DE69600267T2

DE69600267T2 - Brennkraftmaschine mit Methaneinspritzsystem

Info

Publication number: DE69600267T2
Application number: DE69600267T
Authority: DE
Inventors: Filippo Audisio; Gianpiero Borello; Massimo Ferrera; Pietro Gianotti; Riccardo Gozzelino; Marco Mauro
Original assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Current assignee: Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2016-02-17
Also published as: DE69600267D1; EP0801223B1; ES2117897T3; AR001251A1; US5666926A; EP0801223A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Verbrennungsmotoren mit Methaneinspritzsystem.
Die zunehmend strengen Beschränkungen, die vom Gesetzgeber bezüglich der giftigen Emissionen von Verbrennungsmotoren erlassen werden, haben bei den Herstellern neues Interesse an Motoren mit Methanspeisung hervorgerufen.
Herkömmlicherweise sind Methanmotoren mit einer Drosselventilvorrichtung zum Dosieren des Methans, das mit der dem Motor zugeführten Luft vermischt wird, mit einem Aufbau versehen, der dem eines normalen Vergasers eines Benzinmotors gleicht. Diese Lösung ist jedoch nicht mehr akzeptabel, da sie nicht in Verbindung mit einem elektronischen System zur Steuerung der Funktion des Motors eingesetzt werden kann, das insbesondere in der Lage ist, die Dosierung als Funktion der Zusammensetzung der Abgase zu steuern, die von einer sogenannten Lambda-Sonde erfaßt wird.
Daher wäre es wünschenswert, einen methangespeisten Motor mit einem Einspritzspeisungssystem zu schaffen.
Ein weiteres Problem liegt in dem Erfordernis, einen Benzineinspritzmotor oder einen Dieselmotor so anzupassen, daß sie mit Methan gespeist werden können. Es ist anzumerken, daß aufgrund des gasförmigen Zustands des Methans die entsprechenden Volumina ungefähr zehnmal größer sind als die eines Benzineinspritzsystems oder eines Einspritzsystems eines Dieselmotors. Das bedeutet, daß eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Methan erheblich größer ist als eine Einspritzvorrichtung für Benzin- oder Dieselkraftstoff. Dadurch kann die Struktur eines Benzineinspritzmotors oder eines Dieselmotors nicht ohne weiteres für das Einspritzen von Methan genutzt werden. Das heißt, die Aufnahmen der Einspritzvorrichtungen eines Benzinmotors oder eines Dieselmotors sind zu klein um die Methaneinspritzvorrichtungen aufzunehmen. Andererseits wäre es wünschenswert, einen Benzin- oder Dieselmotor in einen Methanmotor umwandeln zu können, ohne daß der Aufbau und die Form des Motors verändert werden müssen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, alle oben aufgeführten Probleme zufriedenstellend zu lösen und insbesondere einen Methaneinspritzmotor von einem Benzineinspritzmotor oder einem Dieseleinspritzmotor ausgehend zu schaffen, ohne daß der Aufbau des Motors wesentlich verändert wird.
Ein weiteres Problem, das bei methangespeisten Motoren auftritt, wird im folgenden beschrieben.
Bei den obengenannten Motoren stellt der Zeitpunkt, zu dem das Einspritzen beginnt, einen grundlegenden Funktionsparameter zur Gewährleistung des ordnungsgemäßen Betriebes hinsichtlich der gleichmäßigen Verteilung des Luft-/Methan-Gemischs auf die Zylinder dar.
Bei herkömmlichen Motoren mit Direktbenzineinspritzung wird die zu jedem Zylinder gehörende Einspritzvorrichtung so gesteuert, daß sie die Benzineinspritzung dann ausführt, wenn das Einlaßventil des dazugehörigen Zylinders noch geschlossen ist. Dies ist so, damit das Benzin Zeit hat, sich mit Luft zu vermischen (Flugzeit(flight time)), bevor es in den Zylinder eintritt.
