DE102018202807A1 - Ventilanordnung zur Gasdruckregelung, Kraftstoffsystem mit Ventilanordnung zur Gasdruckregelung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2) eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend zwei koaxial angeordnete Ventile (3, 4) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Zulauf (5) oder mit einem Gas-Rücklauf (6) sowie einen Steuerkolben (7) zur Betätigung der beiden Ventile (3, 4), wobei der Steuerkolben (7) einen Steuerraum (8) begrenzt, der über einen Druckmittel-Zulauf (9) mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar und über einen Druckmittel-Ablauf (10) entlastbar ist, und wobei ein Dichtelement (11) zur Medientrennung vorgesehen ist. Erfindungsgemäß sind zusätzlich zu einem ansteuerbaren Druckmittel-Drucksteuerventil (18) Mittel (12) zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum (8) vorgesehen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend eine solche Ventilanordnung.
  • Stand der Technik
  • Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2016 207 743 A1 ist ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Brennstoff mit einer Einrichtung zur Zumessung des gasförmigen Brennstoffs zu einem Injektor bekannt. Die Einrichtung umfasst eine Druckregeleinheit mit einem Absperrventil, einem Drucksteuerventil und einem Absteuerventil, die eine Baueinheit bilden. Bei geöffnetem Absperrventil wird gasförmiger Brennstoff zugemessen, wobei der gasförmige Brennstoff zunächst in einen Hochdruckspeicher bzw. in ein Gas-Rail gelangt, an dem mindestens ein Injektor angeschlossen ist. Durch Öffnen des Absteuerventils kann gasförmiger Brennstoff aus dem Gas-Rail abgeführt werden, so dass der Gasdruck im Gas-Rail gesenkt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Gasdruck im Gas-Rail nicht über einen vorgegebenen Grenzwert steigt. Die Steuerung des Absperrventils und des Absteuerventils erfolgt hydraulisch über den Steuerdruck in einem Steuerraum, der mit einem hydraulischen Druckmittel, und zwar mit Dieselkraftstoff beaufschlagbar ist. Zur Veränderung des Steuerdrucks im Steuerraum ist ferner ein Dieseldrucksteuerventil vorgesehen, das an einen separaten Dieselkreislauf angeschlossen ist.
  • Die hydraulische Steuerung einer solchen Druckregeleinheit erfordert den Einsatz mindestens eines Dichtelements zur Medientrennung. Als Dichtelement eignet sich beispielsweise eine Membrandichtung. Darüber hinaus kann auch eine Well- oder Faltenbalgdichtung zur Medientrennung eingesetzt werden. Derartige Dichtelemente haben gemein, dass sie weiterhin eine Hubbewegung des Steuerkolbens zulassen, wenn sie am Steuerkolben befestigt werden. Als nachteilig erweist sich jedoch ihre begrenzte mechanische Belastbarkeit, insbesondere bei anliegenden hohen Druckdifferenzen. Kommt es beispielsweise bei einer Fehlfunktion des Dieseldrucksteuerventils zu einem schlagartigen Druckabfall im Steuerraum, kann kurzzeitig eine extrem hohe Druckdifferenz am Dichtelement auftreten. Diese kann dann zu einer irreparablen Schädigung des Dichtelements führen (plastische Verformung, Rissbildung), so dass die Funktion des Gasdruckreglers nachhaltig gestört ist. Im schlimmsten Fall kann es zu einer Gasleckage in den Bereich des Dieselrücklaufs kommen, so dass sich im Dieseltank ein explosionsfähiges Gas-Diesel-Gemisch bilden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems derart weiterzuentwickeln, dass eine sichere Medientrennung über die Lebensdauer der Ventilanordnung erreicht wird.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird die Ventilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung angegeben.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorgeschlagene Ventilanordnung dient der Gasdruckregelung in einem Gas-Rail eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, wobei es sich insbesondere um Erdgas handeln kann. Die Ventilanordnung umfasst zwei koaxial angeordnete Ventile zur Verbindung des Gas-Rails mit einem Gas-Zulauf oder mit einem Gas-Rücklauf sowie einen Steuerkolben zur Betätigung der beiden Ventile. Der Steuerkolben ist hierzu bevorzugt zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgeführt. Der Steuerkolben begrenzt einen Steuerraum, der über einen Druckmittel-Zulauf mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar und über einen Druckmittel-Ablauf entlastbar ist. Ferner ist ein Dichtelement zur Medientrennung vorgesehen, wobei vorzugsweise das Dichtelement mit dem Steuerkolben verbunden ist. Erfindungsgemäß sind zusätzlich zu einem ansteuerbaren Druckmittel-Drucksteuerventil Mittel zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum vorgesehen. Die zusätzlichen Mittel stellen sicher, dass es bei einer Fehlfunktion des Druckmittel-Drucksteuerventils nicht zu einem ungewollten Druckabbau im Steuerraum kommt. Sie verhindern somit am Dichtelement auftretende hohe Druckdifferenzen, die zu einer Schädigung des Dichtelements führen könnten. Auf diese Weise wird eine sichere Medientrennung über die Lebensdauer der Ventilanordnung erreicht.
