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invention
Fédération de Russie Patent RU2121585
Moteurs à combustion interne, la façon dont il fonctionne, CAR ET SYSTÈME DE GÉNÉRATEUR FIXE AVEC L'UTILISATION DE CE MOTEUR
Nom du demandeur: United Fyuals Limited (GB)
Nom de l'inventeur: Peter John Bryant (GB); Jacob Epstein (GB)
Le nom du titulaire du brevet: United Fyuals Limited (GB)
Adresse de correspondance:
Date de début du brevet: 10.05.1993
Le moteur, la façon dont il fonctionne, le groupe électrogène et la voiture avec ce moteur peuvent être utilisés dans les centrales et les transports. Dans un moteur à combustion interne, chaque cylindre communique avec une source d'air et de carburant contenu dans un gaz comprimé. De plus, l'air dans le cylindre est comprimé pendant la course de compression, se terminant immédiatement avant l'entrée du carburant et l'allumage d'un mélange de la main-d'œuvre instruite commence cycle de travail. Le combustible peut être admis dans le cylindre par un dispositif qui combine les fonctions d'une soupape d'admission et un dispositif d'allumage. En outre, les moteurs à essence ou diesel classiques peuvent être convertis en réglant le dispositif dans la buse à fente diesel conventionnel ou l'allumage du moteur à essence conventionnel nid de bougie. combustible gazeux comprimé peut être du méthane, du gaz naturel ou autre. L'invention facilite la transformation du moteur à combustion interne et de son adaptation pour être utilisé sur différents types de carburant.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
La présente invention concerne des moteurs à combustion interne (ICE), qui est utilisé comme une source d'alimentation de carburant gazeux contenu dans le récipient de ravitaillement en carburant dans un état gazeux.
Un grand nombre de ces moteurs utilisés dans les véhicules et dans des installations fixes. Dans les deux cas, le processus de création d'un mélange combustible pour chaque cycle d'horloge par la connexion de deux composants gazeux dans des proportions déterminées à l'alimentation dans la chambre de combustion sous pression, et des moyens similaires à ceux utilisés dans les moteurs à combustion interne classiques avec des combustibles liquides. Ainsi, le gaz est amené dans le mélangeur en une quantité en rapport avec le volume de l'air entrant, ce qui crée des conditions pour la performance maximale du moteur et la consommation de carburant désiré. En outre, en raison du fait que, pour maintenir un kilométrage suffisant entre le gaz de remplissage dans un réservoir de gaz doit être maintenue sous une pression importante, typiquement d'environ 250 bars, il est nécessaire d'abaisser la pression du gaz d'un trajet de gaz cuve de mélange à environ 70 bar.
La présente invention est basée sur un certain nombre d'avantages provenant de la pré-compression du gaz naturel utilisé comme combustible, avant qu'il ne soit introduit dans la chambre de combustion. Le premier de ceux-ci - en ce que le combustible gazeux est introduit directement dans la chambre de combustion par l'intermédiaire d'un tuyau à haute pression à travers la soupape d'admission / allumeur. Le second - le dispositif est conçu de telle sorte qu'il puisse facilement être monté dans une prise jack d'essence d'allumage classique et la douille dans l'injecteur de moteur diesel. Cela facilite la conversion des deux types de moteurs pour fonctionner au gaz comprimé. Troisième - combinaison dans un seul appareil et l'allumage des fonctions d'admission du mélange de carburant. L'allumage est effectué au début de la course motrice immédiatement après l'extrémité d'entrée de carburant de la course de compression, lorsque l'air dans le cylindre est sous pression maximale. Lors de l'utilisation d'un gaz tel admission tardive et l'allumage est nécessaire en raison du carburant d'octane élevé. En ce qui concerne la conception de la soupape d'admission du système d'allumage de l'ICE facilite grandement la conversion en carburant liquide. Cela vaut particulièrement pour les moteurs diesel qui ne possèdent pas le système d'allumage standard.
