WO2024120692A1

WO2024120692A1 - Druckregeleinheit für ein brennstoffversorgungssystem einer brennkraftmaschine, brennstoffversorgungssystem sowie vorrichtung mit einem brennstoffversorgungssystem

Info

Publication number: WO2024120692A1
Application number: PCT/EP2023/079544
Authority: WO
Inventors: Marion Glenk; Markus Schetter; Matthias RIEDLE
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2022-12-09
Filing date: 2023-10-24
Publication date: 2024-06-13
Also published as: DE102022213380A1

Abstract

Eine Druckregeleinheit (30) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) einer Brennkraftmaschine zur Druckregelung eines gasförmigen Brennstoffs umfasst ein Gehäuse (52), mindestens ein mindestens bereichsweise in dem Gehäuse (52) angeordnetes Druckregelventil (32) und eine Befestigungseinrichtung (62) zur Befestigung der Druckregeleinheit (30) an einem Halteabschnitt (60). Es wird vorgeschlagen, dass die Druckregeleinheit (30) mindestens einen Gasspeicher (58) aufweist, und dass die Befestigungseinrichtung (62) mindestens auch am Gasspeicher (58) angreift bzw. angeordnet ist.

Description

Beschreibung

Titel

Druckregeleinheit für ein Brennstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine, Brennstoffversorgungssystem sowie Vorrichtung mit einem Brennstoffversorgungssystem

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Druckregeleinheit für ein Brennstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine zur Druckregelung eines gasförmigen Brennstoffs, ein Brennstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine für gasförmigen Brennstoff, sowie eine Vorrichtung mit einem Brennstoffversorgungssystem nach den Oberbegriffen der jeweiligen nebengeordneten Ansprüche.

Vom Markt her bekannt sind Brennkraftmaschinen, deren Brennstoff gasförmiger Wasserstoff ist. Derartige Brennkraftmaschinen können beispielsweise zum Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Der Wasserstoff kann beispielsweise unter relativ hohem Druck, beispielsweise 700 bar, in flüssiger Form in einem tankartigen Brennstoffspeicher gespeichert sein. Von dort gelangt er über eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung zu einer Niederdruck- Druckregeleinheit und weiter zu einer Brennstoffverteileinrichtung, die funktional ähnlich ist wie das Kraftstoffrail bei einer Brennkraftmaschine mit Benzin- oder Diesel-Direkteinspritzung. Die Hochdruck-Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck typischerweise herunter auf beispielsweise ungefähr 40 bar, die Niederdruck-Druckregeleinheit regelt den Gasdruck weiter herunter typischerweise auf einen Druck von ungefähr 15 bar. An die Brennstoffverteileinrichtung 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 DE 102017210 367 A1 offenbart ein Druckregelventil in Form eines Proportionalregelventils, wie es in der oben beschriebenen Niederdruck-Druckregeleinheit eingesetzt werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch eine Druckregeleinheit und ein Brennstoffversorgungssystem und eine Vorrichtung mit einem Brennstoffversorgungssystem mit den Merkmalen des jeweiligen nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen genannt.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Druckregeleinheit besteht darin, dass eine vergleichsweise hohe „Einbauvarianz“ abgedeckt werden kann. Hierunter wird verstanden, dass zahlreiche unterschiedliche Einbausituationen mit einer im Grundsatz gleichen oder zumindest ähnlichen Druckregeleinheit abgedeckt werden können. Es wird somit die Flexibilität beim Einsatz der erfindungsgemäßen Druckregeleinheit erhöht. Dabei werden Kosten gespart, da zusätzliche Bohrungen zur Anbindung an unterschiedliche Einbauszenarien nicht notwendig sind.

Konkret wird dies erreicht durch eine Druckregeleinheit, mit der der Druck eines gasförmigen Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, in einem stromabwärts von der Druckregeleinheit gelegenen Bereich eines Brennstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine geregelt werden kann. Der gasförmige Wasserstoff kann beispielsweise zur innermotorischen Verbrennung verwendet werden. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine im Wesentlichen typische Kolben-Brennkraftmaschine handeln, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen oder stationären Anwendungen, beispielsweise zum Antrieb von Generatoren, eingesetzt wird.

