DE2856732A1

DE2856732A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung und regelung eines luft- brennstoff-gemisches

Info

Publication number: DE2856732A1
Application number: DE19782856732
Authority: DE
Inventors: Ryszard Machnowski; Ryszard Szott
Original assignee: OS BAD ROZWOJOWY SAMOCH
Current assignee: OS BAD ROZWOJOWY SAMOCH
Priority date: 1977-12-31
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1979-07-05
Also published as: PL115851B1; PL203700A1; IT1174272B; FR2413561B2; GB2011545A; JPS5496633A; SE7813372L; GB2011545B; DE2856732C2; US4216174A; ES476844A2; FR2413561A2; ES476845A2; JPS5581249A; IT7869999A0; SU1367863A3; JPS6234940B2

Description

ZELLENTIN

ZWEIBRÜCKENSTR. 15
8OOO MÜNCHEN 2

Osrodek Badawczo-Rozwojowy Samochodow 29. Dezember 1978 Malolitrazowych "BOSMAL" RZ/Hu

43-301 Bielsko-Biala, Polen PL 2680

Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung und
Regelung eines Luft-Brennstoff-Gemisches

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung und Regelung eines Luft-Brennstoff-Gemisches zur Versorgung von Motoren, insbesondere von Verbrennungsmotoren
mit Funkenzündung.

Aus dem Stand der Technik sind aus den polnischen Anmeldungen P-192084, P-193026, P-195961, P-197978, P-201371 (s.d. DE-OS
27 38 428) Verfahren und Vorrichtungen zur Aufbereitung eines Luft-Brennstoff-Gemisches und Verbesserungen ihrer Bestandteile bekannt, welche dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung sowohl bezüglich des Wesens des Verfahrens wie auch der praktischen technischen Lösung am ähnlichsten kommende Lösungen
enthalten.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem angeführten Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu verbessern, insbesondere hinsichtlich des Regelungssystems sowie aller praktischen mit der ökonomischen Versorgung von Motoren verbundenen betriebstechnischen Anforderungen bei gleichzeitiger Erhöhung der Leistung und Lebensdauer und der Absenkung des Gehaltes an toxischen Verbindungen in den Verbrennungsgasen bis auf Spurenmengen.

Die gestellte Aufgabe wurde durch die in den Ansprüchen wiedergegebenen Merkmale gelöst.

Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufbereitung und Regelung eines Luft-Brennstoff-Gemisches besteht darin, daß eine bekannte Einrichtung, deren Durchsatz an die Anforderungen der Motorfüllungsgrad-Charakteristik angepaßt ist, je nach den atmosphärischen Bedingungen und der Drehzahl der Kurbelwelle des Motors druckpulsationsfreie Druckluft erzeugt.

Diese Druckluft wird der Vorrichtung zugeführt, wo der ganze Durchsatz mindestens in zwei Ströme in einem bestimmten, regelbaren Verhältnis aufgeteilt wird, welche getrennt wirken und unterschiedliche Funktionen ausüben, jedoch voneinander abhängig eng zur Erreichung einer optimalen Aufbereitung des Gemisches zusammenwirken.

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Einer dieser Ströme, ausgestattet mit einem bekannten durch Unterdruck unter der Drosselklappe und/oder über das Zugband vom Fußgashebel gesteuerten Druckregelungssystem, dient zur Aufgabe und zum Ansaugen der aufgrund der Motorbelastung,der atmosphärischen Bedingungen und des Fahrerwunsches bestimmten Kraftstoff- bzw. Mehrkraftstoffgemischmengen und zu deren Vorvernebelung.

