Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE102019217200A1 - Method for operating a fuel system, prefeed pump and fuel system - Google Patents

Method for operating a fuel system, prefeed pump and fuel system Download PDF

Info

Publication number
DE102019217200A1
DE102019217200A1 DE102019217200.8A DE102019217200A DE102019217200A1 DE 102019217200 A1 DE102019217200 A1 DE 102019217200A1 DE 102019217200 A DE102019217200 A DE 102019217200A DE 102019217200 A1 DE102019217200 A1 DE 102019217200A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
pump
feed pump
tank
feed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019217200.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Andreas Kellner
Andreas Beiter
Frank Zehnder
Dirk Schnittger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to CN202080039186.5A priority Critical patent/CN113874617B/en
Priority to PCT/EP2020/061912 priority patent/WO2020239352A1/en
Publication of DE102019217200A1 publication Critical patent/DE102019217200A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0245High pressure fuel supply systems; Rails; Pumps; Arrangement of valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/022Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel pressure, temperature or composition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/023Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel mass or volume flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0209Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0287Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers characterised by the transition from liquid to gaseous phase ; Injection in liquid phase; Cooling and low temperature storage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/18Feeding by means of driven pumps characterised by provision of main and auxiliary pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B15/00Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04B15/06Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure
    • F04B15/08Pumps adapted to handle specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts for liquids near their boiling point, e.g. under subnormal pressure the liquids having low boiling points
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/048Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing around the moving part of the motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00Pumping installations or systems
    • F04B23/04Combinations of two or more pumps
    • F04B23/08Combinations of two or more pumps the pumps being of different types
    • F04B23/10Combinations of two or more pumps the pumps being of different types at least one pump being of the reciprocating positive-displacement type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00Pumping installations or systems
    • F04B23/04Combinations of two or more pumps
    • F04B23/08Combinations of two or more pumps the pumps being of different types
    • F04B23/14Combinations of two or more pumps the pumps being of different types at least one pump being of the non-positive-displacement type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06Combinations of two or more pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0221Fuel storage reservoirs, e.g. cryogenic tanks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, bei dem der Kraftstoff in flüssiger Form in einem Tank (1) bevorratet und mittels einer Vorförderpumpe (2) aus dem Tank (1) entnommen und einer Hochdruckpumpe (3) zur Hochdruckbeaufschlagung zugeführt wird. Erfindungsgemäß werden der Vorförderpumpe (2) über getrennte Zulaufpfade (4, 5) sowohl flüssiger Kraftstoff aus einer im Tank (1) vorhandenen Flüssigphase (6) als auch gasförmiger Kraftstoff aus einer im Tank (1) vorhandenen Gasphase (7) zugeführt.Die Erfindung betrifft ferner eine Vorförderpumpe (2) für ein Kraftstoffsystem sowie ein Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Vorförderpumpe (2).The invention relates to a method for operating a fuel system for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, in which the fuel is stored in liquid form in a tank (1) and removed from the tank (1) by means of a feed pump (2) and a high pressure pump (3) is fed to the application of high pressure. According to the invention, both liquid fuel from a liquid phase (6) present in the tank (1) and gaseous fuel from a gas phase (7) present in the tank (1) are fed to the pre-feed pump (2) via separate feed paths (4, 5) also relates to a pre-feed pump (2) for a fuel system and a fuel system with a pre-feed pump (2) according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems, das der Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, dient. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorförderpumpe für ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftastoff, insbesondere mit Erdgas, sowie ein Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Vorförderpumpe.The invention relates to a method for operating a fuel system which is used to supply an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas. The invention also relates to a prefeed pump for a fuel system for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, and a fuel system with a prefeed pump according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Kraftfahrzeuge mit Brennkraftmaschinen, die mit Erdgas („Natural Gas“ = NG) betrieben werden, weisen in der Regel spezielle Tanks zur Bevorratung des Kraftstoffs auf, die dazu ausgelegt sind, den Kraftstoff in flüssiger Form („Liquefied Natural Gas“ = LNG) zu bevorraten. Bei diesen Tanks handelt es sich um tiefkalte Speicher, die ausreichend isoliert sind, um den an sich gasförmigen Kraftstoff in flüssiger Form zu speichern. Die übliche Speichertemperatur von Erdgas liegt bei -110°C bis -160°C. Eine eigene Kühlung besitzen diese Tanks in der Regel nicht. Aufgrund Wärmeeintrag von außen kann es jedoch zu einem Verdampfen des flüssigen Erdgases kommen, so dass sich oberhalb einer Flüssigphase eine Gasphase im Tank ausbildet. Mit der Erwärmung und dem Verdampfen von Erdgas steigt zugleich der Druck im Tank an. Um ein Bersten des Tanks zu vermeiden, wird daher über Sicherheitsventile Gas aus der Gasphase abgelassen („Boil-Off“), wenn ein vorgegebener maximaler Grenzwert erreicht ist. Damit geht ein Teil des energetisch wertvollen Kraftstoffs verloren. Zugleich verringert sich die Effizienz des Kraftstoffsystems. Ferner führen die damit verbundenen Methanemissionen zu einer Belastung der Umwelt.Motor vehicles with internal combustion engines that are operated with natural gas ("Natural Gas" = NG) usually have special tanks for storing the fuel, which are designed to supply the fuel in liquid form ("Liquefied Natural Gas" = LNG) stockpile. These tanks are cryogenic storage tanks that are sufficiently insulated to store the fuel in liquid form, which is actually gaseous. The usual storage temperature for natural gas is -110 ° C to -160 ° C. As a rule, these tanks do not have their own cooling system. Due to the introduction of heat from the outside, however, the liquid natural gas can evaporate, so that a gas phase forms in the tank above a liquid phase. As natural gas heats up and evaporates, the pressure in the tank increases at the same time. In order to prevent the tank from bursting, gas is released from the gas phase via safety valves (“boil-off”) when a specified maximum limit value is reached. This means that some of the energetically valuable fuel is lost. At the same time, the efficiency of the fuel system is reduced. Furthermore, the associated methane emissions lead to pollution of the environment.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb eines derartigen Kraftstoffsystems effizienter und zudem umweltfreundlicher zu gestalten.The present invention is based on the object of making the operation of such a fuel system more efficient and also more environmentally friendly.

Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, die Vorförderpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie das Kraftstoffsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To achieve the object, the method with the features of claim 1, the prefeed pump with the features of claim 6 and the fuel system with the features of claim 12 are proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the respective subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas. Bei dem Verfahren wird der Kraftstoff in flüssiger Form in einem Tank bevorratet und mittels einer Vorförderpumpe aus dem Tank entnommen und einer Hochdruckpumpe zur Hochdruckbeaufschlagung zugeführt. Erfindungsgemäß wird der Vorförderpumpe über getrennte Zulaufpfade sowohl flüssiger Kraftstoff aus einer im Tank vorhandenen Flüssigphase als auch gasförmiger Kraftstoff aus einer im Tank vorhandenen Gasphase zur Hochdruckbeaufschlagung zugeführt.A method is proposed for operating a fuel system for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas. In the process, the fuel is stored in liquid form in a tank and removed from the tank by means of a pre-feed pump and fed to a high-pressure pump for applying high pressure. According to the invention, both liquid fuel from a liquid phase present in the tank and gaseous fuel from a gas phase present in the tank are fed to the prefeed pump via separate feed paths for high pressure application.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Hilfe der Vorförderpumpe dem Tank nicht nur flüssiger Kraftstoff, sondern auch gasförmiger Kraftstoff entnommen und der Hochdruckpumpe zur Hochdruckbeaufschlagung zugeführt. Das im Tank vorhandene Gasvolumen wird somit nutzbar gemacht. Das heißt, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens der nutzbare Tankinhalt erhöht werden kann, was bei einem Kraftstoffsystem, das der Versorgung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dient, zu einer Reichweitenerhöhung führt. Durch die Entnahme von gasförmigem Kraftstoff werden zugleich die Temperatur und der Druck im Tank wirksam abgesenkt, so dass kein Gas über Sicherheitsventile in die Umwelt abgelassen werden muss. Hinzu kommt, dass bei abgesenkter Temperatur der flüssige kryogene Kraftstoff eine höhere Dichte aufweist, so dass sowohl der Wirkungsgrad der Vorförderpumpe als auch der Wirkungsgrad der Hochdruckpumpe gesteigert werden können. Durch Nutzung des im Tank vorhandenen Gasvolumens sinkt zudem der Kraftstoffverbrauch. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens kann somit das Kraftstoffsystem nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch effizienter betrieben werden.In the method according to the invention, not only liquid fuel but also gaseous fuel is withdrawn from the tank with the aid of the prefeed pump and fed to the high-pressure pump for high pressure application. The gas volume in the tank is thus made usable. This means that the usable tank content can be increased with the aid of the method according to the invention, which in the case of a fuel system that serves to supply an internal combustion engine of a motor vehicle leads to an increase in range. By withdrawing gaseous fuel, the temperature and pressure in the tank are effectively lowered at the same time, so that no gas has to be released into the environment via safety valves. In addition, when the temperature is reduced, the liquid cryogenic fuel has a higher density, so that both the efficiency of the prefeed pump and the efficiency of the high-pressure pump can be increased. Using the gas volume in the tank also reduces fuel consumption. With the aid of the proposed method, the fuel system can thus not only be operated in a more environmentally friendly way, but also more efficiently.

