WO2024110111A1 - Pressure-control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, and fuel supply system - Google Patents

Pressure-control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, and fuel supply system Download PDF

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WO2024110111A1
WO2024110111A1 PCT/EP2023/077951 EP2023077951W WO2024110111A1 WO 2024110111 A1 WO2024110111 A1 WO 2024110111A1 EP 2023077951 W EP2023077951 W EP 2023077951W WO 2024110111 A1 WO2024110111 A1 WO 2024110111A1
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WO
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housing
control device
pressure control
pressure
fastening
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/077951
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German (de)
French (fr)
Inventor
Marion Glenk
Matthias RIEDLE
Daniel HEINZINGER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023—Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0239—Pressure or flow regulators therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/20—Making machine elements valve parts
    • B21K1/24—Making machine elements valve parts valve bodies; valve seats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K25/00—Uniting components to form integral members, e.g. turbine wheels and shafts, caulks with inserts, with or without shaping of the components

Definitions

  • Pressure control device for a to provide a
  • the invention relates to a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel and to a fuel supply system according to the preambles of the independent claims.
  • a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, for example hydrogen is known in principle, for example, from DE 102017210 387 A1.
  • gaseous fuel for example hydrogen
  • the hydrogen can, for example, be stored in liquid form in a tank-like fuel storage unit under relatively high pressure, for example 700 bar. From there, it passes via 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, approximately 44 bar, while the low-pressure pressure control device regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of approximately 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.
  • One advantage of the pressure control device according to the invention is that the same or at least similar housings can be used for the pressure control device for different internal combustion engines and different installation situations, and only the fastening flange, which is designed as a separate part from the housing, has to be adapted to the individual installation situation and the individual holding section. Material is also saved, since no fastening holes are required on the housing itself for fastening the housing to the holding section. The flexibility for the design of the pressure control device itself or the housing of the pressure control device is also increased, since, for example, When arranging connections for control lines or gas lines, attention no longer has to be paid to the position of mounting holes on the housing.
  • a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel for supplying an internal combustion engine with 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 40-50 bar, while the low-pressure pressure control device (simplified: “pressure control device”) regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of around 10-20 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).
  • the low-pressure pressure control device 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 pressure control valve, typically a proportional valve.
  • the pressure control device is preferably the low-pressure pressure control device and further comprises a housing and a fastening device for fastening the housing to a holding section.
  • the holding section can, for example, be connected to the fuel supply system belong to the internal combustion engine to which the fuel supply system belongs, or it can be on a body section of a motor vehicle which is driven by the internal combustion engine, etc.
  • the fastening device comprises a fastening flange which is fastened to the housing of the pressure control device and which has at least one fastening section to which a fastening means can engage which can be fastened to the holding section.
  • the fastening means is typically a screw.
  • the fastening section is typically a through hole through which the screw can be inserted and screwed to the holding section.
  • the fastening flange is attached to the housing by welding.
  • the welding can be a laser weld or a KEEP weld. This is simple and reliable.
  • the mounting flange is attached to the housing by means of a screw connection. This allows attachment even with materials that are less suitable for welding.
  • the fastening flange is fastened to the housing by means of hybrid forging.
  • the housing and the fastening flange are made of different materials.
  • the housing can have a softer metal material than the fastening flange.
  • the housing is made of aluminum and the fastening flange is made of steel.
  • the fastening flange has a connecting section which is used for fastening to the housing and protrudes into the housing when fastened, or more precisely when forged.
  • the connecting section can be essentially column-shaped or cylindrical.
  • the mounting flange and a material blank for forming the housing are placed in a forging tool during hybrid forging.
  • the material blank is formed into the housing in the forging tool using a very high forming force.
  • the material blank is also bent around the The connecting section of the mounting flange is pressed so that the mounting flange is held firmly to the housing after hybrid forging.
  • Hybrid forging enables an increase in strength through an advantageous combination of materials. Materials that cannot be joined together using welding, for example, can also be combined.
  • Both the wear resistance and the load-bearing capacity of the mounting flange can be increased by choosing a hard material.
  • the weight of the housing and thus the weight of the entire pressure control device can be reduced by choosing a light material for the housing.
  • further measures to improve the attachment between the mounting flange and the housing are not absolutely necessary.
  • the fastening flange can have an undercut on the connecting section.
  • hybrid forging the material of the housing can penetrate into the undercut during the hybrid forging process.
  • the fastening flange is held to the housing not only in a force-fitting manner, but also in a form-fitting manner. This enables a particularly stable connection of the fastening flange to the housing.
  • An undercut can be a groove extending in the circumferential direction of the connecting section.
  • the fastening flange is held on the housing in a form-fitting manner (e.g. with the undercut mentioned above) and/or force-fitting manner.
  • a form-fitting manner e.g. with the undercut mentioned above
  • force-fitting manner there can be a pin-like projection on the housing and a corresponding complementary receiving opening on the fastening flange. This additionally secures the fastening flange to the housing and simplifies fastening, for example by welding or screwing. This makes assembly easier.
  • the housing is forged at least in some areas. Such a housing is particularly stable. In a further development, the housing is milled at least in some areas. Such a housing can be shaped in any way.
  • the housing is at least partially produced by 3D printing.
  • Such a housing can be shaped in any way.
  • the housing is manufactured at least in parts by turning. This is particularly cost-effective.
  • the pressure control device comprises, in addition to the at least one pressure control valve, a shut-off valve device and/or a pressure sensor.
  • a pressure control device is multifunctional and a separate arrangement and fastening for the pressure sensor and the shut-off valve device can be dispensed with. In this way, an integral unit is created that can be easily assembled.
  • the invention also relates to a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, comprising a fuel reservoir, at least one pressure control device of the type described above, a distribution chamber arranged downstream of the pressure control device and at least one injector connected to the distribution chamber.
  • the invention also relates to a method for producing a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, wherein the pressure control device can be fastened to a holding section via a fastening device, wherein the method is characterized by the following steps:
  • the fastening flange is aligned relative to the housing when it is fastened to the housing, so that the at least one fastening section formed thereon before the fastening flange is fastened thereto is in a predetermined position for the subsequent fastening of the pressure control device to the holding section, or the predetermined position of the fastening section is determined by machining the fastening flange after it has been fastened to the housing.
  • the fastening flange can be aligned with the housing before being fastened to the housing. If the fastening flange is screwed to the housing, the fastening flange and the housing can have corresponding holes. The fastening flange and the housing can then be aligned with one another via these holes. If the fastening flange and the housing are fastened to one another using hybrid forging, the alignment of the fastening flange can be influenced by at least one insert element introduced into the forging tool.
  • the at least one insert element is preferably designed in such a way that it influences how the fastening flange can be positioned in relation to the shape of the housing specified in the forging tool.
  • the alignment of the fastening flange on the housing can be changed using the at least one insert element. It is also conceivable that the fastening flange is only roughly machined in prefabrication and only finished after fastening, or that the fastening flange and the housing are finished together. With this variant, a higher dimensional accuracy of the fastening flange to the housing can be achieved. It is even possible for the fastening flange to be attached to the housing as a blank that only has the features necessary for fastening. The fastening flange designed as a blank can then be adapted to an individual installation situation and an individual holding section. In this case, it may even be unnecessary to align the fastening flange to the housing.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, including a low-pressure pressure control device;
  • Figure 2 is a perspective view of a first embodiment of the low-pressure pressure control device of Figure 1;
  • Figure 3 is a perspective view of a second embodiment of the low-pressure pressure control device of Figure 1;
  • Figure 4 is a simplified schematic view from below of a third embodiment of the low-pressure pressure control device of Figure 1 with a mounting flange;
  • Figure 5 is a schematic side view of the low pressure pressure control device of Figure 4.
  • Figure 6 is a view similar to Figure 4 of a fourth embodiment of the low-pressure pressure control device of Figure 1 with a mounting flange;
  • Figure 7 is a view similar to Figure 5 of the low pressure pressure control device of Figure 6.
  • Figure 8 is a sectional view similar to the low pressure pressure control device in Figure 4 with an alternatively mounted mounting flange;
  • Figure 9 is a sectional view similar to the low pressure pressure control device in Figure 8 with an alternatively mounted mounting flange;
  • Figure 10 is a simplified schematic view from above of a low-pressure pressure control device similar to Figure 4 with an alternative mounting flange;
  • Figure 11 is a schematic representation of a method according to the invention for producing a low-pressure pressure control device.
  • 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. This can be filled via a filling connection 14.
  • the fuel storage unit 12 also has an integrated unit 16 consisting of a tank valve for filling and releasing hydrogen into and from the fuel storage unit 12 and a Temperature sensor for detecting the temperature of the
  • Fuel storage 12 of the gaseous hydrogen coming from it is provided.
  • 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 40-50, in particular 44 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 (short: "pressure control device”) comprises, in the present case, for example, a shut-off valve device 32, downstream of this two hydraulically parallel pressure control valves 34 and a low-pressure pressure sensor 36 between the shut-off valve device 32 and the two pressure control valves 34.