Studien und Versuche, die vom Anmelder durchgeführt wurden, haben ergeben, daß bei Verbrennungsmotoren, bei denen Methan durch Einspritzung zylinderweise (Mehrfacheinspritzung) zugeführt wird, die obenerwähnte Funktionsweise Nachteile mit sich bringt. Wenn Methan in die Einlaßleitung jedes Motorzylinders in gasförmigem Zustand eingespritzt wird, nimmt es ein Volumen ein, das wenigstens zweihundertmal größer ist als das einer gleichen Masse von Benzin, das in einem flüssigen Zustand eingespritzt wird. Das bedeutet, daß, wenn das Methan in einen Zylinder eingespritzt wird, wenn das Einlaßventil geschlossen ist, es in die Leitung eines anderen Zylinders angesaugt werden kann, dessen Einlaßventil in diesem Stadium geöffnet ist. Die niedrige Trägheit eines Gases im Vergleich mit einer Flüssigkeit und das Volumen, das in der Leitung eingenommen wird, sind die Hauptgründe, wegen derer es zu der erwähnten Erscheinung kommt, wenn ein Gas eingespritzt wird, und zu der es nicht kommt, wenn eine Flüssigkeit eingespritzt wird. Diese Rückströmerscheinung führt zu einer mangelhaften Verteilung des Luft-/Methan-Gemischs auf die Zylinder und daher zu einer Schwankung der Konzentration nicht verbrannter Gase (insbesondere Kohlenmonoxid und Sauerstoff) in den Abgasen, so daß eine Regelung mit einer Lambda-Sonde anhand der Zusammensetzung der Abgase zur Verbesserung des Wirkungsgrades des Katalysators unmöglich ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung steht darin, diesem Nachteil abzuhelfen.
Angesichts der obenstehenden Aufgaben schafft die vorliegende Erfindung einen Verbrennungsmotor mit einem Methanspeisungssystem, wobei es mit einer Vielzahl von Methaneinspritzvorrichtungen versehen ist, die jeweils zu den verschiedenen Zylindern des Motors gehören und in entsprechenden Aufnahmen angebracht sind, die mit einer Verteilungsleitung bzw. einem Verteilungsstrang zur Zufuhr von Methan verbunden sind, und die Aufnahmen für die Einspritzvorrichtungen und der Strang in einem Hilfskörper ausgebildet sind, der von dem Einlaßkümmer und dem Kopf des Motors getrennt ist,
wobei der Motor des weiteren eine elektronische Steuereinheit umfaßt, die die Einspritzvorrichtungen auf der Basis von Signalen steuert, die die Betriebsparameter des Motors anzeigen, um so die Methaneinspritzung in jedem Zylinder auszuführen, und zwar wenigstens dann, wenn die Drehzahl des Motors unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, wobei das Einlaßventil des Zylinders bereits geöffnet ist. Für den typischen Fall, in dem das Öffnen des Einlaßventils eine gewisse Zeit vor dem Erreichen des oberen Totpunktes durch den Kolben in dem Zylinder stattfindet, kann das Einspritzen an dem oberen Totpunkt ausgeführt werden.
Aufgrund der genannten Merkmale kann mit dem Motor gemäß der Erfindung den obenaufgeführten Nachteilen abgeholfen werden, wobei eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Luft-/Methan-Gemischs in den verschiedenen Zylindern des Motors gewährleistet ist.
Der Methanmotor gemäß der Erfindung kann von einem Benzineinspritzmotor oder einem Dieselmotor ausgehend hergestellt werden, indem der obengenannte Hilfskörper hinzugefügt wird.
Bei einem Benzineinspritzmotor weist der Hilfskörper eine Vielzahl von Vorsprüngen auf, durch die hindurch Auslaßöffnungen für das Methan ausgebildet sind, die mit den Aufnahmen für die Einspritzvorrichtungen fluchtend sind, wobei die Vorsprünge in entsprechende Aufnahmen eingepaßt werden, die ursprünglich in der Einlaßleitung zur Aufnahme der Benzineinspritzvorrichtungen vorhanden waren.
Wenn statt dessen ein Dieselmotor umgewandelt wird, wird der Hilfskörper zwischen den Einlaßkrümmer und den Motorkopf eingesetzt, und Leitungen, die die dem Motor zugeführte Luft leiten, werden durch ihn hindurch ausgebildet und stehen mit den zusammenwirkenden Leitungen in Verbindung, die in dem Einlaßkrümmer und dem Motorkopf ausgebildet sind, wobei der Hilfskörper des weiteren eine Vielzahl von Methanauslaßöffnungen aufweist, die mit den entsprechenden Aufnahmen der Einspritzvorrichtungen fluchtend sind und jeweils mit den Luftleitungen in Verbindung stehen, die in dem Hilfskörper ausgebildet sind. In diesem Fall muß der Dieselmotor zunächst weiterhin mit einem Funkenzündsystem versehen werden, indem Zündkerzen in den Aufnahmen angebracht werden, die ursprünglich für die Dieseleinspritzeinrichtungen vorhanden waren.