Darüber hinaus führt die Absenkung der Tanktemperatur bzw. des Tankdrucks zu einer geringeren Belastung des Tanks über die Lebensdauer. Ferner kann die Tankbefüllzeit verringert werden. Dies gilt insbesondere, wenn durch die Entnahme von gasförmigem Kraftstoff aus der Gasphase der Tankdruck unter Tankstellenspeicherdruck abgesenkt wird.In addition, the lowering of the tank temperature or the tank pressure leads to a lower load on the tank over its service life. Furthermore, the tank filling time can be reduced. This is especially true if the withdrawal of gaseous fuel from the gas phase reduces the tank pressure below the filling station storage pressure.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der der Vorförderpumpe zugeführte gasförmige Kraftstoff mit Hilfe eines in die Vorförderpumpe integrierten Gasverdichters erst auf ein Vorförderniveau verdichtet und dann dem flüssigen Kraftstoff beigemischt. Durch das vorherige Verdichten des gasförmigen Kraftstoffs auf Vorförderniveau kann die Effizienz der nachgeschalteten Hochdruckpumpe weiter optimiert werden.According to a preferred embodiment of the invention, the gaseous fuel supplied to the prefeed pump is first compressed to a prefeed level with the aid of a gas compressor integrated in the prefeed pump and then mixed with the liquid fuel. By compressing the gaseous fuel beforehand at the pre-delivery level, the efficiency of the downstream high-pressure pump can be further optimized.

Der der Vorförderpumpe zugeführte flüssige Kraftstoff wird vorzugsweise mit Hilfe mindestens einer in die Vorförderpumpe integrierten Strömungsarbeitsmaschine gefördert. Die Strömungsarbeitsmaschine kann in den Tank integriert werden, so dass der Bauraumbedarf des Kraftstoffsystems sinkt. Die mindestens eine Strömungsarbeitsmaschine kann beispielsweise eine Kreiselpumpe und/oder eine Seitenkanalpumpe sein. Werden mehrere solcher Pumpen hintereinandergeschaltet, kann ein mehrstufiges System geschaffen werden, das zumindest eine erste Pumpenstufe und eine zweite Pumpenstufe umfasst. Auf diese Weise kann die Effizienz der Vorförderpumpe weiter optimiert werden. Ferner kann eine Welle der Strömungsarbeitsmaschine zum Antreiben des Gasverdichters verwendet werden, so dass der Wirkungsgrad bzw. die Effizienz der Vorförderpumpe nochmals gesteigert werden. Vorteilhafterweise wird die Welle elektromotorisch angetrieben, so dass über die Drehzahl die Fördermenge der Vorförderpumpe einstellbar ist.The liquid fuel supplied to the prefeed pump is preferably conveyed with the aid of at least one fluid flow machine integrated into the prefeed pump. The fluid flow machine can be integrated into the tank, so that the space required for the fuel system is reduced. The at least one fluid flow machine can be, for example, a centrifugal pump and / or a side channel pump. If several such pumps are connected in series, a multi-stage system can be created which comprises at least a first pump stage and a second pump stage. In this way, the efficiency of the prefeed pump can be further optimized. Furthermore, a shaft of the fluid flow machine can be used to drive the gas compressor, so that the efficiency or the efficiency of the prefeed pump can be increased again. The shaft is advantageously driven by an electric motor so that the delivery rate of the prefeed pump can be adjusted via the speed.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Zuführung von gasförmigem Kraftstoff aus der Gasphase mit Hilfe mindestens eines Schaltventils gesteuert wird. Mit Hilfe des Schaltventils kann die dem Gasverdichter zugeführte Gasmenge gesteuert werden. Das Schaltventil kann sowohl als normal offenes Ventil, als auch als normal geschlossenes Ventil ausgeführt sein. Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Schaltventil in die Vorförderpumpe, insbesondere in den Zulaufpfad für den gasförmigen Kraftstoff, integriert.It is also proposed that the supply of gaseous fuel from the gas phase is controlled with the aid of at least one switching valve. With the help of the switching valve, the amount of gas supplied to the gas compressor can be controlled. The switching valve can be designed both as a normally open valve and as a normally closed valve. The at least one switching valve is advantageously integrated into the prefeed pump, in particular into the feed path for the gaseous fuel.

Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Vorförderpumpe im Kraftstoffsystem anfallende Leckage- und/oder Rücklaufmengen zugeführt werden, die mit Hilfe der Vorförderpumpe verdichtet und zusammen mit dem angesaugten flüssigen Kraftstoff der Hochdruckpumpe zugeführt werden. Somit können auch diese Gasmengen einer Nutzung zugeführt werden, so dass die Effizienz des Kraftstoffsystems weiter steigt. Ferner kann die Temperatur im Tank weiter niedrig gehalten werden, da die im Betrieb des Kraftstoffsystems anfallenden Leckage- und/oder Rücklaufmengen nicht - wie sonst üblich - zurück in den Tank geführt, sondern der Vorförderpumpe zugeführt werden. Das heißt, dass der Wärmeeintrag von außen verringert wird.As a further development, it is proposed that the prefeed pump in the fuel system be supplied with leakage and / or return quantities that are compressed with the aid of the prefeed pump and fed to the high-pressure pump together with the liquid fuel that is sucked in. This means that these gas quantities can also be used, so that the efficiency of the fuel system increases further. Furthermore, the temperature in the tank can be kept low, since the leakage and / or return quantities that occur during operation of the fuel system are not fed back into the tank - as is otherwise usual - but are fed to the prefeed pump. This means that the heat input from outside is reduced.

Bei den Leckage- und/oder Rücklaufmengen, die der Vorförderpumpe zugeführt werden, kann es sich insbesondere um Leckage- und/oder Rücklaufmengen der Hochdruckpumpe handeln. Ferner kann es sich um die Rücklaufmengen eines Gasdruckreglers handeln, welcher der Gasdruckregelung in einem Gas-Rail des Kraftstoffsystems dient. Die im Kraftstoffsystem anfallenden Leckage- und/oder Rücklaufmengen werden bevorzugt in einem Pufferspeicher gesammelt bevor sie der Vorförderpumpe zugeführt werden.The leakage and / or return quantities that are fed to the prefeed pump can in particular be leakage and / or return quantities of the high pressure pump. Furthermore, it can be the return flow rate of a gas pressure regulator which is used to regulate the gas pressure in a gas rail of the fuel system. The leakage and / or return quantities occurring in the fuel system are preferably collected in a buffer store before they are fed to the prefeed pump.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ferner eine Vorförderpumpe für ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, vorgeschlagen. Die Vorförderpumpe umfasst mindestens eine Strömungsarbeitsmaschine, beispielsweise eine Kreiselpumpe und/oder eine Seitenkanalpumpe, die über einen ersten Zulaufpfad mit flüssigem kryogenen Kraftstoff versorgbar ist. Erfindungsgemäß ist in die Vorförderpumpe ein Gasverdichter integriert, der mindestens einen hin- und herbeweglichen Gasverdichterkolben zur Begrenzung eines Druckraums umfasst, der mit einem zweiten Zulaufpfad für gasförmigen kryogenen Kraftstoff verbunden oder verbindbar ist.To achieve the object mentioned at the beginning, a prefeed pump for a fuel system for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, is also proposed. The prefeed pump comprises at least one fluid flow machine, for example a centrifugal pump and / or a side channel pump, which can be supplied with liquid cryogenic fuel via a first feed path. According to the invention, a gas compressor is integrated into the pre-feed pump, which comprises at least one gas compressor piston that can be moved back and forth to delimit a pressure chamber, which is or can be connected to a second feed path for gaseous cryogenic fuel.

Mit Hilfe der vorgeschlagenen Vorförderpumpe kann sowohl flüssiger als auch gasförmiger Kraftstoff aus dem Tank entnommen und der Hochdruckpumpe zugeführt werden. Die vorgeschlagene Vorförderpumpe ermöglicht somit die Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens. Das heißt, dass mit Hilfe der vorgeschlagenen Vorförderpumpe die bereits zuvor in Verbindung mit dem Verfahren angegebenen Vorteile erzielt werden können, so dass hierauf verwiesen wird.With the aid of the proposed prefeed pump, both liquid and gaseous fuel can be withdrawn from the tank and fed to the high-pressure pump. The proposed prefeed pump thus enables the method according to the invention described above to be carried out. This means that with the aid of the proposed prefeed pump, the advantages already indicated above in connection with the method can be achieved, so that reference is made to this.

