DE69304530T2

DE69304530T2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69304530T2
Application number: DE69304530T
Authority: DE
Inventors: Peter Bryant; Jacob Epstein
Original assignee: United Fuels Ltd
Current assignee: United Fuels Ltd
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2013-05-11
Also published as: MY109100A; JPH07506651A; CN1101516C; RU2121585C1; EP0640175B1; DE69304530D1; GB2281353B; BR9306331A; AU5172993A; US5531199A; EP0640175A1; GB9421602D0; GB2281353A; ES2092309T3; CA2134452A1; AU667586B2; CN1085984A; KR950701705A; RU94046006A; MX9302723A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine der Art, die als Energiequelle einen gasförmigen Kraftstoff verwendet, der als Gas gespeichert ist. Zahlreiche derartige Maschinen wurden vorgeschlagen und verwendet, sowohl bei Automobilen als auch bei stationären Anwendungen. Bei solchen Anwendungen war es jedoch übliche Praxis, die Ladung aus Luft und Kraftstoffgas, die für jeden Leistungstakt des Verbrennungszyklus notwendig ist, durch Mischen der zwei gasförmigen Bestandteile in steuerbaren Verhältnissen in einem Ansaugrohr stromaufwärts des Zylinders aufzubereiten in einer Art und Weise und bei Drücken, die analog zu denjenigen sind, in denen Luft und verdampfter Kraftstoff in einer konventionellen mit Benzinkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine vorgemischt werden. Der Gasanteil der Mischung verdrängt somit das äquivalente Luftvolumen und verhindert so, daß der Motor seine optimale Leistung oder, falls gewünscht, Verbrauchseffizienz entwickelt. Da das Kraftstoffgas bei beträchtlichem Druck gespeichert werden muß, typischerweise in der Größenordnung von 250 bar, um die Zeitintervalle zwischen Betankungen zu maximieren, muß zudem zwischen dem Tank und dem Saugrohr eine Einrichtung vorgesehen sein, um den Gasdruck erheblich zu reduzieren, beispielsweise auf etwa 70 bar.
Die vorliegende Erfindung ergibt sich aus dem Verständnis einer Anzahl möglicher Vorteile bei der Verwendung vorkomprimierten Gases, insbesondere komprimiertem natürlichen Gas (CNG) als Kraftstoff. Hierzu gehören an erster Stelle die Möglichkeit, gasförmigen Kraftstoff durch eine Hochdruckleitung und ein Ventil mit variabler Öffnung, das im wesentlichen am Eintrittspunkt in den Zylinder angeordnet ist, direkt dem Zylinder einer Brennkraftmaschine zuzuführen. Zweitens, dieses Ventil so auszulegen, daß es entweder zweckmäßiger Weise in die zündkerzenbohrung eines konventionellen benzinbetriebenen Motors oder die Einspritzventilbohrung eines konventionellen Dieselmotors paßt, um so die Umwandlung dieser Motorentypen zum Betrieb mit Kraftstoff, der als komprimiertes Gas gespeichert wird, zu erleichtern. Drittens, die Möglichkeit, in der Zuführventileinheit die Einrichtung zur Erzeugung eines Zündfunkens zu kombinieren und das Kraftstoff/Luft-Gemisch innerhalb des Zylinders am Anfang des Leistungstaktes des Verbrennungszyklus zu entzünden, kurz nachdem der Gaskraftstoff am Ende des Verdichtungstaktes zugeführt wurde, nachdem die Luft auf praktisch ihren maximalen Druck angehoben wurde. Wenn CNG als Kraftstoff verwendet wird ist ein solch spätes Zuführen und Zünden aufgrund der hohen Oktanzahl des Kraftstoffs notwendig und der Einbau der Zündfunkenerzeugungseinrichtung innerhalb der Ventileinheit erleichtert deutlich die Umwandlung einer konventionellen Brennkraftmaschine für flüssigen Kraftstoff, insbesondere von Dieselbrennkraftmaschinen, bei denen keine Zündfunkenerzeugungseinrichtung benötigt würde.