  • the two pressure control valves 34 are constructed identically 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 40-50 bar, as an example, to a pressure of approximately 10-20, in particular approximately 15 bar.
  • the shut-off valve device 32 connected upstream of the pressure control valves 34 is closed when the fuel supply system 10 is not in operation. This prevents undesirable gas leakage.
  • the pressure line 18 leads to a distribution chamber 38, 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 38 is detected by a pressure sensor 40.
  • injectors 42 are connected to the distribution chamber 38, which inject the gaseous hydrogen directly into combustion chambers 44 of the internal combustion engine.
  • the gaseous hydrogen is mixed with atmospheric oxygen in the combustion chambers 44, and this mixture is ignited by a respective ignition device 46.
  • the internal combustion engine is a 2-stroke or 4-stroke piston internal combustion engine of a largely standard 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 48, 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 40, etc.
  • the control and regulating device 48 controls various components of the fuel supply system 10, including the low-pressure pressure control device 30 and the ignition devices 46.
  • a control device 50 is also controlled by the control and regulating device 48, 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 52 with an inlet-side connection piece 54 and an outlet-side connection piece 56.
  • the low-pressure pressure control device 30 integrates the pressure control valve 34, the shut-off valve device 32 and the low-pressure pressure sensor 36 into a coherent and integrated unit.
  • the housing 52 can be one-piece or two-piece and can be made of aluminum or stainless steel, for example.
  • the shut-off valve device 32 can have its own housing, which is screwed onto or screwed into the housing 52, which houses the pressure control valve 34 and the low-pressure pressure sensor 36.
  • the low-pressure pressure control device 30 shown in Figure 3 which is a second possible embodiment, there are - as shown in Figure 1 - two pressure control valves 34 which are connected in parallel to one another.
  • the pressure control valves 34 can be, for example, proportional valves, as are known in terms of their structural design, for example from DE 102017210 367 A1, to which reference is therefore expressly made here with regard to the structural design.
  • the shut-off valve device 32 can, for example, in the form of an electromagnetic actuating device, comprise components as are known from quantity control valves in high-pressure fuel pumps.
  • the low-pressure pressure control devices 30 of Figures 2 and 3 also include a mounting flange on their underside, which is not shown in Figures 2 and 3, however.
  • the basic principle of such a mounting flange will now be explained with reference to Figures 4-7, which show further possible embodiments of low-pressure pressure control devices 30, which differ from those of Figures 2 and 3 essentially only in the shape and type of housing 52.
  • Figures 4-7 show further possible embodiments of low-pressure pressure control devices 30, which differ from those of Figures 2 and 3 essentially only in the shape and type of housing 52.
  • the housing of the low-pressure pressure control device 30 is in the present example in two parts with a housing 52 for the pressure control valves 34 and the low-pressure sensor 36 and a housing 58 for the shut-off valve device 32.
  • the housing 58 is screwed into the housing 52 or screwed to it.
  • the housing for the shut-off valve device in the form of a cartridge solution can also be directly integrated into the housing for the pressure control valves and the low-pressure sensor, for example by being screwed on using a flange.
  • the housing 52 is in one piece and in the present example is made from a forged housing blank made of metal. In principle, however, the housing 52 could also be manufactured at least in part by a milling process or by means of 3D printing. In an embodiment not shown, the housing could also be manufactured in a tube-like manner by turning, for example.
  • the low-pressure pressure control device 30 also includes, as already indicated above, a mounting flange 60. In the present case, this is attached to the
  • the holding section 62 is attached to the underside of the housing 52 and serves to connect the low-pressure pressure control device 30 to a holding section 62, which is only indicated by a dashed line in Figure 5, or to attach it to this.
  • the holding section 62 can be a component of the fuel supply system 10 or a component of the internal combustion engine to which the fuel supply system 10 belongs. It is also possible that the holding section 62 belongs, for example, to a body of a motor vehicle which is driven by the said internal combustion engine.
  • the fastening flange 60 comprises, for example, a central section 64 formed by a circular plate, from which two arms 66 extend in diametrically opposite directions and in the radial direction. In embodiments not shown, fewer or more arms are also possible.
  • the fastening flange 60 is screwed to the underside of the housing 52 in the area of the central section 64 by means of two screws 68.
  • the housing 52 shown there has lateral bulges 70a and 70b as well as 70c and 70d.
  • the fastening flange 60 is aligned with its two arms 66 in such a way that the protruding end of one arm 66 is arranged between the bulges 70a and 70b and the protruding end of the other arm 66 is arranged to the side of the bulge 70d.
  • Screw holes 72 in the protruding ends, which form fastening sections, are thus accessible from above, so that the fastening flange 60 and with it the low-pressure pressure control device 30 can be screwed to the holding section 62 by means of screws passed through the screw holes 72 (dash-dotted lines 74 in Figure 5) and thereby fastened.
  • the fastening flange 60 can be held in a form-fitting manner on the housing 52.
  • this is not shown in Figures 4 and 5.
  • a pin-like projection can be provided on the underside of the housing 52, which can be inserted into a corresponding complementarily shaped recess in the central portion 64 of the mounting flange 60.
  • the housing 52 is shaped differently than in the embodiment of Figures 4 and 5, with a more straight lateral region, which can be designed, for example, as a tube with a rotationally symmetrical or rectangular cross-section. In the present example, it only has the two lateral bulges 70b and 70d.
  • the fastening flange 60 is largely identical to the fastening flange 60 of the embodiment of Figures 4 and 5, but it is arranged approximately centrally between the two connecting pieces 54 and 56, and the arms 66 are aligned such that one arm 66 is arranged laterally to the left of the upper bulge 70d in Figure 6 and the other arm 66 is arranged laterally to the left of the lower bulge 70b.
  • the fastening flange 60 is not screwed to the housing 52, but is welded to it, for example, by a weld line 76 on the circumference of the central section 64.
  • the weld line 76 can be produced by means of laser welding or KEEP welding.
  • the fastening flange 60 is not screwed but is attached to the housing 52 by means of hybrid forging.
  • the fastening flange 60 has a connecting section 78 that protrudes orthogonally from the central section 64.
  • the connecting section 78 is essentially column-shaped or cylindrical. After the hybrid forging, the connecting section 78 protrudes into the housing 52 and is held there in a force-fitting manner.
  • the fastening flange 60 shown in Figure 9 has an undercut 80 on the connecting section 78.
  • the undercut 80 can be formed, for example, on the connecting section 78 as a groove running in the circumferential direction.
  • the housing material has been formed into the undercut 80.
  • the mounting flange 60 is therefore held to the housing 52 in a force-fitting and form-fitting manner.
  • Figure 10 shows a low-pressure pressure control device 30 with an alternatively designed fastening flange 60 in a view from above.
  • the fastening flange 60 is positioned and fastened to the housing 52 in a similar way to that of Figure 4.
  • the fastening flange 60 is initially present as a blank.
  • the fastening flange 60 has, for example, an essentially square plate section 82 with rounded corner regions 84, without a formed central section and protruding arms.
  • the connecting section 78 for fastening the fastening flange 60 to the housing 52 by means of hybrid forging is indicated here by a dashed line.
  • Other blank shapes are also conceivable, such as circular or rectangular plate sections.
  • the fastening flange 60 which is initially available as a blank, must have the features necessary for fastening to the housing 52, such as the connecting section 78 or screw holes. This makes it possible to produce a low-pressure pressure control device 30 with a fastening flange 60 that is not yet tailored to an individual holding section 62.
  • the low-pressure pressure control device 30 produced in this way can, depending on requirements, be adapted to an individual holding section 62 before delivery or can be delivered with the fastening flange 60 in its raw state in order to finish machine it directly before assembly on the holding section 62. It is conceivable that in one variant only the fastening flange 60 is finished or in another variant the fastening flange 60 and the housing 52 are finished together. For example, the rounded corner areas 84 can also only be produced when the fastening flange 60 is finished.
  • the fastening flange 60 shown in Figure 10 has, for example, two diametrically opposed screw holes 72.
  • One of the screw holes 72 is formed between the bulges 70c and 70d on the fastening flange 60, and the second screw hole 72 is formed laterally to the bulge 70b.
  • two further screw holes 72 opposite the first two screw holes 72 are indicated. These can be provided additionally or alternatively depending on the holding section 62.
  • the low-pressure pressure control device 30 can also contain, for example, only the pressure control valves 34 or only the pressure control valves 34 and the pressure sensor 36.
  • the flow chart shown in Figure 11 is a schematic representation of a method according to the invention for fastening a fastening flange 60 to a housing 52 of a low-pressure pressure control device 30 with an exemplary sequence of the individual method steps.
  • the method starts in a functional block 90.
  • the fastening section designed as a fastening flange 60 is processed in the first method step 92.
  • the fastening flange 60 can be manufactured, for example, with the features as shown in Figure 4.
  • the fastening flange 60 is aligned with the housing 52 of the pressure control device 30 so that the at least one fastening section 72 is in a predetermined position relative to the holding section 62, which makes it possible to connect the fastening section 72 to the holding section 62.
