DE202013102660U1 - Gas storage system for gaseous fuels - Google Patents

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Abstract

Gasspeichersystem für gasförmige Kraftstoffe (A), umfassend ein Speichergefäß (2), welches ein Speichervolumen (3) zur Aufnahme sowie Entnahme des Kraftstoffs (A) aufweist, wobei eine Kompressionsvorrichtung (6) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, einen bei der Entnahme des in das Speichervolumen (3) eingefüllten Kraftstoffs (A) nachlassenden Speicherdruck (P) innerhalb des Speichervolumens (3) zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsvorrichtung (6) bei dem Einfüllen des Kraftstoffs (A) in das Speichervolumen (3) vorspannbar ist.Gas storage system for gaseous fuels (A), comprising a storage vessel (2) having a storage volume (3) for receiving and removing the fuel (A), wherein a compression device (6) is provided, which is adapted to a in the removal the storage pressure (P) within the storage volume (3) decreasing in the storage volume (3) can be increased, characterized in that the compression device (6) can be prestressed into the storage volume (3) when filling the fuel (A) is.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gasspeichersystem für gasförmige Kraftstoffe, insbesondere Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a gas storage system for gaseous fuels, in particular fuels for motor vehicles according to the preamble of claim 1.

Fahrzeuge mit Gas-Verbrennungsmotoren sehen beispielsweise die Verwendung von Flüssiggas (LPG), Flüssigerdgas (LNG), verdichtetem Erdgas (CNG) oder von Wasserstoff (H2) vor. Insbesondere die gasförmig vorliegenden Kraftstoffe CNG und H2 weisen im Vergleich zu flüssigen Kraftstoffen generell das Problem einer nur geringen volumetrischen Energiedichte auf. Da das Platzangebot für das Mitführen von Kraftstoffen zudem volumenmäßigen Begrenzungen unterliegt, ergibt sich folglich eine beschränkte und zumeist relativ geringe Reichweite für mit Gas betriebene Fahrzeuge. For example, vehicles with gas internal combustion engines provide for the use of LPG, LNG, CNG or hydrogen. In particular, the gaseous fuels CNG and H2 generally have the problem of low volumetric energy density compared to liquid fuels. Since the space for the entrainment of fuels is also subject to volume limits, therefore, results in a limited and mostly relatively short range for gas-powered vehicles.

Darüber hinaus verlangt die geringe Energiedichte gasförmig vorliegender Kraftstoffe einen entsprechend großen Volumenstrom in den Zylinder des Verbrennungsmotors hinein. Dies wiederum erfordert Einlassdüsen mit sehr großen Öffnungsquerschnitten sowie lange Einlasszeiten und hohe Gasdrücke, um den erforderlichen Volumenstrom erzielen zu können. Gleichwohl sind die möglichen Querschnittsgrößen der Öffnungen und die Zeiten für das Einlassen des Gases in den Zylinder limitiert. In addition, the low energy density of gaseous fuels requires a correspondingly large volume flow into the cylinder of the internal combustion engine. This in turn requires inlet nozzles with very large opening cross-sections as well as long inlet times and high gas pressures in order to achieve the required volume flow. However, the possible cross-sectional sizes of the openings and the times for the gas to be admitted into the cylinder are limited.

Insbesondere in Kombination mit einer Direkteinspritzung (DI = Direct Injection) ergeben sich die maximalen Abmessungen der Einlassdüsen bereits durch den noch verbleibenden Bauraum. Jede Erhöhung des Außendurchmessers der Einlassdüsen wirkt sich dabei auch auf deren maximalen Öffnungsquerschnitt aus. Der maximal durchsetzbare Volumenstrom würde von dem maximalen erreichbaren Öffnungsquerschnitt begrenzt, der – neben dem Injektorventilhub – unmittelbar vom maximalen Innendurchmesser und damit vom maximalen Außendurchmesser des Injektors bestimmt wird. Der Injektoraußendurchmesser ist durch die Brennraumgröße und -geometrie, sowie die erforderlichen Ladungswechselventilquerschnitte und den Bauraum für die Zündkerze stark begrenzt. Übliche Außendurchmesser der Injektorspitze liegen im Bereich von 7,0 bis 8,0 mm Zudem darf der minimale Querschnitt des Injektors nicht so groß werden, dass die Kleinstmengendosierung – wie im Leerlaufbetrieb erforderlich – nicht mehr robust funktioniert. In particular, in combination with a direct injection (DI = Direct Injection), the maximum dimensions of the inlet nozzles already result from the remaining space. Any increase in the outer diameter of the inlet nozzles also has an effect on their maximum opening cross-section. The maximum enforceable volume flow would be limited by the maximum achievable opening cross-section, which - in addition to the Injektorventilhub - is determined directly by the maximum inner diameter and thus the maximum outer diameter of the injector. The injector outer diameter is severely limited by the combustion chamber size and geometry, as well as the required charge exchange valve cross sections and the installation space for the spark plug. Usual outer diameters of the injector tip are in the range of 7.0 to 8.0 mm. In addition, the minimum cross-section of the injector must not become so large that the smallest quantity metering - as required in idling mode - no longer functions robustly.

Eine weitere Möglichkeit zum Erreichen eines möglichst großen Öffnungsquerschnitts ist die Maximierung des Düsennadelhubs, der allerdings von der Dynamik des verwendeten Aktuators begrenzt wird. Der maximale Hub der Düsennadel innerhalb der Einlassdüse ist sehr stark von der hierzu verwendeten Antriebstechnologie abhängig. Weitere Einschränkungen ergeben sich durch die erreichbaren Öffnungs- und Schließzeiten der Einlassdüsen. Insofern sind die Möglichkeiten durch oberflächliche Vergrößerungen der Einlassdüsen sehr begrenzt, um den erforderlichen Volumenstrom zu erreichen. Another way to achieve the largest possible opening cross-section is to maximize the Düsennadelhubs, however, is limited by the dynamics of the actuator used. The maximum stroke of the nozzle needle within the inlet nozzle is very dependent on the drive technology used for this purpose. Further restrictions result from the achievable opening and closing times of the inlet nozzles. In this respect, the possibilities are limited by superficial enlargements of the inlet nozzles in order to achieve the required volume flow.

