CH202930A - Verbrennungskraftmaschine mit Fremdzündung. - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine mit Fremdzündung.

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CH202930A
CH202930A CH202930DA CH202930A CH 202930 A CH202930 A CH 202930A CH 202930D A CH202930D A CH 202930DA CH 202930 A CH202930 A CH 202930A
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CH
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ignition chamber
valve
air supply
air
supply line
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English (en)
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Bard Fitzgerald Willia Maurice
Ratcliffe Thomas
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Fitzgerald William Maurice Bar
Ratcliffe Thomas
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/02Engines characterised by precombustion chambers the chamber being periodically isolated from its cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2720/00Engines with liquid fuel
    • F02B2720/15Mixture compressing engines with ignition device and mixture formation in the cylinder
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Description


  Verbrennungskraftmaschine mit Fremdzündung.    Gegenstand vorliegender Erfindung ist  eine Verbrennnugskraftmaschine mit Fremd  zündung und mit einer Zündkammer von  konstanten Volumen, die gegenüber dem Ar  beitszylinder     unbeweglich        angeordnet,    mit  ihm über ein Ventil verbunden und au eine  Luftzuteilung angeschlossen ist, welche so  wohl am Eintritt als auch vor der     Zünd-          kammer    mit Ventilen versehen ist.

   Die er  findungsgemässe Ausbildung besteht nun  darin, dass die Luft sowohl in der Luft  zuleitung als auch in der Zündkammer auf  den Eompressionsenddruck verdichtet und  der Brennstoff der Luft frühestens beim Ein  tritt der Luft in die Zündkammer zugefügt  wird, dass die Ventile am Ein- und Austritt  der Luftzuleitung am Ende der Kompression  vor der Zündung geschlossen werden, so dass  in der Luftzuleitung komprimierte Luft auf  gespeichert wird, dass ungefähr am Anfang  des Expansoinskubes das Ventil zwischen,der  Zündkammer und dem Arbeitszylinder ge-    öffnet, und     später    wenn der     Druck    in der  Zündkammer auf den Druck in der Luft  zuleitung gesunken ist, das Ventil zwischen  der Zündkammer und der Luftzuleitung ge  öffnet wird,

   so dass die Züundkammer durch  die aus der Luftzuleitung einströmende kom  primierte Luft gespült wird, und dass dann  das Ventil zwischen der Zündkammer und  dem Arbeitszylinder geschlossen wird, um  das Spülen zu unterbrechen.  



  Als Ausführungsbeispiele der Erfindung  sind in den Zeichnungen zwei Explosions  motoren dargestellt.     -          Fig.    1 zeigt in kleinerem Massstab als die  übrigens Figuren, zum Teil eine Seitenansicht,  zum Teil einen Schnitt des ersten Motors  nach der Linie 1-1 der Fig. 2;  Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt nach der  Linie 2-2 der Fig. 5;  Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt nach der       Linie    1-1 der     Fig.    2;       Fig.    4 ist     ein        Grundriss;         Fig. 5 ist ein.

   Teil eines Vertikalschnittes  nach der Linie 5-5 der Fig. 2;  Fig. 6 ist ein Teileines Vertikalschnitte       und    zeigt die Mittel zum     Betätigen    der  Ventile;  Fig. 7 und 8 zeigen Details im Aufriss;  Fig. 9 zeigt ein Indikator-D)iagramm der  Maschine;  Fig. 10 ist ein Querschnitt durch dien  zweiten Motor;  Fig. 11 zeigt Details im Aufriss und  Fig. 12 ein Indikator-Diagramm dieses  Motors.  