Bei einem solchen Brennstoffversorgungssystem kann der Wasserstoff beispielsweise unter relativ hohem Druck, beispielsweise 700 bar, in flüssiger Form in einem tankartigen Brennstoffspeicher gespeichert sein. Von dort kann er über eine Hochdruck-Druckregeleinrichtung zu einer Niederdruck- Druckregeleinheit (kurz "Druckregeleinheit") und weiter zu einer Brennstoffverteileinrichtung gelangen, die funktional ähnlich ist wie das Kraftstoffrail bei einer Brennkraftmaschine mit Benzin- oder Diesel- Direkteinspritzung. Die Hochdruck-Druckregeleinrichtung regelt den Gasdruck herunter, beispielsweise auf ungefähr 40 bar, die Niederdruck-Druckregeleinheit regelt den Gasdruck weiter herunter, typischerweise beispielweise auf ungefähr 15 bar. An die Brennstoffverteileinrichtung können beispielsweise mehrere Injektoren angeschlossen sein, die den gasförmigen Brennstoff direkt in Brennräume der Brennkraftmaschine (H2-Direkteinspritzung) oder in eine Vorkammer einblasen (Port Fuel Injection).

Die gerade erwähnte Niederdruck-Druckregeleinheit (auch "HIPR" bzw. "Hydrogen Injection Pressure Regulator" genannt) regelt entsprechend den spezifischen Anforderungen den Druck und somit den Massen- oder Volumenstrom in der Brennstoffverteileinrichtung bzw. zu der Brennstoffverteileinrichtung. Hierzu kann die HIPR mindestens ein Druckregelventil ("HGI"), insbesondere ein Proportionalregelventil umfassen. Dieses ist mindestens bereichsweise in oder an dem Gehäuse angeordnet, beispielsweise mindestens bereichsweise in einer Öffnung des Gehäuses aufgenommen.

Erfindungsgemäß weist die Druckregeleinheit ferner einen vorzugsweise fluidisch stromabwärts von dem Druckregelventil angeordneten Gasspeicher auf. Dem liegt zugrunde, dass je nach Anforderungen aus dem Brennstoffversorgungssystem (z.B. Schwingungsdämpfung, Gasspeicher vor der Brennstoffverteileinrichtung, ...) fluidisch nach dem Druckregelventil ein zusätzliches Gasvolumen vorgesehen werden sollte. Dieses zusätzliche Gasvolumen wird durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Gasspeicher bereitgestellt. Erfindungsgemäß ist der Gasspeicher an dem Gehäuse der Druckregeleinheit befestigt und insoweit unmittelbar Teil der Druckregeleinheit.

Es wird durch die erfindungsgemäße Druckregeleinheit also eine integrale Einheit geschaffen, die mindestens die Funktionen „Druckregelung“ und „Gasspeicherung“ beinhaltet. Dabei versteht sich, dass das Volumen des Gasspeichers nicht dazu vorgesehen ist, über einen längeren Zeitraum die Brennstoffverteileinrichtung mit gasförmigem Brennstoff zu versorgen, sondern lediglich eine Art „Puffervolumen“ beispielsweise zur Reduktion von Druckschwankungen bzw. Druckschwingungen zur Verfügung stellen soll. Ein Abschnitt einer Begrenzungswand des Gasspeichers kann durch einen Abschnitt einer Begrenzungswand des Gehäuses gebildet sein. Dies erhöht nochmals die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Druckregeleinheit. Die Druckregeleinheit kann jedoch noch weitere Funktionen integrieren. Beispielsweise kann die Druckregeleinheit noch eine Absperrventileinrichtung aufweisen, die typischerweise stromaufwärts vom Druckregelventil angeordnet ist und die stromlos geschlossen ist. Auch kann die Druckregeleinheit einen Drucksensor umfassen.

