DE4302540C2

DE4302540C2 - Kraftstoffzuführgerät

Info

Publication number: DE4302540C2
Application number: DE4302540A
Authority: DE
Inventors: Takafumi Teramoto; Kenji Morimoto; Hiroyasu Uchida; Eiji Takano; Tsutomu Fukuma; Kazuho Douzono
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2013-01-30
Also published as: DE4302540A1; US5351656A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffzuführgerät zur Ver wendung bei einem Gaskraftstoffmotor nach Patentanspruch 1.

In den letzten Jahren ist ein Motor für gasförmigen Kraft stoff bzw. ein Gaskraftstoffmotor entwickelt worden, der verbrennbares Gas wie Wasserstoffgas als Kraftstoff verwen det. Wenn der gasförmige Kraftstoff verwendet wird, ist dessen Volumenverhältnis bzw. Volumenrate bemerkenswert größer als Benzin bzw. als die von Benzin. Wenn demgemäß der Motor derart konstruiert ist, daß der gasförmige Brenn stoff mit Luft in einem Einlaßkanal gemischt und einer Ver brennungskammer zugeführt wird, wird eine in den Zylinder zugelassene Luftmenge stark reduziert, was eine Verminderung in der abgegebenen Motorleistung verursacht, insbesondere, wenn eine große Menge an Brennstoff bzw. Kraftstoff zuge führt wird. Selbst wenn der gasförmige Kraftstoff in die Verbrennungskammer über einen Kanal geführt wird, der unter schiedlich ist von jenem, über den Luft der Verbrennungs kammer zuzuführen ist, kann die volumetrische Effizienz bzw. der Durchflußwirkungsgrad der Luft nicht groß gemacht wer den, wenn der gasförmige Kraftstoff mit einem großen Volu menverhältnis in der Verbrennungskammer vorliegt. Somit kann die abgegebene Motorleistung nicht erhöht werden.

Als Maßnahme gegen das obige Problem ist die folgende Anord nung in einem Gerät getroffen worden, welches z. B. in der japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. 58-36 172 offenbart ist. Zwei getrennte Kanäle sind vorgesehen: ein Einlaßkanal, um die Luft zuzuführen, und ein Wasserstoffzu führkanal, um das Wasserstoffgas zuzuführen. Ein Einlaßven til und ein Wasserstoffzuführventil sind jeweils bei dem Einlaßkanal bzw. der Einlaßöffnung und dem Wasserstoffzu führkanal bzw. der Wasserstoffzuführöffnung vorgesehen. Das Einlaßventil wird bei einem unteren Totpunkt geschlossen und das Wasserstoffzuführventil wird bei dem unteren Totpunkt geöffnet, so daß sich die Öffnungszeiten dieser Ventile nicht überlappen. Das Wasserstoffgas wird in die Verbren nungskammer mit einem Druck zugeführt, der größer ist als ein Druck in dem Zylinder, während das Wasserstoffzuführ ventil geöffnet ist. Weiterhin ist in der japanischen Pa tentveröffentlichung Nr. 1-23 659 ein Gerät offenbart, in welchem ein Einlaßventil zum Zulassen bzw. Zugeben der Luft in eine Verbrennungskammer und ein Kraftstoffzuführventil zum Zuführen des unter Druck gesetzten gasförmigen Kraft stoffes vorgesehen sind, und das Kraftstoffzuführventil wird in der Nähe eines unteren Totpunktes geöffnet, und zwar fast bzw. beinahe vor Beendigung eines Lufteinlaßtaktes.

Die in den obigen Publikationen offenbarten Geräte sind vorteilhaft beim Erhöhen der abgegebenen Motorleistung in der Hochinduktionszone bzw. in der Zone starken Ansaugens, und zwar durch Erhöhen der volumetrischen Effizienz der Luft, da der unter Druck gesetzte gasförmige Kraftstoff der Verbrennungskammer zugeführt wird, nachdem der Lufteinlaß takt nahezu beendet ist. Da der Kraftstoff jedoch zugeführt wird, bis der Druck in dem Zylinder auf einen im wesentli chen hohen Pegel bei dem Kompressionstakt ansteigt, muß das Gerät den gasförmigen Brennstoff mit dem im wesentlichen hohen Druck zuführen, um den Brennstoff in den Zylinder gegen den Druck in dem Zylinder während des Kompressionstak tes zuzuführen bzw. zuführen zu können. Die Kraftstoffzu führmenge wird gesteuert mittels eines Durchflußsteuerven tils oder dergleichen, welches entlang eines Brennstoff bzw. Kraftstoffzuführrohrs angeordnet ist. Es ist jedoch schwierig, die erforderliche Menge an Kraftstoff genau in jenem Fall zuzuführen, bei dem die Menge an gasförmigem Kraftstoff mit dem großen Volumenverhältnis über einen Be reich eingestellt wird, der eine Zone enthält, bei der die Kraftstoffzuführmenge groß ist, während der Kraftstoff unter dem hohen Druck zugeführt wird, wie es oben beschrieben ist. Insbesondere in der Niedriginduktionszone bzw. der Zone schwachen Ansaugens, bei der die Kraftstoffzuführmenge klein ist, wird der Fehler in der Kraftstoffzuführmenge groß, wodurch eine Beeinträchtigung der Verbrennungsstabilität entsteht.

Aus dem japanischen Abstract JP 54-52 203, das den Stand der Technik bildet, von dem bei der Erfindung auszugeben ist, ist ein Kraftstoffzuführgerät zur Verwendung bei einem Gaskraftstoffmotor bekannt, der einen Zylinder aufweist, mit einem Einlaßkanal mit einer Einlaßöffnung, die sich zu dem Zylinder öffnet und ausgelegt ist zum Zuführen von Luft in den Zylinder, mit einer Kraftstoffzuführeinrichtung zum Zuführen von gasförmigem Kraftstoff in den Zylinder und mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Betätigung des Kraftstoffzuführsystems gemäß einem Betriebszustand des Motors. Auch dieses Kraftstoffzuführgerät weist die beim vorstehend beschriebenen Stand der Technik Nachteile der Ungenauigkeit bei der Kraftstoffzumessung und der damit einhergehenden Beeinträchtigung der Verbrennungsstabilität auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffzu führgerät zur Verwendung bei einem Gaskraftstoffmotor an zugeben, welches in einer Hochinduktionszone gasförmigen Kraftstoff zuführen und Luft zulassen kann und die Genau igkeit einer Kraftstoffzuführsteuerung in einer Niedrigin duktionszone verbessern kann, wodurch die Verbrennungsstabi lität verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des einteiligen Patentanspruchs 1 gelöst, soweit sie nicht im vorstehenden Text der Beschreibungseinleitung als bekannt herausgestellt sind.

Das heißt mit anderen Worten, daß die Erfindung gerichtet ist auf ein Kraftstoffzu führgerät zur Verwendung mit bzw. bei einem Gaskraftstoff motor, der einen Zylinder aufweist, mit einem Einlaßkanal mit einer Einlaßöffnung, die sich zu dem Zylinder öffnet und ausgelegt ist, zum Zuführen von Luft in den Zylinder; einer Kraftstoffzuführeinrichtung zum Zuführen von gasförmi gem Kraftstoff in den Zylinder, wobei die Kraftstoffzuführ einrichtung ein Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem zur Ver wendung in einer Hochinduktionszone aufweist, in der eine größere Luftmenge in den Zylinder gelassen wird, und ein Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem zur Verwendung in einer Niedriginduktionszone aufweist, in der eine geringere Menge an Luft in den Zylinder gelassen wird; wobei das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem eine Hochdruck-Kraftstoff zuführöffnung hat, die sich unabhängig von der Einlaßöffnung zu dem Zylinder öffnet und ausgelegt ist zum Zuführen einer größeren Menge an gasförmigem Kraftstoff in den Zylinder mit einem Druck, der höher ist als ein Druck in dem Zylinder während einer ersten Hälfte des Kompres sionstaktes, der einem Lufteinlaßtakt des Motors folgt; wobei das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem ausgelegt ist zum Zuführen einer kleineren Menge an Kraftstoff in den Zylin der mit einer feineren Einstellungsskala als das Hochdruck- Kraftstoffzuführsystem; und einer Steuereinrich tung zum Steuern der Betätigung der jeweiligen Kraftstoff zuführsysteme gemäß einem Betriebszustand des Motors.

