WO2024074257A1 - Shut-off valve device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, pressure regulating device for such a fuel supply system, and fuel supply system - Google Patents

Shut-off valve device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, pressure regulating device for such a fuel supply system, and fuel supply system Download PDF

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WO2024074257A1
WO2024074257A1 PCT/EP2023/074556 EP2023074556W WO2024074257A1 WO 2024074257 A1 WO2024074257 A1 WO 2024074257A1 EP 2023074556 W EP2023074556 W EP 2023074556W WO 2024074257 A1 WO2024074257 A1 WO 2024074257A1
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WO
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valve
shut
valve element
pressure
supply system
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Application number
PCT/EP2023/074556
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Inventor
Uwe Richter
Markus Schetter
Stephan Wehr
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0242Shut-off valves; Check valves; Safety valves; Pressure relief valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M21/0236Multi-way valves; Multiple valves forming a multi-way valve system

Definitions

  • the invention relates to a shut-off valve device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, a pressure control device for such a fuel supply system, and a fuel supply system with the features of the preambles of the independent claims.
  • Internal combustion engines whose fuel is gaseous hydrogen are well known on the market. Such internal combustion engines can be used, for example, to drive motor vehicles.
  • the hydrogen can be stored in liquid form in a tank-like fuel storage tank under relatively high pressure, for example 700 bar. From there it passes through a high-pressure pressure control device to a low-pressure pressure control device and then to a distribution chamber, which is functionally similar to the fuel rail in an internal combustion engine with gasoline or diesel direct injection.
  • the high-pressure pressure control device typically regulates the gas pressure down to, for example, around 40 bar, while the low-pressure pressure control device regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of around 15 bar.
  • H2 direct injection gaseous fuel directly into the combustion chambers of the internal combustion engine
  • prechamber port fuel injection
  • the low-pressure pressure regulator is also abbreviated as HIPR (“Hydrogen Injection Pressure Regulator”). It regulates the pressure and thus the mass or volume flow in the distribution chamber or to the distribution chamber according to the specific requirements.
  • the HIPR currently comprises one or two modified so-called “HGIs”, which are proportional valves.
  • the two HGIs are hydraulically arranged parallel to one another between an inlet of the low-pressure pressure regulator facing the gas reservoir and an outlet of the low-pressure pressure regulator facing the distribution chamber.
  • the low-pressure pressure regulator typically also includes a pressure sensor and a safety valve.
  • the safety valve is designed as a shut-off valve device. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is closed and the shut-off valve device opens when the internal combustion engine is to be started. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is intended to prevent unwanted gas from escaping into the distribution chamber in the event of a leak.
  • shut-off valve device can open against high pressure. At the same time, only comparatively little energy is required to control the actuator in order to be able to keep the shut-off valve device in the open state. If the actuator is not actuated, the shut-off valve device is closed. A fuel supply system with such a shut-off valve device therefore works very safely and reliably.
  • a shut-off valve device which is designed and arranged to be used in a fuel supply system for supplying a Internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel.
  • the fuel can be, for example, hydrogen, in particular gaseous hydrogen.
  • the hydrogen is therefore used for internal engine combustion.
  • the internal combustion engine can essentially be a typical piston internal combustion engine, such as those used in motor vehicles or stationary generators.
  • the hydrogen can be stored in liquid form in a fuel storage tank under relatively high pressure, for example 700 bar. From there it can pass through a high-pressure pressure control device to a low-pressure pressure control device and then to a distribution chamber, which is functionally similar to the fuel rail in an internal combustion engine with gasoline or diesel direct injection.
  • the high-pressure pressure control device typically regulates the gas pressure down to, for example, around 40 bar, while the low-pressure pressure control device regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of around 15 bar.
  • injectors can be connected to the distribution chamber, which inject the fuel directly into the combustion chambers of the internal combustion engine (H2 direct injection) or into a prechamber (port fuel injection).
  • the low-pressure pressure control device just mentioned regulates the pressure and thus the mass or volume flow in the distribution chamber or to the distribution chamber according to the specific requirements.
  • the HIPR can comprise at least one proportional valve.
  • the low-pressure pressure control device typically also includes a pressure sensor and a safety valve.
  • the safety valve can, for example, be designed as the shut-off valve device proposed here. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is closed, and the shut-off valve device opens when the internal combustion engine is to be started.
  • the shut-off valve device comprises an inlet which faces, for example, the fuel reservoir of the fuel supply system. At the inlet of the shut-off valve device, there is thus a certain pressure which typically adjusted by means upstream of the shut-off valve device, for example a high pressure pressure regulating device.
  • a typical pressure at the inlet of the shut-off valve device is, for example, approximately in the range of 40 bar.
  • the shut-off valve device further comprises an outlet which faces, for example, proportional valves of a pressure control device and further downstream a distribution chamber.
  • a pressure control device can, for example, be a low-pressure pressure control device which further reduces the pressure, for example to a pressure of approximately 15 bar.
  • the shut-off valve device also includes a first valve with a first valve element, which is acted upon in the closing direction by a first pre-tensioning device and can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator.
  • the first valve is therefore "normally closed”. It is therefore a typical switching valve with one switching position "open” and one switching position "closed”.
  • the shut-off valve device further comprises a second valve which is hydraulically parallel to the first valve and has a second valve element which is acted upon by an inlet-side fluid pressure in the closing direction and by an outlet-side fluid pressure in the opening direction.
  • the second valve is therefore opened solely by the pressure difference between the inlet and the outlet of the shut-off valve device.
  • the pressure at the outlet of the shut-off valve device increases or the pressure at the inlet of the shut-off valve device decreases when the first valve is opened by a corresponding control of the actuator.
  • the flow cross-section of the second valve is typically significantly larger than that of the first valve. If the second valve is open, the shut-off valve device can be considered to be fully open, so that the fuel can reach the low-pressure pressure control device of the fuel supply system, for example, largely unthrottled. Since the second valve is the "main valve” with a correspondingly large opening cross-section, the first valve (“pilot valve”) can have a correspondingly small opening cross-section, so that the actuator only has to apply a comparatively small force to open the first valve, and also only has to apply a comparatively small force to keep the first valve open. Accordingly, the actuator can be comparatively small, and only comparatively little energy is required to operate it.
  • the second valve element is mechanically coupled to the first valve in the closing direction in such a way that it closes when the first valve closes.
  • the first valve element in turn closes when the energy supply to the actuator of the first valve is stopped. This ensures that the entire shut-off valve device of the fuel supply system closes when the energy supply to the actuator of the first valve is stopped.
  • a separate closing mechanism for the second valve can therefore be dispensed with.
  • the first valve could have a driver that only acts in the closing direction and that in turn interacts with the second valve element.
  • the shut-off valve device creates a switching valve that can open against a comparatively high pressure and requires relatively little energy to remain open when open. This is made possible by a 2-stage opening principle.
  • the first stage or the first valve is a pilot valve that is opened by an actuator, and the second stage or the second valve is the main valve that is opened independently via the pressure difference between the inlet and outlet influenced by the pilot valve.
  • the second valve element is additionally acted upon in the opening direction by a second pre-tensioning device.
  • This further simplifies the opening of the second valve, as the dependency of the opening of the second valve on a sufficient reduction in the pressure difference between the inlet and the outlet by opening the first valve is reduced. It is sufficient that the hydraulic force acting in the opening direction together with the pre-tensioning force acting in the opening direction are greater than those in the closing direction. acting hydraulic force.
  • the structure of the shut-off valve device according to the invention is thereby further simplified.
  • the first valve element is acted upon in the opening direction by the fluid pressure on the outlet side and that the hydraulically effective area of the first valve element acting in the opening direction is smaller than the hydraulically effective area of the second valve element acting in the opening direction.
  • the second valve element has a valve seat for the first valve element.
  • the second valve element therefore has a dual function.
  • Such a shut-off valve device has particularly compact, i.e. small, dimensions.
  • the first valve element comprises a valve tappet with an end face
  • the second valve element comprises a valve plate with a fluid passage and that a valve seat for the first valve element is formed on the second valve element and interacts with the end face of the first valve element when closed.
  • Such high-pressure fuel pumps typically have a classic spring-loaded check valve as the inlet valve, for example with a plate-shaped valve element.
  • the valve element of the inlet valve can be temporarily forced open by a valve tappet that is connected to an actuator. into the open position.
  • At least the valve tappet and actuator components - typically an electromagnetic actuator - can now be used to implement the shut-off valve device according to the invention. Since the first valve only works as a pilot valve and therefore only comparatively low hydraulic forces act on the first valve element, the valve tappet and actuator components of a classic quantity control valve can be adopted without any or at least without significant changes to the actuator and valve tappet. This saves considerable costs and existing production facilities can be used.
  • the first pre-tensioning device in this development then acts in the closing direction of both valves, and the second pre-tensioning device acts in the opening direction of both valves.
  • a pre-tensioning force of the first pre-tensioning device acting in the closing direction is greater than a pre-tensioning force of the second pre-tensioning device acting in the opening direction.
  • the end face of the first valve element is spherical and/or the valve seat on the second valve element comprises a conical surface.
  • the second valve element has a conical sealing surface which, when the second valve is closed, rests against a corresponding conical valve seat which is formed, for example, on a - possibly multi-part - valve housing of the shut-off valve device.
  • the second valve element is guided in a sliding seat on the first valve element. This simplifies assembly and increases the reliability of the shut-off valve device during operation.
  • the second valve element it is possible, for example, for the second valve element to be cylindrical and pot-shaped overall and to be guided on the cylindrical valve tappet by means of its cylindrical side wall. In this case, the valve seat for the first valve element would be formed on the "bottom" of the second pot-shaped valve element.
  • the flow path for the fluid when the first valve is open could then be provided, for example, by at least one opening in the peripheral wall of the second valve element and at least one - preferably central - opening in the bottom of the second valve element.
  • the second valve element is made from a sealing plastic. This also increases the reliability of the shut-off valve device during operation.
  • the second valve element can comprise an elastomer material, PEEK, PTFE, Vespel, or a similar sealing material or can be made from such a material.
  • the present invention also relates to a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, for example gaseous hydrogen, as described at the beginning.
  • the pressure control device is in particular a low-pressure pressure control device which in particular controls the pressure in a distribution chamber arranged downstream of it, to which in turn several injectors are connected.
  • the pressure control device has a shut-off valve device of the above type.
  • the pressure control device can form a coherent, for example modular, component together with the shut-off valve device and one or more pressure control valves and/or one or more pressure sensors.
  • the present invention relates to a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, for example Hydrogen, comprising a fuel storage device, at least one pressure control device, for example a high-pressure pressure control device and/or a low-pressure pressure control device arranged downstream of the high-pressure pressure control device, a distribution chamber arranged downstream of the at least one pressure control device and a plurality of injectors connected to the distribution chamber.
  • at least one pressure control device comprises a shut-off valve device of the above type.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, with a pressure control device, which in turn comprises a shut-off valve device;
  • Figure 2 is a perspective view of a first embodiment of the pressure control device of Figure 1;
  • Figure 3 is a perspective view of a second embodiment of the pressure control device of Figure 1;
  • FIG. 4 is a hydraulic equivalent circuit diagram of the shut-off valve device of Figure 1;
  • FIG. 5 is a section through the shut-off valve device of Figure 1;
  • Figure 6 is a perspective view of a second valve element of the shut-off valve device of Figure 1;
  • FIG 7 is a sectional perspective view through the shut-off valve device of Figure 1.
  • functionally equivalent elements and areas in different figures and in different embodiments have the same reference symbols. They are normally only described in detail when they are first mentioned. In addition, for the sake of simplicity, not all reference symbols are entered in all figures.
  • a fuel supply system is designated overall by reference numeral 10 in Figure 1. It serves to supply an internal combustion engine (not shown) with a fuel, in particular a gaseous fuel, in this case for example gaseous hydrogen.