Aufgrund dieser Merkmale kann der Motor gemäß der Erfindung einfach hergestellt werden, indem der Hilfskörper hinzugefügt wird, der eine Adapterfunktion erfüllt und den Einsatz von Methaneinspritzvorrichtungen ohne Abwandlungen des Aufbaus des Kopfes und des Einlaßkrümmers des Benzinmotors bzw. des Dieselmotors ermöglicht.
Bei einer Variante, bei der der Motor entweder mit Methan oder mit Benzin arbeiten kann, ist für jeden Zylinder des Motors ein Adapterelement vorhanden, das sowohl mit einer Aufnahme für eine Benzineinspritzeinrichtung als auch mit einer Aufnahme für eine Methaneinspritzeinrichtung versehen ist, wobei das Adapterelement einen Innenhohlraum aufweist, der mit den Aufnahmen in Verbindung steht und sich in eine Auslaßöffnung hinein öffnet, wobei die Auslaßöffnung durch einen Abschnitt des Adapterelementes hindurch ausgebildet ist, der in eine Aufnahme des Motors eingepaßt wird, die ursprünglich zur Aufnahme der Benzineinspritzeinrichtung bestimmt war, wobei der Motor des weiteren eine Verteilungsleitung bzw. einen Verteilungsstrang umfaßt, die allen Methaneinspritzvorrichtungen Methan zuführt.
Bei einer ersten Ausführung der Variante ist in jedem Zylinder des Motors ein Adapterelement vorhanden, das ein erstes Element aus einem Stück enthält, das den Abschnitt mit der Auslaßöffnung und die Aufnahme der Benzineinspritzvorrichtung enthält, sowie ein zweites Element, das die Aufnahme für die Methaneinspritzvorrichtung enthält und in einem Abstand zu dem ersten Element angeordnet ist und damit über eine Verbindungsröhre verbunden ist, die die Auslaßöffnung des ersten Elementes mit der Aufnahme der Methaneinspritzvorrichtung verbindet, die an dem zweiten Element ausgebildet ist.
Bei einer zweiten Ausführung ist statt dessen für jeden Zylinder ein Adapterelement vorhanden, das den Abschnitt mit der Auslaßöffnung und die Aufnahmen sowohl der Benzineinspritzvorrichtung als auch der Methaneinspritzvorrichtung enthält.
Bei der obenerwähnten ersten Ausführung sind die zweiten Elemente der Adapterelemente, die zu den verschiedenen Zylindern des Motors gehören, miteinander entweder alle zusammen oder in Gruppen in einer Struktur verbunden, die darüber hinaus einen Hohlraum enthält, der als eine Verteilungsleitung oder ein Verteilungsstrang zur Zufuhr von Methan fungiert.
Bei der zweiten Ausführung hingegen wird der Strang zur Zufuhr von Methan durch ein Element gebildet, das von den Adapterelementen getrennt ist, wobei jedes von ihnen über eine Verbindungsröhre damit verbunden ist.
Bei beiden Ausführungen handelt es sich bei den Verbindungsröhren vorzugsweise um Schläuche aus Gummi oder dergleichen, deren Enden auf mit ihnen zusammenwirkende Nippel aufgepaßt sind, die an den miteinander verbundenen Elementen vorhanden sind.
