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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung,
die es ermöglichen,
die Treibstoffversorgung eines Einspritzmotors mit Mischvergasung
zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft jeden Typ von Mischvergasung, d.
h. die Motoren, die mit Treibstoffen funktionieren, die unterschiedliche
Beschaffenheiten oder Zusammensetzungen haben.
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Sie
betrifft insbesondere Typen von Mischvergasung, bei denen einer
der Treibstoffe in einen Niederdruckbereich (d. h. unter dem Einspritzdruck des
zweiten Treibstoffes) eingespritzt und in der Folge der Beschreibung
Niederdrucktreibstoff genannt wird, wobei der andere Treibstoff
in einen Hochdruckbereich (d. h. über dem Einspritzdruck des
ersten Treibstoffes) eingespritzt und in der Folge der Beschreibung
Hochdrucktreibstoff genannt wird.
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Der
Hochdrucktreibstoff kann insbesondere in der Gruppe ausgewählt werden,
die von LPG (flüssiges
Propangas), VNG (Erdgas für
Fahrzeuge), Dimethylether (DME), Ethylal, Methylal oder Diethylether
oder einer Mischung von mindestens zwei dieser Treibstoffe gebildet
ist.
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Der
Niederdrucktreibstoff kann insbesondere in der von den Benzinen
oder Gasölen
gebildeten Gruppe ausgewählt
werden.
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Die
Einspritzmotoren mit Mischvergasung, wie die Verbrennungsmotoren,
die mit Benzin und LPG (flüssiges
Propangas) funktionieren, insbesondere für Kraftfahrzeuge, stellen eine
viel versprechende Lösung
für die
vor allem im städtischen Raum
auftretenden Verschmutzungsprobleme dar.
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In
einem Kraftfahrzeug wird das LPG unter hohen Druck in flüssiger Form
in einem Behälter
gelagert und neigt dazu zu verdampfen, wenn es aus diesem Behälter austritt.
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Um
die in den Motor eingespritzte Menge an LPG perfekt kontrollieren
zu können,
insbesondere um die Verschmutzungsnormen einzuhalten, ist ein interessanter
Ansatz die Einspritzung des LPG in flüssiger Form.
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In
diesem Fall ist es wichtig, den flüssigen Zustand dieses Treibstoffes
LPG in der gesamten Einspritzschaltung aufrecht zu erhalten, unabhängig von
den Betriebsbedingungen des Motors.
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Dazu
wird herkömmlicherweise
eine Überdruckpumpe
verwendet, die sich meistens im Inneren des LPG-Behälters selbst
oder zwischen dem Behälter
und dem Motor befindet, und die erreichten Druckwerte sind typischerweise
ungefähr
20 bar.
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Zum
Beispiel beschreibt das Patent
US
5 377 465 ein Verfahren, das es ermöglicht, unter der Wirkung einer
Pumpe einen Treibstoff LPG in flüssiger
Form in der Einspritzrampe während
der Funktion des Motors auf einem konstant höheren Druck als der Sättigungsdampfdruck
des Behälters
dank des Vorhandenseins eines stromabwärts zu den Einspritzdüsen angeordneten
Druckreglers aufrecht zu erhalten.
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Da
die in der LPG-Schaltung erreichten Druckwerte deutlich höher als
jene sind, die für
die Versorgung des Motors mit einem weiteren Niederdrucktreibstoff,
wie beispielsweise Benzin, notwendig sind, ist es erforderlich,
zwei getrennte Versorgungsschaltungen vorzusehen, um die Probleme
zu überwinden,
die bei einem Übergang
von einer Treibstoffart zu einer anderen auftreten können.
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So
umfasst herkömmlicherweise
ein Einspritzmotor mit Mischvergasung zwei Verteilungsrampen und
zwei getrennte Reihen von Einspritzdüsen, woraus sich eine Komplexität, Kosten
und ein Platzbedarf ergeben, die relativ ausschließend sind.
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Die
Patentanmeldung
EP-A-1
043 488 schlägt
ein Verfahren zur Steuerung der Versorgung eines Motors mit Mischvergasung
vor, bei dem zwei Treibstoffe verwendet werden, die mit unterschiedlichen
Druckwerten vorhanden sind.
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In
diesem Dokument werden eine selbe Verteilungsrampe und eine selbe
Reihe von Einspritzdüsen
für die
Versorgung des Motors verwendet.
