausgeführt. Alternativ dazu kann die Brennstoffversorgungseinheit der vorliegenden Erfindung in einer CNG-Versorgungseinheit eines Zweikraftstoff-Verbrennungskraftmaschinensystems verwendet werden, welches Benzin und CNG (komprimiertes Erdgas) als Brennstoff verwendet, oder in einer CNG-Versorgungseinheit eines Einkraftstoff-Verbrennungskraftmaschinensystems, welches ausschließlich CNG als Brennstoff verwendet.
-
Die vorliegende Erfindung ist in einem Brennstoffversorgungssystem einer internen Verbrennungskraftmaschine und eines Brennstoffzellensystems für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug einsetzbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 14
- erster Injektor
- 15
- zweiter Injektor
- 16
- dritter Injektor
- 32
- zweiter Drucksensor (erster Drucksensor)
- 44
- dritte Drucksensor (zweiter Drucksensor)
- 41
- Einströmblock
- 41a
- Einströmkanal
- 42
- Ausströmblock
- 42a
- Ausströmkanal
- 43
- Schraube
- 45a
- Hauptteil
- 45b
- Einlassrohr
- 45c
- Düsenrohr
- 51
- Gehäuse
- 51A
- erstes Gehäuse
- 51B
- zweites Gehäuse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2012-156033 [0002]
- JP 2012-156033 A [0002, 0004]