  • a fuel in particular a gaseous fuel, in this case for example gaseous hydrogen.
  • the hydrogen is stored in liquid form under high pressure, for example approximately 700 bar, in a tank-like fuel storage unit 12.
  • An integrated unit 16 comprising a tank valve for filling and dispensing hydrogen into or out of the fuel storage 12 and a temperature sensor for detecting the temperature of the gaseous hydrogen coming from the fuel storage 12 is also arranged on the fuel storage 12.
  • the gaseous hydrogen first reaches a filter 20 via a pressure line 18 and from there to a high-pressure pressure control device 22. This reduces the pressure of the gaseous hydrogen to a pressure in the range of 40 bar, for example.
  • the pressure line 18 leads from the high-pressure pressure control device 22 to a pressure sensor 24, another filter 26 and an optional temperature control device 28 and finally to a low-pressure pressure control device 30.
  • the low-pressure pressure control device 30 comprises a shut-off valve device 32, downstream of this two hydraulically parallel pressure control valves 34 and between the shut-off valve device 32 and the two pressure control valves 34 a low-pressure pressure sensor 35.
  • the two pressure control valves 34 are identically constructed and are typically proportional valves.
  • the low-pressure pressure control device 30 reduces the pressure in the pressure line 18 again from the inlet-side pressure of approximately 40 bar to a pressure of approximately 15 bar, for example.
  • the pressures supplied to the pressure control valves 34 The upstream shut-off valve device 32 is closed when the fuel supply system 10 is not in operation. This prevents unwanted gas leakage.
  • the pressure line 18 leads to a distribution chamber 36, which can be designed, for example, as an elongated tube in the manner of a typical fuel rail, as is known from gasoline and diesel fuel systems.
  • the gas pressure prevailing in the distribution chamber 36 is detected by a pressure sensor 37.
  • injectors 38 are connected to the distribution chamber 36, which in this case blow the gaseous hydrogen directly into combustion chambers 40 of the internal combustion engine.
  • the gaseous hydrogen is mixed with atmospheric oxygen in the combustion chambers 40, and this mixture is ignited by a respective ignition device 42.
  • the internal combustion engine is typically a 2-stroke or 4-stroke piston internal combustion engine of a largely conventional design.
  • such an internal combustion engine is used to drive a motor vehicle.
  • it can also be used stationary, for example, to drive a generator to generate electricity.
  • the fuel supply system 10 and its components are controlled by an electronic control and regulating device 44, which has one or more corresponding microprocessors, a memory for program code, etc. This receives signals from, among others, the temperature sensor 16, the pressure sensor 24, the pressure sensor 37, etc.
  • the control and regulating device 44 controls various components of the fuel supply system 10, including the low-pressure pressure control device 30 and the ignition devices 42.
  • a control device 46 is also controlled by the control and regulating device 44, which in turn specifically controls or regulates the operation of the fuel storage device 12.
  • the low-pressure pressure control device 30 is shown in a first embodiment in Figure 2 with a single pressure control valve 34.
  • the low-pressure pressure control device 30 includes a housing 48 with an inlet-side connection piece 50 and an outlet-side connection piece 52.
  • the Housing 48 integrates the pressure control valve 34, the shut-off valve device 32 and the low-pressure pressure sensor 35 into a single structural unit.
  • the housing 48 can be a milled aluminum block.
  • the low-pressure pressure control device 30 shown in Figure 3, which is a second embodiment, has - as shown in Figure 1 - two pressure control valves 34 that are connected in parallel to one another.
  • the very basic structure of the shut-off valve device 32 is shown in Figure 4.
  • the shut-off valve device 32 comprises an inlet 54 and an outlet 56.
  • the inlet 54 is, for example, identical to the inlet-side connection piece 50.
  • the outlet 56 leads, for example, to the low-pressure pressure sensor 35 and further to the pressure control valve 34 or to the pressure control valves 34.
  • the shut-off valve device 32 includes two valves arranged hydraulically parallel to one another, namely a first valve 58 and a second valve 60. Both valves 58 and 60 are designed as switching valves, each with a closed and an open switching position.
  • the first valve 58 has a first valve element, not yet shown in Figure 4, which is acted upon in the closing direction by a first pre-tensioning device 62 and which can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator 64.
  • the actuator 64 can be, for example, an electromagnetic actuator, as is known from quantity control valves for controlling the delivery quantity of piston pumps in diesel and gasoline fuel systems.
  • the first valve element of the first valve 58 is also subjected to the fluid pressure prevailing at the inlet 54 in the closed position and the fluid pressure prevailing at the outlet 56 in the open position, which is indicated by corresponding dashed lines.
  • the flow cross section of the first valve 58 is relatively small in the open position, which is indicated in Figure 4 by a throttle 66.
  • the second valve 60 has a second valve element, also not shown in Figure 4, which is acted upon in the opening direction by a second prestressing device 68 and which is also acted upon in the closing direction by the fluid pressure prevailing at the inlet 54 and in the opening direction by the fluid pressure prevailing at the outlet 56, which in turn is indicated by corresponding dashed lines.
  • a prestressing force F1 of the first prestressing device 62 is greater than a prestressing force F2 of the second prestressing device 68.
  • the second valve 60 is mechanically coupled to the first valve 58 in the closing direction such that it closes or is closed when the first valve 58 closes or is closed.
  • the coupling is such, however, that the first valve 58 can open without the second valve 60 being mechanically forced into the open position.
  • the mechanical coupling is indicated in Figure 4 by a dash-dotted line 70.
  • the shut-off valve device 32 functions as follows: if the internal combustion engine is not in operation and the fuel supply system 10 is switched off, the actuator 64 is not actuated, i.e. without current.
  • the preload force F1 of the first preload device 62 pushes the first valve 58 into the closed position, and this also forces the second valve 60 into the closed position.
  • the shut-off valve device 32 is therefore closed as a whole.
  • the above-mentioned exemplary fluid pressure of approximately 40 bar prevails at the inlet 54, and the above-mentioned exemplary fluid pressure of approximately 15 bar prevails at the outlet 56.
  • the first valve element is opened against the preload force F1 of the first preload device 62 and against the hydraulic force of the fluid pressure prevailing at the inlet 54. Hydrogen gas thus flows through the throttle 66 to the outlet 56, whereby the pressure there increases and the pressure at the inlet 54 decreases. Due to this changing pressure difference between the inlet 54 and outlet 56 and the preload force F2 of the second preload device 68, the second valve element of the second valve 60 is pressed into the open position. This releases the comparatively large opening cross-section of the second valve 60, so that hydrogen gas can now flow largely unhindered from the inlet 54 to the outlet 56. can flow. The pressure at the outlet 56 is now only slightly lower than at the inlet 54.
  • shut-off valve device 32 If the shut-off valve device 32 is to be closed again, the activation of the actuator 64 is terminated, i.e. it is de-energized, for example. Due to the preload force F1 of the first preload device 62, the first valve element of the first valve 58 is now pushed into the closed position. Due to the mechanical coupling 70, it takes the second valve element of the second valve 60 with it into the closed position against the preload force F2 of the second preload device 68.
  • the actuator 64 comprises a magnet assembly 72, which is identical to the magnet assemblies of the above-mentioned quantity control valves of gasoline and diesel fuel pumps. It comprises a fluid-tight housing 74 with an electromagnet 76, which is an annular electromagnet in the present example, which is connected to an electrical connection 78.
  • the magnet assembly 72 also comprises an annular armature 80, one end of which is adjacent to a pole body 81. This is firmly connected to a needle-like valve tappet 82 (hence also referred to as a "valve needle”), which can also be designed to be largely identical to typical valve tappets of the said quantity control valves.
  • An annular collar 84 is provided on the valve tappet 82, and a counterholder 88 is pressed into a connecting piece 86, which connects the housing 74 to the housing 48.
  • the above-mentioned first pretensioning device 62 is clamped in the form of a spiral spring between the annular collar 84 and the counterholder 88.
  • the connecting piece 86 also contains a stop plate 90, which interacts with a section of the annular collar 84 in such a way that an upward movement of the valve tappet 82 in the figures is thereby limited.
  • a pot-shaped element 92 is placed on the lower end of the valve tappet 82 in Figures 5 and 7, which comprises a plate-like base 94, a cylindrical peripheral wall 96 and an annular collar 98 extending radially outward from the upper edge of the peripheral wall 94 in the figures.
  • a comparatively small central through-opening 100 is present in the plate-like base 94.
  • there are through-openings 102 in the cylindrical peripheral wall 962 which are diametrically opposite and have a substantially circular cross-section in plan view.
  • annular surface 104 of the base 94 facing the valve tappet 82 is slightly conical, and an end face 106 of the valve tappet 82 facing the base 94 is slightly spherical.
  • the face 106 rests linearly on the annular surface 104 in an area just radially outside of the central through-opening 100.
  • a valve body 108 is inserted into the housing 48 and is sealed from the housing 48 by an O-ring 110, for example.
  • a valve seat body 112 is pressed into the valve body 108 and is sealed from the valve body 108 by an O-ring 114.
  • a radial bore in the valve body 108 forms the inlet 54, for example, and an axial bore in the valve seat body 112 forms the outlet 56, for example.
  • the latter has a conical bevel 116, which can interact with a corresponding conical bevel 118 on the cup-shaped element 92 or on its base 94.
  • the second pre-tensioning device 68 which in the present case is also formed by a spiral spring, is clamped between the valve seat body 112 and the annular collar 98.
  • An upward movement of the cup-shaped element 92 in Figures 5 and 7 is limited by the valve body 108.
  • the valve tappet 82 is made of metal
  • the cup-shaped element 92 in the present case is made of a sealing plastic, for example an elastomer material, PEEK, PTFE, Vespel or similar sealing materials.
  • the connecting piece 86 is preferably welded to the housing 48, for example by KEEP welding or laser welding. The same applies to the connecting piece 86 to the housing 48.
  • the electrical connection 78 is encapsulated in the housing 74.
  • the valve tappet 82 forms the above-mentioned first valve element
  • the bottom 94 of the cup-shaped element 92 forms the above-mentioned second valve element.
  • the cup-shaped element 92 and with it the second valve element 94 are guided through the inside of the peripheral wall 96 in a sliding seat on the first valve element or the valve tappet 82.
  • the annular surface 104 on the cup-shaped element 92 forms a valve seat for the first valve element 82.
  • the conical bevel 116 on the valve seat body 112 forms a valve seat for the second valve element 94.
  • the shut-off valve device 32 shown in Figures 5-7 functions as follows: when the shut-off valve device 32 is closed, the electromagnet 76 is de-energized. The valve tappet 82 is thus pressed downwards with its spherical end face 106 by the first pre-tensioning device 62 in Figures 5 and 7 against the conical annular surface 104 on the bottom 94 of the pot-shaped element 92, and this in turn is pressed with the conical slope 118 against the conical slope 116 on the valve seat body 112. This realizes the above-mentioned mechanical coupling 70 between the first valve element 82 of the first valve 58 and the second valve element 94 of the second valve 60 in the closing direction. As already mentioned in connection with Figure 4, the preload force F1 of the first preload device 62 acting in the closing direction is greater than the preload force F2 of the second preload device 68 acting in the opening direction.
  • the pressure difference acting in the closing direction of the second valve element 94 between the annular surface 104 facing the valve tappet 82 and the annular surface (without reference symbol) on the second valve element 94 facing the outlet 56 decreases until the preload force F2 of the second preload device 68 acting in the opening direction is sufficient to lift the second valve element 94 with the conical slope 118 from the valve seat 116 on the valve seat body 112.
  • the hydrogen gas can now also flow through the resulting annular gap between the second valve element 94 and the valve seat body 112 from the inlet 54 to the outlet 56.