  • Die zusätzlichen Mittel zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses sind vorzugsweise selbstregulierend und bedürfen keiner weiteren technischen Absicherung. Auf diese Weise kann die konstruktive und fertigungstechnische Umsetzung vereinfacht werden.
  • Bei den Mitteln zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum kann es sich insbesondere um hydraulisch wirksame Elemente handeln, die den Druckabbau im Steuerraum auf einen zulässigen Druckgradienten begrenzen. Die hydraulisch wirksamen Elemente sind hierzu bevorzugt zwischen dem Steuerraum und dem Druckmittel-Drucksteuerventil angeordnet.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mittel zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum einen Dichtsitz für den Steuerkolben. Liegt der Steuerkolben am Dichtsitz an, sperrt er den Druckmittelabfluss, und zwar vorzugsweise in Richtung des Druckmittel-Ablaufs. Der Dichtsitz kann dabei als Flachsitz oder Kegelsitz ausgeführt sein. Ferner kann der Dichtsitz mit einer am Steuerkolben ausgebildeten Dichtgeometrie zusammenwirken.
  • Beispielsweise kann ein ringförmiger oberer Hubanschlag des Steuerkolbens als Dichtsitz ausgeführt werden. Fällt bei einem Ausfall des Druckmittel-Drucksteuerventils der Druck im Steuerraum ab, führen die am Steuerkolben anliegenden Druckverhältnisse dazu, dass sich der Steuerkolben in Richtung des Hubanschlags bewegt und zur Anlage am Dichtsitz gelangt. In dieser Lage verhindert der Steuerkolben den weiteren Druckmittelabfluss. Die am Steuerkolben anliegenden Druckverhältnisse hängen unter anderem vom Dichtsitzdurchmesser ab. Über den Dichtsitzdurchmesser kann somit beeinflusst werden, wann der Steuerkolben zur Anlage am Dichtsitz gelangt und den Druckmittelabfluss sperrt.
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mittel zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum eine Ablaufdrossel, die in den Druckmittel-Ablauf integriert ist. Über die Ablaufdrossel kann der Druckabbau im Steuerraum auf einen zulässigen Druckabbaugradienten begrenzt werden.
  • Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Mittel zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelablaufs ein Rückschlagventil umfassen, das in den Druckmittel-Zulauf integriert ist. Dadurch ist sichergestellt, dass bei ungünstigen Druckverhältnissen kein hydraulisches Druckmittel über den Druckmittel-Zulauf abfließt. Beispielsweise könnte im Bereich der Druckmittelversorgung der Druck einbrechen, so dass kurzzeitig der Druck im Steuerraum höher als im Druckmittel-Zulauf ist. Das Rückschlagventil verhindert in diesem Fall, dass hydraulisches Druckmittel über den Druckmittel-Zulauf abfließt.