Die Schließzeiten sind insbesondere bei aufgeladenen Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung relevant. Bei diesen kann es sich beispielsweise um mittels eines Turbos oder eines Kompressors aufgeladene Verbrennungsmotoren handeln. Bei diesen ist es – zum Beispiel aus Gründen der Emissionsminimierung – vorteilhaft, unter Volllast bei niedriger Drehzahl keine Einspritzung vorzunehmen, bevor das Einlassventil geschlossen ist. Insofern kann hierbei zunächst der bereits komprimierte Zustand des gasförmigen Kraftstoffs genutzt werden. Sofern eine Einspritzung vor dem Schließen des Einlassventils vorgenommen würde, müsste der gasförmige Kraftstoff wieder auf den benötigten Ladedruck herunter expandiert werden, welcher in der Regel bei 1,0 bis 2,5 bar absolut liegt. Anschließend müsste eine erneute Kompression durch das Ladesystem erfolgen. Dies würde zu erhöhten Anforderungen an den Ladedruck führen. Zudem wären die Vorteile einer Direkteinspritzung zunichte gemacht und der Verbrennungsmotor würde sich in Bezug auf seine Ladedruck-Leistung wie eine Zentral-Einspritzung (PFI = Port Fuel Injection) verhalten. Hieraus ergäbe sich im Ergebnis ein erheblicher Drehmoment-Verlust bei niedrigen Geschwindigkeiten. The closing times are particularly relevant for supercharged internal combustion engines with direct injection. These may be, for example, charged by a turbo or a compressor internal combustion engines. For these, for example for reasons of emission minimization, it is advantageous to not inject under full load at low speed before the inlet valve is closed. In this respect, it is first possible to use the already compressed state of the gaseous fuel. If an injection was made before closing the inlet valve, the gaseous fuel would have to be expanded back down to the required boost pressure, which is generally 1.0 to 2.5 bar absolute. Subsequently, a new compression would have to be done by the charging system. This would lead to increased requirements for the boost pressure. In addition, the benefits of direct injection would be eliminated and the engine would behave like a port fuel injection (PFI) in terms of boost pressure performance. This would result in a significant torque loss at low speeds.

Der späte Beginn des Erfordernisses der Einspritzung lässt nur ein sehr eingeschränktes Zeitintervall für die Einspritzung zu, insbesondere bei hohen Drehzahlen, da mit Erhöhung der Drehzahl die Einspritzzeit proportional abnimmt. Auch bei Volllastanforderung bei niedrigen Drehzahlen sind die Einspritzfenster sehr begrenzt, da gerade bei Turbomotoren, die in diesem Bereich oft mit Steuerzeiten großer Ventilüberschneidung betrieben werden, eine Einspritzung vor Einlassschluss zu sehr hohen Emissionen unverbrannten Kraftstoffs führen würde. Eine Verminderung der Ladungswechsel-Ventilüberschneidung zwecks Schaffung eines verlängerten Zeitintervalls für die Einspritzung führt zu einem signifikanten Drehmomentabfall im Volllastbetrieb bei niedrigen Drehzahlen. The late onset of injection requires only a very limited time interval for the injection, especially at high speeds, as the injection time decreases proportionally as the speed increases. Even with full load requirement at low speeds, the injection windows are very limited, since just in turbo engines, which are often operated in this area with control times of large valve overlap, injection before admission would lead to very high emissions of unburned fuel. Reducing the charge cycle valve overlap to provide a prolonged injection time interval results in significant torque fall in full load, low speed operation.

Um den Fluss des Kraftstoffs zu erhöhen, ergibt sich als letzte Möglichkeit die Erhöhung des Gasdrucks. Bekannte CNG-Saugmotoren werden mit einem Gasdruck von etwa 3,0 bis 5,0 bar (absolut) betrieben. Demgegenüber verlangen heutige anspruchsvollere Turbo-Motoren einen Gasdruck von etwa 7,0 bis 9,0 bar. Der in den Gastanks vorherrschende Gasdruck wird hierfür auf den jeweils erforderlichen Betriebsdruck gedrosselt. Der Gasdruck liegt bei CNG-Tanks vollgetankt bei etwa 200 bar (bei 15°C), während er bei Gastanks für H2-betriebene Fahrzeuge bis zu 700 bar beträgt. In order to increase the flow of the fuel, the last possibility is to increase the gas pressure. Known CNG naturally aspirated engines are operated at a gas pressure of about 3.0 to 5.0 bar (absolute). In contrast, today's more demanding turbo engines require a gas pressure of about 7.0 to 9.0 bar. The prevailing in the gas tanks gas pressure is throttled for this purpose to the required operating pressure. The gas pressure is CNG tanks full tank at about 200 bar (at 15 ° C), while it is up to 700 bar for gas tanks for H2-powered vehicles.

Um die Einspritzzeiten zu verringern, müsste der operative Gasdruck für den Betrieb weiter erhöht werden. In diesem Zusammenhang können die verwendeten Gastanks allerdings nicht weiter über die derzeitig verwendeten Gasdruck-Stufen hinaus ausgedehnt werden. Zukünftige CNG-Motoren stellen hohe Anforderungen an den erforderlichen Betriebsdruck, welcher von 10 bis 30 bar (absolut) reichen wird. Hierdurch wird die ohnehin als kritisch anzusehende Reichweite eines so betriebenen Fahrzeugs noch weiter verringert. In order to reduce the injection times, the operating gas pressure for operation would have to be further increased. In this context, however, the gas tanks used can not be extended beyond the currently used gas pressure levels. Future CNG engines place high demands on the required operating pressure, which will range from 10 to 30 bar (absolute). As a result, the already considered to be critical range of such a vehicle operated even further reduced.

Aus der EP 1 333 168 A1 ist ein optimiertes Verfahren zum Betrieb einer Viertakt-Brennkraftmaschine bekannt, welche mit Erdgas versorgt wird. Im oberen Teillastbereich beziehungsweise im Volllastbereich wird das Erdgas hierfür gegen Ende des Ansaugtaktes oder zu Beginn des Kompressionstaktes direkt in den Zylinder des Motors eingeblasen. Das Einblasen sollte in einem Kurbelwellenbereich von 210° und 90° vor dem oberen Totpunkt erfolgen, um den Wirkungsgrad des Motors ohne ein Anheben des aus dem Gastank bereitgestellten Gasdrucks zu verbessern. From the EP 1 333 168 A1 is an optimized method for operating a four-stroke internal combustion engine is known, which is supplied with natural gas. In the upper part-load range or in the full load range, the natural gas is injected for this purpose towards the end of the intake stroke or at the beginning of the compression stroke directly into the cylinder of the engine. The injection should occur in a crankshaft range of 210 ° and 90 ° before top dead center in order to improve the efficiency of the engine without raising the gas pressure provided from the gas tank.

Die DE 10 2006 048 498 A1 zeigt eine gasbetriebene Brennkraftmaschine, bei welcher der gasförmige Kraftstoff in üblicher Weise in einen Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine eingeblasen wird. Hierfür ist wenigstens ein Injektor vorgesehen, über welchen das Gas aus einem Gastank heraus in den Brennraum eingeleitet wird. Dabei entspricht der den Injektor beaufschlagende Gasdruck ungefähr dem Druck in dem Gastank. The DE 10 2006 048 498 A1 shows a gas-powered internal combustion engine, in which the gaseous fuel is blown in a conventional manner in a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine. For this purpose, at least one injector is provided, via which the gas is introduced from a gas tank into the combustion chamber. In this case, the gas pressure acting on the injector corresponds approximately to the pressure in the gas tank.