Das so konstruierte Kraftstoffzuführgerät ist mit dem Hoch druck-Kraftstoffzuführsystem versehen, welches in der Hoch induktionszone verwendet wird, und dem Niedrigdruck-Kraft stoffzuführsystem versehen, welches in der Niedriginduk tionszone verwendet wird. Das Hochdruck-Kraftstoffzuführ system ist derart konstruiert, daß der gasförmige Kraftstoff in den Zylinder während der vorderen bzw. ersten Hälfte des Kompressionstaktes zugeführt wird, der dem Lufteinlaßtakt des Motors folgt, und zwar bei einem höheren Druck als dem Druck im Zylinder und durch die Gaskraftstoffzuführöffnung, die sich zu dem Zylinder unabhängig von der Einlaßöffnung öffnet. Das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem ist derart konstruiert, daß die Genauigkeit des Einstellens der Kraft stoffmenge bei einer kleinen Kraftstoffzuführmenge größer ist als bei dem Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem. Demgemäß kann in der Hochinduktionszone der gasförmige Kraftstoff, der in der in dieser Zone erforderlichen Menge vorliegt, ohne das Abhalten des Zulassens der Luft zugeführt werden bzw. zugeführt werden, ohne das Zugeben von Luft zu verhin dern, und es kann in der Niedriginduktionszone die Genau igkeit der Kraftstoffzuführsteuerung verbessert werden. Somit kann die Verbrennungsstabilität in der Niedriginduk tionszone verbessert werden aufgrund der verbesserten Genau igkeit in der Kraftstoffzuführsteuerung und die Abgabelei stung kann in der Hochinduktionszone verbessert werden.

Das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem kann derart konstru iert sein, daß der gasförmige Kraftstoff dem Zylinder bei einem Druck zugeführt wird, der niedriger ist als der, bei dem der Kraftstoff durch das Hochdruck-Kraftstoffzuführsy stem während des Lufteinlaßtaktes zugeführt wird. Bei die ser Anordnung kann die Genauigkeit der Kraftstoffzuführ steuerung hinreichend verbessert werden durch Zuführen des Kraftstoffes bei niedrigem Druck in der Niedriginduktions zone.

Das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem kann auch eine Nied rigdruck-Kraftstoffzuführöffnung aufweisen, die direkt zu dem Zylinder offen ist und gemäß der Betätigung des Motors geöffnet und geschlossen wird, und die Niedrigdruck-Kraft stoffzuführöffnung kann geöffnet sein, während die Einlaß öffnung geöffnet ist. Bei dieser Anordnung kann, selbst wenn der gasförmige Kraftstoff während des Einlaßtaktes in der Niedriginduktionszone zugeführt wird, Luft in die Ver brennungskammer relativ sanft zugegeben bzw. zugelassen werden. Die Einlaßöffnung und die Hochdruck-Kraftstoffzu führöffnung können an einem von zwei Seitengehäusen vorgese hen sein, die einen Zylinder eines Rotationskolben- bzw. Wankelmotors definieren, und zwar zusammen mit einem Rotor gehäuse. Die Niedrigdruck-Kraftstoffzuführöffnung ist an dem anderen Seitengehäuse vorgesehen. Diese Anordnung wird einen Schnitt bzw. ein Überschneiden des Einlaßkanals, des Hochdruck-Kraftstoffzuführsystems und des Niedrig-Kraft stoffzuführsystems nicht involvieren bzw. vermeiden.

Die Steuerrichtung kann vorteilhafterweise nur das Niedrig druck-Kraftstoffzuführsystem in der Niedriginduktionszone des Motors betätigen, sowohl das Niedrigdruck-Kraftstoff zuführsystem als auch das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem in einer mittleren Zone des Motors betätigen, bei der eine mittlere Luftmenge in den Zylinder zugelassen wird, und das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem in der Hochinduktionszone des Motors betätigen. Bei dieser Anordnung kann die Steuer einrichtung eine Steuerung ausführen, die für erforderliche Mengen an Kraftstoff und Luft in den jeweiligen Zonen ge eignet ist.

Weiterhin kann die Steuereinrichtung nur das Niedrigdruck- Kraftstoffzuführsystem betätigen, wenn der Motor gestartet wird. Bei dieser Anordnung kann die Startfähigkeit bzw. das Startverhalten verbessert werden aufgrund der erhöhten Ge nauigkeit der Kraftstoffzuführsteuerung, wenn der Motor gestartet wird.

Das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem kann vorzugsweise eine erste Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung zum Einstellen der Menge an zuzuführendem gasförmigem Kraftstoff durch Verän dern einer Fluß- bzw. Durchflußfläche aufweisen und das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem kann vorzugsweise eine zweite Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung aufweisen, die ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil verwendet, um die Menge an zuzuführendem gasförmigem Kraftstoff ein zustellen durch Verändern einer Öffnungsperiode bzw. Öff nungszeitspanne des Kraftstoffeinspritzventils. Bei dieser Anordnung kann die Kraftstoffzuführmenge genau gesteuert werden unter Verwendung des elektromagnetischen Kraftstoff einspritzventils in der Niedriginduktionszone, wo die Kraft stoffzuführmenge klein ist, und eine erforderliche große Menge an gasförmigem Kraftstoff kann in der Hochinduktions zone zugeführt werden.

Die erste und die zweite Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung können wünschenswerterweise beide in der Hochinduktionszone des Motors betätigt werden. Bei dieser Anordnung kann die Genauigkeit der Kraftstoffzuführsteuerung in der Hochinduk tionszone verbessert werden.

Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise die Kraftstoffzu führmenge korrigieren durch Veranlassen, daß die zweite Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung den Kraftstoff asynchron während der Beschleunigung einspritzt. Bei dieser Anordnung kann das Ansprechverhalten während der Beschleunigung ver bessert werden.

Das Hochdruck- und das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem können vorzugsweise den Kraftstoff zu spezifizierten Zeit punkten bzw. mit einer bestimmten Zeitgabe jeweils synchron zu der Betätigung des Motors zuführen. Bei dieser Anordnung kann der Kraftstoff geeignet ohne das Hindern bzw. Stören bzw. Abhalten des Zulassens eines Luftstromes oder das Ver ursachen anderer Probleme zugeführt werden.

Das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem weist vorzugsweise ein mechanisches Zeitgabeventil auf, welches synchron zu einer Motorausgangswelle bewegt wird. Bei dieser Anordnung kann der Kraftstoff leicht und verläßlich mit einer geeigneten Zeitgabe zugeführt werden.