Dispositifs pour l'alimentation directe de gaz à travers le tuyau à haute pression dans la chambre de combustion du moteur à combustion interne est déjà décrite dans de nombreuses publications précédentes. Parmi eux, le brevet EP-A-0425327. Contrairement à l'invention qui y est décrite présente un principe de commande d'admission du carburant de la soupape d'admission dans la chambre de combustion. La grande majorité, sinon la totalité du carburant est admis pas, mais la fonction principale de la vanne se trouve dans l'entrée d'air, un inhibiteur, etc. En outre, le document EP-A-0425327 ne décrit pas tout genre a été construit dans le dispositif de soupape d'admission pour générer une étincelle. Description des US-A-4520763 contient une description de l'appareil illustré pour générer une étincelle, mais il fournit l'utilisation de l'hydrogène comme carburant seulement. Le document ne divulgue pas le dispositif de destination et décrit les principaux avantages de l'entrée de carburant dans la chambre de combustion, seulement au moment où l'air comprimé est déjà en grande partie. Contrairement à la description ci-dessus du document US-A-3926169 propose l'utilisation en tant que gaz combustible tel que du méthane, mais il n'y a aucune mention des avantages potentiels de l'entrée de gaz vers la chambre de combustion pendant la course de compression et l'arête d'entrée et se trouve à la fin de course.
Fig. La figure 1 représente un schéma simplifié d'un véhicule équipé de la présente invention
![]() Fig. 2 - l'injecteur principal d'incision / allumeur, le moteur monté |
![]() Fig. 3 - vue du même injecteur / allumeur en termes |
Fig. 4 - une vue d'un mode de réalisation de l'injecteur / allumeur pour l'installation sur un moteur diesel converti
Fig. 5 - le type d'installation fixe avec le moteur, reconstruit selon l'invention
Fig. 1 un réservoir rectangulaire, calculé sur la teneur en gaz naturel à une pression de 250 bars, situé à l'arrière de la structure 2 du véhicule, par exemple dans le coffre. Le réservoir 1 peut être ravitaillé à partir de la haute pression dispositif à travers le col de remplissage 3 et le montage à baïonnette 4 a des caractéristiques de sécurité classiques, y compris une soupape de sécurité 5. gaz naturel comprimé, en particulier le méthane, ont un certain nombre de qualités qui les rendent particulièrement attrayant pour une utilisation comme remplissage de gaz carburant pour moteurs à combustion interne. Un avantage de méthane - indice d'octane élevé (environ 130), fournissant une puissance spécifique élevée et un bon anti-knock propriétés. Un autre avantage - haute température d'allumage - deux fois plus élevé que le mélange essence-air, ce qui offre une plus grande sécurité en cas d'accident ou de fuite. Un troisième avantage de méthane - un niveau d'émissions nocives lors de la combustion faible, mais pour y parvenir, il faut un réglage précis du calage d'allumage qui sera décrit plus loin.
De réservoir 1 gaz est fourni à la conduite à haute pression 7 à l'interrupteur de sécurité 8, qui est fermé à un commutateur de charge tels 9. Les deux interrupteurs sont fermés à l'interrupteur d'allumage du véhicule 10. Carburant 7 peut chevaucher la valve manuelle 11. Le gaz passe ensuite un capteur de pression 12 et régulateur de pression 13 et est fourni aux soupapes d'admission / Amorceurs 14 (dont Fig. 1 montre seulement un) des quatre cylindres (non représentés) situés dans le bloc moteur 15, 16. quatre collecteur d'admission 17 et collecteur d'échappement 18, quatre représentés sur la figure. 1.
Une unité de commande électronique (ECU) 20 reçoit des informations sur la pression du gaz dans le carburant (du capteur 12), la température du gaz dans la conduite de carburant (non capteur est représenté), la position du papillon des gaz (du capteur 21) régissant le collecteur d'admission 17, la position du vilebrequin (de capteur 22), température d'eau moteur (du capteur 23 au radiateur 24), prise d'air pression d'admission (à partir du capteur 25). 20 ECU est programmé pour pré-sélectionnée performance de base et d'autres caractéristiques. Les niveaux venant d'en haut des signaux de détection correspondent en continu à l'information de référence programmée, et ainsi élaborés les signaux de commande sont envoyés par le conduit 27 à la bobine d'allumage 28 et le distributeur 29, pour supporter le moment approprié pour l'allumage et la soupape d'entrée d'une durée d'admission de carburant / d'allumage 14, en conformité avec l'action du conducteur.