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Der
Niederdrucktreibstoff wird während
der Übergangsphasen
auf einem im Wesentlichen mit jenem des Hochdrucktreibstoffs identischen
Druck gehalten, wobei die beiden Treibstoffe in der einzigen Rampe
während
der Phasen gemischt werden.
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Dieses
Verfahren hat allerdings mehrere Nachteile:
- – im Bereich
der Materialkosten seiner Durchführung,
da es unter anderem die Verwendung von mindestens drei Dreiwegemagnetventilen
und das Vorhandensein einer Aktivkohlepatrone erfordert, um in einem
Lagersystem (Kanister) einen Teil des Gemisches der beiden Treibstoffe,
das von den Übergangsphasen
stammt, zu lagern,
- – im
technischen Bereich mit, insbesondere während der Übergangsphasen, der Bildung
eines Gemisches der beiden Treibstoffe in der Einspritzrampe, das
im Wesentlichen zur Gänze
in den Kanister übergeht.
Funktionsschwierigkeiten des Kanisters sind somit vorherzusehen,
beispielsweise bei einer Aufeinanderfolge von Übergangsphasen.
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In
dem Dokument
FR 2 777 605 besteht
das beschriebene Verfahren darin, zwei unterschiedliche Rampen,
eine Rampe für
jeden Treibstoff, zu verwenden und jede Rampe mit dem entsprechenden
Treibstoff zu versorgen.
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Dieses
Verfahren hat den Nachteil, dass es zu einem Mangel an Treibstoffversorgung
der Einspritzdüsen
beim Übergang
der Versorgung mit einem Treibstoff zu einem anderen Treibstoff.
Dies kann zu Funktionssprüngen
des Motors mit einer Störung
im Fahrkomfort führen.
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Die
vorliegende Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Treibstoffversorgung eines Motors mit Mischvergasung vorschlagen,
die es ermöglichen,
diese Nachteile zu vermeiden, und die nur eine sehr begrenzte Anzahl
an Steuerpunkten erfordern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nur eine einzige Einspritzdüse oder eine einzige Reihe von
Einspritzdüsen
für die
selektive Versorgung des Motors mit dem einen oder dem anderen der
beiden Treibstoffe verwendet, ohne dass eine Gefahr der Verdampfung
des unter hohem Druck vorhandenen Treibstoffes bei einem Übergang
von einer Treibstoffart zu einer anderen oder einer unkontrollierten Mischung
der beiden Treibstoffe in den Einspritzkreisen besteht.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
es somit vorzugsweise, auf einfache, wirksame und kostengünstige Art
die Flüssigeinspritzung
von Treibstoff während
eines Kalt- oder Warmstarts oder während der Funktion eines Verbrennungsmotors, der
nach einem Mischvergasungsmodus funktioniert, mit insbesondere einem
Hochdrucktreibstoff, wie vorher definiert, zu steuern.
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Die
Erfindung ermöglicht
es ferner, die Probleme der Eingrenzung des flüssigen LPG in der Einspritzschaltung
zu lösen,
wobei insbesondere die schädlichen
Folgen von möglichen
Leckagen der Einspritzdüsen
vermieden werden.
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Ferner
ist es erfindungsgemäß möglich, für das Einspritzen
der Hoch- und Niederdrucktreibstoffe die herkömmlicherweise vertriebenen
Einspritzdüsen für das Einspritzen
von Benzin, und zwar zu geringeren Kosten, zu verwenden.
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So
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Treibstoffversorgung eines
Einspritzmotors mit Mischvergasung, der selektiv nach einem Vergasungsmodus
mit einem ersten Treibstoff oder nach einem weiteren Vergasungsmodus
mit einem zweiten Treibstoff versorgt werden kann, dadurch gekennzeichnet,
dass dieselbe Einspritzdüse
oder dieselbe Reihe von Einspritzdüsen mit Treibstoff von der ersten
Rampe durch erste Ventilmittel, die sich auf einer ersten Versorgungsleitung
befinden, oder mit Treibstoff von der zweiten Rampe durch zweite
Ventilmittel, die sich auf einer zweiten Versorgungsleitung befinden,
versorgt werden.
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Vorzugsweise
kann ein Treibstoff in einem Hochdruckbereich und ein zweiter Treibstoff
in einem Niederdruckbereich verwendet werden.
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Es
kann auch ein erster Treibstoff verwendet werden, der einen Siedepunkt
unter der Raumtemperatur unter Luftdruck aufweist.
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Der Übergang
von einem Vergasungsmodus zu einem anderen kann mit Hilfe einer
gespeicherten Kartographie erfolgen.