  • the fastening flange 60 can be aligned with the housing 52 so that screw holes 86 in the central section 64 of the fastening flange 60 are aligned with screw holes 88 on the underside of the housing 52.
  • the fastening flange 60 is fastened to the housing 52, for example by means of screws 68 which are inserted into the screw holes 86 in the central section 64, or by means of hybrid forging, or by means of welding.
  • the fastening flange 60 is not finished in the first process step 92 before fastening, but is fastened to the housing 52 as a blank in the process step 96.
  • the fastening section 72 is produced on the fastening flange 60 and its predetermined position on the housing 52 is determined.
  • the screw holes 72 could be manufactured as a holding section, but also the central area 64 shown as an example in Figure 4 and the arms 66.
  • the process ends in an end block 98.

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Abstract

The invention relates to a pressure-control device (30) for a fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, which pressure-control device comprises at least one pressure-control valve (34), a housing (52) and a securing device (60) for securing the housing (52) to a holding portion. According to the invention, the securing device has a securing flange (60) which is secured to the housing (52) and has at least one securing portion (72) with which a securing means (74) can engage, which securing means can be secured via the holding portion (62).

Description

Beschreibung Description
Titel Title
Druckreqeleinrichtunq für ein
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zur Versorqunq einerPressure control device for a
Figure imgf000003_0001
to provide a
Brennkraftmaschine mit qasförmiqem Brennstoff, sowie Internal combustion engine with qasförmiqem fuel, as well as
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Druckregeleinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff sowie ein Brennstoffversorgungssystem nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Ansprüche. The invention relates to a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel and to a fuel supply system according to the preambles of the independent claims.
Eine Druckregeleinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, ist grundsätzlich beispielsweise aus der DE 102017210 387 A1 bekannt. 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 44 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. A pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, for example hydrogen, is known in principle, for example, from DE 102017210 387 A1. Such internal combustion engines can be used, for example, to drive motor vehicles. The hydrogen can, for example, be stored in liquid form in a tank-like fuel storage unit under relatively high pressure, for example 700 bar. From there, it passes via 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, approximately 44 bar, while the low-pressure pressure control device regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of approximately 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 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 pressure control device and a fuel supply system having the features of the independent claims. Advantageous further developments are mentioned in subclaims.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung ist, dass auch für unterschiedliche Brennkraftmaschinen und unterschiedliche Einbausituationen gleiche oder zumindest ähnliche Gehäuse für die Druckregeleinrichtung verwendet werden können, und lediglich der als vom Gehäuse separates Teil ausgebildete Befestigungsflansch an die individuelle Einbausituation und den individuellen Halteabschnitt angepasst werden muss. Es wird auch Material eingespart, da am Gehäuse selbst keine Befestigungsbohrungen für die Befestigung des Gehäuses am Halteabschnitt mehr notwendig sind. Auch wird die Flexibilität für das Design der Druckregeleinrichtung selbst bzw. des Gehäuses der Druckregeleinrichtung erhöht, da beispielsweise bei der Anordnung von Anschlüssen für Steuerleitungen oder Gasleitungen nicht mehr auf die Lage von Befestigungsbohrungen am Gehäuse geachtet werden muss. One advantage of the pressure control device according to the invention is that the same or at least similar housings can be used for the pressure control device for different internal combustion engines and different installation situations, and only the fastening flange, which is designed as a separate part from the housing, has to be adapted to the individual installation situation and the individual holding section. Material is also saved, since no fastening holes are required on the housing itself for fastening the housing to the holding section. The flexibility for the design of the pressure control device itself or the housing of the pressure control device is also increased, since, for example, When arranging connections for control lines or gas lines, attention no longer has to be paid to the position of mounting holes on the housing.
Konkret wird dies erreicht durch eine Druckregeleinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff. 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, this is achieved by a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with 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 regelt den Gasdruck typischerweise herunter auf beispielsweise ungefähr 40-50 bar, die Niederdruck- Druckregeleinrichtung (vereinfacht: „Druckregeleinrichtung“) regelt den Gasdruck weiter herunter typischerweise auf einen Druck von ungefähr 10-20 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 40-50 bar, while the low-pressure pressure control device (simplified: “pressure control device”) regulates the gas pressure further down, typically to a pressure of around 10-20 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 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 Druckregelventil, typischerweise ein Proportionalventil umfassen. The low-pressure pressure control device (HIPR) 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 pressure control valve, typically a proportional valve.
Die erfindungsgemäße Druckregeleinrichtung ist vorzugsweise die Niederdruck- Druckregeleinrichtung und umfasst ferner ein Gehäuse und eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen des Gehäuses an einem Halteabschnitt. Der Halteabschnitt kann beispielsweise zu dem Brennstoffversorgungssystem gehören, er kann an der Brennkraftmaschine sein, zu der das Brennstoffversorgungssystem gehört, oder er kann an einem Karosserieabschnitt eines Kraftfahrzeugs sein, welches von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, etc.. Bei der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung umfasst die Befestigungseinrichtung einen Befestigungsflansch, der am Gehäuse der Druckregeleinrichtung befestigt ist und der mindestens einen Befestigungsabschnitt aufweist, an dem ein Befestigungsmittel angreifen kann, welches mit dem Halteabschnitt befestigbar ist. Bei dem Befestigungsmittel handelt es sich typischerweise um eine Schraube. In diesem Fall ist der Befestigungsabschnitt typischerweise ein Durchgangsloch, durch welches die Schraube hindurchgesteckt und am Halteabschnitt verschraubt werden kann. The pressure control device according to the invention is preferably the low-pressure pressure control device and further comprises a housing and a fastening device for fastening the housing to a holding section. The holding section can, for example, be connected to the fuel supply system belong to the internal combustion engine to which the fuel supply system belongs, or it can be on a body section of a motor vehicle which is driven by the internal combustion engine, etc. In the pressure control device according to the invention, the fastening device comprises a fastening flange which is fastened to the housing of the pressure control device and which has at least one fastening section to which a fastening means can engage which can be fastened to the holding section. The fastening means is typically a screw. In this case, the fastening section is typically a through hole through which the screw can be inserted and screwed to the holding section.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch am Gehäuse durch eine Verschweißung befestigt ist. Beispielsweise kann die Verschweißung eine Laser-Verschweißung oder eine KEEP-Verschweißung sein. Dies ist einfach und zuverlässig. In a further development, the fastening flange is attached to the housing by welding. For example, the welding can be a laser weld or a KEEP weld. This is simple and reliable.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch am Gehäuse durch eine Verschraubung befestigt ist. Dies gestattet eine Befestigung auch bei Materialien, die für eine Verschweißung weniger infrage kommen. In a further development, the mounting flange is attached to the housing by means of a screw connection. This allows attachment even with materials that are less suitable for welding.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch am Gehäuse mittels Hybridschmieden befestigt ist. Bei dem Hybridschmieden sind das Gehäuse und der Befestigungsflansch aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Beispielsweise kann das Gehäuse ein weicheres Metallmaterial als der Befestigungsflansch aufweisen. Beispielsweise ist das Gehäuse aus Aluminium und der Befestigungsflansch aus Stahl gefertigt. In dieser Ausführungsform weist der Befestigungsflansch einen Verbindungsabschnitt auf, der zur Befestigung am Gehäuse dient und im befestigten, oder genauer gesagt im angeschmiedeten Zustand in das Gehäuse hineinragt. Bspw. kann der Verbindungsabschnitt im Wesentlichen säulenförmig bzw. zylindrisch ausgebildet sein. In a further development, it is provided that the fastening flange is fastened to the housing by means of hybrid forging. In hybrid forging, the housing and the fastening flange are made of different materials. For example, the housing can have a softer metal material than the fastening flange. For example, the housing is made of aluminum and the fastening flange is made of steel. In this embodiment, the fastening flange has a connecting section which is used for fastening to the housing and protrudes into the housing when fastened, or more precisely when forged. For example, the connecting section can be essentially column-shaped or cylindrical.