Aufgrund dieser Merkmale kann der Motor gemäß der Erfindung durch einfache, schnelle und kostengünstige Vorgänge von einem Benzineinspritzsystem ausgehend hergestellt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die lediglich als nicht einschränkendes Beispiel dient, wobei:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Details eines Motors gemäß der Erfindung mit Funkenzündung und Methanspeisung ist,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 ist,
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Details eines weiteren Motors gemäß der Erfindung vom Dieseltyp mit Methanspeisung ist,
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Details der ersten Ausführung der Variante des Motors gemäß der Erfindung ist, die entweder mit Benzin oder mit Methan läuft,
Fig. 5 eine Vorderansicht des Details in Fig. 4 ist,
Fig. 6 eine zweite Ausführung der Abwandlung der Erfindung zeigt,
Fig. 7 eine Schnittansicht der Ausführung in Fig. 6 ist,
Fig. 8 ein Diagramm der Einlaß- und Ausschubstadien eines Zylinders eines Verbrennungsmotors mit Methanspeisung ist, die gemäß den Prinzipien gesteuert werden, die die Grundlage der vorliegenden Erfindung bilden,
Fig. 9 ein Schema des Motors gemäß der Erfindung zeigt, und
Figuren 10, 11 Diagramme sind, die Versuchsergebnisse zeigen, die die Vorteile der vorliegenden Erfindung belegen.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 den Kopf eines Verbrennungsmotors, der ursprünglich für Benzineinspritzung bestimmt war. Kopf 1 weist eine Vielzahl von Einlaßleitungen 2 auf (von denen nur eine in der Figur sichtbar ist), die jeweils mit den verschiedenen Zylindern des Motors verbunden sind. Bezugszeichen 3 bezeichnet im allgemeinen den Motoreinlaßkrümmer eines an sich bekannten Typs, der eine Vielzahl von Luftzufuhrleitungen 4 aufweist, die der Verbindung mit Einlaßleitungen 2 dienen, die in dem Kopf ausgebildet sind. Bei dem dargestellten Beispiel besteht der Krümmer 3 aus zwei Körpern 3a, 3b, die miteinander verbunden sind. Körper 3b weist eine Vielzahl von Öffnungen 5 auf, die jeweils mit den Einlaßleitungen 2 in Verbindung stehen, die ursprünglich als Aufnahmen für die Benzineinspritzvorrichtungen dienten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Aufnahmen 5 für die Benzineinspritzvorrichtungen statt dessen zur Aufnahme und Arretierung einer Vielzahl von Vorsprüngen 6 eines Hilfskörpers 7 genutzt, in denen die Methaneinspritzvorrichtungen 8 angebracht sind, wobei diese Einspritzvorrichtung erheblich größer sind als die der Benzineinspritzvorrichtungen.
Jede Einspritzvorrichtung 8 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, in einer Aufnahme 9 des Hilfskörpers 7 aufgenommen, die mit einer Auslaßkoaxialöffnung 10 für das Methan in Verbindung steht, die durch den entsprechenden Vorsprung 6 hindurch ausgebildet ist und mit der entsprechenden Einlaßleitung 2 in Verbindung steht. Die Aufnahmen 9 stehen darüber hinaus alle mit einer Verteilungsleitung bzw. einem Verteilungsstrang 10 in Verbindung, der ebenfalls in dem Hilfskörper 7 ausgebildet ist, um den Aufnahmen 9 das aus einem Einlaßnippel 12 kommende Methan zuzuführen. Wie in der obenstehenden Beschreibung deutlich dargestellt ist, ermöglicht es der Einsatz des Adapters, der durch den Hilfskörper 7 gebildet wird, die Methaneinspritzvorrichtungen 8 ohne Abwandlung des Aufbaus des Einlaßkrümmers 3 und insbesondere ohne Abwandlung der Aufnahmen 5, die ursprünglich für die Benzineinspritzvorrichtungen vorhanden waren, anzubringen.
Fig. 3 betrifft einen Dieselmotor, der ebenfalls einen Kopf 1 mit Einlaßleitungen 2 umfaßt, die mit entsprechenden Leitungen 4 des Einlaßkrümmers 3 verbunden sind. In diesem Fall wird der Hilfskörper 7 zwischen den Einlaßkrümmer 3 und den Kopf 2 eingesetzt und weist Leitungen 13 zum Leiten der zugeführten Luft auf, die Leitungen 4 des Einlaßkrümmers mit den Einlaßleitungen 2 in dem Kopf 1 des Motors verbinden. Auch in diesem Fall weist der Hilfskörper 7 Aufnahmen 9 für die Methaneinspritzvorrichtungen 8 auf, die mit der Verteilungsleitung bzw. dem Verteilungsstrang 11 in Verbindung stehen, der Methan von einem Nippel 12 aufnimmt. Darüber hinaus stehen auch in diesem Fall die Aufnahmen 9 mit Methanauslaßöffnungen 10 in Verbindung, die sich in Leitungen 13 zum Durchlassen von Luft öffnen, die in dem Hilfskörper 3 ausgebildet sind. In diesem Fall werden die Aufnahmen, die ursprünglich für die Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtungen bestimmt waren, die in dem Zylinderkopf 1 ausgebildet sind, zum Anbringen von Zündkerzen (nicht dargestellt) genutzt.