Der zweite Strom hingegen, der auch mit einem Druckänderungssystem versehen ist, das durch zeitweise Änderung oder kurzzeitige Verminderung des Wirkungsquerschnittes der Zentraldüse wirkt, dient zu weiteren Vernebelungen und zur Homogenisierung des Gemisches infolge der Einwirkung der Druckluftströme aus den nachfolgenden Düsen, zur günstigen Ejektionskorrektur, welche durch Rückkopplung wirkt, je nach der Wahl des Stromdurchsatzes, der Richtung und des Querschnittes der einzelnen Düsen des Systems, wie auch der Druckverhältnisse infolge der in dem einen der Ströme eingesetzten Regelungen und der in dem anderen eingesetzten Druckkorrekturen, wie auch zur Vorbeugung der sekundären Gerinnung durch günstige Mischungsströmeumlenkungen.

Dabei ermöglicht das eingesetzte Druckkorrektursystem eine Ausgleichung der Herstellungstoleranzen oder des Abnutzungsgrades der Vorrichtung, wie auch eine kurzzeitige Druckerhöhung, was den Anlauf eines kalten Motors erleichtert.

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Außerdem wird die Pulsation der durch die Quelle zugeführten Preßluft durch automatisches öffnen eines zusätzlichen, den Druckausgleich erleichternden Durchgangs, und die Pulsation des den Kraftzylinder steuernden Druckes durch entsprechende Durchsatzdrosselung aufgehoben, und die Druckluft wird vorzugsweise der Schwimmerkammer vor der Verengung der Leitung zugeführt.

Das Wesen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung und Regelung des Luft-Brennstoff-Gemisches besteht darin, daß eine Druckluftquelle mit entsprechend ausgewähltem Durchsatz, vorzugsweise eine bekannte, von der Kurbelwelle des Motors angetriebene und mit Pulsationsausgleichsmitteln ausgerüstete als Verdichter arbeitende Rotationspumpe direkt durch eine Leitung mit der Vorrichtung verbunden ist, in welcher sie mindestens in zwei Leitungen verzweigt.

Eine dieser Leitungen ist mit einem in bekannter Weise mit dem Kraftzylinder und mit dem Zugband des Fußgashebels verbundenen Regelventil ausgerüstet, weist hinter dem Regelventil eine Verengung auf, und ist auch mit den Vorvernebelungsseitendüsen verbunden; vor der Verengung ist ein die Leitung mit der Schwimmerkammer verbindender Kanal abgezweigt, wobei die Kammer in bekannter Weise mit den Vorvernebelungsseitendüsen verbunden ist.

Die zweite Leitung ist direkt mit der Zentraldüse des mehrstufigen Düseneinsatzes verbündten. .

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Der mehrstufige Düseneinsatz ist, dem bekannten Stand der Technik gemäß, in der Achse der Saugleitung des Motors vor der Drosselklappe angeordnet und besteht aus einem in der Konsole der Vorrichtung ausgeführten Sitz, dem darin eingesetzten Düsensatz, einem System von Elementen und Dichtungen zur Abtrennung der Druckluftzufuhr zu den Vorvernebelungsseitendüsen von der Druckluftzufuhr zu der Zentraldüse, die zugleich den Düsensatz an den Sitzboden andrücken, wie auch aus einem Kopf, in welchem nachgiebig und,in einem Gewinde eine Nadel eingesetzt ist, die zur Änderung - durch Drehen, oder zur Verminderung - durch Absenken mittels eines aus dem Fahrerhaus gesteuerten Bowdenzugs - des Wirkungsquerschnittes der Zentraldüse bestimmt ist.

Dabei ist die nach der Anpressung an den Boden des Sitzes in der Konsole eine bekannte Ringspaltdüsenkammer bildende Aussparung in dem Düsensatz durch kleine öffnungen mit den Vorvernebelungsseitendüsen in der Nähe ihres Auslaufes verbunden, und das die Saugleitung des Motors unter der Drosselklappe mit dem Kraftzylinder verbindende Rohr weist eine entsprechend ausgewählte Verengung auf, und in der Gleitfläche des Pumpenkörpers sind Rillen des Auslaufkanals in der Trennschieberanlaufrichtung auf einem entsprechend ausgewählten Winkelbereich ausgeführt.

Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung nach der Verwendung der aus dem Stand der Technik bekannten Mittel, d.h.

