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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Kraftstoffzufuhrsystem für
einen Dimethylether-Motor, bei dem Dimethylether aus einem Kraftstofftank
einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe
zugeführt
wird, während er
mit Hilfe einer Druckzufuhrpumpe auf einen gesättigten Dampfdruck oder darüber angehoben
wird und dann mit Hilfe der Hochdruck-Kraftstoffpumpe auf einen
Druck angehoben wird, der für
das Einspritzen in einen Motor geeignet ist, und einem Common Rail zugeführt wird,
mit dem Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verbunden sind. Das Dokument
FR 2 779 775 A zeigt ein Kraftstoffzufuhrsystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Wie in 4 gezeigt
ist, ist bei einem herkömmlichen
Kraftstoffzufuhrsystem für
einen Dimethylether-Motor eine elektrische Druckzufuhrpumpe 52 in
einem Kraftstofftank 51 vorgesehen, dergestalt, dass der
Dimethylether einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 54 mit
Hilfe eines Kraftstoffrohres 53 von der Druckzufuhrpumpe 52 zugeführt wird.
Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 54 ist mit einem Common Rail 56 verbunden,
mit dem eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 55 verbunden
ist, und der Dimethylether wird dem Common Rail 56 zugeführt, während er
auf einen Druck angehoben wird, der für das Einspritzen in einen
Motor geeignet ist.
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Hier hat die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 54 eine
Kolbenstruktur, die einen Tauchkolben ("plunger") oder dergleichen umfasst, dergestalt,
dass der Druck des Dimethylethers durch eine Hin- und Herbewegung
dieses Tauchkolbens erhöht
wird.
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Bei dem oben beschriebenen Kraftstoffzufuhrsystem
für einen
Dimethylether-Motor
wird die Schmierung des Tauchkolbens und des Tauchkolbenrohres im
Inneren der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 54 durch den Dimethylether
bewirkt, der ein zugefügtes
Schmiermittel beinhaltet.
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Wenn somit der Dimethylether der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 54 nicht im flüssigen Zustand zugeführt wird,
tritt das Problem auf, dass die Schmierung des Tauchkolbens im Inneren
der Pumpe nicht gleichmäßig durchgeführt wird
und ein Verkratzen und starkes Erhitzen ("burning") des Tauchkolbens und dergleichen auftritt.
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Mit anderen Worten, in Fällen, bei
denen der Kraftstoff beispielsweise Dieselöl ist, wird der Umfangsbereich
des Tauchkolbens nicht schnell trocken, selbst wenn die Kraftstoffzufuhr
für eine
kurze Zeit unterbrochen wird, während
im Fall des Dimethylethers, da hier der Kraftstoff bei normaler
Temperatur und normalem Druck ein Gas ist, der Umfangsbereich des
Tauchkolbens schnell trocken wird und die obigen Probleme leicht
auftreten können.
Solche Probleme sind insbesondere beim Starten des Motors häufig.
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Die vorliegende Erfindung wurde erdacht, um
die oben genannten Probleme zu lösen,
wobei eines ihrer Ziele darin besteht, ein Dimethylether-Kraftstoffzufuhrsystem
anzugeben, das in der Lage ist, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe anzutreiben und dabei
die innere Schmierung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe sicherzustellen.
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Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, betrifft
ein erster Aspekt der Erfindung ein Kraftstoffzufuhrsystem für einen
Dimethylether-Motor, bei dem Dimethylether aus einem Kraftstofftank
einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe zugeführt wird und dabei mit Hilfe
einer Druckzufuhrpumpe auf einen gesättigten Dampfdruck oder darüber angehoben
wird, und dann mit Hilfe der Hochdruck-Kraftstoffpumpe auf einen Druck
erhöht
wird, der zum Einspritzen in einen Motor geeignet ist, und einem
Common Rail zugeführt wird,
mit dem Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen verbunden sind, wobei
das System Folgendes umfasst: eine Dimethylether-Detektionsvorrichtung, die in einem
Kraftstoffrohr, das zu der genannten Hochdruck-Kraftstoffpumpe führt, angeordnet
ist, zum Detektieren des Zustandes des Dimethylethers aus der Druckzufuhrpumpe,
und eine elektronische Steuerungseinheit, die mit der Dimethylether-Detektionsvorrichtung
verbunden ist, zum Antreiben der Hochdruck-Kraftstoffpumpe, wenn
sich der Dimethylether in dem Kraftstoffrohr, das zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe
führt,
in einem flüssigen
Zustand befindet.