  • the electromagnet 76 continues to be energized.
  • the distance between the armature 80 and the pole body 81 i.e. the so-called residual air gap
  • shut-off valve device 32 If the shut-off valve device 32 is to be closed again, the current supply to the electromagnet 76 is stopped, whereby the valve tappet 82 is pressed against the second valve element 94 by the preload force F1 of the first preload device 62 and the latter is thereby carried along and finally pressed against the valve seat 116.

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Abstract

A shut-off valve device (32) for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, comprises an inlet (54), an outlet (56), a first valve (58) with a first valve element, which is acted upon in the closing direction by a first biasing device (62) and can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator (64), characterised in that the shut-off valve device (32) further comprises a second valve (60) hydraulically parallel to the first valve (58) and having a second valve element, which is acted upon by an inlet-side fluid pressure in the closing direction and by an outlet-side fluid pressure in the opening direction, and which is mechanically coupled (70) to the first valve (58) in the closing direction in such a way that it closes when the first valve (58) closes.

Description

Beschreibung Description
Titel Title
Absperrventileinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit insbesondere gasförmigem Brennstoff, Druckregeleinrichtung für ein solches Brennstoffversorgungssystem, und Brennstoffversorgungssystem Shut-off valve device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, pressure control device for such a fuel supply system, and fuel supply system
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Absperrventileinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit insbesondere gasförmigem Brennstoff, eine Druckregeleinrichtung für ein solches Brennstoffversorgungssystem, und ein Brennstoffversorgungssystem mit den Merkmalen der Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche. The invention relates to a shut-off valve device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, a pressure control device for such a fuel supply system, and a fuel supply system with the features of the preambles of the independent claims.
Vom Markt her bekannt sind Brennkraftmaschinen, deren Brennstoff gasförmiger Wasserstoff ist. Derartige Brennkraftmaschinen können beispielsweise zum Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Der Wasserstoff kann beispielsweise unter relativ hohem Druck, beispielsweise 700 bar, in flüssiger Form in einem tankartigen Brennstoffspeicher gespeichert sein. Von dort gelangt er über eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung zu einer Niederdruck- Druckregeleinrichtung und weiter zu einer Verteilerkammer, die funktional ähnlich ist wie das Kraftstoffrail bei einer Brennkraftmaschine mit Benzin- oder Diesel- Direkteinspritzung. Die Hochdruck-Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck typischerweise herunter auf beispielsweise ungefähr 40 bar, die Niederdruck- Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck weiter herunter typischerweise auf einen Druck von ungefähr 15 bar. An die Verteilerkammer sind üblicherweise mehrere Injektoren angeschlossen, die den gasförmigen Brennstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine (H2-Direkteinspritzung) oder in eine Vorkammer einblasen (Port Fuel Injection). Die Niederdruck-Druckregeleinrichtung wird auch als HIPR („Hydrogen Injection Pressure Regulator“) abgekürzt. Sie regelt entsprechend den spezifischen Anforderungen den Druck und somit den Massen- oder Volumenstrom in der Verteilerkammer bzw. zu der Verteilerkammer. Je nach Größe des geforderten Massen- oder Volumenstroms umfasst das HIPR aktuell ein oder zwei modifizierte sog. "HGIs", bei denen es sich um Proportionalventile handelt. Die beiden HGIs sind hydraulisch parallel zueinander angeordnet zwischen einem dem Gasspeicher zugewandten Einlass der Niederdruck-Druckregeleinrichtung und einem der Verteilerkammer zugewandten Auslass der Niederdruck- Druckregeleinrichtung. Zu der Niederdruck-Druckregeleinrichtung gehören typischerweise noch ein Drucksensor und ein Sicherheitsventil. Das Sicherheitsventil ist als Absperrventileinrichtung ausgeführt. Bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine ist die Absperrventileinrichtung geschlossen, und die Absperrventileinrichtung öffnet, wenn die Brennkraftmaschine gestartet werden soll. Die Absperrventileinrichtung soll bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine im Falle einer Leckage einen unerwünschten Gasaustritt in die Verteilerkammer verhindern. Internal combustion engines whose fuel is gaseous hydrogen are well known on the market. Such internal combustion engines can be used, for example, to drive motor vehicles. The hydrogen can be stored in liquid form in a tank-like fuel storage tank under relatively high pressure, for example 700 bar. From there it passes through a high-pressure pressure control device to a low-pressure pressure control device and then to a distribution chamber, which is functionally similar to the fuel rail in an internal combustion engine with gasoline or diesel direct injection. The high-pressure pressure control device typically regulates the gas pressure down to, for example, around 40 bar, while the low-pressure pressure control device regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of around 15 bar. Several injectors are usually connected to the distribution chamber, which inject the gaseous fuel directly into the combustion chambers of the internal combustion engine (H2 direct injection) or into a prechamber (port fuel injection). The low-pressure pressure regulator is also abbreviated as HIPR (“Hydrogen Injection Pressure Regulator”). It regulates the pressure and thus the mass or volume flow in the distribution chamber or to the distribution chamber according to the specific requirements. Depending on the size of the required mass or volume flow, the HIPR currently comprises one or two modified so-called “HGIs”, which are proportional valves. The two HGIs are hydraulically arranged parallel to one another between an inlet of the low-pressure pressure regulator facing the gas reservoir and an outlet of the low-pressure pressure regulator facing the distribution chamber. The low-pressure pressure regulator typically also includes a pressure sensor and a safety valve. The safety valve is designed as a shut-off valve device. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is closed and the shut-off valve device opens when the internal combustion engine is to be started. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is intended to prevent unwanted gas from escaping into the distribution chamber in the event of a leak.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Absperrventileinrichtung, eine Druckregeleinrichtung und ein Brennstoffversorgungssystem mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen genannt. The problem underlying the invention is solved by a shut-off valve device, a pressure control device and a fuel supply system with the features of the independent claims. Advantageous further developments are mentioned in subclaims.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Absperrventileinrichtung gegen einen hohen Druck öffnen kann. Gleichzeitig ist zur Ansteuerung des Aktors, um die Absperrventileinrichtung in geöffnetem Zustand halten zu können, nur vergleichsweise wenig Energie notwendig. Wird der Aktor nicht betätigt, ist die Absperrventileinrichtung geschlossen. Ein Brennstoffversorgungssystem mit einer solchen Absperrventileinrichtung arbeitet daher sehr sicher und zuverlässig. One advantage of the present invention is that the shut-off valve device can open against high pressure. At the same time, only comparatively little energy is required to control the actuator in order to be able to keep the shut-off valve device in the open state. If the actuator is not actuated, the shut-off valve device is closed. A fuel supply system with such a shut-off valve device therefore works very safely and reliably.
Konkret wird eine Absperrventileinrichtung vorgeschlagen, die ausgebildet und eingerichtet ist, um in einem Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit insbesondere gasförmigem Brennstoff eingesetzt zu werden. Bei dem Brennstoff kann es sich beispielsweise um Wasserstoff, insbesondere gasförmigen Wasserstoff handeln. Der Wasserstoff wird also zur innermotorischen Verbrennung verwendet. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine im wesentlichen typische Kolben-Brennkraftmaschine handeln, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen oder stationären Generatoren eingesetzt wird. Specifically, a shut-off valve device is proposed which is designed and arranged to be used in a fuel supply system for supplying a Internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel. The fuel can be, for example, hydrogen, in particular gaseous hydrogen. The hydrogen is therefore used for internal engine combustion. The internal combustion engine can essentially be a typical piston internal combustion engine, such as those used in motor vehicles or stationary generators.
Bei einem solchen Brennstoffversorgungssystem kann der Wasserstoff beispielsweise unter relativ hohem Druck, beispielsweise 700 bar, in flüssiger Form in einem Brennstoffspeicher gespeichert sein. Von dort kann er über eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung zu einer Niederdruck-Druckregeleinrichtung und weiter zu einer Verteilerkammer gelangen, die funktional ähnlich ist wie das Kraftstoffrail bei einer Brennkraftmaschine mit Benzin- oder Diesel- Direkteinspritzung. Die Hochdruck-Druckregeleinrichtung regelte den Gasdruck typischerweise herunter auf beispielsweise ungefähr 40 bar, die Niederdruck- Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck weiter herunter typischerweise auf einen Druck von ungefähr 15 bar. An die Verteilerkammer können mehrere Injektoren angeschlossen sein, die den Brennstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine (H2-Direkteinspritzung) oder in eine Vorkammer einblasen (Port Fuel Injection). In such a fuel supply system, the hydrogen can be stored in liquid form in a fuel storage tank under relatively high pressure, for example 700 bar. From there it can pass through a high-pressure pressure control device to a low-pressure pressure control device and then to a distribution chamber, which is functionally similar to the fuel rail in an internal combustion engine with gasoline or diesel direct injection. The high-pressure pressure control device typically regulates the gas pressure down to, for example, around 40 bar, while the low-pressure pressure control device regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of around 15 bar. Several injectors can be connected to the distribution chamber, which inject the fuel directly into the combustion chambers of the internal combustion engine (H2 direct injection) or into a prechamber (port fuel injection).
Die gerade erwähnte Niederdruck-Druckregeleinrichtung (HIPR) regelt entsprechend den spezifischen Anforderungen den Druck und somit den Massen- oder Volumenstrom in der Verteilerkammer bzw. zu der Verteilerkammer. Hierzu kann das HIPR mindestens ein Proportionalventil umfassen. Zu der Niederdruck-Druckregeleinrichtung gehören typischerweise noch ein Drucksensor und ein Sicherheitsventil. Das Sicherheitsventil kann beispielsweise als die hier vorgeschlagene Absperrventileinrichtung ausgeführt sein. Bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine ist die Absperrventileinrichtung geschlossen, und die Absperrventileinrichtung öffnet, wenn die Brennkraftmaschine gestartet werden soll. The low-pressure pressure control device (HIPR) just mentioned regulates the pressure and thus the mass or volume flow in the distribution chamber or to the distribution chamber according to the specific requirements. For this purpose, the HIPR can comprise at least one proportional valve. The low-pressure pressure control device typically also includes a pressure sensor and a safety valve. The safety valve can, for example, be designed as the shut-off valve device proposed here. When the internal combustion engine is switched off, the shut-off valve device is closed, and the shut-off valve device opens when the internal combustion engine is to be started.
Die Absperrventileinrichtung umfasst einen Einlass, der beispielsweise dem Brennstoffspeicher des Brennstoffversorgungssystems zugewandt ist. Am Einlass der Absperrventileinrichtung herrscht somit ein bestimmter Druck, der typischerweise durch stromaufwärts von der Absperrventileinrichtung vorhandene Einrichtungen eingestellt wird, beispielsweise eine Hochdruck- Druckregeleinrichtung. Ein typischer Druck am Einlass der Absperrventileinrichtung liegt beispielsweise ungefähr im Bereich von 40 bar. The shut-off valve device comprises an inlet which faces, for example, the fuel reservoir of the fuel supply system. At the inlet of the shut-off valve device, there is thus a certain pressure which typically adjusted by means upstream of the shut-off valve device, for example a high pressure pressure regulating device. A typical pressure at the inlet of the shut-off valve device is, for example, approximately in the range of 40 bar.
Die Absperrventileinrichtung umfasst ferner einen Auslass, der beispielsweise Proportionalventilen einer Druckregeleinrichtung und stromabwärts weiter einer Verteilerkammer zugewandt ist. Eine solche Druckregeleinrichtung kann beispielsweise eine Niederdruck-Druckregeleinrichtung sein, die den Druck weiter reduziert, beispielsweise auf einen Druck von ungefähr 15 bar. The shut-off valve device further comprises an outlet which faces, for example, proportional valves of a pressure control device and further downstream a distribution chamber. Such a pressure control device can, for example, be a low-pressure pressure control device which further reduces the pressure, for example to a pressure of approximately 15 bar.