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einer vervielfachten Anzahl von Schwimmerkammerη mit Druckluftzuleitungen und mit BrennstoffZuleitungen zu den getrennten Vorvernebelungsseitendüsen, die Versorgung der Verbrennungsmotoren mit Mehrbrennstoffgemischen, darunter auch mit solchen/ die Wasserlösungen bilden.

Zu den Vorteilen des erfindungsgemäß verbesserten Verfahrens und der Vorrichtung zählen: Ihre Brauchbarkeit zum herstellungs- und betriebstechnischen Einsatz; die richtige und vollständige Verbrennung von sehr armen Gemischen, bis /L = 1,5 und höher, wobei nur Spurenanteile von toxischen Verbindungen in den Verbrennungsgasen verbleiben; die Möglichkeit der tatsächlichen Erfüllung der Erfordernisse der Kalifornia-Verbrennungs/reinheitsprüfung; die richtige, detonationsfreie Verbrennung bei sehr hohen Verdichtungsverhältnissen £,=10 und mehr, bei gleichzeitig mehr gleichmäßigerem Lauf und niedrigeren thermischen Belastungen; die einfache, von dem Wunsch des Fahrers abhängige, automatisch unter Berücksichtigung der veränderlichen atmosphärischen Bedingungen wirkende Regelung der Zusammensetzung des Gemisches und der Versorgung des Motors; wie auch die technologisch einfache, billige und betriebsdauerhafte Vorrichtung, welche durch richtige Aufbereitung des Luft-Brennstoff-Gemisches bei wesentlich niedrigerem Brennstoffverbrauch eine wesentliche Erhöhung der Leistung und des Momentes des Motors verursacht - sogar in Zusammenarbeit mit einem nicht umkonstruierten Serienmotor.

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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch die Vorrichtung.,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen mehrstufigen Düseneinsatz und

Fig. 3 einen Düseneinsatz.

Eine bekannte Quelle 1 erzeugt mit einem beispielsweise durch Durchsatzdrosselung mittels einer Drosselblende 2 an die Erfordernisse der Motorfüllungsgrad-Charakteristik angepaßten Durchsatz , vorzugsweise eine von der Kurbelwelle des Motors angetriebene Rotationspumpe, deren Körper auf seiner Gleitfläche Rillen vom Auslaufkanal in der Richtung des Trennschieberanlaufes in einem einem ungefähr 1Oprozentigen Verdichtungsgrad entsprechenden Winkelbereich aufweist, je nach den atmosphärischen Bedingungen und der Drehzahl der Kurbelwelle des Motors druckpulsationsfreie Druckluft.

Diese Druckluft wird durch die Leitung 3 direkt der Vorrichtung 4 zugeführt, wo sie in zwei Ströme aufgeteilt wird. Einer dieser Ströme wird durch die Leitung 5 einem Regelventil 6 zugeführt, welches vorzugsweise die Form eines zylindrischen in einer zylindrischen öffnung befindlichen Formschiebers aufweist und in bekannter Weise von einem durch das eine entsprechend ausgewählte Verengung aufweisende Rohr 8 mit der Saugleitung

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des Motors unterhalb der Drosselklappe 10 verbundenen Kraftzylinders 7 und über das Zugband 11 vom Fußgashebel mit der Drosselklappe 10 in Abhängigkeit von der Motorbelastung, von den atmosphärischen Bedingungen und dem Wunsch des Fahrers entsprechend tandemgesteuert wird.

Die Druckluft mit derart durch das Regelventil 6 geregeltem Druck wird durch die verengte Leitung 5 den Vorvernebelungsseitendüsen 12 des mehrstufigen Düseneinsatzes und durch den vorzugsweise vor der Verengung deriLeitung 5 abgezweigten und mit der Schwimmerkammer 14 verbundenen Kanal 13 dieser Kammer 14 zugeführt.