Der in die vorgeschlagene Vorförderpumpe integrierte Gasverdichter ermöglicht ein Verdichten des zugeführten gasförmigen Kraftstoffs auf ein Vorförderdruckniveau bevor dieser zusammen mit dem flüssigen Kraftstoff der Hochdruckpumpe zur Hochdruckbeaufschlagung zugeführt wird. Die Vorförderpumpe nimmt somit der Hochdruckpumpe Verdichterleistung ab. Vor dem Beimischen des verdichteten gasförmigen Kraftstoffs wird vorzugsweise der flüssige Kraftstoff mit Hilfe der mindestens einen Strömungsarbeitsmaschine ebenfalls auf das Vorförderdruckniveau gebracht.The gas compressor integrated in the proposed pre-feed pump enables the supplied gaseous fuel to be compressed to a pre-feed pressure level before it is fed together with the liquid fuel to the high-pressure pump for high pressure application. The pre-feed pump thus takes the compressor output from the high-pressure pump. Before the compressed gaseous fuel is mixed in, the liquid fuel is preferably also brought to the pre-delivery pressure level with the aid of the at least one fluid flow machine.

Bevorzugt ist der mindestens eine hin- und herbewegliche Gasverdichterkolben des in die Vorförderpumpe integrierten Gasverdichters mittels einer Welle der Strömungsarbeitsmaschine antreibbar. Das heißt, dass zum Antreiben des Gasverdichters bereits vorhandene Antriebsmittel genutzt werden. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad der Vorförderpumpe weiter gesteigert werden. Ferner werden Bauraum und Gewicht eingespart. Die Welle der Strömungsarbeitsmaschine wird vorzugsweise elektromotorisch angetrieben.The at least one reciprocating gas compressor piston of the gas compressor integrated into the prefeed pump can preferably be driven by means of a shaft of the fluid flow machine. This means that already existing drive means are used to drive the gas compressor. In this way the efficiency of the prefeed pump can be increased further. In addition, space and weight are saved. The shaft of the fluid flow machine is preferably driven by an electric motor.

Des Weiteren bevorzugt ist der mindestens eine hin- und herbewegliche Gasverdichterkolben des in die Vorförderpumpe integrierten Gasverdichters an einer drehfest mit der Welle verbundenen Kurvenscheibe abgestützt. Die Rotation der Welle kann auf diese Weise in eine Hubbewegung des mindestens einen Gasverdichterkolbens umgesetzt werden.Furthermore, the at least one reciprocating gas compressor piston of the gas compressor integrated in the prefeed pump is preferably supported on a cam disk connected to the shaft in a rotationally fixed manner. In this way, the rotation of the shaft can be converted into a stroke movement of the at least one gas compressor piston.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine hin- und herbewegliche Gasverdichterkolben des in die Vorförderpumpe integrierten Gasverdichters an einem drehfest mit der Welle verbundenen Nocken oder Exzenter abgestützt. Auf diese Weise wird die Rotation der Welle ebenfalls in eine Hubbewegung des mindestens einen Gasverdichterkolbens umgesetzt werden, jedoch mit dem Unterschied, dass sich der Gasverdichterkolben nicht parallel, sondern senkrecht zur Drehachse der Welle bewegt. Denn der Nocken oder Exzenter erfordert eine radiale Abstützung, während die zuvor erwähnte Kurvenscheibe zu einer axialen Abstützung des Gasverdichterkolbens führt.According to a further preferred embodiment, the at least one reciprocating gas compressor piston of the gas compressor integrated in the prefeed pump is non-rotatable on one with the shaft connected cam or eccentric supported. In this way, the rotation of the shaft is also converted into a stroke movement of the at least one gas compressor piston, with the difference that the gas compressor piston does not move parallel, but perpendicular to the axis of rotation of the shaft. This is because the cam or eccentric requires radial support, while the previously mentioned cam disc provides axial support for the gas compressor piston.

Darüber hinaus kann der Gasverdichterkolben über einen Kurbeltrieb mit der Welle wirkverbunden sein. Die Gasverdichterkolben ist in diesem Fall wiederum radial in Bezug auf die Welle ausgerichtet.In addition, the gas compressor piston can be operatively connected to the shaft via a crank drive. In this case, the gas compressor piston is again aligned radially with respect to the shaft.

Ferner wird vorgeschlagen, dass in die Vorförderpumpe eine Mischkammer integriert ist, die stromabwärts der mindestens einen Strömungsarbeitsmaschine und stromabwärts des Gasverdichters angeordnet ist. In der Mischkammer kann dem flüssigen Kraftstoff der verdichtete gasförmige Kraftstoff beigemischt werden.It is also proposed that a mixing chamber be integrated into the prefeed pump, which is arranged downstream of the at least one fluid flow machine and downstream of the gas compressor. The compressed gaseous fuel can be mixed with the liquid fuel in the mixing chamber.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass in die Vorförderpumpe ein Perlator und/oder Filter zur Kondensation von Gasblasen integriert ist. Der Perlator und/oder Filter fördert eine Verflüssigung des beigemischten verdichteten gasförmigen Kraftstoffs. Die Verflüssigung des verdichteten gasförmigen Kraftstoffs trägt zur Steigerung des Wirkungsgrads der Hochdruckpumpe bei. Vorzugsweise ist bzw. sind der Perlator und/oder Filter stromabwärts der mindestens einen Strömungsarbeitsmaschine und stromabwärts des Gasverdichters angeordnet, weiterhin vorzugsweise ist bzw. sind der Perlator und/oder Filter der Mischkammer nachgeschaltet. Auf diese Weise kann mit Hilfe der Vorförderpumpe eine weitgehend blasenfreie Vorfördermenge erzeugt und der Hochdruckpumpe zugeführt werden.As an alternative or in addition, it is proposed that an aerator and / or filter for the condensation of gas bubbles be integrated into the prefeed pump. The aerator and / or filter promotes liquefaction of the admixed compressed gaseous fuel. The liquefaction of the compressed gaseous fuel helps to increase the efficiency of the high pressure pump. Preferably, the aerator and / or filter is or are arranged downstream of the at least one fluid flow machine and downstream of the gas compressor, further preferably the aerator and / or filter is or are connected downstream of the mixing chamber. In this way, with the aid of the prefeed pump, a largely bubble-free prefeed quantity can be generated and fed to the high-pressure pump.

Bevorzugt ist in die Vorförderpumpe mindestens ein Schaltventil integriert, mittels dessen die Zuführung von gasförmigem Kraftstoff aus der Gasphase in mindestens einen Druckraum steuerbar ist. Das Schaltventil kann beispielsweise als schaltbares Rückschlagventil ausgeführt sein, das - wenn zugeschaltet - einen Druckaufbau in dem mindestens einen Druckraum ermöglicht. Zum Zuschalten des Rückschlagventils wird das Schaltventil bevorzugt bestromt. In dieser Schaltstellung kann über das Rückschlagventil sowohl gasförmiger Kraftstoff aus der Gasphase angesaugt, als auch verdichtet werden. Bei fehlender Bestromung nimmt weiterhin bevorzugt das Schaltventil eine Stellung ein, in der eine Strömungsverbindung des mindestens einen Druckraums mit der Gasphase in beiden Strömungsrichtungen besteht. In den mindestens einen Druckraum gelangender Kraftstoff kann somit einfach wieder ausgeschoben werden, so dass kein der Gasphase entnommener gasförmiger Kraftstoff mit Hilfe des integrierten Gasverdichters verdichtet und dem flüssigen Kraftstoff beigemischt wird.At least one switching valve is preferably integrated into the prefeed pump, by means of which the supply of gaseous fuel from the gas phase into at least one pressure chamber can be controlled. The switching valve can be designed, for example, as a switchable check valve which - when switched on - enables a pressure build-up in the at least one pressure chamber. The switching valve is preferably energized to switch on the check valve. In this switching position, both gaseous fuel can be sucked in from the gas phase via the check valve and also compressed. If there is no current supply, the switching valve also preferably assumes a position in which there is a flow connection between the at least one pressure chamber and the gas phase in both directions of flow. Fuel reaching the at least one pressure chamber can thus simply be pushed out again so that none of the gaseous fuel taken from the gas phase is compressed with the aid of the integrated gas compressor and mixed with the liquid fuel.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in die Vorförderpumpe mindestens ein weiterer Zulaufpfad zur Aufnahme von Leckage- und/oder Rücklaufmengen des Kraftstoffsystems integriert ist. Somit können auch die im Kraftstoffsystem anfallenden Leckage- und/oder Rücklaufmengen einer Nutzung zugeführt werden. Da die Leckage- und/oder Rücklaufmengen nicht mehr - wie sonst üblich - in den Tank rückgeführt werden, kann zugleich der Wärmeeintrag in den Tank verringert werden.In a further development of the invention, it is proposed that at least one further feed path for receiving leakage and / or return quantities of the fuel system be integrated into the prefeed pump. Thus, the leakage and / or return quantities occurring in the fuel system can also be used. Since the leakage and / or return quantities are no longer fed back into the tank - as is usually the case - the heat input into the tank can be reduced at the same time.

Die der Vorförderpumpe zugeführten Leckage- und/oder Rücklaufmengen werden vorzugsweise analog dem aus der Gasphase entnommenen gasförmigen Kraftstoff zunächst mit Hilfe des in die Vorförderpumpe integrierten Gasverdichters verdichtet und dann dem flüssigen Kraftstoff beigemischt.The leakage and / or return quantities fed to the pre-feed pump are preferably first compressed with the aid of the gas compressor integrated in the pre-feed pump, analogous to the gaseous fuel withdrawn from the gas phase, and then mixed with the liquid fuel.