Zu der Absperrventileinrichtung gehört ferner ein erstes Ventil mit einem ersten Ventilelement, welches durch eine erste Vorspanneinrichtung in Schließrichtung beaufschlagt wird und durch einen ansteuerbaren Aktor in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Das erste Ventil ist also „stromlos geschlossen“. Es handelt sich also um ein typisches Schaltventil mit einer Schaltstellung „auf“ und einer Schaltstellung „zu“. The shut-off valve device also includes a first valve with a first valve element, which is acted upon in the closing direction by a first pre-tensioning device and can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator. The first valve is therefore "normally closed". It is therefore a typical switching valve with one switching position "open" and one switching position "closed".
Erfindungsgemäß umfasst die Absperrventileinrichtung ferner ein zu dem ersten Ventil hydraulisch paralleles zweites Ventil mit einem zweiten Ventilelement, welches durch einen einlassseitigen Fluiddruck in Schließrichtung und durch einen auslassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird. Das zweite Ventil wird also allein durch die Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass der Absperrventileinrichtung geöffnet. Der Druck am Auslass der Absperrventileinrichtung steigt jedoch an bzw. der Druck am Einlass der Absperrventileinrichtung sinkt, wenn das erste Ventil durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktors geöffnet wird. Durch das Öffnen des ersten Ventils wird somit die Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass und somit über das zweite Ventilelement hinweg so beeinflusst, dass das zweite Ventil öffnet. According to the invention, the shut-off valve device further comprises a second valve which is hydraulically parallel to the first valve and has a second valve element which is acted upon by an inlet-side fluid pressure in the closing direction and by an outlet-side fluid pressure in the opening direction. The second valve is therefore opened solely by the pressure difference between the inlet and the outlet of the shut-off valve device. However, the pressure at the outlet of the shut-off valve device increases or the pressure at the inlet of the shut-off valve device decreases when the first valve is opened by a corresponding control of the actuator. By opening the first valve, the pressure difference between the inlet and outlet and thus across the second valve element is influenced in such a way that the second valve opens.
Der Durchflussquerschnitt des zweiten Ventils ist typischerweise deutlich größer als jener des ersten Ventils. Ist das zweite Ventil geöffnet, kann die Absperrventileinrichtung also als vollständig geöffnet angesehen werden, so dass der Brennstoff weitgehend ungedrosselt beispielsweise zu der Niederdruck- Druckregeleinrichtung des Brennstoffversorgungssystems gelangen kann. Da das zweite Ventil sozusagen das „Hauptventil“ mit entsprechend großem Öffnungsquerschnitt ist, kann das erste Ventil ("Pilotventil") einen entsprechend kleinen Öffnungsquerschnitt aufweisen, sodass der Aktor auch nur eine vergleichsweise geringe Kraft zum Öffnen des ersten Ventils aufbringen muss, und auch nur eine vergleichsweise geringe Kraft zum Offenhalten des ersten Ventils aufbringen muss. Entsprechend kann der Aktor vergleichsweise klein sein, und es wird nur vergleichsweise wenig Energie für seine Betätigung benötigt. The flow cross-section of the second valve is typically significantly larger than that of the first valve. If the second valve is open, the shut-off valve device can be considered to be fully open, so that the fuel can reach the low-pressure pressure control device of the fuel supply system, for example, largely unthrottled. Since the second valve is the "main valve" with a correspondingly large opening cross-section, the first valve ("pilot valve") can have a correspondingly small opening cross-section, so that the actuator only has to apply a comparatively small force to open the first valve, and also only has to apply a comparatively small force to keep the first valve open. Accordingly, the actuator can be comparatively small, and only comparatively little energy is required to operate it.
Ferner ist das zweite Ventilelement in Schließrichtung mechanisch mit dem ersten Ventil derart gekoppelt, dass es schließt, wenn das erste Ventil schließt. Das erste Ventilelement wiederum schließt dann, wenn die Energiezufuhr zum Aktor des ersten Ventils beendet wird. Somit wird sichergestellt, dass durch eine Beendigung der Energiezufuhr zum Aktor des ersten Ventils die gesamte Absperrventileinrichtung des Brennstoffversorgungssystems schließt. Auf einen eigenen Schließmechanismus des zweiten Ventils kann somit verzichtet werden. Beispielsweise könnte das erste Ventil über einen nur in Schließrichtung wirkenden Mitnehmer verfügen, der wiederum mit dem zweiten Ventilelement zusammenwirkt. Furthermore, the second valve element is mechanically coupled to the first valve in the closing direction in such a way that it closes when the first valve closes. The first valve element in turn closes when the energy supply to the actuator of the first valve is stopped. This ensures that the entire shut-off valve device of the fuel supply system closes when the energy supply to the actuator of the first valve is stopped. A separate closing mechanism for the second valve can therefore be dispensed with. For example, the first valve could have a driver that only acts in the closing direction and that in turn interacts with the second valve element.
Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Absperrventileinrichtung ein Schaltventil realisiert, welches gegen einen vergleichsweise hohen Druck öffnen kann und im geöffneten Zustand relativ wenig Energie benötigt, um geöffnet zu bleiben. Dies wird durch ein 2-stufiges Öffnungsprinzip ermöglicht. Die erste Stufe bzw. das erste Ventil ist ein Pilotventil, welches durch einen Aktor geöffnet wird, und die zweite Stufe bzw. das zweite Ventil ist das Hauptventil, welches selbstständig über die durch das Pilotventil beeinflusste Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass geöffnet wird. Overall, the shut-off valve device according to the invention creates a switching valve that can open against a comparatively high pressure and requires relatively little energy to remain open when open. This is made possible by a 2-stage opening principle. The first stage or the first valve is a pilot valve that is opened by an actuator, and the second stage or the second valve is the main valve that is opened independently via the pressure difference between the inlet and outlet influenced by the pilot valve.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Ventilelement zusätzlich durch eine zweite Vorspanneinrichtung in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird. Hierdurch wird das Öffnen des zweiten Ventils nochmals vereinfacht, den die Abhängigkeit des Öffnens des zweite Ventils von einer ausreichenden Reduzierung der Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass durch das Öffnen des erste Ventils wird reduziert. Es genügt, dass die in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Kraft zusammen mit der in Öffnungsrichtung wirkenden Vorspannkraft größer sind als die in Schließrichtung wirkende hydraulische Kraft. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Absperrventileinrichtung wird hierdurch nochmals vereinfacht. In a further development, it is provided that the second valve element is additionally acted upon in the opening direction by a second pre-tensioning device. This further simplifies the opening of the second valve, as the dependency of the opening of the second valve on a sufficient reduction in the pressure difference between the inlet and the outlet by opening the first valve is reduced. It is sufficient that the hydraulic force acting in the opening direction together with the pre-tensioning force acting in the opening direction are greater than those in the closing direction. acting hydraulic force. The structure of the shut-off valve device according to the invention is thereby further simplified.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Ventilelement durch den auslassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird und dass die in Öffnungsrichtung wirkende hydraulisch wirksame Fläche des ersten Ventilelements kleiner ist als die in Öffnungsrichtung wirkende hydraulisch wirksame Fläche des zweiten Ventilelements. Somit wird trotz einer möglicherweise großen Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass nur vergleichsweise wenig Kraft benötigt, um das erste Ventil zu öffnen, und gleichzeitig reicht eine vergleichsweise geringe Veränderung der Druckdifferenz zwischen Einlass und Auslass aus, um das zweite Ventil zu öffnen. In a further development, it is provided that the first valve element is acted upon in the opening direction by the fluid pressure on the outlet side and that the hydraulically effective area of the first valve element acting in the opening direction is smaller than the hydraulically effective area of the second valve element acting in the opening direction. Thus, despite a possibly large pressure difference between inlet and outlet, only comparatively little force is required to open the first valve, and at the same time a comparatively small change in the pressure difference between inlet and outlet is sufficient to open the second valve.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Ventilelement einen Ventilsitz für das erste Ventilelement aufweist. Das zweite Ventilelement hat also eine Doppelfunktion. Eine solche Absperrventileinrichtung hat besonders kompakte, also geringe Abmessungen. In a further development, the second valve element has a valve seat for the first valve element. The second valve element therefore has a dual function. Such a shut-off valve device has particularly compact, i.e. small, dimensions.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass das erste Ventilelement einen Ventilstößel mit einer endseitigen Stirnfläche umfasst, dass das zweite Ventilelement eine Ventilplatte mit einem Fluiddurchlass umfasst und dass ein Ventilsitz für das erste Ventilelement am zweiten Ventilelement ausgebildet ist und in geschlossenem Zustand mit der endseitigen Stirnfläche des ersten Ventilelements zusammenwirkt. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass wesentliche Komponenten des ersten Ventils von sogenannten „Mengensteuerventilen“ unverändert oder nur mit geringen Änderungen übernommen werden können, beispielsweise der Aktor, mindestens ein Teil eines Ventilgehäuses, der Ventilstößel, etc.. Derartige Mengensteuerventile werden bei Kraftstoff-Hochdruckpumpen, die als Kolbenpumpen ausgeführt sind, von Benzin- oder Diesel-Kraftstoffsystemen zur Steuerung des von der Kraftstoff- Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffs eingesetzt. In a further development of this, it is provided that the first valve element comprises a valve tappet with an end face, that the second valve element comprises a valve plate with a fluid passage and that a valve seat for the first valve element is formed on the second valve element and interacts with the end face of the first valve element when closed. This development has the advantage that essential components of the first valve of so-called "quantity control valves" can be adopted unchanged or with only minor changes, for example the actuator, at least part of a valve housing, the valve tappet, etc. Such quantity control valves are used in high-pressure fuel pumps, which are designed as piston pumps, in gasoline or diesel fuel systems to control the fuel delivered by the high-pressure fuel pump.
Derartige Kraftstoff-Hochdruckpumpen verfügen als Einlassventil typischerweise über ein klassisches federbelastetes Rückschlagventil, beispielsweise mit einem plattenförmigen Ventilelement. Durch einen Ventilstößel, der mit einem Aktor verbunden ist, kann das Ventilelement des Einlassventils zeitweise zwangsweise in die geöffnete Stellung beaufschlagt werden. Mindestens die Komponenten Ventilstößel und Aktor - typischerweise ein elektromagnetischer Aktor - können nun zur Realisierung der erfindungsgemäßen Absperrventileinrichtung herangezogen werden. Da das erste Ventil nur als Pilotventil arbeitet und daher nur vergleichsweise geringe hydraulische Kräfte am ersten Ventilelement wirken, können die Komponenten Ventilstößel und Aktor eines klassischen Mengensteuerventils ohne jede oder zumindest ohne wesentliche Änderungen an Aktor und Ventilstößel übernommen werden. Hierdurch werden erhebliche Kosten gespart, und es können vorhandene Fertigungseinrichtungen verwendet werden. Such high-pressure fuel pumps typically have a classic spring-loaded check valve as the inlet valve, for example with a plate-shaped valve element. The valve element of the inlet valve can be temporarily forced open by a valve tappet that is connected to an actuator. into the open position. At least the valve tappet and actuator components - typically an electromagnetic actuator - can now be used to implement the shut-off valve device according to the invention. Since the first valve only works as a pilot valve and therefore only comparatively low hydraulic forces act on the first valve element, the valve tappet and actuator components of a classic quantity control valve can be adopted without any or at least without significant changes to the actuator and valve tappet. This saves considerable costs and existing production facilities can be used.