  In einem wassergekühlten Zylinder 2 ar  beitet gemäss Fig. 1 bis 9 ein Kolben 1 der  über die Kolbenstange 3, den in Führungen 5  gleitenden Kreuzkopf 4 und die Pleuelstange  6 mit der Kurbelwelle 7 verbunden ist. Im  Zylinderboden sind zwei Einlassventile 8 und  zwei Auslassventile 9 angeordnet. Die Einlass  ventile stehen über eine in der Zeichnung  nicht gezeigte Ansaugleitung mit der Atmo  sphäre in Verbindung. Au die Auslassventile  9 schliessen sich Leitungen 10 an, die in eine  Kammer 11 münden. Diese Kammer 11 steht  über ein von     einer    schwachen Feder belaste  tes Rückschlagventil 12 mit einer     Zünd-          kammer    13 in Verbindung.

   Die Leitungen  10, die Kammer 11 und ,das Ventil 12 sind  vollständig im Wassermantel des Zylinders 2  angeordnet, derart, dass sie gekühlt sind. In  die Zündkammer 13 sind eine Zündkerze 14  und ein Brennstoffspritzventil 15 eingesetzt,  welchem der Brennstoff, zweckmässigerweise  Benzin, von der Brennstoffpumpe 70 zu  geführt wird. Die Zündkammer 13 steht über  ein Ventil 17 mit dem Arbeitsraum des Zy  linders 2 über dem Kolben 1 in Verbindung.  Der Auslass aus dem Zylinder erfolgt über  ein Ventil 18.  



  Die Ventile 8 und 9 werden durch Nocken  20 bezw. 21 über Stossstangen 22 bezw. 23  betätigt. Die Stossstange 22 wirkt auf einen  Hebel 24, der auf eine Welle 25 aufgekeilt  ist, die ein Hebelpaar 26 trägt. Die Hebel 26  wirken auf die Ventilspindelnder Ventile B.  Die Stossstange 23 wirkt auf einen auf die  Welle 30 aufekeilten Hebel 29. Auf der    Welle 30 sitzt ein Hebelpaar 31, das auf  T-förmige Hebel 32 auf eine Welle 33 ein  wirkt. Jeder der T-förmigen Hebel greift mit  einem Arm in einen Bügel einer der Spindeln  der Ventile 9. Jedes Ventil 9 wird durch eine  Feder 34, die mit dem dritten Arm des  Hebels 32 verbunden ist, in die Schliesslage  gezogen.  



  Das Ventil 17 wird durch einen Nocken  40 über eine Stossstange 41 betätigt, die auf  einen auf der Welle 43 aufgekeilten Hebel  42 einwirkt. Die Welle 43 trägt ihrerseits  einen Hebel 44, der in einen Bügel der Ventil  spindel des Ventils 17 greift. Das Ventil 18  wird durch einen Nocken 50 über die Stoss  stangen 51 betätigt, die auf einen Hebel 52  einwirkt. Der Hebel 52 ist auf der Welle 43  drehbar     angeordnet    und trägt ein Zahn  seigiuent 53, das mit einem entsprechend ge  zahnten Segment 54 am Hebel 55 in Eingriff  steht. Dieser sitzt auf der Welle 56 und  wirkt auf die Spindel des Ventils 18.  



  Die Wirkungsweise der beschriebenen  Verbrennungskraftmaschine ist folgende:  Die Luft wird beim Aufwärtsgang des  Kolbens 1 über die Ventile 8 in die untere  Zylinderseite angesogen und     während    dem       Arbeitshube    des     Kolbens,    über die Ventile 9  in die     gekühlten    Leitungen 10 und die  Kammer 11     gedrückt.    Von :der     Kammer    11       gelangt    die Luft über     das.    Ventil 12 in die  Zündkammer 13.

   Die     Förderung    der Luft in  die Zündkammer 1.3 ist mit der     Beendigung     des     Abwärtchubes        des        Kolbens    1     beendigt     und die Luft in der     Zündkammer    13 bleibt  während eines     grossen    Teils des     Aufwärts-          hubes    des     Kolbens    1 in der     Kammer    13 auf  gespeichert.

   Der Brennstoff     kann,    gegen das  Ende der Kompression oder     unmittelbar    nach  erfolgter Kompression in die     Zündkammer          eingespritzt    werden, so dass für die     Mischung     in der Luft genügend Zeit bleibt, insbeson  dere     weil    die Luft     verhältnismässig    heiss ist.  



