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Verfahren und Vergaser zum Vergasen flüssiger Kraftstoffe Vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Vergaser zum Vergasen flüssiger Kraftstoffe,
bei dem zur Verdampfung des flüssigen Kraftstoffes dieser durch eine Ringöffnung
gesaugt wird, welche den Scheitel eines umgekehrt stehenden Kegel- oder ähnlichen
Körpers umgibt, um hierbei auf der an Größenausdehnung zunehmenden Oberfläche dieses
Kegelkörpers in Form eines stetig dünner werdenden Häutchens ausgebreitet zu werden.
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Es ist an sich bereits bekannt, um - einen Kraftstoffausbreitüngskegel
dieser Art einen Hohlkegel anzuordnen und die Brennstoffdüse° oberhalb dieses Kegels
anzubringen, wobei die Luft von oben nach unten zwischen den beiden Wandungen streicht.
Für einen Vergaserbetrieb durch Saugwirkung ist indessen diese Anordnung ungeeignet,
und es bereitet außergewöhnliche Schwierigkeiten, die Luft so zu regulieren, daß
bei allen Drehzahlen ein günstiger Wirkungsgrad erzielt wird.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Luft seitlich zuzuführen,
was jedoch hinsichtlich der Regulierung mit den gleichen Nachteilen verknüpft ist.
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Vorliegende Erfindung ermöglicht die Behebung dieser Schwierigkeit,
d. h. die Erzielung einer Luftregulierung, welche die Aufrechterhaltung eines vorzüglichen
Wirkungsgrades bei jeder Drehzahl, ja sogar bei Anwendung schwerer Brennstoffe gewährleistet.
Hierzu wird erfindungsgemäß die zu karburierende Luft in zwei konzentrische Ströme
zerlegt, von denen der mittlere bei verengter Querschnittsweite mit. hoher Geschwindigkeit
auf den Kegelscheitel trifft, um hierbei den Brennstoff anzusaugen, -während der
peripherische sich jenseits des Kegelscheitels mit dem zentralen Teilstrom wieder
vereinigt, um dann zusammen mit ihm die Oberfläche des Kegelkörpers zu bestreichen.
Zum Zwecke der Regelung der Gemischanreicherung bei normalem Arbeitsgang des Motors
werden dann die beiden konzentrischen Teilluftströme gleichzeitig gedrosselt oder
entdrosselt,wogegen für den Langsam- oder Leerlauf der peripherische Teilstrom vollständig
abgesperrt wird. Vorteilhafter-weise wird hierbei die den Brennstoffausbreitungskegel
bestreichende Luft in Wirbelbewegung versetzt.
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Bei dem zur Ausübung dieses Verfahrens bestimmten Vergaser hängt der
mit seiner Spitze nach unten gerichtete Kegelkörper oberhalb einer Brennstoffdüse
herab, deren Speisung durch eine Schwimmerkammer mit konstantem Brennstoffspiegel
stattfindet und deren den Kegelscheitel umgebende Austrittsöffnung axial in die
Querschnittsverengung eines Diffusors mündet. Zum Regeln der durch die Düse geförderten
Brennstoffmenge
wird die Tiefe, um welche die Kegelspitze in die
Düsenöffnung eindringt, verändert, wogegen der Einlaß der Luft in den Diffusor durch
einen Verschlußkegel gesteuert wird, der axial verstellbar um die Brennstoffdüse
herum in der Eintrittsöffnung des Diffusors angeordnet ist. \Iit diesem Verschlußkörper
am Einlaß steht am Auslaß des Vergasers ein Verschlußkörper in Verbindung, der bei
seiner axialen Verstellung den Unterdruck an der Austrittsstelle des Diffusors regelt
und gegenüber dem Luftbrennstoffgemisch die Rodle eines Ablenkorgans spielt. Der
Einlaß der zu karburierenden Luft kann so erfolgen, daß diese nur an der Außenseite
des Einlaßverschlußkegels einströmt. 1lit Bevorzugung wird jedoch die Anordnung
so getroffen, daß die Luft an der Außen- rund: zugleich an der Innenseite dieses
Einlaßkegels zuströmen kann, wodurch der Luftzufluß, wie bereits erwähnt, in zwei
konzentrische Teilströme zef-" legtwird. In diesem Falle istderVerschlußkegel rohrförmig
ausgebildet und sein abgestumpfter Scheitel arbeitet mit der Spitze des Brennstoffausbreitungskegels
so zusammen, daß der innere Zentral- oder Primärluftstrom gedrosselt wird, wogegen
seine erweiterte Basis durch Abschließen der Eintrittsöffnung des Diffusors den
äußeren periplierischen oder sekundären Teilluftstrom drosselt. Kommt Langsam- oder
Leerlauf des Motors in Frage, so schließt der Verschlußkegel den - Zustrom der.