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Auf
vorteilhafte Weise kann ein Hochdrucktreibstoff verwendet werden,
der in der Gruppe enthalten ist, die von LPG (flüssiges Propangas), VNG (Ergas
für Fahrzeuge),
Dimethylether (DME), Dimethoxymethan, Dimethoxyethan, Diethylether
oder einem Gemisch mindestens zweier dieser Treibstoffe gebildet
ist.
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Es
kann ein Niederdrucktreibstoff verwendet werden, der in der von
den Benzinen und Gasölen gebildeten
Gruppe enthalten ist.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung können die
Treibstoffe direkt in die Brennkammer des Motors eingespritzt werden.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Treibstoffversorgung
eines Einspritzmotors mit Mischvergasung, umfassend eine erste Rampe,
die den Motor selektiv mit einem ersten Treibstoff versorgt, eine
zweite Rampe, die den Motor selektiv mit einem zweiten Treibstoff
versorgt, wobei eine selbe Einspritzdüse oder eine selbe Reihe von
Einspritzdüsen
mit den Rampen durch eine erste und eine zweite Versorgungsleitung
in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass sie erste Ventilmittel,
die auf der ersten Versorgungsleitung der ersten Rampe angeordnet
sind, und zweite Ventilmittel, die auf der zweiten Versorgungsleitung
der zweiten Rampe angeordnet sind, umfasst.
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Die
Ventilmittel können
vom Typ mit gesteuerten Magnetventilen sein.
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Die
Ventilmittel können
Verschlussmittel, die auf den Hydraulikdruck, insbesondere den Treibstoffdruck
reagieren, oder Mittel zur Verhinderung des Fluidrückflusses
umfassen.
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Weitere
Merkmale, Details und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus
der Studie einer nicht einschränkenden
Ausführungsart
der Erfindung hervor, die in 1 dargestellt
ist.
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1 stellt
schematisch eine Versorgungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit
einer Einspritzung mit Mischvergasung dar, der nach einer Vergasungsart
mit einem ersten Treibstoff oder nach einer weiteren Vergasungsart
mit einem zweiten Treibstoff funktioniert.
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Genauer
wird der erste Treibstoff in einen Hochdruckbereich (d. h. über dem
Einspritzdruck des zweiten Treibstoffes) eingespritzt, der in der
Folge der Beschreibung Hochdrucktreibstoff genannt wird, während der
zweite Treibstoff in einen Niederdruckbereich (d. h. unter dem Einspritzdruck
des zweiten Treibstoffes) eingespritzt wird, der in der Folge der Beschreibung
Niederdrucktreibstoff genannt wird.
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Der
Hochdrucktreibstoff wird in dem beschriebenen Beispiel in der Gruppe
ausgewählt,
der von LPG (flüssiges
Propangas), VNG (Ergas für Fahrzeuge),
Dimethylether (DME), Ethylal, Methylal oder Diethylether oder einem
Gemisch mindestens zweier dieser Treibstoffe gebildet ist, während der Niederdrucktreibstoff
insbesondere in der von den Benzinen oder Gasölen gebildeten Gruppe ausgewählt werden
kann.
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Zur
Vereinfachung der nachstehenden Beschreibung wird das flüssige Propangas
(LPG) für den
ersten Treibstoff, das einen geringeren Siedepunkt als die Raumtemperatur
bei Luftdruck hat, und Benzin für
den zweiten Treibstoff gewählt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 umfasst die Vorrichtung eine
Rampe 1, die speziell für
das Einspritzen eines ersten Treibstoffes in einen Hochdruckbereich
(Treibstoff LPG) bestimmt ist, und eine zweite Rampe 2,
die es ermöglicht,
den Motor mit einem zweiten Treibstoff in einem Niederdruckbereich zu
versorgen, wie beispielsweise Benzin.
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Die
Rampe 1 steht mit einem Behälter (in 1 nicht
dargestellt) durch eine Leitung 4 in Verbindung und umfasst
meistens eine Treibstoffschaltung (nicht dargestellt), in die der
in den Behälter
gepumpte und nicht in den Motor im Bereich der Rampe 1 eingespritzte
Treibstoff wieder unter Druck in diesen Behälter über eine Treibstoffrückleitung 3 eingespritzt
wird.
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Die
in der Rampe 1 herrschenden Druckbedingungen sind derart
eingestellt, dass das LPG ausschließlich oder in sehr großen Anteilen
in flüssiger Form
vorhanden ist.