Einrichtungen zum Injizieren von Gas von einer Hochdruckleitung oder -leiste direkt in den Zylinder einer Brennkraftmaschine sind in zahlreichen früheren Veröffentlichungen beschrieben worden, unter ihnen die Patentschrift EP-A-0425327. Die vorliegende Erfindung ist von dieser früheren Veröffentlichung zunächst dadurch zu unterscheiden, daß das in dieser Druckschrift beschriebene Zuführventil nicht in erster Linie die Zufuhr von Kraftstoff zu dem Zylinder steuert. Der Hauptteil, wenn nicht der gesamte Kraftstoff, wird an anderer Stelle zugeführt und die Hauptfunktion des Ventils ist es, die Zufuhr von Luft, Inhibitorgas oder dergleichen zu steuern. Zweitens enthält die EP- A-0425327 keine Lehre darüber, irgendeine mögliche Einrichtung zum Erzeugen eines Funkens in das Ventil zu integrieren. Die US-A- 4520763 lehrt die Erzeugung eines Funkens in einigen der dargestellten Ausführungsbeispiele und die Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 14 basieren auf dieser Druckschrift. Die Lehre dieser Druckschrift konzentriert sich jedoch nur auf die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff und enthält keine Lehre über irgend eine Notwendigkeit oder den tatsächlichen Vorteil der Zufuhr von Kraftstoff zu dem Zylinder lediglich dann, wenn die Luft auf im wesentlichen ein minimales Volumen komprimiert wurde. Im Gegensatz hierzu lehrt die US-A-3926169 die Verwendung von natürlichem gasförmigen Kraftstoff, enthält jedoch wiederum keine Lehre über irgenwelche potentiellen Vorteile der Zufuhr des gasförmigen Kraftstoffs zu dem Zylinder während des Luftverdichtungstaktes oder -hubs und überhaupt keine Lehre der Vorteile einer verzögerten Zufuhr bis zu praktisch dem Ende dieses Taktes bzw. Hubs.
Die Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert, deren Inhalte im Hinblick auf die Offenbarung der Beschreibung zu lesen sind, und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs ist, in das ein erfindungsgemäßer Motor eingebaut ist;
Fig. 2 ein Axialschnitt durch einen Injektor/Zünder zur Verwendung in einem solchen Motor ist;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den gleichen Injektor/Zünder ist;
Fig. 4 einen alternativen Injektor/Zünder und zugeordnete Teile eines konvertierten Dieselmotors zeigt und
Fig. 5 skizzenhaft die Auslegung einer stationären Energiebzw. Stromerzeugungseinheit zeigt, die einen erfindungsgemäßen Motor verwendet.
In Fig. 1 befindet sich ein rechtwinkliger Tank 1, der dazu ausgelegt ist, CNG bei einem typischen Druck von etwa 250 bar zu enthalten, im Heck der Karosserie 2 eines Automobils, beispielsweise unterhalb des Bodens eines Kofferraums. Der Tank 1 kann von einer unter Druck stehenden CNG-Versorgung über ein Füllrohr 3 und ein Bajonettanschlußelement 4 gefüllt werden und es sind bekannte Sicherheitsmerkmale einschließlich eines Sicherheitsablaßventils 5 vorgesehen. Unter Druck stehende Naturgase, insbesondere Methan, weisen eine Anzahl nützlicher Charakteristiken auf, die sie besonders geeignet für Kraftstoffe von Brennkraftmaschinen machen. Eine dieser Eigenschaften von Methan ist seine ihm innenwohnende hohe Oktanzahl (etwa 130), die eine hohe spezifische Ausgangsleistung und einen guten Antiklopffaktor ergibt. Eine andere derartige Eigenschaft ist seine hohe Verbrennungsanfangstemperatur, etwa das doppelte derjenigen von Erdöl/Luft-Gemischen - die es sicherer bei Unfällen und in Fällen von Leckage macht. Ein dritter Vorteil von Methan ist seine Eignung für sehr geringen Schadstoffausstoß, um diesen Vorteil auszunutzen ist es jedoch notwendig, den Zündzeitpunkt sehr exakt zu steuern, wie beschrieben werden wird.