Sekundärluft vollständig ab, und er- läßt dann nur noch soviel Primärluft durchfließen,
als unbedingt nötig ist, um die Ab'saugungvon Brennstoff aus der Düse zu gewährleisten.
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Außerdem kann der an den Verstellbewegungen des Einlaßverschlußkörpers
teilnehmende Auslaßverschlußkörper unabhängig von jenem nach. dem Diffusor hin in
der Weise verstellt werden, daß, wenn Rückzündungen stattfinden, derselbe durch
den Druck der entflammten Gase zurückgedrückt wird und so den Auslaß des Diffusors
absperrt, wodurch das Übergreifen der Flamme nach dein Vergaser verhindert wird.
Andererseits ist mit Rücksicht auf unnötigen Brennstoffverbrauch bei schnellem Leerlauf
des Motors (z. B. auf abfallender Strecke) die Brennstoaffclüse mit einem Ventil
versehen, welches durch den in der Saugleitung des Motors herrschenden Unterdruck
so beeinflußt wird, daß es den Brennstoffzufluß zur Düse absperrt, sobald der Unterdruck
einen bestimmten Wert überschreitet.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine zur Ausübung. des neuen Verfahrens
geeignete Vergaserausführungsform.
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- Fig. z ist ein Höhenschnitt durch den Vergaser; wobei dessen Innenteile
in der dem Langsam- oder Leerlauf entsprechenden Lage dargestellt 'sind.
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Fig. 2 zeigt den Einlaßverschlußkegel in völlig geöffneter Lage.
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Fig. 3 ist ein durch die Brennstoffdüse geführter Vertikalschnitt,
welcher das beim Leerlauf den Brennstoffverbrauch begrenzende Ventil in der Schließlage
zeigt.
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Fig. 4. zeigt eine weitere Einzelheit im Ouerschnitt.
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In Abb. i ist z der Kegelkörper, auf dem sich der Brennstoff in Form
eines dünnen Schleiers ausbreitet. Der nach unten gerichtete Scheitel 2 dieses Kegelkörpers
reicht in die Mitte der Austrittsöffnung 3 der Spritzdüse 4. hinein. Um diese Vergaserteile
herum ist der Diffusor 5 .angeordnet. Der Luftzutritt an der Einlaßstelle des Diffusors
5 wird durch einen rohrförmigen, um die Spritzdüse74 axial verstellbaren Verschlußhegel6
gesteuert. Dieser Verschlußkegel6 ist mit einem Ablenk- und Verschlußkörper 8 verbunden,
der an der Austrittsstelle eines am Diffusor 5. anschließenden Hilfsdiffusors g
angeordnet ist. Diese verschiedenen Teile sind in ein Gehäuse eingebaut, dessen
oberer Teil 12 einen die Diffusoren umgebenden Heizmantel bildet. Das untere Endstück
13 des Vergasergehäuses ist als Schwimmerraum ausgebildet, in welchem der die Düse
4 speisende Brennstoff auf konstanter Höhe steht. Das Ventil 15 für den Einlaß des
Brennstoffs in den Schwimmerraum wird durch den ringförmigen Schwimmer 14 gesteuert,
der den Brennstoffspiegel so regelt, dal3 er mit der Austrittsöffnung 3 der Düse
4. abschneidet.