Wie aus der obenstehenden Beschreibung deutlich sichtbar wird, ermöglicht es die Erfindung, einen Benzineinspritzmotor oder einen Dieselmotor, der zuvor mit einem Zündsystem ausgestattet wird, auf einfache Weise in einen Motor mit Methanspeisung umzuwandeln, der viele Methaneinspritzvorrichtungen aufweist, die mit den verschiedenen Zylindern des Motors verbunden sind, ohne den Aufbau und die Grundform des Motors zu verändern.
In Fig. 4 und 5 bezeichnet Bezugszeichen 1 den Kopf eines Verbrennungsmotors, der ursprünglich für die Benzineinspritzung bestimmt war. An dem Kopf 1 ist ein Einlaßkrümmer 2 mit einer Vielzahl von Leitungen 3 (von denen in Fig. 1 lediglich eine sichtbar ist) befestigt, die den Zylindern des Motors jeweils Luft zuführen. An jeder Leitung 3 weist die Wand des Einlaßkrümmers eine Öffnung 4 auf, die ursprünglich die Aufnahme für die Benzineinspritzvorrichtung bildete.
Um in die Öffnung 4 sowohl die Benzineinspritzvorrichtung als auch eine weitere Methaneinspritzvorrichtung einpassen zu können, wird in jede Öffnung 4 ein röhrenförmiger Abschnitt 5 eines Adapterelementes 6 eingesetzt, das einen im wesentlichen zylindrisch geformten Körper mit einem Innenhohlraum 7 aufweist, der sich nach außen durch eine Auslaßöffnung 8 hindurch öffnet, die in Abschnitt 5 ausgebildet ist.
Die verschiedenen Adapterelemente 6 (Fig. 5) werden so in entsprechenden Aufnahmen 4 statt der Benzineinspritzvorrichtungen angebracht, mit denen der Motor ursprünglich versehen war.
Wie unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 4, 5 zu sehen ist, weist der Körper jedes Adapterelementes 6 an seinem dem röhrenförmigen Abschnitt 5 gegenüberliegenden Ende eine Aufnahme 9 koaxial zu der Auslaßöffnung 8 auf, die die übliche Benzineinspritzvorrichtung 10 aufnimmt. Daher ist letztere so angeordnet, daß ihre Achse mit der von Öffnung 4 zusammenfällt, jedoch an einer Position, die in bezug auf die herkömmliche Position in einem Motor, der lediglich mit Benzineinspritzung arbeitet, leicht nach hinten versetzt ist.
Zu jedem Zylinder des Motors gehört neben dem ersten Adapterelement 6 auch ein zweites Adapterelement 11, dessen Körper von dem ersten Element 6 getrennt und beabstandet ist und von einer Halterung 12 getragen wird. Für jeden Motorzylinder weist das entsprechende zweite Adapterelement 11 eine Aufnahme 13 für eine damit zusammenwirkende Methaneinspritzvorrichtung 14 auf. Aufnahme 13 steht mit einem Innenhohlraum 15 von Element 11 in Verbindung, der seinerseits mit dem Innenhohlraum 7 des ersten Elementes 6 über einen Gummischlauch oder dergleichen 20 in Verbindung steht, dessen Enden auf röhrenförmige Nippel 6a bzw. 11a aufgepaßt sind, die an dem ersten Adapterelement 6 und dem zweiten Adapterelement 11 vorhanden sind.
Bei dem dargestellten Beispiel (Fig. 5) sind die zweiten Adapterelemente 11 jeweils zu zweit in einem einzelnen Körper 16 zusammengefaßt, der einen Innenhohlraum 17 aufweist, der einem Methanzufuhrstrang bildet. Die beiden inneren Leitungen 17 der beiden Gruppen 16 stehen miteinander über einen Gummischlauch 18 in Verbindung, dessen Enden auf Nippel 19 aufgepaßt sind, die von Strukturen 16 vorstehen. Natürlich wäre es möglich, eine einzelne Struktur zu schaffen, die alle zweiten Adapterelemente 11 einschließt, oder umgedreht Adapterelemente 11, die alle voneinander getrennt sind. Die Position jeder Einspritzvorrichtung 14 ist, wie dies dargestellt ist, von der Auslaßöffnung 8 relativ weit beabstandet, dies stellt jedoch keinen Nachteil dar, da sich der zugeführte Kraftstoff in einem gasförmigen Zustand befindet und nicht wie bei Benzin in einem flüssigen Zustand.