Zusammen mit den beiden oben erwähnten Vorspanneinrichtungen wirkt die erste Vorspanneinrichtung bei dieser Weiterbildung dann in Schließrichtung beider Ventile, und wirkt die zweite Vorspanneinrichtung in Öffnungsrichtung beider Ventile. Es ist in diesem Fall vorteilhaft, wenn eine Vorspannkraft der in Schließrichtung wirkenden ersten Vorspanneinrichtung größer ist als eine Vorspannkraft der in Öffnungsrichtung wirkenden zweiten Vorspanneinrichtung. Together with the two pre-tensioning devices mentioned above, the first pre-tensioning device in this development then acts in the closing direction of both valves, and the second pre-tensioning device acts in the opening direction of both valves. In this case, it is advantageous if a pre-tensioning force of the first pre-tensioning device acting in the closing direction is greater than a pre-tensioning force of the second pre-tensioning device acting in the opening direction.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass die endseitige Stirnfläche des ersten Ventilelements ballig ausgebildet ist und/oder der Ventilsitz am zweiten Ventilelement eine konische Fläche umfasst. Hierdurch wird eine gute Dichtwirkung und eine Selbstzentrierung des ersten Ventilelements am Ventilsitz des zweiten Ventilelements ermöglicht, und darüber hinaus ein vergleichsweise geringer Durchmesser des Dichtquerschnitts, also jener Abdichtlinie, mittels der das erste Ventilelement bei geschlossenem ersten Ventil am zweiten Ventilelement anliegt, realisiert. Entsprechend ist der Wert der hydraulischen Kraftresultierenden, die am ersten Ventilelements angreift, auch bei einer vergleichsweise hohen Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass relativ gering, so dass der Aktor nur eine vergleichsweise geringe Kraft aufbringen muss, um das erste Ventil zu öffnen. In a further development of this, it is provided that the end face of the first valve element is spherical and/or the valve seat on the second valve element comprises a conical surface. This enables a good sealing effect and self-centering of the first valve element on the valve seat of the second valve element, and also a comparatively small diameter of the sealing cross section, i.e. the sealing line by means of which the first valve element rests on the second valve element when the first valve is closed, is achieved. Accordingly, the value of the hydraulic force resultant that acts on the first valve element is relatively low even with a comparatively high pressure difference between the inlet and the outlet, so that the actuator only has to apply a comparatively small force to open the first valve.
Denkbar ist dabei im Übrigen auch, dass das zweite Ventilelement eine konische Dichtfläche aufweist, die bei geschlossenem zweiten Ventil an einem entsprechenden konischen Ventilsitz anliegt, der beispielsweise an einem - gegebenenfalls mehrteiligen - Ventilgehäuse der Absperrventileinrichtung ausgebildet ist. Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass das zweite Ventilelement am ersten Ventilelement im Gleitsitz geführt ist. Hierdurch wird die Montage vereinfacht und die Zuverlässigkeit im Betrieb der Absperrventileinrichtung erhöht. Möglich ist beispielsweise, dass das zweite Ventilelement insgesamt zylindrisch topfförmig ist und mittels seiner zylindrischen Seitenwand auf dem zylindrischen Ventilstößel geführt ist. Der Ventilsitz für das erste Ventilelement wäre in diesem Fall am „Boden“ des zweiten topfförmigen Ventilelements ausgebildet. Der Strömungsweg für das Fluid bei geöffnetem ersten Ventil könnte dann beispielsweise durch mindestens eine Öffnung in der Umfangswand des zweite Ventilelements und mindestens eine - vorzugsweise zentrische - Öffnung im Boden des zweiten Ventilelements bereitgestellt werden. It is also conceivable that the second valve element has a conical sealing surface which, when the second valve is closed, rests against a corresponding conical valve seat which is formed, for example, on a - possibly multi-part - valve housing of the shut-off valve device. In a further development of this, it is provided that the second valve element is guided in a sliding seat on the first valve element. This simplifies assembly and increases the reliability of the shut-off valve device during operation. It is possible, for example, for the second valve element to be cylindrical and pot-shaped overall and to be guided on the cylindrical valve tappet by means of its cylindrical side wall. In this case, the valve seat for the first valve element would be formed on the "bottom" of the second pot-shaped valve element. The flow path for the fluid when the first valve is open could then be provided, for example, by at least one opening in the peripheral wall of the second valve element and at least one - preferably central - opening in the bottom of the second valve element.
Bei einer Weiterbildung hierzu ist vorgesehen, dass das zweite Ventilelement aus einem dichtenden Kunststoff hergestellt ist. Hierdurch wird ebenfalls die Zuverlässigkeit im Betrieb der Absperrventileinrichtung erhöht. Beispielsweise kann das zweite Ventilelement ein Elastomermaterial, PEEK, PTFE, Vespel, oder einen ähnlichen Dichtungswerkstoff umfassen bzw. aus einem solchen hergestellt sein. In a further development, the second valve element is made from a sealing plastic. This also increases the reliability of the shut-off valve device during operation. For example, the second valve element can comprise an elastomer material, PEEK, PTFE, Vespel, or a similar sealing material or can be made from such a material.
Die vorliegende Erfindung betrifft, wie bereits oben erwähnt, auch eine Druckregeleinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, beispielsweise gasförmigem Wasserstoff, wie es eingangs beschrieben wurde. Die Druckregeleinrichtung ist insbesondere eine Niederdruck-Druckregeleinrichtung, die insbesondere den Druck in einer stromabwärts von ihr angeordneten Verteilerkammer regelt, an die wiederum mehrere Injektoren angeschlossen sind. Erfindungsgemäß weist die Druckregeleinrichtung eine Absperrventileinrichtung der obigen Art auf. Die Druckregeleinrichtung kann dabei zusammen mit der Absperrventileinrichtung und einem oder mehreren Druckregelventilen und/oder einem oder mehreren Drucksensoren ein zusammenhängendes, beispielsweise modular aufgebautes Bauteil bilden. As already mentioned above, the present invention also relates to a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, for example gaseous hydrogen, as described at the beginning. The pressure control device is in particular a low-pressure pressure control device which in particular controls the pressure in a distribution chamber arranged downstream of it, to which in turn several injectors are connected. According to the invention, the pressure control device has a shut-off valve device of the above type. The pressure control device can form a coherent, for example modular, component together with the shut-off valve device and one or more pressure control valves and/or one or more pressure sensors.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich noch, wie ebenfalls bereits oben erwähnt, ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit vorzugsweise gasförmigem Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, umfassend einen Brennstoffspeicher, mindestens eine Druckregeleinrichtung, beispielsweise eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung und/oder eine stromabwärts von der Hochdruck-Druckregeleinrichtung angeordnete Niederdruck-Druckregeleinrichtung, eine stromabwärts von der mindestens einen Druckregeleinrichtung angeordnete Verteilerkammer und eine Mehrzahl von an die Verteilerkammer angeschlossenen Injektoren. Es ist vorteilhaft, wenn mindestens eine Druckregeleinrichtung eine Absperrventileinrichtung der obigen Art umfasst. Finally, as already mentioned above, the present invention relates to a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, for example Hydrogen, comprising a fuel storage device, at least one pressure control device, for example a high-pressure pressure control device and/or a low-pressure pressure control device arranged downstream of the high-pressure pressure control device, a distribution chamber arranged downstream of the at least one pressure control device and a plurality of injectors connected to the distribution chamber. It is advantageous if at least one pressure control device comprises a shut-off valve device of the above type.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In dieser zeigen: Embodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying drawings, in which:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffversorgungssystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, mit einer Druckregeleinrichtung, die wiederum eine Absperrventileinrichtung umfasst; Figure 1 is a schematic representation of a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, with a pressure control device, which in turn comprises a shut-off valve device;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Druckregeleinrichtung von Figur 1 ; Figure 2 is a perspective view of a first embodiment of the pressure control device of Figure 1;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Druckregeleinrichtung von Figur 1 ; Figure 3 is a perspective view of a second embodiment of the pressure control device of Figure 1;
Figur 4 ein hydraulisches Ersatzschaltbild der Absperrventileinrichtung von Figur 1 ; Figure 4 is a hydraulic equivalent circuit diagram of the shut-off valve device of Figure 1;
Figur 5 einen Schnitt durch die Absperrventileinrichtung von Figur 1 ; Figure 5 is a section through the shut-off valve device of Figure 1;
Figur 6 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ventilelements der Absperrventileinrichtung von Figur 1 ; und Figure 6 is a perspective view of a second valve element of the shut-off valve device of Figure 1; and
Figur 7 eine geschnittene perspektivische Darstellung durch die Absperrventileinrichtung von Figur 1. Nachfolgend tragen funktionsäquivalente Elemente und Bereiche in unterschiedlichen Figuren und in unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen. Sie werden im Normalfall nur bei der ersten Erwähnung im Detail beschrieben. Darüber hinaus sind aus Gründen der Vereinfachung nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen eingetragen. Figure 7 is a sectional perspective view through the shut-off valve device of Figure 1. In the following, functionally equivalent elements and areas in different figures and in different embodiments have the same reference symbols. They are normally only described in detail when they are first mentioned. In addition, for the sake of simplicity, not all reference symbols are entered in all figures.
Ein Brennstoffversorgungssystem trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es dient zur Versorgung einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine mit einem insbesondere gasförmigen Brennstoff, vorliegend beispielsweise gasförmigem Wasserstoff. A fuel supply system is designated overall by reference numeral 10 in Figure 1. It serves to supply an internal combustion engine (not shown) with a fuel, in particular a gaseous fuel, in this case for example gaseous hydrogen.
Der Wasserstoff ist in flüssiger Form unter hohem Druck, beispielsweise ungefähr 700 bar, in einem tankartigen Brennstoffspeicher 12 gespeichert. The hydrogen is stored in liquid form under high pressure, for example approximately 700 bar, in a tank-like fuel storage unit 12.
Dieser kann über einen Füllanschluss 14 befüllt werden. Am Brennstoffspeicher 12 ist ferner eine integrierte Einheit 16 aus einem Tankventil zur Befüllung und Abgabe von Wasserstoff in bzw. aus dem Brennstoffspeicher 12 und einem Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des aus dem Brennstoffspeicher 12 kommenden gasförmigen Wasserstoffs angeordnet. This can be filled via a filling connection 14. An integrated unit 16 comprising a tank valve for filling and dispensing hydrogen into or out of the fuel storage 12 and a temperature sensor for detecting the temperature of the gaseous hydrogen coming from the fuel storage 12 is also arranged on the fuel storage 12.
Der gasförmige Wasserstoff gelangt über eine Druckleitung 18 zunächst zu einem Filter 20 und von dort weiter zu einer Hochdruck-Druckregeleinrichtung 22. Diese reduziert den Druck des gasförmigen Wasserstoffs beispielsweise auf einen Druck im Bereich von 40 bar. Die Druckleitung 18 führt von der Hochdruck- Druckregeleinrichtung 22 weiter zu einem Drucksensor 24, einen weiteren Filter 26 und eine optionale Temperiereinrichtung 28 schließlich zu einer Niederdruck- Druckregeleinrichtung 30. The gaseous hydrogen first reaches a filter 20 via a pressure line 18 and from there to a high-pressure pressure control device 22. This reduces the pressure of the gaseous hydrogen to a pressure in the range of 40 bar, for example. The pressure line 18 leads from the high-pressure pressure control device 22 to a pressure sensor 24, another filter 26 and an optional temperature control device 28 and finally to a low-pressure pressure control device 30.