Diese und weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglich keiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbin dung mit der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm der Ansicht, die einen Gesamtauf bau eines Gaskraftstoffmotors zeigt, der eine er ste Ausführungsform der Erfindung eingebaut hat,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht, die vergrößert einen wesentlichen Abschnitt des Gaskraftstoffmotors zeigt, der in Fig. 1 gezeigt ist,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 ein Diagramm, das exemplarisch Öffnungs- und Schließzeiten einer Einlaßöffnung, einer Wasser stofföffnung und eines Zeitgabeventils zeigt,

Fig. 6 ein Diagramm bzw. eine Kurve, die graphisch ein Beispiel einer Steuerzoneneinstellung zeigt,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel einer Kraftstoffzuführsteuerung auf der Basis der in Fig. 6 gezeigten Zoneneinstellung zeigt,

Fig. 8 ein Diagramm, welches graphisch ein weiteres Beispiel einer Steuerzoneneinstellung zeigt,

Fig. 9 ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel einer Kraftstoffzuführsteuerung auf der Basis der in Fig. 8 gezeigten Zoneneinstellung zeigt,

Fig. 10 eine Schnittansicht, die eine zweite Ausfüh rungsform des Kraftstoffzuführgerätes gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 11 ein Diagramm, welches eine Gesamtkonstruktion eines Gaskraftstoffmotors zeigt, der eine dritte Ausführungsform der Erfindung aufgenommen hat,

Fig. 12 eine Teilschnittansicht, die vergrößert einen wesentlichen Abschnitt des Gaskraftstoffmotors aus Fig. 11 zeigt,

Fig. 13 eine Schnittansicht entlang der Linie XIII- XIII in Fig. 12,

Fig. 14 ein Diagramm, welches exemplarisch Öffnungs- und Schließzeiten einer Einlaßöffnung, einer Was serstofföffnung und eines Zeitgabeventils zeigt,

Fig. 15 ein Diagramm, welches graphisch ein Beispiel einer Steuerzoneneinstellung zeigt, und

Fig. 16 ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel einer Kraftstoffzuführsteuerung auf der Basis der in Fig. 15 gezeigten Zoneneinstellung zeigt.

Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein erstes Kraftstoffzuführgerät zur Verwendung bei einem Gaskraftstoffmotor, und zwar gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der dargestellte Motor ist ein Rotationskolbenmotor. Bei dieser Ausführungsform wird Wasserstoffgas als gasförmiger Kraftstoff verwendet.

Ein Gesamtaufbau des Rotationskolbenmotors und des Kraft stoffzuführgerätes sind in Fig. 1 gezeigt. Ein Rotations kolben enthält ein Gehäuse 1 mit einer peritrokoidalen In nenumfangsfläche, Seitengehäuse 2, 3, die an entgegengesetz ten Seiten des Gehäuses 1 positioniert sind, und einen Rotor 4, der im wesentlichen mit einer dreieckigen Form ausgebil det ist, der innerhalb der Gehäuse angeordnet ist. In dem Rotationskolbenmotor mit zwei Rotoren sind ein vorderer und ein hinterer Zylinder vor und hinter einem Zwischengehäuse (Zwischenseitengehäuse) 3 ausgebildet und der Rotor 4 ist in jedem der so geformten Zylinder (siehe Fig. 4) angeordnet. Der Rotor 4 ist auf einer exzentrischen Welle 5 montiert und definiert drei Arbeitskammern in dem entsprechenden Zylin der. Weiterhin ist ein oberer Abschnitt des Rotors 4 in gleitender Anlage an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1. Gemäß der exzentrischen Drehung des Rotors 4 verändert sich das Volumen der jeweiligen Arbeitskammern 6, wodurch Otto- Zyklen ausgeführt werden. Die Drehung des Rotors 4 treibt die exzentrische Welle 5.

Bei einem der Seitengehäuse des Rotationskolbenmotors, z. B. bei dem mittleren Gehäuse 3, ist eine Einlaßöffnung 7 in einer derartigen Position definiert, daß sie der Arbeits kammer 6 eines Einlaßtaktes bzw. bei einem Einlaßtakt gegen übersteht. Bei diesem mittleren Gehäuse bzw. Zwischengehäu se 3 ist auch eine Hochdruck-Wasserstofföffnung (Gaskraft stoffzuführöffnung) 8 ausgebildet, durch die das Wasserstoffgas mit relativ hohem Druck, welches durch ein Hochdruck-Kraftstoffzuführrohr, welches später zu beschrei ben ist, geführt wird, in die Arbeitskammer 6 zugeführt wird, und zwar unabhängig von der Einlaßöffnung 7. Weiter hin ist an dem Seitengehäuse 2 gegenüberstehend zu dem mitt leren Gehäuse 3 eine Niedrigdruck-Wasserstofföffnung (Nied rigdruck-Gaskraftstoffzuführöffnung) 9 ausgebildet, durch die das Wasserstoffgas mit relativ niedrigem Druck, geführt durch ein Niedrigdruck-Kraftstoffzuführrohr, welches später zu beschreiben ist, in die Arbeitskammer 6 zugeführt wird.

Der Einlaßöffnung 7 wird Luft über einen Einlaßkanal 11 zugeführt, in welchem ein Drosselventil 12, welches durch einen Schrittmotor 13 betätigt wird, eine nicht dargestellte Luftreinigungseinrichtung und ein Luftstrommeßgerät zum Erfassen einer Luftmenge, etc. angeordnet sind. Bei den Gehäusen 1, gegenüberstehend der Arbeitskammer eines Auslaß bzw. Abgastaktes, ist eine Auslaßöffnung definiert, mit der ein Auslaßkanal 15 verbunden ist. In dem Auslaßkanal 15 sind ein Sauerstoffsensor und ein Katalysator angeordnet, jedoch hier nicht dargestellt.

Ein System zum Zuführen des Wasserstoffgases als den gasför migen Kraftstoff weist ein Kraftstoffzuführrohr 21 zum Füh ren des Wasserstoffgases von einem Metallhydridtank (nachstehend mit MH-Tank bezeichnet) 20 auf. Der MH-Tank 20 ist versehen mit einer Wasserstoffokklusionslegierung, die Wasserstoff darin okkludieren bzw. einschließen bzw. absor bieren und freigeben kann. Mit dem MH-Tank 20 sind verbun den, jedoch nicht dargestellt, ein Kanal zum Einfüllen des Wasserstoffes, ein Kanal für Kühlmittel und ein Kanal für erwärmtes Wasser. Die Wasserstoffokklusionslegierung von dem MH-Tank 20 wird durch das von einem Motorwassermantel zugeführte Kühlmittel erwärmt und dadurch wird der Wasser stoff zu dem Kraftstoffzuführrohr freigegeben.

Das Kraftstoffzuführrohr 21 verzweigt sich in ein Hochdruck- Kraftstoffzuführrohr 22, welches ein Kraftstoffzuführsystem bildet, welches in einer Hochinduktionszone verwendet wird, bei der eine große Menge an Luft in den Zylinder gelassen wird, und ein Niedrigdruck-Kraftstoffzuführrohr 23, welches ein Kraftstoffzuführsystem bildet, welches in einer Niedrig induktionszone verwendet wird, in der eine geringe Menge an Luft in den Zylinder gelassen wird. Ein stromabliegendes Ende des Hochdruck-Kraftstoffzuführrohrs 22 ist mit der Hochdruck-Wasserstofföffnung 8 verbunden, wohingegen ein stromabseitiges Ende des Niedrigdruck-Kraftstoffzuführrohrs 23 mit der Niedrigdruck-Wasserstofföffnung 9 verbunden ist. Entlang des Hochdruck-Kraftstoffzuführrohrs 22 sind angeord net eine Druckeinstelleinrichtung 24 für das Wasserstoffgas von hohem Druck, ein Strömungssteuerventil (Kraftstoffmen geneinstelleinrichtung) 25, ein Zeitgabeventil 26, etc. Das von dem MH-Tank 20 zugeführte Wasserstoffgas wird der Hoch druck-Wasserstofföffnung 8 über das Zeitgabeventil 26 zu geführt, nachdem dessen Druck durch die Druckeinstellein richtung 24 eingestellt ist und dessen Strömungsrate durch das Strömungssteuerventil 25 eingestellt ist. Entlang des Niedrigdruck-Kraftstoffzuführrohrs 23 sind angeordnet eine Druckeinstelleinrichtung 27 für das Wasserstoffgas von nied rigem Druck, ein Strömungssteuerventil (Kraftstoffmengen steuereinrichtung) 28, etc. Das von dem MH-Tank zugeführte Wasserstoffgas wird der Niedrigdruck-Wasserstofföffnung 9 zugeführt, nachdem dessen Druck durch die Druckeinstellein richtung 27 eingerichtet ist und dessen Strömungsrate durch das Strömungssteuerventil 28 eingestellt ist.

