DE2550722A1

DE2550722A1 - Fuel system for IC engines - has water alcohol mixture injected after ignition has taken place

Info

Publication number: DE2550722A1
Application number: DE19752550722
Authority: DE
Inventors: Walter Franke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1975-11-12
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2550722C3; DE2550722B2

Abstract

A conventional four stroke engine is provided with an additional fuel injector (28) in the cylinder head, fitted as close as possible to the spark plug or existing injector. The auxiliary injector is fed from a fuel pump driven via the valve cam shaft. The fuel pump is connected to a tank containing either pure water, a water alcohol mixture or a water oil emulsion. The auxiliary fuel pump is timed to give a water fuel mixture injection before piston t.d.c. and 5 to 19 deg. after ignition has taken place. The injection timing is automatically advanced and retarded in conjunction with the ignition timing.

Description

DIPL.-ING.O.R.KRETZSCHMAR shamburc,DIPL.-ING.O.R.KRETZSCHMAR shamburc,

BEIM STROHHAUSE PATENTANWALT RUF O4O/246743AT STROHHAUSE PATENT ADVERTISER RUF O4O / 246743

Herrn ■ K/mk/St - 497IMr. ■ K / mk / St - 497I

Walter Franke _11# November 1975Walter Franke _{11 #} November 1975

2105 Seevetal 32105 Seevetal 3

Anwaltsakte: 4971Attorney file: 4971

Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungskraftmotors und Motor zur Durchführung des VerfahrensMethod for operating an internal combustion engine and engine for performing the Procedure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungskraftmotors mit gesteuertem Ein- und Auslaß an wenigstens einem Arbeitsraum und wenigstens einem in diesem beweglichen Kolben, wobei am Arbeitsraum eine Zünd- und/oder Kraftstoff-Einspritzeinrichtung vorgesehen ist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen solchen Motor zur Durchführung des Verfahrens, wobei ein solcher Motor einen Vergaser und eine Drosselklappe haben kann und ein Beschleunigungspedal besitzt, das entweder die Drosselklappe betätigt oder eine Einspritzeinrichtung für Kraftstoff.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine with controlled inlet and outlet to at least one working space and at least one in this movable piston, an ignition and / or fuel injection device being provided on the working chamber. Also relates The invention relates to such an engine for carrying out the method, such an engine having a carburetor and may have a throttle and an accelerator pedal that either operates the throttle or an injector for fuel.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Kolbenmotor. Dieser kann als Otto-Motor, Zweitaktmotor oder Dieselmotor (zwei- und viertakt) ausgeführt sein und die jeweils bekannte Ausstattung haben.In particular, the invention relates to a piston engine. This can be a gasoline engine, two-stroke engine or diesel engine (two- and four-stroke) and have the known equipment.

Aus der "Motortechnischen Zeitschrift MTZ", Jahrg.l8, Nr. 7, Juli 1957, Seiten 203-208, ist es bekannt, Wasser in einenFrom the "Motortechnische Zeitschrift MTZ", Jahrg.l8, No. 7, July 1957, pages 203-208, it is known to put water in a

KONTENi DRESDNER BANK (BLZ 3OO 8OOOO) KqNTO-NR. 9329 371 · POSTSCHECK HAMBURG (BLZ 2OO 1OO 2O) NR. 193766-2ΟΘ ACCOUNTS DRESDNER BANK (BLZ 3OO 8OOOO) KqNTO-NO. 9329 371 POST CHECK HAMBURG (BLZ 2OO 1OO 2O) NO. 193766-2ΟΘ

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Otto-Motor einzuspritzen, und zwar entweder während der Verdichtung oder in die Ansaugleitung. Dieses Wasser wirkt als Antiklopfmittel und verändert die Temperatur. Die Wassereinspritzung hat an sich nicht die erhoffte Wirkung gezeigt. Es haben sich lediglich Vorteile als Antiklopfmittel ergeben. Je nach Art der Einspritzung, bei einem Versuchsmotor in die Ansaugwege oder in einen vorgeschalteten Topf bzw. auch in den Ansaugweg, ergeben sich verschiedene Einflüsse auf die Temperatur und die Wirkung als Antiklopfmittel, wobei auch der entstehende Wasserdampf mit seinem Partialdruck den Gesamtdruck erhöht. Der spezifische Brennstoffverbrauch verändofc sich dabei nicht.To inject Otto engine, either during compression or in the suction line. This water acts as an anti-knock agent and changes the temperature. The water injection has not shown the hoped-for effect in and of itself. There have only been advantages as an anti-knock agent. Ever according to the type of injection, in the case of a test engine in the intake path or in an upstream pot or in the Suction path, there are various influences on the temperature and the effect as an anti-knock agent, with the resulting one as well Water vapor increases the total pressure with its partial pressure. The specific fuel consumption changes not.

Aus der Motortechnischen Zeitschrift MTZ, Jahrgang 18, Nr. 2, Februar 1957» Seiten 46 bis 48, ist eine Wassereinspritzung in Dieselmotoren bekannt. Auch hierbei führt diese vermöge der hohen Verdampfungswärme des Wassers zur Kühlung. Dabei ist es nur bekannt, den eigentlichen Kraftstoff, d.h. Dieselöl, mit Wasser zu vermischen. TJm bei dieser Ausführung überhaupt eine Wirkung zu erzielen, müßten beträchtliche Wassermengen im Verhältnis zum Kraftstoff eingebracht werden. Es hat sich aber gezeigt, daß selbst unter diesen Gesichtspunkten auch bei einer erheblichen Kraftstoff zugabe bei Vollast keine wesentliche Verbrauchverbesserung zu erzielen war.From the motor technology magazine MTZ, Volume 18, No. 2, February 1957 »Pages 46 to 48, is a water injection known in diesel engines. Here, too, this leads to cooling due to the high heat of evaporation of the water. Included it is only known to mix the actual fuel, i.e. diesel oil, with water. TJm in this version at all To achieve an effect, considerable amounts of water would have to be introduced in relation to the fuel. But it has shown that even from these points of view, even with a considerable amount of fuel added at full load, no essential Consumption improvement was to be achieved.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine Flüssigkeit zusätzlich zur Kraftstoffzugabe in Verbindung mit einer Druckluftzuführung kurzzeitig nach der Zündung oder Kraftstoffeinspritzung vorzusehen. Hierbei ist auch vorgeschlagen worden, eine Flüssigkeit in einer Zusammensetzung mit öl im Verhältnis von 70 - 40 : 1 zu verwenden, wobei im übrigen die Einspritzung nach etwa 12 - 15 -Drehung der Kurbelwelle bzw. eines Rotationskolbens nach der Zündung erfolgt. Dadurch werden gute Ergebnisse er-It has already been suggested to use a liquid in addition for adding fuel in connection with a compressed air supply shortly after ignition or fuel injection to be provided. It has also been proposed to use a liquid in a composition with oil in the ratio from 70 - 40: 1 to be used, with the rest of the injection after about 12-15 turns of the crankshaft or one Rotary piston takes place after ignition. This will produce good results