Die US 5,454,408 A ist auf ein Speicher- und Abgabesystem für verdichtetes Erdgas (CNG) gerichtet. Dieses weist ein variables Volumen auf, welches in Abhängigkeit von dem Innendruck veränderbar ist. Hierfür ist der wenigstens eine CNG-Tank in zwei Bereiche untereilt, welche über eine undurchlässige Grenzfläche voneinander getrennt sind. Um den bei der Entnahme des Gases sinkenden Druck in dem Gas-Bereich des Tanks zu kompensieren, kann ein Hydraulik-Fluid in den Fluid-Bereich gepumpt werden. Auf diese Weise kann ein über dem Innendruck eines zu befüllenden Gastanks gelegener Fülldruck gehalten bzw. erzeugt werden, um beispielsweise ein mit Gas betriebenes Fahrzeug zu betanken. The US 5,454,408 A is focused on a compressed natural gas (CNG) storage and dispensing system. This has a variable volume, which is variable in dependence on the internal pressure. For this purpose, the at least one CNG tank is divided into two regions, which are separated from each other by an impermeable interface. To compensate for the decreasing pressure in the gas region of the tank when removing the gas, a hydraulic fluid can be pumped into the fluid region. In this way, located above the internal pressure of a gas tank to be filled filling pressure can be maintained or generated, for example, to fuel a gas-powered vehicle.

Aus der US 5,253,682 A ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Gasabgabe bekannt, welche mehrere Druckgasflaschen besitzt. Die Druckgasflaschen dienen dem Transport von Gas und besitzen ein Gas-Reservoir und ein von dem Gas-Reservoir über einen Kolben getrenntes Wasser-Reservoir. Nach dem Befüllen der Druckgasflasche mit Gas kann das gegenüberliegende Wasser-Reservoir mit Wasser gefüllt werden, um den Kolben gegen das Gas-Reservoir zu verschieben. From the US 5,253,682 A is also a device for gas delivery is known which has a plurality of compressed gas cylinders. The compressed gas cylinders are used for the transport of gas and have a gas reservoir and a separate from the gas reservoir via a piston water reservoir. After filling the compressed gas cylinder with gas, the opposite water reservoir can be filled with water to move the piston against the gas reservoir.

Der US 5,868,122 A ist eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines gasförmigen Kraftstoffs, insbesondere CNG für einen Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs mit einer umgekehrten Hintereinanderschaltung zu entnehmen. Die Vorrichtung dient dazu, dem Verbrennungsmotor das Gas mit hohem Druck zuzuführen. Hierfür sind mehrere Speichergefäße, ein Hochdruckspeicher und ein Zwischenspeicher sowie mehrere Ventile vorgesehen. Der Verbrennungsmotor wird über den Hochdruckspeicher mit Gas versorgt, wobei der Hochdruckspeicher mit den Speichergefäßen gekoppelt ist. Sobald der Druck innerhalb des Hochdruckspeichers einen vorbestimmten Wert unterschreitet, wird dieser über einen Verstärker wieder angehoben. Der Verstärker wird von einer Pumpe betrieben, wobei der Verstärker über die Speichergefäße mit dem Gas versorgt wird. Of the US 5,868,122 A is a device for providing a gaseous fuel, in particular to take CNG for an internal combustion engine of a vehicle with a reverse series connection. The device serves to supply the gas to the engine at high pressure. For this purpose, several storage vessels, a high-pressure accumulator and a buffer and several valves are provided. The internal combustion engine is supplied with gas via the high-pressure accumulator, the high-pressure accumulator being coupled to the accumulator vessels. As soon as the pressure within the high-pressure accumulator falls below a predetermined value, it is raised again via an amplifier. The amplifier is operated by a pump, whereby the amplifier is supplied with the gas via the storage vessels.

Die im Stand der Technik bekannten Systeme zur Erhöhung des Gasdrucks nutzen allesamt Vorrichtungen, welche eine zumindest indirekte Kopplung mit dem anzutreibenden Verbrennungsmotor vorsehen. Im Ergebnis fehlt die zum Antreiben dieser Druckerhöhungssysteme erforderliche Energie letztlich in der Energiebilanz des zu betreibenden Motors. Dies führt insbesondere zu einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs. The known in the art systems for increasing the gas pressure all use devices that provide at least indirect coupling with the driven internal combustion engine. As a result, the energy required to drive these booster systems is ultimately absent in the energy balance of the engine being operated. This leads in particular to an increase in fuel consumption.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gasspeichersystem für gasförmige Kraftstoffe aufzuzeigen, mit dem trotz Verbesserung der Energiebilanz des zu betreibenden Verbrennungsmotors der bei der Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs ansonsten nachlassende Speicherdruck erhöht ist. Against this background, the invention has the object to show a gas storage system for gaseous fuels, which is increased despite improving the energy balance of the engine to be operated of the otherwise decreasing in the removal of the gaseous fuel storage pressure.

Diese Aufgabe wird durch ein Gasspeichersystem für gasförmige Kraftstoffe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche. This object is achieved by a gas storage system for gaseous fuels having the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the respective subclaims.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich. It should be noted that the features listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.

Erfindungsgemäß umfasst das Gasspeichersystem ein Speichergefäß, welches ein Speichervolumen zur Aufnahme sowie Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs aufweist. Das Speichergefäß kann auch als Gastank bezeichnet werden, welches entsprechend der aufzunehmenden Innendrücke des darin zu speichernden gasförmigen Kraftstoffs auszulegen ist. Hierbei sind selbstverständlich etwaige Temperaturschwankungen mit zu berücksichtigen. Diese können zu einer Volumenänderung und somit zu einer zusätzlichen Belastung des Speichergefäßes führen. Des Weiteren sind die jeweiligen Sicherheitsbestimmungen zu beachten, welche an solche Speichergefäße gerichtet sind. According to the invention, the gas storage system comprises a storage vessel which has a storage volume for receiving and removing the gaseous fuel. The storage vessel can Also referred to as a gas tank, which is interpreted according to the male internal pressures of the gaseous fuel to be stored therein. Of course, any temperature fluctuations are taken into account. These can lead to a change in volume and thus to an additional load on the storage vessel. Furthermore, the respective safety regulations are to be considered, which are directed to such storage vessels.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Gasspeichersystem um ein mobiles System. Mit anderen Worten kann das Gasspeichersystem hierbei bevorzugt in oder an dem Fahrzeug des zu betreibenden Verbrennungsmotors angebracht sein. Darüber hinaus ist das Gasspeichersystem auch für die stationäre Anwendung geeignet, beispielsweise im Zusammenhang mit der Bevorratung des gasförmigen Kraftstoffs für eine fest installierte Gas-Tankanlage oder -Tankstelle. Particularly preferably, the gas storage system is a mobile system. In other words, the gas storage system may in this case preferably be mounted in or on the vehicle of the internal combustion engine to be operated. In addition, the gas storage system is also suitable for stationary use, for example in connection with the storage of the gaseous fuel for a permanently installed gas tank system or filling station.