Der Befestigungsflansch und ein Materialrohling zur Bildung des Gehäuses werden beim Hybridschmieden in ein Schmiedewerkzeug eingelegt. Mit einer sehr hohen Umformkraft wird der Materialrohling im Schmiedewerkzeug zu dem Gehäuse umgeformt. Dabei wird der Materialrohling auch um den Verbindungsabschnitt des Befestigungsflansch gepresst, sodass der Befestigungsflansch nach dem Hybridschmieden an dem Gehäuse kraftschlüssig gehalten ist. Das Hybridschmieden ermöglicht einen Festigkeitsgewinn durch eine vorteilhafte Materialkombination. Es können auch Materialien kombiniert werden, die bspw. mit Schweißen nicht miteinander gefügt werden können. Dabei können sowohl die Verschleißfestigkeit als auch die Belastbarkeit des Befestigungsflansches durch Wahl eines harten Materials erhöht werden. Alternativ oder zusätzlich kann durch Wahl eines leichten Materials für das Gehäuse sein Gewicht und somit das Gewicht der gesamten Druckregeleinrichtung vermindert werden. Darüber hinaus sind weitere Maßnahmen, mit denen die Befestigung zwischen Befestigungsflansch und Gehäuse verbessert wird, nicht zwingend notwendig. The mounting flange and a material blank for forming the housing are placed in a forging tool during hybrid forging. The material blank is formed into the housing in the forging tool using a very high forming force. The material blank is also bent around the The connecting section of the mounting flange is pressed so that the mounting flange is held firmly to the housing after hybrid forging. Hybrid forging enables an increase in strength through an advantageous combination of materials. Materials that cannot be joined together using welding, for example, can also be combined. Both the wear resistance and the load-bearing capacity of the mounting flange can be increased by choosing a hard material. Alternatively or additionally, the weight of the housing and thus the weight of the entire pressure control device can be reduced by choosing a light material for the housing. In addition, further measures to improve the attachment between the mounting flange and the housing are not absolutely necessary.
In einer Weiterbildung, in welcher der Befestigungsflansch an dem Gehäuse mittels Hybridschmieden befestigt ist, kann der Befestigungsflansch an dem Verbindungsabschnitt eine Hinterschneidung aufweisen. Beim Hybridschmieden kann das Material des Gehäuses während des Hybridschmiedevorgangs in die Hinterschneidung eindringen. Der Befestigungsflansch ist in diesem Fall nicht nur kraft-, sondern auch formschlüssig an dem Gehäuse gehalten. Dies ermöglicht eine besonders stabile Anbindung des Befestigungsflansches an das Gehäuse. Eine Hinterschneidung kann eine sich in Umfangsrichtung des Verbindungsabschnitts erstreckende Nut sein. In a further development in which the fastening flange is fastened to the housing by means of hybrid forging, the fastening flange can have an undercut on the connecting section. In hybrid forging, the material of the housing can penetrate into the undercut during the hybrid forging process. In this case, the fastening flange is held to the housing not only in a force-fitting manner, but also in a form-fitting manner. This enables a particularly stable connection of the fastening flange to the housing. An undercut can be a groove extending in the circumferential direction of the connecting section.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Befestigungsflansch am Gehäuse formschlüssig (bspw. mit der oben erwähnten Hinterschneidung) und/oder kraftschlüssig gehalten ist. Beispielsweise kann am Gehäuse ein zapfenartiger Vorsprung und am Befestigungsflansch eine entsprechende komplementäre Aufnahmeöffnung vorhanden sein. Hierdurch wird der Befestigungsflansch zusätzlich am Gehäuse gesichert, und die Befestigung beispielsweise durch eine Verschweißung oder durch eine Verschraubung wird vereinfacht. Hierdurch wird die Montage erleichtert. In a further development, it is provided that the fastening flange is held on the housing in a form-fitting manner (e.g. with the undercut mentioned above) and/or force-fitting manner. For example, there can be a pin-like projection on the housing and a corresponding complementary receiving opening on the fastening flange. This additionally secures the fastening flange to the housing and simplifies fastening, for example by welding or screwing. This makes assembly easier.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse mindestens bereichsweise geschmiedet ist. Ein solches Gehäuse ist besonders stabil. Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse wenigstens bereichsweise gefräst ist. Ein solches Gehäuse kann in beliebiger Weise geformt sein. In a further development, the housing is forged at least in some areas. Such a housing is particularly stable. In a further development, the housing is milled at least in some areas. Such a housing can be shaped in any way.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse wenigstens bereichsweise durch 3D-Druck hergestellt ist. Ein solches Gehäuse kann in beliebiger Weise geformt sein. In a further development, it is provided that the housing is at least partially produced by 3D printing. Such a housing can be shaped in any way.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse wenigstens bereichsweise durch Drehen hergestellt ist. Dies ist besonders preiswert. In a further development, the housing is manufactured at least in parts by turning. This is particularly cost-effective.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Druckregeleinrichtung neben dem mindestens einen Druckregelventil ferner eine Absperrventileinrichtung und/oder einen Drucksensor umfasst. Eine solche Druckregeleinrichtung ist multifunktional, und auf eine separate Anordnung und Befestigung für den Drucksensor und die Absperrventileinrichtung kann verzichtet werden. Es wird auf diese Weise eine integrale Einheit geschaffen, die einfach montiert werden kann. In a further development, it is provided that the pressure control device comprises, in addition to the at least one pressure control valve, a shut-off valve device and/or a pressure sensor. Such a pressure control device is multifunctional and a separate arrangement and fastening for the pressure sensor and the shut-off valve device can be dispensed with. In this way, an integral unit is created that can be easily assembled.
Die Erfindung betrifft auch ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit vorzugsweise gasförmigem Brennstoff, umfassend einen Brennstoffspeicher, mindestens eine Druckregeleinrichtung der oben beschriebenen Art, eine stromabwärts von der Druckregeleinrichtung angeordnete Verteilerkammer und mindestens einen an die Verteilerkammer angeschlossenen Injektor. The invention also relates to a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, comprising a fuel reservoir, at least one pressure control device of the type described above, a distribution chamber arranged downstream of the pressure control device and at least one injector connected to the distribution chamber.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Druckregeleinrichtung für ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, wobei die Druckregeleinrichtung über eine Befestigungseinrichtung an einem Halteabschnitt befestigbar ist, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: The invention also relates to a method for producing a pressure control device for a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, wherein the pressure control device can be fastened to a holding section via a fastening device, wherein the method is characterized by the following steps:
Befestigen eines Befestigungsflansches der Befestigungseinrichtung mittels Hybridschmieden. Die vorstehend genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Druckregeleinrichtung gelten auch in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren. Denkbar ist daher auch, dass das Befestigen des Befestigungsflansches mittels Verschrauben oder Verschweißen erfolgen kann. Fastening a fastening flange of the fastening device using hybrid forging. The above-mentioned advantages of the pressure control device according to the invention also apply to the method according to the invention. It is therefore also conceivable that the fastening flange can be attached by screwing or welding.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird der Befestigungsflansch beim Befestigen am Gehäuse relativ zu diesem ausgerichtet, sodass der mindestens eine vor dem Befestigen des Befestigungsflansches an diesem ausgebildete Befestigungsabschnitt in einer vorbestimmten Position zum nachfolgenden Befestigen der Druckregeleinrichtung an dem Halteabschnitt vorliegt, oder die vorbestimmte Position des Befestigungsabschnitt durch die Bearbeitung des Befestigungsflansches nach seiner Befestigung an dem Gehäuse festgelegt wird. In a further development of the method, the fastening flange is aligned relative to the housing when it is fastened to the housing, so that the at least one fastening section formed thereon before the fastening flange is fastened thereto is in a predetermined position for the subsequent fastening of the pressure control device to the holding section, or the predetermined position of the fastening section is determined by machining the fastening flange after it has been fastened to the housing.
Es ist denkbar, dass der Befestigungsflansch in einer Vorfertigung mit dem zur Befestigung der Druckregeleinrichtung an einem Halteabschnitt notwendigen Befestigungsabschnitt gefertigt wird. Der Befestigungsabschnitt kann an eine individuelle Form eines Halteabschnitts angepasst werden. Dadurch, dass der Befestigungsflansch separat zu dem Gehäuse ausgebildet wird, ist es möglich, durch Ausrichten des Befestigungsflansches bei der Befestigung die Druckregeleinrichtung an unterschiedlich orientierte bzw. ausgebildete Halteabschnitte anzupassen. It is conceivable that the fastening flange is manufactured in a prefabricated manner with the fastening section required to fasten the pressure control device to a holding section. The fastening section can be adapted to an individual shape of a holding section. Because the fastening flange is designed separately from the housing, it is possible to adapt the pressure control device to differently oriented or designed holding sections by aligning the fastening flange during fastening.