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zielt und auch dadurch, was für die vorliegende Erfindung einbezogen wird, daß die Flüssigkeit in einer Menge im Verhältnis zum Kraftstoff etwa 1/2 Ms 1 eingespritzt wird. Dadurch läßt sich eine Herabsetzung des Kraftstoffverbrauchs erzielen, abgesehen davon, daß auch praktisch bleifreier Kraftstoff verwendbar ist. Für die vorliegende Erfindung wird das einbezogen.aims and also by what is included for the present invention is that the liquid is injected in an amount relative to the fuel about 1/2 Ms 1. This lets achieve a reduction in fuel consumption, apart from from the fact that practically unleaded fuel can also be used. This is included for the present invention.

Der Erfindung, die sich insbesondere aber nicht ausschließlich auf Motoren mit hin- und herbeweglichen Kolben bezieht, liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs angegebenes Verfahren bzw. einen für dieses Verfahren vorgesehenen Motor, der alle für einen Motorbetrieb erforderlichen Elemente enthält, mehrere Zylinder und Kolben aufweisen kann, beispielsweise eine Kurbelwelle, Ein- und Auslaßmittel, eine Zündeinrichtung bzw. eine Einspritzeinrichtung, eine Nockenwelle für gesteuerte Ventile und auch gegebenenfalls einen Vergaser mit einer Drosselklappe sowie ein Beschleunigungsventil bzw. eine Regelungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Fliehkraftreglers beispielsweise bei einem Dieselmotor für die automatische Einstellung einer Einspritzung hat, dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln nicht nur ein harter Gang vermieden, d.h. Klopfen des Motors stark herabgesetzt wird, sondern zugleich bei einer Verbesserung der Abgasreinheit der Kraftstoffverbrauch maßgeblich herabgesetzt wird, wobei in einer besonderen Ausgestaltung auch der Schmierölverbrauch wesentlich vermindert wird.The invention, which relates particularly, but not exclusively, to reciprocating piston engines, lies the task is based on a method specified at the beginning or a motor provided for this method, which is all for contains elements required for engine operation, can have several cylinders and pistons, for example a crankshaft, Inlet and outlet means, an ignition device or an injection device, a camshaft for controlled valves and possibly also a carburetor with a throttle valve and an acceleration valve or a control device, for example in the form of a centrifugal governor, for example in a diesel engine for the automatic setting of a Injection has to be improved in such a way that with simple means not only a hard gear is avoided, i.e. knocking of the Engine is greatly reduced, but at the same time with an improvement in exhaust gas purity, fuel consumption is decisive is reduced, with the consumption of lubricating oil also being significantly reduced in a special embodiment.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem Kraftstoff eine Flüssigkeit kurzzeitig nach der Zündung und/oder Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, und daß eine Flüssigkeit verwendet wird, die unter dem nach der Zündung herrschenden Druck und der Temperatur Leistung abgibt. Hierbei wird gegenüber einer bereits vorgeschlagenen Ausführung eine zusätzliche Drucklufteinspeisung vermieden, die in der mechanischen Ausführung einen gewissen Aufwand darstellt, überraschend zeigt sich, daß dann, wenn nicht als Beimischung zu dem Kraftstoff und nicht etwa beliebig sondern kurzzeitig nach der Zündung eine Flüssigkeit der angegebenen Art eingespritztThis object is achieved in that in addition to the fuel, a liquid briefly after the Ignition and / or fuel injection is injected, and that a liquid is used that is below the after Ignition prevailing pressure and temperature delivers power. This is compared to an embodiment that has already been proposed an additional compressed air supply avoided in the mechanical execution represents a certain effort, surprisingly it turns out that then, if not as an admixture to the fuel and not arbitrarily but for a short time a liquid of the specified type is injected into the ignition

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wird, ein Leistungsgewinn erzielt wird, der den Kraftstoffverbrauch bei Aufrechterhaltung einer bestimmten Antriebsleistung herabsetzt, wobei gleichzeitig durch die Wirkung einer solchen Flüssigkeit als Antiklopfmittel auch bleiärmeres Benzin verwendbar ist. Hierdurch wird die Wirtschaftlichkeit des Motors über den gesamten Leistungsbereich in überraschender Weise erhöht. Die Größen hinsichtlich Druck und Temperatur beziehen sich auf den Explosionsdruck von Benzin, der bei ca. 50 - 55 atü liegt, wobei auch weiterhin für die Verbrennungstemperatur ca. 1OOO°C gelten. Es besteht die Möglichkeit, die Einspritzung unmittelbar an einer Zündeinrichtung vorzusehen. Die Zündcharakteristik wird deshalb nicht verschlechtert, weil bei der Einspritzung die Zündung bereits erfolgt ist, so daß der Zünd parameter überhaupt nicht beeinflußt wird. Wesentlich ist dabei aber, weil in der Nähe der Zündeinrichtung oder auch einer Einspritzeinrichtung unmittelbar bei oder nach der Zündung die höchsten Temperatur- und Druckwerte auftreten, daß die Einspritzung in unmittelbarer Nähe der Zünd- oder Einspritzeinrichtung stattfindet. Überraschend zeigt sich, daß durch eine erfindungsgemäß vorgesehene Flüssigkeitszuführung zusätzlich zur Kraft— stoffeinspeisung eine Leistungssteigerung bzw. Kraftstoffeinsparung, Klopfverminderung und günstigere Wärmebilanz des Motors eintritt.is achieved, a gain in performance is achieved, the fuel consumption while maintaining a certain drive power decreases, while at the same time by the effect of such Liquid as an anti-knock agent, low-lead gasoline can also be used. This increases the economy of the engine Surprisingly increased over the entire power range. Relate the sizes in terms of pressure and temperature on the explosion pressure of gasoline, which is around 50 - 55 atü, whereby the combustion temperature continues to be approx. 1000 ° C. There is a possibility of injection to be provided directly on an ignition device. The ignition characteristic is not deteriorated because of the Injection, the ignition has already taken place, so that the ignition parameters are not influenced at all. It is essential but, because in the vicinity of the ignition device or an injection device immediately during or after the ignition The highest temperature and pressure values occur that the injection takes place in the immediate vicinity of the ignition or injection device takes place. Surprisingly, it turns out that a liquid supply provided according to the invention in addition to the force fuel feed an increase in performance or fuel savings, Knock reduction and a more favorable heat balance for the engine entry.