Das heißt, dass die Leckage- und/oder Rücklaufmengen über den mindestens einen weiteren Zulaufpfad ebenfalls dem Druckraum des Verdichters zugeführt werden. Der mindestens eine weitere Zulaufpfad kann hierzu an den Zulaufpfad angeschlossen sein, über den gasförmiger Kraftstoff der Gasphase des Tanks entnommen wird (Hauptzulaufpfad). Die Einleitung in den Druckraum erfolgt dann über das im Hauptzulaufpfad vorgesehene Schaltventil. Alternativ kann der mindestens eine weitere Zulaufpfad über mindestens ein weiteres Schaltventil direkt an den Druckraum des Gasverdichters angeschlossen sein.This means that the leakage and / or return quantities are also fed to the pressure chamber of the compressor via the at least one further feed path. For this purpose, the at least one further feed path can be connected to the feed path via which gaseous fuel is withdrawn from the gas phase of the tank (main feed path). The introduction into the pressure chamber then takes place via the switching valve provided in the main inlet path. Alternatively, the at least one additional inlet path can be connected directly to the pressure chamber of the gas compressor via at least one additional switching valve.

Das darüber hinaus vorgeschlagene Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfasst einen Tank zur Bevorratung des kryogenen Kraftstoffs in flüssiger Form, eine Hochdruckpumpe zur Hochdruckbeaufschlagung des Kraftstoffs sowie eine erfindungsgemäße Vorförderpumpe, mittels welcher der Hochdruckpumpe Kraftstoff aus dem Tank zuführbar ist. Dank der erfindungsgemäßen Vorförderpumpe kann das vorgeschlagene Kraftstoffsystem zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden bzw. nach dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Kraftstoffsystems können demnach ebenfalls die zuvor in Verbindung mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile erzielt werden. Insofern kann auch hier auf die entsprechende Beschreibung verwiesen werden.The further proposed fuel system for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, comprises a tank for storing the cryogenic fuel in liquid form, a high pressure pump for applying high pressure to the fuel and a pre-feed pump according to the invention, by means of which fuel can be supplied to the high pressure pump from the tank . Thanks to the prefeed pump according to the invention, the proposed fuel system can be used to carry out the method according to the invention described above or operated according to the method according to the invention described above. The advantages described above in connection with the method can accordingly also be achieved with the aid of the proposed fuel system. In this respect, reference can also be made here to the corresponding description.

Zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorförderpumpe des vorgeschlagenen Kraftstoffsystems derart mit dem Tank verbunden, dass der erste Zulaufpfad an die im Tank vorhandene Flüssigphase und der zweite Zulaufpfad an die im Tank vorhandene Gasphase des Kraftstoffs angeschlossen sind. Die Vorförderpumpe ist hierzu bevorzugt im Tank angeordnet. Die Anordnung kann insbesondere in der Nähe des Tankbodens erfolgen, so dass die Vorförderpumpe vorrangig von flüssigem Kraftstoff umgeben ist. Über eine Sauglanze kann dann die Anbindung der Vorförderpumpe an die Gasphase realisiert werden.To carry out the above-described method according to the invention, the prefeed pump of the proposed fuel system is connected to the tank in such a way that the first Feed path to the liquid phase present in the tank and the second feed path are connected to the gas phase of the fuel present in the tank. For this purpose, the prefeed pump is preferably arranged in the tank. The arrangement can in particular take place in the vicinity of the tank bottom, so that the prefeed pump is primarily surrounded by liquid fuel. The pre-feed pump can then be connected to the gas phase via a suction lance.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Vorförderpumpe über mindestens eine Rücklaufleitung mit der Hochdruckpumpe verbunden oder verbindbar ist. Über die mindestens eine Rücklaufleitung können der Vorförderpumpe in der Hochdruckpumpe anfallende Leckage- und/oder Rücklaufmengen zugeführt werden, so dass diese nicht in den Tank rückgeführt werden müssen, wodurch sich der Wärmeeintrag in den Tank verringert. Die Verbindung der Vorförderpumpe mit der Rücklaufleitung erfolgt vorzugsweise über einen weiteren Zulaufpfad, der weiterhin vorzugsweise stromaufwärts eines Schaltventils in den zweiten Zulaufpfad für den gasförmigen Kraftstoff mündet. Die Rücklaufleitung kann aber auch über ein weiteres Schaltventil direkt an den Druckraum des Gasverdichters angeschlossen sein.It is also proposed that the prefeed pump be or can be connected to the high pressure pump via at least one return line. Leakage and / or return quantities occurring in the high-pressure pump can be fed to the pre-feed pump via the at least one return line, so that they do not have to be returned to the tank, which reduces the heat input into the tank. The prefeed pump is connected to the return line preferably via a further feed path, which furthermore preferably opens up into the second feed path for the gaseous fuel upstream of a switching valve. The return line can, however, also be connected directly to the pressure chamber of the gas compressor via a further switching valve.

Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Vorförderpumpe über mindestens eine Rücklaufleitung mit einem Pufferspeicher verbunden oder verbindbar ist. Im Pufferspeicher können Leckage- und/oder Rücklaufmengen zunächst gesammelt werden, bevor sie der Vorförderpumpe zugeführt werden. Die Rücklaufmengen können insbesondere von einem Gasdruckregler stammen, mit dessen Hilfe der Druck in einem Gas-Rail des Kraftstoffsystems geregelt werden kann. Somit können auch diese Rücklaufmengen einer Nutzung zugeführt werden. Bevorzugt werden auch die Leckage- und/oder Rücklaufmengen aus dem Pufferspeicher über ein Schaltventil in den Druckraum des Gasverdichters eingeleitet. Hierbei kann es sich um das in den Hauptzulaufpfad integrierte Schaltventil oder ein zusätzliches Schaltventil handeln.As an alternative or in addition, it is proposed that the prefeed pump be connected or connectable to a buffer store via at least one return line. Leakage and / or return quantities can first be collected in the buffer tank before they are fed to the feed pump. The return quantities can, in particular, come from a gas pressure regulator, with the aid of which the pressure in a gas rail of the fuel system can be regulated. This means that these return quantities can also be used. The leakage and / or return quantities from the buffer store are preferably also introduced into the pressure chamber of the gas compressor via a switching valve. This can be the switching valve integrated in the main supply path or an additional switching valve.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:

  • 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffsystem mit einer erfindungsgemäßen Vorförderpumpe gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
  • 2 einen vergrößerten Ausschnitt der 1 zur Darstellung der Vorförderpumpe beim Ansaugen von gasförmigem Kraftstoff,
  • 3 einen vergrößerten Ausschnitt der 1 zur Darstellung der Vorförderpumpe beim Verdichten von gasförmigem Kraftstoff,
  • 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorförderpumpe gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
  • 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorförderpumpe gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,
  • 6 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorförderpumpe gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform,
  • 7 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorförderpumpe der 6 beim Ansaugen von Kraftstoff,
  • 8 einen schematischen Längsschnitt durch die Vorförderpumpe der 6 beim Verdichten von Kraftstoff und
  • 9 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorförderpumpe gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform.
Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic longitudinal section through a fuel system according to the invention with a prefeed pump according to the invention according to a first preferred embodiment,
  • 2 an enlarged section of the 1 to show the feed pump when sucking in gaseous fuel,
  • 3 an enlarged section of the 1 to show the feed pump when compressing gaseous fuel,
  • 4th a schematic longitudinal section through a prefeed pump according to the invention according to a second preferred embodiment,
  • 5 a schematic longitudinal section through a prefeed pump according to the invention according to a third preferred embodiment,
  • 6th a schematic longitudinal section through a prefeed pump according to the invention according to a fourth preferred embodiment,
  • 7th a schematic longitudinal section through the prefeed pump of 6th when sucking in fuel,
  • 8th a schematic longitudinal section through the prefeed pump of 6th when compressing fuel and
  • 9 a schematic longitudinal section through a prefeed pump according to the invention according to a fifth preferred embodiment.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Das in der 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffsystem dient der Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas. Das System umfasst hierzu einen Tank 1, in dem der Kraftstoff in flüssiger Form bevorratet wird. Im Tank 1 befindet sich somit eine Flüssigphase 6 des Kraftstoffs. Aufgrund von Wärmeeintrag von außen verdampft über die Zeit ein Teil des flüssigen Kraftstoffs und bildet im Tank 1 - oberhalb der Flüssigphase - eine Gasphase 7 aus. Um den Wärmeeintrag von außen zu verringern ist der Tank 1 von einer Isolierung 32 umgeben.That in the 1 The fuel system according to the invention, shown schematically, is used to supply an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas. The system includes a tank for this purpose 1 , in which the fuel is stored in liquid form. In the tank 1 there is thus a liquid phase 6th of fuel. Due to the introduction of heat from the outside, part of the liquid fuel evaporates over time and forms in the tank 1 - above the liquid phase - a gas phase 7th out. The tank is used to reduce the heat input from outside 1 from an insulation 32 surround.