Die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 umfasst vorliegend eine Absperrventileinrichtung 32, stromabwärts von dieser zwei hydraulisch parallele Druckregelventile 34 und zwischen Absperrventileinrichtung 32 und den beiden Druckregelventilen 34 einen Niederdruck-Drucksensor 35. Die beiden Druckregelventile 34 sind identisch aufgebaut und sind typischerweise Proportionalventile. Durch die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 wird der Druck in der Druckleitung 18 nochmals abgesenkt von dem eingangsseitigen vorliegend beispielhaften Druck von ungefähr 40 bar auf einen Druck beispielsweise von ungefähr 15 bar. Die den Druckregelventilen 34 vorgeschaltete Absperrventileinrichtung 32 ist dann, wenn das Brennstoffversorgungssystem 10 nicht in Betrieb ist, geschlossen. Hierdurch wird ein unerwünschter Gasaustritt verhindert. The low-pressure pressure control device 30 comprises a shut-off valve device 32, downstream of this two hydraulically parallel pressure control valves 34 and between the shut-off valve device 32 and the two pressure control valves 34 a low-pressure pressure sensor 35. The two pressure control valves 34 are identically constructed and are typically proportional valves. The low-pressure pressure control device 30 reduces the pressure in the pressure line 18 again from the inlet-side pressure of approximately 40 bar to a pressure of approximately 15 bar, for example. The pressures supplied to the pressure control valves 34 The upstream shut-off valve device 32 is closed when the fuel supply system 10 is not in operation. This prevents unwanted gas leakage.
Stromabwärts von der Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 führt die Druckleitung 18 zu einer Verteilerkammer 36, die beispielsweise als längliches Rohr ausgebildet sein kann in der Art eines typischen Kraftstoffrails, wie es von Benzin- und Diesel-Kraftstoffsystemen bekannt ist. Der in der Verteilerkammer 36 herrschende Gasdruck wird von einem Drucksensor 37 erfasst. Downstream of the low-pressure pressure control device 30, the pressure line 18 leads to a distribution chamber 36, which can be designed, for example, as an elongated tube in the manner of a typical fuel rail, as is known from gasoline and diesel fuel systems. The gas pressure prevailing in the distribution chamber 36 is detected by a pressure sensor 37.
An die Verteilerkammer 36 sind mehrere Injektoren 38 angeschlossen, die den gasförmigen Wasserstoff vorliegend beispielhaft in Brennräume 40 der Brennkraftmaschine direkt einblasen. Der gasförmige Wasserstoff wird in den Brennräumen 40 mit Luftsauerstoff gemischt, und dieses Gemisch wird durch eine jeweilige Zündeinrichtung 42 entzündet. Typischerweise handelt es sich bei der Brennkraftmaschine um eine 2-Takt- oder 4-Takt-Kolben-Brennkraftmaschine von einer weitgehend üblichen Bauart. Beispielsweise wird eine solche Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Sie kann aber auch beispielsweise stationär zum Antrieb eines Generators zur Stromerzeugung verwendet werden. Several injectors 38 are connected to the distribution chamber 36, which in this case blow the gaseous hydrogen directly into combustion chambers 40 of the internal combustion engine. The gaseous hydrogen is mixed with atmospheric oxygen in the combustion chambers 40, and this mixture is ignited by a respective ignition device 42. The internal combustion engine is typically a 2-stroke or 4-stroke piston internal combustion engine of a largely conventional design. For example, such an internal combustion engine is used to drive a motor vehicle. However, it can also be used stationary, for example, to drive a generator to generate electricity.
Gesteuert werden das Brennstoffversorgungssystem 10 und seine Komponenten durch eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 44, die über einen oder mehrere entsprechende Mikroprozessoren, einen Speicher für Programmcode, etc., verfügt. Diese erhält Signale unter anderem vom Temperatursensor 16, dem Drucksensor 24, dem Drucksensor 37, etc. Die Steuer- und Regeleinrichtung 44 steuert verschiedene Komponenten des Brennstoffversorgungssystems 10 an, unter anderem die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 sowie die Zündeinrichtungen 42. Ferner wird auch eine Steuereinrichtung 46 von der Steuer- und Regeleinrichtung 44 angesteuert, die wiederum spezifisch den Betrieb des Brennstoffspeichers 12 steuert bzw. regelt. The fuel supply system 10 and its components are controlled by an electronic control and regulating device 44, which has one or more corresponding microprocessors, a memory for program code, etc. This receives signals from, among others, the temperature sensor 16, the pressure sensor 24, the pressure sensor 37, etc. The control and regulating device 44 controls various components of the fuel supply system 10, including the low-pressure pressure control device 30 and the ignition devices 42. Furthermore, a control device 46 is also controlled by the control and regulating device 44, which in turn specifically controls or regulates the operation of the fuel storage device 12.
Die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 ist in einer erste Ausführungsform in Figur 2 mit einem einzigen Druckregelventil 34 gezeigt. Zu der Niederdruck- Druckregeleinrichtung 30 gehört dabei ein Gehäuse 48 mit einem einlassseitigen Anschlussstutzen 50 und einem auslassseitigen Anschlussstutzen 52. Das Gehäuse 48 integriert das Druckregelventil 34, die Absperrventileinrichtung 32 und den Niederdruck-Drucksensor 35 zu einer zusammengehörenden Baueinheit. Beim Gehäuse 48 kann es sich um einen gefrästen Aluminiumblock handeln. Bei der in Figur 3 gezeigten Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30, die eine zweite Ausführungsform ist, sind - entsprechend Figur 1 - zwei Druckregelventile 34 vorhanden, die zueinander parallel geschaltet sind. The low-pressure pressure control device 30 is shown in a first embodiment in Figure 2 with a single pressure control valve 34. The low-pressure pressure control device 30 includes a housing 48 with an inlet-side connection piece 50 and an outlet-side connection piece 52. The Housing 48 integrates the pressure control valve 34, the shut-off valve device 32 and the low-pressure pressure sensor 35 into a single structural unit. The housing 48 can be a milled aluminum block. The low-pressure pressure control device 30 shown in Figure 3, which is a second embodiment, has - as shown in Figure 1 - two pressure control valves 34 that are connected in parallel to one another.
Der ganz grundsätzliche Aufbau der Absperrventileinrichtung 32 geht aus Figur 4 hervor. Die Absperrventileinrichtung 32 umfasst einen Einlass 54 und einen Auslass 56. Der Einlass 54 ist vorliegend beispielhaft identisch zum einlassseitigen Anschlussstutzen 50. Der Auslass 56 führt vorliegend beispielhaft zum Niederdruck-Drucksensor 35 und weiter zum Druckregelventil 34 bzw. zu den Druckregelventilen 34. Ferner gehören zu der Absperrventileinrichtung 32 zwei hydraulisch parallel zueinander angeordnete Ventile, nämlich ein erstes Ventil 58 und ein zweites Ventil 60. Beide Ventile 58 und 60 sind vorliegend als Schaltventile ausgeführt jeweils mit einer geschlossenen und einer offenen Schaltstellung. The very basic structure of the shut-off valve device 32 is shown in Figure 4. The shut-off valve device 32 comprises an inlet 54 and an outlet 56. The inlet 54 is, for example, identical to the inlet-side connection piece 50. The outlet 56 leads, for example, to the low-pressure pressure sensor 35 and further to the pressure control valve 34 or to the pressure control valves 34. Furthermore, the shut-off valve device 32 includes two valves arranged hydraulically parallel to one another, namely a first valve 58 and a second valve 60. Both valves 58 and 60 are designed as switching valves, each with a closed and an open switching position.
Das erste Ventil 58 weist ein in Figur 4 noch nicht gezeigtes erstes Ventilelement auf, welches durch eine erste Vorspanneinrichtung 62 in Schließrichtung beaufschlagt wird, und welches durch einen ansteuerbaren Aktor 64 in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist. Wie weiter unten noch dargelegt werden wird, kann es sich bei dem Aktor 64 beispielsweise um einen elektromagnetischen Aktor handeln, wie er von Mengensteuerventilen zur Steuerung der Fördermenge von Kolbenpumpen bei Diesel- und Benzin- Kraftstoffsystemen bekannt ist. The first valve 58 has a first valve element, not yet shown in Figure 4, which is acted upon in the closing direction by a first pre-tensioning device 62 and which can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator 64. As will be explained further below, the actuator 64 can be, for example, an electromagnetic actuator, as is known from quantity control valves for controlling the delivery quantity of piston pumps in diesel and gasoline fuel systems.
Das erste Ventilelement des ersten Ventils 58 wird ferner durch den am Einlass 54 herrschenden Fluiddruck in Schließstellung und den am Auslass 56 herrschenden Fluiddruck in Öffnungsstellung beaufschlagt, was durch entsprechende gestrichelte Linien angedeutet ist. Wie ebenfalls weiter unten noch dargelegt werden wird, ist in der Öffnungsstellung der Durchflussquerschnitt des ersten Ventils 58 relativ klein, was in Figur 4 durch eine Drossel 66 angedeutet ist. Das zweite Ventil 60 weist ein in Figur 4 ebenfalls noch nicht gezeigtes zweites Ventilelement auf, welches durch eine zweite Vorspanneinrichtung 68 in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, und welches ebenfalls durch den am Einlass 54 herrschenden Fluiddruck in Schließrichtung und durch den am Auslass 56 herrschenden Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, was wiederum durch entsprechende gestrichelte Linien angedeutet ist. Eine Vorspannkraft F1 der ersten Vorspanneinrichtung 62 ist größer als eine Vorspannkraft F2 der zweiten Vorspanneinrichtung 68. Das zweite Ventil 60 ist mit dem ersten Ventil 58 mechanisch in Schließrichtung derart gekoppelt, dass es schließt bzw. geschlossen ist, wenn das erste Ventil 58 schließt bzw. geschlossen ist. Die Koppelung ist aber so, dass das erste Ventil 58 öffnen kann, ohne dass hierdurch das zweite Ventil 60 mechanisch in Öffnungsstellung gezwungen wird. Die mechanische Koppelung ist in Figur 4 durch eine strichpunktierte Linie 70 angedeutet. The first valve element of the first valve 58 is also subjected to the fluid pressure prevailing at the inlet 54 in the closed position and the fluid pressure prevailing at the outlet 56 in the open position, which is indicated by corresponding dashed lines. As will also be explained further below, the flow cross section of the first valve 58 is relatively small in the open position, which is indicated in Figure 4 by a throttle 66. The second valve 60 has a second valve element, also not shown in Figure 4, which is acted upon in the opening direction by a second prestressing device 68 and which is also acted upon in the closing direction by the fluid pressure prevailing at the inlet 54 and in the opening direction by the fluid pressure prevailing at the outlet 56, which in turn is indicated by corresponding dashed lines. A prestressing force F1 of the first prestressing device 62 is greater than a prestressing force F2 of the second prestressing device 68. The second valve 60 is mechanically coupled to the first valve 58 in the closing direction such that it closes or is closed when the first valve 58 closes or is closed. The coupling is such, however, that the first valve 58 can open without the second valve 60 being mechanically forced into the open position. The mechanical coupling is indicated in Figure 4 by a dash-dotted line 70.
Die Absperrventileinrichtung 32 funktioniert wie folgt: ist die Brennkraftmaschine nicht im Betrieb und das Brennstoffversorgungssystem 10 ausgeschaltet, ist der Aktor 64 nicht betätigt, also stromlos. Durch die Vorspannkraft F1 der ersten Vorspanneinrichtung 62 wird das erste Ventil 58 in die geschlossene Stellung gedrückt, und hierdurch wird zwingend auch das zweite Ventil 60 in die geschlossene Stellung gedrückt. Somit ist die Absperrventileinrichtung 32 insgesamt geschlossen. Am Einlass 54 herrscht der oben erwähnte beispielhafte Fluiddruck von ungefähr 40 bar, am Auslass 56 der oben erwähnte beispielhafte Fluiddruck von ungefähr 15 bar. The shut-off valve device 32 functions as follows: if the internal combustion engine is not in operation and the fuel supply system 10 is switched off, the actuator 64 is not actuated, i.e. without current. The preload force F1 of the first preload device 62 pushes the first valve 58 into the closed position, and this also forces the second valve 60 into the closed position. The shut-off valve device 32 is therefore closed as a whole. The above-mentioned exemplary fluid pressure of approximately 40 bar prevails at the inlet 54, and the above-mentioned exemplary fluid pressure of approximately 15 bar prevails at the outlet 56.