Die entlang des Hochdruck-Kraftstoffzuführrohrs 22 angeord nete Druckeinstellrichtung 24 ist ausgelegt zum Einstellen des Druckes von Wasserstoffgas, welches von dem MH-Tank 20 zugeführt ist, auf einen relativ hohen Wert, so daß das Wasserstoffgas gegen den Druck in der Arbeitskammer 6 wäh rend eines Kompressionstaktes in die Arbeitskammer 6 einge führt bzw. beschickt werden kann. Z.B. stellt die Druckein stellrichtung 24 den Druck des Wasserstoffgases auf etwa 5,065×10⁵ N/m² (5 atm) ein. Andererseits ist die entlang des Niedrigdruck-Kraftstoffzuführrohrs 23 angeordnete Druck einstelleinrichtung 27 ausgelegt zum Einstellen des Druckes des Wasserstoffgases auf einen Wert, der hinreichend gerin ger ist als der der Druckeinstelleinrichtung 24, und ausreichend, um das Wasserstoffgas während des Einlaßtaktes in die Arbeitskammer zu führen, wenn der Druck in der Ar beitskammer 6 gering ist. Die jeweiligen Strömungssteuer ventile 25, 28 steuern eine Strömungsrate bzw. Durchflußrate des Wasserstoffgases in den Kraftstoffzuführrohren 22, 23 kontinuierlich unter Verwendung von Tastverhältnis-Solenoid ventilen, Proportional-Solenoidventilen oder dergleichen. Wenn das Strömungssteuerventil 25 oder 28 vollständig ge schlossen wird, wird die Zufuhr des Wasserstoffgases von dem entsprechenden System beendet.

Ein Steuersystem enthält eine Steuereinheit (ECU) 30, die eines der Kraftstoffzuführsysteme, die in der Niedrig- und der Hochinduktionszone verwendet werden, auswählt und eine Menge des zuzuführenden Wasserstoffgases steuert. Der ECU 30 werden eingegeben ein Sensorsignal von einem Motorgeschwindigkeitssensor 31 zum Erfassen der Motorgeschwindigkeit, ein Sensorsignal von einem Beschleuni gungssensor 32 zum Erfassen eines Betätigungsmaßes eines Gas- bzw. Beschleunigungspedals, Sensorsignale von Drucksen soren 33, 34 zum Erfassen des Druckes in den jeweiligen Kraftstoffzuführleitungen bzw. -rohren 22 und 23, und ähn liche Signale. Die ECU 30 sendet ein Steuersignal an die jeweiligen Strömungssteuerventile 25, 28. Da die Öffnung des Drosselventils elektrisch gesteuert wird gemäß dem Betä tigungsmaß des Gaspedals (zumindest bei dem dargestellten Beispiel), wird ein Steuersignal auch an eine Betätigungs einrichtung für das Drosselventil 12 geschickt.

Die ECU 30 führt eine Steuerung gemäß einer Strömungskarte, die später zu beschreiben ist, aus, wodurch eine Steuerein richtung gebildet wird zum Betätigen von zumindest einem Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem in der Niedriginduk tionszone des Motors, während ein Hochdruck-Kraftstoffzu führsystem in der Hochinduktionszone des Motors betätigt wird.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine spezifische Konstruktion des Kraftstoffzuführgerätes einschließlich einer Anordnung der Einlaßöffnung 7 und der Wasserstofföffnungen 8, 9 und der bzw. des Zeitgabeventils 26 in dem Wasserstoffgas-Zuführ system.

Die Hochdruck-Wasserstofföffnung 8 ist in dem mittleren Gehäuse 3 in einer derartigen Position ausgebildet, daß sie die Einlaßöffnung 7 nicht beeinflußt bzw. beeinträchtigt, und ist zu der Arbeitskammer 6 offen. Die Öffnung 8 ist mit einem relativ großen Öffnungsquerschnitt bzw. mit einer relativ großen Öffnung ausgebildet, um den Strömungswider stand zu vermindern. Diese Öffnung 8 steht in Verbindung mit einem Kanal bzw. einem Durchgang, der durch ein Element 35 ausgebildet ist, welches in das mittlere Gehäuse 3 einge führt ist. Das kanaldefinierende Element 35 ist in einer hohlzylindrischen Form konfiguriert und hat darin zwei ge trennte Rohre 36a, 36b für den vorderen und den hinteren Zylinder. Die stromabliegenden Enden der Rohre 36a, 36b stehen in Verbindung mit den jeweiligen Hochdruck-Wasser stofföffnungen 8 an der Vorder- und der Hinterseite und die stromaufseitigen enden von diesen stehen in Verbindung mit Rohren 37a, 37b, die sich zu den Zeitgabeventilen 26 erstrecken. Es kann geeignet sein, ein Rotationsventil bzw. einen Drehschieber als das kanaldefinierende Element 35 zu verwenden und die Betätigungseinrichtung mit diesem Rota tionsventil zu koppeln, so daß eine Strömungsrate des Was serstoffgases auch durch das Rotationsventil gesteuert wer den kann.

Bei dem dargestellten Beispiel sind zwei Zeitgabeventile 26 parallel für den vorderen und den hinteren Zylinder angeord net. Jedes Zeitgabeventil 26 enthält ein Tellerventil 38 und wird durch Nocken 39a, 39b betätigt, um zu öffnen und zu schließen, die auf einer Nockenwelle 39 montiert sind, und zwar zum Antreiben bzw. zum Steuern des Zeitgabeventils 26. Diese Nockenwelle 39 ist drehbar an dem Gehäuse gelagert und eine Riemenscheibe 40, die an einem Ende davon montiert ist, ist mit der exzentrischen Welle 5 über einen Zeitgaberiemen bzw. Steuerriemen verbunden (siehe Fig. 1). Demgemäß ist die Nockenwelle 39 zusammen mit der exzentrischen Welle 5 drehbar. Die Niedrigdruck-Wasserstofföffnung 9 ist in dem Seitengehäuse 2 in einer Position gegenüberstehend der Ein laßöffnung 7 ausgebildet und ist zu der Arbeitskammer 6 offen. Mit der Niedrigdruck-Wasserstofföffnung 9 ist direkt das stromabseitige Ende des Niedrigdruck-Kraftstoffzuführ rohrs 23 verbunden.

Fig. 5 zeigt spezielle Beispiele von Öffnungs- und Schließ- Zeitgaben der Einlaßöffnung 7 (IP), der Hochdruck-Wasser stofföffnung 8 (HHP), des Zeitgabeventils 26 (TV) und der Niedrigdruck-Wasserstofföffnung 9 (LHP). Wie es in dieser Figur gezeigt ist, ist die Einlaßöffnung 7 ausgelegt und geformt, um sich für eine Periode bzw. Zeitspanne zu öffnen, die durch eine Zeitgabe bzw. durch einen Zeitpunkt definiert ist, der nahe dem oberen Totpunkt liegt, und einen spezifi zierten Zeitpunkt bzw. eine Zeitgabe nach einem unteren Totpunkt, und zwar gemäß der Drehung des Rotors 4 (gezeigt bei IP).

Die Hochdruck-Wasserstofföffnung 8 wird ebenfalls geöffnet und geschlossen gemäß der Drehung des Rotors 4. Die Öffnung 8 ist ausgelegt und geformt, um etwas später zu öffnen als der Öffnungszeitpunkt der Einlaßöffnung 7 und um während des Kompressionstaktes zu schließen, und zwar sehr viel später als der Schließpunkt der Einlaßöffnung 7 (gezeigt bei HHP). Das Zeitgabeventil 26 wird für einen Teil der Zeitspanne geöffnet, während der die Hochdruck-Wasserstofföffnung 8 geöffnet ist, und die Öffnungszeitpunkte bzw. die Öffnungs zeitgabe der Zeitgabeventile 26 fällt mit dem Schließzeit punkt der Einlaßöffnung 7 zusammen (gezeigt TV). Bei dem Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem dient die Öffnungszeitspan ne des Zeitgabeventils 26 als eine Wasserstoffgas-Zuführ zeitspanne. Weiterhin ist die Niedrigdruck-Wasserstofföff nung 9 ausgelegt und geformt, um nur für eine spezifische Zeitspanne während des Einlaßtaktes geöffnet zu sein (ge zeigt bei LHP). In dem Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem dient die Öffnungszeitspanne der Öffnung 9 selbst als eine Kraftstoffzuführzeitspanne.