Bevorzugt wird dabei, daß eine dosierte Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von dem und unter der Steuerung durch den im Arbeitsraum herrschenden Druck eingespritzt wird. Hierdurch kann eine sehr genaue Steuerung stattfinden, da der Druck im Arbeitsraum nicht nur von der Kompression, sondern letzten Endes von der Explosion des Kraftstoffs durch Zündung stattfindet. Wesentlich ist, daß die Zündung bereits stattgefunden hat, wenn die Flüssigkeit eingespritzt wird. Bevorzugt wird dabei, daß die Flüssigkeit nach etwa 5-15° nach der Zündung des Kraftstoffs eingespritzt wird.It is preferred that a metered amount of liquid depending on and under the control of the in the work space pressure is injected. This enables very precise control, since the pressure in the work area not only from the compression, but ultimately from the explosion of the fuel by ignition. It is essential that the ignition has already taken place when the liquid is injected. It is preferred that the liquid is injected about 5-15 ° after the fuel is ignited.

Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, die Flüssig-It has proven to be particularly advantageous to use the liquid

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keit in einem Betriebszustand einzuspritzen, in welchem sich der Arbeitskolben beim Kompressionshub noch vor der oberen Totpunktsteilung bzw. noch im Bereich der oberen Totpunktstellung befindet. Die vorzugsweise Einspritzung liegt vor dem oberen Totpunkt und nach der Zündung. Dabei zeigt sich eine besonders günstige Wirkung, wenn die Einspritzung unmittelbar neben einer Zündeinrichtung stattfindet.ability to inject in an operating state in which the working piston on the compression stroke before the top dead center division or still in the area of the top dead center position is located. The preferred injection is before top dead center and after ignition. One shows up particularly beneficial effect when the injection takes place directly next to an ignition device.

Da es bekannt ist, den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von dem Betriebszustand zu verändern, wird einbezogen, daß dann vorteilhaft auch der Einspritzvorgang der zusätzlichen Flüssigkeit entsprechen automatisch verstellt wird.Since it is known to change the ignition point as a function of the operating state, it is then taken into account that this is advantageous the injection process for the additional liquid is also adjusted automatically.

Es sind !Fliehkraftregler bekannt, die den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine bzw. auch den Zündzeitpunkt verstellen. Eine gleiche Verstellung wird dann für die Zugabe der zusätzlichen Flüssigkeit einbezogen.There are! Centrifugal governors are known that the ignition point as a function adjust the engine speed or the ignition timing. The same adjustment is then made for the addition of the additional liquid included.

Geht man davon aus, daß beispielsweise im Kormalbetrieb die Zündung etwa bei 26° Kurbelwellendrehung vor dem oberen Totpunkt erfolgt, dann liegt auch bei einer Nacheilung der Einspritzung im Bereich von 5-15° nach der Zündung des Kraftstoffes immer noch die Flüssigkeitseinspritzung in dem Bereich, in welchem sich der Kolben am Ende des Kompressionshubs aber bereits nach Zündung zu dem oberen Totpunkt hin bewegt. Wenn beim Anlassen der Zündzeitpunkt dem oberen Totpunkt angenähert wird, kann die Flüssigkeits- bzw. Wassereinspritzung auch in den Bereich zwar nahe am, aber bezüglich des Betriebes hinter der oberen Totpunktstellung liegend, verlagert werden.Assuming that, for example, in normal operation the Ignition takes place at about 26 ° of crankshaft rotation before top dead center, then there is also a lag in injection in the range of 5-15 ° after the fuel is ignited Still the liquid injection in the area in which the piston is at the end of the compression stroke already moved to the top dead center after ignition. When the ignition point approaches top dead center when starting is, the liquid or water injection can also be in the area close to, but behind in terms of operation the top dead center position can be shifted.

Wenn auch ein ölanteil für die zusätzliche Flüssigkeit bereits im Rahmen dieser Erfindung vorgeschlagen ist, dann wird einbezogen, daß die Flüssigkeit öl in einem Mengenanteil von etwa 1/50 bis 1/100 enthält, öl ist also in ganz geringem Anteil enthalten. Überraschend zeigt sich aber, daß bei einem auch sehr geringen Ölanteil der in den Arbeitsraum eingespritzten Flüssigkeit der Ölverbrauch des Motors wesentlichIf an oil component for the additional liquid is already proposed within the scope of this invention, then it is taken into account that the liquid contains oil in a proportion of about 1/50 to 1/100, so oil is contained in a very small proportion. Surprisingly, however, it has been found that with a very low proportion of oil in the liquid injected into the working chamber, the oil consumption of the engine is significant

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wird. Das ist letzten Endes eine weitere Kosteneinsparung, insbesondere im Hinblick auf das verhältnismäßig teuere Schmieröl, das bekannten Motoren zugegeben wird.will. That is, ultimately, another cost saving, in particular in view of the relatively expensive lubricating oil that is added to known engines.

