FR2542378A1 - Gas supply device for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a gas supply device. This device essentially comprises a pressure reducing device 1 constituted by a box 2 provided with a diaphragm 3 separating this box into two chambers, namely an upper chamber 7 connected by a duct 8 to an air intake port 6 and a lower chamber 4 connected via a duct 5 to this port and containing a valve 9 for stopping off a gas inlet pipe 11, the ends 5a and 8a of the duct 5 and of the duct 8 opening out into the port 6 downstream of a butterfly valve 14 so as to create, on one side of the diaphragm 3, a reference pressure which varies as a function of the degree of opening of the butterfly valve and, on the other side of this diaphragm, a partial vacuum which is a function of this degree of opening in order to meter a gas inlet able to produce an ideal air-gas mixture in the port 6. This device is intended, for example, to form a carburettor for an internal combustion engine.

Description

La présente invention a essentiellement pour objet un dispositif d'alimentation en gaz formant par exemple carburateur destiné à équiper les moteurs à combustion interne. The present invention essentially relates to a gas supply device forming for example a carburetor intended to equip internal combustion engines.

On a déjà proposé des carburateurs à gaz comprenant essentiellement un appareil du type détendeur associé à une tubulure d'admission pour fournir aux chambres de combustion du moteur un mélange air-gaz approprié. Gas carburetors have already been proposed, essentially comprising a device of the pressure reducer type associated with an intake manifold to supply the combustion chambers of the engine with a suitable air-gas mixture.

Plus précisément, ces dispositifs comprenaient généralement un détendeur constitué par un boîtier pourvu d'une membrane séparant ce boltier en deux chambres, à savoir une chambre supérieure communiquant avec la pression atmosphérique et une chambre inférieure contenant un clapet actionnable par la membrane pour ouvrir ou fermer une conduite d'arrivée de gaz raccordée à ladite chambre inférieure, cette dernière étant également raccordée par une conduite à une tubulure d'admission d'air où le gaz est admis et mélangé à l'air pour parvenir aux chambres de combustion du moteur. More specifically, these devices generally included a regulator constituted by a housing provided with a membrane separating this bolt bowl into two chambers, namely an upper chamber communicating with atmospheric pressure and a lower chamber containing a valve actuable by the membrane to open or close a gas inlet pipe connected to said lower chamber, the latter also being connected by a pipe to an air intake pipe where gas is admitted and mixed with air to reach the combustion chambers of the engine.

