(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つのピストンシリンダーを備えた内燃機関に関し、該内燃機関はピストンシリンダーの燃焼室（５）内への水素ガス及び酸素ガスの分離した供給のための２つの入口開口部（４）を備えるケーシング（３）内に収容された双子形ガスインジェクター（２）を有し、ケーシングは、電気式の圧力及び時間制御可能な２つの入口弁（６）並びにノズルニードル（７）を備え、燃焼室は燃焼生成物の排出のための出口開口部（１５）を有し、燃焼室の燃焼室周壁は熱分解式触媒（２０）によって形成され、熱分解式触媒は、互いに離間して同軸に配置された２つの中空円筒（２５，２６）を含み、両方の中空円筒は中間室（２７）を形成し、中空円筒の中間室を画成する周壁は、内側の中空円筒に作用する燃焼熱の放出のための金属被覆（２８）を備え、外側の中空円筒は、水の供給のための入口開口部（２９）、酸水素ガスの送り出しのための出口開口部（３０）、並びに水供給制御のための温度センサー（３１）を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのピストンシリンダーを備えた内燃機関において、前記ピストンシリンダー（１）の燃焼室（５）内への水素ガス及び酸素ガスの分離した供給のための２つの入口開口部（４）を備えるケーシング（３）内に収容された双子形ガスインジェクター（２）を有しており、前記ケーシング（３）は、電気式の圧力及び時間制御可能な２つの入口弁（６）並びにノズルニードル（７）を備えており、前記燃焼室（５）は燃焼生成物の排出のための出口開口部（１５）を有しており、前記燃焼室の燃焼室周壁は熱分解式触媒（２０）によって形成されており、該熱分解式触媒は、互いに離間してかつ互いに同軸に配置された２つの中空円筒（２５，２６）を含んでおり、該両方の中空円筒は中間室（２７）を形成しており、前記中空円筒（２５，２６）の、前記中間室（２７）を画成する周壁は、前記中空円筒のうちの内側の中空円筒（２５）に作用する燃焼熱の放出のための金属被覆（２８）を備えており、前記中空円筒のうちの外側の中空円筒（２６）は、水の供給のための入口開口部（２９）、酸水素ガスの送り出しのための出口開口部（３０）、並びに水供給制御のための温度センサー（３１）を備えていることを特徴とする、内燃機関。
【請求項２】
燃焼室の出口開口部（１５）は、カム軸（１６）によって制御可能なばね付き弁（１７）によって開閉されるようになっている請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
ケーシング（３）の入口弁（６）はそれぞれコイル（８）、可動子（９）及び圧縮ばね（１０）を含んでいる請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
ばね付き弁（１７）は、下死点から上死点の直前までの約１６０度のピストン位置で開かれるようになっている請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
内燃機関は、空気入口開口なしに形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関
【請求項６】
内燃機関は、シリンダー当たり７２０度若しくは３６０度の点火角度でかつ４サイクル若しくは２サイクルで運転されるように構成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのピストンシリンダーを備えた内燃機関に関する。
【０００２】
慣用の内燃機関においては、シリンダーの燃焼室内での化石質、バイオマス、固形若しくはガス状の燃料若しくはエネルギー担体の燃焼に基づき、有害物質、例えば窒素酸化物（ＮＯx）、二酸化炭素（ＣＯ2）、すす、若しくは粒子状物質が発生している。
【０００３】
本発明の課題は、上述の欠点を回避して、できるだけ環境に優しい、つまり環境負荷の少ない運転の可能な内燃機関を提供することにある。
【０００４】