  • Bevorzugt ist in den Druckmittel-Zulauf eine Zulaufdrossel integriert. Über den Drosselquerschnitt der Zulaufdrossel kann der Zufluss von hydraulischem Druckmittel in den Steuerraum eingestellt werden. Sofern im Druckmittel-Ablauf eine Ablaufdrossel angeordnet ist, müssen die beiden Drosselquerschnitte aufeinander abgestimmt werden. Sofern im Druckmittel-Zulauf neben der Zulaufdrossel ein Rückschlagventil zur Sperrung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum vorgesehen ist, kann eine Anordnung gewählt werden, bei der die Zulaufdrossel mit dem Rückschlagventil kombiniert ist. Beispielsweise kann in den Druckmittel-Zulauf ein Ventil mit Rückschlag- und Drosselfunktion integriert werden.
  • Vorteilhafterweise ist das Druckmittel-Drucksteuerventil in den Druckmittel-Ablauf integriert. Im Normalfall steuert somit das Druckmittel-Drucksteuerventil den Druckmittelabfluss aus dem Steuerraum. Da das ansteuerbare Ventil jedoch ausfallen kann, sind erfindungsgemäß zusätzliche Mittel zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses vorgesehen, die bei einem Ausfall des Druckmittel-Drucksteuerventils automatisch greifen. Vorzugsweise ist das Druckmittel-Drucksteuerventil stromabwärts der Mittel zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum angeordnet. Dadurch wird die Montage erleichtert.
  • Das der Medientrennung dienende Dichtelement ist vorzugsweise ein metallischer Well- oder Faltenbalg, der einerseits am Steuerkolben, andererseits gehäuseseitig befestigt ist. Somit wird eine zuverlässige Medientrennung erreicht. Gleichzeitig wird die Bewegung des Steuerkolbens durch das Dichtelement nicht eingeschränkt. Der begrenzten mechanischen Belastbarkeit des Dichtelements wird dadurch Rechnung getragen, dass neben dem Druckmittel-Drucksteuerventil zusätzliche Mittel zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum vorgesehen sind. Diese stellen sicher, dass es bei einem Ausfall des Druckmittel-Drucksteuerventils nicht zu einem Druckeinbruch im Steuerraum kommt. Gefährlich hohe Druckdifferenzen, die zu einer Beschädigung des Dichtelements führen könnten, sind somit nicht zu befürchten.
  • Das Ventil, das der Verbindung des Gas-Rails mit dem Gas-Zulauf dient, weist bevorzugt einen in axialer Richtung hin- und herbeweglichen Ventilstößel auf, der durch die Federkraft einer Feder gegen einen Ventilsitz axial vorgespannt ist. Vorzugsweise öffnet der Ventilstößel in den Gas-Zulauf hinein, so dass der Gasdruck im Gas-Zulauf eine zusätzliche Schließkraft auf den Ventilstößel ausübt.
  • Das Ventil, das der Verbindung des Gas-Rails mit dem Gas-Rücklauf dient, weist bevorzugt einen hin- und herbeweglichen Ventilkolben auf, der durch die Federkraft einer Feder gegen einen Ventilsitz axial vorgespannt ist. Der Ventilkolben ist dabei koaxial in Bezug auf den Ventilstößel des ersten Ventils angeordnet. Vorzugsweise ist der Ventilkolben im Steuerkolben aufgenommen, so dass der Steuerkolben zur Betätigung beider Ventile einsetzbar ist. Ferner bevorzugt ist die Feder einerseits am Ventilkolben andererseits am Steuerkolben abgestützt. Die Vorspannung des Ventilkolbens in Richtung des Ventilsitzes und die Vorspannung des Steuerkolbens gegen den im Steuerraum vorhandenen Steuerdruck kann demnach mit einer Feder bewirkt werden.
  • Darüber hinaus wird ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend eine erfindungsgemäße Ventilanordnung zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail vorgeschlagen, da hierin eine bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung zu sehen ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
    • 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
    • 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
    • 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,
    • 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilanordnung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform, und
    • 5 ein Diagramm zur graphischen Darstellung des Druckabbaus im Steuerraum gegenüber dem Druckabbau im Gas-Rücklauf.
  • Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
  • Der 1 ist eine Ventilanordnung 1 zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail 2 eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff zu entnehmen. Bei dem gasförmigen Kraftstoff kann es sich insbesondere um Erdgas handeln. Die dargestellte Ventilanordnung 1 weist hierzu ein erstes Ventil 3 auf, über welches das Gas-Rail 2 mit einem Gas-Zulauf 5 verbindbar ist, sowie ein zweites Ventil 4, das der Verbindung des Gas-Rails 2 mit einem Gas-Rücklauf 6 dient. Durch wahlweise Öffnen und Schließen der Ventile 3, 4 kann der Gasdruck im Gas-Rail 2 angehoben oder gesenkt werden. Die beiden Ventile 3, 4 sind koaxial angeordnet und werden über einen gemeinsamen Steuerkolben 7 betätigt. Der Steuerkolben 7 ist hierzu zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet.
  • Das erste Ventil 3 weist einen hin- und herbeweglichen Ventilstößel 19 auf, der mittels einer Feder 20 gegen einen Ventilsitz 21 vorgespannt ist. Das zweite Ventil 4 besitzt einen Ventilkolben 22, der im Steuerkolben 7 aufgenommen und mittels einer Feder 23 gegen einen Ventilsitz 24 vorgespannt ist. Die Feder 23 ist hierzu einerseits am Ventilkolben 22, andererseits am Steuerkolben 7 abgestützt. Der Steuerkolben 7, der Ventilkolben 22 und der Ventilstößel 19 weisen eine gemeinsame Längsachse A auf, entlang welcher sie sich hin- und herbewegen.
  • Der Steuerkolben 7 begrenzt einen Steuerraum 8, der über einen Druckmittel-Zulauf 9 mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist. Der Zulauf erfolgt dabei über eine Zulaufdrossel 17. Bei dem hydraulischen Druckmittel kann es sich beispielsweise um einen flüssigen Kraftstoff, insbesondere um Dieselkraftstoff, handeln.
  • Füllt sich der Steuerraum 8 mit hydraulischem Druckmittel, steigt der Druck im Steuerraum 8 an. Der Steuerkolben 7 wird dadurch stirnseitig von einer hydraulischen Druckkraft beaufschlagt, die eine Verschiebung des Steuerkolbens 7 entgegen der Federkraft der Feder 23 in Richtung des Ventilkolbens 22 bewirkt. Die zwischen dem Steuerkolben 7 und dem Ventilkolben 22 angeordnete Feder 23 drückt den Ventilkolben 22 in den Ventilsitz 24, so dass dieser der Bewegung des Steuerkolbens 7 nicht folgen kann. Der Steuerkolben 7 setzt seine Bewegung allein fort und gelangt zur Anlage an einem Kraftübertragungselement 28, das der Betätigung des Ventilstößels 19 des Ventils 3 dient. Das Ventil 3 öffnet und verbindet den Gas-Zulauf 5 mit dem Gas-Rail 2. Die Endlage des Steuerkolbens 7 wird dabei über eine am Ventilkolben 22 ausgebildete Anschlagfläche 27 bestimmt.
  • Um das Ventil 3 zu schließen, wird der Druck im Steuerraum 8 abgesenkt. Hierzu wird ein Druckmittel-Drucksteuerventil 18 geöffnet, das in einem Druckmittel-Ablauf 10 angeordnet ist. Die Druckabsenkung hat zur Folge, dass die Federkraft der Feder 23 den Steuerkolben 7 nunmehr in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Dabei verliert der Steuerkolben 7 den Kontakt mit dem Kraftübertragungselement 28, so dass die Feder 20 den Ventilstößel 19 in den Ventilsitz 21 zu ziehen vermag. Ferner gelangt ein am Steuerkolben 7 ausgebildeter Absatz 26 zur Anlage an einem Ringbund 25 des Ventilkolbens 22, so dass der Steuerkolben 7 den Ventilkolben 22 mitführt und aus seinem Ventilsitz 24 hebt. Nunmehr öffnet das Ventil 4, so dass das Gas-Rail 2 mit dem Gas-Rücklauf 6 verbunden ist. Über den Druck im Steuerraum 8 können somit beide Ventile 3, 4 gesteuert werden.
