EP3181839B1 - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer dekompressionsvorrichtung - Google Patents

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer dekompressionsvorrichtung Download PDF

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EP3181839B1
EP3181839B1 EP16198838.1A EP16198838A EP3181839B1 EP 3181839 B1 EP3181839 B1 EP 3181839B1 EP 16198838 A EP16198838 A EP 16198838A EP 3181839 B1 EP3181839 B1 EP 3181839B1
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internal combustion
cam
combustion engine
valve
pressure medium
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Thomas EIDENBÖCK
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    • F01L2800/01—Starting

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating internal combustion engine with a decompression device having the features of the preamble of patent claim 1.
  • the decompression lever actuates the decompression valve in the cylinder head, especially in the case of single-cylinder two-stroke engines, or opens one or more gas exchange exhaust valves in four-stroke engines.
  • the decompression lever is also referred to as a valve release lever.
  • Such decompression devices are mainly used on single-cylinder internal combustion engines older motorcycles or mopeds, isolated in older cars or tractors, usually with single-cylinder engines. But also in modern lawnmower motors, stationary engines and hand-held engine work tools such. B. chainsaws decompression devices are often used.
  • German patent application DE 196 36 811 A1 an automatic decompression for an internal combustion engine, in particular a single-cylinder diesel engine, with at least one exhaust and an intake valve, which are driven by a camshaft having at least one cam, wherein the exhaust valve is vented to reduce the starting torque when starting the internal combustion engine.
  • the decompression mechanism has a fully automatic, engaging in the cam of the exhaust valve lever device for venting the exhaust valve below a switching speed for the switching from decompression to compression, which causes the lifting of the exhaust valve from the valve seat.
  • a generic support element is for example from the German patent application DE 10 2010 008 928 A1 known. From this publication is a reciprocating internal combustion engine, which after the Four-stroke method is known, with a crankcase, in which at least one cylinder / piston unit is arranged, wherein the piston is designed by means of a connected to a crankshaft connecting rod, with at least one cylinder head closing the cylinder whose inlet and outlet channels of at least one each and exhaust valve are controlled, which are actuated by a camshaft driven rocker arm or rocker arm, wherein the levers are guided on at least one axis and with a brake control device having at least one hydraulic actuator piston which acts on a component that at least the one exhaust valve in addition opens intermittently, wherein the adjusting piston is assigned a pressure source for hydraulic fluid and the inflow to the actuating piston is dominated by at least one electrically controllable valve, wherein on the camshaft a decompression cam per cylinder / piston unit of Hubkolbenbren is arranged,
  • Another decompression device is from the JP-2011-038439 A known.
  • Object of the present invention is to show a measure to prevent this disturbing "starting shaking" in diesel internal combustion engines.
  • the basis of the embodiment of the invention is an already known, hydraulically actuated Wegschlepphebel or clearance compensation element (support member), which offer the possibility to open by an additional stroke a gas exchange valve in compression of the cylinder or to keep open.
  • lubricant pressure is present only during operation of the internal combustion engine, this function is not possible with a hydraulically actuated shift finger lever or clearance compensation element (support element) when starting.
  • a pressure medium can be removed from a pressure tank.
  • the pressure medium can be conveyed by an electric pump.
  • the pressure medium according to claim 2 is an already existing lubricant of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows a hydraulic circuit diagram for a decompression device 1 according to the invention for a reciprocating internal combustion engine, not shown, in particular for a 4-stroke reciprocating internal combustion engine, which operates on the diesel principle, preferably for a passenger car.
  • the hydraulic circuit diagram applies to the decompression device 1 for the reciprocating internal combustion engine, the via a valve drive, not shown, with a camshaft has with a first 2 and a second cam with different cam profile for actuating a single gas exchange valve 3 via a switchable support element 4, which is switchable with the first cam 2 or simultaneously with the first 2 and the second cam in Active connection is, wherein the support element 4 is mounted on the one hand on a play compensation element 5 swingably and on the other hand supported on a gas exchange valve 3.
  • a pressure medium in the present case a lubricant of the internal combustion engine is conveyed during operation of the internal combustion engine by a pump, not shown, in a pressure line 8.
  • An injection of the pressure medium in the pressure line 8 is shown by an arrow.
  • the pressure medium is first conveyed through a check valve 10, then further in the direction of a switching valve 9.
  • a clearance compensation element 5 in the present case a hydraulic clearance compensation element 5 can be acted upon with the pressure medium in the present embodiment.
  • the pressure medium is conveyed through a throttle 15, for flow control of the pressure medium, and further through a second check valve 10 back into the pressure medium circuit in the direction of switching valve.