Fig. 6 zeigt graphisch die Einstellung von Zonen, die in einer später zu beschreibenden Steuerung zu unterscheiden sind. Bei dieser Figur ist die Zone A eine Zone, bei der das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem betätigt bzw. be trieben wird. Die Zone A ist unterhalb einer Unterschei dungslinie angeordnet, d. h. eine kleinere Menge an Luft wird in der Zone A in den Zylinder gelassen als bei irgendeinem Punkt auf bzw. über der Unterscheidungs- bzw. Trennlinie. Weiterhin ist die Zone B eine Zone, bei der nur das Hoch druck-Kraftstoffzuführsystem betätigt bzw. betrieben wird. Die Zone B ist über der Trennlinie bzw. Unterscheidungslinie angeordnet, d. h., eine größere Menge an Luft wird in der Zone B in den Zylinder eingelassen, als bei irgendeinem Punkt auf bzw. unter der Unterscheidungslinie.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer durch die ECU 30 ausgeführ ten Wasserstoffgas-Zuführsteuerung. Bei diesem Flußdiagramm werden bei Beginn der Steuerung die Motorgeschwindigkeit und das Betätigungsmaß des Gaspedals als Eingangsinformation im Schritt S1 gelesen und es wird unterschieden bzw. bestimmt, ob ein vorliegender Betriebszustand in der Zone A in Fig. 6 liegt, und zwar im Schritt S2 auf der Basis der Eingabe bzw. Eingangsinformation. Wenn der aktuelle bzw. vorliegen de Betriebszustand in der Zone A liegt, wird das Strömungs steuerventil 28 des Niedrigdruck-Kraftstoffzuführrohrs 23 geöffnet, um dadurch das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem zu betreiben, während das Strömungssteuerventil 25 der Hoch druck-Kraftstoffzuführleitung 22 geschlossen wird, um da durch den Betrieb des Hochdruck-Kraftstoffzuführsystems zu beenden bzw. zu stoppen, und zwar im Schritt S3. In diesem Fall wird die Kraftstoffzuführmenge gesteuert durch das Steuern der Öffnung bzw. des Öffnungsquerschnittes des Strö mungssteuerventils 28, und zwar gemäß der Luftmenge.

Wenn andererseits der aktuelle Betriebszustand außerhalb der Zone A (in der Zone B) liegt, wird das Strömungssteuerventil 28 geschlossen, um dadurch den Betrieb des Niedrigdruck- Kraftstoffzuführsystems zu beenden, während das Strömungs steuerventil 25 geöffnet wird, um dadurch das Hochdruck- Kraftstoffzuführsystem zu betätigen bzw. zu betreiben. In diesem Fall wird die Öffnung bzw. der Öffnungsquerschnitt des Strömungssteuerventils 25 gemäß der Luftmenge gesteuert.

Bei dem Gerät dieser Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem in der Niedriginduktionszone betrieben und das Wasserstoffgas, dessen Druck auf einen relativ geringen Wert eingestellt ist bzw. wird, wird in die Arbeitskammer 6 über die Niedrigdruck-Wasserstofföffnung 9 eingelassen. In diesem Fall wird es schwierig, eine große Menge an Luft in den Zylinder einzulassen, da das Wasserstoffgas während des Lufteinlaßtaktes zugeführt wird. Da jedoch die Luftmenge und die Kraftstoffzuführmenge in der Niedriginduktionszone klein sind, können erforderliche Mengen an Luft und Kraft stoff leicht zugeführt werden. Das Wasserstoffgas kann bei einem relativ niedrigen Druck zugeführt werden durch Zufüh ren des Wasserstoffgases während des Einlaßtaktes auf diese Weise und die Genauigkeit der Kraftstoffzuführsteuerung kann verbessert werden durch Steuern des Strömungssteuerventils 28 in einem Zustand einer Niedrigdruckzufuhr.

Wenn andererseits in der Hochinduktionszone das Wasserstoff gas während des Einlaßtaktes zugeführt wird, wird das Ein lassen von Luft in den Zylinder verhindert und somit kann eine erforderliche Luftmenge nicht zugeführt werden. Da jedoch das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem betrieben wird, um das Wasserstoffgas über das Zeitgabeventil 26 zuzuführen, und zwar nach Beendigung des Einlaßtaktes in dieser Zone, kann die volumetrische Effizienz von Luft verbessert werden. Dies verhindert auch wirksam ein Zurückschlagen.

Es kann geeignet sein, das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem zusätzlich zu dem Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem in der Steuerung zu betreiben, bei der der Betriebszustand in der Niedriginduktionszone liegt. In diesem Fall ist das Tei lungs- bzw. Aufteilverhältnis der zwei Kraftstoffzuführsy steme eingestellt.

Die Kraftstoffzuführmengen der jeweiligen Systeme werden erhalten gemäß dem eingestellten Aufteilungs verhältnis. Die Strömungssteuerventile 25, 28 werden gemäß der erhaltenen Kraftstoffzuführmengen gesteuert.

Selbst in diesem Fall ist das Gerät wirksam beim Verbessern der Genau igkeit der Kraftstoffzuführsteuerung verglichen mit dem Fall, bei dem das Wasserstoffgas nur durch das Hochdruck- Kraftstoffzuführsystem eingeführt wird.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein weiteres Beispiel einer Kraft stoffzuführsteuerung. Bei diesem Beispiel sind drei Zonen eingestellt, wie es in Fig. 8 gezeigt ist: Eine Zone A1 (Niedriginduktionszone), die unterhalb einer ersten Trenn linie bzw. Unterscheidungslinie angeordnet ist, eine Zone A2 (Zwischenzone, in der eine mittlere Luftmenge in den Zylin der gelassen wird), die zwischen der ersten und einer zwei ten Unterscheidungslinie angeordnet ist, und eine Zone B (Hochinduktionszone), die über der zweiten Unterscheidungs linie angeordnet ist.

In einem Flußdiagramm von Fig. 9 wird eine Eingangsinforma tion im Schritt S11 gelesen und es wird unterschieden, in welcher Zone ein aktueller Betriebszustand liegt, und zwar in den Schritten S12, S13. Wenn der aktuelle Betriebszu stand in der Zone A1 liegt, wird das Niedrigdruck- Kraftstoffzuführsystem betrieben, während der Betrieb des Hochdruck-Kraftstoffzuführsystems beendet wird, und zwar im Schritt S14. Wenn der aktuelle Betriebszustand in der Zone A2 liegt, werden sowohl das Niedrigdruck- als auch das Hoch druck-Kraftstoffzuführsystem betrieben, und zwar im Schritt S15. Wenn weiterhin der aktuelle Betriebszustand in der Zone B liegt, wird das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem betrieben, während der Betrieb des Niedrigdruck-Kraftstoff zuführsystems beendet wird, und zwar im Schritt S16.

Bei diesem Beispiel kann in der Zwischenzone die Genauigkeit der Kraftstoffzuführsteuerung verbessert werden verglichen mit dem Fall, bei dem nur das Hochdruck-Kraftstoffzuführ system betrieben wird, während in dieser Zone gewährleistet wird, daß eine erforderliche Luftmenge vorliegt.