Wird der Aktor 64 bestromt, wird das erste Ventilelement gegen die Vorspannkraft F1 der ersten Vorspanneinrichtung 62 und gegen die hydraulische Kraft des am Einlass 54 herrschenden Fluiddrucks geöffnet. Somit strömt Wasserstoffgas durch die Drossel 66 zum Auslass 56, wodurch dort der Druck steigt und der Druck am Einlass 54 sinkt. Durch diese sich verändernde Druckdifferenz zwischen Einlass 54 und Auslass 56 und die Vorspannkraft F2 der zweiten Vorspanneinrichtung 68 wird das zweite Ventilelement des zweiten Ventils 60 in die Öffnungsstellung gedrückt. Hierdurch wird der vergleichsweise große Öffnungsquerschnitt des zweiten Ventils 60 freigegeben, so dass nun Wasserstoffgas weitgehend ungehindert vom Einlass 54 zum Auslass 56 strömen kann. Am Auslass 56 herrscht nun ein nur geringfügig niedrigerer Druck als am Einlass 54. If the actuator 64 is energized, the first valve element is opened against the preload force F1 of the first preload device 62 and against the hydraulic force of the fluid pressure prevailing at the inlet 54. Hydrogen gas thus flows through the throttle 66 to the outlet 56, whereby the pressure there increases and the pressure at the inlet 54 decreases. Due to this changing pressure difference between the inlet 54 and outlet 56 and the preload force F2 of the second preload device 68, the second valve element of the second valve 60 is pressed into the open position. This releases the comparatively large opening cross-section of the second valve 60, so that hydrogen gas can now flow largely unhindered from the inlet 54 to the outlet 56. can flow. The pressure at the outlet 56 is now only slightly lower than at the inlet 54.
Soll die Absperrventileinrichtung 32 wieder geschlossen werden, wird die Aktivierung des Aktors 64 beendet, dieser also beispielsweise stromlos geschaltet. Aufgrund der Vorspannkraft F1 der ersten Vorspanneinrichtung 62 wird das erste Ventilelement des ersten Ventils 58 nun in die Schließstellung gedrückt. Aufgrund der mechanischen Koppelung 70 nimmt es dabei das zweite Ventilelement des zweiten Ventils 60 gegen die Vorspannkraft F2 der zweiten Vorspanneinrichtung 68 in die Schließstellung mit. If the shut-off valve device 32 is to be closed again, the activation of the actuator 64 is terminated, i.e. it is de-energized, for example. Due to the preload force F1 of the first preload device 62, the first valve element of the first valve 58 is now pushed into the closed position. Due to the mechanical coupling 70, it takes the second valve element of the second valve 60 with it into the closed position against the preload force F2 of the second preload device 68.
Eine mögliche konkrete Ausführung der Absperrventileinrichtung 32 wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 5-7 erläutert: der Aktor 64 umfasst eine Magnetbaugruppe 72, die identisch ist zu den Magnetbaugruppen der oben erwähnten Mengensteuerventile von Benzin- und Diesel-Kraftstoffpumpen. Sie umfasst ein fluiddichtes Gehäuse 74 mit einem vorliegend beispielhaft ringförmigen Elektromagneten 76, der mit einem elektrischen Anschluss 78 verbunden ist. Ferner umfasst die Magnetbaugruppe 72 einen ringförmigen Anker 80, der mit einer Stirnseite zu einem Polkörper 81 benachbart ist. Dieser ist fest mit einem nadelartigen Ventilstößel 82 (daher auch als "Ventilnadel" bezeichnet) verbunden, der ebenfalls weitgehend identisch zu typischen Ventilstößeln der besagten Mengensteuerventile ausgeführt sein kann. A possible concrete embodiment of the shut-off valve device 32 will now be explained with reference to Figures 5-7: the actuator 64 comprises a magnet assembly 72, which is identical to the magnet assemblies of the above-mentioned quantity control valves of gasoline and diesel fuel pumps. It comprises a fluid-tight housing 74 with an electromagnet 76, which is an annular electromagnet in the present example, which is connected to an electrical connection 78. The magnet assembly 72 also comprises an annular armature 80, one end of which is adjacent to a pole body 81. This is firmly connected to a needle-like valve tappet 82 (hence also referred to as a "valve needle"), which can also be designed to be largely identical to typical valve tappets of the said quantity control valves.
An dem Ventilstößel 82 ist ein Ringbund 84 vorhanden, und in ein Verbindungsstück 86, welches das Gehäuse 74 mit dem Gehäuse 48 verbindet, ist ein Gegenhalter 88 eingepresst. Die oben erwähnte erste Vorspanneinrichtung 62 ist in Form einer Spiralfeder zwischen dem Ringbund 84 und dem Gegenhalter 88 verspannt. Im Verbindungsstück 86 ist ferner eine Anschlagplatte 90 vorhanden, die mit einem Abschnitt des Ringbunds 84 so zusammenwirkt, dass hierdurch eine Bewegung des Ventilstößels 82 in den Figuren nach oben begrenzt wird. An annular collar 84 is provided on the valve tappet 82, and a counterholder 88 is pressed into a connecting piece 86, which connects the housing 74 to the housing 48. The above-mentioned first pretensioning device 62 is clamped in the form of a spiral spring between the annular collar 84 and the counterholder 88. The connecting piece 86 also contains a stop plate 90, which interacts with a section of the annular collar 84 in such a way that an upward movement of the valve tappet 82 in the figures is thereby limited.
Auf das in den Figuren 5 und 7 untere Ende des Ventilstößels 82 ist ein topfförmiges Element 92 aufgesetzt, welches einen plattenartigen Boden 94, eine zylindrische Umfangswand 96 und einen sich vom in den Figuren oberen Rand der Umfangswand 94 nach radial außen erstreckenden Ringbund 98 umfasst. In dem plattenartigen Boden 94 ist eine vergleichsweise kleine zentrische Durchgangsöffnung 100 vorhanden. Wie aus Figur 6 hervorgeht, sind in der zylindrische Umfangswand 962 diametral gegenüberliegende und in der Draufsicht im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Durchgangsöffnungen 102 vorhanden. A pot-shaped element 92 is placed on the lower end of the valve tappet 82 in Figures 5 and 7, which comprises a plate-like base 94, a cylindrical peripheral wall 96 and an annular collar 98 extending radially outward from the upper edge of the peripheral wall 94 in the figures. In A comparatively small central through-opening 100 is present in the plate-like base 94. As can be seen from Figure 6, there are through-openings 102 in the cylindrical peripheral wall 962 which are diametrically opposite and have a substantially circular cross-section in plan view.
Wie insbesondere aus Figur 7 hervorgeht, ist eine dem Ventilstößel 82 zugewandte Ringfläche 104 des Bodens 94 leicht konisch ausgebildet, und ist eine dem Boden 94 zugewandte endseitige Stirnfläche 106 des Ventilstößels 82 leicht ballig ausgebildet. In der in den Figuren 5 und 7 gezeigten relativen Stellung des Ventilstößels 82 zum topfförmigen Element 92 liegt die Stirnfläche 106 an der Ringfläche 104 in einem Bereich knapp radial außerhalb von der zentrischen Durchgangsöffnung 100 linienhaft an. As can be seen in particular from Figure 7, an annular surface 104 of the base 94 facing the valve tappet 82 is slightly conical, and an end face 106 of the valve tappet 82 facing the base 94 is slightly spherical. In the relative position of the valve tappet 82 to the cup-shaped element 92 shown in Figures 5 and 7, the face 106 rests linearly on the annular surface 104 in an area just radially outside of the central through-opening 100.
In das Gehäuse 48 ist ein Ventilkörper 108 eingesetzt, der gegenüber dem Gehäuse 48 vorliegend beispielhaft durch einen O-Ring 110 abgedichtet ist. In den Ventilkörper 108 ist ein Ventilsitzkörper 112 eingepresst, der gegenüber dem Ventilkörper 108 durch einen O-Ring 114 abgedichtet ist. Eine radiale Bohrung im Ventilkörper 108 bildet vorliegend beispielhaft den Einlass 54, eine axiale Bohrung im Ventilsitzkörper 112 bildet vorliegend beispielhaft den Auslass 56. Am oberen Rand der axialen Bohrung 56 im Ventilsitzkörper 112 weist dieser eine konische Schräge 116 auf, die mit einer entsprechenden konischen Schräge 118 am topfförmigen Element 92 bzw. an dessen Boden 94 Zusammenwirken kann. A valve body 108 is inserted into the housing 48 and is sealed from the housing 48 by an O-ring 110, for example. A valve seat body 112 is pressed into the valve body 108 and is sealed from the valve body 108 by an O-ring 114. A radial bore in the valve body 108 forms the inlet 54, for example, and an axial bore in the valve seat body 112 forms the outlet 56, for example. At the upper edge of the axial bore 56 in the valve seat body 112, the latter has a conical bevel 116, which can interact with a corresponding conical bevel 118 on the cup-shaped element 92 or on its base 94.
Zwischen dem Ventilsitzkörper 112 und dem Ringbund 98 ist die zweite Vorspanneinrichtung 68, die vorliegend beispielhaft ebenfalls durch eine Spiralfeder gebildet wird, verspannt. Eine Bewegung des topfförmigen Elements 92 in den Figuren 5 und 7 nach oben wird durch den Ventilkörper 108 begrenzt. Während der Ventilstößel 82 aus Metall hergestellt ist, ist das topfförmige Element 92 vorliegend beispielhaft aus einem dichtenden Kunststoff hergestellt, beispielsweise einem Elastomermaterial, aus PEEK, PTFE, Vespel oder ähnlichen Dichtungswerkstoffen. Das Verbindungsstück 86 ist am Gehäuse 48 vorzugsweise verschweißt, beispielsweise durch KEEP- Schweißen oder Laserschweißen. Gleiches gilt für das Verbindungsstück 86 zum Gehäuse 48. Der elektrische Anschluss 78 ist vorliegend beispielhaft mit dem Gehäuse 74 vergossen. The second pre-tensioning device 68, which in the present case is also formed by a spiral spring, is clamped between the valve seat body 112 and the annular collar 98. An upward movement of the cup-shaped element 92 in Figures 5 and 7 is limited by the valve body 108. While the valve tappet 82 is made of metal, the cup-shaped element 92 in the present case is made of a sealing plastic, for example an elastomer material, PEEK, PTFE, Vespel or similar sealing materials. The connecting piece 86 is preferably welded to the housing 48, for example by KEEP welding or laser welding. The same applies to the connecting piece 86 to the housing 48. In the present example, the electrical connection 78 is encapsulated in the housing 74.
Der Ventilstößel 82 bildet das oben erwähnte erste Ventilelement, der Boden 94 des topfförmigen Element 92 bildet das oben erwähnte zweite Ventilelement. Durch die Innenseite der Umfangswand 96 ist das topfförmige Element 92 und mit diesem auch das zweite Ventilelement 94 im Gleitsitz auf dem ersten Ventilelement bzw. dem Ventilstößel 82 geführt. Die Ringfläche 104 am topfförmigen Element 92 bildet einen Ventilsitz für das erste Ventilelement 82. Die konische Schräge 116 am Ventilsitzkörper 112 bildet einen Ventilsitz für das zweite Ventilelement 94. The valve tappet 82 forms the above-mentioned first valve element, the bottom 94 of the cup-shaped element 92 forms the above-mentioned second valve element. The cup-shaped element 92 and with it the second valve element 94 are guided through the inside of the peripheral wall 96 in a sliding seat on the first valve element or the valve tappet 82. The annular surface 104 on the cup-shaped element 92 forms a valve seat for the first valve element 82. The conical bevel 116 on the valve seat body 112 forms a valve seat for the second valve element 94.