En fait, formée en dessous de la 20 ECU, les signaux de commande sont suffisantes pour diminuer la pression dans la conduite de carburant 7, la hauteur du véhicule au-dessus du niveau de la mer et qui correspond à la pression atmosphérique et la température du liquide de refroidissement et de gaz. En règle générale, l'ordinateur 20 est programmé pour le degré optimal d'enrichissement du mélange de travail pour obtenir une faible émission de substances nocives possible et, par conséquent, un système de capteurs interconnectés permettra d'améliorer les caractéristiques de base du moteur d'origine.
De la sécurité décrit ci-dessus intègre la fonction principale de l'interrupteur d'alimentation en carburant de sécurité 8 est de bloquer le carburant au niveau de chaque station-service. Ce commutateur peut, par exemple, d'avoir la valve dans son action de puissance de conception dans le «accident» dans le cas de fermeture automatique de la coupure du circuit électrique.
Fig. 2-4 illustrent deux modes de réalisation injecteur / allumeur (qui sera ci-après appelé pour abréger un injecteur) 14 (Fig. 1) plus en détail. Comme on le voit sur la Fig. 2 et 3, l'injecteur comprend un corps métallique 31 dans lequel est monté coulissant un clapet 32 d'être ouverte et fermée par un électro-aimant 33 par un ressort 43. La bobine 35 de l'électro-aimant 33 est séparée et isolée des entretoises 36, l'arbre de soupape d'induit du solénoïde 32 est isolé à l'endroit désiré de la couche de céramique 42 . le ressort 43 repose contre le capuchon 44 de matériau non conducteur, fixé par un boulon 45, un ressort 47 relié à la borne haute tension 46, en passant par le plafond souple 50 de matériau non conducteur. Un contact 46, à son tour, est relié par l'intermédiaire d'une vanne 29 et la bobine d'allumage 28 à 30, batterie de voiture. Des impulsions électriques d'actionnement du solénoïde 33, et lui vient de la batterie 30 par le contact de basse tension 48 par des commandes à partir de la 20 écus.
Le gaz comprimé pénètre dans le corps 31 de l'injecteur de carburant 7 à 41, passe à travers l'extrémité annulaire 39 au jeu de soupape formé entre la surface en céramique 34 de la tige de valve 32 et une surface similaire 37 sur le boîtier 31. A l'instant où l'électrovanne 33 abaisse la tige 32 par rapport le corps 31 entre les surfaces 34 et 37 du jeu de soupape est formé et le gaz est fourni à partir de l'injecteur 55 dans la chambre de combustion du cylindre 56 (piston 59). Dans ce logement 31 est vissé par un raccord fileté 57 dans le moteur à allumage commandé fente 58 converti pour fonctionner au gaz naturel.
Selon la vanne de l'équipe de l'ECU 20 monte, bloquant l'écoulement du gaz. Lorsque le piston 59 est dans la position supérieure, la course de compression est terminée, l'entrée d'air total (56 tombées dans le cylindre pendant la course d'admission précédente à travers le collecteur d'admission 17) est comprimé. toute la durée de ce cycle 20 ECU maintient la position de la vanne fermée, puis ouvre, et quand le dosage approprié du gaz admis, ferme à nouveau. Au moment où le gaz est introduit, l'air admis doit être comprimé dans la mesure du possible afin d'élever sa température avant l'allumage. Avec l'augmentation de la température et de l'augmentation de la puissance du moteur.
Lorsque la soupape se ferme quatre électrodes de décharge 51 disposés dans la partie inférieure de la vanne dans le même angle par rapport à l'axe de l'injecteur, ils sont à une distance optimale pour une décharge à haute tension à partir de quatre électrodes correspondantes 38 situées sur le fond du boîtier 31. La décharge de haute tension initiée par 20 ECU enflamme le mélange air-carburant dans la chambre de combustion 55 du cycle de course de combustion. Les caractéristiques d'un dissipateur de chaleur 49 situé à la partie inférieure de la tige de valve 32 peuvent être spécifiquement adaptés à un type particulier de la conversion du moteur pour compenser la différence entre les températures comprises dans l'état de combustion, et convertis modes de réalisation. Le degré élevé de compression de l'air avant que le gaz d'admission, ce qui augmente sa température et augmente la vitesse de propagation du front de combustion après l'allumage du mélange air-carburant, tel que décrit ci-dessus.