  • Um die Medien gasförmiger Kraftstoff und hydraulisches Druckmittel zu trennen, ist ein Dichtelement 11 vorgesehen, dass vorliegend als metallischer Faltenbalg ausgeführt ist. Das Dichtelement 11 ist einerseits am Steuerkolben 7, andererseits gehäuseseitig befestigt. Da hohe Druckdifferenzen das Dichtelement 11 beschädigen können, gilt es einen ungewollten Druckabbau im Steuerraum 8 zu verhindern. Die Gefahr besteht beispielsweise bei einem Ausfall des Druckmittel-Drucksteuerventils 18. Um einen ungewollten Druckabbau zu verhindern, sind daher Mittel 12 zur Sperrung oder Drosselung eines Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum 8 vorgesehen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 umfassen diese Mittel 12 eine Ablaufdrossel 15, die in den Druckmittel-Ablauf 10 integriert ist. Bei einem Ausfall des Druckmittel-Drucksteuerventils 18 begrenzt die Ablaufdrossel 15 den Druckabbau im Steuerraum 8 auf einen zulässigen Druckabbaugradienten.
  • In der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 1 dargestellt, bei dem die Mittel 12 zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum 8 einen Dichtsitz 13 für den Steuerkolben 7 umfassen. Der Dichtsitz 13 trennt vom Steuerraum 8 einen Ringraum 30 ab, in den der Druckmittel-Zulauf 9 mündet. Bricht der Druck im Steuerraum 8 ein, führen die am Steuerkolben 7 anliegenden Druckverhältnisse dazu, dass dieser in den Dichtsitz 13 gestellt wird. Der Ringraum 30 wird über den Druckmittel-Zulauf 9 weiterhin mit hydraulischem Druckmittel befüllt, so dass sich ein Gegendruck aufbaut, der auch auf einer Ringfläche 30 lastet, die durch die Durchmesser D1 und D2 definiert ist. Auf den Steuerkolben 7 wirkt somit auch eine hydraulische Öffnungskraft, die dazu führt, dass die Verbindung des Ringraums 30 zum Steuerraum 8 nicht vollständig unterbrochen ist, sondern einen gewissen Druckabbau im Ringraum 30 zulässt. Damit baut sich der Druck im Ringraum 30 wellenförmig ab (siehe 5, Kurve 3).
  • Das Ausführungsbeispiel der 2 weist darüber hinaus einen abgewandelten Steuerkolben 7 und einen abgewandelten Ventilkolben 22 auf. Der Ventilkolben 22 ist abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgeführt und über einen Führungszapfen 31 des Steuerkolbens 7 geführt. Die Mitnehmerfunktion wird vorliegend durch einen Ringbund 25' am Führungszapfen 31 und einen Absatz 26' am Ventilkolben 22 realisiert.
  • Der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 1 zu entnehmen. Die Ausführung entspricht im Wesentlichen der der 1 mit dem Unterschied, dass die Mittel 12 zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum 8 - analog dem Ausführungsbeispiel der 2 - einen Dichtsitz 13 für den Steuerkolben 7 umfassen. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 2 ist hier der Dichtsitz 13 nicht als Flachsitz, sondern als Kegelsitz ausgeführt. Am Steuerkolben 7 ist zudem eine mit dem Dichtsitz 13 zusammenwirkende Dichtgeometrie 14 ausgebildet. Ferner ist der Dichtsitzdurchmesser gegenüber dem Durchmesser D1 des Steuerkolbens 7 deutlich reduziert. Die am Steuerkolben 7 verbleibende Ringfläche 29 ist entsprechend größer. Auf diese Weise kann eine Druckabbauwelle mit nur geringer Druckwellendifferenz zum Gasdruck realisiert werden, was ein annähernd gleichförmiges Druckabbauverhalten mit sehr geringen Druckdifferenzen am Dichtelement 11 zur Folge hat (siehe 5, Kurve 4).
  • Um einen unerwünschten Druckabfall im Steuerraum 8 bei einem Druckeinbruch im Druckmittel-Zulauf 9 zu verhindern, können - alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Maßnahmen - die Mittel 12 zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum 8 ein in den Druckmittel-Zulauf 9 integriertes Rückschlagventil 16 umfassen. Diese Ausführungsform ist beispielhaft in der 4 dargestellt. Wie durch den gestrichelten Rahmen angedeutet, können das Rückschlagventil 16 und die Zulaufdrossel 17 zusammengefasst werden. Unerheblich ist, ob die Zulaufdrossel 17 stromaufwärts oder stromabwärts des Rückschlagventils 16 im Druckmittel-Zulauf 9 angeordnet ist.