Es ist bereits erwähnt, daß Wasser dem Kraftstoff zugegeben werden kann. Für die Erfindung liegt aber ein besonders vorteilhafter Gesichtspunkt darin, daß für die zusätzlich eingespeiste Flüssigkeit Wasser verwendet wird, d.h. daß das Wasser in einer bestimmten Menge nach der Zündung des Kraftstoffes eingespritzt wird, und nicht etwa zusamm-en mit dem Kraftstoff zugegeben wird.It has already been mentioned that water can be added to the fuel can. For the invention, however, a particularly advantageous aspect is that for the additionally fed Liquid water is used, i.e. the water is injected in a certain amount after the fuel has been ignited and not added together with the fuel.

Wenn auch beim Anfahren, d.h. bei kaltem Motor, die Wirkung nicht unmittelbar einzutreten braucht, so ergibt sich nach wenigen Arbeitstakten die volle für die Erfindung beanspruchte Wirkung der überraschenden Leistungssteigerung bzw. der Einsparung an Kraftstoff.If the effect does not have to take effect immediately when starting up, i.e. when the engine is cold, it results after few work cycles the full effect claimed for the invention of the surprising increase in performance or savings of fuel.

Wenn gesagt ist, daß als Flüssigkeit Wasser verwendet wird, wobei Wasser an sich die billigste zur Verfügung stehende Flüssigkeit ist, wird nicht ausgeschlossen, daß auch andere Flüssigkeiten, auch in Kombination mit öl, unter den oben angegebenen Gesichtspunkten angewendet werden. Bei der Verwendung von Wasser sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, daß eine Flüssigkeit aus Wasser und Alkohol verwendet wird. Alkohol hat die Eigenschaft, den Gefrierpunkt des Wassers herabzusetzen. Insofern dient ein gewisser Anteil Alkohol dazu, daß der erfindungsgemäß betriebene Motor auch winterfest ist, weil Wasser einen verhältnismäßig hohen Gefrierpunkt hat. Zweckmäßig macht unter diesem Gesichtspunkt der Alkoholanteil etwa 1/10 bis 1/3 der Flüssigkeit aus.When it is said that water is used as the liquid, water being the cheapest one available Is liquid, it is not excluded that other liquids, also in combination with oil, are among those specified above Points of view are applied. When using water, an advantageous embodiment provides that a liquid made from water and alcohol is used. Alcohol has the property of lowering the freezing point of water. In this respect, a certain proportion of alcohol is used to ensure that the engine operated according to the invention is also winter-proof, because Water has a relatively high freezing point. From this point of view, the alcohol content is useful 1/10 to 1/3 of the liquid.

Vorteilhaft ist der Alkohol ausgewählt aus Brennspiritus, Methanol oder Methylalkohol. Es kann auch reiner Spiritus verwendet werden. Brennspiritus hat den Vorteil, daß er weniger zum anderen Verbrauch geeignet ist.The alcohol is advantageously selected from denatured alcohol and methanol or methyl alcohol. Pure alcohol can also be used. Denatured alcohol has the advantage that it is less is suitable for other consumption.

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Ein liotor zur Durchführung des Verfahrens, der die ihm eigenen bekannten Bestandteile und Elemente sowie die Steuerungen aufweist, und dem zusätzlich zu dem Kraftstoff eine Flüssigkeit zugegeben ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß im Zylinderkopf außer der Einrichtung zum Einlaß des Kraftstoffs eine Einspritzeinrichtung für die Flüssigkeit vorgesehen ist, die mit der Flüssigkeitsquelle verbunden ist. Die getrennten Einrichtungen, einerseits zum Einlaß von Kraftstoff oder Luft neben einer Kraftstoffeinspritzung und andererseits einer Flüssigkeit im Sinne gemäß vorliegender Erfindung, ermöglichen, daß die Einspritzung dieser Flüssigkeit unabhängig vom Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und der Kraftstoffzündung erfolgt. Darin liegen wesentliche !,.erkmale der Erfindung, wobei für diese auch getrennte Steuermittel für die verschiedenen Einrichtungen einbezogen werden.A liotor to carry out the procedure which is his own has known components and elements as well as the controls, and to which a liquid is added in addition to the fuel, is characterized in that in the cylinder head In addition to the device for the inlet of the fuel, an injection device for the liquid is provided, which is connected to the liquid source. The separate devices, on the one hand for the intake of fuel or air in addition to a fuel injection and on the other hand a liquid within the meaning of the present invention, enable that the injection of this liquid is independent of the time of fuel injection and fuel ignition he follows. These are essential features of the invention, with for these, separate tax resources for the various institutions are also included.

Die Einspritzeinrichtung für die Flüssigkeit ist vorteilhaft eine Pumpe, die mit einer Flüssigkeitsquelle verbunden ist. Eine solche Pumpe ist in einer Ausführungsform eine Einspritzpumpe, in einer anderen vorteilhaften Ausführungsform lediglich eine Förderpumpe, wenn in Verbindung mit einer Druckkammer eine automatische Einspritzung vorgesehen ist. Hierdurch ergben sich nicht nur wirtschaftliche Unterschiede, weil eine normale Förderpumpe, beispielsweise in der Ausführung als Membranpumpe, billiger als eine Einspritzpumpe ist, sondern auch unter Einsparung von Hegeleinrichtungen der Vorteil, daß bei einer Förderpumpe, beispielsweise in der Ausführung lediglich als Membranpumpe, auch_ eine automatische Einstellung des Zugabezeitpunkts der Flüssigkeit erfolgt.The injection device for the liquid is advantageously a pump which is connected to a liquid source. In one embodiment, such a pump is an injection pump, in another advantageous embodiment, only a feed pump, if in connection with a pressure chamber an automatic injection is provided. This not only results in economic differences because one normal feed pump, for example in the version as a diaphragm pump, is cheaper than an injection pump, but even with the saving of Hegel devices the advantage that in the case of a feed pump, for example in the version only as a diaphragm pump, an automatic setting of the The time of addition of the liquid takes place.