Cependant, ces dispositifs antérieurs, qui comprenaient un détendeur utilisant la pression atmosphérique comme pression de référence, présentaient un certain nombre d'inconvénients. En effet, la conduited'admission de gaz raccordant la chambre inférieure du détendeur à la tubulure d'admission d'air débouchait dans un moyen formant venturi ou analogue agencé dans cette tubulure au-dessus ou en amont du papillon d'air, et ce venturi ne permettait d'admettre ou d'aspirer du gaz dans la tubulure d'admission que sous une pression extrêmement faible.Dès lors, le ressort sollicitant llouver- ture du clapet commandé par la membrane devait être très faible pour permettre l'arrivée du gaz, ce qui représente un inconvénient sur le plan de la sécurité, et de plus il se produisait des surpressions d'air dans la tubulure en amont du venturi, dans la zone du filtre à air, si bien qu'au total le mélange air-qaz en aval du venturi était souvent incorrect et inapte à faire fonctionner un moteur alimenté avec un tel mélange. However, these prior devices, which included a regulator using atmospheric pressure as the reference pressure, had a number of drawbacks. Indeed, the gas intake duct connecting the lower chamber of the regulator to the air intake manifold opened into a venturi or similar means arranged in this manifold above or upstream of the air butterfly, and this venturi allowed to admit or suck gas into the intake manifold only under extremely low pressure. Therefore, the spring urging the opening of the valve controlled by the membrane had to be very weak to allow the arrival of the gas, which represents a safety disadvantage, and in addition there were air overpressures in the pipe upstream of the venturi, in the area of the air filter, so that in total the air mixture -qaz downstream of the venturi was often incorrect and unable to operate an engine powered with such a mixture.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif d'alimen tation en gaz perfectionné qui présente toutes les qualités voulues de sécurité et permet d'alimenter les moteurs avec un mélange air-gaz tout à fait conforme, en toutes circonstances, aux conditions idéales de combustion et de fonctionnement desdits moteurs. The aim of the present invention is to remedy the above drawbacks by proposing an improved gas supply device which has all the desired qualities of safety and makes it possible to supply the engines with a completely compliant air-gas mixture, in all circumstances, under the ideal combustion and operating conditions of said engines.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation en gaz formant par exemple carburateur destiné à équiper les moteurs à combustion interne, et du type comprenant un détendeur constitué par un boîtier poui u d'une membrane séparant ce boîtier en deux chambres dont l'une contient un clapet actionnable par ladite membrane pour ouvrir ou fermer une conduite d'arrivée de gaz raccordée à ladite chambre, laquelle chambre est également raccordée par une conduite à une tubulure d'admission d'air où ledit gaz est admis et mélangé à l'air, caractérisé en ce que l'autre chambre du détendeur est raccordée à la tubulure d'admission d'air par un conduit débouchant dans celle-ci en aval d'un volet ou papillon d'air, la conduite précitée débouchant elle aussi dans la tubulure en aval de ce papillon, de façon à créer d'un côté de la membrane une pression de référence variable en fonction de l'ouverture dudit papillon et, de l'autre côté de la membranevune une dépression qui est fonction de ladite ouverture et permet le dosage d'une quantité de gaz apte à produire un mélange air-gaz idéal dans ladite tubulure. To this end, the subject of the invention is a gas supply device forming, for example, a carburetor intended to equip internal combustion engines, and of the type comprising a regulator constituted by a housing for a membrane separating this housing in two chambers, one of which contains a valve operable by said membrane to open or close a gas inlet pipe connected to said chamber, which chamber is also connected by a pipe to an air intake pipe where said gas is inlet and mixed with air, characterized in that the other chamber of the regulator is connected to the air intake manifold by a duct opening into it downstream of an air shutter or butterfly aforementioned pipe also opening into the tubing downstream of this butterfly, so as to create on one side of the membrane a variable reference pressure depending on the opening of said butterfly and, on the other side of the membrane, a depression which is functio n of said opening and allows the metering of a quantity of gas capable of producing an ideal air-gas mixture in said pipe.

On comprend donc déjà que, suivant l'invention, on ne prend plus la pression atmosphérique comme pression de référence dans le détendeur, mais on prend la pression d'air en aval du papillon dans la tubulure d'admission d'air, de sorte qu'on profite de la vitesse de l'air à l'ouverture dudit papillon pour influencer la membrane qui commande le clapet d'admission du gaz dans le détendeur et dans ladite tubulure. It is therefore already understood that, according to the invention, the atmospheric pressure is no longer taken as the reference pressure in the regulator, but the air pressure is taken downstream of the butterfly in the air intake manifold, so take advantage of the air speed at the opening of said butterfly to influence the membrane which controls the gas inlet valve in the regulator and in said manifold.

Suivant une autre caractéristique du dispositif de l'invention, les extrémités des deux conduits raccordés au détendeur respectivement au-dessus et en-dessous de la membrane, et débouchant dans la tubulure d'admission, oemportent chacun au moins une lumière allongée s'étendant suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe de ladite tubulure. According to another characteristic of the device of the invention, the ends of the two conduits connected to the regulator respectively above and below the membrane, and opening into the intake manifold, each carry at least one elongated lumen extending in a direction substantially perpendicular to the axis of said tubing.

Suivant un autre mode de réalisation, les extrémités des deux conduits précités débouchant dans la tubulure d'admission forment chacun une couronne percée d'orifices débouchant dans ladite tubulure, les deux couronnes formant avantageusement un étranglement dans cette tubulure. According to another embodiment, the ends of the two aforementioned conduits opening into the intake manifold each form a crown pierced with orifices opening into said manifold, the two crowns advantageously forming a constriction in this manifold.

Suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention, les extrémités des deux conduits précités débouchant dans la tubulure d'admission forment deux demi-couronnes opposées, décalées et percés d'orifices débouchant dans ladite tubulure. According to yet another embodiment of the invention, the ends of the two aforementioned conduits opening into the intake manifold form two opposite half-rings, offset and pierced with orifices opening into said manifold.

L'invention vise également un moteur à combustion interne équipé d'un dispositif d'alimentation en gaz répondant aux caractéristiques susmentionnées. The invention also relates to an internal combustion engine equipped with a gas supply device meeting the above-mentioned characteristics.

Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un détendeur associé à unewtubulure d'admission pour constituer un dispositif d'alimentation en gaz conforme aux principes de l'invention
- la figure 2 est une vue schématique, suivant un premier mode de réalisation, des extrémités des conduits débouchant dans la tubulure d'admission et raccordés au détendeur
- la figure 3 est une vue de dessus suivant la flèche
III de la figure 2
- la figure 4 est une vue schématique d'usn autre mode de réalisation des extrémités des conduits précités
- la figure 5 est une vue schématique d'encore un autre mode de réalisation des extrémités des conduits précités ;et
- la figure 6 est une vue schématique et en plan des extrémités des conduits selon la réalisation de la figure 5. However, other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly in the detailed description which follows and refers to the appended drawings, given solely by way of example, and in which
- Figure 1 is a schematic elevational view of a regulator associated with an intake manifold to form a gas supply device according to the principles of the invention
- Figure 2 is a schematic view, according to a first embodiment, of the ends of the conduits opening into the intake manifold and connected to the regulator
- Figure 3 is a top view along the arrow
III of figure 2
- Figure 4 is a schematic view of usn another embodiment of the ends of the aforementioned conduits
FIG. 5 is a schematic view of yet another embodiment of the ends of the aforementioned conduits; and
FIG. 6 is a schematic plan view of the ends of the conduits according to the embodiment of FIG. 5.

Suivant un exemple de réalisation et en se reportant: plus particulierement à la figure 1, un dispositif d'alimentation en gaz conforme à l'invention comprend essentiellement un détendeur 1 constitué par un boîtier 2 pourvu d'une membrane 3 séparant le boîtier 2 en deux chambres et à savoir une chambre inférieure 4 raccordée par une conduite 5 à une tubulure 6 d'admission de gaz dans un moteur non représenté, et une chambre supérieure 7 raccordée par un conduit 8 à ladite tubulure. According to an exemplary embodiment and with reference to: more particularly in FIG. 1, a gas supply device according to the invention essentially comprises a regulator 1 constituted by a housing 2 provided with a membrane 3 separating the housing 2 in two chambers and namely a lower chamber 4 connected by a line 5 to a pipe 6 for admitting gas into an engine not shown, and an upper chamber 7 connected by a pipe 8 to said pipe.

La chambre inférieure 4 du détendeur 1 contient, comme connu en soi,un un clapet montré schématiquement en 9 et pouvant pivoter autour d'un axe 10 pour commander l'ouverture ou la fermeture d'une tuyauterie 11 d'arrivée de gaz dans ladite chambre inférieure 4. Comme on l'a montré en 12, le clapet 9 est maintenu en appui contre le dessous de la membrane 3 par unressort 13, de sorte que le clapet 9 est, à tout moment, asservi aux déplacements de la membrane 3 sous l'effet de la pression regnant dans l'une ou l'autre chambre du détendeur. The lower chamber 4 of the regulator 1 contains, as known per se, a valve shown diagrammatically at 9 and capable of pivoting about an axis 10 to control the opening or closing of a pipe 11 for gas inlet into said lower chamber 4. As shown in 12, the valve 9 is held in abutment against the underside of the membrane 3 by a spring 13, so that the valve 9 is, at all times, controlled by the movements of the membrane 3 under the effect of the pressure prevailing in one or the other chamber of the regulator.