Weiterhin ist im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gasspeichersystem eine Kompressionsvorrichtung vorgesehen. Die Kompressionsvorrichtung ist dafür vorgesehen und demnach dazu eingerichtet, einen bei der Entnahme des in das Speichervolumen eingefüllten Kraftstoffs nachlassenden Speicherdruck innerhalb des Speichervolumens zu erhöhen. Wie bereits zuvor erläutert, lässt der Speicherdruck innerhalb des Speichervolumens mit zunehmender Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs für gewöhnlich nach. Die Kompressionsvorrichtung dient dazu, auch bei zunehmender Entleerung des Speichervolumens einen ausreichend hohen Druck des Kraftstoffs zur Erzeugung des erforderlichen Volumenstroms bereitzustellen. Furthermore, a compression device is provided in connection with the gas storage system according to the invention. The compression device is provided for this purpose and is accordingly set up to increase a storage pressure within the storage volume which decreases as the fuel filled into the storage volume decreases. As previously explained, the storage pressure within the storage volume usually decreases as the gaseous fuel is removed. The compression device serves to provide a sufficiently high pressure of the fuel to generate the required volume flow even with increasing emptying of the storage volume.

Erfindungsgemäß ist die Kompressionsvorrichtung derart ausgebildet, dass sie durch das Einfüllen des gasförmigen Kraftstoffs in das Speichervolumen des Speichergefäßes vorspannbar ist. According to the invention, the compression device is designed such that it can be prestressed by filling the gaseous fuel into the storage volume of the storage vessel.

Der besondere Vorteil liegt hierbei in der Ausbildung der Kompressionsvorrichtung. Diese stellt erfindungsgemäß einen Speicher für potentielle Energie bereit. Dabei fungiert sie als mechanischer Energiespeicher, welcher nach seinem Vorspannen keinerlei zusätzliche Energie für die notwendige Druckerhöhung innerhalb des Speichervolumens benötigt. Folglich wird die beim Befüllen des Speichervolumens vorhandene stationäre Energie genutzt, um die Kompressionsvorrichtung über den gasförmigen Kraftstoff selbst vorzuspannen. Dies ist möglich, da das Einfüllen des Kraftstoffs mit einem über dem maximalen Speicherdruck liegenden Druckniveau erfolgt. Besagte Druckenergie wird zumindest teilweise für das Vorspannen der Kompressionsvorrichtung während des Füllvorgangs genutzt. The particular advantage lies in the design of the compression device. This invention provides a memory for potential energy. It acts as a mechanical energy storage, which requires no additional energy for the necessary pressure increase within the storage volume after its biasing. Consequently, the steady state energy available when filling the storage volume is used to bias the compression device above the gaseous fuel itself. This is possible since the filling of the fuel takes place with a pressure level above the maximum accumulator pressure. Said pressure energy is used at least in part for biasing the compression device during the filling process.

Auf diese Weise wird die notwendige Druckerhöhung somit nicht erst aktiv während des Betriebs des Verbrennungsmotors erzeugt, sondern resultiert passiv aus der so vorgespannten Kompressionsvorrichtung. Im Ergebnis ergibt sich eine deutlich bessere Energiebilanz für den Verbrennungsmotor. Zum einen kann dieser länger über den beispielsweise mitgeführten gasförmigen Kraftstoff mit ausreichendem Druck betrieben werden. Zum anderen erfordert die zuvor vorgespannte Kompressionsvorrichtung keine den Verbrennungsmotor zusätzlich belastende Energie, um die notwendige Druckerhöhung zu realisieren. In this way, the necessary pressure increase is thus not actively generated during operation of the internal combustion engine, but results passive from the so-biased compression device. The result is a much better energy balance for the internal combustion engine. On the one hand, it can be operated for a longer time via the gaseous fuel entrained, for example, with sufficient pressure. On the other hand, the previously preloaded compression device does not require the internal combustion engine additional burdening energy to realize the necessary pressure increase.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Kompressionsvorrichtung eine mit dem Speicherdruck des eingefüllten Kraftstoffs einseitig belastbare Trennwand besitzen. Diese Trennwand steht dabei mit dem eingefüllten gasförmigen Kraftstoff einseitig in einem zumindest bereichsweise flächigen Kontakt. Besagte Trennwand ist dazu ausgebildet, eine Reaktionskraft gegenüber dem Speicherdruck zu erzeugen. According to an advantageous embodiment of the invention, the compression device may have a unilaterally resilient with the storage pressure of the filled fuel partition. This partition stands with the filled gaseous fuel on one side in an at least partially planar contact. Said partition is adapted to generate a reaction force against the accumulator pressure.

So dient die Trennwand in vorteilhafter Weise dazu, die eigentliche Vorspannung der Kompressionsvorrichtung zu ermöglichen. Hierzu kann die Kompressionsvorrichtung mittels der Trennwand als entsprechender Speicher für potentielle Energie ausgebildet sein. Besagte Energie wird hierbei während des Füllvorgangs des Speichervolumens über den mit Druck beaufschlagten gasförmigen Kraftstoff zugeführt und akkumuliert. Thus, the partition wall advantageously serves to allow the actual bias of the compression device. For this purpose, the compression device may be formed by means of the partition as a corresponding memory for potential energy. Said energy is in this case supplied during the filling operation of the storage volume on the pressurized gaseous fuel and accumulated.

Eine bevorzugte Weiterbildung dieser Trennwand sieht vor, dass diese zumindest bereichsweise als elastische Membran ausgebildet ist. So kann besagte Trennwand mindestens einen elastischen Teilbereich aufweisen, welcher als Reaktion auf die Druckbeaufschlagung mit dem gasförmigen Kraftstoff während seines Einfüllens entsprechend nachgibt. Das hierfür erforderliche Verdrängen dieses Teilbereichs geschieht dabei gegen seine jeweiligen Rückstellkräfte. Insgesamt ist die Kompressionsvorrichtung somit über eine elastische Formveränderung der Membran während des Einfüllens des gasförmigen Kraftstoffs vorspannbar. A preferred development of this partition provides that it is at least partially formed as an elastic membrane. Thus, said partition may have at least one elastic portion correspondingly yielding in response to the pressurization with the gaseous fuel during its filling. The displacement of this sub-area required for this happens against its respective restoring forces. Overall, the compression device is thus pretensioned via an elastic deformation of the membrane during the filling of the gaseous fuel.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in dessen überaus einfachen Ausbildung, da hierfür lediglich eine zumindest in einem Teilbereich als elastische Membran ausgebildete Trennwand erforderlich ist. Durch deren jeweilige Materialeigenschaften sowie deren Dimensionierung können die erforderlichen Rückstellkräfte besagter Membran eingestellt sein. Bei der Membran handelt es sich beispielsweise um eine wenigstens zweiachsig gespannte Fläche, welche gleichzeitig als Trennschicht gegenüber dem gasförmigen Kraftstoff wirkt. Durch die Ausgestaltung als elastische Membran sind zudem keine weitergehenden Dichtungsmaßnahmen erforderlich, um den gasförmigen Kraftstoff innerhalb des Speichervolumens zu halten. The advantage of this embodiment lies in its extremely simple design, since this only a trained at least in a partial region as an elastic membrane partition wall is required. By their respective material properties and their dimensions, the required restoring forces of said membrane can be adjusted. The membrane is, for example, an area which is at least biaxially stretched and at the same time acts as a separating layer with respect to the gaseous fuel. Due to the design as an elastic membrane are also no further sealing measures are required to keep the gaseous fuel within the storage volume.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Trennwand mit einem Kraftspeicher gekoppelt sein, wobei der Kraftspeicher bevorzugt als Federelement ausgeführt ist. Diese Ausgestaltung ist als alternative Ausbildung zu der zuvor beschriebenen elastischen Membran oder aber als Ergänzung hierzu anwendbar. Grundsätzlich ist die Trennwand durch die Kraft des Kraftspeichers belastbar, welche einen mechanischen Energiespeicher bereitstellt. Auf diese Weise ist der Kraftspeicher über eine Lageveränderung der Trennwand während des Einfüllens des Kraftstoffs vorspannbar. In a further advantageous embodiment, the partition may be coupled to a force accumulator, the force accumulator is preferably designed as a spring element. This embodiment is applicable as an alternative embodiment to the elastic membrane described above or as a supplement thereto. In principle, the partition wall can be loaded by the force of the energy store, which provides a mechanical energy store. In this way, the force accumulator can be prestressed via a change in position of the dividing wall during the filling of the fuel.