Unter diesem Gesichtspunkt sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, daß als Einspritzeinrichtung eine Druckkammer am Zylinderkopf vorgesehen ist, die durch eine eingeschnürte Öffnung mit dem Arbeitsraum verbunden ist, daß an dieser Öffnung ein in die Druckkammer öffnendes vorgespanntes Eückschlagven-From this point of view, an advantageous embodiment provides that a pressure chamber on the injection device Cylinder head is provided which is connected by a constricted opening with the working space that at this opening a pre-tensioned non-return valve opening into the pressure chamber

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til angeordnet ist, und daß eine Zuleitung zu einer Quelle für eine unter Druck stehende Flüssigkeit vorgesehen ist und in der Mündung dieser Zuleitung in die Druckkammer ein weiteres in die Kammer öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist. Hierdurch werden sowohl der Zeitpunkt als auch die Menge selbständig dosiert. Zusätzlich wird zugleich ein sich kurzzeitig erweiternder Raum geschaffen, der vorteilhaft Druckspitzen aufnimmt. til is arranged, and that a supply line to a source for a pressurized liquid is provided and in Another check valve opening into the chamber is provided at the opening of this feed line into the pressure chamber. Through this Both the time and the amount are dosed independently. In addition, it becomes a briefly expanding Created space that takes advantage of pressure peaks.

Bei einer Ausführung des Motors mit einem Vergaser und einer Drosselklappe sowie einem Beschleunigungspedal zur Betätigung der Drosselklappe liegt eine vorteilhafte Ausgestaltung insbesondere für einen nachträglichen Einbau in vorhandene Motoren darin, daß für die Drosselklappe oder das Betätigungspedal ein Anschlag vorgesehen ist, der die Öffnung der Drosselklappe auf einen geringeren Öffnungsquerschnitt beschränkt, als eine voll geöffnete Drosselklappe freigeben würde. Ein solcher Anschlag stellt daher ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar, wobei als Anschlag auch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Beschleunigungshebel bzw. Pedal und Drosselklappe derart einbezogen wird, daß eine Betätigung des Hebels oder Pedals bis zum Endanschlag nicht zu einer voll geöffneten Drosselklappeneinstellung führt.In an embodiment of the engine with a carburetor and a throttle valve as well as an accelerator pedal for actuation the throttle valve is an advantageous embodiment, in particular for subsequent installation in existing engines in that a stop is provided for the throttle valve or the operating pedal, which opens the throttle valve limited a smaller opening cross-section than a fully open throttle valve would release. Such a stop therefore represents an important feature of the invention, with a change in the transmission ratio as a stop is included between the accelerator lever or pedal and throttle valve in such a way that an actuation of the lever or pedal does not lead to a fully open throttle valve setting up to the end stop.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Einspritzeinrichtung in Abhängigkeit von der Kurbelwellenstellung betätigbar. Hierbei ist davon auszugehen, daß die Kurbelwelle als Antriebselement für eine Nockenwelle Ein- und Auslaßventile steuert, wobei weiterhin die Kurbelwelle einen Verteiler für eine Zündeinrichtung steuert, so daß dann auch in Abhängigkeit von der Kurbelwelle die zusätzliche Flüssigkeit einspeisbar ist. Hierbei handelt es sich um Merkmale eines Motors.According to a further embodiment, the injection device can be actuated as a function of the crankshaft position. It can be assumed here that the crankshaft, as a drive element for a camshaft, controls inlet and outlet valves, with furthermore, the crankshaft controls a distributor for an ignition device, so that then also as a function of the crankshaft the additional liquid can be fed in. These are characteristics of an engine.

Beispiele für einen erfindungsgemäß ausgelegten Motor werden anhand der folgenden Zeichnungen und Beschreibung gegeben, in denen vorteilhafte Ausgestaltungen im wesentlichen schematisch dargestellt sind. Die Darstellungen zeigen einen Schnitt durchExamples of an engine designed according to the invention are given with reference to the following drawings and description, in which advantageous configurations are shown essentially schematically. The illustrations show a section through

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eine Zylinderkolbeneinrichtung, wobei einbezogen bzw. vorbehalten wird, daß in an sich bekannter Weise an einer Kurbelwelle mehrere Zylinder und Kolben angeordnet sind.a cylinder piston device, it being included or reserved that in a manner known per se on a crankshaft several cylinders and pistons are arranged.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 : einen Motor gemäß obigen Gesichtspunkten
in einer Ausführungsform,Fig. 1: an engine according to the above aspects
in one embodiment,

Fig. 2 : einen anderen Motor in einer anderen
Ausgestaltung,Fig. 2: another engine in another
Design,

Pig. 3 J eine weitere Ausgestaltung eines Motors,Pig. 3 J another embodiment of a motor,

Fig. 4 : eine weitere Ausgestaltung des Motors in
schematischer Darstellung, insbesondere
zur Erläuterung einer automatisierten
Flüssigkeitseinspritzung.Fig. 4: a further embodiment of the motor in
schematic representation, in particular
to explain an automated
Liquid injection.

Jeweils ist in dem Motor nicht das Schmierölsystem gezeigt, wobei aber davon ausgegangen werden kann, daß ein Schmierölsumpf im Kurbelwellengehäuse 1 angeordnet ist.In each case, the lubricating oil system is not shown in the engine, but it can be assumed that a lubricating oil sump is arranged in the crankshaft housing 1.

Aus Fig. 1 ist beispielsweise erkennbar, daß von einem Kurbelwellengehäuse 1 ein Zylinder 2 ausgeht. In dem Kurbelwellengehäuse 1 ist an den parallel zur Zeichnungsebene verlaufenden Stirnseiten eine Kurbelwelle J gelagert. An dem Kurbelzapfen 4- ist eine Kurbelstange 5 drehbar gelagert, die über den
Kolbenbolzen 6 mit den nach unten offenen Kolben 7 verbunden ist. Dieser Kolben ist in dem Zylinder 2 durch Kolbenringe
geführt.From Fig. 1 it can be seen, for example, that a cylinder 2 extends from a crankshaft housing 1. A crankshaft J is mounted in the crankshaft housing 1 on the end faces running parallel to the plane of the drawing. On the crank pin 4- a connecting rod 5 is rotatably mounted on the
The piston pin 6 is connected to the piston 7 which is open at the bottom. This piston is in the cylinder 2 by piston rings
guided.