Dans le moteur à combustion interne standard, lorsque les tiges de piston sont reliées à manivelles du vilebrequin, la course de compression est de 180 ° de sa circulation, après quoi le piston est au point mort haut (PMH). Une condition sine qua non de la présente invention pour ce type de moteur est la pression d'air dans le cylindre jusqu'à ce que l'entrée de gaz, dont l'entrée doit avoir lieu dans la dernière 20 °, et de préférence - 10 ° d' angle de vilebrequin avant le point mort haut. À ce stade, la pression à l'intérieur du cylindre de moteur automobile conventionnel avec la performance moyenne d'environ 600-1000 psi.
Enrichissement du mélange air-gaz dans le cylindre au calage de l'allumage, la durée régulée entrée de gaz vanne 32 par le 20 écus à la commande électro-aimant 33. Une longueur typique est égale à l'entrée 3 - 17 ms, qui est commensurable avec cette voiture paramètre de course contemporaine. Cela devient possible grâce à une pression élevée dans l'ensemble du système de l'alimentation en carburant jusqu'à ce que la vanne 32, et la longueur d'entrée d'une grande précision de contrôle est assuré par la simplicité de la conception et la vanne de commande qui n'a que deux positions - soit complètement ouvert lorsque le solénoïde est excité, ou complètement et rapidement fermés le ressort 43 lorsque le solénoïde est désactivé retour. 20 ECU ajuste la durée en fonction de la température de l'air d'admission et la pression atmosphérique, température du cylindre de tête, la teneur en oxygène dans les gaz d'échappement, et la position du papillon. Cette dernière reflète le degré de puissance demandée par le conducteur. 20 ECU détermine le calage de l'allumage en fonction de la position du vilebrequin et la fréquence de ses révolutions, en ce moment. Un contrôle précis de l'allumage empêche la détonation en particulier lors du fonctionnement à mélange pauvre.
Etant donné que l'injecteur d'un moteur diesel est principalement dans sa construction similaire à celle représentée sur la Fig. 2 et 3, la Fig. La figure 4 représente seulement les détails, montrant les caractéristiques de son installation dans la fente de la buse 60 dans l'évidement 60a de la culasse 62 (dont le piston 63) du moteur diesel converti. Au lieu d'être vissé dans le trou 60 en contraste avec la bougie d'allumage du moteur à essence corps d'injecteur 31 dans ce cas, est monté sur le cylindre de boulons à tête 64 et des boulons 64a traversant des trous 65 percés dans les épaulements 66, l'extension du boîtier et le joint d'étanchéité entre le corps d'injecteur et une tête 67. le bloc d'étanchéité est prévu dans ce mode de réalisation, la distance axiale entre la fente de soupape (34/37 sur la figure 2.) et l'espace entre les électrodes (51/38) est supérieure à la version convertie du moteur à essence, en raison de la plus grande épaisseur de la culasse 61 du moteur diesel en outre, avec la tuyère du moteur diesel a un diamètre plus petit que la bougie d'allumage 58 sur la Fig. 2 et 3. Lorsque le jeu de la soupape 34/37 ouverte, le gaz passe dans le cylindre 62 en même temps de deux façons: par l'espace entre les parois de la douille d'injecteur 60 et la surface extérieure de la partie allongée 69 du corps d'injecteur 31, mais aussi à travers l'espace entre les parois internes de la partie de corps allongée 69 et tige de valve. Lorsque la vanne (surface 34/37) fermée, les électrodes 51 et 38 sont à la distance optimale pour la décharge à haute tension.
Etant donné que l'injecteur de la Fig. 4 est relativement longue feeds passage de gaz, il peut être équipé de guides pour éviter toute turbulence lorsque le gaz passe à travers la fente 60 dans la chambre de combustion 62, mais cela est inutile, étant donné que la direction d'écoulement de gaz stricte est accomplie par un alignement précis de l'injecteur, l'axe 40 et l'axe du cylindre lorsque 64a écrous 64 et les vis.