  Die Zündung .der     Ladung    in der Kammer  13 erfolgt durch Zündkerze 14, bevor der  Kolben 1 das Ende     seines        Aufwärtshubes    er  reicht hat, so dass sich in :der Kammer     13!    ein       beträehtl.icher        Druck        ausbildet,    :der am Ende      des Aufwärtshubes,     wenn        das    Volumen im  Arbeitszylinder ein Minimum ist, sobald das  Ventil 17 öffnet, auf letzteren einwirkt.  



  Aus dem Indikator-Diagramm in Fig. 8,  in welchem die Drucke in at über dem  Kolbenweg aufgetragen sind, ist gensichtlich,       das    die     Luft    auf der Unterseite des Kolbens  entsprechend der Linie A-B angesaugt und  entsprechend der Linie B-C komprimiert  wird. Im Punkte C öffnen die Ventile 9 und  der Druckanstieg erfolgt im     Kompresssions-          raum    des Zylinders, in den Kanälen 10, der  Kammer 11 und der Zündkammem 13 gemein  sam entsprechend der Linie C-D.

   Am     An-          fang        des     nachdem Schliessen  der Ventile 9 fällt der Druck im Kom  pressionsraum entsprechend der Linie D-A,  während beim Aufwärtshub des Kolbens der  Druck in der Zündkammer 13, infolge der  Wärmeverluste durch die Kühlung ent  sprechend der Linie D-E leicht abfällt. Die  Zwndung erfolgt im Punkts E wenig vordem  Ende des Aufwärtshubes des Kolbens. Der  Druck steigt rasch entsprechend der Linie  E-F. Das Ventil 17 öffnet sieh ungefähr  im     Punkte    F, worauf eine     Ausdehnung    ent  sprechend der Linie F, G, H stattfindet. Im  Punkte H ist Ventil 17 immer noch offen.

    Da der Druck in der Kammer 13 nun unter  denn Druck in den Räumen 10, 11 sinkt,  öffnet das Ventil 12 und die Ausdehnung im  Arbeitszylinder, in der Zündkammer 13 und  in den Räumen, 10, 11 geht weiter     entspre-          c    henc der Linie H-I, wobei die frische Luft  aus den Räumen 10 und 11 in die     Zünd-          kammer    13 strömt und dort die     Verbren-          nungbsprodukte    ausfegt. Im Punkte 1 schliesst  das Ventil 17, worauf die Ausdehnung im  Arbeitszylinder allein entsprechend der Linie  1-J erfolgt.

   Dias Auslassventil 18 öffnet       ungefähr    im     Punkte    J und     während    sich der  Kolben aufwärts bewegt erfolgt der Auspuff  entsprechend der Linie J-K. Im Punkte K  sohliesst sich das Auslassventil 18.  



  Der Druck in den Kanälen 10 und in der  Kammer 11 fällt -nach der Kompression ent  sprechend den Linnen D-L und r-H,  worauf das Ventil 12 öffnet und der Druck    mit dem Druck im Zylinder entsprechend der  Linie H-I fällt. Nach den Schluss des Ven  tils 17 bleibt der Druck in den Räumen 10,  11 und 13 ungefähr konstant entsprechend  der Linie I-C. Wenn im Punkte C der  Druck im Kompressionsraum des Zylinders  den Druck in den Räumen 10 und 11 erreicht,  öffnen die Ventile 9 beim Punkte C, worauf  der Druck, wie beschrieben, entsprechend der  Linie C-D infolge der Kompression während  dies zweiten Teile der Abwärtsbewegung des  des  Kolbens ansteigt.  



  Die gezeichnete Maschine arbeitet also im  Zweitakt und hat den Vorteil, dass die Ver  brennungsprodukte, bei der Aufwärtsbewe  gung des Kolbens aus dem Arbeitsraum  praktisch vollständig ausgestossen werden.  Die Maschine arbeitet vorteilhaft mit einem  Kompressionsverhältnis von etwa 14 : 1.  