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Der Schwimmerraum 13 steht durch Kanäle 23 mit der Spritzdüse 4 in
Verbindung. Diese Kanäle 23 sind in die Arme 24 eines an den Schwimmerraum angegossenen
Kreuzstückes gebohrt, und sie münden in eine durch einen aufgeschraubten Stopfen
26 verschlossene Zentralkammer 25. Diese Kammer enthält eine -Kuge128, die unter
Einwirkung einer Feder 27 sich absperrend gegen die Ausmündungen der Kanäle 23 legt,
wenn die Spritzdüse nicht. in ordnungsmäßiger Lage sich befindet oder herausgenommen
ist. Für gewöhnlich wird diese -Kugel 28 durch ein in die Düse 4 eingeschraubtes
Rohrstück 2g außer Berührung- mit ihrem =Sitz gehalten, so daß der Brennstoff durch
im unteren Ende des Rohrstückes 29 vorgesehene Einschnitte hindurch in dieses Rohrstück
gelangen und von dort aus ein mit Gleitsitz in die Düse 4 eingepaßtes Einsatzstück
31 erreichen kann, um dann durch in den Wandungen dieses Einsatzstückes befindliche
Öffnungen 32 in den Ringraum der Düse 4 überzutreten. Das mit dem aufgesetzten Scheitele
des Kegelkörpers i fest zusammenhängende Einsatzstück
31 ist in
seinem oberen Teile von geringerem Durchmesser, so daß zwischen diesem oberen Teile
und .der Düseninnenwand der nötige Raum für den Übergang des Brennstoffs nach der
Austrittsöffnung verbleibt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist dieser Scheitel
e mit einem Vorkegel 2a versehen und zwischen beiden liegt eine spitzwinklige Ringnut
33. Die Steilheit des Vorkegels 2a ist größer als die des Kegelscheitels 2 und demzufolge
als die des Kegelkörpers i. Mit Bevorzugung ist diese Steilheit so gewählt, daß
die Seiten des Vorkegels 2a in ihrer Verlängerung die Wandungen des Kegelkörpers
i an der Stelle treffen, wo an letzteren der Kegelscheitel 2 anschließt. Der durch
die Ringnut 33 gebildete Absatz liegt annähernd auf gleicher Höhe wie die Ränder
der Austrittsöffnung 3 der Brennstoffdüse.
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Zum Regeln dür nuerschnittsweite der Ringöffnung 3 und infolgedessen
des Brennstoffausflusses dortselbst wird die Brennstoffdüse .4 von oben her von
ihrem konischen Sitz 34. abgenommen. Je nach der gewünschten Einregelung wird dann
das Rohrstück 29 mehr oder weniger in die Düse ein- oder aus dieser zurückgeschraubt,
wodurch der nach Art eines Körnerventils sich verhaltende Vorkegcl2a, dem die Vor-
oder Rückschraubbewegung des Rohrstückes 29 durch, das Einsatzstück 31 mitgeteilt
wird, entsprechend näher an den Rand der Düsenaustrittsöffnung 3 heranrückt oder
von diesem Rand abrückt. Im Innern des Kegelkörpers i ist eine Feder 35 angeordnet,
welche mittels einer Hülse 36 auf den Kegelscheitel 2 einwirkt und so diesen mit
dein daran befindlichen Einsatzstück 31 nach abwärts drängt, wodurch letzteres in
Berührung mit dem schraubbaren Rohrstück 29 gehalten wird.
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Das andere Ende der Feder 35 stützt sich gegen einen in ein Rohr 38
eingeschraubten Ring 37. Dieses Rohr 28 bildet die Verlängerung des Verschlußkegels
6 und trägt an seinem oberen Ende den Ablenk- und Verschlußkörper B. Es ist mit
Gleitsitz durch eine Zentralbohrung des Kegelkörpers i hindurchgeführt und kann
darin, um die Hülse 36 und den Kegelscheitel 2 herum, unter Mitnahme der beiden
Verschlußkörper 6 und 8 gleiten, wobei letzterer durch eine Feder 39 gegen den vorstehenden
Rand 4o des in das Rohr eingeschraubten Ringes 37 gedrückt wird. An diesem Ring
ist ein ihn überragender Bügel 41 befestigt, an dem eine Rolle 42 angebracht ist,
auf die sich ein Steuerhebel 43 legt, der z. B. von dem Beschleunigungspedal des
Motors aus durch eine zwischengeschaltete Stange 44-betätigt wird. Wenn dieser Hebel
43 die Rolle 4.z niederdrückt, so bewegen sich das Rohr 38 und die beiden Verschlußkörper
6 und 8 abwärts, wobei sie die gegen die feststehende Hülse 36 sich stützende Feder
35 zusannnendrücken und entweder in die in Fig. i"in strichpunktierten, in Fig.