Von dem Tank 1 tritt das Kraftstoffgas in eine Hochdruckgaszuführungsleitung oder -leiste 7 über eine Sicherheitsabschaltvorrichtung 8 ein, die an eine ähnliche Nachtankabschaltvorrichtung 9 angeschlossen ist, wobei beide mit dem Zündschalter 10 des Fahrzeugs verbunden sind. Die Leitung 7 führt über eine manuelle Abschaltung 11, einen Drucksensor 12 und einen Druckregler 13 zu Injektions/Zündvorrichtungen 14 (von denen eine in Fig. 1 gezeigt ist) der vier Zylinder (nicht gezeigt), die in dem Zylinderblock 15 des Motors 16 angeordnet sind. Die vier Zylinder selbst sind in Fig. 1 nicht gezeigt, jedoch die vier Saugrohre 17 und Ablaßkrümmer 18.
Eine elektronische Steuereinheit 20 empfängt typischerweise elektrische Eingangssignale, die den Leitungsgasdruck (wie bei 12 gemessen), die Leitungsgastemperatur (Sensor nicht gezeigt), die Drosselklappenstellung (wie durch den Sensor 21 angezeigt), der mit Drosselklappenventilen in den Saugrohren 17 verbunden ist, eine Kurbeiwellenstellung (wie durch den Sensor 22 angezeigt), die Kühlmitteltemperatur (wie durch den Sensor 23 am Kühler 24 angezeigt) und den Lufteinlaßdruck (angezeigt durch einen Drucksensor 25 im Sammler) darstellen. Die ECU 20 ist auf gewählte Grundleistungskurven und andere ausgewählte Charakteristiken vorprogrammiert und die Werte der zuvor genannten Eingangssignale modifizieren kontinuierlich die vorprogrammierten Informationen, so daß das Hauptausgangssignal der ECU 20, das über eine Leitung 27 zu einer Spule 28 und einem Verteiler 29 geliefert wird, kontinuierlich dem Zeitpunkt und der Dauer der Öffnung und des Zündens des Injektors 14 entspricht, wie dies von dem Fahrer abgerufen wird.
In der Praxis reagieren weitere Ausgangssignale (nicht gezeigt) der ECU 20 auf eine Verringerung des Gasdrucks in der Leitung 7 und Änderungen der Fahrzeughöhe und des barometrischen Umgebungsdrucks und auf Änderungen der Temperatur des Motorkühlmittels und des Kraftstoffgases. Im allgemeinen ist die ECU 20 so programmiert, daß sie ein stöichometrisches Gemischverhältnis abgibt, das erforderlich ist, um die niedrigsten erreichbaren Schadstoffpegel zu erreichen, und die Standardbasiseinstellungen der Einheit werden über all die zugeordneten Sensoren, die in dem System verbunden sind, ständig geändert.