  • a pressure tank 6 is provided for the pressure medium, which can be switched on via a switch pressure tank 7.
  • the clearance compensation element 5 the support member 4, during a start phase of the internal combustion engine can be acted upon by the pressure medium, so that the support element 4 is simultaneously in operative connection with the first 2 and the second cam.
  • the operation is in the FIGS. 2 and 3 shown.
  • an opening of the gas exchange valve is achieved during a compression phase, a cylinder internal pressure is reduced and thus a Starting the engine easier because the compression work for the starter is lower.
  • the clearance compensation element 5 can be lowered or extended with the aid of the pressure means, so that again the support element 4 is simultaneously in operative connection with the first 2 and the second cam.
  • FIG. 2 shows a section through the decompression device 1 according to the invention, in the off state, ie only a cam, the first cam 2 is in operative connection with the support element 4.
  • the clearance compensation element 5 is in FIG. 2 not pressurized, so that a locking pin 14 is not locked in the support member 4.
  • a lifting movement of the gas exchange valve 3 is shown schematically with a double arrow.
  • FIG. 3 shows the effect of an action on the play compensation element 5 with the pressure medium.
  • An introduction of the pressure medium in the lash adjuster 5 is marked with a simple arrow.
  • pressure medium is conveyed in the direction of the support element 4 arranged in the locking pin 14 and the locking pin 14 is displaced against a spring force in the direction of an arrow and locked so that the support element 4 is now simultaneously with the first 2 and the second cam in operative connection.
  • the exact mode of operation is known, for example, from the Schaeffler publication cited at the outset.
  • FIG. 4 shows in a diagram the stroke course 11 the first cam 2, the stroke profile 12 of the second cam and the stroke curve 13 of a piston of the internal combustion engine.
  • a lifting height is shown on the y-axis from 0 to 9 mm, on the x-axis, the Hubvermony 11, 12, 13 are shown in ° crank angle from 0 to 800 degrees.
  • the stroke course 11 of the first cam corresponds to that of a standard gas exchange valve.
  • the lift cam 12 of the second cam is the engageable cam, which serves to decompress the cylinder.
  • the lift curve 13 of the piston of the internal combustion engine indicates in each case the range of the lower dead center.
  • the inventive design thus a much better starting operation of the internal combustion engine, in particular an internal combustion engine for passenger vehicles is possible, at the same time much improved acoustics.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Dekompressionsvorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Zu den schon lange bekannten Dekompressionsvorrichtungen gehört beispielsweise der Dekompressionshebel. Der Dekompressionshebel betätigt insbesondere bei Einzylinder-Zweitaktmotoren das Dekompressionsventil im Zylinderkopf oder öffnet bei Viertaktmotoren einen oder mehrere Gaswechselauslassventile. In diesem Fall wird der Dekompressionshebel auch als Ventilausheberhebel bezeichnet. Das Dekompressionsventil lässt beim Anlassen der Brennkraftmaschine einen Teil des (verdichteten) Zylinderinhaltes aus dem Zylinder entweichen. Durch die Reduzierung der Kompressionsarbeit wird die zum Starten der Brennkraftmaschine benötigte Kraft deutlich reduziert.
  • Solche Dekompressionsvorrichtungen finden vor allem an Einzylinder-Verbrennungsmotoren älterer Motorräder oder Mopeds Verwendung, vereinzelt auch in älteren Automobilen oder Traktoren, meist mit Einzylindermotoren. Aber auch in modernen Rasenmähermotoren, Stationärmotoren und handgeführten Motorarbeitsgeräten wie z. B. Motorsägen werden Dekompressionsvorrichtungen häufig eingesetzt.
  • So ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 21 394 A1 eine automatische Dekompressionsvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt. Es handelt sich um eine Dekompressionsvorrichtung mit einem, mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine umlaufenden Fliehgewicht, welches in einer, bei Stillstand und einer niedrigen Nockenwellendrehzahl zurückgeschwenkten Stellung in den Bereich der Nockenanlauffläche eines Ventilstößels vortretendes und diesen in Ventilöffnungsrichtung verschiebendes Stößel-Aushebeelement aufweist, welches durch das bei ansteigenden Drehzahlen ausschwingende Fliehgewicht in eine aus dem Eingriff mit der Nockenanlauffläche des Stößels gestellte Lage geführt wird.
  • Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 36 811 A1 eine Dekompressionsautomatik für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Einzylinder-Dieselmotor, mit mindestens einem Auslass- und einem Einlassventil bekannt, die von einer Nockenwelle mit mindestens einem Nocken angesteuert werden, wobei zur Reduzierung des Andrehwiderstandes beim Anlassen der Brennkraftmaschine das Auslassventil belüftet wird. Die Dekompressionsautomatik weist zum Lüften des Auslassventils unterhalb einer Schaltdrehzahl für das Umschalten von Dekompression auf Kompression eine vollautomatische, in den Nocken des Auslassventils eingreifende Aushebelvorrichtung auf, welche das Abheben des Auslassventils vom Ventilsitz bewirkt.
  • Weitere Dekompressionsvorrichtungen sind beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 020 909 A1 , der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 28 474 A1 , der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 28 473 A1 und der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 21 394 A1 bekannt.
  • Ein gattungsgemäßes Abstützelement ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 008 928 A1 bekannt. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, die nach dem Viertaktverfahren arbeitet bekannt, mit einem Kurbelgehäuse, in dem zumindest eine Zylinder/Kolbeneinheit angeordnet ist, wobei der Kolben mittels eines mit einer Kurbelwelle verbundenen Pleuel ausgeführt ist, mit zumindest einem den Zylinder verschließenden Zylinderkopf, dessen Ein- und Auslasskanäle von zumindest je einem Ein- und Auslassventil beherrscht sind, die durch von einer Nockenwelle angetriebenen Kipphebel oder Schlepphebel betätigbar sind, wobei die Hebel auf zumindest einer Achse geführt sind und mit einer Bremssteuereinrichtung, die zumindest einen hydraulischen Stellkolben aufweist, der an einem Bauelement angreift, dass zumindest das eine Auslassventil zusätzlich intermittierend öffnet, wobei dem Stellkolben eine Druckquelle für Hydraulikflüssigkeit zugeordnet ist und der Zufluss zu dem Stellkolben von zumindest einem elektrisch ansteuerbaren Ventil beherrscht ist, wobei auf der Nockenwelle ein Dekompressionsnocken pro Zylinder/Kolbeneinheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet ist, der mit einem Dekompressionsschlepphebel in Wirkverbindung steht, und wobei der Stellkolben des Kuppelbolzen zur Verbindung des Dekompressionskipphebels oder Dekompressionsschlepphebels mit den oder dem Kipp- oder Schlepphebel des oder der Auslassventile ausgebildet ist.
  • Eine weitere gattungsgemäße Schaltvorrichtung ist beispielsweise aus der Veröffentlichung der Firma Schaeffler Technologies AG & Co. KG bekannt, mit dem Titel Zylinderabschaltung, "Eine Technik mit Zukunft oder ein Fall für die Nische?" der Autoren Arndt Ihlemann und Norbert Nitz, veröffentlicht im 10. Schaeffler Kolloquium, 03./04. April 2014, S. 172 bis S. 187, insbesondere auf den S. 182 und S. 183, bekannt.
  • Eine weitere Dekompressionsvorrichtung ist aus der JP-2011-038439 A bekannt.
  • Weiter ist aus der US 2013/0312687 A1 ein Fertigungsverfahren für einen hubvariablen Ventiltrieb mit einem Schaltschlepphebel für eine Brennkraftmaschine bekannt.
  • Derzeit sind jedoch keine Dekompressionsvorrichtungen für PKW-Hubkolben-Brennkraftmaschinen, die nach dem Diesel-Prinzip arbeiten, bekannt und nicht vorhanden.
  • Aufgrund der heute üblichen hohen Verdichtung im Brennraum von DieselBrennkraftmaschinen ergibt sich beim Starten ein stark störendes "Startschütteln".
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, dieses störende "Startschütteln" bei Dieselbrennkraftmaschinen zu verhindern.
  • Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Als Basis der erfindungsgemäßen Ausgestaltung dient ein bereits bekannter, hydraulisch betätigbarer Schaltschlepphebel oder Spielausgleichselement (Abstützelement), die die Möglichkeit bieten, durch einen Zusatzhub ein Gaswechselventil bei Kompression des Zylinders zu öffnen bzw. offen zu halten. Da jedoch nur beim Betrieb der Brennkraftmaschine Schmiermitteldruck vorhanden ist, ist diese Funktion mit einem hydraulisch betätigbaren Schaltschlepphebel oder Spielausgleichselement (Abstützelement) beim Starten nicht möglich. Für einen relevanten Betrieb in der Start/Stopp-Funktion ist beim Start jedoch nicht mehr ausreichend Schmiermitteldruck vorhanden. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, dass das Abstützelement und/oder das Spielausgleichselement während einer Startphase der Brennkraftmaschine mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass das Abstützelement gleichzeitig mit der ersten und der zweiten Nocke in Wirkverbindung ist. In einer ersten Ausführungsvariante ist das Druckmittel aus einem Drucktank entnehmbar. In einer weiteren Ausführungsvariante ist das Druckmittel von einer elektrischen Pumpe förderbar.