Der Brennstoff strömt aus derfschwimmerkammer 14 durch den Kanal 15 in die Kammer 16 des mehrstufigen Düseneinsatzes hinein, wo er durch die Kanäle 17 den Seitendüsen 12 zugeführt und in durch den Druck eng geregelten Mengen durch die Druckluft angesaugt wird, wobei er einer Vorvernebelung unterliegt.

Der zweite, zur weiteren Vernebelung des Gemisches zu einer optimalen Ejektionskorrektur und zur Vorbeugung der Sekundärgerinnung dienende Strom führt die Druckluft durch die mit dem mehrstufigen Düseneinsatz verbundene Leitung 18 oberhalb in die-Zentraldüse 19 zu, von wo sie weiter durch bekannte Durchgangsöffnungen 20 der Kammer 21 der bekannten Ringspaltdüse und durch die die Kammer 21.mit den Vorvernebelungsseitendüsen 12 gleich in der Nähe deren Auslaufes verbindende öffnungen

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aus der Zentraldüse 19 den Vorvernebelungsseitendüsen 12 zugeführt wird, wodurch eine vorzügliche Gemischströmeumlenkung erzielt wird.

Der in bekannter Weise in der Achse der Saugleitung 9 des Motors vor der eine fast axiale Strömung des Gemisches ermöglichenden und mit der Leerlaufdüse des Motors versehenen Drosselklappe angeordnete mehrstufige Düseneinsatz besteht aus dem Sitz der Konsole der Vorrichtung 4 und aus dem mit dem Sitzboden oder mit einer Unterlage die bekannte Ringspaltdüse 22 bildenden Düsensatz 24, der auf einer Abdichtung an den Konsolensitzboden mittels einer die Druckluftströme und den Brennstoff mittels Ringdichtungen, eines Aufsatzes 26 und eines Einschraubkopfes 27 verteilenden Einlage 25 angepreßt ist, wobei der Kopf das Ganze abdichtet und anpreßt und in ihm nachgiebig und auf einem Gewinde in Führungen eine mit einer Abdichtung versehene Nadel 28 eingesetzt ist.

Die Nadel 28 dient zur zeitweisen Regelung des Wirkungsquerschnittes der Zentraldüse 19 zwecks der'Ausgleichung der Herstellungstoleranzen oder des Abnutzungsgrades der Vorrichtung durch Drehen, und zur vorläufigen Verminderung des Wirkungsquerschnittes der Zentraldüse 19 durch den mittels eines Bowdenzugs von dem Fahrerhaus gesteuerten Druck auf die Nadel 28 zwecks Erleichterung des Anlaufes des kalten Motors.

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Leerseite

Claims

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ΓΟΟΟ MÜNCHENS

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Patentansprüche

η/ Verfahren zur Aufbereitung und Regeluna eines Brennstoff-Luft-Gemisches, in welchem der Brennstoff zum Düseneinsatz durch Druckluft aufgegeben und angesaugt wird, deren Druck höher ist als der Umgebungsdruck, wobei diese Luft einige bis einige zehn Prozente der durch den Motor angesaugten Ladung bildet und die Menge des aufgenommenen Brennstoffes proportional zum Druck ist, der derart in Abhängigkeit von der Drehzahl der Motorwelle, der Motorbelastung und anderen Hilfsparameter geregelt wird, daß im Motorvollastbereich eine einen maximalen effektiven Druck gewährleistende Zusammensetzung des Gemisches, und im Teillastbereich ein minimaler Brennstoffverbrauch und/oder minimaler Anteil an toxischen Verbindungen in den Verbrennungsgasen erreicht wird, und daß gleichzeitig in dem in der Saugleitung des Motors vor der Drosselklappe angeordneten mehrstufigen Düseneinsatz der Brennstoff kontinuierlich vernebelt und homogenisiert wird, wobei in einzelnen Vernebelungsstufen die Luft