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Da der Zustand des Dimethylethers
in dem Kraftstoffrohr, das zu der Hochdruck-Kraftstoffpumpe führt, von einer Dimethylether-Detektionsvorrichtung erfasst
wird, und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe von einer elektronischen
Steuerungseinheit in Übereinstimmung
mit dem Zustand des Dimethylethers angetrieben wird, wird gemäß der oben
beschriebenen Anordnung die Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die die Kompression
des Dimethylethers bewirkt, nur in Fällen angetrieben, bei denen
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe Dimethylether in einem flüssigen Zustand
zugeführt
wird und somit deren Schmierung sichergestellt ist, wodurch es ermöglicht wird,
ein Festsitzen, Erhitzen oder dergleichen des inneren Mechanismus der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu verhindern.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden
Erfindung betrifft ein Kraftstoffzufuhrsystem für einen Dimethylether-Motor
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung, bei dem die Dimethylether-Detektionsvorrichtung
aus einem Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur des Dimethylethers
in dem Kraftstoffrohr besteht, das zu der oben genannten Hochdruck-Kraftstoffpumpe
führt,
und einem Drucksensor zum Erfassen des Drucks des Dimethylethers.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden
Erfindung betrifft ein Kraftstoffzufuhrsystem für einen Dimethylether-Motor
nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die elektronische Steuerungseinheit
mit einem Zündschlüsselabschnitt
und mit der Druckzufuhrpumpe verbunden ist und sie die Druckzufuhrpumpe
aktiviert, wenn der Zündschlüssel in
eine Motor-AN-Stellung gestellt ist, und sie die genannte Hochdruck-Kraftstoffpumpe,
wenn der Zündschlüssel in
einer Anlasser-AN-Stellung gestellt ist, nur für den Fall aktiviert, dass
von der Dimethylether-Detektierungsvorrichtung detektiert wird,
dass sich der Dimethylether in dem Kraftstoffrohr, das zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe
führt,
in einem flüssigen
Zustand befindet.
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Ein vierter Aspekt der vorliegenden
Erfindung betrifft ein Kraftstoffzufuhrsystem für einen Dimethylether-Motor,
bei dem Dimethylether aus einem Kraftstofftank einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe
zugeführt
wird, während
er mit Hilfe einer Druckzu fuhrpumpe auf einen gesättigten
Dampfdruck oder darüber
angehoben wird, und dann mit Hilfe der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
auf einen Druck angehoben wird, der zum Einspritzen in einen Motor
geeignet ist, und einem Common Rail zugeführt wird, mit dem Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
verbunden sind, wobei das System Folgendes umfasst: eine elektronische
Steuerungseinheit zum Aktivieren der Druckzufuhrpumpe, wenn ein
Zündschlüssel in
eine Motor-AN-Stellung gestellt ist und zum Aktivieren der Hochdruck-Kraftstoffpumpe,
wenn der Zündschlüssel in
eine Anlasser-AN-Stellung gestellt ist, nach einer vorgeschriebenen
Zeitspanne nach der Aktivierung der Druckzufuhrpumpe.
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Ein fünfter Aspekt der vorliegenden
Erfindung betrifft das Kraftstoffzufuhrsystem für einen Dimethylether-Motor
nach dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die
elektronische Steuerungseinheit die vorgeschriebene Zeitspanne in Übereinstimmung
mit der Innentemperatur des Motors einstellt und verändert.
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1 ist
ein ungefähres
Aufbaudiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Kraftstoffzufuhrsystems
für einen
Dimethylether-Motor, das sich auf die vorliegende Erfindung bezieht,
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2 ist
ein Graph des Dimethylether-Dampfdrucks,
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3 ist
ein ungefähres
Aufbaudiagramm einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Kraftstoffzufuhrsystems
für einen
Dimethylether-Motor, das sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, und
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4 ist
ein ungefähres
Aufbaudiagramm eines herkömmlichen
Kraftstoffzufuhrsystems für
einen Dimethylether-Motor.
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
werden im Folgenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 ist
ein ungefähres
Aufbaudiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Kraftstoffzufuhrsystems
für einen
Dimethylether-Motor, das sich auf die vorliegende Erfindung bezieht,
und 2 ist ein Graph
des Dimethylether-Dampfdrucks.
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Zunächst wird der Aufbau des Kraftstoffzufuhrsystems
für einen
Dimethylether-Motor,
der sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt
ist, ist in dem Kraftstoffzufuhrsystem 1 gemäß dieser
Ausführungsform
ein Kraftstofftank 3 auf der Chassisseite (nicht gezeigt) vorgesehen.
Ein Kraftstoffrohr 6 ist mit dem Kraftstofftank 3 verbunden,
um Dimethylether-(DME)-Kraftstoff
einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 zuzuführen, die auf der Motorseite
(nicht gezeigt) angeordnet ist.
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Ein Common Rail 8 ist mit
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 verbunden, wobei das Common
Rail 8 mit einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen
(Injektoren) 7 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammern
des Motors (nicht gezeigt) verbunden ist.