Über eine im Tank 1 aufgenommene Vorförderpumpe 2 werden im Betrieb des Kraftstoffsystems sowohl flüssiger Kraftstoff aus der im Tank 1 vorhandenen Flüssigphase 6 als auch gasförmiger Kraftstoff aus der im Tank 1 vorhandenen Gasphase 7 entnommen und einer Hochdruckpumpe 3 zur Hochdruckbeaufschlagung zugeführt. Damit wird auch das im Tank 1 vorhandene Gasvolumen einer Nutzung zugeführt. Bevor der der Gasphase 7 entnommene Kraftstoff dem flüssigen Kraftstoff beigemischt wird, wird dieser mit Hilfe eines in die Vorförderpumpe 2 integrierten Gasverdichters 8 verdichtet.About one in the tank 1 recorded pre-feed pump 2 When the fuel system is operating, both liquid fuel is removed from the tank 1 existing liquid phase 6th as well as gaseous fuel from the in the tank 1 existing gas phase 7th taken and a high pressure pump 3 supplied for high pressure application. This also gets that in the tank 1 existing gas volume supplied to use. Before the gas phase 7th withdrawn fuel is mixed with the liquid fuel, this is with the help of a in the feed pump 2 integrated gas compressor 8th condensed.

Wie insbesondere den 2 und 3 zu entnehmen ist, weist der Gasverdichter 8 des in der 1 dargestellten Kraftstoffsystems einen hin- und herbeweglichen Gasverdichterkolben 13 auf, der einen Druckraum 15 begrenzt. Der Druckraum 15 ist über einen Zulaufpfad 5 und ein in den Zulaufpfad 5 integriertes Schaltventil 11 mit der im Tank 1 vorhandenen Gasphase 7 verbindbar, so dass dem Druckraum 15 gasförmiger Kraftstoff zuführbar ist. Der Gasverdichterkolben 13 führt währenddessen eine Bewegung nach links aus (siehe 2). im Druckraum 15 vorhandene gasförmige Kraftstoff wird anschließend durch eine Bewegung des Gasverdichterkolbens 13 nach rechts verdichtet (siehe 3). Die Hin- und Herbewegungen des Gasverdichterkolbens 13 werden mittels einer Welle 10 und einer drehfest mit der Welle 10 verbundenen Kurvenscheibe 17 bewirkt, an welcher der Gasverdichterkolben 13 axial über eine Laufrolle 28 abgestützt ist. Eine Feder 29 hält den Gasverdichterkolben 13 in Anlage mit der Kurvenscheibe 17. Zur Realisierung einer Verdrehsicherung kann der Gasverdichterkolben 13 ferner gehäuseseitig über eine weitere Laufrolle 28 abgestützt sein. Die Welle 10 ist über zwei Lager 27 drehbar gelagert.Like the one in particular 2 and 3 can be seen, the gas compressor 8th of the 1 fuel system shown a reciprocating gas compressor piston 13 on, the one pressure room 15th limited. The printing room 15th is via an inlet path 5 and one in the inlet path 5 integrated switching valve 11 with the one in the tank 1 existing gas phase 7th connectable so that the pressure space 15th gaseous fuel can be supplied. The gas compressor piston 13 meanwhile performs a movement to the left (see 2 ). in the printing room 15th Any gaseous fuel that is present is then removed by movement of the gas compressor piston 13 condensed to the right (see 3 ). The reciprocation of the gas compressor piston 13 are by means of a shaft 10 and one rotationally fixed to the shaft 10 connected cam 17th causes on which the gas compressor piston 13 axially via a roller 28 is supported. A feather 29 holds the gas compressor piston 13 in contact with the cam 17th . The gas compressor piston can be used to prevent rotation 13 furthermore on the housing side via another roller 28 be supported. The wave 10 is about two camps 27 rotatably mounted.

Der der Gasphase 7 entnommene verdichtete Kraftstoff wird aus der Druckkammer 15 über ein Rückschlagventil 31 in eine Mischkammer 18 eingeleitet. Dort vermischt er sich mit dem der Flüssigphase 6 entnommenen flüssigen Kraftstoff.That of the gas phase 7th extracted compressed fuel is from the pressure chamber 15th via a check valve 31 in a mixing chamber 18th initiated. There it mixes with that of the liquid phase 6th withdrawn liquid fuel.

Der flüssige Kraftstoff gelangt über einen seitlich angeordneten Zulaufpfad 4 in die Vorförderpumpe 2. Die Förderung des flüssigen Kraftstoffs wird mit Hilfe zweier Strömungsarbeitsmaschinen 9 bzw. zweier Pumpstufen realisiert. Die erste Strömungsarbeitsmaschine 9 ist als Kreiselpumpe 9.1 ausgeführt. Die nachgeschaltete zweite Strömungsarbeitsmaschine 9 ist eine Seitenkanalpumpe 9.2. Beide Strömungsarbeitsmaschinen 9 werden mit Hilfe der bereits zuvor erwähnten Welle 10 angetrieben. Die Drehbewegung der Welle 10 wird mit Hilfe eines Elektromotors 26 bewirkt.The liquid fuel arrives via a laterally arranged feed path 4th into the feed pump 2 . The liquid fuel is conveyed with the help of two fluid flow machines 9 or two pump stages realized. The first fluid flow machine 9 is as a centrifugal pump 9.1 executed. The downstream second fluid flow machine 9 is a side channel pump 9.2 . Both fluid flow machines 9 are using the previously mentioned wave 10 driven. The rotation of the shaft 10 is made with the help of an electric motor 26th causes.

Nach Durchlaufen der beiden Strömungsarbeitsmaschinen 9 bzw. Pumpstufen gelangt auch der flüssige Kraftstoff über ein Rückschlagventil 30 in die Mischkammer 18. Ein der Mischkammer 18 nachgeschalteter Filter 19 bewirkt, dass im Kraftstoff enthaltene Gasblasen kondensieren. Erst dann verlässt der Kraftstoff die Vorförderpumpe 2.After going through the two fluid flow machines 9 or pump stages, the liquid fuel also reaches a check valve 30th into the mixing chamber 18th . One of the mixing chamber 18th downstream filter 19th causes gas bubbles contained in the fuel to condense. Only then does the fuel leave the prefeed pump 2 .