前記課題を解決するために本発明に基づく構成では、少なくとも１つのピストンシリンダーを備えた内燃機関において、内燃機関は、ピストンシリンダーの燃焼室内への水素ガス及び酸素ガスの互いに分離した供給（個別供給）のための２つの入口開口部（流入開口部）を備えるケーシング内に収容された双子形ガスインジェクター（ツイン・ガスインジェクター又はダブル・ガスインジェクター）を有しており、この場合にケーシングは、電気式の圧力及び時間制御可能な２つの入口弁並びに該核入口弁に配設されたノズルニードルを備えており、燃焼室は燃焼生成物の排出のための出口開口部（流出開口部）を有しており、燃焼室の燃焼室周壁は熱分解式触媒によって形成されており、熱分解式触媒は、互いに離間してかつ互いに同軸に配置された２つの中空円筒（シリンダー）を含んでおり、両方の中空円筒は該中空円筒間に中間室（中空室）を形成しており、中空円筒の中間室を画成する周壁は、中空円筒のうちの内側の中空円筒に作用する燃焼熱の放出のために金属被覆を備えており、中空円筒のうちの外側の中空円筒は、水の供給のための入口開口部（流入開口部）、酸水素ガスの送り出しのための出口開口部、並びに水供給制御のための温度センサーを備えている。
【０００５】
本発明に基づく構成により、有害物質の発生を避けることができるようになっている。
【０００６】
本発明の実施態様では、燃焼室の出口開口部は、１回転中に２回の開放作動を行う二重作動式（ダブル作動式）のカム軸によって制御可能なばね付き弁（排出弁）によって開閉されるようになっている。ケーシングの入口弁はそれぞれコイル、可動子若しくは接極子及び圧縮ばねを含んでいる。ばね付き弁は、下死点から上死点の直前までの約１６０度の間での所定のピストン位置で開かれるようになっている。本発明に基づく内燃機関は、空気入口開口なしに形成され、つまり空気入口開口（空気吸入孔）を備えていない。有利な実施態様では内燃機関は、シリンダー当たり７２０度若しくは３６０度の点火角度でかつ４サイクル若しくは２サイクルで運転されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に基づく内燃機関の一部分の概略的な断面図
【図２】双子形ガスインジェクターの概略的な断面図
【図３】本発明に基づく内燃機関全体の概略図
【０００８】
次の本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図１及び図２に示す本発明に基づく内燃機関は、少なくとも１つのピストンシリンダー１、及びケーシング３内に受容された少なくとも１つの双子形ガスインジェクター２を含んでおり、ケーシングは、水素ガス（Ｈ2）及び酸素ガス（Ｏ2）であるエネルギー担体を燃焼室５内へ２対１の割合で分離して供給するための２つの入口開口部４を備えており、この場合に、ケーシング３内に離間して配置された２つのノズルニードル７を介したエネルギー担体の供給は、２つの電気式の圧力及び時間制御可能な入口弁６によって運転条件に基づき正確に制御されるようになっている。２つの入口弁６は、それぞれ１つのコイル８、１つの可動子９及び１つの圧縮ばね１０を含んでいる。
【０００９】
本発明に基づく内燃機関は、空気入口開口を備えておらず、それというのは酸素ガスと水素ガスとの反応のために、空気供給を必要としないからである。始動過程時にはずみ車を設けてないので、図３に示すクランク軸１１は、電気式のスターター（図示省略）によって駆動（始動）されるようになっており、この場合に上死点の直前のピストン位置で、双子形のガスインジェクター２はｍｓ領域の水素ガス及び酸素ガスをシリンダー１の燃焼室５内に導入するようになっている。冷間始動時（冷態始動時）には、導入された水素と酸素とから２：１の割合で成る混合ガス（酸水素ガス）は、外部点火、例えば火花点火によって、若しくはグロープラグによって燃焼させられる。約摂氏７００度の一定の温度を達成した後には、外部点火は遮断され、混合気は所定のピストン位置に適合して自己点火（自己着火）されるようになっている。引き続く作動サイクルでは、混合ガスは摂氏３０００度までの温度で燃焼して、水分子を生成し、この場合に混合ガスの圧力及び体積増大によってピストン１２はシリンダー１内を下死点へ運動させられる。