Im Zylinderkopf 8 sind eine Einlaßöffnung 9 und eine Auslaßöffnung 10 angeordnet, an die sich Einlaß- und Auslaßkanäle 11, 12 anschließen. Der Einlaßkanal 11 steht mit einer Vergaseranordnung bzw. Drosselanordnung 13 in Verbindung, deren DrosselIn the cylinder head 8 are an inlet port 9 and an outlet port 10 arranged, to which the inlet and outlet channels 11, 12 connect. The inlet duct 11 is connected to a carburetor arrangement or throttle assembly 13 in connection, the throttle

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mit 14 bezeichnet ist, wobei diese Drosselanordnung wiederum an eine Kraftstoffquelle 15 angeschlossen ist. In der Einlaßöffnung 9 ist ein Einlaßventil 16 und in der Auslaßöffnung ein Auslaßventil I7 vorgesehen. Beide Ventile sind über Ventilschäfte 18, 19 durch Kipphebel 20, 21 gesteuert, die in bekannter Weise von einer Nockenwelle 22 angetrieben sind. Diesen Ventilschäften sind in bekannter Weise Federn 23, 24 zugeordnet, die bestrebt sind, die Ventilkörper l6, I7 auf ihren Sitz zu drücken. Die Nockenwelle 22 wird über eine Transmission 25 von der Kurbelwelle 3 angetrieben. Die Transmission hat normalerweise das Übersetzungsverhältnis 1:2.is denoted by 14, this throttle arrangement in turn is connected to a fuel source 15. In the inlet port 9 there is an inlet valve 16 and an outlet valve I7 is provided in the outlet opening. Both valves are via valve stems 18, 19 controlled by rocker arms 20, 21, which in known Way are driven by a camshaft 22. These valve stems are assigned springs 23, 24 in a known manner, who strive to have the valve body l6, I7 on their Press seat. The camshaft 22 is driven by the crankshaft 3 via a transmission 25. The transmission has usually the gear ratio 1: 2.

Im Zylinderkopf 8 ist beispielsweise eine Zünd- oder Einspritzeinrichtung 26 angeordnet. Wenn es sich um eine Zündeinrichtung handelt, wird sie von einem Verteiler 27 betätigt, der von der Nockenwelle 22 her angetrieben wird. Ist es eine Einspritzeinrichtung, dann wird anstelle der Verteilereinrichtung 27 eine Pumpe entsprechend beaufschlagt.In the cylinder head 8 there is, for example, an ignition or injection device 26 arranged. If it is an ignition device, it is actuated by a distributor 27, which is driven by the camshaft 22. If it is an injection device, then instead of the distribution device 27 a pump is acted upon accordingly.

Im Zylinderkopf 8 ist eine zusätzliche Einspritzeinrichtung 28 vorgesehen, die zur Zuführung einer Flüssigkeit dient. Diese Einspritzeinrichtung 28 sitzt unmittelbar neben der Zünd- oder Einspritzeinrichtung 2β. Sie kann auch im einschraubbaren Anschlußstutzen der Zündeinrichtung angeordnet sein. Durch einen Kanal 29 steht die Einspritzeinrichtung mit einer Einspritzpumpe 30 in Verbindung, die durch ein Vorgelege 31 von der Nockenwelle 22 angetrieben ist. Hierbei kann sich in der Verbindung zwischen dem Antrieb, d.h. dem Vorgelege und der Einspritzpumpe eine mechanische Anschlagsteuerung oder auch eine andersartige Betätigungseinrichtu-ng befinden, um den Einspritzvorgang zu einer entsprechenden Zeit auszulösen. In the cylinder head 8, an additional injection device 28 is provided, which is used to supply a liquid. This injection device 28 sits directly next to the ignition or injection device 2β. It can also be screwed in Connection piece of the ignition device can be arranged. The injection device stands through a channel 29 with an injection pump 30 in connection, which is driven by a countershaft 31 from the camshaft 22. Here can There is a mechanical stop control in the connection between the drive, i.e. the gear train and the injection pump or another type of actuation device is located, to trigger the injection process at a corresponding time.

Die Einspritzpumpe 30 steht über eine Leitung 32 mit einerThe injection pump 30 is via a line 32 with a

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Quelle 33 für eine Flüssigkeit in Verbindung, die entweder reines Wasser, eine Wasser-Öl-Emulsion gemäß obigen Angaben, eine Wasser-Alkohol-Mischung oder eine solche Mischung mit einem Zusatz von öl enthält.Source 33 for a liquid in connection which is either pure Water, a water-oil emulsion as specified above, a water-alcohol mixture or such a mixture with an additive of oil contains.