  Die Querschnittflächen der Kanäle 10  und der Kammer 11 sind genügend gross, um  übermässige Reibungsverluste beim Über  strömen zu vermeiden. Das gesamte Volumen  der Kanäle 10 und der Kammer 11 ist un  gefähr gleich dem vierfachen Volumen der  Züudkammer 13.  



  Natürlich könnten die Ventile 8 und 9  auch als Rückschlagventile ausgebildet sein.  Bei dem in den Fig. 10 biss 12 dargestell  ten Explosionsmotor gleitet ein Differential  kolben 110 einem Zylinder 111, der von  einem Wassermantel 112 umgeben ist. Der  Kolben 110 arbeitet auf eine Kurbelwelle,  die sich im Sinne des Pfeils in Fig. 10 dreht.  Im Zylinderkopf sind unter Wirkung von  Federn 1i1, 124 stehende Aus- bezw. Einlass  ventile 104 bezw. 105 vorgesehen. Der Diffe  rentialkolben 110 kompromiert auf der un  tern Seite im Kompressionsraum 114 Luft.  Der Kompressionsraum 114 stellt über ein  Eiulassventil 101 und eine Leitung 115 mit  der Atmosphäre in Verbindung.

   Das Ventil       1011    steht     unter    dem     Ednflüss'einer    Feder 116  und     arbeitet        automatisch;    es,     könnte        jedoch     auch     gesteuert        werden.        Der    Kompressions  raum 114     ist    mit     einem        Auslassventil        1,0e2          versehen,

          das    unter .der     Wirkung        einer    Feder       1.'17        steht.    Von der Stärke dieser     Feder    117      hängt der Druck, auf welchen die Ladung  im Kompressionsraum 114 komprimiert wird,  ab. Hinter dem Ventil 102, wird die Luft  durch eine den Wassermantel 112 durch  setzende flache     Leitung    118 zur Zündkammer  119 geführt. Die Leitung 18 könnte auch mit  einem besonderen vom Kühlmantel 112 un  abhängigen     Kühlmantel    versehen     sein,    oder  sie könnte auch luftgekühlt sein.

   Der Einlass  von der Leitung 118 in die Zündkammer 119  wird durch ein automatisches Ventil 103 be  herrscht, das mit einer schwachen Feder 120  belastet ist. Eine Zündkerze 127 ist in die  Zündkammer 119 eingesetzt. Das die Verbin  dung zwischen dem Arbeitsraum 113 und der  Zündkammer 119 herstellende Ventil 104  wird durch die Feder 121 geschlossen und  durch einen Nocken 122 und einen Hebel 12i3  (Fig. 11) geöffnet. Das Auslassventil 105  wird durch die Feder 124 geschlossen und  durch einen Nocken 122 und einen Hebel 123  (Fig. 11) geöffnet.  



  Der Brennstoff wird der Luft entweder  in der Zündkammer oder beim Eintritt in  dieselbe zugeführt. Zu diesem Zwecke kann  eine Einspritzdüse entweder in die     Zünd-          kammer    oder in das obere Ende der Leitung  118 eingesetzt sein.  



  Die Zündkammer 119 wird während der  Abwärtsbewegung des Kolbens 110 mit Luft  gefüllt. Während der Aufwärtsbewegung des  Kolbens 1L0 wird die Ladung in der     Zünd-          kammer    119 aufgespeichert. Die Zündung er  folgt mittels der Zündkerze 127 zweck  mässig, wenn der Kolben sich dem Ende seines  Aufwärtshubes nähert. Das Ventil 104 wird  geöffnet, bevor die Verbrennung beendigt ist,  so dass die Verbrennung sich in den Zylinder  113 fortsetzt.  