Erfindungsgemäß weist die Druckregeleinheit ferner eine Befestigung Befestigungseinrichtung zur Befestigung der Druckregeleinheit an einem Halteabschnitt auf. Ein solcher Halteabschnitt kann beispielsweise ein Abschnitt eines Chassis eines Kraftfahrzeugs sein, welches von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird, die von einem Brennstoffversorgungssystem mit der erfindungsgemäßen Druckregeleinheit mit gasförmigem Brennstoff, beispielsweise Wasserstoff, versorgt wird. Die Befestigungseinrichtung greift erfindungsgemäß mindestens auch am Gasspeicher an, bzw. sie ist mindestens auch an dem Gasspeicher angeordnet. Vorzugsweise greift sie ausschließlich am Gasspeicher an bzw. ist ausschließlich am Gasspeicher befestigt. Die Druckregeleinheit ist somit über den Gasspeicher am Halteabschnitt befestigt. Hierdurch kann sehr einfach eine Anpassung insbesondere der Winkellage der Druckregeleinheit so vorgenommen werden, dass die Druckregeleinheit zu der spezifischen Einbausituation passt.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Befestigungseinrichtung mindestens einen Spanngurt umfasst (ähnlich einer Wandbefestigung eines Feuerlöschers oder einer Behälters, z.B. Scheibenwaschwasser, in einem Fahrzeugmotorraum). Hierdurch wird die Einbauvarianz nochmals deutlich erhöht, da mit einem solchen Spanngurt beinahe beliebige Winkellagen der Druckregeleinheit in Einbaulage durch eine entsprechende Drehung um eine Längsachse des Gasspeichers realisiert werden können. Darüber hinaus ist ein solcher Spanngurt sehr preiswert und einfach montierbar.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Befestigungseinrichtung mindestens einen Befestigungsflansch umfasst. Zusätzlich oder alternativ zum Spanngurt kann also am Gasspeicher ein Befestigungsflansch vorgesehen sein, der typischerweise mittels Schrauben, Schraubbolzen oder Nieten am Halteabschnitt befestigt wird. Dabei ist es möglich, dass der Befestigungsflansch mittels Spanngurt mit dem Gasspeicher verbunden bzw. am Gasspeicher befestigt ist, wodurch die oben erwähnte hohe Einbauvarianz erhalten bleibt.

Aber auch dann, wenn der Befestigungsflansch bei einer Weiterbildung fest am Gasspeicher befestigt ist, beispielsweise mit diesem verschraubt, verschweißt und/oder verstemmt ist, kann durch eine um eine Längsachse des Gasspeichers veränderte Winkellage des Gasspeichers relativ zum Gehäuse der Druckregeleinheit gleichwohl eine einfache Anpassung an eine gewünschte spezifische Einbausituation vorgenommen werden.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse der Druckregeleinheit im Wesentlichen zylindrisch oder mehreckig ausgebildet ist. Je nach Einbaulage der Druckregeleinheit können somit auf einfache Art und Weise die Anbauteile radial außen entsprechend positioniert werden.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Gasspeicher insgesamt wenigstens in etwa zylindrisch, insbesondere kartuschenartig ist. Hierdurch wird insbesondere dann, wenn die Befestigungseinrichtung einen Spanngurt umfasst, die Einbauvarianz nochmals erhöht bzw. die Realisierung unterschiedlicher Winkellagen der Druckregeleinheit in Einbaulage nochmals vereinfacht.

Zu der Erfindung gehört auch ein Brennstoffversorgungssystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, umfassend einen Brennstoffspeicher, mindestens eine Druckregeleinheit, eine stromabwärts von der eine Druckregeleinheit angeordnete Brennstoffverteileinrichtung und mindestens einen an die Brennstoffverteileinrichtung angeschlossenen Injektor. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Druckregeleinheit entsprechend der oben beschriebenen Art ausgebildet ist.

Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffversorgungssystem, welches entsprechend der gerade beschriebenen Art ausgebildet ist, wobei der Halteabschnitt zur Befestigung der Druckregeleinheit ein Abschnitt eines Chassis des Kraftfahrzeugs ist. Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines

Brennstoffversorgungssystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff mit einer Druckregeleinheit;

Figuren 2-3 ein schematischer teilweiser Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Druckregeleinheit von Figur 1 und eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform der Druckregeleinheit von Figur 1 ;

Figuren 4-5 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer zweiten

Ausführungsform;

Figuren 6-7 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer dritten

Ausführungsform;

Figuren 8-9 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer vierten

Ausführungsform;

Figuren 10-11 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer fünften Ausführungsform;

Figuren 12-13 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer sechsten Ausführungsform;

Figuren 14-15 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer siebten Ausführungsform;

Figuren 16-17 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer achten Ausführungsform; Figuren 18-19 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer neunten Ausführungsform; und

Figuren 20-21 Darstellungen ähnlich zu den Figuren 2-3 einer zehnten Ausführungsform.

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, und bei nachfolgenden Ausführungsformen werden im Regelfall nur Unterschiede zu vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben. Darüber hinaus sind aus Gründen der Vereinfachung möglicherweise nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen eingetragen.

Ein Brennstoffversorgungssystem trägt in Figur 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Es dient zur Versorgung einer nicht im Detail dargestellten Brennkraftmaschine mit einem gasförmigen Brennstoff, vorliegend beispielsweise gasförmigem Wasserstoff.

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 dem Brennstoffspeicher 12 kommenden gasförmigen Wasserstoffs angeordnet.

Der gasförmige Wasserstoff gelangt über eine Druckleitung 18 zunächst zu einem Filter 20 und von dort weiter zu einer Hochdruck-Druckregeleinrichtung 22. Diese reduziert den Druck des gasförmigen Wasserstoffs beispielsweise auf einen Druck im Bereich von 40 bar. Die Druckleitung 18 führt von der Hochdruck- Druckregeleinrichtung 22 weiter zu einem Drucksensor 24, einen weiteren Filter 26 und eine optionale Temperiereinrichtung 28 schließlich zu einer Niederdruck- Druckregeleinheit 30 (kurz: „Druckregeleinheit“). Die Druckregeleinheit 30 umfasst vorliegend beispielhaft ein Druckregelventil 32, einen Niederdruck-Drucksensor 34 und ein Sicherheitsventil in Form einer Absperrventileinrichtung 36. Das Druckregelventil 32 ist vorliegend beispielhaft ein Proportionalregelventil. Durch die Druckregeleinheit 30 wird der Druck in der Druckleitung 18 nochmals abgesenkt von dem eingangsseitigen vorliegend beispielhaften Druck von ungefähr 40 bar auf einen Druck beispielsweise von ungefähr 15 bar.

Stromabwärts von der Druckregeleinheit 30 führt die Druckleitung 18 zu einer Brennstoffverteileinrichtung 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 Brennstoffverteileinrichtung 38 herrschende Gasdruck wird von einem Drucksensor 40 erfasst.

An die Brennstoffverteileinrichtung 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 47 eingesetzt, welches vorliegend symbolisch durch einen strichpunktiert gezeichneten Kasten angedeutet ist. Sie kann aber auch beispielsweise stationär zum Antrieb eines Generators zur Stromerzeugung verwendet werden.

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. Die Steuer- und Regeleinrichtung 48 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, die Absperrventileinrichtung 36 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.

Zu der Druckregeleinheit 30 gehört vorliegend ferner ein Gehäuse 52, welches beispielsweise einen insgesamt im Wesentlichen rechteckigen Metall block aus Aluminium oder aus einem Stahlmaterial, insbesondere aus Edelstahl, umfassen kann. Möglich ist aber auch, dass das Gehäuse 52 im Wesentlichen rotationssymmetrisch oder mehreckig ausgebildet ist. Zum einlassseitigen Anschluss an die Druckleitung 18 dient ein einlassseitiger Anschlussstutzen 54, und zum auslassseitigen Anschluss an die Druckleitung 18 zur Brennstoffverteileinrichtung 38 hin dient ein auslassseitiger Anschlussstutzen 56. Zu der Druckregeleinheit 30 gehört ferner ein Gasspeicher 58, der, wie weiter unten noch stärker im Detail dargelegt werden wird, an dem Gehäuse 52 befestigt ist. Der auslassseitige Anschlussstutzen 56 ist am Gasspeicher 58 angeordnet.