2 in vollen Linien angedeutete volle öffnungslage oder je nach der Ausschlaggröße
des Hebels 43 in eine Zwischenlage übergehen. Läßt man den Hebel 4.3 zurückschwingen,
so stellt die Feder 35 das Rohr 38 mit den daransitzenden Verschlußkörpern in. die
Schließlage zurück: Am Fuße des Rohres 38 sind mehrere Längsschlitze 45 vorgesehen,
die in der Schließlage der Verschlußkörper durch den Kegelkörper i so abgedeckt
werden, daß nur ein geringer Teil ihres unteren Endes freibleibt, wogegen beim Herausgleiten
des Rohres 38 aus dem Kegelkörper diese Schlitze sich in dem Maße mehr und mehr
öffnen, wie die Verschlußkörper näher- an ihre volle öffnungslage heranrücken.
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Zusammen mit den Verschlußkörpern 6 und 8 regeln diese Längsschlitze
den Arbeitsgang des Vergasers und den Anreicherungsgrad des dem an den Vergaseraustritts'stutzen
2o angeschlossenen Motor zuströmenden Gemisches.
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Zur Verständlicbmachung der Arbeitsweise des Vergasers nehme man zunächst
an, die Verschlußkörper 6 und 8 und die Schlitze 45 seien so geöffnet, -wie in Fig.
i durch strichpunktierte und in Fig. 2 durch volle Linien angedeutet. Die durch
den Motor angesaugte Außenluft strömt am Boden des Vergasers zwischen den Armen
des Kreuzes 24 hindurch und erreicht den Diffusor 5. An der Eintrittsstelle dieses
Diffusors wird die Luft in zwei konzentrische Teilströme zerlegt, nämlich in einen
den Innenraum des Kegelverschlusses 6 durchfließenden Primärstrom und in einen den
Ringraum zwischen Kegel 6 und Diffusor 5 passierenden Sekundärstrom. Der infolge
des sich verengenden Innenquerschnittes des Kegels 6 eine hohe Geschwindigkeit erlangende
Primärstrom reißt den dünnen, an der Austrittsöffnung 3 der. Düse 4 vorhandenen
Brennstoffring mit, ud über den Vorkegel 2a und den Kegelscheitel 2 hinwegstreichend
erreicht dieser sodann die Schlitze 45 und anschließend hieran den Aus-,breitungskegelkörper
i. Die hinter dem Vorkegel 2a durch die Ringnut 33 geschaffene Unterbrechung der
Stetigkeit des Flächenverlaufs erzeugt dortselbst einen Druckabfall, durch den die
Absaugung des Brennstoffs aus der Düse wirksam unterstützt wird.
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Beim Verlassen der Schlitze 45 vereinigt sich der mit Brennstoff beladene
Primärluftstrom mit dem Sekundärluftstrom, und beide .zusammen breiten dann den
Brennstoff in
Form eines dünner und dünner werdenden Häutchens auf
dem Kegelkörper i aus, bevor sie ihn durch Bestreichung absorbieren. Hinter diesem
Kegel i trifft das in dieser Weise gebildete Luftbrennstoffgemisch auf feststehende,
schräggerichtete und profilierte Flügelkörper 46 (Fig. i und 4), durch welche es
in Wirbelbewegung versetzt wird, wonach es weiter herumwirbelnd in den Hilfsdiffusor
9 gelangt, dort den Ablenkkörper 8 umgeht, dann den Austrittsstutzen 2o erreicht
und schließlich in den Saugkrümmer des Motors überströmt. Die Flügelkörper 46 können
in festem Zusammenhange mit einer den Kegelkörper i tragenden Scheibe 47 stehen.
Diese Scheibe und die Flügelkörper 46 sind mittels durchgesteckter Hohlschrauben
48 an der Innenwandung des Heizmantels i2 hängend befestigt. Durch diese Hohlschrauben
steht der Heizmantel 12 mit ,einem im Kegelkörper i vorgesehenen Hohlraum'49 in
Verbindung. Andererseits kommuniziert der Heizmantel 12 _ durch Kanäle
50 mit einem den Diffuso.r 5 umgebenden Heizmantel 54 so daß das durch die
Rohrleitung 52 zuströmende und durch die Leitung 53 abziehende Heizmittel nicht
nur den Heizmantel i2, sondern auch den Kegelkörper i und den Heizmantel
51 durchfließt. In dieser Weise wird das Brennstoffluftgemisch während seiner
Wanderung durch den Vergaser von allen Seiten erwärmt.