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Falles, wobei ein Kraftstoffzuführgerät im wesentlichen ähnlich der ersten Ausführungsform auf einen Hubkolbenmotor angewendet ist. Bei dieser Ausführungsform öffnen sich zwei Einlaßöff nungen 53, 54, eine Auslaßöffnung 55 und eine Wasserstoff öffnung 56 zu einer Verbrennungskammer 52, die über einem Kolben 51 in einem Zylinder des Motors angeordnet ist. An den Einlaßöffnungen 53, 54, der Auslaßöffnung 55 und der Wasserstofföffnung 56 sind Einlaßventile 57, ein nicht dar gestelltes Auslaßventil bzw. ein Zeitgabeventil 58 vorgese hen. Das Zeitgabeventil 58 enthält ein Tellerventil ähnlich den Einlaßventilen 57 und dem Auslaßventil und ein Ventil zeitgabeveränderungsmechanismus 59 ist in einen Ventilhubme chanismus für das Ventil 58 eingebaut. Dieser Veränderungs mechanismus 59 verändert die Öffnungszeitgabe bzw. den Öff nungszeitpunkt des Ventils 58 während des Einlaßtaktes und des Kompressionstaktes. Weiterhin verzweigt sich ein an den MH-Tank angeschlossenes Kraftstoffzuführrohr 61 in ein Hoch druck-Kraftstoffzuführrohr 62 und ein Niedrigdruck-Kraft stoffzuführrohr 63. Entlang dem Hochdruck-Kraftstoffzuführ rohr 62 sind angeordnet eine Druckeinstelleinrichtung 64 und ein Strömungssteuerventil 66. Entlang dem Niedrigdruck- Kraftstoffzuführrohr 63 sind angeordnet eine Druckeinstell einrichtung 65 und ein Strömungssteuerventil 67. Die Rohre 62, 63 sind mit der Wasserstofföffnung 56 jeweils über ein Richtungssteuerventil 68 selektiv verbunden. In einer Nied riginduktionszone, bei der eine geringe Menge an Luft in den Zylinder gelassen wird, wird das Ventil 58 zu einem früheren Zeitpunkt geöffnet und das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführrohr 63 wird mit der Wasserstofföffnung 56 verbunden. In einer Hochinduktionszone, bei der eine große Menge an Luft in den Zylinder gelassen wird, läßt man das Ventil 58 zu einem verzögerten Zeitpunkt öffnen und das Hochdruck-Kraftstoff zuführrohr 62 wird mit der Wasserstofföffnung 56 verbunden.

Als nächstes wird eine Modifikation des Brennstoff- bzw. Kraftstoffzuführgerätes beschrieben, und zwar ähnlich kon struiert wie die erste oder die zweite Ausführungsform.

Es ist wünschenswert, nur das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführ system zu betreiben, wenn der Motor gestartet wird. Mit anderen Worten ist es wünschenswert, eine Kraftstoffzuführ steuerung mit hoher Genauigkeit auszuführen durch Betreiben des Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystems, wenn der Motor gestartet wird, da ein Mangel an Luft sehr unwahrscheinlich auftritt, da eine erforderliche Luftmenge gering ist und der Betriebszustand unstabil ist.

Das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem kann nicht bzw. darf nicht notwendigerweise das Wasserstoffgas direkt in den Zylinder zuführen, kann das Wasserstoffgas jedoch zu dem Einlaßkanal zuführen.

Die Fig. 11 bis 13 zeigen eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung. Ein Motor dieser Ausführungsform ist ein Rotationskolbenmotor ähnlich der ersten Ausführungsform und demgemäß wird der Motor nicht durch Benennen gleicher Teile mit gleichen Bezugszeichen beschrieben.

Bei einem Zwischengehäuse 3 dieses Motors ist eine Wasser stofföffnung 8 desselben Typs wie die Hochdruck-Wasserstoff öffnung bei der ersten Ausführungsform ausgebildet, und zwar unabhängig von einer Einlaßöffnung 7.

Ein System zum Zuführen des Wasserstoffgases als gasförmigen Kraftstoff ist versehen mit einem Kraftstoffzuführrohr 71 zum Fördern des Wasserstoffgases von einem MH-Tank 20. Ent lang des Kraftstoffzuführrohres 71 ist eine Druckeinstell einrichtung 72 angeordnet zum Einstellen des Druckes des von dem MH-Tank 20 zugeführten Wasserstoffgases auf etwa 5,065×10⁵ N/m² (3,039×10⁵ N/m² bis 7,091 N/m²) (bzw. 5 atm (3 bis 7 atm)). Das Kraftstoffzuführrohr 71 verzweigt sich in ein erstes und ein zweites Kraftstoffzuführrohr 73 bzw. 74, und zwar stromabgelegen von der Druckeinstelleinrichtung 72. Das erste Kraftstoffzuführrohr bildet ein Kraftstoffzuführ system zur Verwendung in einer Hochinduktionszone, bei der eine große Luftmenge in den Zylinder gelassen wird, und ist versehen mit einem ersten Kraftstoffmengeneinstellmechanis mus zum Steuern einer Menge an zuzuführendem gasförmigem Kraftstoff, und zwar durch Verändern einer Strömungsfläche. Das zweite Kraftstoffzuführrohr 64 bildet ein Kraftstoff zuführsystem zur Verwendung in einer Niedriginduktionszone, wobei eine geringe Luftmenge in den Zylinder zugelassen wird, und ist versehen mit einem zweiten Kraftstoffmengen einstellmechanismus zum Steuern des zuzuführenden gasförmi gen Kraftstoffes, und zwar durch Verändern einer Öffnungs zeitspanne eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzven tils. Der erste und der zweite Kraftstoffmengeneinstell mechanismus sind parallel zu der Wasserstofföffnung 8 an geordnet und angeschlossen.

Der erste Kraftstoffmengeneinstellmechanismus enthält ein Strömungssteuerventil 75 und ein Zeitgabeventil 26, welches stromabgelegen von dem Ventil 75 angeordnet ist. Eine stromabgelegene Seite des Zeitgabeventils 26 ist mit einem kanaldefinierenden Element 35 verbunden, welches sich zu der Wasserstofföffnung 8 erstreckt. Das Strömungssteuerventil 75 weist auf ein Nutz- bzw. Tastverhältnis-Solenoidventil, ein Proportional-Solenoidventil oder dergleichen auf, um die Strömungsfläche bzw. die Strömungsquerschnittsfläche des er sten Kraftstoffrohrs 73 kontinuierlich zu steuern.

Da das Zeitgabeventil 26 und das Durchgangs- bzw. das kanaldefi nierende Element 35 ähnlich sind wie bei der ersten Ausfüh rungsform, werden diese Elemente nicht beschrieben, wobei diese Elemente in den Fig. 12 und 13 die gleichen Bezugs ziffern haben wie in den Fig. 2 und 3.

Andererseits ist der zweite Kraftstoffmengeneinstellmecha nismus versehen mit einer Einspritzeinrichtung 80, welche ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil ist. Eine Einspritzzeitspanne und eine Einspritzzeitgabe bzw. ein Einspritzzeitpunkt dieser Einspritzeinrichtung 80 werden gesteuert gemäß einem Einspritzimpuls von der ECU 81. Die Menge an zuzuführendem Wasserstoffgas wird gesteuert durch Verändern der Einspritzzeitspanne und der Kraftstoff wird bei einem spezifizierten Zeitpunkt synchron zur Betätigung bzw. zum Betrieb des Motors eingespritzt. Bei dem darge stellten Beispiel sind zwei Einspritzventile 80 für den vorderen und den hinteren Zylinder vorgesehen. Diese Ein spritzeinrichtungen 80 sind an einem Gehäuse montiert, um den Kraftstoff in einen Kanal zu injizieren bzw. zu sprit zen, der in dem Element 35 ausgebildet ist. Weiterhin ist ein stromabliegendes Ende des zweiten Kraftstoffzuführrohrs 74 mit den Einspritzeinrichtungen 80 verbunden.