Unter den bereits beschriebenen Sicherheitsmaßnahmen funktioniert die Kraftstoffleitungsabschaltung 8 vorzugsweise so, daß die Gaszufuhr zu der Leitung 7 immer dann abgeschaltet wird, wenn ein Nachtanken stattfindet. Die Abschaltvorrichtung kann beispielsweise ein elektrisch betätigtes Ventil umfassen, das in einem "Fehler-Sicherheit"-Modus arbeitet, so daß jegliche Unterbrechung der Stromversorgung das Ventil automatisch schließt.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen detaillierter zwei mögliche Versionen des Injektors/Zünders (der einfach als Injektor bezeichnet wird) 14 nach Fig. 1. In den Fig. 2 und 3 umfaßt der Injektor ein metallisches Gehäuse 31, in dem ein Ventilelement 32 gleitet, das durch ein Solenoid 33 geöffnet und eine Feder 43 geschlossen wird. Die Spule 35 des Solenoids 33 ist durch einen Abstandshalter 36 an Ort und Stelle gehalten und elektrisch isoliert und der Anker des Solenoids wird durch den Schaft des Ventilelements 32 gebildet, der in dem richtigen Bereich durch eine Keramikbeschichtung 42 isoliert ist. Die Feder 43 stützt sich an einem Verschlußstück 44 aus nichtleitendem Material ab und ist durch eine Befestigungsschraube 45 und eine Feder 47 an einem HT- oder Hochspannungs-Anschluß 46 gehalten, der durch ein flexibles, nicht leitendes Verschlußstück 50 hindurch verläuft. Der Anschluß 46 ist seinerseits über den Verteiler 29 und die (Zünd-)Spule 28 mit der elektrischen Stromquelle 30 des Fahrzeugs verbunden. Die notwendigen elektrischen Impulse zum Aktivieren des Solenoids 33 werden diesem unter der Steuerung der ECU 20 von der gleichen Stromquelle 30 zugeführt über einen LT- oder Niederspannungs- Anschluß 45.
Bei einer Verbindung 41 tritt Hochdruckgas von der Leitung 7 in das Gehäuse 31 ein und fließt durch einen ringförmigen Durchtritt 39 zu dem Ventilspalt, der zwischen einer keramikbeschichteten Oberfläche 34, die auf dem Ventilelement 32 ausgebildet ist, und einer ähnlichen Oberfläche 37, die auf dem Gehäuse 31 ausgebildet ist, festgelegt ist. Beim Anheben des Ventils, das heißt, wenn das Solenoid 33 bewirkt, daß sich das Ventilelement 32 relativ zu dem Gehäuse 31 absenkt, so daß zwischen 34 und 37 ein Spalt geöffnet wird, strömt Gas durch den Injektor in den Hohlraum 55 des Zylinders 56 (der einen Kolben 59 enthält) des Motors, der vom Benzinkraftstoffbetrieb umgewandelt wurde, wobei das Gehäuse 31 (bei 57) in die Bohrung 58 eingeschraubt ist, in der sich zuvor eine Zündkerze befand.
Die ECU 20 programmiert den Motor so, daß das Ventil nur dann angehoben wird, wodurch CNG bei hohem Druck zugeführt wird, wenn der Kolben 59 sich bei seinem Bewegungszyklus innerhalb des Zylinders 56 beim Verdichtungstakt nach oben bewegt, wenn eine vollständige Luftfüllung (angesaugt beim vorhergehenden Einlaßtakt durch das Ansaugrohr 17) darin enthalten und darin komprimiert ist. Die ECU 20 bewirkt typischerweise, daß das Ventil für eine geeignete Zeitdauer während des Taktes bzw. Hubs angehoben wird und dann, nachdem einmal eine geeignete Gasmenge injiziert wurde, geschlossen wird. Die eingelassene Luft sollte vor der Gasinjektion auf den maximal möglichen Druck komprimiert sein, um seine Vorzündungstemperatur anzuheben. Die Leistungsabgabe des Motors wird durch diesen Temperaturanstieg ebenfalls erhöht.