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Es leuchtet ein, daß durch Verstellung der Verschlußkörper 6 und'
8 mittels des Stellhebels 43 die dem Motor zuzuführende Brennstoff- und Luftmenge
und somit der Gang des Motors nach Wunsch geregelt werden kann. Wenn diese Teile
die in Fig. i in vollen Linien dargestellte, dem Langsam- oder Leerlauf des Motors
entsprechende obere Lage einnehmen, so sperrt der Ablenkkörper 8 den Auslaß 26 fast
vollständig ab, und er drosselt dadurch den zum Motor ziehenden Saugstrom, wogegen
der Verschlußkegel 6 die Eintrittsöffnung des Diffusors 5 vollständig abschließt
und so den Sekundärluftstrom abstellt. Es kann daher lediglich Primärluft durch
die Schlitze 45 zuströmen, und zwar nur in geringen Mengen, da diese Schlitze durch
den Kegelkörper i fast vollständig verdeckt sind. Um den Motor auf schnelleren Gang
zu bringen, wird mittels des Stellhe bels 43 der Ablenkkörper 8 niedergedrückt.
Dieser legt dann den Auslaß 2o frei, während die in stärkerem Maße sich öffnenden
Schlitze 45 des Rohres 38 eine größere Menge Primärluft und der die Eintrittsöffnung
des: Diffusors 5 freilegende Verschlußkegel 6 Sekundärluft durchtreten lassen. Die
Höchstbeschleunigung wird in dem Augenblicke erreicht, in welchem die Regelorgane
ihre untere, in Fig. i strichpunktiert angedeutete Lage erreichen.
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Den Langsam- oder Leerlauf kann man auf die verwendete Brennstoffart
dadurch einregeln, daß man den freien Durchtrittsquerschnitt zwischen dem Ablenkkörper
8 in seiner oberen Hublage, und dem überstehenden Wandungsteil des Hilfsdiffusors
9 so ändert, daß die Saugwirkung des Motors sich kräftiger oder schwächer geltend
macht. Diese Einregelung geschieht durch Rückschrauben oder durch tieferes Einschrauben
des =mit seinem Rand 4o .dem Ablenkkörper 8 als Widerlager dienenden Ringes 37 in
das Rohr 35.
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Der Ablenkkörper 8 sitzt gleitbar auf dem Rohre 38. .Für gewöhnlich
wird er durch die Feder 39 gegen den Rand 4o gedrängt. Findet jedoch Rückzündung
in der Saugleitung statt, so wird durch den Druck der sich entflammenden, die Oberseite
des Ablenkkörpers 8 beaufschlagenden Gase letzterer abwärts bewegt und gegen die
Eintrittsöffnung bewegt und gegen die Eintrittsöffnung des Hilfsdiffusors 9 gedrückt
(Stellung 811 in Fig. i). In dieser -Stellung wirkt der Ablenkkörper 8 wie ein Absperrventil
und schützt den Vergaser vor Brand und Drucksteigerung. In den Auslaß 2o kann ein
Sicherheitsventil 54 eingebaut werden, dessen Feder so bemessen ist, daß es sich
öffnet und die Gase entweichen läßt, wenn der Druck im Diffusor 9 zu hoch ansteigt.
Wie bereits erwähnt, ist der Vergaser auch mit einer Vorkehrung versehen, die selbsttätig
den Brennstoffzufluß zur Düse 4 unterbricht, wenn der Motor, obgleich die beiden
Verschlußkörper 6 und 8 geschlossen sind, mit hoher Drehzahl leer läuft, was z.
B. auf fallender Strecke geschieht, wo -die Fahrzeugräder treibend wirken. Der in
solchen Fällen in der Saugleitung des Motors und infolge des vollständig geschlossenen
Verschlußkegels 6 und des noch etwas geöffneten Ablenkkörpers 8 auch im Vergaser
herrschende hohe Unterdruck würde aus der Düse 4 Brennstoff im Übermaß ansaugen
und dadurch einen unnötigen Brennstoffverbrauch verursachen, wenn man dein nicht
entgegensteuerte.