Die in den Figuren 5-7 gezeigte Absperrventileinrichtung 32 funktioniert wie folgt: bei geschlossener Absperrventileinrichtung 32 ist der Elektromagnet 76 unbestromt. Der Ventilstößel 82 wird somit mit seiner balligen endseitigen Stirnfläche 106 von der ersten Vorspanneinrichtung 62 in den Figuren 5 und 7 nach unten gegen die konische Ringfläche 104 am Boden 94 des topfförmigen Elements 92 gedrückt, und hierdurch wird dieses wiederum mit der konischen Schräge 118 gegen die konische Schräge 116 am Ventilsitzkörper 112 gedrückt. Hierdurch wird die oben erwähnte mechanische Koppelung 70 zwischen dem ersten Ventilelement 82 des ersten Ventils 58 und dem zweiten Ventilelement 94 des zweiten Ventils 60 in Schließrichtung realisiert. Dabei ist, wie bereits im Zusammenhang mit Figur 4 erwähnt wurde, die in Schließrichtung wirkende Vorspannkraft F1 der ersten Vorspanneinrichtung 62 größer als die in Öffnungsrichtung wirkende Vorspannkraft F2 der zweiten Vorspanneinrichtung 68. The shut-off valve device 32 shown in Figures 5-7 functions as follows: when the shut-off valve device 32 is closed, the electromagnet 76 is de-energized. The valve tappet 82 is thus pressed downwards with its spherical end face 106 by the first pre-tensioning device 62 in Figures 5 and 7 against the conical annular surface 104 on the bottom 94 of the pot-shaped element 92, and this in turn is pressed with the conical slope 118 against the conical slope 116 on the valve seat body 112. This realizes the above-mentioned mechanical coupling 70 between the first valve element 82 of the first valve 58 and the second valve element 94 of the second valve 60 in the closing direction. As already mentioned in connection with Figure 4, the preload force F1 of the first preload device 62 acting in the closing direction is greater than the preload force F2 of the second preload device 68 acting in the opening direction.
Wird der Elektromagnet 76 bestromt, werden der Anker 80 in den Figuren 5 und 7 nach oben und somit der mit dem Anker 80 fest verbundene Ventilstößel 82 gegen die Vorspannkraft F1 der ersten Vorspanneinrichtung 62 vom Ventilsitz 104 am zweiten Ventilelement 94 weg beaufschlagt. Somit hebt die endseitige Stirnfläche 106 vom Ventilsitz 104 ab. Dies wird auch dadurch erleichtert, dass der am Einlass 54 herrschende Fluiddruck über einen großen Bereich der endseitigen Stirnfläche 106 am Ventilstößel 82 wirken kann. In der Folge kann Wasserstoffgas vom Einlass 54 über die radialen Durchgangsöffnungen 102 und die zentrische Durchgangsöffnung 100 zum Auslass 56 strömen, wodurch der Druck am Auslass 56, wie bereits oben im Zusammenhang mit Figur 4 erläutert wurde, ansteigt, und wodurch der Druck am Einlass 54, wie ebenfalls bereits oben erläutert wurde, sinkt. If the electromagnet 76 is energized, the armature 80 in Figures 5 and 7 is pushed upwards and thus the valve tappet 82, which is firmly connected to the armature 80, is pushed away from the valve seat 104 on the second valve element 94 against the preloading force F1 of the first preloading device 62. The end face 106 thus lifts off the valve seat 104. This is also facilitated by the fact that the fluid pressure prevailing at the inlet 54 can act over a large area of the end face 106 on the valve tappet 82. As a result, hydrogen gas can flow from the inlet 54 via the radial through-openings 102 and the central through-opening 100 to the outlet 56, whereby the Pressure at the outlet 56, as already explained above in connection with Figure 4, increases, and as a result the pressure at the inlet 54, as also already explained above, decreases.
Hierdurch sinkt die in Schließrichtung des zweiten Ventilelements 94 wirkende Druckdifferenz zwischen der dem Ventilstößel 82 zugewandten Ringfläche 104 und der dem Auslass 56 zugewandten Ringfläche (ohne Bezugszeichen) am zweiten Ventilelement 94, bis die in Öffnungsrichtung wirkende Vorspannkraft F2 der zweiten Vorspanneinrichtung 68 ausreicht, um das zweite Ventilelement 94 mit der konischen Schräge 118 vom Ventilsitz 116 am Ventilsitzkörper 112 abzuheben. Jetzt kann das Wasserstoffgas zusätzlich auch durch den entstehenden Ringspalt zwischen dem zweiten Ventilelement 94 und dem Ventilsitzkörper 112 vom Einlass 54 zum Auslass 56 strömen. As a result, the pressure difference acting in the closing direction of the second valve element 94 between the annular surface 104 facing the valve tappet 82 and the annular surface (without reference symbol) on the second valve element 94 facing the outlet 56 decreases until the preload force F2 of the second preload device 68 acting in the opening direction is sufficient to lift the second valve element 94 with the conical slope 118 from the valve seat 116 on the valve seat body 112. The hydrogen gas can now also flow through the resulting annular gap between the second valve element 94 and the valve seat body 112 from the inlet 54 to the outlet 56.
Währenddessen wird der Elektromagnet 76 weiterhin bestromt. Um die Absperrventileinrichtung 32 in der geöffneten Stellung zu halten, ist jedoch nur ein verringerter Haltestrom erforderlich, da der Abstand zwischen dem Anker 80 und dem Polkörper 81 (also der sogenannte Restluftspalt) durch die Bewegung des Ventilstößels 82 zusammen mit dem Anker 80 minimal geworden ist. In the meantime, the electromagnet 76 continues to be energized. However, in order to hold the shut-off valve device 32 in the open position, only a reduced holding current is required, since the distance between the armature 80 and the pole body 81 (i.e. the so-called residual air gap) has become minimal due to the movement of the valve tappet 82 together with the armature 80.
Soll die Absperrventileinrichtung 32 wieder geschlossen werden, wird die Bestromung des Elektromagneten 76 beendet, wodurch der Ventilstößel 82 durch die Vorspannkraft F1 der ersten Vorspanneinrichtung 62 gegen das zweite Ventilelement 94 gedrückt und dieses hierdurch mitgenommen und schließlich gegen den Ventilsitz 116 gedrückt wird. If the shut-off valve device 32 is to be closed again, the current supply to the electromagnet 76 is stopped, whereby the valve tappet 82 is pressed against the second valve element 94 by the preload force F1 of the first preload device 62 and the latter is thereby carried along and finally pressed against the valve seat 116.

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Absperrventileinrichtung (32) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit insbesondere gasförmigem Brennstoff, umfassend einen Einlass (54), einen Auslass (56), ein erstes Ventil (58) mit einem ersten Ventilelement (82), welches durch eine erste Vorspanneinrichtung (62) in Schließrichtung beaufschlagt wird und durch einen ansteuerbaren Aktor (64) in Öffnungsrichtung beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrventileinrichtung (32) ferner ein zu dem ersten Ventil (58) hydraulisch paralleles zweites Ventil (60) mit einem zweiten Ventilelement (94) umfasst, welches durch einen einlassseitigen Fluiddruck in Schließrichtung und durch einen auslassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird, und welches in Schließrichtung mechanisch mit dem ersten Ventil (58) derart gekoppelt ist (70), dass es schließt, wenn das erste Ventil (58) schließt. 1. Shut-off valve device (32) for a fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with, in particular, gaseous fuel, comprising an inlet (54), an outlet (56), a first valve (58) with a first valve element (82), which is acted upon in the closing direction by a first prestressing device (62) and can be acted upon in the opening direction by a controllable actuator (64), characterized in that the shut-off valve device (32) further comprises a second valve (60) hydraulically parallel to the first valve (58) with a second valve element (94), which is acted upon by an inlet-side fluid pressure in the closing direction and by an outlet-side fluid pressure in the opening direction, and which is mechanically coupled (70) to the first valve (58) in the closing direction such that it closes when the first valve (58) closes.
2. Absperrventileinrichtung (32) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilelement (94) zusätzlich durch eine zweite Vorspanneinrichtung (68) in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird. 2. Shut-off valve device (32) according to claim 1, characterized in that the second valve element (94) is additionally acted upon in the opening direction by a second biasing device (68).
3. Absperrventileinrichtung (32) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement (82) durch den auslassseitigen Fluiddruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird und dass die in Öffnungsrichtung wirkende hydraulisch wirksame Fläche des ersten Ventilelements (82) kleiner ist als die in Öffnungsrichtung wirkende hydraulisch wirksame Fläche des zweiten Ventilelements (94). 3. Shut-off valve device (32) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first valve element (82) is acted upon in the opening direction by the outlet-side fluid pressure and that the hydraulically effective area of the first valve element (82) acting in the opening direction is smaller than the hydraulically effective area of the second valve element (94) acting in the opening direction.
4. Absperrventileinrichtung (32) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilelement (94) einen Ventilsitz (104) für das erste Ventilelement (82) aufweist. Absperrventileinrichtung (32) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement einen Ventilstößel (82) mit einer endseitigen Stirnfläche (106) umfasst, dass das zweite Ventilelement eine Ventilplatte (94) mit einem Fluiddurchlass (100) umfasst und dass der Ventilsitz (104) für das erste Ventilelement (82) am zweiten Ventilelement (94) ausgebildet ist und in geschlossenem Zustand mit der endseitigen Stirnfläche (106) des ersten Ventilelements (82) zusammenwirkt. Absperrventileinrichtung (32) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die endseitige Stirnfläche (106) des ersten Ventilelements (82) ballig ausgebildet ist und/oder der Ventilsitz am zweiten Ventilelement (94) eine konische Fläche (104) umfasst. Absperrventileinrichtung (32) nach wenigstens einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilelement (94) am ersten Ventilelement (82) im Gleitsitz geführt ist. Absperrventileinrichtung (32) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventilelement (94) aus einem dichtenden Kunststoff hergestellt ist. Druckregeleinrichtung (30) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Absperrventileinrichtung (32) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst. Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit vorzugsweise gasförmigem Brennstoff, umfassend einen Brennstoffspeicher (12), mindestens eine Druckregeleinrichtung (22, 30), eine stromabwärts von der Druckregeleinrichtung (30) angeordnete Verteilerkammer (36) und mindestens einen an die Verteilerkammer (36) angeschlossenen Injektor (38), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Druckregeleinrichtung (30) eine Absperrventileinrichtung (32) nach wenigstens einem der Ansprüche 1-8 aufweist. 4. Shut-off valve device (32) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second valve element (94) has a valve seat (104) for the first valve element (82). Shut-off valve device (32) according to claim 4, characterized in that the first valve element comprises a valve tappet (82) with an end face (106), that the second valve element comprises a valve plate (94) with a fluid passage (100), and that the valve seat (104) for the first valve element (82) is formed on the second valve element (94) and, in the closed state, interacts with the end face (106) of the first valve element (82). Shut-off valve device (32) according to claim 5, characterized in that the end face (106) of the first valve element (82) is spherical and/or the valve seat on the second valve element (94) comprises a conical surface (104). Shut-off valve device (32) according to at least one of claims 4-6, characterized in that the second valve element (94) is guided in a sliding fit on the first valve element (82). Shut-off valve device (32) according to claim 7, characterized in that the second valve element (94) is made of a sealing plastic. Pressure regulating device (30) for a fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, characterized in that it comprises a shut-off valve device (32) according to at least one of the preceding claims. Fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, comprising a fuel reservoir (12), at least one pressure regulating device (22, 30), a distribution chamber (36) arranged downstream of the pressure regulating device (30) and at least one injector (38) connected to the distribution chamber (36), characterized in that at least one pressure regulating device (30) has a shut-off valve device (32) according to at least one of claims 1-8.
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