Wenn sich das Ventil schließt, befinden sich vier Entladungselektroden 51, die in gleichen Winkeln um die Injektorachse 40 herum angeordnet sind, nunmehr im korrekten Abstand für eine elektrische HT- bzw. Hochspannungs-Entladung von vier entsprechenden Elektroden 38, die sich am unteren Ende des Ventilgehäuses 31 befinden. Eine von der ECU 20 ausgelöste Hochspannungs-Entladung zündet nunmehr das Kraftstoff-Luft-Gemisch innerhalb des Hohlraums 55 und beginnt den Leistungstakt des Zyklus. Die Charakteristiken einer Wärmesenke 49, die am unteren Ende des Ventilelements 32 montiert ist, können so gewählt werden, daß sie unterschiedliche Grade von Restwärme ermöglichen und so einer Vielzahl von Arten und Abmessungen von Brennkraftmaschinen angepaßt werden, in die der Injektor eingefügt werden kann. Das Fortschreiten der Flammenfront, das der Zündung folgt, wird tendentiell zudem durch den hohen Verdichtungsdruck der Luft vor der Gasinjektion unterstützt, um so die Vorzündungstemperatur in der im vorstehenden Absatz beschriebenen Art und Weise zu erhöhen. Bei einer typischen Hubkolben-Brennkraftmaschine, bei der ein Pleuel jeden Kolben mit einem Hubzapfen einer Kurbelwelle verbindet, nimmt der Verdichtungstakt bekanntlich 1800 der Kurbelwellenumdrehung in Anspruch, an deren Ende sich der Kolben im oberen Totpunkt (TDC) befindet. Bei einem derartigen Motor wird das Erfordernis dieser Erfindung, daß die eingeführte Luft hoch komprimiert ist, bevor das Gas injiziert wird, dadurch gefördert, daß das Injizieren im wesentlichen auf den Teil des Verdichtungshubs beschränkt wird, der mit den letzten 20º und vorzugsweise den letzten 10º der Kurbelwellenumdrehung vor dem oberen Totpunkt zusammenfällt. Bei einem typischen Motor für ein Automobil mit mittlerem Hubraum bedeutet ein Beschränken der Gasinjektion auf diesen Teil der Kurbelwellenumdrehung, daß der Druck der komprimierten Luft innerhalb des Zylinders, wenn die Injektion beginnt, in dem Bereich von etwa 4134,2 - 6890,38 kPa (600 - 1000 psi) liegen kann.
Die Konzentration des Gas/Luft-Gemisches, das sich im Moment der Zündung in dem Zylinder befindet, wird durch die Dauer der Öffnung des Ventilelements 32 verändert, wie sie von der ECU 20 und dem Solenoid 33 gefordert wird. Diese Dauer ist typischerweise sehr kurz innerhalb eines Bereichs von etwa 3-17 ms, vergleichbar mit derjenigen des Kraftstoffeinspritzsystems eines modernen Rennautos. Der Hochdruck in der Gasleitung, direkt vor dem Ventil 32, macht diese kurze Dauer möglich und die Genauigkeit der Dauer wird durch den einfachen Aufbau und die Steuerung des Ventils gefördert, das lediglich zwei Stellungen hat, entweder vollständig offen, wenn das Solenoid 33 erregt ist, oder vollständig und schnell durch Rückholfeder 43 geschlossen, sobald das Solenoid entregt ist. Durch die ECU 20 wird die Öffnungsdauer des Ventils typischerweise in Übereinstimmung der Temperatur und dem Druck der Umgebungsluft, der Zylinderkopftemperatur, dem Sauerstoffgehalt des Abgases und der Drosselklappenstellung modifiziert, wobei letztere die von dem Fahrer geforderte Leistung repräsentiert. Durch die ECU 20 wird der exakte Zündzeitpunkt typischerweise in erster Linie durch die Stellung der Kurbelwelle und die derzeitige Motordrehzahl bestimmt. Eine präzise Steuerung der Zündung verhindert Klopfen, insbesondere bei Betrieb mit mageren Gemischen.