Fig. 6, 7 betreffen eine zweite Ausführung, bei der die Position jeder Methaneinspritzvorrichtung weniger weit von der Auslaßöffnung 8 beabstandet ist. In diesen Figuren sind Teile, die denen in Fig. 4, 5 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Der Hauptunterschied zwischen der Lösung in Fig. 6, 7 und der in Fig. 4, 5 besteht darin, daß in diesem Fall die beiden Elemente 6, 11 in ein Teil integriert worden sind, dessen Innenhohlraum 7 mit Aufnahme 15 der Methaneinspritzvorrichtung 14 über eine Innenleitung 21 in Verbindung steht. Daher ist in diesem Fall mit jedem Zylinder ein Adapterelement 6, 11 verbunden, das von den anderen getrennt ist. Die verschiedenen Adapterelemente 6, 11 sind mit einer Verteilungsleitung bzw. einem Verteilungsstrang 23 über entsprechende Gummischläuche 24 verbunden, deren Enden auf Nippel 25 bzw. 26 aufgepaßt sind, die an dem Strang 23 und den verschiedenen Elementen 11 ausgebildet sind. Der Strang 23 wird durch ein von den Adapterelementen 6, 11 getrenntes Element gebildet und von einer Halterung 27 getragen (Fig. 6).
Wie aus der obenstehenden Beschreibung deutlich wird, kann der Motor gemäß der Erfindung sowohl bei der in Fig. 4, 5 dargestellten Ausführung als auch bei der in Fig. 6, 7 dargestellten Ausführung hergestellt werden, indem mit einfachen, schnellen und kostengünstigen Vorgängen ein Benzineinspritzmotor umgewandelt wird, und er kann wahlweise sowohl mit Benzineinspritzung als auch mit Methaneinspritzung arbeiten.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Einlaß- und Ausschubstadien in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors mit Methanspeisung als Funktion des Drehwinkels der Motorwelle darstellt. Der mit 1 bezeichnete Kreisbogen betrifft den Drehwinkelbereich der Motorwelle, in dem das Zylindereinlaßventil geöffnet ist. Pfeil R zeigt die Drehrichtung der Motorwelle. Das Einlaßventil öffnet sich, wie dargestellt, an Winkelposition A1, die beispielsweise 2º vor dem Erreichen des oberen Totpunktes durch den Kolben liegt und an einer Winkelposition A2 endet, die beispielsweise um 42a in bezug auf das Erreichen des unteren Totpunktes verzögert ist. Daher bleibt das Einlaßventil in einem Winkelbereich A der Drehung der Motorwelle offen.
Das Ausschubventil, das mit dem Zylinder verbunden ist, öffnet sich statt dessen an einer Position B1, beispielsweise um 42º vor dem oberen Totpunkt, und schließt sich an Position B2, die beispielsweise um ungefähr 2º in bezug auf den oberen Totpunkt verzögert ist. Daher bleibt das Ausschubventil über einen Winkelbereich B hinweg offen.
Gemäß der Erfindung wird die zu einem bestimmten Zylinder des Motors gehörende Methaneinspritzvorrichtung so gesteuert, daß sie das Methaneinspritzen am oberen Totpunkt ausführt, d.h., wenn das Einlaßventil bereits geöffnet ist. Auf diese Weise wird die obenbeschriebene Gefahr umgangen, daß das Luft-/Methan-Gemisch in einen anderen Zylinder des Motors eintritt und zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Gemischs in den verschiedenen Zylindern führt. Diese Funktionsweise wird so lange aufrechterhalten, wie der Motor leerläuft, oder er in jedem Fall eine Drehzahl hat, die unter einem vorgegebenen Wert, beispielsweise ungefähr 2500 U/min, liegt. Über diesem Wert wird das Einspritzen so nach vorn verschoben, daß es vor dem Öffnen des Einlaßventils ausgeführt wird. So kann das Einspritzen beispielsweise bei einer Drehzahl von 2700 U/min bei C (Fig. 8) ausgeführt werden, d.h. 90º vor dem oberen Totpunkt. Über 5000 U/min kann das Einspritzen am unteren Totpunkt ausgeführt werden.