Die Druckregeleinheit 30 ist an einem Halteabschnitt 60 mittels einer Befestigungseinrichtung 62 befestigt. Bei dem Halteabschnitt 60 kann es sich beispielsweise um einen Abschnitt eines Chassis des Kraftfahrzeugs 47 handeln, in das das Brennstoffversorgungssystem 10 eingebaut ist. Vorliegend beispielhaft umfasst die Befestigungseinrichtung 62 einen Spanngurt 64, der vorliegend beispielhaft am Gasspeicher 58 angreift.

Nun wird eine erste Ausführungsform der Druckregeleinheit 30 unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 stärker im Detail erläutert. Das Gehäuse 52 ist vorliegend als insgesamt in etwa quaderförmiger Block ausgebildet mit einer ersten in den Figuren linken Stirnseite 66 und einer zweiten in den Figuren rechten Stirnseite 68. Die Absperrventileinrichtung 36 ist an der linken Stirnseite 66 befestigt. Dort ist an einer Längsseite 69 des Gehäuses 52 auch der einlassseitige Anschlussstutzen 54 angeordnet. Das Druckregelventil 32 ist bereichsweise in eine Öffnung 70 in einer Oberseite 71 (bei der Darstellung in den Figuren 2 und 3) des Gehäuses 52 eingesetzt. Der Drucksensor 34 ist in der Nähe der rechten Stirnseite 68 in eine Öffnung 72 ebenfalls in der Oberseite 71 des Gehäuses 52 eingesetzt. Vom einlassseitigen Anschlussstutzen 54 verläuft in dem Gehäuse 52 über die Absperrventileinrichtung 36 und durch die Öffnung 70 für das Druckregelventil 32 hindurch bis zur Öffnung 72 für den Drucksensor 34 ein Längskanal 74.

Vorliegend sind sowohl das Druckregelventil 32 als auch der Drucksensor 34 orthogonal zur Oberseite 71 des Gehäuses 52 und somit in der in den Figuren dargestellten Einbaulage vertikal nebeneinander angeordnet. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform könnte das Druckregelventil und/oder der Drucksensor auch schräg angeordnet sein.

An einer Unterseite (Figur 2, ohne Bezugszeichen) des Gehäuses 52 weist das Gehäuse 52 einen zylindrischen Fortsatz 76 auf mit einem Außengewinde (ohne Bezugszeichen), der insoweit einen vorliegend allerdings axial nur sehr kurzen Einschraubzapfen des Gehäuses 52 bildet. Auf den Fortsatz 76 ist ein zylindrisches und in Figur 2 oben offenes Gehäuse 78 des Gasspeichers 58 aufgeschraubt und mit seinem stirnseitigen Rand (ohne Bezugszeichen) mittels eines Flachdichtrings 80 gegenüber dem Gehäuse 52 abgedichtet. Eine Längsachse des Gasspeichers 58 ist mit 81 bezeichnet.

Das Gehäuse 78 ist insoweit kartuschenartig. Insbesondere ist das Gehäuse 78 ein Gehäuse einer handelsüblichen Gaskartusche oder Gasflasche. Es umfasst eine zylindrische Wand 82 und einen mit dieser einstückigen Boden 84. Der auslassseitige Anschlussstutzen 56 ist bei der hier gezeigten beispielhaften Ausführungsform in den Boden 84 eingeschraubt und dort mittels eines O-Rings 86 abgedichtet. Man erkennt aus Figur 2, dass der Fortsatz 76 des Gehäuses 52 einen in Figur 2 oberen stirnseitigen Abschnitt einer Begrenzungswand des Gasspeichers 58 bildet.