Beispielsweise kann der Befestigungsflansch vor einer Befestigung am Gehäuse mit dem Gehäuse ausgerichtet werden. Wird der Befestigungsflansch mit dem Gehäuse verschraubt, können der Befestigungsflansch und das Gehäuse entsprechende Löcher aufweisen. Über diese Löcher können dann Befestigungsflansch und Gehäuse aufeinander ausgerichtet werden. Werden der Befestigungsflansch und das Gehäuse mittels Hybridschmieden aneinander befestigt, dann kann das Ausrichten des Befestigungsflansches durch mindestens ein in das Schmiedewerkzeug eingebrachtes Einlageelement beeinflusst werden. Das wenigstens eine Einlageelemente ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass es beeinflusst, wie der Befestigungsflansch zu der im Schmiedewerkzeug vorgegebenen Form des Gehäuses positionierbar ist. Folglich kann mit dem wenigstens einen Einlageelement die Ausrichtung des Befestigungsflansches am Gehäuse geändert werden. Ferner ist auch denkbar, dass der Befestigungsflansch in der Vorfertigung nur grob bearbeitet und erst nach der Befestigung fertig bearbeitet wird, oder der Befestigungsflansch und das Gehäuse zusammen fertig bearbeitet werden. Bei dieser Variante kann eine höhere Maßgenauigkeit des Befestigungsflansches zum Gehäuse erzielt werden. Möglich ist sogar, dass der Befestigungsflansch als ein Rohling an dem Gehäuse befestigt wird, der nur die für die Befestigung notwendigen Merkmale aufweist. Im Anschluss kann der als Rohling ausgebildete Befestigungsflansch an eine individuelle Einbausituation und einen individuellen Halteabschnitt angepasst werden. Ein Ausrichten des Befestigungsflansches am Gehäuse kann in diesem Fall möglicherweise sogar entfallen. For example, the fastening flange can be aligned with the housing before being fastened to the housing. If the fastening flange is screwed to the housing, the fastening flange and the housing can have corresponding holes. The fastening flange and the housing can then be aligned with one another via these holes. If the fastening flange and the housing are fastened to one another using hybrid forging, the alignment of the fastening flange can be influenced by at least one insert element introduced into the forging tool. The at least one insert element is preferably designed in such a way that it influences how the fastening flange can be positioned in relation to the shape of the housing specified in the forging tool. Consequently, the alignment of the fastening flange on the housing can be changed using the at least one insert element. It is also conceivable that the fastening flange is only roughly machined in prefabrication and only finished after fastening, or that the fastening flange and the housing are finished together. With this variant, a higher dimensional accuracy of the fastening flange to the housing can be achieved. It is even possible for the fastening flange to be attached to the housing as a blank that only has the features necessary for fastening. The fastening flange designed as a blank can then be adapted to an individual installation situation and an individual holding section. In this case, it may even be unnecessary to align the fastening flange to the housing.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen: Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. In the drawing:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffversorgungssystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff unter anderem mit einer Niederdruck-Druckregeleinrichtung; Figure 1 is a schematic representation of a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, including a low-pressure pressure control device;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Niederdruck-Druckregeleinrichtung von Figur 1 ; Figure 2 is a perspective view of a first embodiment of the low-pressure pressure control device of Figure 1;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Niederdruck-Druckregeleinrichtung von Figur 1 ; Figure 3 is a perspective view of a second embodiment of the low-pressure pressure control device of Figure 1;
Figur 4 eine vereinfachte schematische Ansicht von unten auf eine dritte Ausführungsform der Niederdruck-Druckregeleinrichtung von Figur 1 mit einem Befestigungsflansch; Figure 4 is a simplified schematic view from below of a third embodiment of the low-pressure pressure control device of Figure 1 with a mounting flange;
Figur 5 eine schematische Seitenansicht auf die Niederdruck- Druckregeleinrichtung von Figur 4; Figure 5 is a schematic side view of the low pressure pressure control device of Figure 4;
Figur 6 eine Darstellung ähnlich zu Figur 4 einer vierten Ausführungsform der Niederdruck-Druckregeleinrichtung von Figur 1 mit einem Befestigungsflansch; Figur 7 eine Darstellung ähnlich zu Figur 5 der Niederdruck- Druckregeleinrichtung von Figur 6. Figure 6 is a view similar to Figure 4 of a fourth embodiment of the low-pressure pressure control device of Figure 1 with a mounting flange; Figure 7 is a view similar to Figure 5 of the low pressure pressure control device of Figure 6.
Figur 8 eine geschnittene Darstellung ähnlich zu der Niederdruck- Druckregeleinrichtung in Figur 4 mit einem alternativ befestigten Befestigungsflansch; Figure 8 is a sectional view similar to the low pressure pressure control device in Figure 4 with an alternatively mounted mounting flange;
Figur 9 eine geschnittene Darstellung ähnlich zu der Niederdruck- Druckregeleinrichtung in Figur 8 mit einem alternativ befestigten Befestigungsflansch; Figure 9 is a sectional view similar to the low pressure pressure control device in Figure 8 with an alternatively mounted mounting flange;
Figur 10 eine vereinfachte schematische Ansicht von oben auf eine Niederdruck-Druckregeleinrichtung ähnlich zu Figur 4 mit einem alternativ ausgeführten Befestigungsflansch; und Figure 10 is a simplified schematic view from above of a low-pressure pressure control device similar to Figure 4 with an alternative mounting flange; and
Figur 11 ein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Niederdruck- Druckregeleinrichtung. Figure 11 is a schematic representation of a method according to the invention for producing a low-pressure pressure control device.
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. 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. 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 demThe hydrogen is stored in liquid form under high pressure, for example approximately 700 bar, in a tank-like fuel storage unit 12. This can be filled via a filling connection 14. The fuel storage unit 12 also has an integrated unit 16 consisting of a tank valve for filling and releasing hydrogen into and from the fuel storage unit 12 and a Temperature sensor for detecting the temperature of the
Brennstoffspeicher 12 kommenden gasförmigen Wasserstoffs angeordnet. Fuel storage 12 of the gaseous hydrogen coming from it.
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 40-50, insbesondere 44 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 40-50, in particular 44 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 (kurz: "Druckregeleinrichtung") umfasst vorliegend beispielhaft eine Absperrventileinrichtung 32, stromabwärts von dieser zwei hydraulisch parallele Druckregelventile 34 und zwischen Absperrventileinrichtung 32 und den beiden Druckregelventilen 34 einen Niederdruck-Drucksensor 36. 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 40-50 bar auf einen Druck beispielsweise von ungefähr 10-20, insbesondere 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 (short: "pressure control device") comprises, in the present case, for example, a shut-off valve device 32, downstream of this two hydraulically parallel pressure control valves 34 and a low-pressure pressure sensor 36 between the shut-off valve device 32 and the two pressure control valves 34. The two pressure control valves 34 are constructed identically 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 40-50 bar, as an example, to a pressure of approximately 10-20, in particular approximately 15 bar. The shut-off valve device 32 connected upstream of the pressure control valves 34 is closed when the fuel supply system 10 is not in operation. This prevents undesirable gas leakage.
Stromabwärts von der Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 führt die Druckleitung 18 zu einer Verteilerkammer 38, die beispielsweise als längliches Rohr ausgebildet sein kann in der Art eines typischen Kraftstoff rails, wie es von Benzin- und Diesel-Kraftstoffsystemen bekannt ist. Der in der Verteilerkammer 38 herrschende Gasdruck wird von einem Drucksensor 40 erfasst. Downstream of the low-pressure pressure control device 30, the pressure line 18 leads to a distribution chamber 38, 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 38 is detected by a pressure sensor 40.
An die Verteilerkammer 38 sind mehrere Injektoren 42 angeschlossen, die den gasförmigen Wasserstoff vorliegend beispielhaft in Brennräume 44 der Brennkraftmaschine direkt einblasen. Der gasförmige Wasserstoff wird in den Brennräumen 44 mit Luftsauerstoff gemischt, und dieses Gemisch wird durch eine jeweilige Zündeinrichtung 46 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 42 are connected to the distribution chamber 38, which inject the gaseous hydrogen directly into combustion chambers 44 of the internal combustion engine. The gaseous hydrogen is mixed with atmospheric oxygen in the combustion chambers 44, and this mixture is ignited by a respective ignition device 46. Typically, The internal combustion engine is a 2-stroke or 4-stroke piston internal combustion engine of a largely standard 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 48, 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 40, etc. Die Steuer- und Regeleinrichtung 48 steuert verschiedene Komponenten des Brennstoffversorgungssystems 10 an, unter anderem die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 sowie die Zündeinrichtungen 46. Ferner wird auch eine Steuereinrichtung 50 von der Steuer- und Regeleinrichtung 48 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 48, 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 40, etc. The control and regulating device 48 controls various components of the fuel supply system 10, including the low-pressure pressure control device 30 and the ignition devices 46. Furthermore, a control device 50 is also controlled by the control and regulating device 48, which in turn specifically controls or regulates the operation of the fuel storage device 12.
Die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 ist in einer ersten Ausführungsform in Figur 2 mit einem einzigen Druckregelventil 34 gezeigt. Zu der Niederdruck- Druckregeleinrichtung 30 gehört dabei ein Gehäuse 52 mit einem einlassseitigen Anschlussstutzen 54 und einem auslassseitigen Anschlussstutzen 56. Die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 integriert das Druckregelventil 34, die Absperrventileinrichtung 32 und den Niederdruck-Drucksensor 36 zu einer zusammengehörenden und integrierten Baueinheit. Das Gehäuse 52 kann einteilig oder zweiteilig sein, und beispielsweise aus Aluminium oder Edelstahl hergestellt sein. 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 52 with an inlet-side connection piece 54 and an outlet-side connection piece 56. The low-pressure pressure control device 30 integrates the pressure control valve 34, the shut-off valve device 32 and the low-pressure pressure sensor 36 into a coherent and integrated unit. The housing 52 can be one-piece or two-piece and can be made of aluminum or stainless steel, for example.