Fig. 9 zeigt schematisch vier Methaneinspritzeinrichtungen I1, I2, I3, I4, die zu den vier Zylindern eines Verbrennungsmotors mit Methanspeisung gehören. Gemäß einem an sich bekannten Verfahren werden die vier Einspritzeinrichtungen von einer elektronischen Steuereinheit E als Funktion von Signalen S gesteuert, die die Betriebsparameter des Motors anzeigen.
Gemäß der Erfindung ist die elektronische Steuereinheit so programmiert, daß sie das Einspritzen in jeden Zylinder nach dem Öffnen des entsprechenden Einlaßventils ausführt. Das Einspritzen in jeden Zylinder wird beispielsweise wie oben erwähnt, am oberen Totpunkt ausgeführt. Diese Funktionsweise wird zumindest dann beibehalten, wenn die Drehzahl des Motors niedriger ist als ein vorgegebener Wert, beispielsweise in der Größenordnung von 2500 U/min. Über dieser Drehzahl wird das Beginnen des Einspritzens so nach vorn verschoben, daß das Einspritzen ausgeführt wird, wenn das Einlaßventil noch geschlossen ist.
Die Diagramme in Fig. 10, 11 zeigen die Vorteile der Erfindung. Das Diagramm in Fig. 10 zeigt das Dosieren, d.h. das Luft-/Kraftstoff-Gemisch in den vier Zylindern des Motors für verschiedene Drehzahlen des Motors und für verschiedene durchschnittliche Arbeitsdrücke in den Zylindern. Für jeden Betriebszustand des Motors sind vier Histogramme dargestellt, die dem Dosieren in den vier Zylindern des Motors entsprechen.
Wie in Fig. 10 zu sehen ist, die einen Methanmotor gemäß dem Stand der Technik betrifft, ist die Verteilung des Gemischs in den vier Zylindern des Motors unter verschiedenen Bedingungen nicht einheitlich.
Fig. 11 zeigt das gleiche Diagramm wie in Fig. 10 für einen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung. Da das Einspritzen in jeden Zylinder ausgeführt wird, wenn das Einlaßventil bereits geöffnet ist, ist die Verteilung des Luft-/Methan-Gemischs in den vier Zylindern des Motors im Vergleich zu der herkömmlichen Lösung erheblich einheitlicher.
Bei der vorliegenden Beschreibung sind die Einzelheiten des Aufbaus bezüglich des Methanzufuhrsystems und insbesondere der Einspritzvorrichtungen sowie des elektronischen Steuersystems für das Einspritzen und insbesondere der elektronischen Steuereinheit E nicht dargestellt, da die Komponenten auf bekannte Weise hergestellt werden können und da diese Details, für sich genommen, nicht in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen. Des weiteren macht der Wegfall dieser Details aus den Zeichnungen letztere besser verständlich.
Natürlich können bei gleichbleibendem Prinzip der Erfindung die Einzelheiten des Aufbaus und die Ausführungen in bezug auf die lediglich als Beispiel beschriebenen und dargestellten stark abweichen, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Verbrennungsmotor mit einem Methanspeisungssystem, wobei es mit einer Vielzahl von Methaneinspritzvorrichtungen (8) versehen ist, die jeweils zu den verschiedenen Zylindern des Motors gehören und in entsprechenden Aufnahmen (9) angebracht sind, die mit einer gemeinsamen Verteilungsleitung bzw. einem gemeinsamen Verteilungsstrang (11) zur Zufuhr von Methan verbunden sind, und die Aufnahmen (9) für die Einspritzvorrichtungen (8) und der gemeinsame Verteilungsstrang in einem Hilfskörper (7) ausgebildet sind, der von dem Einlaßkrümmer und dem Kopf des Motors getrennt ist, wobei der Motor des weiteren eine elektronische Steuereinheit (E) umfaßt, die die Einspritzvorrichtungen auf der Basis von Signalen steuert, die die Betriebsparameter des Motors anzeigen, um so die Methaneinspritzung in jedem Zylinder auszuführen, und zwar wenigstens dann, wenn die Drehzahl des Motors unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, wobei das Einlaßventil des Zylinders bereits geöffnet ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 mit Funkenzündung, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskörper (7) eine Vielzahl von Vorsprüngen (6) aufweist, durch die hindurch Methanauslaßöffnungen (10) ausgebildet sind, die mit entsprechenden Aufnahmen (9) der Einspritzvorrichtung (8) fluchtend sind, wobei die Vorsprünge (6) in damit zusammenwirkenden Aufnahmen (5) angebracht sind, die ursprünglich in dem Einlaßkrümmer (3) zur Aufnahme von Benzineinspritzvorrichtungen vorhanden waren.

3. Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hilfskörper (7) zwischen dem Einlaßkrümmer (3) und dem Motorkopf (1) befindet und Leitungen (13) zum Durchlassen der dem Motor zugeführten Luft durch ihn hindurch ausgebildet sind und die zusammenwirkenden Leitungen (4, 2), die in dem Einlaßkrümmer (3) ausgebildet sind, und den Motorkopf (1) miteinander verbinden, wobei der Hilfskörper (7) des weiteren eine Vielzahl von Methanauslaßöffnungen (10) aufweist, die mit den Aufnahmen (9) für die Methaneinspritzvorrichtungen (8) fluchtend sind und jeweils mit der Leitung (13) zum Durchlassen der Luft in Verbindung stehen, die in dem Hilfskörper (7) ausgebildet ist.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zylinder das Einspritzen von der Steuereinheit (E) so gesteuert wird, daß es am oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens stattfindet.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er für jeden Zylinder des Motors ein Adapterelement umfaßt, das sowohl mit einer Aufnahme (9) für eine Benzineinspritzeinrichtung (6, 11) als auch mit einer Aufnahme (13) für eine Methaneinspritzeinrichtung (10) versehen ist, wobei das Adapterelement (6, 11) einen Innenhohlraum (7) aufweist, der mit den Aufnahmen (9, 13) in Verbindung steht und sich in eine Auslaßöffnung (8) hinein öffnet, wobei die Auslaßöffnung (8) durch einen Abschnitt (5) des Adapterelementes (6, 11) hindurch ausgebildet ist, der in eine Aufnahme (4) des Motors eingepaßt wird, die ursprünglich zur Aufnahme der Benzineinspritzvorrichtung (10) bestimmt war, wobei die Vorrichtung des weiteren eine Verteilungsleitung bzw. einen Verteilungsstrang (17, 23) umfaßt, der allen Methaneinspritzvorrichtungen (14) Methan zuführt.

6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zylinder des Motors ein Adapterelement vorhanden ist, das ein erstes Element (6) aus einem Stück enthält, das den Abschnitt (5) mit der Auslaßöffnung (8) und die Aufnahme (9) der Benzineinspritzvorrichtung (10) enthält, sowie ein zweites Element (11), das die Aufnahme (13) für die Methaneinspritzvorrichtung (14) enthält und in einem Abstand zu dem ersten Element (6) angeordnet ist und damit über eine Verbindungsröhre (20) verbunden ist, die die Auslaßöffnung (8) des ersten Elementes mit der Aufnahme (13) der Methaneinspritzvorrichtung (14) verbindet, die an dem zweiten Element (11) ausgebildet ist.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Zylinder des Motors ein Adapterelement (6, 11) vorhanden ist, das den Abschnitt (5) mit der Auslaßöffnung (8) und Aufnahmen (9, 13) sowohl der Benzineinspritzvorrichtung (10) als auch der Methaneinspritzvorrichtung (14) enthält.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Elemente (11) der Adapterelemente, die zu den verschiedenen Zylindern des Motors gehören, entweder alle zusammen oder in Gruppen in einer einzelnen Struktur (11) ausgebildet sind, die des weiteren einen Hohlraum (17) enthält, der als eine Verteilungsleitung bzw. ein Verteilungsstrang zur Zufuhr von Methan wirkt.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungsleitung bzw. der Verteilungsstrang zur Zufuhr von Methan durch ein Element (23) gebildet wird, das von den Adapterelementen (6, 11) getrennt ist, die jeweils über eine Verbindungsröhre (24) damit verbunden sind.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verbindungsröhre ein Schlauch aus Gummi oder dergleichen ist, dessen Enden auf zusammenwirkende Nippel (6a, 11a, 25, 26) aufgepaßt sind, die an den verbundenen Elementen vorhanden sind.