  • In dem Diagramm der 5 ist der Druckabbau über die Zeit bei einem Ausfall des Druckmittel-Drucksteuerventils 18 dargestellt. Kurve 1 zeigt den Druckabbau im Steuerraum 8 bei Ausfall des Druckmittel-Drucksteuerventils 18 gegenüber dem ebenfalls am Dichtelement anliegenden Gasdruck (Kurve 2). Da die Kurve 1 deutlich steiler als die Kurve 2 ist, ergeben sich über die Zeit hohe Druckdifferenzen, die zu einer Beschädigung des Dichtelements 11 führen können. Die Kurve 3 zeigt den Druckabbau im Steuerraum 8, wenn Mittel 12 analog dem Ausführungsbeispiel der 2 vorgesehen sind. Der Druckabbau im Steuerraum 8 verläuft wellenförmig um den gradlinigen Verlauf der Kurve 2, das heißt zum Gasdruckabbau. Es entstehen somit keine hohen Druckdifferenzen. Die Kurve 4, die sich auf das Ausführungsbeispiel der 3 bezieht, zeigt sogar ein fast gleichförmiges Druckabbauverhalten mit sehr geringen Druckdifferenzen zum Gasdruck.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016207743 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Ventilanordnung (1) zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2) eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend zwei koaxial angeordnete Ventile (3, 4) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit einem Gas-Zulauf (5) oder mit einem Gas-Rücklauf (6) sowie einen Steuerkolben (7) zur Betätigung der beiden Ventile (3, 4), wobei der Steuerkolben (7) einen Steuerraum (8) begrenzt, der über einen Druckmittel-Zulauf (9) mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar und über einen Druckmittel-Ablauf (10) entlastbar ist, und wobei ein Dichtelement (11) zur Medientrennung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu einem ansteuerbaren Druckmittel-Drucksteuerventil (18) Mittel (12) zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum (8) vorgesehen sind.
  2. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) einen Dichtsitz (13) für den Steuerkolben (7) umfassen, wobei vorzugsweise der Dichtsitz (13) als Flachsitz oder Kegelsitz ausgeführt ist und/oder mit einer am Steuerkolben (7) ausgebildeten Dichtgeometrie (14) zusammenwirkt.
  3. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) eine Ablaufdrossel (15) umfassen, die in den Druckmittel-Ablauf (10) integriert ist.
  4. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) ein Rückschlagventil (16) umfassen, das in den Druckmittel-Zulauf (9) integriert ist.
  5. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Druckmittel-Zulauf (9) eine Zulaufdrossel (17) integriert ist, wobei vorzugsweise die Zulaufdrossel (17) mit dem Rückschlagventil (16) kombiniert ist.
  6. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel-Drucksteuerventil (18) in den Druckmittel-Ablauf (10) integriert ist, und zwar vorzugsweise stromabwärts der Mittel (12) zur Sperrung oder Drosselung des Druckmittelabflusses aus dem Steuerraum (8).
  7. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (11) ein metallischer Well- oder Faltenbalg ist, der einerseits am Steuerkolben (7), andererseits gehäuseseitig befestigt ist.
  8. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (3) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit dem Gas-Zulauf (5) einen in axialer Richtung hin- und herbeweglichen Ventilstößel (19) aufweist, der durch die Federkraft einer Feder (20) gegen einen Ventilsitz (21) axial vorgespannt ist.
  9. Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (4) zur Verbindung des Gas-Rails (2) mit dem Gas-Rücklauf (6) einen hin- und herbeweglichen Ventilkolben (22) aufweist, der durch die Federkraft einer Feder (23) gegen einen Ventilsitz (24) axial vorgespannt ist, wobei vorzugsweise der Ventilkolben (22) im Steuerkolben (7) aufgenommen ist und die Feder (23) einerseits am Ventilkolben (22) andererseits am Steuerkolben (7) abgestützt ist.
  10. Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend eine Ventilanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Gasdruckregelung in einem Gas-Rail (2).
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