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Ein Kraftstoff-Rückfuhrrohr 9 ist mit
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 verbunden, um überschüssigen Kraftstoff
in den Kraftstofftank 3 zurückzuführen. Ein Kraftstoff-Rückfuhrrohr 11 ist
mit einer mittleren Stelle des Kraftstoff-Rückfuhrrohrs 9 verbunden,
um den überschüssigen Kraftstoff
aus dem Common Rail 8 zu dem Kraftstoff 3 zurückzuführen.
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Eine Druckzufuhrpumpe 12 ist
in dem Kraftstofftank 3 vorgesehen, um den Druck des Dimethylethers
auf einen gesättigten
Dampfdruck oder darüber
anzuheben, und ihn der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 zuzuführen.
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In dem Diagramm bezeichnet Bezugsziffer 14 einen
Kraftstoffkühler
und 15 ein Kraftstoffabsperrventil.
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Ein charakteristisches Merkmal der
vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie eine Dimethylether-Detektionsvorrichtung 16 umfasst,
die an dem Einlassabschnitt 18 des Kraftstoffrohrs 6 in
die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 angeordnet ist, um den Zustand
des durch die Druckzufuhrpumpe 12 zugeführten Dimethylethers zu erfassen,
und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 17, die
mit der Dimethylether-Detektionsvorrichtung 16 verbunden
ist, um die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 anzutreiben, wenn
der Dimethylether in dem Kraftstoffrohr 6 zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 sich
in einem flüssigen Zustand
befindet.
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Die Dimethylether-Detektionsvorrichtung 16 besteht
aus einem Temperatursensor 21 und einem Drucksensor 22,
die in dem Kraftstoffrohr 6 an der Einlassseite 18 der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 angeordnet sind. Der Temperatursensor 21 und
der Drucksensor 22 dienen dazu, die Temperatur und den
Druck des Dimethylethers in dem Kraftstoffrohr 6 zu messen.
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Der Zusammenhang zwischen der Temperatur
und dem Dampfdruck aus dem Dimethylether-Dampfdruckgraph von 2 wird in die elektronische
Steuerungseinheit 17 eingegeben, dergestalt, dass der Zustand
des Dimethylethers (nämlich,
ob er flüssig
ist oder nicht) aus der Temperatur und dem Druck des Dimethylethers
an dem Einlassabschnitt 18 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 ermittelt
wird.
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Die elektronische Steuerungseinheit 17 ist elektrisch
mit der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 und der
Kraftstoffzufuhrpumpe 12 verbunden, dergestalt, dass sie
Antriebssignale an die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 und
die Druckpumpe 12 sendet.
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Darüber hinaus ist die elektronische
Steuerungseinheit 17 mit einem Zündschlüsselabschnitt ("engine key section") 23 verbunden,
und ist so eingestellt, dass sie, wenn der Zündschlüssel sich in der Motor-AN-Stellung
befindet, die Druckzufuhrpumpe 12 aktiviert, und wenn sich
der Zündschlüssel in
der Anlasser-AN-Stellung befindet, sie die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 nur
in Fällen
aktiviert, in denen die Dimethylether-Detektionsvorrichtung 16 erfasst,
dass der Dimethylether am Einlassabschnitt 18 der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 sich
in einem flüssigen
Zustand befindet.
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Im Folgenden wird der Betrieb des
Kraftstoffzufuhrsystems 1 des Dimethylether-Motors gemäß dem vorhergehenden
Aufbau beschrieben.
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Beim Starten des Motors startet die
elektronische Steuerungseinheit 17 gemäß diesem Aufbau die Druckzufuhrpumpe 12,
wenn der Zündschlüssel in
die Motor-AN-Stellung
gestellt ist, und der Dimethylether in dem Kraftstoffrohr 6 wird
unter Druck gesetzt.
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Wenn der Zündschlüssel in die Anlasser-AN-Stellung
gestellt ist, erfasst die Dimethylether-Detektionsvorrichtung 16 die
Temperatur und den Druck des Dimethylethers an dem Einlassabschnitt 18 der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5. Der erfasste Druck und die
erfasste Temperatur werden in die elektronische Steuerungseinheit 17 eingegeben und
mit einem Dimethylether-Dampfdruckgraph verglichen, der zuvor in
die elektronische Steuerungseinheit 17 eingegeben wurde
(um festzustellen, ob der Druck an dem Einlassabschnitt 18 höher oder niedriger
ist als der Dampfdruck bei dieser Temperatur), und es wird dadurch
festgestellt, ob der Dimethylether sich in einem flüssigen oder
einem gasförmigen
Zustand befindet.