Man erkennt aus den Figuren 2 und 3 ferner, dass die Befestigungseinrichtung 62 vorliegend zwei in Richtung der Längsachse 81 des Gasspeichers 58 gesehen axial voneinander beabstandete Spanngurte 64 mit jeweiligen Schlössern 88 aufweist. Ferner erkennt man insbesondere aus Figur 2, dass sich von der Öffnung 70 für das Druckregelventil 32 koaxial zum Gehäuse 78 des Gasspeichers 58 ein Kanal 90 auch durch den Fortsatz 76 bis in den Gasspeicher 58 hinein erstreckt. Der gasförmige Brennstoff gelangt somit über den einlassseitigen Anschlussstutzen 54 und die bestromt offene und stromlos geschlossene Absperrventileinrichtung 36 zunächst in den Längskanal 74 und weiter auch bis zum Drucksensor 34. Dies alles ist ein vom Druckregelventil 32 aus gesehen stromaufwärtiger Hochdruckbereich. Weiter gelangt der gasförmige Brennstoff mit einem durch das Druckregelventil 32 abgesenkten Druck über den Kanal 90 in den Gasspeicher 58 und von dort über den auslassseitigen Anschlussstutzen 56 weiter in Richtung zur Brennstoffverteileinrichtung 38. Dies alles ist ein vom Druckregelventil 32 aus gesehen stromabwärtiger Niederdruckbereich.

Im Übrigen erkennt man aus Figur 3, dass an der Wand des Gasspeichers 82 ein Anlageabschnitt 92 vorhanden ist, mit dem das Gehäuse 78 und somit insgesamt die Druckregeleinheit 30 durch die Befestigungseinrichtung 62 gegen den Halteabschnitt 60 gepresst wird. Der Anlageabschnitt 92 ist vorzugsweise nicht fest mit der Wand 82 des Gehäuses 78 des Gasspeichers 58 verbunden, so dass die Druckregeleinheit 30 relativ zur Längsachse 81 in unterschiedlichen Winkellagen am Halteabschnitt 60 befestigt werden kann.

Bei der Ausführungsform der Figuren 4 und 5 ist der auslassseitige Anschlussstutzen 56 nicht zur Längsachse 81 axial ausgerichtet am Boden 84, sondern zur Längsachse 81 radial ausgerichtet an der Wand 82 des Gehäuses 78 des Gasspeichers 58 angeordnet. Außerdem ist die Druckregeleinheit 30 gegenüber der Anordnung der Figuren 2 und 3 insgesamt um die Längsachse 81 leicht verdreht ausgerichtet.

Bei der Ausführungsform der Figuren 6 und 7 ist der auslassseitige Anschlussstutzen 56 nicht am Gasspeicher 58, sondern an der Längsseite 69 des Gehäuses 52 neben dem einlassseitigen Anschlussstutzen 54 angeordnet. Hierzu ist in dem Gehäuse 52 ein zum Kanal 90 orthogonaler Auslasskanal 94 vorhanden.

Bei der Ausführungsform der Figuren 8 und 9 ist das Gehäuse 78 des Gasspeichers 58 nicht auf das Gehäuse 52 aufgeschraubt, sondern mit diesem in 95 fluiddicht verschweißt. Entsprechend kann der Flachdichtring entfallen. Ebenso ist bei der Ausführungsform der Figuren 8 und 9 der auslassseitige Anschlussstutzen 56 nicht in den Boden 84 des Gehäuses 78 eingeschraubt, sondern mit diesem fluiddicht verschweißt, was ebenfalls durch das Bezugszeichen 95 angedeutet ist. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform der Figuren 8 und 9 jener der Figuren 2 und 3, wobei die gerade erwähnten Schweißverbindungen 95 natürlich auch bei praktisch allen anderen Ausführungsformen realisierbar sind.