In Fig. 2 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Dabei ist allerdings davon auszugehen, daß der Kanal 11 an eine Luftquelle angeschlossen ist, und anstelle der Zündeinrichtung 26 ist eine Einspritzeinrichtung 34 vorgesehen, die über eine Verbindungsleitung 35 mit einer Quelle 36 für unter Druck stehenden Kraftstoff verbunden ist. Die Quelle bzw. ihr Ausgabeelement, d.h. eine Einspritzpumpe, ist über eine Antriebsverbindung 37 mit der Nockenwelle 22 verbunden. Auch bei dieser Ausführungsform wird von der Quelle 33 jeweils in Zeitabstimmung Flüssigkeit eingespritzt, wobei die Transmission 3I für eine entsprechende zeitabhängige Steuerung sorgt. Die Fig. 2 verdeutlicht die Erfindung an einem Dieselmotor.In Fig. 2, the same parts as in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals. However, it can be assumed that the duct 11 is connected to an air source, and instead of the ignition device 26 an injection device 34 is provided, via a connecting line 35 to a source 36 for pressurized fuel. The source or its output element, i.e. an injection pump, is via a Drive connection 37 connected to camshaft 22. In this embodiment too, the source 33 is timed Liquid is injected, the transmission 3I ensuring a corresponding time-dependent control. Fig. 2 clarifies the invention on a diesel engine.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung, in welcher die Zündeinrichtung 26, gegebenenfalls auch eine statt ihrer angeschlossene Einspritzeinrichtung 34, mit einem Regler 38 versehen ist, der über die Funkt ions verbindung 39 mit der Nockenwelle - und dadurch mit der Kurbelwelle - in Verbindung steht und den Zünd- oder Einspritzzeitpunkt durch die Wirkverbindung 56 zwischen dem Regler 38 und dem Verteiler 27 drehzahlabhängig verstellt. Gemäß Fig. 3 ist eine weitere Funktionsverbindung 40 zu der Einspritzeinrichtung 30 für die Flüssigkeit vorgesehen, so daß auch deren Funktion entsprechend zeitabhängig verstellt wird. Sofern der Regler 38 mit Unterdruck arbeitet, ist eine dementsprechende Funktionsverbindung zum Regler 38 vorgesehen.Fig. 3 shows an embodiment in which the ignition device 26, if necessary, an injection device 34 connected instead of it is provided with a controller 38 which, via the Functional connection 39 with the camshaft - and thus with the Crankshaft - is in connection and the ignition or injection time through the operative connection 56 between the controller 38 and the distributor 27 adjusted as a function of the speed. According to Fig. 3 is a further functional connection 40 to the injection device 30 provided for the liquid, so that its function is adjusted as a function of time. If the controller 38 with If the vacuum is working, a corresponding functional connection to the controller 38 is provided.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausgestaltung gezeigt. Dabei ist zwischen der Auslaßöffnung 10 und der Einlaßöffnung 9 am Zylinderkopf 8 eine Druckkammer 41, beispielsweise in Form eines zylindrischen Raumes, mit den Wandteilen 42 angeordnet. Diese Druckkammer steht durch eine eingeschnürte öffnung 43 mit dem Arbeitsraum 44 im Zylinder in Verbindung. Diese eingeschnürte öffnung ist nach oben als Ventilsitz 45 ausgeführt, der ein Ventilkörper 46 zugeordnet ist. Dieser Ventilkörper und derAnother embodiment is shown in FIG. It is between the outlet port 10 and the inlet port 9 on the cylinder head 8 a pressure chamber 41, for example in the form of a cylindrical Space, arranged with the wall parts 42. This pressure chamber is connected to the working space through a constricted opening 43 44 in the cylinder in connection. This constricted opening is designed as a valve seat 45 at the top, which has a Valve body 46 is assigned. This valve body and the

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Ventilsitz bilden ein Rückschlagventil, das durch eine Feder 47 auf seinen Sitz gedrückt wird. Diese Feder ist vorteilhaft einstellbar. An diese Kammer schließt sich eine Zuleitung 48 an, die zu der -Quelle 35 für die Flüssigkeit führt, und zwar unter Einbeziehung einer Förderpumpe. In der Mündung dieser Zuleitung 48 ist ein weiteres in die Kammer 41 öffnendes Rückschlagventil 49 vorgesehen, dessen Ventilkörper durch die Feder 55 auf seinen Sitz gedruckt wird.The valve seat forms a check valve that is operated by a spring 47 is pressed onto its seat. This spring is advantageously adjustable. A feed line 48 connects to this chamber which leads to the source 35 for the liquid, namely including a feed pump. In the mouth of this feed line 48 is another check valve opening into the chamber 41 49 provided, the valve body by the spring 55 is printed on his seat.

Herrscht im Arbeitsraum ein geringer Druck, wird die Kammer 41 mit der Flüssigkeit gefüllt. Wenn infolge Explosion des Kraftstoffs im Arbeitsraum 44 eine Druckspitze entsteht, hebt der Ventilkörper 46 ab. Unter diesem Druck schließt das Rückschlagventil 49, aber die Flüssigkeit in der Kammer gelangt durch Ausspülung derselben in den Arbeitsraum. Nach Druckabfall in diesem schließt das Rückschlagventil 45, 46, und die Kammer kann wieder gefüllt werden. Die Federn 47 und 55 sind so bemessen, daß die verschiedene Funktion erfüllt wird. Die Feder 47 ist dabei stärker als die Feder 551 die relativ schwach auszulegen ist, um die Hachförderung der Flüssigkeit in die Kammer unter einem geringen Druck zu ermöglichen, der das Rückschlagventil 49 öffnet. Die Feder 47 ist so bemessen, daß sie den Ventilkörper, auf den sie einwirkt, wieder schließt, nachdem die erste Druckspitze der Explosion abgeklungen ist, wobei sich der Arbeitskolben noch im Sinne einer weiteren. Kompression bewegen kann.If there is a low pressure in the working space, the chamber 41 is filled with the liquid. If as a result of the explosion of the Fuel in the working chamber 44 creates a pressure peak, the valve body 46 lifts off. The check valve closes under this pressure 49, but the liquid in the chamber gets into the working space by rinsing it out. After pressure drop in this closes the check valve 45, 46, and the chamber can be filled again. The springs 47 and 55 are dimensioned so that the various functions are fulfilled. The spring 47 is stronger than the spring 551 which is relatively weak is to be designed in order to enable the liquid to be pumped into the chamber under a low pressure that allows the Check valve 49 opens. The spring 47 is dimensioned so that it closes the valve body on which it acts after the first pressure peak of the explosion has subsided, whereby the working piston is still in the sense of a further. Compression can move.

Es versteht sich, da 3 die Druckkammer neben einer Zünd- oder Einspritzeinrichtung für den Kraftstoff angeordnet sein kann.It goes without saying that 3 the pressure chamber in addition to an ignition or Injection device for the fuel can be arranged.

Bezüglich Fig. 1 wird bemerkt, daß die Drosselklappe 14 durch eine Transmission 50 mit einem "Übertragungselement 511 beispielsweise des Beschleunigungspedals 52, verbunden ist, das in Richtung des Pfeils 53 bewegbar ist. Dabei wird einbezogen, daß für dieses Pedal ein Anschlag 54 vorgesehen ist, der ein Durchtreten so weit verhindert, daß die Drosselklappe 14 in ihre voll geöffnete Stellung kommt. Die Transmission 50 in Fig. l kann als Schwenkgestänge ausgeführt sein.Referring to Fig. 1, it is noted that the throttle valve 14 is through a transmission 50 with a "transmission element 511, for example of the accelerator pedal 52, the can be moved in the direction of arrow 53. It is included that a stop 54 is provided for this pedal, which is a Preventing passage so far that the throttle valve 14 comes into its fully open position. The transmission 50 in Fig. L can be designed as a pivot linkage.