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mit wie oben beschrieben geregeltem Druck und in anderen ein Medium mit vom geregelten abweichenden Druck verwendet wird, wonach das so aufbereitete Gemisch in die Saugleitung des Motors vor der vorzugsweise eine axiale Strömung des Gemisches ermöglichenden Drosselklappe eingeführt wird, wo es mit der durch den Motor angesaugten Luft vermischt wird und in bekannter Weise die Zylinder füllt, und unter Leerlauf bedingungen eine zusätzliche Vernebelung des Gemisches bei geschlossener Drosselklappe in der durch ihre geschlossene Kanten gebildeten Leerlaufdüse infolge des dabei be-.stehenden Druckunterschiedes erfolgt, und bei der Motorbremsung der dann auftretende Druckunterschied oberhalb und unterhalb der geschlossenen Drosselklappe zum Absperren des Zulaufes der Druckluft zu den Brennstoffvernebelungsdüsen, und somit zum Absperren des Brennstoffdurchsatzes gemäß DE-OS 27 38 428 ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet ,daß die entsprechend den atmosphärischen Bedingungen und der Drehzahl der Kurbelwelle des Motors erzeugte, druckpulsationsfreie Druckluft der Vorrichtung zugeführt wird, wo der Gesamtdurchsatz mindestens in zwei Ströme in bestimmtem, regelbarem Verhältnis geteilt wird, von denen der eine, der mit einem bekannten Druckregelungssystem aufgrund der Motorbelastung, der atmosphärischen Bedingungen und dem Fahrerwdnsch versehen ist, zur Aufgabe und zum Ansaugen von durch diesen Druck bestimmten Mengen von Brennstoff/Brennstoffen, wie auch zu dessen/deren Vo rvernebelung, und der zweite, der auch mit einem Druckkorrek-

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tursystera durch zeitweise Änderung oder vorläufige Verminderung des Wirkungsquerschnittes der Zentraldüse versehen ist, zu weiteren Vernebelungen und zur Homogenisierung des Gemisches, zur vorteilhaften Ejektionskorrektur, wie auch zum Vorbeugen von Sekundärgerinnung dient, wobei das Korrektursystem die Ausgleichung von Kerstellungstoleranzen und vom Abnutzungsgrad der Vorrichtung, wie auch eine vorläufige Druckerhöhung ermöglicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten vervielfachten Druckluftströme zur Regelung der Zusammensetzung des Gemisches während der Regelung eine automatische Einführung von Korrekturen bei veränderten atmosphärischen Bedingungen bewirken.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorteilhafte Durchsatzverteilungsverhältnis in den freien Strömen in den Grenzerfvon 10:90 bis 30:70 liegt,und die eingesetzten Regelungen, indem sie in einer Rückkopplung auf die beiden Ströme einwirken, die vorausgesetzten, vorteilhaften. Folgen verursachen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch automatisches öffnen eines zusätzlichen Durchganges die Pulsation der von der Quelle zugeführten Druckluft ausgeglichen wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Drosselung der Strömung im Rohr (8) die Pulsation des den Kraftzylinder (7) umsteuernden Druckes ausgeglichen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schwimmerkammer (14) zugeführte Druckluft vor der Verengung der Leitung (5) entnommen wird.
7. Vorrichtung zur Aufbereitung und Regelung eines Luft-Brennstoff-Gemisches, enthaltend eine Druckluftquelle, vorzugsweise eine von der Kurbelwelle des Motors angetriebene Verdrängungspumpe, versehen mit einem Förderventil zur Regelung des Luftdruckes, welches von dem auf den Unterdruck unter der Drosselklappe reagierenden Kraftzylinder, und wenn diese bereits ganz geöffnet ist, vom Fußgashebel über ein Zugband mit der Drosselklappe tandemgesteuert wird, wie auch mit einer Leitung, welche die Druckluft mit geregeltem Druck dem mehrstufigen Düseneinsatz und durch den Kanal, der mittels eines Kanals und mittels kleiner Kanäle mit den Vorvernebelungsdüsen des mehrstufigen Düseneinsatzes verbundenen Schwimmerkammer dieser Kammer zuführt, wobei der Düseneinsatz aus einer Reihe von Düsen verschiedener Gestalt, Abmessungen, Wirkungsverhältnissen und -richtungen besteht und ein fehlerfrei arbeitendes Element bildet, und in der Achse der Saugleitung des Motors vor der Drosselklappe angeordnet ist, welche eine fast axiale Strömung des Gemisches