Der erste und der zweite Kraftstoffmengeneinstellmechanismus werden von einer Steuereinrichtung gesteuert, die eine Steu ereinheit (ECU) 81 aufweist. Der ECU 81 werden eingegeben ein Sensorsignal von einem Motorgeschwindigkeitssensor 82 zum Erfassen der Motorgeschwindigkeit bzw. der Motorumdre hungszahl, ein Sensorsignal von einem Beschleunigungssensor 83 zum Erfassen eines Betätigungsmaßes eines Beschleuni gungs- bzw. Gaspedals, ein Sensorsignal von einem Drucksen sor 84 zum Erfassen des Druckes in dem Kraftstoffzuführrohr 71 stromabwärts von der Druckeinstelleinrichtung 72, und ähnliche Signale. Die ECU 81 sendet ein Steuersignal an das Strömungssteuerventil 75 und die Einspritzeinrichtungen 80. Da die Öffnung eines Drosselventils 12 elektrisch gemäß dem Betätigungsmaß des Gaspedals gesteuert wird, jedenfalls bei dem erläuterten Beispiel, wird auch ein Steuersignal an eine Betätigungseinrichtung 13 für das Drosselventil 12 gesendet.

Die ECU 81 führt eine Steuerung gemäß einem später zu be schreibenden Flußdiagramm aus, wodurch die Steuereinrichtung gebildet wird zum Betätigen nur des zweiten Kraftstoffmen geneinstellmechanismus in der Niedriginduktionszone des Motors, wohingegen zumindest der erste Kraftstoffmengenein stellmechanismus in der Hochinduktionszone des Motors betä tigt wird.

Fig. 14 zeigt spezielle Beispiele von Öffnungs- und Schließ zeitpunkten der Einlaßöffnung 7, der Wasserstofföffnung 8 und des Zeitgabeventils 26 und des Einspritzzeitpunktes der Einspritzeinrichtungen 80. Die Öffnungs- und Schließzeit punkte (IP, HP, TV) der Einlaßöffnung 7, der Wasserstofföff nung 8 bzw. des Zeitgabeventils 26 sind ähnlich dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel.

Die Einspritzeinrichtungen 80 spritzen den Kraftstoff zu den spezifizierten Zeitpunkten und nur für eine Zeitspanne ent sprechend dem Impulssignal ein, wie es angedeutet ist durch die Bezugsziffer INJ und durch die schräge Linie bzw. die schraffierte Fläche in Fig. 14. Die Einspritzzeitspanne verändert sich, wie es durch die feste und die gestrichelte Linie gezeigt ist, und zwar entsprechend zu einer Verände rung der Impulsdauer des Einspritzimpulses gemäß dem Betriebszustand, wodurch die einzuspritzende Kraftstoffmenge gesteuert wird. Es ist wünschenswert, eine asynchrone Kraftstoffeinspritzung INJ′ auszuführen, wie es durch die unterbrochene Linie in Fig. 14 gezeigt ist, und zwar während der Beschleunigung zusätzlich zu der Kraftstoffeinspritzung bei der spezifizierten Zeit.

Fig. 15 zeigt graphisch eine Einstellung von Zonen, die in einer später zu beschreibenden Steuerung zu unterscheiden sind. In dieser Figur ist die Zone C eine Zone, in der der zweite Kraftstoffmengeneinstellmechanismus betrieben wird. Die Zone C ist unterhalb einer Unterscheidungslinie angeord net, d. h. eine geringere Menge an Luft wird in den Zylinder in der Zone C zugelassen als bei irgendeinem Punkt auf bzw. über der Unterscheidungslinie. Weiterhin ist die Zone D eine Zone, in der der erste Kraftstoffmengeneinstellmecha nismus betrieben wird. Die Zone D ist über der Unterschei dungs- bzw. Trennlinie angeordnet, d. h. eine größere Menge an Luft wird in den Zylinder in der Zone D eingelassen als bei irgendeinem Punkt auf bzw. unter der Unterscheidungs linie.

Fig. 16 zeigt ein Beispiel einer von der ECU 81 ausgeführten Wasserstoffgaszuführsteuerung. Bei diesem Flußdiagramm werden bei Beginn der Steuerung die Motorgeschwindigkeit und das Betätigungsmaß des Gaspedals im Schritt S21 als Einga beinformation gelesen und es wird unterschieden, ob ein aktueller bzw. vorliegender Betriebszustand in der Zone C in Fig. 15 liegt, und zwar im Schritt S22 auf der Grundlage der Eingabeinformation. Wenn der aktuelle Betriebszustand in der Zone C liegt, wird das Strömungssteuerventil 75 steuer bar vollständig geschlossen, um dadurch den Betrieb des ersten Kraftstoffmengeneinstellmechanismus zu beenden und an die Einspritzeinrichtungen 80 wird der Einspritzimpuls ange legt, um dadurch den zweiten Kraftstoffmengeneinstellmecha nismus zu betreiben. In diesem Fall wird die Kraftstoff zuführmenge gesteuert durch Einstellen der Impulsdauer des Einspritzimpulses, und zwar gemäß dem Betriebszustand oder dergleichen.

Wenn der vorliegende Betriebszustand außerhalb der Zone C liegt, wird das Anlegen des Injektions- bzw. Einspritzimpul ses an die Einspritzeinrichtungen 80 beendet, um dadurch den Betrieb des zweiten Kraftstoffmengeneinstellmechanismus zu beenden, und das Strömungssteuerventil 75 wird geöffnet, um dadurch den ersten Kraftstoffmengeneinstellmechanismus zu betreiben. In diesem Fall wird die Kraftstoffzuführmenge gesteuert durch Steuern der Öffnung bzw. des Öffnungsgrades des Strömungssteuerventils 75.

Mit dem so aufgebauten Kraftstoffzuführgerät dieser Ausfüh rungsform werden die Einspritzeinrichtungen 80 des zweiten Kraftstoffmengeneinstellmechanismus in einem Bereich niedri ger bzw. geringer Motorgeschwindigkeit betrieben, um die Kraftstoffzuführmenge zu steuern. In diesem Fall berechnet die ECU 81 die Impulsdauer des Einspritzimpulses, um ein Gegengewicht zu bilden zu der erforderlichen Luftmenge, und die Einspritzeinrichtungen 80 injizieren den Kraftstoff nur für die Periode bzw. Zeitspanne, die dieser Impulsdauer entspricht. Demgemäß kann die Kraftstoffzuführmenge genau gesteuert werden. Da die Kraftstoffzuführmenge in der Nied riginduktionszone gering ist, kann die erforderliche Menge an Wasserstoffgas selbst dann zugeführt werden, wenn das Wasserstoffgas über die Einspritzeinrichtungen 80 zugeführt wird. In der Hochinduktionszone wird andererseits zumindest der erste Kraftstoffmengeneinstellmechanismus betrieben, und zwar durch Öffnen des Strömungssteuerventils 75. In diesem Fall wird die Kraftstoffzuführmenge gesteuert, und die Strö mungsfläche bzw. der Strömungsbereich wird eingestellt mit tels des Strömungssteuerventils 75. Die Genauigkeit der Kraftstoffzuführsteuereinrichtung, die erhalten wird unter Verwendung des Strömungssteuerventils 75 ist geringer als jene, die erhalten wird unter Verwendung der Einspritzein richtungen 80, die Kraftstoffzuführsteuerung kann jedoch in der Hochinduktionszone hinreichend geeignet ausgeführt wer den, in der die größere Menge an Kraftstoff zugeführt wird, da ein Fehler relativ klein wird. Unter Verwendung des zweiten Kraftstoffmengeneinstellmechanismus kann eine große Kraftstoffmenge zugeführt werden, um ein Gegengewicht zu bilden zu einer großen Luftmenge.