Obwohl im allgemeinen gleich zu den entsprechenden Teilen in den Fig. 2 und 3, sind die Einzelheiten des Injektors nach Fig. 4 so gewählt, daß sie in das passen, was zuvor die Einspritzventilbohrung 60 war, die an dem Boden einer Ausnehmung 60a in dem vertieften Kopf 61 des Zylinders 62 (der einen Kolben 63 enthält) eines umgewandelten Dieselmotors ausgebildet ist. Anstatt das Injektorgehäuse 31 in die Bohrung 60 einzuschrauben, ist es nunmehr an der Zylinderanordnung durch Muttern 64 und Stehbolzen 64a befestigt, die durch Bohrungen 65 verlaufen, die in Armen 66 ausgebildet sind, die von dem Gehäuse hervorstehen, und eine Dichtung zwischen dem Injektor und der Zylinderanordnung wird durch einen Dichtungsring 67 hergestellt. Nunmehr ist eine größere axiale Trennung zwischen dem Gasventil (34/37) und dem Funkenspalt (51/38) gegeben, um der größeren Tiefe des Dieselzylinderkopfes 61 zu entsprechen, und die Einspritzventilbohrung 60 hat normalerweise einen kleineren Radius als die Zündkerzenbohrung 58 der Fig. 2 und 3. Wenn das Gasventil 34/37 offen ist, kann das durch das Ventil strömende Gas dann weiter in den Zylinder 62 treten, sowohl durch einen äußeren ringförmigen Durchtritt zwischen der Wand der Einspritzventilbohrung und der äußeren Oberfläche 68 des abnehmbaren unteren Teils 69 des metallischen Gehäuses 31 als auch durch einen inneren Durchtritt zwischen dem Teil 69 und dem unteren Teil des Schafts des Ventilelements 32. Wenn das Gasventil 34/37 geschlossen ist, sind die Elektroden 51 und 58 wiederum im richtigen Abstand fur einen Funken.
Der Injektor nach Fig. 4 könnte mit Gasverwirbelungsführungen versehen sein, um das Kraftstoffgas akkurat auszurichten, wenn es von der Bohrung 60 in den Hohlraum des Zylinders 62 austritt. Eine solche Genauigkeit würde möglich sein, da die Befestigung durch die Muttern 64 und Stehbolzen 64a lediglich eine mögliche winkelmäßige Orientierung (um die Achse 40) des Injektors relativ zu dem Zylinder 62 sicherstellt.
Fig. 5 zeigt eine stationäre Energie- oder Stromerzeugungseinheit gemäß der Erfindung. Von einer Hauptzufuhr bei 76 zugeführtes Gas tritt durch ein manuelles Absperrventil 77 in eine Meßvorrichtung 78 ein, die verbrauchtes Gas registriert, und strömt daraufhin zu einem Einwegventil 79 und Niederdruckschalter 80. Das Ventil 79 schützt die Meßvorrichtung 78 und die Hauptzufuhr 76 gegen Rückströmung und der Schalter 80 setzt die Einheit automatisch außer Betrieb, wenn der Druck der Hauptversorgung unter einen bestimmten Wert fällt.
Das Gas strömt nun in einem Kompressor 82, wo es auf einen hohen Druck gebracht und in einen kleinen Speichertank 75 abgegeben wird. Dies dient sowohl dazu, Schwankungen im Hauptdruck zu dämpfen, als auch dazu, ausreichend gespeichertes Hochdruckgas zum Starten der Einheit bereitzustellen, nachdem sie für einige Zeit nicht verwendet wurde. Der Tank 75 stellt wie der Tank 1 eine Hochdruckgasquelle sicher. Von dem Tank 75 tritt Hochdruckgas durch ein weiteres manuelles Absperrventil 83 in einen Regler 84 ein, der den Druck auf den Auslegungswert für eine Kraftstoffleiste 85 absenkt, die das Gas mit Auslegungsdruck zu den Injektor/Zünd-Einheiten 86 verteilt und daraufhin in die Brennräume eines Motors 87, der sowohl einen Generator 88 als auch den Kompressor 82 über eine gemeinsame Welle 89 antreibt.
Der Motor 87 wird von einer elektronischen Steuereinheit 95 geregelt, die mit der Einheit 20 nach Fig. 1 vergleichbar ist, welche Eingangsdaten von Quellen einschließlich eines Drosselklappenstellungsgebers 96, eines Kühlmittel temperaturgebers 97 und eines Kugelwellenstellungsgebers 98 aufnimmt, um die eff izienteste Verbrennung bereitzustellen. Der Einlaß zu dem Motor 87 wird bei 99 gefiltert und schallgedämpft und der Abgasfilter/Schalldämpfer ist bei 99a gezeigt. Die Motordrehzahl wird von einem Handhebel 100 nach Wunsch eingestellt und auf einem Meßgerät 101 angezeigt und, nachdem sie eingestellt ist, kontinuierlich von der ECU 95 überwacht und korrigiert.