Fig. La figure 5 représente un ensemble générateur stationnaire, équipé selon l'invention. les flux de gaz à travers le tuyau d'alimentation 76, une vanne de dérivation manuelle interrompt 77, débit de gaz mètre 78, un clapet anti-retour 79, l'interrupteur de basse pression 80. Le clapet anti-retour 79 empêche le compteur 78 et la ligne d'alimentation 76 de la course de retour, et le commutateur 80 commute automatiquement l'appareil en cas de chute pression du gaz dans la conduite d'alimentation est inférieure à un certain niveau.
Le gaz pénètre dans le compresseur 82 où la pression monte et descend dans le lecteur de cylindre 75 est conçu pour éviter d'affecter le fonctionnement du moteur des fluctuations de pression possibles dans la ligne d'alimentation et de maintenir une réserve suffisante de gaz comprimé pour démarrer l'installation après avoir été inactif. Ainsi, le ballonnet 75 remplit la même fonction que celle du réservoir de carburant sur la figure 1. 1. Parce que la bouteille de gaz comprimé 75 passe à travers un second robinet d'arrêt manuel 83 à un régulateur de pression 84 qui abaisse la pression du gaz au niveau de la conception 85 pour le carburant, le gaz d'alimentation sous pression pour que les soupapes d'admission / allumeurs 86 et en outre dans la chambre de combustion du moteur 87, ce qui entraîne le générateur 88 et un compresseur 82 raccordé par un arbre commun 89.
le fonctionnement du moteur de contrôle 95 ECU effectue unité de contrôle analogue 20 de la figure. 1, qui reçoit les données sur la position du papillon (du capteur 96), la température du liquide de refroidissement (du capteur 97) et la position du vilebrequin (du capteur 98).
La prise d'air du moteur 87 à travers le filtre / silencieux 99, et d'échappement - à travers le filtre 99a / silencieux. La fréquence requise du levier de vitesse du vilebrequin réglée 100 et affiche le tachymètre 101. Réglage manuel vitesse de fréquence est automatiquement maintenue en dessous de la 95. ECU Sur le tableau placé 104 bornes de sortie 105 du générateur 88, l'isolateur principal 106, système de démarrage à basse tension, y compris la batterie 108, chargeur de batterie 109 relié à la source de haute tension 110. la puissance de la batterie alimente le moteur de démarreur 111 en appuyant sur le bouton de démarrage 112. le moteur peut être arrêté au moyen du commutateur d'allumage 113. Si le moteur surchauffe, les ECU 95 diminue jusqu'à ce qu'elle tourne au ralenti, et dans le cas d'une chute de pression dans la ligne d'alimentation 76 est trop faible pour désactiver l'unité de commande d'allumage. ECU désactive le contacteur d'allumage et dans le cas d'une pression d'huile dans le moteur, dont le niveau est indiqué sur l'indicateur de balance 115 reliée au capteur 116.
Au lieu d'installer le générateur 88 peuvent être montés dans d'autres unités, entraînée par le moteur 87, par exemple une pompe à liquide ou d'un compresseur.
REVENDICATIONS
1. Un moteur à combustion interne comprenant au moins un ensemble de piston et cylindre dans lequel le cylindre est relié à des sources d'alimentation en air et carburant contenu en gaz sous pression, dans lequel le cycle de service comprend une course de compression au cours de laquelle le vérin pneumatique adopte la dose totale et compresse, et dans lequel la course de compression est sensiblement terminée avant que le combustible gazeux sous introduit dans le cylindre à partir de la source de carburant à travers l'entrée du dispositif de pression et le mélange air-combustible résultant respectivement allumé par le dispositif d'allumage pour démarrer les cycles du cycle de fonctionnement, dans lequel que pratiquement la totalité du carburant gazeux est introduit dans le cylindre par le dispositif d'admission comprenant une soupape d'admission comprenant une cellule équipée d'une électrode d'allumage et la soupape d'admission est agencée pour bloquer le carburant entrant dans le cylindre à partir du combustible de la source d'allumage d'un mélange air-carburant.