Den 4 und 5 sind Abwandlungen einer erfindungsgemäßen Vorförderpumpe 2 zu entnehmen, die sich von der Vorförderpumpe der 1 bis 3 vorrangig dadurch unterscheiden, dass der Gasverdichter 8 zwei Gasverdichterkolben 13, 14 aufweist. Jeder Gasverdichterkolben 13, 14 begrenzt einen Druckraum 15, 16, der über ein Schaltventil 11, 12 mit gasförmigem Kraftstoff aus der Gasphase 7 des Tanks 1 befüllbar ist. Bei der Ausführungsform der 4 erfolgt die Befüllung beider Druckräume 15, 16 über ein gemeinsames Schaltventil 11. Bei der Ausführungsform der 5 ist jedem Druckraum 15, 16 ein Schaltventil 11, 12 zugeordnet, so dass der Druckaufbau in den Druckräumen 15, 16 zeitlich versetzt erfolgen kann. Der Antrieb der beiden Gasverdichterkolben 13, 14 wird auch hier mittels einer drehfest mit einer Welle 10 verbundenen Kurvenscheibe 17 bewirkt, an welcher die beiden Gasverdichterkolben jeweils über Laufrollen 28 abgestützt sind. Jeder Gasverdichterkolben 13,14 ist über eine Feder 29 gegen die Kurvenscheibe 17 axial vorgespannt, so dass sie sich bei einer Drehung der Welle 10 bzw. der Kurvenscheibe 17 hin- und herbewegen.The 4th and 5 are modifications of a prefeed pump according to the invention 2 to be taken from the prefeed pump of the 1 to 3 primarily differentiate that the gas compressor 8th two gas compressor pistons 13 , 14th having. Any gas compressor piston 13 , 14th delimits a pressure space 15th , 16 that has a switching valve 11 , 12 with gaseous fuel from the gas phase 7th of the tank 1 is fillable. In the embodiment of 4th the filling of both pressure chambers takes place 15th , 16 via a common switching valve 11 . In the embodiment of 5 is every pressure room 15th , 16 On-off valve 11 , 12 assigned so that the pressure build-up in the pressure chambers 15th , 16 can be staggered in time. The drive of the two gas compressor pistons 13 , 14th is also here non-rotatably with a shaft by means of a 10 connected cam 17th causes the two gas compressor pistons to each have rollers 28 are supported. Any gas compressor piston 13 , 14th is about a feather 29 against the cam 17th axially preloaded so that they move when the shaft rotates 10 or the cam 17th to move back and fourth.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 bewegen sich die beiden Gasverdichterkolben 13, 14 gleich, das heißt in die gleiche Richtung. Dies hat zur Folge, dass das Moment, dass von den Lagern 27 aufgenommen werden muss, verringert wird. Das heißt, dass die Belastung der Lager 27 sinkt.In the embodiment of 4th the two gas compressor pistons move 13 , 14th same, that is, in the same direction. This has the consequence that the moment that of the bearings 27 must be included is reduced. That is, the load on the warehouse 27 sinks.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 bewegen sich die beiden Gasverdichterkolben 13, 14 gegengleich, das heißt in die jeweils entgegengesetzte Richtung. Auf diese Weise wird eine gleichmäßigere Gaszumischung erreicht.In the embodiment of 5 the two gas compressor pistons move 13 , 14th opposite, that is, in the opposite direction. In this way, more even gas admixing is achieved.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den 6 bis 8 dargestellt. Der in die Vorförderpumpe 2 integrierte Gasverdichter 8 weist einen Gasverdichterkolben 13 auf, der radial an einem drehfest mit der Welle 10 verbundenen Nocken 46 abgestützt ist. Die Abstützung erfolgt mittels einer Laufrolle 28. Um die Laufrolle 28 in Kontakt mit dem Nocken 46 zu halten, ist diese mittels einer Feder 29 in Richtung des Nockens 46 vorgespannt. Der Gasverdichter 8 ist vorliegend außerhalb des Tanks 1 angeordnet, aber allseitig von einer Isolierung 32' umgeben. Das Tankvolumen wird somit durch den Gasverdichter 8 nicht verkleinert. Im Übrigen entspricht der Aufbau der Vorförderpumpe 2 dem der zuvor beschriebenen Vorförderpumpe 2 der 1 bis 3, so dass hierauf verwiesen wird. Insbesondere weist auch die Vorförderpumpe 2 der 6 bis 8 eine zweistufige Strömungsarbeitsmaschine 9 mit einer Kreiselpumpe 9.1 als erster Stufe und einer Seitenkanalpumpe 9.2 als zweiter Stufe auf. Ferner ist in die Vorförderpumpe 2 eine Mischkammer 18 mit einem hierin aufgenommenen Filter 19 integriert. Eine Zulaufleitung 43 verbindet die Vorförderpumpe 2 mit einer Hochdruckpumpe 3. Auch die Wirkungsweise des in die Vorförderpumpe 2 integrierten Gasverdichters 8 entspricht der des Gasverdichters 8 der 1 bis 3.Another embodiment is shown in 6th to 8th shown. The one in the feed pump 2 integrated gas compressor 8th has a gas compressor piston 13 on, the radial on a rotationally fixed to the shaft 10 connected cam 46 is supported. It is supported by a roller 28 . To the caster 28 in contact with the cam 46 to hold this is by means of a spring 29 in the direction of the cam 46 biased. The gas compressor 8th is present outside the tank 1 arranged, but with insulation on all sides 32 ' surround. The tank volume is thus determined by the gas compressor 8th not scaled down. Otherwise the structure corresponds to the prefeed pump 2 that of the prefeed pump described above 2 the 1 to 3 so that reference is made to it. In particular, the prefeed pump 2 the 6th to 8th a two-stage fluid flow machine 9 with a centrifugal pump 9.1 as the first stage and a side channel pump 9.2 as the second stage. It is also in the feed pump 2 a mixing chamber 18th with a filter incorporated therein 19th integrated. An inlet pipe 43 connects the feed pump 2 with a high pressure pump 3 . Also how the in the feed pump works 2 integrated gas compressor 8th corresponds to that of the gas compressor 8th the 1 to 3 .

In der 7 ist der Gasverdichter 8 während einer Saugphase dargestellt. Das heißt, dass der Gasverdichterkolben 13 einen Saughub ausführt. Hierzu bewegt er sich nach unten. Dabei vergrößert sich das Volumen im Druckraum 15 und füllt sich mit gasförmigem Kraftstoff aus der im Tank 1 vorhandenen Gasphase 7, da der Druckraum 15 über das Schaltventil 11 und den Zulaufpfad 5 an die Gasphase 7 angebunden ist. In the 7th is the gas compressor 8th shown during a suction phase. That is, the gas compressor piston 13 performs a suction stroke. To do this, he moves down. This increases the volume in the pressure chamber 15th and fills with gaseous fuel from the in the tank 1 existing gas phase 7th as the pressure room 15th via the switching valve 11 and the inlet path 5 to the gas phase 7th is connected.

Bewegt sich anschließend in der Förderphase der Gasverdichterkolben 13 wieder nach oben, wird der im Druckraum 15 vorhandene Kraftstoff verdichtet und über ein Rückschlagventil 31 der Mischkammer 18 zugeführt. Die Vorförderpumpe 2 in der Förderphase ist in der 8 dargestellt. In der Mischkammer 18 mischt sich der auf Vorförderdruck verdichtete gasförmige Kraftstoff aus dem Druckraum 15 mit dem flüssigen Kraftstoff, der zuvor mit Hilfe der Strömungsarbeitsmaschine 9 auf Vorförderdruck verdichtet worden ist. Über den in der Mischkammer 18 aufgenommenen Filter 19 wird dann der vorverdichtete Kraftstoff in die Zulaufleitung 43 eingeleitet, welche die Vorförderpumpe 2 mit der Hochdruckpumpe 3 verbindet.The gas compressor piston then moves in the delivery phase 13 up again, the one in the pressure chamber 15th existing fuel is compressed and via a check valve 31 the mixing chamber 18th fed. The feed pump 2 in the funding phase is in the 8th shown. In the mixing chamber 18th the gaseous fuel, which has been compressed to the pre-delivery pressure, mixes from the pressure chamber 15th with the liquid fuel, previously with the help of the fluid flow machine 9 has been compressed to the pre-delivery pressure. About the one in the mixing chamber 18th recorded filter 19th the pre-compressed fuel then enters the feed line 43 initiated which the pre-feed pump 2 with the high pressure pump 3 connects.

Die mit der Vorförderpumpe 2 über die Zulaufleitung 43 verbundene Hochdruckpumpe 3 ist in der 9 dargestellt. Dabei entspricht der Aufbau der Hochdruckpumpe 3 dem der Hochdruckpumpe 3 der 1, so dass die Hochdruckpumpe 3 nachfolgend in Verbindung mit der 1 beschrieben wird.The one with the feed pump 2 via the inlet pipe 43 connected high pressure pump 3 is in the 9 shown. The structure corresponds to the high pressure pump 3 that of the high pressure pump 3 the 1 so that the high pressure pump 3 hereinafter in connection with the 1 is described.

Wie der 1 zu entnehmen ist, wird mit Hilfe der Vorförderpumpe 2, und zwar unabhängig davon, ob der Gasverdichter 8 einen oder mehrere Gasverdichterkolben 13, 14 aufweist, über eine Zulaufleitung 43 einem Zulaufbereich 44 der Hochdruckpumpe 3 zugeführt. Von dort gelangt der Kraftstoff über ein Einlassventil 45 in einen Kompressionsraum 42, der von einem hin- und herbeweglichen Pumpenkolben 41 der Hochdruckpumpe 3 begrenzt wird. Andernends begrenzt der Pumpenkolben einen Antriebsraum 37, der durch den Pumpenkolben 41 in eine erste Kammer 37.1 und eine zweite Kammer 37.2 unterteilt wird. Diese sind in Abhängigkeit von der Schaltstellung eines Ventils 36 abwechselnd mit einer Hochdruckleitung 34 oder einer Niederdruckleitung 35 eines Hydraulikkreises 33 verbindbar, so dass hierüber der Pumpenkolben 41 hin- und herbewegbar ist. Bewegt sich der Pumpenkolben 41 nach unten, wird der im Kompressionsraum 42 vorhandene Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt. Bewegt sich der Pumpenkolben 41 nach oben, wird der Kompressionsraum 42 über das Einlassventil 45 erneut mit Kraftstoff befüllt.Again 1 can be seen, is with the help of the pre-feed pump 2 , regardless of whether the gas compressor 8th one or more gas compressor pistons 13 , 14th has, via an inlet line 43 an inlet area 44 the high pressure pump 3 fed. From there the fuel arrives via an inlet valve 45 in a compression room 42 made by a reciprocating pump piston 41 the high pressure pump 3 is limited. At the other end, the pump piston delimits a drive space 37 going through the pump piston 41 in a first chamber 37.1 and a second chamber 37.2 is divided. These are dependent on the switching position of a valve 36 alternating with a high pressure line 34 or a low pressure line 35 a hydraulic circuit 33 connectable so that the pump piston 41 is reciprocable. The pump piston moves 41 down, becomes the one in the compression room 42 existing fuel pressurized with high pressure. The pump piston moves 41 upwards, becomes the compression space 42 via the inlet valve 45 refilled with fuel.