In der Hochinduktionszone kann nur der erste Kraftstoffmen geneinstellmechanismus betrieben werden, der zweite Kraft stoffmengeneinstellmechanismus kann jedoch zusätzlich zu dem ersten Kraftstoffmengeneinstellmechanismus betrieben werden, wie es im Schritt S24 des obigen Diagrammes angedeutet ist. Bei dieser Anordnung kann die Genauigkeit der Kraftstoffzu führsteuerung in der Hochinduktionszone verbessert werden, wenn die Einspritzeinrichtungen 80 verwendet werden, um die Kraftstoffzuführmenge fein einzustellen, und zwar unter Veranlassen, daß der erste Kraftstoffmengeneinstellmechanis mus die erforderliche Kraftstoffmenge zuführt, während der zweite Kraftstoffmengeneinstellmechanismus beispielsweise veranlaßt wird, eine Rückkopplungskorrektur auszuführen.

Weiterhin kann das Ansprechverhalten bzw. die Antwort der Kraftstoffzuführsteuerung erzielt werden, wenn der Kraft stoff asynchron eingespritzt wird unter Verwendung des zwei ten Kraftstoffmengeneinstellmechanismus, und zwar während der Beschleunigung, wie es durch die unterbrochene Linie in Fig. 14 angedeutet ist.

Das Kraftstoffzuführgerät gemäß der dritten Ausführungsform ist nicht nur anwendbar auf den Rotationskolbenmotor, son dern auch auf einen Hubkolbenmotor.

Weiterhin ist der Kraftstoff, der in dem Gaskraftstoffmotor gemäß der Erfindung verwendet wird, nicht auf Wasserstoffgas begrenzt, sondern es kann auch Stadtgas, erhalten durch Mischen von Wasserstoffgas mit Butangas und dergleichen wirksam als derartiger Kraftstoff verwendet werden.

Claims

1. Kraftstoffzuführgerät zur Verwendung bei einem Gaskraftstoffmotor, der einen Zylinder aufweist, mit
einem Einlaßkanal (11) mit einer Einlaßöffnung (7), die sich zu dem Zylinder öffnet und ausgelegt ist zum Zu führen von Luft in den Zylinder;
einer Kraftstoffzuführeinrichtung zum Zuführen von gasförmigem Kraftstoff in den Zylinder, wobei die Kraftstoffzuführeinrichtung ein Hochdruck-Kraftstoff zuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) zur Verwendung in einer Hochinduktionszone (B; B; D), in der eine größere Luftmenge in den Zylinder gelassen wird, und ein Niedrigdruck-Kraftstoffzuführ system (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) zur Verwendung in einer Niedriginduktionszone aufweist, in der eine geringere Menge an Luft in den Zylinder gelas sen wird;
wobei das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) eine Hochdruck- Kraftstoffzuführöffnung (8; 56; 8) hat, die sich un abhängig von der Einlaßöffnung (7) zu dem Zylinder öffnet und ausgelegt ist zum Zuführen einer größeren Menge an gasförmigem Kraftstoff in den Zylinder mit einem Druck, der höher ist als ein Druck in dem Zylin der während einer ersten Hälfte des Kompressionstaktes, der einem Lufteinlaßtakt des Motors folgt;
wobei das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) ausgelegt ist zum Zuführen einer kleineren Menge an Kraftstoff in den Zylinder bei einer feineren Einstellskala als das Hoch druck-Kraftstoffzuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26); und
einer Steuereinrichtung (30; 81) zum Steuern der Betä tigung der jeweiligen Kraftstoffzuführsysteme gemäß einem Betriebszustand des Motors.

2. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nied rigdruck-Kraftstoffzuführsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) den gasförmigen Kraftstoff dem Zy linder bei einem Druck zuführt, der geringer ist als einer, bei dem der Kraftstoff durch das Hochdruck- Kraftstoffzuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) zugeführt wird, und zwar während des Lufteinlaßtaktes, und wobei die Steuereinrichtung (30; 81) zumindest das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) in der Nied riginduktionszone (A; A1, A2; C) des Motors betreibt, während in der Hochinduktionszone (B; B; D) des Motors nur das Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) betrieben wird.

3. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nied rigdruck-Kraftstoffzuführsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) eine Niedrigdruck-Kraftstoffzuführ öffnung (9) aufweist, die sich direkt zu dem Zylinder öffnet und gemäß der Betätigung bzw. dem Betrieb des Motors geöffnet und geschlossen wird, und wobei die Niedrigdruck-Kraftstoffzuführöffnung (9) geöffnet ist, während die Einlaßöffnung (7) geöffnet ist.

4. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Rotationskolbenmotor mit einem Zylinder ist, der durch zwei Seitengehäuse (2, 3) und ein Rotorgehäuse (1) definiert ist, welches sandwichartig von den zwei Seitengehäusen (2, 3) eingeschlossen ist, und einem Rotor (4), der auf einer exzentrischen Welle (5) mon tiert ist, wobei die Einlaßöffnung (7) und die Hoch druck-Kraftstoffzuführöffnung (8) an einem (3) der zwei Seitengehäuse (2, 3) vorgesehen sind und die Nied rigdruck-Kraftstoffzuführöffnung (9) an dem entgegenge setzten Seitengehäuse (2) vorgesehen ist.

5. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu ereinrichtung (30) in der Niedriginduktionszone (A1) des Motors nur das Niedrigdruck-Kraftstoffzuführsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) betätigt bzw. betreibt und in einer mittleren Zone (A2) des Motors, in der eine mittlere Luftmenge in den Zylinder gelassen wird, sowohl das Niedrigdruck-Kraftstoffzu führsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) als auch das Hochdruck-Kraftstoff-Zuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) betätigt, und in der Hochinduktionszone (B) des Motors das Hoch druck-Kraftstoffzuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) betätigt.

6. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu ereinrichtung (30) nur das Niedrigdruck-Kraftstoffzu führsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) betätigt, wenn der Motor gestartet oder gestoppt wird.

7. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hoch druck-Kraftstoffzuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) eine erste Kraftstoffmengen einstelleinrichtung (75, 26) aufweist zum Einstellen der Menge an zuzuführenden gasförmigem Kraftstoff durch Verändern einer Strömungsfläche, wobei das Niedrig druck-Kraftstoffzuführsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) eine zweite Kraftstoffmengenein stelleinrichtung (80) aufweist, die ein elektromagneti sches Kraftstoffeinspritzventil (80) verwendet, um die Menge an zuzuführenden gasförmigem Kraftstoff einzu stellen durch Verändern einer Öffnungszeitspanne des Kraftstoffeinspritzventils (80), und wobei die Steuer einrichtung (81) in der Niedriginduktionszone (C) des Motors nur die zweite Kraftstoffmengeneinstelleinrich tung (80) betreibt und in der Hochinduktionszone (D) des Motors zumindest die erste Kraftstoffmengenein stelleinrichtung (75, 26) betätigt.

8. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung (75, 26) und die zweite Kraftstoffmengeneinstelleinrichtung (80) beide in der Hochinduktionszone (D) des Motors betätigt wer den.

9. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu ereinrichtung (81) die Kraftstoffzuführmenge korrigiert durch Veranlassen, daß die zweite Kraftstoffmengenein stelleinrichtung (80) den Kraftstoff während der Be schleunigung asynchron einspritzt.

10. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hoch druck-Kraftstoffzuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) und das Niedrigdruck-Kraft stoffzuführsystem (9, 23, 27, 28; 63, 65, 67, 68; 8, 74, 80) jeweils den Kraftstoff zu bestimmten Zeitpunk ten synchron zu der Betätigung bzw. dem Betrieb des Motors zuführen.

11. Kraftstoffzuführgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Hoch druck-Kraftstoffzuführsystem (8, 22, 24, 25, 26; 62, 64, 66, 68; 8, 73, 75, 26) ein mechanisches Zeitgabe ventil (26) aufweist, welches synchron zu einer Motor ausgangswelle bewegt wird.