Eine Verteilungstafel 104 trägt all die elektrischen Ausgänge 105 des Generators 88 und verfügt über einen Hauptisolator 106. Auf der Tafel 104 ist zudem ein Niederspannungsstartsystem angebracht, das eine Speicherbattene 108 umfaßt, die von einer Ladevorrichtung 109 aufgeladen wird, welche von einer Hochspannungsversorgung 110 versorgt wird und Strom zu dem Motoranlasser 111 liefert, wenn er von einem Starterknopf 112 aktiviert wird. Der Motor 87 kann manuell durch einen Zündschalter 113 abgeschaltet werden. Wenn der Motor 87 überhitzt würde, würde die ECU 95 die Leistung auf Leerlauf reduzieren, und wenn der Druck der Hauptgasversorgung bei 76 zu weit abfallen würde, ist die ECU dahingehend programmiert, die Zündung abzuschalten. Die ECU ist zudem dahingehend programmiert, die Zündung abzuschalten, wenn der Öldruck innerhalb des Systems, der auf der Tafel 104 durch ein Meßgerät 115 angezeigt wird, ausbleibt, was durch einen Sensor 116 angegeben wird.
Es versteht sich, daß andere Mechanismen, die von dem Motor 87 angetrieben werden, den Generator 88 ersetzen können, beispielsweise eine Flüssigkeitspumpe oder ein Luftkompressor.

Claims

1. Brennkraftmaschine mit zumindest einer Kolben-Zylinder- Einheit (59, 56), in der ein Zylinder im Betrieb verbunden ist sowohl mit einer Luftquelle (über 17) als auch mit einer Kraftstoffquelle (1, über 7), die als unter Druck stehendes Gas bereitgehalten wird, wobei der Motor in einem Verbrennungszyklus arbeitet, der einen Verdichtungstakt aufweist, in dem der Zylinder eine vollständige Luftfüllung einzieht und diese komprimiert, und wobei der Verdichtungstakt daraufhin praktisch beendet ist, bevor unter Druck stehender gasförmiger Kraftstoff dem Zylinder von der Kraftstoffquelle durch eine Injektoreinheit (14) zugeführt wird und das sich ergebende Luft/Kraftstoff-Gemisch anschließend durch eine Zündvorrichtung (51, 38) entzündet wird, um einen Leistungstakt einzuleiten, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen der gesamte gasförmige Kraftstoff dem Zylinder durch die Injektoreinheit (14) zugeführt wird, die ein Zuführventil mit einem Element (32) aufweist, das eine Elektrode (51) der Zündvorrichtung trägt, und daß das Zuführventil geschlossen ist, um den Zylinder von der Kraftstoffquelle zu trennen, bevor die Luft/Kraftstoffmischung gezündet wird.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der der Kolben ein Hubkolben ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 mit einem energiebetriebenen bzw. elektrisch betriebenen Zuführventil, durch das der Kraftstoff dem Zylinder zugeführt wird, und bei dem das Öffnen des Ventils durch Aktivierung der Energiequelle bzw. Stromquelle (33) bewirkt wird.

4. Brannkraftmaschine nach Anspruch 3, bei der das Zuführventil zum Betrieb in lediglich zwei Zuständen ausgelegt ist - vollständig offen oder vollständig geschlossen.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 41 bei der eine Rückholfeder (43) das Zuführventil zu der vollständig geschlossenen Stellung hin vorspannt, wann immer keine Energie bzw. kein Strom zugeführt wird.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der der Zylinder von konventionellem Typ für einen benzinbetriebenen Motor ist einschließlich einer Bohrung (58) für eine Zündkerze und die Injektoreinheit (14) in diese Bohrung paßt.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, in der der Zylinder von konventionellem Typ für einen Kompressionszündungsmotor ist, der Dieselkraftstoff verwendet, und eine Bohrung (60) für das Einspritzventil aufweist und bei der die Injektoreinheit (14) in die Einspritzventilbohrung paßt.