  • Besonders bevorzugt ist das Druckmittel gemäß Patentanspruch 2 ein ohnehin vorhandenes Schmiermittel der Brennkraftmaschine.
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand von vier Figuren näher erläutert.
    • Figur 1
    zeigt ein hydraulisches Prinzipschaltbild für eine erfindungsgemäße Dekompressionsvorrichtung.
    Figur 2
    zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Dekompressionsvorrichtung in ausgeschaltetem Zustand.
    Figur 3
    zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Dekompressionsvorrichtung in aktivem Zustand.
    Figur 4
    zeigt in einem Diagramm eine erste Hubkurve einem ersten Nocken und eine zweite Hubkurve eines zweiten Nockens und eine Hubkurve eines Kolbens.
  • Im Folgenden gelten in den Figuren 1 bis 4 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
  • Figur 1 zeigt ein hydraulisches Prinzipschaltbild für eine erfindungsgemäße Dekompressionsvorrichtung 1 für eine nicht dargestellte Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere für eine 4-Takt-Hubkolben-Brennkraftmaschine, die nach dem Dieselprinzip arbeitet, vorzugsweise für einen Personenkraftwagen. Das hydraulische Prinzipschaltbild gilt für die Dekompressionsvorrichtung 1 für die Hubkolben-Brennkraftmaschine, die über einen nicht dargestellten Ventiltrieb mit einer Nockenwelle verfügt mit einem ersten 2 und einem zweiten Nocken mit unterschiedlichen Nockenprofil zur Betätigung eines einzigen Gaswechselventils 3 über ein schaltbares Abstützelement 4, das schaltbar mit dem ersten Nocken 2 oder gleichzeitig mit dem ersten 2 und dem zweiten Nocken in Wirkverbindung ist, wobei das Abstützelement 4 einerseits auf einem Spielausgleichselement 5 schwingbeweglich gelagert und andererseits auf einem Gaswechselventil 3 abgestützt ist.
  • Ein Druckmittel, im vorliegenden Fall ein Schmiermittel der Brennkraftmaschine wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine von einer nicht dargestellten Pumpe in eine Druckleitung 8 gefördert. Eine Einspeisung des Druckmittels in die Druckleitung 8 ist mit einem Pfeil dargestellt. Um ein Rückströmen des Druckmittels zu verhindern wird das Druckmittel zuerst durch ein Rückschlagventil 10, dann weiter in Richtung eines Schaltventils 9 gefördert. Ausgehend vom Schaltventil 9 kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Spielausgleichselement 5, im vorliegenden Fall ein hydraulisches Spielausgleichselement 5 mit dem Druckmittel beaufschlagt werden. Nach dem Spielausgleichselement 5 wird das Druckmittel durch eine Drossel 15 gefördert, zur Volumenstromregelung des Druckmittels, und weiter durch ein zweites Rückschlagventil 10 wieder zurück in den Druckmittelkreislauf in Richtung Schaltventil 9.
  • Erfindungsgemäß ist ein Drucktank 6 für das Druckmittel vorgesehen, der über einen Schalter Drucktank 7 zugeschaltet werden kann. Somit ist es möglich, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch das Spielausgleichselement 5 das Abstützelement 4, während einer Startphase der Brennkraftmaschine mit dem Druckmittel beaufschlagbar ist, so dass das Abstützelement 4 gleichzeitig mit dem ersten 2 und dem zweiten Nocken in Wirkverbindung ist. Die Funktionsweise ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Hierdurch wird ein Öffnen des Gaswechselventils während einer Kompressionsphase erzielt, ein Zylinderinnendruck reduziert und somit ein Starten der Brennkraftmaschine erleichtert, da die Kompressionsarbeit für den Starter geringer ist.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel kann auch das Spielausgleichselement 5 mit Hilfe des Druckmittels absenkbar oder verlängerbar sein, so dass wiederum das Abstützelement 4 gleichzeitig mit dem ersten 2 und dem zweiten Nocken in Wirkverbindung ist.
  • Figur 2 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Dekompressionsvorrichtung 1, in ausgeschaltetem Zustand, d. h. nur ein Nocken, der erste Nocken 2 ist in Wirkverbindung mit dem Abstützelement 4. Das Spielausgleichselement 5 ist in Figur 2 nicht mit Druckmittel beaufschlagt, so dass ein Verriegelungspin 14 in dem Abstützelement 4 nicht verriegelt ist. Eine Hubbewegung des Gaswechselventils 3 ist schematisch mit einem Doppelpfeil dargestellt.