  Nach dem Indikator-Diagramm gemäss  Fig. 12 wird die Luft in den Raum 114 ent  sprechend der Linie 130, 131 eingesaugt und  dort entsprechend der Linie 1'31, 132 kompri  miert. Im Punkte 132 öffnet sich das Ventil  102 und der Druck im Raum 114, der Lei  tung 118 und Kammer 119 folgt der Linie  13.2, 133. Am Anfang des Aufwärtshubes  fällt der Druck im Raum 114 entsprechend    der Linie 133, 130 während beim     Aufwärts-          hube    des Kolbens der Druck in der Kammer  119 entsprechend der Linie 133, 134 leicht  fällt. Die Zündung erfolgt im Punkte 134  kurz vor dem Ende des     Aufwärtshubes        des     Kolbens.

   Der Druck steigt rasch entspre  chend der Linie 134, 135 und das Ventil 104  öffnet angenähert im Punkte 135, worauf  die Expansion     entsprechend    der Linie     135,     136, 1k37 erfolgt. Im Punkte 137 ist Ventil  104 immer noch, offen und der Druck in der  Kammer 119 wird nun geringer als der  Druck in der Leitung 118, so dass sich das  Ventil 103 öffnet und die Expansion sich im  Arbeitsraum 113, in der Zündkammer 119  und der Leitung 118 entsprechend der Linie  137, 138 weiter fortsetzt. Die aus der Leitung  118 ausströmende Luft spült die in der  Zündkammer verbleibenden Verbrennungs  produkte heraus. Im Punkte 138 schliesst sich  das Ventil 10d, worauf im Arbeitsraum 113  allein die Expansion sich entsprechend der  Linie 138, 139 weiter fortsetzt.

   Das Auslass  ventil 105 öffnet annähernd im Punkte 139  und wenn sich der Kolben aufwärts bewegt.  erfolgt der Auspuff entsprechend der Linie  139, 140 in welch letzterem Punkte das Ventil  105 geschlossen wird und die Kompression  im     Arbeitszylinder    entsprechend der Linien  140, 135 erfolgt.  



  In der Leitung 118 fällt der Druck all  mählich nach dem Ende der     Kompressions-          periodeder    Kühlung wegen entsprechend der  Linie 133, 134 während dem Aufwärtshube  des Kolbens 110 und während das ersten  Teils der Abwärtsbewegung des Kolbens 110,  entsprechend der Linie 141, 137, worauf der       Druck    mit der     Exparn@sion    im Zylinder 110  entsprechend der Linie 137, 138 fällt,     bis    das  Ventil 1,04     schliesst.        Der        Druck    in der Lei  tung- 118 bleibt dann entsprechend der Linie  13,8, 132     ungefähr        konstant,

          bis    das Ventil  1.021 öffnet,     worauf    der Druck     entsprechend     der Linie 132,     1.3,3        entsprechend    .der     Küm-          pression    während des     letzten    Teils der     Ab-          wärtsbewegung        .des        Kolbens    110     ansteigt.     



       Bei    einer     mehrzylindrigen    Maschine kann  die Luftladung für einen Zylinder durch den      Kolbeneines andern Zylinders verdichtet  werden und es kann eine gemeinsame Lei  tung zwischen zwei benachbarten Zylindern  über gesteuerte Ventile zu den Zündkammern  der beiden Zylinder führen. Die Maschine  gemäss der Erfindung kann mit Gas oder mit  Leichtöl, z. B. Benzin, oder mit Paraffin  oder mit Schweröl laufen. Die zur     Zünd-          kammer    führende Leitung wird zweckmässig  gekühlt, damit ohne Vorzündungen ein ver  hältnismässig hoher Kompressionsdruck er  reicht werden kann.  



  Bei der Maschine gemäss Fig. 1 bis 9, wo  die     Kompression    der     Luftladung    auf der  Kolbenunterseite bewirkt wird, wird erreicht,  dass, obwohl die Maschine als Zweitakt  maschine arbeitet, doch wie bei einer Viertakt  maschine die Verbrennungsprodukte vom  Kolben aus dem Arbeitszylinder heraus  geschoben werden.  