Bei einem zweiteiligen Gehäuse kann beispielsweise die Absperrventileinrichtung 32 über ein eigenes Gehäuse verfügen, welches an das Gehäuse 52, welches das Druckregelventil 34 und den Niederdruck-Drucksensor 36 beherbergt, angeschraubt oder in dieses eingeschraubt ist. Bei der in Figur 3 gezeigten Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30, die eine zweite mögliche Ausführungsform ist, sind - entsprechend Figur 1 - zwei Druckregelventile 34 vorhanden, die zueinander parallel geschaltet sind. Bei den Druckregelventilen 34 kann es sich beispielsweise um Proportionalventile handeln, wie sie im Hinblick auf den konstruktiven Aufbau beispielsweise aus der DE 102017210 367 A1 bekannt sind, auf die im Hinblick auf den konstruktiven Aufbau daher vorliegend ausdrücklich Bezug genommen wird. Die Absperrventileinrichtung 32 kann beispielsweise in Form einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung Komponenten umfassen, wie sie von Mengensteuerventilen bei Kraftstoff-Hochdruckpumpen bekannt sind. In a two-part housing, for example, the shut-off valve device 32 can have its own housing, which is screwed onto or screwed into the housing 52, which houses the pressure control valve 34 and the low-pressure pressure sensor 36. In the low-pressure pressure control device 30 shown in Figure 3, which is a second possible embodiment, there are - as shown in Figure 1 - two pressure control valves 34 which are connected in parallel to one another. The pressure control valves 34 can be, for example, proportional valves, as are known in terms of their structural design, for example from DE 102017210 367 A1, to which reference is therefore expressly made here with regard to the structural design. The shut-off valve device 32 can, for example, in the form of an electromagnetic actuating device, comprise components as are known from quantity control valves in high-pressure fuel pumps.
Zu den Niederdruck-Druckregeleinrichtungen 30 der Figuren 2 und 3 gehört auch ein Befestigungsflansch an deren Unterseite, der in den Figuren 2 und 3 jedoch nicht gezeichnet ist. Das grundsätzliche Prinzip eines solchen Befestigungsflansches wird daher nun unter Bezugnahme auf die Figuren 4-7 erläutert, welche weitere mögliche Ausführungsformen von Niederdruck- Druckregeleinrichtungen 30 zeigen, die sich von jenen der Figuren 2 und 3 jedoch im Wesentlichen nur durch die Form und Art des Gehäuses 52 unterscheiden. Zunächst zur Ausführungsform der Figuren 4 und 5, wobei in den Figuren 4 und 5 die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 von unten und höchst schematisch gezeichnet ist: The low-pressure pressure control devices 30 of Figures 2 and 3 also include a mounting flange on their underside, which is not shown in Figures 2 and 3, however. The basic principle of such a mounting flange will now be explained with reference to Figures 4-7, which show further possible embodiments of low-pressure pressure control devices 30, which differ from those of Figures 2 and 3 essentially only in the shape and type of housing 52. First of all, the embodiment of Figures 4 and 5, where in Figures 4 and 5 the low-pressure pressure control device 30 is shown from below and very schematically:
Das Gehäuse der Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 ist vorliegend beispielhaft zweiteilig mit einem Gehäuse 52 für die Druckregelventile 34 und den Niederdrucksensor 36 und einem Gehäuse 58 für die Absperrventileinrichtung 32. Wie oben erwähnt, ist das Gehäuse 58 in das Gehäuse 52 eingeschraubt bzw. mit diesem verschraubt. In einer weiteren Ausführungsform kann das Gehäuse für die Absperrventileinrichtung in Form einer Cartridge-Lösung auch in das Gehäuse für die Druckregelventile und den Niederdrucksensor direkt integriert sein, beispielweise indem es mittels eines Flansches angeschraubt wird. Das Gehäuse 52 ist einstückig und vorliegend beispielhaft aus einem geschmiedeten Gehäuserohling aus Metall hergestellt. Grundsätzlich könnte das Gehäuse 52 aber auch zumindest bereichsweise durch einen Fräsvorgang oder mittels 3D-Druck hergestellt werden. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform könnte das Gehäuse auch beispielsweise rohrartig durch Drehen hergestellt sein. The housing of the low-pressure pressure control device 30 is in the present example in two parts with a housing 52 for the pressure control valves 34 and the low-pressure sensor 36 and a housing 58 for the shut-off valve device 32. As mentioned above, the housing 58 is screwed into the housing 52 or screwed to it. In a further embodiment, the housing for the shut-off valve device in the form of a cartridge solution can also be directly integrated into the housing for the pressure control valves and the low-pressure sensor, for example by being screwed on using a flange. The housing 52 is in one piece and in the present example is made from a forged housing blank made of metal. In principle, however, the housing 52 could also be manufactured at least in part by a milling process or by means of 3D printing. In an embodiment not shown, the housing could also be manufactured in a tube-like manner by turning, for example.
Zu der Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 gehört ferner, wie oben bereits angedeutet wurde, ein Befestigungsflansch 60. Dieser ist vorliegend an der Unterseite des Gehäuses 52 befestigt und dient dazu, die Niederdruck- Druckregeleinrichtung 30 mit einem in Figur 5 durch eine gestrichelte Linie lediglich angedeuteten Halteabschnitt 62 zu verbinden bzw. an diesem zu befestigen. Bei dem Halteabschnitt 62 kann es sich um eine Komponente des Brennstoffversorgungssystems 10 handeln oder um eine Komponente der Brennkraftmaschine, zu der das Brennstoffversorgungssystem 10 gehört. Möglich ist auch, dass der Halteabschnitt 62 beispielsweise zu einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs gehört, welches von der besagten Brennkraftmaschine angetrieben wird. The low-pressure pressure control device 30 also includes, as already indicated above, a mounting flange 60. In the present case, this is attached to the The holding section 62 is attached to the underside of the housing 52 and serves to connect the low-pressure pressure control device 30 to a holding section 62, which is only indicated by a dashed line in Figure 5, or to attach it to this. The holding section 62 can be a component of the fuel supply system 10 or a component of the internal combustion engine to which the fuel supply system 10 belongs. It is also possible that the holding section 62 belongs, for example, to a body of a motor vehicle which is driven by the said internal combustion engine.
Der Befestigungsflansch 60 umfasst vorliegend beispielhaft einen durch eine kreisförmige Platte gebildeten Zentralabschnitt 64, von dem sich ebenfalls vorliegend beispielhaft in diametral entgegengesetzten Richtungen und in radialer Richtung zwei Arme 66 erstrecken. Bei nicht gezeigten Ausführungsformen sind auch weniger oder mehr Arme möglich. Der Befestigungsflansch 60 ist vorliegend beispielhaft im Bereich des Zentralabschnitts 64 mittels zwei Schrauben 68 mit der Unterseite des Gehäuses 52 verschraubt. In the present case, the fastening flange 60 comprises, for example, a central section 64 formed by a circular plate, from which two arms 66 extend in diametrically opposite directions and in the radial direction. In embodiments not shown, fewer or more arms are also possible. In the present case, the fastening flange 60 is screwed to the underside of the housing 52 in the area of the central section 64 by means of two screws 68.
Aus der Ansicht von Figur 4 ist ersichtlich, dass das dort gezeigte Gehäuse 52 seitliche Ausbuchtungen 70a und 70b sowie 70c und 70d aufweist. Der Befestigungsflansch 60 ist mit seinen beiden Armen 66 so ausgerichtet, dass das abragende Ende des einen Arms 66 zwischen den Ausbuchtungen 70a und 70b und das abragende Ende des anderen Arms 66 seitlich von der Ausbuchtung 70d angeordnet sind. In den abragenden Enden vorhandene Schraublöcher 72, die insoweit Befestigungsabschnitte bilden, sind somit von oben zugänglich, so das der Befestigungsflansch 60 und mit ihm die Niederdruck- Druckregeleinrichtung 30 mittels durch die Schraublöcher 72 hindurchgeführten Schrauben (strichpunktierte Linien 74 in Figur 5) am Halteabschnitt 62 verschraubt und hierdurch befestigt werden kann. From the view of Figure 4, it can be seen that the housing 52 shown there has lateral bulges 70a and 70b as well as 70c and 70d. The fastening flange 60 is aligned with its two arms 66 in such a way that the protruding end of one arm 66 is arranged between the bulges 70a and 70b and the protruding end of the other arm 66 is arranged to the side of the bulge 70d. Screw holes 72 in the protruding ends, which form fastening sections, are thus accessible from above, so that the fastening flange 60 and with it the low-pressure pressure control device 30 can be screwed to the holding section 62 by means of screws passed through the screw holes 72 (dash-dotted lines 74 in Figure 5) and thereby fastened.