  • Demgegenüber zeigt Figur 3 die Wirkung einer Beaufschlagung des Spielausgleichselements 5 mit dem Druckmittel. Eine Einbringung des Druckmittels in das Spielausgleichselement 5 ist mit einem einfachen Pfeil gekennzeichnet. Durch diese Maßnahme wird Druckmittel in Richtung des im Abstützelement 4 angeordneten Verriegelungspin 14 gefördert und der Verriegelungspin 14 wird entgegen einer Federkraft in Richtung eines Pfeiles verschoben und derart verriegelt, dass das Abstützelement 4 nun gleichzeitig mit dem ersten 2 und dem zweiten Nocken in Wirkverbindung ist. Die genaue Funktionsweise ist beispielsweise aus der Eingangs aufgeführten Schaeffler Publikation bekannt.
  • Figur 4 zeigt in einem Diagramm den Hubverlauf 11 dem ersten Nocken 2, den Hubverlauf 12 des zweiten Nockens und den Hubverlauf 13 eines Kolbens der Brennkraftmaschine.
  • Eine Hubhöhe ist über die y-Achse von 0 bis 9 mm dargestellt, über die x-Achse sind die Hubverläufe 11, 12, 13 in °Kurbelwinkel von 0 bis 800 Grad dargestellt. Der Hubverlauf 11 des ersten Nockens entspricht dem eines Standardgaswechselventils. Die Hubkurve 12 des zweiten Nockens ist der zuschaltbare Nocken, die der Dekompression des Zylinders dient. Die Hubkurve 13 des Kolbens der Brennkraftmaschine zeigt jeweils den Bereich des unteren Todpunktes an.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist somit ein wesentlich besserer Startvorgang der Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine für Personenkraftfahrzeuge möglich, bei gleichzeitig wesentlich verbesserter Akustik.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1.
    Dekompressionsvorrichtung
    2.
    erste Nocke
    3.
    Gaswechselventil
    4.
    Abstützelement
    5.
    Spielausgleichselement
    6.
    Drucktank
    7.
    Schalter Drucktank
    8.
    Druckleitung
    9.
    Schaltventil
    10.
    Rückschlagventil
    11.
    Hubkurve erster Nocken
    12.
    Hubkurve zweiter Nocken
    13.
    Hubkurve Kolben
    14.
    Verriegelungspin
    15.
    Drossel

Claims (2)

  1. Hubkolbenbrennkraftmaschine, die nach dem Diesel-Prinzip arbeitet, mit einer Dekompressionsvorrichtung (1) und mit einem Drucktank (6) oder einer elektrischen Pumpe und mit einem Ventiltrieb mit einer Nockenwelle und einem ersten (2) und einem zweiten Nocken mit unterschiedlichem Nockenprofil zur Betätigung eines einzigen Gaswechselventils (3) über einen hydraulisch betätigbaren Schaltschlepphebel (4), der schaltbar mit dem ersten Nocken (2) oder gleichzeitig mit dem ersten (2) und dem zweiten Nocken in Wirkverbindung ist, wobei der hydraulisch betätigbare Schaltschlepphebel (4) einerseits auf einem Spielausgleichselement (5) schwingbeweglich gelagert und andererseits auf dem Gaswechselventil (3) abgestützt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulisch betätigbare Schaltschlepphebel (4) und das Spielausgleichselement (5) während einer Startphase der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Druckmittel beaufschlagbar sind, sodass der hydraulisch betätigbare Schaltschlepphebel (4) gleichzeitig mit dem ersten (2) und dem zweiten Nocken in Wirkverbindung ist, wobei das Druckmittel aus dem Drucktank (6) entnehmbar oder von der elektrischen Pumpe förderbar ist.
  2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel ein Schmiermittel der Brennkraftmaschine ist.
EP16198838.1A 2015-12-17 2016-11-15 Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer dekompressionsvorrichtung Active EP3181839B1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015225727.4A DE102015225727A1 (de) 2015-12-17 2015-12-17 Dekompressionsvorrichtung für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3181839A1 EP3181839A1 (de) 2017-06-21
EP3181839B1 true EP3181839B1 (de) 2019-07-24

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16198838.1A Active EP3181839B1 (de) 2015-12-17 2016-11-15 Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer dekompressionsvorrichtung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3181839B1 (de)
DE (1) DE102015225727A1 (de)

Cited By (1)

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