  Bei den beschriebenen Maschinen wird  die Ladung zum Beispiel während eines  halben Kolbenhubes in der Zündkammer auf  gespeichert, was eine gute Mischung zwi  schen Brennstoff und Luft ergibt.  



  Ein weiterer Vorteil der beschriebenen  Maschiuen besteht darin, dass wenn das Ven  til zwischen der Zündkammer und dem Ar  beitszylinder geschlossen gehalten wird, die  Zündung in der Zündkammer viel früher er  folgen kann, als dies sonst möglich wäre. Es  bildet sich in der Zündkammer ein hoher Ver  brennungsdruck, der am Ende des Aufwärts  hubes sofort in den Arbeitszylinder über  führt werden kaum.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verbrennungskraftmaschine mit Fremd zündung und mit einer Zündkammer von konstantem Volumen, die gegenüber dem Ar beitszylinder unbeweglich anlgeordnet, mit ihm über ein Ventil verbunden und an eine Luftzuleitung angeschlossen ist, welche so wohl am Einstritt als auch vor der Zünd- kammer mit Ventilen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, d2,3 ,die Luft sowohl in der Luftzuleitung als auch in der Zündkammer auf den Kompressionsenddruck verdiohtet und der Brennstoff der Luft frühestens beim Eintritt der Ludt in die Zündkammer zu gefügt wird,
    dass die Ventile am Ein- und Austritt der Luftzuleitung am Ende der Kompression vor der Zündung geschlossen werden, so dass in der Luftzuleitung kompri mierte Luft aufgespeichert wird, dass un gefähr am Anfang des Expansionshubes das Ventil zwischen der Zündkammer und dem Arbeitszylinder geöffnet, und später wenn der Druck in der Zündkammer auf den Druck in der Luftzuleitung gesunken ist, das Ventil zwischen der Zündkammer und der Luftzuleitung geöffnet wird, so dass die Zündkammer durch die aus der Luftzuleitung einströmende komprimierte Luft gespült wird, und dass dann das Ventil zwischen der Zündkammer und dem Arbeitszylinder ge schlossen wird,
    um duz Spülen zu unter- brechen. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verbrennungskraftmaschine nach Patent anspruch, die im Zweitakt arbeitet, da durch gekennzeichnet, dass Mittel vor gesehen sind, um die Luftzuleitung zu kühlen, und Mittel, um die Zündkammer und die Luftzuleitung während des zweiten Teils des Expiansionshubes auf -den vollen Kompressionsdruck aufzuladen, wobei das Brennstoff-Luftgemisoh vor Be ginn des Expansionshubes entzündet wird und vorher wenigstens während eines Teils des dem Expansionshub folgenden Hubes in der Zündkammer aufgespeichert ist, um ein gut brennbares Gemisch zu erzeugen. 2.
    Verbrennungskraftmaschine nach Patent- anspruch und Unteranspruch 1, die ein- fachwirkend ist, dadurch dass die Luft auf der Rückseite des Ar- beitskolbens verdichtet wird.
    3. Verbrennungskraftmaschine nach Patent- anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass am Austrittsende der Luftzuleitung ein selbst tätiges, federbelastetes Rückschlagventil angeordnet ist.
CH202930D 1936-04-14 1937-04-10 Verbrennungskraftmaschine mit Fremdzündung. CH202930A (de)

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GB20437X 1937-04-02

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CH (1) CH202930A (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE956105C (de) * 1953-06-12 1957-01-10 Adolf Haag Hochverdichtende Zweitaktbrennkraftmaschine
US6216444B1 (en) 1998-05-14 2001-04-17 Edmund Ferdinand Nagel Combustion engine
EP1092851A2 (de) 1999-10-13 2001-04-18 Winkler, Ulrike Verbrennungsmotor sowie Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
EP1195503A2 (de) 2000-10-04 2002-04-10 Heinzle, Friedrich Verbrennungsmotor

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