Um die Montage des Befestigungsflansches 60 am Gehäuse 52 zu erleichtern, kann der Befestigungsflansch 60 am Gehäuse 52 formschlüssig gehalten sein. Dies ist in den Figuren 4 und 5 jedoch nicht dargestellt. Beispielsweise kann auf der Unterseite des Gehäuses 52 ein zapfenartiger Vorsprung vorgesehen sein, der in eine entsprechende komplementär geformte Ausnehmung im Zentralabschnitt 64 des Befestigungsflansch 60 eingeführt werden kann. In order to facilitate the assembly of the fastening flange 60 on the housing 52, the fastening flange 60 can be held in a form-fitting manner on the housing 52. However, this is not shown in Figures 4 and 5. For example, a pin-like projection can be provided on the underside of the housing 52, which can be inserted into a corresponding complementarily shaped recess in the central portion 64 of the mounting flange 60.
Bei der in den Figuren 6 und 7 gezeichneten alternativen Ausführungsform einer Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 ist das Gehäuse 52 anders als bei der Ausführungsform der Figuren 4 und 5 geformt mit einem stärker geradlinigen seitlichen Bereich, welcher beispielsweise als rotationssymmetrisches oder rechteckigen Querschnitt aufweisendes Rohr ausgebildet sein kann. Es weist vorliegend beispielhaft nur die beiden seitlichen Ausbuchtungen 70b und 70d auf. Der Befestigungsflansch 60 ist weitgehend identisch zu dem Befestigungsflansch 60 der Ausführungsform der Figuren 4 und 5, er ist jedoch in etwa mittig zwischen den beiden Anschlussstutzen 54 und 56 angeordnet, und die Arme 66 sind so ausgerichtet, dass der eine Arm 66 seitlich links von der in Figur 6 oberen Ausbuchtung 70d und der andere Arm 66 seitlich links von der unteren Ausbuchtung 70b angeordnet ist. Außerdem ist der Befestigungsflansch 60 am Gehäuse 52 nicht verschraubt, sondern mit diesem vorliegend beispielhaft durch eine Schweißlinie 76 am Umfang des Zentralabschnitts 64 verschweißt. Die Schweißlinie 76 kann mittels Laser-Verschweißung oder KEEP-Verschweißung hergestellt sein. In the alternative embodiment of a low-pressure pressure control device 30 shown in Figures 6 and 7, the housing 52 is shaped differently than in the embodiment of Figures 4 and 5, with a more straight lateral region, which can be designed, for example, as a tube with a rotationally symmetrical or rectangular cross-section. In the present example, it only has the two lateral bulges 70b and 70d. The fastening flange 60 is largely identical to the fastening flange 60 of the embodiment of Figures 4 and 5, but it is arranged approximately centrally between the two connecting pieces 54 and 56, and the arms 66 are aligned such that one arm 66 is arranged laterally to the left of the upper bulge 70d in Figure 6 and the other arm 66 is arranged laterally to the left of the lower bulge 70b. In addition, the fastening flange 60 is not screwed to the housing 52, but is welded to it, for example, by a weld line 76 on the circumference of the central section 64. The weld line 76 can be produced by means of laser welding or KEEP welding.
Bei der in Figur 8 und Figur 9 gezeichneten und im Schnitt dargestellten Ausführungsform einer Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 ähnlich zu Figur 4 ist der Befestigungsflansch 60 nicht verschraubt, sondern mittels Hybridschmieden an dem Gehäuse 52 befestigt. Hierfür weist der Befestigungsflansch 60 einen von dem Zentralabschnitt 64 orthogonal abgragenden Verbindungsabschnitt 78 auf. In Figur 8 ist der Verbindungsabschnitt 78 im Wesentlichen säulenförmig bzw. zylindrisch ausgebildet. Nach dem Hybridschmieden ragt der Verbindungsabschnitt 78 in das Gehäuse 52 hinein und ist dort kraftschlüssig gehalten. In the embodiment of a low-pressure pressure control device 30 similar to Figure 4, shown in section in Figures 8 and 9, the fastening flange 60 is not screwed but is attached to the housing 52 by means of hybrid forging. For this purpose, the fastening flange 60 has a connecting section 78 that protrudes orthogonally from the central section 64. In Figure 8, the connecting section 78 is essentially column-shaped or cylindrical. After the hybrid forging, the connecting section 78 protrudes into the housing 52 and is held there in a force-fitting manner.
Der in Figur 9 dargestellte Befestigungsflansch 60 weist an dem Verbindungsabschnitt 78 eine Hinterschneidung 80 auf. Die Hinterschneidung 80 kann beispielsweise am Verbindungsabschnitt 78 als eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut ausgebildet sein. Beim Hybridschmieden ist das Gehäusematerial in die Hinterschneidung 80 umgeformt worden. Der Befestigungsflansch 60 ist folglich kraft- und formschlüssig an dem Gehäuse 52 gehalten. The fastening flange 60 shown in Figure 9 has an undercut 80 on the connecting section 78. The undercut 80 can be formed, for example, on the connecting section 78 as a groove running in the circumferential direction. During hybrid forging, the housing material has been formed into the undercut 80. The The mounting flange 60 is therefore held to the housing 52 in a force-fitting and form-fitting manner.
In Figur 10 ist eine Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 mit einem alternativ ausgeführten Befestigungsflansch 60 in einer Ansicht von oben dargestellt. Der Befestigungsflansch 60 ist ähnlich zu jenem von Figur 4 am Gehäuse 52 positioniert und befestigt. Dabei liegt der Befestigungsflansch 60 zunächst als ein Rohling vor. Der Befestigungsflansch 60 weist vorliegend beispielhaft einen im Wesentlichen quadratischen Plattenabschnitt 82 mit abgerundeten Eckbereichen 84 auf, ohne ausgebildeten Zentralabschnitt und abragende Arme. Ferner ist hier beispielhaft der Verbindungsabschnitt 78 zum Befestigen des Befestigungsflansches 60 an dem Gehäuse 52 mittels Hybridschmieden durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Andere Rohlingformen sind auch denkbar wie beispielhaft kreisförmige oder rechteckige Plattenabschnitte. Figure 10 shows a low-pressure pressure control device 30 with an alternatively designed fastening flange 60 in a view from above. The fastening flange 60 is positioned and fastened to the housing 52 in a similar way to that of Figure 4. The fastening flange 60 is initially present as a blank. The fastening flange 60 has, for example, an essentially square plate section 82 with rounded corner regions 84, without a formed central section and protruding arms. Furthermore, the connecting section 78 for fastening the fastening flange 60 to the housing 52 by means of hybrid forging is indicated here by a dashed line. Other blank shapes are also conceivable, such as circular or rectangular plate sections.
Der zunächst als Rohling vorliegende Befestigungsflansch 60 muss die für die Befestigung an dem Gehäuse 52 notwendigen Merkmale wie bspw. den Verbindungsabschnitt 78 oder Schraubenlöcher aufweisen. Dies ermöglicht es, eine Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 herzustellen mit einem Befestigungsflansch 60, der noch nicht auf einen individuellen Halteabschnitt 62 zugeschnitten ist. Die derart hergestellte Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 kann je nach Anforderungen noch vor der Auslieferung an einen individuellen Halteabschnitt 62 angepasst werden oder kann mit dem Befestigungsflansch 60 im Rohzustand ausgeliefert werden, um diesen direkt vor der Montage an dem Halteabschnitt 62 fertig zu bearbeiten. Hierbei ist denkbar, dass bei einer Variante nur der Befestigungsflansch 60 fertig bearbeitet wird oder bei einer anderen Variante der Befestigungsflansch 60 und das Gehäuse 52 gemeinsam fertig bearbeitet werden. Beispielsweise können die abgerundeten Eckbereiche 84 auch erst beim Fertigbearbeiten des Befestigungsflansches 60 hergestellt werden. The fastening flange 60, which is initially available as a blank, must have the features necessary for fastening to the housing 52, such as the connecting section 78 or screw holes. This makes it possible to produce a low-pressure pressure control device 30 with a fastening flange 60 that is not yet tailored to an individual holding section 62. The low-pressure pressure control device 30 produced in this way can, depending on requirements, be adapted to an individual holding section 62 before delivery or can be delivered with the fastening flange 60 in its raw state in order to finish machine it directly before assembly on the holding section 62. It is conceivable that in one variant only the fastening flange 60 is finished or in another variant the fastening flange 60 and the housing 52 are finished together. For example, the rounded corner areas 84 can also only be produced when the fastening flange 60 is finished.
Der in Figur 10 gezeichnete Befestigungsflansch 60 weist vorliegend beispielhaft zwei diametral gegenüberliegende Schraubenlöcher 72 auf. Eines der Schraubenlöcher 72 ist zwischen den Ausbuchtungen 70c und 70d an dem Befestigungsflansch 60 ausgebildet, und das zweite Schraubenloch 72 ist seitlich zu der Ausbuchtung 70b ausgebildet. Beispielsweise sind vorliegend zwei weitere den ersten zwei Schraubenlöchern 72 gegenüberliegende Schraubenlöcher 72 angedeutet. Diese können je nach Halteabschnitt 62 zusätzlich oder alternativ vorgesehen werden. The fastening flange 60 shown in Figure 10 has, for example, two diametrically opposed screw holes 72. One of the screw holes 72 is formed between the bulges 70c and 70d on the fastening flange 60, and the second screw hole 72 is formed laterally to the bulge 70b. For example, two further screw holes 72 opposite the first two screw holes 72 are indicated. These can be provided additionally or alternatively depending on the holding section 62.