8. Brennkraftmaschine nach einer der vorstehenden Ansprüche, die dazu ausgelegt ist, komprimiertes Naturgas (CNG) als Kraftstoff zu verwenden.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der das Zuführventil zudem eine Wärmesenkeeinrichtung (49) trägt, die unterschiedliche Grade an Restwärme ermöglicht und so den Bereich an Typen und Abmessungen von Motoren erweitert, an die das Zuführventil angepaßt werden kann.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, die eine Kurbelwelle aufweist und bei der eine Einrichtung (22) zum zeitlichen Festlegen der Zündung direkt von der Kurbelwellenstellung ausgelöst wird.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, bei der die Injektoreinheit (14) zwei Teile umfaßt, die ein vorbestimmtes Maß an Relativbewegung erlauben, wobei zumindest ein Elektrodenpaar (51, 38) zum Erzeugen eines Zündfunkens an den zwei Bauteilen des Paars befestigt sind, jeweils eines an einem der zwei Teile, wobei, wenn die zwei Teile an einem Ende ihres Bereichs der Relativbewegung sind, das Zuführventil geschlossen ist und das Elektrodenpaar den richtigen relativen Abstand für die Zündung aufweist, und wobei, wenn die zwei Teile zu dem anderen Ende des Bewegungsbereichs verschoben werden, der Abstand zwischen dem Elektrodenpaar zunimmt.

12. Automobil (2) mit einem Motor nach einem der vorstehenden Ansprüche und einer Speichereinrichtung (1) zum Speichern von Kraftstoff in Gasform bei hohem Druck.

13. Stationäre Energieerzeugungseinheit mit einem Kompressor (82) für gasförmigen Kraftstoff, einem Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer Energierzeugungseinrichtung, bei der der Motor sowohl den Kompressor als auch die Energieerzeugungseinrichtung (88) antreibt.

14. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einer Kolben-Zylinder-Einheit (59, 56), die in einem Verbrennungszyklus arbeitet, der einen Verdichtungstakt aufweist, dem ein durch Zündung eingeleitete Leistungstakt folgt, wobei im Verlauf des Verfahrens der Zylinder eine vollständige Füllung Luft ansaugt und verdichtet, bevor der Verdichtungstakt beendet ist, bei dem unter Druck stehender gasförmiger Kraftstoff dem Zylinder von einer Quelle (1, über 7) durch eine Injektoreinheit (14) zugeführt wird, die ein Zuführventil mit einem Element (32) aufweist, das eine Elektrode einer Zündvorrichtung (51, 38) trägt und das resultierende Luft/Kraftstoff-Gemisch anschließend von der Zündeinrichtung gezündet wird, während das Zuführventil geschlossen ist, um somit den Leistungstakt einzuleiten, und wobei die Zufuhr des unter Druck stehenden gasförmigen Kraftstoffs zu dem Zylinder im wesentlichen mit dem Ende des Verdichtungstakts zusammenfällt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Zufuhr von im wesentlichen dem gesamten vorverdichteten gasförmigen Kraftstoff im wesentlichen mit den letzten 200 Kurbelwellenumdrehung vor dem oberen Totpunkt am Ende des Verdichtungstaktes stattfindet.

16. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Zufuhr von im wesentlichen dem gesamten vorverdichteten gasförmigen Kraftstoff im wesentlichen der letzten 100 Kurbelwellenumdrehung vor dem oberen Totpunkt am Ende des Verdichtungstakts stattfindet.

17. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Zufuhr des vorverdichteten gasförmigen Kraftstoffs stattfindet, wenn der Luftdruck in dem Zylinder innerhalb des Bereichs von im wesentlichen 4134,2 - 6890,38 kPa (600 - 1000 psi) liegt.