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ermöglicht und mit der Leerlaufdüse des Motors ausgerüstet ist, wobei verschiedene Stufen des mehrstufigen Düseneinsatzes mit Medien unterschiedlicher Parameter versorgt werden und das vernebelte Gemisch über den Diffusor zu der Saugleitung des Motors gelangt, wo es mit der durch den Motor angesaugten Luft vermischt wird, oder bei Vervielfachung der Schwimmerkammern und Verteilung der Brennstoffzuläufe zu den einzelnen Vorvernebelungsdüsen, wie in der Patentanmeldung P- 27 38 428, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle (1) mit entsprechend ausgewähltem Durchsatz, vorzugsweise eine von der Kurbelwelle des Motors angetriebene und mit Pulsationsausgleichsmitteln versehene als Verdichter arbeitende Rotationspumpe direkt über eine Leitung (3) mit der Vorrichtung (4) verbunden ist, wobei die Leitung (3) in mindestens eine Leitung (5), die mit einem in bekannter Weise gesteuerten Regelventil (6) ausgerüstet ist, hinter welchem die Leitung (5) eine Verengung aufweist und mit den Vorvernebelungsseitendüsen (12) verbunden ist und vor der Verengung ein die Leitung (5) mit der Schwimmerkammer (14) verbindender Kanal (13) abgeleitet ist, wobei die Kammer (14) in bekannter Weise durch einen Kanal (15) und kleine Kanäle (17) mit den Vorvernebelungsseitendüsen (12) verbunden ist und in eine zweite Leitung (18) verzweigt ist, die direkt mit der Zentraldüse (19) des mehrstufigen Düseneinsatzes verbunden ist, wobei der in bekannter Weise in der Achse der Saugleitung (9) des Motors vor der Drosselklappe (10) angeordnete mehrstufige

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Düseneinsatz aus einem Sitz der Konsole der Vorrichtung (4), einem darin eingesetzten Düseneinsatz (24) und einem System von Elementen (22, 25, 26) und Abdichtungen besteht, welche die Wirkungszonen der Druckluftströme voneinander trennen und den Andruck des Düsensatzes (24) an den Boden des Sitzes in der Konsole durch den Einschraubkopf (27) vermitteln, wobei im Kopf (27) auf einem Gewinde und nachgiebig angeordnet eine zur Änderung durch Drehen oder zur kurzzeitigen Verminderung des Wirkungsquerschnittes der Zentraldüse (19) durch Absenken bestimmte Nadel (28) eingesetzt ist, und die die Kammer (21) des Düsensatzes (24) bildende Aussparung durch .die öffnungen (23) mit den Vorvernebelungsseitendüsen (12) verbunden ist und daß das die Saugleitung (9) des Motors unter der Drosselklappe (10) mit dem Kraftzylinder (7) verbindende Rohr (8) eine Verengung aufweist, und in der Gleitfläche des Körpers der Rotationspumpe (1) Rillen vom Auslaufkanal in der Anlaufrichtung der Trennschieber in einem entsprechend ausgewählten Winkelbereich ausgeführt sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß . alle Elemente des mehrstufigen Düseneinsatzes Umdrehungskörper sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie, ausgerüstet mit entsprechend angepaßten, aus dem Stand der Technik bekannten Mitteln, in Form von vervielfachten Schwimmerkammern (14) mit zugeführten vervielfachten Kanälen (13) und vervielfachten Kanälen (15) und kleinen

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Kanälen (17), die individuell jeder Vorvernebelungsseitendüse (12) des mehrstufigen Düseneinsatzes zugeordnet sind, die Versorgung von Verbrennungsmotoren mit Mehrbrennstoff gemischen, darunter auch Brennstoffen, die Wasserlösungen bilden, ermöglicht.

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