Im Rahmen der Erfindung wird eine Lageveränderung der Trennwand als solche angesehen, welche aus einer vollständigen Verschiebung derselben oder aber aus einer elastischen Auslenkung eines ihrer Teilbereiche resultiert. In the context of the invention, a change in position of the partition is considered as such, which results from a complete displacement of the same or else from an elastic deflection of one of its partial areas.

So kann die Trennwand beispielsweise als steifes Element ausgebildet sein, welches in seiner Lage veränderlich ist. Diese kann in Form eines Kolbens ausgestaltet sein, welcher relativ zu einem Teilbereich der Kompressionsvorrichtung verlagerbar ist. Hierbei findet die Verlagerbarkeit sowohl gegen die Kraft des Kraftspeichers als auch gegen den Speicherdruck des gasförmigen Kraftstoffs statt. Die Richtung der jeweiligen Verlagerung hängt davon ab, ob aktuell ein Befüllvorgang oder aber ein Entnahmevorgang des gasförmigen Kraftstoffs stattfindet. Thus, the partition may for example be formed as a rigid element which is variable in its position. This can be configured in the form of a piston, which is displaceable relative to a portion of the compression device. Here, the displacement takes place both against the force of the energy storage and against the storage pressure of the gaseous fuel. The direction of the respective displacement depends on whether there is currently a filling process or a removal process of the gaseous fuel.

Bei dem Befüllen des Speichervolumens wird der Kraftspeicher, also das Federelement entsprechend des Druckes, mit welchem der gasförmige Kraftstoff in das Speichervolumen eingebracht wird, gespannt. Die mit dem Speicherdruck zu beaufschlagende Fläche der Trennwand ist so zu bemessen, dass die beim Befüllen aus dem flächigen Druck bzw. der Spannung resultierende Kraft ausreicht, um das Federelement vorzuspannen. Umgekehrt ist die Federkonstante des Federelements so zu bemessen, dass diese ausreichend ist, den notwendigen Druck bei der Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs zu erzeugen. When filling the storage volume of the energy storage, so the spring element according to the pressure with which the gaseous fuel is introduced into the storage volume, tensioned. The surface of the dividing wall which is to be acted upon by the accumulator pressure is to be dimensioned so that the force resulting from the surface pressure or the tension during filling is sufficient to prestress the spring element. Conversely, the spring constant of the spring element is to be sized so that it is sufficient to generate the necessary pressure in the removal of the gaseous fuel.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein nahezu unbegrenzter Hub der Trennwand ermöglicht. Dieser ist bei steifer Ausgestaltung der Trennwand unabhängig von etwaigen elastischen Eigenschaften zu sehen. Auf diese Weise reicht bereits eine kleine mit dem Speicherdruck belastete Fläche aus, um über einen ausreichend langen Hub eine hohe Komprimierung des gasförmigen Kraftstoffs mit entsprechendem Druckanstieg zu ermöglichen. As a result, an almost unlimited stroke of the partition is made possible in an advantageous manner. This is to be seen in rigid design of the partition regardless of any elastic properties. In this way, even a small area loaded with the accumulator pressure is sufficient to enable a high compression of the gaseous fuel with a corresponding increase in pressure over a sufficiently long stroke.

Grundsätzlich kann die Trennwand so ausgestaltet sein, dass deren Eigenschaft als mechanischer Energiespeicher erst bei Bedarf abrufbar ist. So kann beispielsweise die Formänderung und/oder Lageveränderung der Trennwand während des Befüllens des Speichervolumens derart fixierbar sein, dass die so erzeugte Vorspannung der Kompressionsvorrichtung zunächst gehalten ist. Auf diese Weise wird der eingefüllte gasförmige Kraftstoff nicht durchgehend über die Rückstellkraft der Trennwand belastet. Auf diese Weise kann die aus den Rückstellkräften der Trennwand resultierende Druckerhöhung innerhalb des Speichervolumens kontrolliert abgerufen werden. Dies kann beispielsweise bei einer Unterschreitung eines voreingestellten Wertes für den benötigten Speicherdruck erfolgen. In principle, the dividing wall can be designed such that its property as a mechanical energy store can only be called up when needed. Thus, for example, the change in shape and / or change in position of the partition during filling of the storage volume can be fixed such that the bias voltage of the compression device thus generated is first held. In this way, the filled gaseous fuel is not continuously charged by the restoring force of the partition. In this way, the resulting from the restoring forces of the partition wall pressure increase can be retrieved controlled within the storage volume. This can be done, for example, if the value falls below a preset value for the required accumulator pressure.

Überdies kann die Trennwand auch gegen ein kompressibles Fluid verlagert werden, welches in Form eines eingeschlossenen Polsters von einer dem gasförmigen Kraftstoff gegenüberliegenden Seite aus auf die Trennwand wirkt. Zudem kann bei Ausbildung der Trennwand in Form eines verlagerbaren Kolbens ein etwaiges Übersetzungsverhältnis Berücksichtigung finden. Die Übersetzung erfolgt dann über unterschiedlich große Flächen, welche jeweils mit dem Speicherdruck des gasförmigen Kraftstoffs oder von dem zuvor erwähnten eingeschlossenen Polster belastet werden. Moreover, the partition wall can also be displaced against a compressible fluid, which acts in the form of an enclosed pad from a side opposite the gaseous fuel side on the partition wall. In addition, a possible transmission ratio can be taken into account when forming the partition in the form of a displaceable piston. The translation then takes place over areas of different sizes, which are each loaded with the storage pressure of the gaseous fuel or the aforementioned enclosed pad.