Conformément à l'invention, les extrémités 5a et 8a de la conduite 5 et du conduit 8 débouchent dans la tubulure 6 en dessous ou en aval d'un papillon 14 monté dans ladite tubulure qui, comme on lta montré en schématiquement en 15, est munie d'un filtre à air. Ainsi, la conduite 5 et le conduit 8 débouchent dans une zone de la tubulure d'admission 6 où la pression varie en fonction de l'ouverture du papillon d'air 14. On a matérialisé, sur la figure 1, par une flèche F1 le passage de l'air dans la tubulure 6, et, par une flèche F2 le passage du mélange air-gaz au moteur. According to the invention, the ends 5a and 8a of the pipe 5 and of the pipe 8 open into the tubing 6 below or downstream of a butterfly 14 mounted in said tubing which, as shown in schematic at 15, is fitted with an air filter. Thus, the pipe 5 and the pipe 8 open into an area of the intake manifold 6 where the pressure varies as a function of the opening of the air butterfly valve. FIG. 1 shows an arrow F1 the passage of air in the pipe 6, and, by an arrow F2 the passage of the air-gas mixture to the engine.

Suivant le mode de réalisation illustré par les figures 2 et 3, les extrémités 8a et 5a du conduit 8 et de la conduite 5 sont accolées et disposées transversalement à l'axe de la tubulure d'admission d'air 6 et elles comportent chacune une lumière allongée 8b, 5b s'étendant sensiblement suivant une direction perpendiculaire à l'axe de ladite tubulure. According to the embodiment illustrated in Figures 2 and 3, the ends 8a and 5a of the duct 8 and the duct 5 are joined and arranged transversely to the axis of the air intake manifold 6 and they each have a elongated lumen 8b, 5b extending substantially in a direction perpendicular to the axis of said tubing.

Plus précisément, et comme on le voit bien sur la figure 2, la lumière 8b s'ouvre du côté du papillon d'air 14 qui la découvre progressivement au cours de sa rotation, tandis que la lumiere 5b débouche du côté opposé.More precisely, and as can be seen in FIG. 2, the light 8b opens on the side of the air butterfly 14 which gradually discovers it during its rotation, while the light 5b opens on the opposite side.

Dans le mode de réalisation illustré par la figure 4, les extrémités de la conduite 5 et du conduit 8 débouchant dans la tubulure d'admission 6 sont également accolées mais forment chacune une couronne 5e, 8c percée d'orifices 16, 17. In the embodiment illustrated by FIG. 4, the ends of the pipe 5 and of the pipe 8 opening into the intake manifold 6 are also joined but each form a crown 5e, 8c pierced with orifices 16, 17.

Comme on le voit bien sur la figure 4, les deux couronnes 5c, 8c forment un étranglement 18 dans la tubulure d'admission 6, ce qui procurera un effet du type venturi permettant l'aspiration du gaz par la conduite 5 dans la tubulure 6, cet effet étant évidemment fonction de l'ouverture du papillon d'air 14.As can be seen in Figure 4, the two rings 5c, 8c form a constriction 18 in the intake manifold 6, which will provide a venturi type effect allowing the suction of gas through the pipe 5 in the manifold 6 , this effect obviously being a function of the opening of the air butterfly 14.

Suivant la réalisation représentée sur les figures 5 et 6, les extrémités 5d et 8d de la conduite 5 et du conduit 8 débouchant dans la tubulure d'admission 6 forment respectivement deux demi-couronnes repérées en 5e et 8e sur la figure 6. According to the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the ends 5d and 8d of the pipe 5 and of the pipe 8 opening into the intake manifold 6 respectively form two half-rings marked in 5th and 8th in FIG. 6.