Im Betrieb der Hochdruckpumpe 3 fallen Leckagemengen an, die üblicherweise in den Tank 1 rückgeführt werden. Bei dem beispielhaft in der 1 (oder 9) dargestellten Kraftstoffsystem werden diese Leckagemengen jedoch nicht in den Tank 1 rückgeführt, sondern über eine Rücklaufleitung 22 der Vorförderpumpe 2 zugeführt. Die Rücklaufleitung 22 mündet in einen Zulaufpfad 20, der wiederum stromaufwärts des Schaltventils 11 in den Zulaufpfad 5 mündet. Somit kann auch die Leckagemenge der Hochdruckpumpe 3 verdichtet, dem flüssigen Kraftstoff beigemischt und anschließend der Hochdruckpumpe 3 zur Hochdruckbeaufschlagung zugeführt werden. Die Leckagemenge wird demzufolge einer Nutzung zugeführt.In operation of the high pressure pump 3 there are leakages that are usually in the tank 1 be returned. The example in the 1 (or 9 However, these leakages will not enter the tank 1 but via a return line 22nd the feed pump 2 fed. The return line 22nd opens into an inlet path 20th , which in turn is upstream of the switching valve 11 in the inlet path 5 flows out. Thus, the amount of leakage from the high-pressure pump 3 compressed, mixed with the liquid fuel and then the high-pressure pump 3 are fed for high pressure application. The amount of leakage is consequently put to use.

Gleiches gilt in Bezug auf die Leckagemenge eines in die Hochdruckpumpe 3 integrieren Niederdruckspeichers 38. Dieser ist optional. Sofern er jedoch vorhanden ist, kann ein Federraum 40 des Niederdruckspeichers, der durch einen Kolben 39 begrenzt wird, ebenfalls an die Rücklaufleitung 22 angebunden werden.The same applies to the amount of leakage into the high pressure pump 3 integrate low pressure accumulator 38 . This is optional. However, if it is available, a spring space can 40 the low-pressure accumulator, which is operated by a piston 39 is limited, also to the return line 22nd be connected.

Ebenfalls optional kann in die Vorförderpumpe 2 ein weiterer Zulaufpfad 21 integriert sein, über den die Vorförderpumpe 2 mit einer Rücklaufleitung 23 verbindbar ist, an die ein Pufferspeicher 24 angeschlossen ist. Im Pufferspeicher 24 können im Betrieb des Kraftstoffsystems anfallende Leckage- und/oder Rücklaufmengen zunächst gesammelt werden. Hierzu ist vorzugsweise im Zulaufpfad 21 ein Schaltventil 25 angeordnet, so dass nur bei geöffnetem Schaltventil 25 der Vorförderpumpe 2 Kraftstoff aus dem Pufferspeicher 24 zugeführt wird. Im Pufferspeicher 24 können insbesondere Rücklaufmengen eines Gasdruckreglers (nicht dargestellt) zur Druckregelung in einem Gas-Rail (nicht dargestellt) des Kraftstoffsystems gesammelt werden.Can also optionally be used in the feed pump 2 another inlet path 21st be integrated, via which the pre-feed pump 2 with a return line 23 can be connected to a buffer tank 24 connected. In the buffer tank 24 Leakage and / or return quantities occurring during operation of the fuel system can first be collected. For this purpose, it is preferably in the feed path 21st On-off valve 25th arranged so that only when the switching valve is open 25th the feed pump 2 Fuel from the buffer tank 24 is fed. In the buffer tank 24 In particular, return quantities of a gas pressure regulator (not shown) for pressure regulation can be collected in a gas rail (not shown) of the fuel system.

In der 1 ist der Pufferspeicher 24 über das Schaltventil 25 und den Zulaufpfad 21 an den Zulaufpfad 5 angebunden. In der 9 ist der Pufferspeicher 24 über das Schaltventil 25 und den Zulaufpfad 21 direkt an den Druckraum 15 des Gasverdichters 8 angeschlossen. Die in der 9 dargestellte Anschlussart ist auch auf die Ausführungsform der 1 übertragbar. Zudem kann auch die Rücklaufleitung 22 analog dem in der 9 dargestellten Pufferspeicher 24 über ein separates Schaltventil (nicht dargestellt) direkt an den Druckraum 15 des Gasverdichters 8 angeschlossen werden.In the 1 is the buffer storage 24 via the switching valve 25th and the inlet path 21st to the inlet path 5 tied up. In the 9 is the buffer storage 24 via the switching valve 25th and the inlet path 21st directly to the printing room 15th of the gas compressor 8th connected. The ones in the 9 Connection type shown is also based on the embodiment of 1 transferable. In addition, the return line 22nd analogous to that in the 9 shown buffer storage 24 via a separate switching valve (not shown) directly to the pressure chamber 15th of the gas compressor 8th connected.

Claims (13)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, bei dem der Kraftstoff in flüssiger Form in einem Tank (1) bevorratet und mittels einer Vorförderpumpe (2) aus dem Tank (1) entnommen und einer Hochdruckpumpe (3) zur Hochdruckbeaufschlagung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorförderpumpe (2) über getrennte Zulaufpfade (4, 5) sowohl flüssiger Kraftstoff aus einer im Tank (1) vorhandenen Flüssigphase (6) als auch gasförmiger Kraftstoff aus einer im Tank (1) vorhandenen Gasphase (7) zugeführt werden.A method for operating a fuel system for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, in which the fuel is stored in liquid form in a tank (1) and removed from the tank (1) by means of a feed pump (2) and a high-pressure pump (3 ) is supplied for high pressure application, characterized in that the prefeed pump (2) via separate feed paths (4, 5) both liquid fuel from a liquid phase (6) present in the tank (1) and gaseous fuel from one present in the tank (1) Gas phase (7) are supplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der Vorförderpumpe (2) zugeführte gasförmige Kraftstoff mit Hilfe eines in die Vorförderpumpe (2) integrierten Gasverdichters (8) erst auf ein Vorförderniveau verdichtet und dann dem flüssigen Kraftstoff beigemischt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the gaseous fuel supplied to the pre-feed pump (2) is only released with the aid of a gas compressor (8) integrated in the pre-feed pump (2) a pre-delivery level is compressed and then mixed with the liquid fuel. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der der Vorförderpumpe (2) zugeführte flüssige Kraftstoff mit Hilfe mindestens einer in die Vorförderpumpe (2) integrierten Strömungsarbeitsmaschine (9) gefördert wird, wobei vorzugsweise eine Welle (10) der Strömungsarbeitsmaschine (9) zum Antreiben des Gasverdichters (8) verwendet wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the liquid fuel supplied to the pre-feed pump (2) is conveyed with the aid of at least one fluid flow machine (9) integrated into the pre-feed pump (2), a shaft (10) of the fluid flow machine (9) for driving the gas compressor (8) ) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung von gasförmigem Kraftstoff aus der Gasphase (7) mit Hilfe mindestens eines Schaltventils (11, 12) gesteuert wird, das vorzugsweise in die Vorförderpumpe (2), insbesondere in den Zulaufpfad (5) für den gasförmigen Kraftstoff, integriert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the supply of gaseous fuel from the gas phase (7) is controlled with the aid of at least one switching valve (11, 12) which is preferably fed into the pre-feed pump (2), in particular into the feed path (5 ) for the gaseous fuel is integrated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorförderpumpe (2) im Kraftstoffsystem anfallende Leckage- und/oder Rücklaufmengen zugeführt werden, die mit Hilfe der Vorförderpumpe (2) verdichtet und zusammen mit dem angesaugten flüssigen Kraftstoff der Hochdruckpumpe (3) zugeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pre-feed pump (2) in the fuel system is fed leakage and / or return quantities which are compressed with the help of the pre-feed pump (2) and fed to the high-pressure pump (3) together with the liquid fuel that has been sucked in will. Vorförderpumpe (2) für ein Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, wobei die Vorförderpumpe (2) mindestens eine Strömungsarbeitsmaschine (9), beispielsweise eine Kreiselpumpe (9.1) und/oder eine Seitenkanalpumpe (9.2), umfasst, die über einen ersten Zulaufpfad (4) mit flüssigem kryogenen Kraftstoff versorgbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorförderpumpe (2) ein Gasverdichter (8) integriert ist, der mindestens einen hin- und herbeweglichen Gasverdichterkolben (13, 14) zur Begrenzung eines Druckraums (15, 16) umfasst, der mit einem zweiten Zulaufpfad (5) für gasförmigen kryogenen Kraftstoff verbunden oder verbindbar ist.Pre-feed pump (2) for a fuel system for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, the pre-feed pump (2) comprising at least one fluid flow machine (9), for example a centrifugal pump (9.1) and / or a side channel pump (9.2), which can be supplied with liquid cryogenic fuel via a first feed path (4), characterized in that a gas compressor (8) is integrated into the pre-feed pump (2), which has at least one gas compressor piston (13, 14) which can be moved to and fro to delimit a pressure chamber ( 15, 16), which is or can be connected to a second feed path (5) for gaseous cryogenic fuel. Vorförderpumpe (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine hin- und herbewegliche Gasverdichterkolben (13, 14) mittels einer Welle (10) der Strömungsarbeitsmaschine (9) antreibbar ist, wobei vorzugsweise der mindestens eine hin- und herbewegliche Gasverdichterkolben (13, 14) an einer drehfest mit der Welle (10) verbundenen Kurvenscheibe (17), einem Nocken (46) oder einem Exzenter abgestützt oder über einen Kurbeltrieb mit der Welle (10) wirkverbunden ist.Pre-feed pump (2) Claim 6 , characterized in that the at least one reciprocating gas compressor piston (13, 14) can be driven by means of a shaft (10) of the fluid flow machine (9), wherein preferably the at least one reciprocating gas compressor piston (13, 14) is fixed against rotation with the shaft (10) connected cam (17), a cam (46) or an eccentric is supported or operatively connected to the shaft (10) via a crank drive. Vorförderpumpe (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorförderpumpe (2) eine Mischkammer (18) integriert ist, die stromabwärts der mindestens einen Strömungsarbeitsmaschine (9) und stromabwärts des Gasverdichters (8) angeordnet ist.Pre-feed pump (2) Claim 6 or 7th , characterized in that a mixing chamber (18) is integrated into the pre-feed pump (2) and is arranged downstream of the at least one fluid flow machine (9) and downstream of the gas compressor (8). Vorförderpumpe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorförderpumpe (2) ein Perlator und/oder Filter (19) zur Kondensation von Gasblasen integriert ist, wobei vorzugsweise der Perlator und/oder Filter (19) stromabwärts der mindestens einen Strömungsarbeitsmaschine (9) und stromabwärts des Gasverdichters (8) angeordnet ist bzw. sind, weiterhin vorzugsweise der Mischkammer (18) nachgeschaltet ist bzw. sind.Pre-feed pump (2) after one of the Claims 6 to 8th , characterized in that an aerator and / or filter (19) for the condensation of gas bubbles is integrated into the pre-feed pump (2), preferably the aerator and / or filter (19) downstream of the at least one fluid flow machine (9) and downstream of the gas compressor (8) is or are arranged, furthermore preferably downstream of the mixing chamber (18) is or are. Vorförderpumpe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorförderpumpe (2) mindestens ein Schaltventil (11, 12) integriert ist, mittels dessen die Zuführung von gasförmigem Kraftstoff aus der Gasphase (7) in mindestens einen Druckraum (15, 16) steuerbar ist.Pre-feed pump (2) after one of the Claims 6 to 9 , characterized in that at least one switching valve (11, 12) is integrated into the feed pump (2), by means of which the supply of gaseous fuel from the gas phase (7) into at least one pressure chamber (15, 16) can be controlled. Vorförderpumpe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorförderpumpe (2) mindestens ein weiterer Zulaufpfad (20, 21) zur Aufnahme von Leckage- und/oder Rücklaufmengen des Kraftstoffsystems integriert ist.Pre-feed pump (2) after one of the Claims 6 to 10 , characterized in that at least one further feed path (20, 21) for taking up leakage and / or return quantities of the fuel system is integrated into the feed pump (2). Kraftstoffsystem zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit kryogenem Kraftstoff, insbesondere mit Erdgas, umfassend einen Tank (1) zur Bevorratung des kryogenen Kraftstoffs in flüssiger Form, eine Hochdruckpumpe (3) zur Hochdruckbeaufschlagung des Kraftstoffs sowie eine Vorförderpumpe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, mittels welcher der Hochdruckpumpe (3) Kraftstoff aus dem Tank (1) zuführbar ist.Fuel system for supplying an internal combustion engine with cryogenic fuel, in particular with natural gas, comprising a tank (1) for storing the cryogenic fuel in liquid form, a high pressure pump (3) for applying high pressure to the fuel and a pre-feed pump (2) according to one of the Claims 6 to 10 , by means of which the high-pressure pump (3) fuel can be supplied from the tank (1). Kraftstoffsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorförderpumpe (2) über mindestens eine Rücklaufleitung (22, 23) mit der Hochdruckpumpe (3) und/oder einem Pufferspeicher (24) verbunden oder verbindbar ist.Fuel system Claim 12 , characterized in that the pre-feed pump (2) is or can be connected to the high-pressure pump (3) and / or a buffer store (24) via at least one return line (22, 23).
DE102019217200.8A 2019-05-26 2019-11-07 Method for operating a fuel system, prefeed pump and fuel system Pending DE102019217200A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080039186.5A CN113874617B (en) 2019-05-26 2020-04-29 Method for operating a fuel system, pre-feed pump and fuel system
PCT/EP2020/061912 WO2020239352A1 (en) 2019-05-26 2020-04-29 Method for operating a fuel system, pre-supply pump, and fuel system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019207690.4 2019-05-26
DE102019207690 2019-05-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019217200A1 true DE102019217200A1 (en) 2020-11-26