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Auch der Drosselklappe kann ein Anschlag 55 zugeordnet sein, wobei in der Transmission 50 Spiel durch Einschaltung einer Feder angeordnet ist, um eine vollständige öffnung der Drosselklappe bei voll durchgetretenem Pedal zu verhindern«,A stop 55 can also be assigned to the throttle valve, with play in the transmission 50 by engaging a Spring is arranged to fully open the throttle valve to prevent when the pedal is fully depressed «,

Die Ausgestaltung mit den Anschlägen 54 oder 55 ist besonders für einen nachträglichen Einbau in vorhandene Motoren vorgesehen. The design with the stops 54 or 55 is special intended for retrofitting in existing engines.

Die Ausbildung mit der Druckkammer 4l und dem Rückschlagventilkörper 46 mit der Feder 47 bildet zusätzlich ein Mittel, um Druckspitzen aufzufangen, wodurch der Betrieb mit bleifreiem Benzin verbessert wird»The training with the pressure chamber 4l and the check valve body 46 with the spring 47 additionally forms a means to To absorb pressure peaks, which improves the operation with unleaded petrol »

Bezüglich der Fig. 4 wird bemerkt, daß die Feder 47 dadurch verstellt werden kann, daß der Kammerteil 60 mehr oder weniger tief eingeschraubt wird, während die andere Feder 55 verstellbar ist, indem der den Ventilsitz 6l des Ventilkörpers 59 bildende Anschlußstutzen 62 zur Zuleitung 48 mehr oder weniger eingeschraubt wird. Das Widerlager 63 für die Feder 47 ist an dem Kammerteil 60 angeordnet. Es versteht sich, daß jeweils Dichtungsmittel vorgesehen sind.Referring to Fig. 4 it is noted that the spring 47 thereby can be adjusted that the chamber part 60 is screwed in more or less deeply, while the other spring 55 is adjustable is by the connection piece 62 forming the valve seat 6l of the valve body 59 to the supply line 48 more or less is screwed in. The abutment 63 for the spring 47 is on the chamber part 60 is arranged. It is understood that each Sealants are provided.

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Claims

DIPL.-ING. O. R. KRETZSCHMA.R ₂ „amburg ιDIPL.-ING. OR KRETZSCHMA.R ₂ "amburg ι

BEIM STROHHAUSE 34 PATENTANWALT RU F O4O/246743AT STROHHAUSE 34 PATENTANWALT RU F O4O / 246743

Mr. Κ / Ε - 4971

Walter Pranke _ΊΠ ", -,"",.

November 11, 1975

21ο5 Seevetal 3

Attorney file: 4971

Claims

( 1./Verfahren for operating an internal combustion engine with controlled inlet and outlet on at least one working chamber and at least one piston movable in this, wherein an ignition and / or fuel injection device is provided on the working chamber, characterized in that in addition to the fuel a liquid is injected shortly after ignition and / or fuel injection, and that a liquid is used which delivers power under the pressure and temperature prevailing after ignition.

2. The method according to claim 1, characterized in that a metered amount of liquid depending on the and is injected under the control of the pressure prevailing in the working space.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid is injected in an operating state in which the working piston is in the compression stroke before the top dead center position or still in the area the top dead center position.

KONTENt DRESDNER BANK CBLZ 2OOSOOOO) KONTO-NR. 9229371 · POSTSCHECK HAMBURG CBLZ 2OO1OO2O) NR. 193766-2O8ACCOUNT DRESDNER BANK CBLZ 2OOSOOOO) ACCOUNT NO. 9229371 POST CHECK HAMBURG CBLZ 2OO1OO2O) NO. 193766-2O8

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4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the liquid is injected about 5 - 15 ° after the ignition of the fuel.

5. The method according to claim 1, characterized in that with an automatic adjustment of the ignition timing of the injection process in relation to the crankshaft position also the Injection time for injecting the additional liquid is automatically adjusted accordingly.

6. The method according to any one of claims 1 to 5 » characterized in that the liquid contains oil in a proportion of about l / 5o to l / loo.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that water is used as the liquid.

8. The method according to claim 7, characterized in that a liquid composed of water and alcohol is used.

9. The method according to claim 8, characterized in that the alcohol content makes up about l / lo to 1/3 of the liquid.

10. The method according to claim 8, characterized in that the Alcohol is selected from denatured alcohol, methanol or methyl alcohol.

11. Motor for performing the method according to one or more of claims 1 to lo, to which a liquid is supplied in addition to the fuel, characterized in that that in the cylinder head (8), in addition to the device (9) for the inlet of the fuel, a separate injection device (28) is provided for the liquid which is connected to the liquid source (33).

12. Motor according to claim 11, characterized in that the injection device (28) for the liquid is a pump (3o)

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which is connected to a liquid source (33).

^{13. Motor according to claim 11, characterized in that a pressure chamber (1} II) is provided on the cylinder head (8) as the injection device (28), which chamber is connected to the working chamber (44) by a constricted opening (43) that is connected to this opening (43) a preloaded check valve (45, 46) opening into the pressure chamber is arranged, and that a feed line (48) to a source (33) for a pressurized liquid is provided, and in the mouth of this feed line (33) a further check valve (49) opening into the chamber is provided in the pressure chamber (41).

14. Motor according to one of claims 11 to 13 _s with a carburetor and a throttle valve and an accelerator pedal for actuating the throttle valve, characterized in that a stop (54, 55) is provided for the throttle valve (14) or the actuating pedal (52) , which restricts the opening of the throttle valve to a smaller opening cross-section than a fully open throttle valve would release.

15. Motor according to one of claims 11, 12 and 14, characterized in that that the injection device can be actuated as a function of the crankshaft position.