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In der Hülse 36 kann ein kleiner Kolben 55 gleiten, an dem eine Nadel
56 befestigt ist, welche axial durch den schmaleren Teil des Einsatzstückes
31 hindurchgeht. Diese Nadel läuft in einen keulenförmigen Kopf 57 aus, der für
gewöhnlich im erweiterten Teile des Einsatzstückes frei herabhängt, jedoch jenen
schmaleren Teil zu verschließen vermag, wenn er bei aufwärts gehendem Kolben 55
hineingetrieben wird (Fig. 3). Der Kolben 55 wird durch eine leichte Feder 58 in
seiner unteren Hublage gehalten. Nach oben hin
wird sein Hub durch
einen einstellbaren Anschlag begrenzt. Dieser Anschlag besteht aus einer in eine
Körnerspitze 6o eingesetzten Schraube 59. Die Körnerspitze 6o dient der Feder 58
als Auflager und sitzt fest zwischen den kreuzförmig angeordneten Rippen eines mit
Gewinde versehenen Ringes 61. Oberhalb dieser Körnerspitze 6o befindet sich eine
weitere Körnerspitze 62, die ebenfalls mit Gewinde versehen ist und außer einem
Hohlraum Löcher 63 aufweist, durch welche der Innenraum der Hülse 36 mit dem Auslaß
2o des Vergasers über den Ring 37 in Verbindung steht, welch letzterer an seinem
unteren Ende einen konischen Sitz 64 aufweist, auf den sich die Körnerspitze 62
legen kann. Durch mehr oder weniger tiefes Einschrauben der Körnerspitze
6.2 in das Muttergewinde der Hülse 36 läßt sich deren Lage in bezug auf die
Körnerspitze 6o und somit die Weite des freien Durchgangsquerschnittes zwischen
diesen beiden Körnerspitzen regeln.
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Wenn die beiden Verschlußkörper 6 und 8 geschlossen sind und der Motor
mit hoher Geschwindigkeit läuft, steigt der Unterdruck im Auslaß 2o sehr rasch auf
einen hohen Wert an und kommt auch im Innern der Hülse 36 in einem der Einstellung
der Körnerspitzen 6o und 62 entsprechenden Maße zur Geltung. Sobald dieser Unterdruck
die Spannkraft der Feder 58 überwiegt, steigt der Kolben 55 ,in der Hülse und nimmt
hierbei die Nadel 56 mit, wobei der Nadelkopf 57 den verengten Teil des Einsatzstückes
31 verschließt und so in einem der Einstellung des Anschlages 59 entsprechenden
Maße die Brennstoffzufuhr zur Düse ¢ unterbricht. Nimmt dagegen infolge Verlangsamung
der Motorgeschwindigkeit die Größe des Unterdrucks ab, so treibt die Feder 58 den
Kolben 55 wieder vor und die Nadel 56 legt dann von neuem den Düsenkanal
frei. Ähnlich gestalten sich die Verhältnisse, wenn man durch Niederdrücken des
Rohres 38 die Verschlußkörper 6, 8 öffnet. In diesem Falle nähert sich der Sitz
6¢ des Ringes 37 der Körnerspitze 62, wodurch die Verbindung zwischen dem Auslaß
ao und dem Innern der Hülse 36 gedrosselt und so der den Kolben 55 beeinflussende
Unterdruck verringert oder aufgehoben wird. Kleine am Fuße der Hülse 36 vorgesehene
Öffnungen 65 verhindern, daß dortselbst Gaspolster sich bilden, die die freie Beweglichkeit
des Kolbens 55 beeinträchtigen würden. Zum Anlassen des Motors kann mittels des
Tupfers 66 der Schwimmer 1q. niedergedrückt und so der Brennstoffbehälter 13 überschlvemmt
werden.
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Die Erzeugende des Kegelkörpers i kann, anstatt gradlinig zu sein,
auch nach einer Kurve verlaufen, vorausgesetzt, daß diese Kurve eine Umdrehungsfläche
erzeugt, deren Form die Ausbreitung des Brennstoffes im Sinne der Erfindung zu gewährleisten
vermag.