クランク軸１１に結合されている慣性質量１３は、ピストン１２を上死点へ導くようになっており、下死点から上死点の直前までの約１６０度の所定のピストン位置で、シリンダーヘッド１４内に配置された出口開口部１５は、二重作動式のカム軸１６によって制御可能なばね付き弁１７を用いて開かれて、水分子は排気水タンク１８内へ導かれる。排気水タンク１８内に捕集された水分子は、純水タンク１９へ送られ、次いで、内燃機関の燃焼室外周壁を形成する熱分解式触媒２０へ供給され、熱分解式触媒２０は水分子を熱によって水素ガスと酸素ガスとに分解するようになっている。形成された混合ガスは、冷却水タンク２１へ導かれ、冷却水タンク２１はわずかに存在する水蒸気を水に凝縮するようになっている。次いで、純粋な水素・酸素・混合ガスはガス分離装置２２へ供給され、ガス分離装置は水素ガスを酸素ガスから分離するようになっている。次いで、分離されたガスは高圧縮機２３内で圧縮されて、貯蔵装置２４内に蓄えられて、エネルギー担体として内燃機関に再び供給されるようになっている。
【００１０】
熱分解式の触媒２０は、互いに所定の間隔を置いて、有利には１乃至２ｍｍの間隔を置いて互いに同軸に配置され、つまり互いに離間してかつ互いに同軸に配置された２つの中空円筒２５，２６を含んでおり、両方の中空円筒２５，２６は中間室２７を画成しており、中間室２７は金属被覆２８を備えており、金属被覆は有利にはプラチナ、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム等から成っている。外側の中空円筒（シリンダー）２６は、水の供給のために下方端部（クランク軸側端部）の近傍を半径方向に延びる入口開口部２９を備え、かつ冷却水タンク２１への酸水素ガスの送り出しのために上方端部（シリンダーヘッド側端部）の近傍を半径方向に延びる出口開口部３０を備えている。内側の中空円筒２５の燃焼室５内でのエネルギー担体の燃焼に基づき生じる熱は、内側の中空円筒２５にプラチナから成る金属被覆２８を施してある場合には該金属被覆２８を約１２００℃の温度に加熱して灼熱状態にするようになっている。入口開口部２９を経て中間室２７内に流入する水は、強く加熱された中空円筒２５，２６によって直接に高温の水蒸気（２Ｈ2Ｏ）に移され、この場合に、水蒸気とプラチナ被覆２８との相互作用に基づき高温の水蒸気分子は、酸水素ガス（２Ｈ2＋Ｏ2）、つまりガス状の水素（２Ｈ2）と酸素（Ｏ2）とから成る混合気に体積比Ｈ：Ｏ＝２：１で熱分解される。出口開口部３０の上流に配置された温度センサー３１によって、水供給は、灼熱するプラチナ被覆２８の温度が、形成される高温の水蒸気を約１２００℃の理想的な温度で一定に保つように制御される。
【００１１】
本発明に基づく内燃機関は、４サイクルでも２サイクルでも運転され、それというのは独自の吸気サイクル及び圧縮サイクルを必要としないからである。したがって点火角度を運転中には７２０度から３６０度に切り換えることができ、これによって内燃機関の出力の増大は遅れることなく可能である。
【００１２】
本発明の利点は、環境負荷につながる有害物質、例えば窒素酸化物（ＮＯx）や、二酸化炭素（ＣＯ2）や、すすや、微粒子等を発生させないことにある。本発明は、発明思想の枠内で種々に変更して用いられるものである。実施例では内燃機関として円形ピストン式機関を用いてある。
【符号の説明】
【００１３】
１  ピストンシリンダー、  ２  双子形ガスインジェクター、  ３  ケーシング、  ４  入口開口部、  ５  燃焼室、  ６  入口弁、  ７  ノズルニードル、  １０  圧縮ばね、  １１  クランク軸、  １２  ピストン、  １３  慣性質量、  １４  シリンダーヘッド、  １５  出口開口部、  １６  カム軸、  １７  ばね付き弁、  １８  排気水タンク、  １９  純水タンク、  ２０  熱分解式触媒、  ２１  冷却水タンク、  ２２  ガス分離装置、  ２３  高圧縮機、  ２４  貯蔵装置、  ２５，２６  中空円筒、  ２７  中間室、  ２８  金属被覆、  ２９  入口開口部、  ３０  出口開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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