Man erkennt, dass durch den Befestigungsflansch 60 vorliegend beispielhaft nicht nur die Druckregelventile 34, sondern auch die Absperrventileinrichtung 32 und der Niederdrucksensor 36 sicher am Halteabschnitt 62 gehalten werden können. Es versteht sich jedoch, dass in anderen Ausführungsformen die Niederdruck-Druckregeleinrichtung 30 auch beispielsweise nur die Druckregelventile 34 oder nur die Druckregelventile 34 und den Drucksensor 36 enthalten kann. It can be seen that in the present example, not only the pressure control valves 34, but also the shut-off valve device 32 and the low-pressure sensor 36 can be securely held on the holding section 62 by the fastening flange 60. However, it is understood that in other embodiments the low-pressure pressure control device 30 can also contain, for example, only the pressure control valves 34 or only the pressure control valves 34 and the pressure sensor 36.
Bei dem in Figur 11 abgebildeten Flussdiagramm handelt es sich um eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Befestigung eines Befestigungsflansches 60 an einem Gehäuse 52 einer Niederdruck- Druckregeleinrichtung 30 mit einem beispielhaften Ablauf der einzelnen Verfahrensschritte. The flow chart shown in Figure 11 is a schematic representation of a method according to the invention for fastening a fastening flange 60 to a housing 52 of a low-pressure pressure control device 30 with an exemplary sequence of the individual method steps.
Das Verfahren startet in einem Funktionsblock 90. Im dargestellten Verfahrensablauf wird der als Befestigungsflansch 60 ausgebildete Befestigungsabschnitt im ersten Verfahrensschritt 92 bearbeitet. Dabei kann der Befestigungsflansch 60 beispielsweise mit den Merkmalen wie in Figur 4 dargestellt hergestellt werden. Im folgenden Verfahrensschritt 94 wird der Befestigungsflansch 60 an dem Gehäuse 52 der Druckregeleinrichtung 30 ausgerichtet, sodass der wenigstens eine Befestigungsabschnitt 72 in einer vorbestimmten Position relativ zum Halteabschnitt 62 vorliegt, die es ermöglicht, den Befestigungsabschnitt 72 mit dem Halteabschnitt 62 zu verbinden. Beispielsweise kann, wie in Figur 4 dargestellt, der Befestigungsflansch 60 zu dem Gehäuse 52 ausgerichtet werden, sodass Schraubenlöcher 86 im Zentralabschnitt 64 des Befestigungsflansches 60 mit Schraubenlöchern 88 an der Unterseite des Gehäuses 52 fluchten. The method starts in a functional block 90. In the method sequence shown, the fastening section designed as a fastening flange 60 is processed in the first method step 92. The fastening flange 60 can be manufactured, for example, with the features as shown in Figure 4. In the following method step 94, the fastening flange 60 is aligned with the housing 52 of the pressure control device 30 so that the at least one fastening section 72 is in a predetermined position relative to the holding section 62, which makes it possible to connect the fastening section 72 to the holding section 62. For example, as shown in Figure 4, the fastening flange 60 can be aligned with the housing 52 so that screw holes 86 in the central section 64 of the fastening flange 60 are aligned with screw holes 88 on the underside of the housing 52.
In einem Verfahrensschritt 96 wird der Befestigungsflansch 60 an dem Gehäuse 52 befestigt bspw. mittels Schrauben 68, die in die Schraubenlöcher 86 im Zentralabschnitt 64 eingeführt werden, oder mittels Hybridschmieden, oder mittels Verschweißen. Alternativ denkbar ist auch, dass, wie obenstehend beschrieben, der Befestigungsflansch 60 nicht im ersten Verfahrensschritt 92 vor dem Befestigen fertig bearbeitet wird, sondern als Rohling im Verfahrensschritt 96 an dem Gehäuse 52 befestigt wird. Anschließend wird in einem hier nicht gezeigten Verfahrensschritt der Befestigungsabschnitt 72 am Befestigungsflansch 60 hergestellt und seine vorbestimmte Position an dem Gehäuse 52 festgelegt. Beispielsweise könnten nicht nur die Schraubenlöcher 72 als Halteabschnitt gefertigt werden, sondern auch der in Figur 4 beispielhaft dargestellte Zentral bereich 64 und die Arme 66. Das Verfahren endet in einem Endblock 98. In a method step 96, the fastening flange 60 is fastened to the housing 52, for example by means of screws 68 which are inserted into the screw holes 86 in the central section 64, or by means of hybrid forging, or by means of welding. Alternatively, it is also conceivable that, as above, described, the fastening flange 60 is not finished in the first process step 92 before fastening, but is fastened to the housing 52 as a blank in the process step 96. Then, in a process step not shown here, the fastening section 72 is produced on the fastening flange 60 and its predetermined position on the housing 52 is determined. For example, not only the screw holes 72 could be manufactured as a holding section, but also the central area 64 shown as an example in Figure 4 and the arms 66. The process ends in an end block 98.

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Druckregeleinrichtung (30) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, umfassend mindestens ein Druckregelventil (34), ein Gehäuse (52) und eine Befestigungseinrichtung (60) zum Befestigen des Gehäuses (52) an einem Halteabschnitt (62), dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung einen Befestigungsflansch (60) umfasst, der am Gehäuse (52) befestigt ist und mindestens einen Befestigungsabschnitt (72) aufweist, an dem ein Befestigungsmittel (74) angreifen kann, welches mit dem Halteabschnitt (62) befestigbar ist. 1. Pressure control device (30) for a fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, comprising at least one pressure control valve (34), a housing (52) and a fastening device (60) for fastening the housing (52) to a holding section (62), characterized in that the fastening device comprises a fastening flange (60) which is fastened to the housing (52) and has at least one fastening section (72) on which a fastening means (74) can engage, which can be fastened to the holding section (62).
2. Druckregeleinrichtung (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (60) am Gehäuse (52) durch eine Verschweißung (68) befestigt ist. 2. Pressure control device (30) according to claim 1, characterized in that the fastening flange (60) is fastened to the housing (52) by welding (68).
3. Druckregeleinrichtung (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (60) am Gehäuse (52) durch eine Verschraubung (76) befestigt ist. 3. Pressure control device (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fastening flange (60) is fastened to the housing (52) by a screw connection (76).
4. Druckregeleinrichtung (30) nach wenigstens einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (60) am Gehäuse (52) mittels Hybridschmieden befestigt ist. 4. Pressure control device (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fastening flange (60) is fastened to the housing (52) by means of hybrid forging.
5. Druckregeleinrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch am Gehäuse formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten ist. 5. Pressure control device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fastening flange is held on the housing in a form-fitting and/or force-fitting manner.
6. Druckregeleinrichtung (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (52) mindestens bereichsweise geschmiedet ist. 6. Pressure control device (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing (52) is forged at least in regions.
7. Druckregeleinrichtung (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (52) wenigstens bereichsweise gefräst ist. 7. Pressure control device (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing (52) is milled at least in regions.
8. Druckregeleinrichtung (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (52) wenigstens bereichsweise durch 3D-Druck hergestellt ist. 8. Pressure control device (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing (52) is at least partially produced by 3D printing.
9. Druckregeleinrichtung (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (52) wenigstens bereichsweise durch Drehen hergestellt ist. 9. Pressure control device (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the housing (52) is manufactured at least in regions by turning.
10. Druckregeleinrichtung (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Absperrventileinrichtung (32) und/oder einen Drucksensor (36) umfasst. 10. Pressure control device (30) according to at least one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a shut-off valve device (32) and/or a pressure sensor (36).
11. 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 (38) und mindestens einen an die Verteilerkammer (38) angeschlossenen Injektor (42), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffversorgungssystem (10) eine Druckregeleinrichtung (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist. 11. Fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with preferably gaseous fuel, comprising a fuel reservoir (12), at least one pressure control device (22, 30), a distribution chamber (38) arranged downstream of the pressure control device (30) and at least one injector (42) connected to the distribution chamber (38), characterized in that the fuel supply system (10) has a pressure control device (30) according to at least one of the preceding claims.
12. Verfahren zum Herstellen einer Druckregeleinrichtung (30) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, wobei die Druckregeleinrichtung (30) über eine Befestigungseinrichtung (60) an einem Halteabschnitt (62) befestigbar ist, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: 12. Method for producing a pressure control device (30) for a fuel supply system (10) for supplying an internal combustion engine with gaseous fuel, wherein the pressure control device (30) can be fastened to a holding section (62) via a fastening device (60), the method being characterized by the following steps:
Befestigen (96) eines Befestigungsflansches (60) der Befestigungseinrichtung am Gehäuse (52) mittels Hybridschmieden. Fastening (96) a fastening flange (60) of the fastening device to the housing (52) by means of hybrid forging.
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