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Wenn festgestellt wird, dass der
Dimethylether gasförmig
ist, wird der Motoranlasser inklusive der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 nicht
gestartet, und das Antreiben der Druckzufuhrpumpe 12 und
das Erfassen des Zustandes des Dimethylethers werden fortgesetzt.
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Wenn festgestellt wird, dass der
Dimethylether flüssig
ist, wird der Anlasser inklusive der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 gestartet.
In diesem Fall fließt
der Dimethylether in einem flüssigen
Zustand in die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5, wodurch der
Umfangsbereich des Tauchkolbens geschmiert wird und somit ein Festsitzen,
Erhitzen und dergleichen verhindert werden kann.
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Mit anderen Worten wird gemäß der vorliegenden
Erfindung die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 nur
angetrieben, wodurch sie den Dimethylether komprimiert, wenn der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 Dimethylether in einem flüssigen Zustand
zugeführt wird
und ihre Schmierung sichergestellt ist, und somit die Beschädigung der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 verhindert werden kann.
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Wenn darüber hinaus in dem Kraftstoffzufuhrsystem
für einen
Dimethylether-Motor,
der sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, die Dimethylether-Detektionsvorrichtung 16 fortwährend den
Zustand des Dimethylethers in dem Einlassabschnitt 18 der
Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 erfasst, wird in Fällen, bei
denen der der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 zugeführte Dimethylether
nicht flüssig
ist, nicht nur beim Starten des Motors, sondern auch infolge eines Fehlers
oder aus irgendeinem anderen Grund dieses detektiert und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 kann angehalten
werden, wodurch deren Beschädigung verhindert
wird.
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3 ist
ein ungefähres
Aufbaudiagramm, das eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Kraftstoffzufuhrsystems
für einen
Dimethylether-Motor zeigt, der sich auf die vorliegende Erfindung
bezieht.
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Das Kraftstoffzufuhrsystem 25 in 3 lässt die Dimethylether-Detektionsvorrichtung 16 des Kraftstoffzufuhrsystems 1 von 1 weg, und die Aktivierung
der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 wird durchgeführt, nachdem
eine vorbestimmte Zeitspanne nach der Aktivierung der Druckzufuhrpumpe 12 verstrichen
ist.
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Mit anderen Worten umfasst die elektronische
Steuerungseinheit 26, die in dem Kraftstoffzufuhrsystem 25 vorgesehen
ist, eine Timerfunktion, und die Druckzufuhrpumpe 12 wird
aktiviert, wenn der Zündschlüssel in
der Motor-AN-Stellung ist, und die Hochdruck-Kraftstoffpumpe 5 wird
aktiviert, wenn der Zündschlüssel in
der Anlasser-AN-Stellung ist, nachdem eine zuvor bestimmte, vorgeschrieben
Zeitspanne seit der Aktivierung der Druckzufuhrpumpe 12 verstrichen
ist.
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Darüber hinaus ist ein Temperatursensor 27 zum
Erfassen der Innentemperatur der Motorkammer mit der elektronischen
Steuerungseinheit 26 verbunden, dergestalt, dass die oben
genannte Zeitspanne gemäß der Innentemperatur
der Motorkammer, die von dem Temperatursensor erfasst wurde, eingestellt
wird.
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Der übrige Aufbau ist der gleiche
wie beim Kraftstoffzufuhrsystem von 1 und
ist ähnlich
bezeichnet, eine weitere Beschreibung wird hier ausgelassen.
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Gemäß dem oben genannten Aufbau
ist es möglich,
eine Wirkung ähnlich
derer des Kraftstoffzufuhrsystems 1 zu erhalten, ohne die
Dimethylether-Detektionsvorrichtung 16 von 1 zu benötigen, und dadurch wird eine
Vereinfachung der Vorrichtung, eine Gewichts- und Kostenverringerung
erreicht.
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Obwohl in diesem Fall die Zuverlässigkeit
etwas geringer ist als diejenige des Kraftstoffzufuhrsystems 1 von 1, kann dieses Problem jedoch
gelöst
werden, wenn in der vorgegebenen Zeitspanne ein ausreichender Überschuss
erlaubt ist. Da die oben genannte vorgeschriebene Zeitspanne gemäß der Innentemperatur
der Motorkammer eingestellt wird, ist es darüber hinaus möglich, einen
Zeitverlust zu minimieren.
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Da die Hochdruck-Kraftstoffpumpe
gemäß der oben
beschriebenen vorliegenden Erfindung zum Komprimieren des Dimethylethers
nur in Zuständen angetrieben
wird, in denen die innere Schmierung der Hochdruck-Kraftstoffpumpe
sicherge stellt ist, wird der exzellente Vorteil erzielt, dass eine
Beschädigung
der Pumpe verhindert werden kann.