Family

ID=73052606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019217200.8A Pending DE102019217200A1 (en) 2019-05-26 2019-11-07 Method for operating a fuel system, prefeed pump and fuel system

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN113874617B (en)
DE (1) DE102019217200A1 (en)
WO (1) WO2020239352A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111344481A (en) * 2017-10-25 2020-06-26 罗伯特·博世有限公司 Method for operating an internal combustion engine with natural gas, fuel supply system for an internal combustion engine which can be operated with natural gas

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5243821A (en) * 1991-06-24 1993-09-14 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for delivering a continuous quantity of gas over a wide range of flow rates
KR20090112232A (en) * 2008-04-24 2009-10-28 현대중공업 주식회사 Fuel Gas Supply System for Ship's Dual Fuel Engines Using Pressurized Small LNG Storage Tanks
US9353757B2 (en) * 2011-03-03 2016-05-31 Brian Carter Jones Magnetically actuated fluid pump
NO335213B1 (en) * 2011-09-02 2014-10-20 Wärtsilä Oil & Gas Systems As System and method for increasing the pressure in boiling gas in an LNG fuel system
DE102011086441A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-16 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Method for compressing a gaseous or gaseous and liquid constituent fluid and device for compressing a gaseous or gaseous and liquid constituent fluid
CA2779150C (en) * 2012-06-05 2019-07-30 Westport Power Inc. Supplying gaseous fuel from a liquid state to an internal combustion engine
US9915251B2 (en) * 2015-03-26 2018-03-13 Caterpillar Inc. Fuel system having serially arranged in-tank pumps
DE102016220822A1 (en) * 2016-10-24 2018-04-26 Robert Bosch Gmbh Bubble-free low-pressure pump for liquefied gas
DE102017219157A1 (en) * 2017-10-25 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh A method of operating an internal combustion engine with natural gas, fuel supply system for an internal combustion engine operable with natural gas
DE102017219784A1 (en) * 2017-11-07 2019-05-09 Robert Bosch Gmbh Cryogenic fuel fuel delivery system, method of operating a fuel delivery system for cryogenic fuels

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111344481A (en) * 2017-10-25 2020-06-26 罗伯特·博世有限公司 Method for operating an internal combustion engine with natural gas, fuel supply system for an internal combustion engine which can be operated with natural gas

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020239352A1 (en) 2020-12-03
CN113874617A (en) 2021-12-31
CN113874617B (en) 2024-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1190174B1 (en) Pump assembly for supplying fuel
EP1948928B1 (en) Compressor
DE102009026596A1 (en) High-pressure pump for high pressure injection system for internal combustion engine, particularly for motor vehicle, has drive shaft with cam, piston and cylinder
EP3741984A1 (en) Pressurized tank system for supplying gases
DE10010945A1 (en) Feed pump, for fuel injection and hydraulic valve control systems, has primary and secondary pump elements with associated low and high pressure zones
DE102019217200A1 (en) Method for operating a fuel system, prefeed pump and fuel system
WO2019091702A1 (en) Fuel delivery device for cryogenic fuels, method for operating a fuel delivery device for cryogenic fuels
EP1394403B1 (en) Fuel system for an internal combustion engine
DE102007038529A1 (en) High-pressure fuel pump i.e. radial piston pump, for use in internal-combustion engine, has working space in which fuel is loaded with high pressure, where pump is coupled with linear motor that is drivingly coupled with pump piston
EP1220991A1 (en) Multi-stage diaphragm-type compressor
DE102010043280A1 (en) Low-pressure circuit for fuel injection system, has regulated electric fuel pump used as pre-feed pump for sucking fuel from fuel tank, and throttle for flow back of partial stream of fuel into fuel tank
DE102019207689A1 (en) Method for operating a fuel system, high pressure pump and fuel system
DE102014224149A1 (en) Fuel supply system for an internal combustion engine operable with natural gas
DE102006000832B4 (en) Radial piston pump with flow control
DE102018201742A1 (en) Fuel delivery device for cryogenic fuels
DE102018215132A1 (en) High pressure pump for a fuel supply to an internal combustion engine
DE102017205910A1 (en) Fuel delivery device for an internal combustion engine, and a method for conveying fuel in a fuel delivery device
AT6427U1 (en) METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE OPERATING WITH LIQUID GAS
WO2018077542A1 (en) Delivery pump, in particular for cryogenic fuels
DE102019211324A1 (en) Method of operating a fuel system, fuel system
EP1843040B1 (en) Method for operating an oscillating displacement pump and oscillating displacement pump
DE102017205916A1 (en) Fuel delivery device for an internal combustion engine, and a method for conveying fuel in a fuel delivery device
EP4334591A1 (en) Apparatus for compressing gas and method for filling a tank using said apparatus
WO2019048133A1 (en) Fuel-pumping device for an internal combustion engine, and method for pumping fuel in a fuel-pumping device
DE102020117290A1 (en) Internal combustion engine with a water introduction device and a method for operating an internal combustion engine