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Beispielsweise
sind die Druckbedingungen, um eine solche flüssige Form des Treibstoffes
LPG zu erhalten, typischerweise zwischen ungefähr 4 bar und ungefähr 20 bar.
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Die
zweite Rampe 2 ist mit einem zweiten Behälter (nicht
dargestellt) verbunden und ermöglicht es,
den Motor mit dem Treibstoff Benzin zu versorgen, für den der
Druck im Allgemeinen ungefähr
3 bar beträgt.
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Auf
an sich bekannte Weise kann die Rampe 2 eventuell eine
Treibstoffschaltung auf dem Modell der Rampe 1 umfassen.
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Die
erste und die zweite Rampe 1, 2 umfassen jeweils
eine Versorgungsleitung oder eine Reihe von Versorgungsleitungen,
die in der Figur mit 5 bzw. 6 bezeichnet sind
und die sich zu einer Sammelkammer 7 vereinen, die mit
einer Einspritzdüse 8 in
Verbindung steht.
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Der
von der Rampe 1 oder der Rampe 2 kommende Treibstoff
zirkuliert nach den später
beschriebenen Funktionsarten in der Versorgungsleitung 5 oder 6,
mündet
in die Sammelkammer 7, wird dann von den Einspritzdüsen 8 in
die Einlassleitung des Motor 9 eingespritzt, wo er zerstäubt und
nach bekannter Technik mit der Einlassluft vermischt wird, deren
Zirkulation in 1 symbolisch durch die Pfeile 10 dargestellt
ist.
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Natürlich ist
es möglich,
ohne über
den Rahmen der vorliegenden Erfindung hinauszugehen, eine einzige
Einspritzdüse
für die
beiden Rampen, beispielsweise für
eine Einpunkteinspritzung, oder eine Reihe von Einspritzdüsen zu verwenden,
wobei jede der Einspritzdüsen
mit den beiden Rampen 1 und 2 beispielsweise für eine Mehrpunkteinspritzung verbunden
ist.
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Ventilmittel
ermöglichen
es, die Beschaffenheit des in die Rohrleitung 9 von den
Einspritzdüsen 8 einzuspritzenden
Treibstoffes auszuwählen.
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Diese
Ventilmittel können
insbesondere eine angelenkte Klappe, ein Dreiwegeventil mit Schieber oder
ein Dreiwegehahn mit Kegel sein, die an der Schnittstelle der beiden
Leitungen 5 und 6, die in die Kammer 7 münden angeordnet
sind, wobei die Mittel die Einleitung des einen oder des anderen
der Treibstoffe in die Sammelkammer ermöglichen.
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In
dem Beispiel der 1 sind die Ventilmittel 11 und 12 in
der Nähe
der Kammer 7 bzw. auf den Versorgungsleitungen 6 und 5 angeordnet
und gestatten oder verhindern so den Einlass des einen oder des
anderen der Treibstoffe in die Sammelkammer 7.
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Genauer
können
diese Mittel 11 und 12 ein außen, beispielsweise durch einen
Rechner, gesteuertes Magnetventil oder vorteilhafter eine Rückschlagklappe
umfassen, die die Zirkulation der Fluide nur in Richtung von der
betreffenden Rampe zur Sammelkammer 7 gestattet.
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Die
Mittel
11 und
12 können auch jedes bekannte gleichwertige
Ventilmittel umfassen, das es ermöglicht, die gewünschte Dichtigkeit
zu erzielen, wie beispielsweise ein Trennmittel, das unter dem Druck
des Treibstoffes betätigt
wird, wie in der Patentanmeldung
FR
00/16829 des Anmelders beschrieben.
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In
der folgenden Beschreibung sind die Mittel 11 und 12 in
offener Position beschrieben, wenn sie den Durchgang des sie durchströmenden Fluids
gestatten, und in der geschlossenen Position, wenn sie diesen verhindern.
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Bei
der ersten Funktionsweise der Vorrichtung wird der Motor mit dem
zweiten Treibstoff (Benzin) versorgt, der in der Rampe 2 zirkuliert.
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Bei
dieser Vergasungsart sind die Ventilmittel 12 in geschlossener
Position, und die Mittel 11 sind in offener Position.
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Bei
dieser Ausführung
gelangt der Treibstoff Benzin (Niederdruck) in die Sammelkammer 7 und wird
in die Rohrleitung 9 mit Hilfe der Einspritzdüse 8 eingespritzt.