Ces deux demi-couronnes 5e, 8e sont diamétralement opposees, comme on le voit sur la figure 6, et sont décalées verticalement, comme on le voit sur la figure 5. La demi-couronne 5e est percée d'orifices 19 par lesquels le gaz est aspiré, et la demi-couronne 8e est percée d'orifices 20 par lesquels passe l'air dans le conduit 8 pour aboutir dans la chambre supérieure 7 du détendeur 1, en fonction de l'ouverture du papillon d'air 14. Comme on l'a montré en 21 et 22, la tubulure 6 forme avantageusement un décrochement au niveau des extrémités 8d et 5d pourfavonser l'entrée d'air par les orifices 20,dans le conduit 8, ainsi que l'aspiration du gaz par les orifices 19 dans la tubulure 6.These two half-crowns 5e, 8e are diametrically opposed, as can be seen in FIG. 6, and are offset vertically, as can be seen in FIG. 5. The half-crown 5e is pierced with orifices 19 through which the gas is sucked in, and the half-crown 8e is pierced with orifices 20 through which the air passes through the duct 8 to end up in the upper chamber 7 of the regulator 1, as a function of the opening of the air butterfly valve 14. As it has been shown in 21 and 22, the tube 6 advantageously forms a recess at the ends 8d and 5d pourfavonser the air intake through the orifices 20, in the duct 8, as well as the suction of the gas by the orifices 19 in the tubing 6.

On fera les commentaires suivants à propos du fonctionnement et des avantages du dispositif de l'invention et de ses variantes. The following comments will be made about the operation and advantages of the device of the invention and its variants.

Contrairement aux dispositifs antérieurs où la chambre supérieure 7 du détendeur 1 était raccordée à l'atmosphère, on n'utilise plus ici la pression atmosphérique comme référence, mais la pression d'air en aval du papillon 14, de sorte que c'est l'ouverture de ce papillon qui influencera la partie supérieure de la membrane 3, et par conséquent l'ouverture du clapet 9 pour envoyer du gaz dans la tubulure d'admission 6. Ainsi l'effet des variations importantes de pression que l'on trouvait dans les dispositifs antérieurs, sera ici avantageusement neutralisé, puisque la chambre supérieure 7 du détendeur 1 est reliée à une zone de pression dans la tubulure 6 qui est voisine de la pression d'arrivée de gaz par la tuyauterie 11. Unlike previous devices where the upper chamber 7 of the regulator 1 was connected to the atmosphere, we no longer use the atmospheric pressure here as a reference, but the air pressure downstream of the butterfly valve 14, so that it is the opening of this butterfly which will influence the upper part of the diaphragm 3, and consequently the opening of the valve 9 to send gas into the intake manifold 6. Thus the effect of the significant variations in pressure which were found in the prior devices, here will advantageously be neutralized, since the upper chamber 7 of the regulator 1 is connected to a pressure zone in the pipe 6 which is close to the gas inlet pressure by the piping 11.

On ajoutera encore ici que le dispositif de l'invention permet d'utiliser un ressort 13 qui est plus fort, ce qui accroît avantageusement la fermeture du clapet 9 d'admission des gaz, lorsque le moteur ne tourne pas. Enfin, comme on l'a vu à propos des figures 2 à 6, la disposition des extrémités du conduit 8 et de la conduite 5 débouchant dans la tubulure 6, leur position par rapport -au volet ou papillon 14, ainsi que la forme particulière adoptée pour les extrémités en question permettent avantageusement d'obtenir une courbe idéale de débit de gaz en fonction des débits d'air et de la position du papillon 14, ce qui au total permettra de conférer au moteur un rendement optimum. It will also be added here that the device of the invention makes it possible to use a spring 13 which is stronger, which advantageously increases the closing of the gas intake valve 9, when the engine is not running. Finally, as we have seen in connection with FIGS. 2 to 6, the arrangement of the ends of the duct 8 and of the duct 5 opening into the tubing 6, their position relative to the shutter or butterfly 14, as well as the particular shape adopted for the ends in question advantageously make it possible to obtain an ideal curve of gas flow as a function of the air flows and of the position of the throttle valve 14, which in total will make it possible to give the engine optimum efficiency.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. A cet égard, on précisera que le dispositif de l'invention, c'est-à-dire essentiellement le détendeur avec ses conduits associés 5 et 8 pourra avantageu- sement être utilisé comme capteur de pression. C'est dire que l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit.  Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and illustrated which have been given only by way of example. In this regard, it will be specified that the device of the invention, that is to say essentially the regulator with its associated conduits 5 and 8, can advantageously be used as a pressure sensor. This means that the invention includes all the technical equivalents of the means described, as well as their combinations if these are carried out according to the spirit.