Bei der Ausführungsform der Figuren 10 und 11 ist die Befestigungseinrichtung 62 nicht als Spanngurt, sondern als Befestigungsflansch 96 ausgebildet, der am Gehäuse 78 des Gasspeichers 58 fest angebracht ist. Mittels des Befestigungsflansches 96 kann die Druckregeleinheit 30 am Halteabschnitt 60 beispielsweise verschraubt werden. Auch hier entspricht diese Ausführungsform im Übrigen jener der Figuren 8 und 9, wobei die Ausgestaltung der Befestigungseinrichtung 62 natürlich auch bei praktisch allen anderen Ausführungsformen realisierbar ist.

Bei der Ausführungsform der Figuren 12 und 13 weist die Druckregeleinheit 30 zwei Druckregelventile 32 auf, die vertikal nebeneinander und hydraulisch parallel in jeweilige Öffnungen 70 in der Oberseite 71 des Gehäuses 52 eingesetzt sind. Im Bereich des Längskanals 74 weist jede Öffnung 70 einen Ringkanal 98 auf, der einen jeweiligen Einlass (ohne Bezugszeichen) eines jeweiligen Druckregelventils 32 umgibt. Auf diese Weise sind beide Ringkanäle 98 mit dem einlassseitigen Anschlussstutzen 54 fluidisch parallel verbunden. Auslassseitig von den Druckregelventilen 32 führen zwei Kanalabschnitte 90a zu einem Sammelraum 100 zwischen Gehäuse 52 und Fortsatz 76, von dem ein Kanalabschnitt 90b durch den Fortsatz 76 hindurch in den Gasspeicher 58 führt.

Die Ausführungsform der Figuren 14 und 15 ist ähnlich zu jener der Figuren 12 und 13. Allerdings ist die Absperrventileinrichtung 36 an der Längsseite 69 des Gehäuses 52 angeordnet, und im Gegenzug ist der einlassseitige Anschlussstutzen 54 an der in Figur 15 linken Stirnseite 66 des Gehäuses 52 angeordnet. Ferner ist der Drucksensor 34 nicht im Bereich der in den Figuren rechten Stirnseite 68, sondern seitlich versetzt zwischen den beiden Druckregelventilen 32 angeordnet und mit dem von den Druckregelventilen stromaufwärtigen Bereich durch einen Querkanal 101 verbunden.

Die Ausführungsform der Figuren 16 und 17 ist ähnlich zu jener der Figuren 10 und 11. Allerdings umfasst die Druckregeleinheit 30 zusätzlich ein erstes Druckbegrenzungsventil 102 und ein zweites Druckbegrenzungsventil 104. Das erste Druckbegrenzungsventil 102 ist fluidisch einlassseitig mit dem Längskanal 74 verbunden, also mit einem stromaufwärts von dem Druckregelventil 32 angeordneten Bereich (Hochdruckbereich). Es ist in axialer Verlängerung des Längskanals 74 an der in den Figuren rechten Stirnseite 68 des Gehäuses 52 angeordnet. Das zweite Druckbegrenzungsventil 104 ist fluidisch einlassseitig mit dem Gasspeicher 58 und somit mit einem stromabwärts von dem Druckregelventil 32 angeordneten Bereich (Niederdruckbereich) verbunden.

Beide Druckbegrenzungsventile 102 und 104 sind vorliegend beispielhaft als federbelastete Kugelventile ausgeführt, wobei auch andere Ausführungen möglich sind. Das zweite Druckbegrenzungsventil 104 ist an der Wand 82 des Gasspeichers 58 befestigt. Beide Druckbegrenzungsventile 102 und 104 verfügen über Anschlussstutzen 106 und 108 zum Anschluss entsprechender Ableitungen (nicht gezeichnet), so dass bei einem Öffnen eines Druckbegrenzungsventils 102 bzw. 104 der gasförmige Brennstoff kontrolliert an eine gewünschte Stelle abgeleitet werden kann.