Die Kompressionsvorrichtung kann im Rahmen der Erfindung beispielsweise außerhalb des Speichergefäßes angeordnet sein. Dabei ist sie derart mit dem Speichergefäß verbunden, dass der im Speichervolumen des Speichergefäßes anstehende Speicherdruck auch an der Kompressionsvorrichtung anliegt. Der sich hieraus ergebende Vorteil ist in der vollständigen Nutzung des Speichergefäßes als Speichervolumen zu sehen. Ansonsten weist das Speichergefäß zwei voneinander getrennte Räume auf. The compression device may, for example, be arranged outside the storage vessel within the scope of the invention. In this case, it is connected to the storage vessel in such a way that the storage pressure in the storage volume of the storage vessel also bears against the compression device. The resulting advantage is seen in the full use of the storage vessel as a storage volume. Otherwise, the storage vessel has two separate spaces.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist angedacht, dass das Speichervolumen selbst variabel ist. Hierdurch ist das für die Speicherung des gasförmigen Kraftstoffs zur Verfügung stehende Volumen veränderbar. Erfindungsgemäß ist das Speichervolumen dabei durch das Vorspannen und/oder Entspannen der Kompressionsvorrichtung veränderbar. Eine solche Ausgestaltung verlangt, dass die Kompressionsvorrichtung innerhalb des Speichergefäßes angeordnet ist. So kann bei Anordnung einer Trennwand diese innerhalb des Speichergefäßes angeordnet sein, um die Kompressionsvorrichtung von dem Speichervolumen baulich zu trennen. In a particularly advantageous embodiment, it is envisaged that the storage volume itself is variable. As a result, the volume available for storing the gaseous fuel is variable. According to the invention, the storage volume can be changed by pretensioning and / or relaxing the compression device. Such a configuration requires that the compression device is arranged inside the storage vessel. Thus, when a partition wall is arranged, it can be arranged inside the storage vessel in order to structurally separate the compression device from the storage volume.

Hierdurch ist in vorteilhafter Weise eine überaus kompakte Bauart des Gasspeichers ermöglicht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Gasspeichersystem rein äußerlich aus dem Speichergefäß gebildet ist, wobei die erforderliche Kompressionsvorrichtung innerhalb des Speichergefäßes angeordnet ist. Weiterhin ist hierdurch die ohnehin vorhandene und an die jeweiligen Anforderungen angepasste Wandung des Speichergefäßes nutzbar, um auch die Kompressionsvorrichtung mit aufzunehmen. Neben dem sich hieraus ergebenden Schutz der Kompressionsvorrichtung kann so beispielsweise auch ein Federelement oder ein eingeschlossenes komprimierbares Fluidpolster zwischen der Trennwand und der Wandung des Speichergefäßes angeordnet sein. As a result, an extremely compact design of the gas storage is made possible in an advantageous manner. This is due to the fact that the gas storage system purely externally from the storage vessel is formed, wherein the required compression device is disposed within the storage vessel. Furthermore, this way the already existing and adapted to the respective requirements wall of the storage vessel can be used to include the compression device with. In addition to the resulting protection of the compression device can be arranged between the partition and the wall of the storage vessel so for example, a spring element or an enclosed compressible fluid cushion.

Die vorliegende Erfindung zeigt ein Gasspeichersystem für gasförmige Kraftstoffe auf, mit denen trotz Verbesserung der Energiebilanz des zu betreibenden Verbrennungsmotors der bei der Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs ansonsten nachlassende Speicherdruck erhöht ist. In besonders vorteilhafter Weise wird hierzu der beim Befüllen vorhandene Energieüberschuss in Form von Druck genutzt, um die Kompressionsvorrichtung vorzuspannen. Ohne weitergehenden Energiebedarf ist anschließend die Druck erhöhende Wirkung der Kompressionsvorrichtung nutzbar. Hierdurch kann ein noch vorhandener Anteil an gasförmigem Kraftstoff im Speichervolumen auf ein ausreichend hohes Druckniveau gebracht werden, um dem Verbrennungsmotor zugeführt zu werden. Im Ergebnis ist die Reichweite eines so betriebenen Fahrzeugs deutlich erhöht. The present invention discloses a gas storage system for gaseous fuels with which, despite the improvement in the energy balance of the internal combustion engine to be operated, the storage pressure which otherwise decreases when the gaseous fuel is withdrawn is increased. In a particularly advantageous manner, the energy surplus in the form of pressure present during filling is used for this purpose in order to bias the compression device. Without further energy consumption, the pressure-increasing effect of the compression device can then be used. In this way, a still existing proportion of gaseous fuel in the storage volume can be brought to a sufficiently high pressure level to be supplied to the internal combustion engine. As a result, the range of such operated vehicle is significantly increased.

Ein mögliches Verfahren zum Betrieb eines Gasspeichersystems für gasförmige Kraftstoffe könnte wie folgt aussehen:
Das Gasspeichersystem könnte hierfür ein Speichervolumen zur Aufnahme sowie Entnahme des Kraftstoffs aufweisen. Weiterhin könnte eine Kompressionsvorrichtung vorgesehen sein, über welche ein bei der Entnahme des in das Speichervolumen eingefüllten gasförmigen Kraftstoffs nachlassender Speicherdruck innerhalb des Speichervolumens bei Bedarf erhöht werden kann. Im Sinne der Erfindung könnte dabei die Kompressionsvorrichtung durch das Einfüllen des Kraftstoffs in das Speichervolumen vorgespannt werden. One possible method of operating a gaseous fuel gas storage system could be as follows:
The gas storage system could for this purpose have a storage volume for receiving and removing the fuel. Furthermore, a compression device could be provided, via which a memory pressure which decreases during the removal of the gaseous fuel charged into the storage volume can be increased within the storage volume if required. For the purposes of the invention, the compression device could be biased by the filling of the fuel in the storage volume.

Eine weitergehende vorteilhafte Maßnahme könnte dabei so aussehen, dass die Kompressionsvorrichtung eine mit dem Speicherdruck des eingefüllten Kraftstoffs einseitig belastbare Trennwand aufweist, wobei über die Trennwand eine Reaktionskraft gegenüber dem Speicherdruck erzeugt werden könnte. A further advantageous measure could be that the compression device has a separating wall which can be loaded on one side with the accumulator pressure of the filled fuel, wherein a reaction force with respect to the accumulator pressure could be generated via the dividing wall.

Hierauf aufbauend könnte durch eine weitere vorteilhafte Maßnahme vorgesehen sein, dass die Trennwand zumindest bereichsweise als elastische Membran ausgebildet ist, so dass die Kompressionsvorrichtung über eine elastische Formveränderung der Membran während des Einfüllens des Kraftstoffs vorgespannt werden könnte. Based on this, it could be provided by a further advantageous measure that the partition is at least partially formed as an elastic membrane, so that the compression device could be biased by an elastic change in shape of the membrane during the filling of the fuel.