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Während dieser
Funktionsweise sind die auf der Leitung 5 vorgesehenen
Ventilmittel 12 in geschlossener Position:
- – entweder
unter der Wirkung einer äußeren Steuerung,
eventuell mit Kartografie, im Falle der Verwendung eines Magnetventils,
- – oder
im Falle der Verwendung einer Rückschlagklappe
unter der Wirkung des Drucks des in der Rampe 2, der Leitung 6 und
der Kammer 7 vorhandenen Treibstoffes. Diese Klappe schließt sich
mechanisch, wenn der Druck des Treibstoffes in der Sammelkammer 7 größer als
der Druck des in der Rampe 1 vorhandenen Treibstoffes wird,
und dies geschieht, wenn die Rampe 1 von ihrem Treibstoff
gereinigt wird, wie in der Anmeldung FR-A-279 10 93 des Anmelders beschrieben;
- – oder
unter der Wirkung des durch den Treibstoff der Rampe 2 erzeugten
Drucks, der ein Trennmittel betätigt,
wie im Detail in der Anmeldung FR 00/16829 des
Anmelders beschrieben.
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Die
Ventilmittel 11 der Leitung 6 werden in offene
Position gesteuert:
- – entweder unter der Wirkung
einer äußeren Steuerung,
eventuell mit Kartografie, im Falle der Verwendung eines Magnetventils;
- – oder
unter der Wirkung des vom Treibstoff in der Rampe 1 erzeugten
drucks im Falle der Verwendung einer Rückschlagklappe, und zwar durch
die Reinigung der Rampe 2, wie vorher angeführt;
- – oder
unter der Wirkung des Drucks, der von dem Treibstoff in der Rampe 2 erzeugt
wird, der ein Trennmittel betätigt,
wie oben erwähnt.
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Beim Übergang
in den zweiten Betriebsmodus der Vorrichtung, d. h. in einen anderen
Vergasungsmodus mit einer Versorgung des Motors mit dem Treibstoff
LPG, der in der Rampe 1 zirkuliert, sind die Ventilmittel 12 offen,
während
die Mittel 11 geschlossen sind, und der Treibstoff LPG
ersetzt den Benzintreibstoff.
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Die
Ventilmittel 12 werden in offene Position gekippt, und
die Ventilmittel 11 werden in Verschlussposition durch
die oben beschriebenen Steuerungen und Wirkungen gebracht.
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Genauer
sind die Ventilmittel
12 in offener Position entweder unter
der Wirkung einer äußeren Steuerung,
eventuell mit Kartografie, im Falle der Verwendung eines Magnetventils,
oder im Falle der Verwendung einer Rückschlagklappe unter der Wirkung
des Drucks des in der Rampe
1 vorhandenen Treibstoffes,
oder unter der Wirkung des vom Treibstoff der Rampe
2 erzeugten
Drucks, der ein Trennmittel betätigt,
wie dies im Detail in der vorgenannten Anmeldung
FR 00/16829 beschrieben ist.
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Die
Ventilmittel
11 sind in geschlossener Position entweder
unter der Wirkung einer äußeren Steuerung,
eventuell mit Kartografie, im Falle der Verwendung eines Magnetventils,
oder im Falle der Verwendung einer Rückschlagklappe unter der Wirkung
des Drucks des in der Rampe
1, der Leitung
5 und
der Kammer
7 vorhandenen Treibstoffes, wobei dieser Druck
größer als
der in der Rampe
2 herrschende ist, oder unter der Wirkung
des vom Treibstoff der Rampe
1 erzeugten Drucks, der ein
Trennmittel betätigt,
wie dies in der bereits erwähnten
Anmeldung
FR 00/16829 beschrieben
ist.
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Der Übergang
vom zweiten Vergasungsmodus des Motors zum ersten Modus erfolgt
umgekehrt durch Schließen
der Mittel 12 und Kippen der Mittel 11 in die
offene Position.
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Im
Gegensatz zu den vorveröffentlichten Vorrichtungen
weist die vorliegende Vorrichtung somit den Vorteil auf, dass sie
nur eine sehr begrenzte Anzahl von Steuerpunkten benötigt, wobei
ein einziges Magnetventil als Ventilmittel 12 beispielsweise für die Funktion
der Gesamtheit der Vorrichtung im falle der Verwendung einer als
Ventilmittel 11 verwendeten Rückschlagklappe notwendig ist.
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Natürlich ist
die Erfindung nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt, sondern
umfasst alle Varianten.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass das Einspritzen der Treibstoffe direkt
in die Brennkammer des Verbrennungsmotors erfolgt.