2. Moteur selon la revendication. 1, caractérisée en ce que le piston fonctionne sur le principe de réciprocité.
3. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu 'il comprend entraînement électrique équipé d'une soupape d'admission à travers laquelle circule le carburant dans le cylindre, dans lequel la vanne est adaptée pour s'ouvrir lors de l'actionnement de la source d'énergie.
4. Moteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la soupape d'admission est adapté pour fonctionner dans deux conditions - complètement ouverte ou complètement fermée.
5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ressort de rappel est prévu pour ramener le clapet en position complètement fermée dès qu'il est désexcité.
6. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'entrée de carburant est installée dans un cylindre de vérin régulier des bougies d'allumage de moteurs conventionnels, conçus pour fonctionner sur l'essence.
7. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'entrée de carburant est installée dans un injecteur de moteur classique de cylindre de vérin ordinaire conçu pour fonctionner sur le principe de l'allumage par compression diesel.
8. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 - 7, caractérisé en ce qu 'il est adapté à utiliser du gaz naturel comprimé comme combustible.
9. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape d'admission est équipé d'un moyen pour absorber de la chaleur, ce qui permet de compenser les différences de la chaleur résiduelle et élargir ainsi la gamme des moteurs de types différents et de dimensions adaptées à l'utilisation de la soupape d'admission.
10. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu 'il comprend un vilebrequin, et des moyens pour déterminer le calage d'allumage en fonction des informations sur la position du vilebrequin.
11. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'entrée de carburant comprend deux parties qui peuvent se déplacer dans une certaine plage par rapport à l'autre, dans lequel au moins une paire d'électrodes d'une bougie d'allumage située à l'une de ces parties de l'élément sur chacun tandis que, lorsque les deux parties sont à une extrémité de l'intervalle de déplacement relatif, la soupape d'admission est fermée et la paire d'électrodes se trouve à une distance optimale de l'autre afin de générer une étincelle, et à l'autre extrémité de la plage de déplacement de la distance de Voyage entre la paire d'électrodes augmente.
12. Véhicule, caractérisé en ce qu 'il comprend un moteur selon l'une quelconque des revendications 1 - 11 et des moyens de remplissage adaptés carburant contenu sous haute pression dans l'état gazeux.
13. stationnaire groupe électrogène, caractérisé en ce qu 'il comprend un compresseur pour le carburant gazeux, le moteur selon les revendications 1 - 11, et des moyens pour générer une puissance, dans lequel le moteur entraîne le compresseur et un moyen pour générer de l'énergie.
14. Procédé pour faire fonctionner un moteur à combustion interne comprenant au moins un piston et un cylindre ensemble et fonctionnant à un cycle de combustion consistant en une course de compression suivie par une course de combustion débute l'allumage, caractérisé en ce que la dose totale de l'air admis dans le cylindre et comprimer le piston jusqu'à la fin de la course de compression, dont l'entrée est déjà compressé carburant gazeux dans le cylindre est réalisée à partir de la source de combustible à travers l'appareil, y compris la soupape d'admission comprenant un élément muni d'électrodes d'allumage du mélange air-combustible résultant est mis à feu, respectivement, par le dispositif d'allumage, tandis que la soupape d'admission est fermée, ainsi commencer à travailler de manière cycle de course, la pression d'admission de carburant gazeux dans le cylindre coïncide sensiblement avec la fin de la course de compression.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'entrée, le gaz combustible sensiblement la totalité de la dose pré-comprimé est effectuée sensiblement à l' intérieur du 20 o dernière révolution du vilebrequin au piston atteint le point mort haut à la fin de la course de compression.
16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'entrée, le gaz combustible sensiblement la totalité de la dose pré-comprimé est effectuée sensiblement à l' intérieur du 10 o dernière révolution du vilebrequin au piston atteint le point mort haut à la fin de la course de compression.
17. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'admission précomprimé gaz combustible est réalisée au moment où la pression d'air dans le cylindre atteint les limites de 600 à 1000 livres par pouce carré.
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Date de publication 28.12.2006gg
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