Als zusätzliche oder alternative vorteilhafte Maßnahme könnte die Trennwand ferner mit einem Kraftspeicher in der bevorzugten Ausgestaltung als Federelement gekoppelt sein. Besagtes Federelement könnte dann über eine Lageveränderung der Trennwand während des Einfüllens des Kraftstoffs vorgespannt werden. As an additional or alternative advantageous measure, the partition could also be coupled with a force accumulator in the preferred embodiment as a spring element. Said spring element could then be biased by a change in position of the partition during the filling of the fuel.

Als eine besonders vorteilhafte Maßnahme in diesem Zusammenhang könnte das Speichervolumen auch variabel sein. Hierbei könnte das Speichervolumen bevorzugt durch das Vorspannen und/oder Entspannen der Kompressionsvorrichtung verändert werden. As a particularly advantageous measure in this context, the storage volume could also be variable. In this case, the storage volume could preferably be changed by the pretensioning and / or relaxing of the compression device.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders zur Verwendung von CNG oder Wasserstoff als Kraftstoff, ohne den Kraftstoff darauf zu beschränken. The present invention is particularly suitable for use with CNG or hydrogen as a fuel without limiting fuel thereto.

Die sich aus den zuvor genannten Maßnahmen ergebenden Vorteile sind bereits zuvor im Rahmen des gegenständlichen Teils der vorliegenden Erfindung ausreichend beschrieben worden, so dass an dieser Stelle auf besagte Ausführungen verwiesen wird. The advantages resulting from the aforementioned measures have already been sufficiently described in the context of the subject part of the present invention, so that reference is made to said statements at this point.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand zweier in den nachfolgenden Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Further advantageous details and effects of the invention are explained in more detail below with reference to two embodiments shown in the following figures. Show it:

1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gasspeichersystem für gasförmige Kraftstoffe sowie 1 a schematic longitudinal section through an inventive gas storage system for gaseous fuels and

2 eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gasspeichersystems für gasförmige Kraftstoffe aus 1 in selber Darstellungsweise. 2 an alternative embodiment of the gas storage system according to the invention for gaseous fuels 1 in self-presentation.

1 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Gasspeichersystem 1 für gasförmige Kraftstoffe A dar. Das Gasspeichersystem 1 umfasst ein Speichergefäß 2, welches vorliegend in einem Längsschnitt durch das Gasspeichersystem 1 hindurch dargestellt ist. Mit Bezug auf die Darstellung von 1 weist das Speichergefäß 2 ein in seinem Inneren links gelegenes Speichervolumen 3 auf. Das Speichervolumen 3 dient der Aufnahme sowie Entnahme des gasförmigen Kraftstoffs A. Vorliegend ist der gasförmige Kraftstoff A innerhalb des Speichervolumens 3 angedeutet. 1 schematically illustrates a gas storage system according to the invention 1 for gaseous fuels A dar. The gas storage system 1 includes a storage vessel 2 , Which in this case in a longitudinal section through the gas storage system 1 is shown through. With reference to the representation of 1 points the storage vessel 2 a storage volume located to the left in its interior 3 on. The storage volume 3 serves to receive and remove the gaseous fuel A. In the present case, the gaseous fuel A is within the storage volume 3 indicated.

Das Speichergefäß 2 weist eine Einlassdüse 4 sowie eine Auslassdüse 5 auf. Beide Düsen 4, 5 sind durch die Wandung des Speichergefäßes 2 hindurch angeordnet und verbinden das Speichervolumen 3 mit nicht näher dargestellten externen Peripherien. Bei diesen handelt es sich um eine Befüllstation für den gasförmigen Kraftstoff, welcher über die Einlassdüse 4 in das Speichervolumen gelangt. Weiterhin handelt es sich hierbei um einen ebenfalls nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor. Diesem wird über die Auslassdüse 5 der gasförmige Kraftstoff A zugeführt. The storage vessel 2 has an inlet nozzle 4 and an outlet nozzle 5 on. Both nozzles 4 . 5 are through the wall of the storage vessel 2 arranged through and connect the storage volume 3 with unspecified external peripherals. These are a filling station for the gaseous fuel, which via the inlet nozzle 4 enters the storage volume. Furthermore, this is an internal combustion engine, also not shown. This is done via the outlet nozzle 5 the gaseous fuel A is supplied.

Weiterhin ist eine Kompressionsvorrichtung 6 vorgesehen, welche vorliegend innerhalb des Speichergefäßes 2 angeordnet ist. Die Kompressionsvorrichtung 6 ist dazu ausgebildet, einen bei der Entnahme des in das Speichervolumen 3 eingefüllten gasförmigen Kraftstoffs A nachlassenden Speicherdruck P innerhalb des Speichervolumens 3 zu erhöhen. Hierzu weist die Kompressionsvorrichtung 6 eine relativ zum Speichergefäß 2 verlagerbare Trennwand 7 auf, welche einseitig mit dem Speicherdruck P des gasförmigen Kraftstoffs A belastet ist. Auf diese Weise wird das zur Verfügung stehende Speichervolumen 3 durch einen Teilbereich der Wandung des Speichergefäßes 2 und die Trennwand begrenzt. Folglich ist das Speichervolumen 3 variabel, wobei das Speichervolumen 3 durch das Vorspannen und/oder Entspannen der Kompressionsvorrichtung 6 veränderbar ist. Das Speichergefäß 2 wird demnach in zwei voneinander getrennte Räume geteilt. Furthermore, a compression device 6 provided, which in this case within the storage vessel 2 is arranged. The compression device 6 is designed to take one in the removal of the in the storage volume 3 filled gaseous fuel A decreasing storage pressure P within the storage volume 3 to increase. For this purpose, the compression device 6 one relative to the storage vessel 2 movable partition 7 which is loaded on one side with the accumulator pressure P of the gaseous fuel A. In this way, the available storage volume 3 through a partial region of the wall of the storage vessel 2 and the partition is limited. Consequently, the storage volume 3 variable, the storage volume 3 by biasing and / or relaxing the compression device 6 is changeable. The storage vessel 2 is thus divided into two separate rooms.

Auf einer dem gasförmigen Kraftstoff A abgewandten Seite der Trennwand 7 ist ein Kraftspeicher 8 in der bevorzugten Ausgestaltung als Federelement 8 angeordnet. Das Federelement 8 erstreckt sich dabei zwischen besagter Seite der Trennwand 7 und einem Teil der Wandung des Speichergefäßes 2 im Bereich der Kompressionsvorrichtung 6. Auf diese Weise ist die Kompressionsvorrichtung 6 durch das Einfüllen des Kraftstoffs A in das Speichervolumen 3 vorspannbar. Ursächlich hierfür ist der beim Befüllen des Speichervolumens 3 mit dem gasförmigen Kraftstoff A ansteigende Speicherdruck P, welcher einseitig auf die Trennwand 7 wirkt. Durch die Anordnung des Federelements 8 ist die Trennwand 7 dazu ausgebildet ist, eine aus dem vorliegend komprimierten Federelement 8 resultierende Reaktionskraft R in Form eines Gegendrucks gegenüber dem Speicherdruck P zu erzeugen. Die Trennwand 7 ist in geeigneter Weise zur Wandung des Speichergefäßes 2 abgedichtet. On a side facing away from the gaseous fuel A side of the partition 7 is a power storage 8th in the preferred embodiment as a spring element 8th arranged. The spring element 8th extends between said side of the partition 7 and a part of the wall of the storage vessel 2 in the area of the compression device 6 , In this way, the compression device 6 by filling the fuel A into the storage volume 3 prestressed. The reason for this is the filling of the storage volume 3 with the gaseous fuel A rising storage pressure P, which on one side of the partition 7 acts. By the arrangement of the spring element 8th is the dividing wall 7 is adapted to one of the presently compressed spring element 8th resulting reaction force R in the form of a back pressure against the accumulator pressure P to produce. The partition 7 is suitably to the wall of the storage vessel 2 sealed.