Auch die Ausführungsform der Figuren 17 und 18 umfasst zwei Druckbegrenzungsventile 102 und 104. Das zweite Druckbegrenzungsventil ist jedoch innerhalb von dem Gasspeicher 58 angeordnet und am Fortsatz 76 befestigt. Auslassseitig ist das zweite Druckbegrenzungsventil 104 über einen Kanal 110 mit dem Anschlussstutzen 108 auf der Oberseite 71 des Gehäuses 52 verbunden.

Es versteht sich, dass bei einer nicht gezeigten Ausführungsform auch nur das eine oder das andere der oben beschriebenen Druckbegrenzungsventile vorhanden sein kann.

Die Ausführungsform der Figuren 20 und 21 umfasst nur ein einziges Druckregelventil 32 und auch nur ein einziges Druckbegrenzungsventil 102, welches einlassseitig mit dem Längskanal 74 und somit mit dem vom Druckregelventil 32 stromaufwärtigen Bereich (Hochdruckbereich) verbunden ist. Allerdings ist bei dieser Ausführungsform ein zusätzlicher Sensor 112 vorgesehen, der ähnlich wie der Drucksensor 34 in eine Öffnung 114 in der Oberseite 71 des Gehäuses 52 eingesetzt ist. Über einen Kanal 116 ist der Sensor 112 fluidisch mit dem Gasspeicher 58 verbunden. Bei dem Sensor 112 kann es sich beispielsweise um einen Drucksensor oder um einen Temperatursensor handeln. Durch den Sensor 112 kann ein Betriebsparameter des im Gasspeicher 58 vorhandenen Gasvolumens erfasst werden. Es versteht sich, dass die spezifischen Besonderheiten einer oben beschriebenen Ausführungsform auch, soweit sinnvoll und nicht im Widerspruch, mit den spezifischen Besonderheiten einer anderen oben beschriebenen Ausführungsform kombiniert werden können.

Claims

Ansprüche

1. Druckregeleinheit (30) für ein Brennstoffversorgungssystem (10) einer Brennkraftmaschine zur Druckregelung eines gasförmigen Brennstoffs, umfassend ein Gehäuse (52), mindestens ein mindestens bereichsweise in oder an dem Gehäuse (52) angeordnetes Druckregelventil (32) und eine Befestigungseinrichtung (62) zur Befestigung der Druckregeleinheit (30) an einem Halteabschnitt (60), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinheit (30) mindestens einen Gasspeicher (58) aufweist, und dass die Befestigungseinrichtung (62) mindestens auch am Gasspeicher (58) angreift bzw. angeordnet ist.

2. Druckregeleinheit (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (62) mindestens einen Spanngurt (64) umfasst.

3. Druckregeleinheit (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (62) mindestens einen Befestigungsflansch (96) umfasst.

4. Druckregeleinheit (30) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch (96) mit dem Gasspeicher (58) fest verbunden, insbesondere verschraubt, verschweißt und/oder verstemmt ist.

5. Druckregeleinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsflansch mit dem Gasspeicher durch mindestens einen Spanngurt verbunden ist.

6. Druckregeleinheit (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (52) der Druckregeleinheit (30) im Wesentlichen zylindrisch oder mehreckig ausgebildet ist. Druckregeleinheit (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasspeicher (58) insgesamt wenigstens in etwa zylindrisch, insbesondere kartuschenartig ist. Brennstoffversorgungssystem (10) zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit gasförmigem Brennstoff, insbesondere Wasserstoff, umfassend einen Brennstoffspeicher (12), mindestens eine Druckregeleinheit (30), eine stromabwärts von der eine Druckregeleinheit (30) angeordnete Brennstoffverteileinrichtung (38) und mindestens einen an die

Brennstoffverteileinrichtung (38) angeschlossenen Injektor (42), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregeleinheit (30) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist. Vorrichtung (47) mit einem Brennstoffversorgungssystem (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffversorgungssystem (10) nach Anspruch

8 ausgebildet ist und dass der Halteabschnitt (60) zur Befestigung der Druckregeleinheit (30) ein Abschnitt eines Chassis der Vorrichtung (47) ist.