Claims (5)

R E V E N D I C A T I O N SR E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif d'alimentation en gaz formant par exemple carburateur destiné à équiper un moteur à combustion interne, et du type comprenant un détendeur constitué par un boîtier pourvu d'une membrane séparant ce boîtier en deux chambres dont l'une contient un clapet actionnable par ladite membrane pour ouvrir ou fermer une conduite d'arrivée de gaz raccordée à ladite chambre, laquelle chambre est également raccordée par une conduite à une tubulure d'admission d'air où ledit gaz est mélangé à l'air, caractérisé en ce que l'autre chambre (7) du détendeur (1) est raccordée à la tubulure d'admission d'air (6) par un conduit (8) débouchant dans celle-ci en aval d'un volet ou papillon d'air (14), la conduite précitée (5) débouchant elle aussi dans la tubulure (6) en aval de ce papillon, de façon à créer d'un côté de la membrane (3) une pression de référence variable en fonction de l'ouverture dudit papillon et, de l'autre côté de la membrane (3) une dépression qui est fonction de ladite ouverture et permet le dosage d'une quantité de gaz apte à produire un mélange air-gaz idéal dans ladite tubulure (6). 1. Gas supply device forming, for example, a carburetor intended to equip an internal combustion engine, and of the type comprising a regulator constituted by a housing provided with a membrane separating this housing into two chambers, one of which contains an actuatable valve. by said membrane for opening or closing a gas inlet pipe connected to said chamber, which chamber is also connected by a pipe to an air intake pipe where said gas is mixed with air, characterized in that the other chamber (7) of the regulator (1) is connected to the air intake pipe (6) by a duct (8) opening into the latter downstream of an air shutter or butterfly (14 ), the aforementioned pipe (5) also opening into the tube (6) downstream of this butterfly, so as to create on one side of the membrane (3) a variable reference pressure as a function of the opening of said butterfly and, on the other side of the membrane (3) a depression which is a function of said opening closes and allows the metering of a quantity of gas capable of producing an ideal air-gas mixture in said tube (6). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités (8a, 5a) du conduit (8) et de la conduite (5) débouchant dans la tubulure dladmission (6) comportent chacune au moins une lumière allongé (5b, 8b) s'étendant suivant une direction perpendiculaire à l'axe de ladite tubulure (6). 2. Device according to claim 1, characterized in that the ends (8a, 5a) of the conduit (8) and of the conduit (5) opening into the intake manifold (6) each comprise at least one elongated lumen (5b, 8b ) extending in a direction perpendicular to the axis of said tubing (6). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités du conduit (8) et de la conduit? (5) forment chacune une couronne (8c, 5c) percée d'orifices (16, 17) débouchant dans la tubulure précitée (6), ces deux couronnes formant un étranglement (18) dans ladite tubulure. 3. Device according to claim 1, characterized in that the ends of the conduit (8) and the conduit? (5) each form a crown (8c, 5c) pierced with orifices (16, 17) opening into the above-mentioned tube (6), these two crowns forming a constriction (18) in said tube. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités du conduit (8) et de la conduite (5) forment deux demi-couronnes (8e, 5e) opposées, décalées et percées d'orifices (19, 20) débouchant dans la tubulure précitée (6).  4. Device according to claim 1, characterized in that the ends of the conduit (8) and the conduit (5) form two half-rings (8e, 5e) opposite, offset and pierced with openings (19, 20) opening in the aforementioned tubing (6). 5. Moteur à combustion interne équipé d'un dispositif d'alimentation en gaz selon l'une des revendications précédentes.  5. Internal combustion engine equipped with a gas supply device according to one of the preceding claims.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0171426A1 (en) * 1984-02-01 1986-02-19 Propane Carburetion Systems, Inc. Gaseous fuel supply and control system for an internal combustion engine
AT414025B (en) * 2003-07-15 2006-08-15 Avl List Gmbh GAS INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH AT LEAST ONE INTAKE CHANNEL

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