Die Trennwand 7 kann, wie in 1 dargestellt als starre Wand ausgeführt sein, wobei der Kraftspeicher 8, also das Federelement 8 zum einen an der Trennwand 7 und zum anderen an der Speichergefäßwand gelagert ist, so dass die Trennwand 7 innerhalb des Speichergefäßes 2 verlagerbar ist. Möglich ist auch, als Trennwand 7 eine kraftspeicherbetätigte Membran vorzusehen. The partition 7 can, as in 1 shown to be designed as a rigid wall, wherein the energy storage 8th So the spring element 8th on the one hand on the partition 7 and on the other hand is stored on the storage vessel wall, so that the partition wall 7 inside the storage vessel 2 is relocatable. It is also possible as a partition 7 to provide a stored-force actuated membrane.

Aus 2 geht eine alternative Ausgestaltung des Gasspeichersystems 1 aus 1 hervor. Zur Realisierung der Kompressionsvorrichtung 6 ist die Trennwand 7 hierbei zumindest bereichsweise als elastische Membran ausgebildet. Insofern fehlt es bei dem Ausführungsbeipsiel nach 2 an einem Kraftspeicher 8, so dass die alternative Kompressionsvorrichtung 6 über eine elastische Formveränderung der als Membran ausgebildeten Trennwand 7 während des Einfüllens des Kraftstoffs A vorspannbar ist. Durch die elastische Formänderung der als Membran ausgebildeten Trennwand 7 ist ebenfalls eine Reaktionskraft R erzeugbar, welche aus den Rückstellkräften der elastischen Membran resultiert. Die Membran kann dabei an der Wandung des Speichergefäßes 2 befestigt sein. Out 2 goes an alternative embodiment of the gas storage system 1 out 1 out. For the realization of the compression device 6 is the dividing wall 7 Here, at least partially formed as an elastic membrane. In this respect, it lacks in the Ausführungsbeipsiel after 2 at a power storage 8th so that the alternative compression device 6 via an elastic change in shape of the partition wall designed as a membrane 7 is biased during filling of the fuel A. Due to the elastic deformation of the partition wall formed as a membrane 7 is also a reaction force R generated, which results from the restoring forces of the elastic membrane. The membrane can be attached to the wall of the storage vessel 2 be attached.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Gasspeichersystem Gas storage system
2 2
Speichergefäß von 1 Storage vessel of 1
3 3
Speichervolumen von 2 Storage volume of 2
4 4
Einlassdüse in 2 Inlet nozzle in 2
5 5
Auslassdüse in 2 Outlet nozzle in 2
6 6
Kompressionsvorrichtung compression device
7 7
Trennwand von 6 Partition of 6
8 8th
Kraftspeicher/Federelement von 6 Energy storage / spring element of 6
A A
Kraftstoff, gasförmig Fuel, gaseous
P P
Speicherdruck in 3 Memory pressure in 3
R R
Reaktionskraft reaction force

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • US 5253682 A [0013] US 5253682 A [0013]
  • US 5868122 A [0014] US 5868122 A [0014]

Claims (5)

Gasspeichersystem für gasförmige Kraftstoffe (A), umfassend ein Speichergefäß (2), welches ein Speichervolumen (3) zur Aufnahme sowie Entnahme des Kraftstoffs (A) aufweist, wobei eine Kompressionsvorrichtung (6) vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, einen bei der Entnahme des in das Speichervolumen (3) eingefüllten Kraftstoffs (A) nachlassenden Speicherdruck (P) innerhalb des Speichervolumens (3) zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsvorrichtung (6) bei dem Einfüllen des Kraftstoffs (A) in das Speichervolumen (3) vorspannbar ist. Gas storage system for gaseous fuels (A), comprising a storage vessel ( 2 ), which is a storage volume ( 3 ) for receiving and removing the fuel (A), wherein a compression device ( 6 ) is provided, which is adapted to a in the removal of the in the storage volume ( 3 ) filled fuel (A) decreasing storage pressure (P) within the storage volume ( 3 ), characterized in that the compression device ( 6 ) in the filling of the fuel (A) in the storage volume ( 3 ) is prestressed. Gasspeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsvorrichtung (6) eine mit dem Speicherdruck (P) des eingefüllten Kraftstoffs (A) einseitig belastbare Trennwand (7) aufweist, wobei die Trennwand (7) dazu eingerichtet ist, eine Reaktionskraft (R) gegenüber dem Speicherdruck (P) zu erzeugen. Gas storage system according to claim 1, characterized in that the compression device ( 6 ) one with the accumulator pressure (P) of the filled fuel (A) unilaterally resilient partition ( 7 ), wherein the partition ( 7 ) is adapted to generate a reaction force (R) against the accumulator pressure (P). Gasspeichersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsvorrichtung (6) eine Trennwand (7) aufweist, die zumindest bereichsweise als elastische Membran ausgebildet ist, wobei die Kompressionsvorrichtung (6) über eine elastische Formveränderung der Membran während des Einfüllens des Kraftstoffs (A) vorspannbar ist. Gas storage system according to claim 1 or 2, characterized in that the compression device ( 6 ) a partition wall ( 7 ), which is formed at least partially as an elastic membrane, wherein the compression device ( 6 ) can be prestressed via an elastic deformation of the membrane during the filling of the fuel (A). Gasspeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressionsvorrichtung (6) eine Trennwand (7) aufweist, die mit einem Kraftspeicher (8) gekoppelt ist, wobei der Kraftspeicher (8) über eine Lageveränderung der Trennwand (7) während des Einfüllens des Kraftstoffs (A) vorspannbar ist. Gas storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the compression device ( 6 ) a partition wall ( 7 ) having an energy store ( 8th ), wherein the energy store ( 8th ) about a change in position of the partition ( 7 ) is preloaded during filling of the fuel (A). Gasspeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (3) variabel ist, wobei das Speichervolumen (3) durch das Vorspannen und/oder Entspannen der Kompressionsvorrichtung (6) veränderbar ist. Gas storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the storage volume ( 3 ) is variable, the storage volume ( 3 ) by biasing and / or relaxing the compression device ( 6 ) is changeable.
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