DE2557232A1 - Fuel injection motor vehicle engine with swirl chamber - pumps air into swirl chamber by exhaust driven injection pump - Google Patents
Fuel injection motor vehicle engine with swirl chamber - pumps air into swirl chamber by exhaust driven injection pumpInfo
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Abstract
Description
Mit Ladungsschichtung betriebene, fremd Stratified charge, alien
gezündete Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Ladungsschichtung betriebene, fremdgezündete Brennkraftmaschine mit pro Zylinder jeweils einem Hauptbrennraum und einer einer einen Verbindungskanal mit diesem in Verbindung stehenden Vorkammer, wobei dem Hauptbrennraum über einen durch ein Haupteinlaßventil gesteuerten Haupteinlaßkanal im wesentlichen reine Luft und der Vorkammer: über einen durch ein Hilfseinlaßventil gesteuerten Hilfseinlaßkanal ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird. Ignited internal combustion engine The invention relates to a externally ignited internal combustion engine operated with charge stratification with per cylinder each a main combustion chamber and one a connecting channel with this in Connecting pre-chamber, the main combustion chamber via a through a main inlet valve controlled main inlet duct essentially pure air and the antechamber: over an auxiliary intake passage controlled by an auxiliary intake valve, a fuel-air mixture is fed.
Rine Brennkraftmaschine dieser bauart ist beispielsweise aus der US-Patentschrift Nr. 2 848 913 bekannte Gegenüber herkömmlichen Schichtladungs-Brennkraftmaschinen, bei denen der Kraftstoff getrennt dem Hauptbrennraum und der Vorkammer zugeführt wirds ergibt sich bei dieser Ausführung der Vorteil, daß nur an einer Stelle der gesamte, von der brennkraftmaschine be nötigte Kraftstoff, beispielsweise mittels einer Niederdruck einspritzvorrichtung in den Hilfseinlaßkanal eingespritzt wird.Rine internal combustion engine of this type is, for example, from the US patent No. 2 848 913 known compared to conventional stratified charge internal combustion engines, in which the fuel is fed separately to the main combustion chamber and the prechamber This version has the advantage that only at one point the entire fuel required by the internal combustion engine, for example by means of a low pressure injection device is injected into the auxiliary intake port.
Durch Änderung des Kraftstoff-Einspritzzeitpunktes innerhalb eines bestimmten Zeitabschnittes während des Ansaugtaktes kann ddabei erreicht werden, daß sich nach dem Ansaug- und Verdichtungs takt in der Vorkammer und im Hauptbrennraum eine unterschiedliche Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ergibt, so daß -sich eine einwandfreie Zündung durch die in der Vorkammer angeordnete Zündkerze und eine nachfolgende günstige Verbrennung der Gesamtzylinderladung mit relativ geringen Schadstoffanteilen im Abgas einstellt.By changing the fuel injection time within a certain period of time during the intake stroke can be achieved that after the suction and compression clock in the antechamber and a different composition of the fuel-air mixture in the main combustion chamber results, so that -sich a perfect ignition by the arranged in the antechamber Spark plug and a subsequent favorable combustion of the entire cylinder charge sets relatively low levels of pollutants in the exhaust gas.
@ Nun zeigt sich jedoch, daß bei solchen, direkt aus der Umgebung ansaugenden Brennkraftmaschinen mit zunehmender Last das Verdes hältnis/durch den Hilfseinlaßkanal zugeführten Kraftstoff-Luft-Volumens zu dem durch den Haupteinlaßkanal zugeführten Luftvolumen immer ungünstiger wird. Dies führt dazu, daß im Bereich der Vollast der Brennkraftmaschine nicht mehr der gesamte benötigte Kraftstoff durch den Hilfseinlaßkanal zugeführt werden kann, so daß besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um den restlichen Kraftstoff auf andere Weise dem Brennraum zuzuführen. Aus diesem Grunde weist die bereits genannte US-PS 2 884 913 eine Möglichkeit zur Einspritzung von Kraftstoff auch in den Haupteinlaßkanal auf; Diese Maßnahme erfordert jedoch einen zusätælichen Aufwand, der den Vorteil dieser Brennkraftmaschinenausführung wieder teilweise zunichte macht. @ Now it turns out, however, that with such, directly from the environment aspirating internal combustion engines with increasing load the Verdes ratio / by the Auxiliary intake duct supplied fuel-air volume to that through the main intake duct supplied air volume becomes more and more unfavorable. This leads to the area the full load of the internal combustion engine no longer provides all of the fuel required the auxiliary inlet channel can be supplied, so that special measures are taken must be in order to supply the remaining fuel to the combustion chamber in another way. For this reason, the aforementioned US Pat. No. 2,884,913 has a possibility for Injection of fuel also in the main intake port; This action requires however, an additional effort that takes advantage of this internal combustion engine design again partially nullifies.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist daher darin zu sehen, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Bauart zu schaffen, die mit einer KraftstoffZuführung in den Hilfseinlaßkanal auch bei Vollast der brennkraftmaschine auskommt.The object on which the invention is based is therefore to be seen in to create an internal combustion engine of the type mentioned, which with a Fuel supply into the auxiliary inlet duct even when the internal combustion engine is at full load gets by.
Die Lösung dieser Aufgabe siFt gemäß. der Erfindung vor, daß dem Hilfseinlaßkanal eine die kinetleche Energie des Abgasstromes der Brennkraftmaschine ausnützende Fördereinrichtung zur Zuführung von Luft mit einem gegenüber dem Umgebungszustand erhöhten Druckniveau zugeordnet ist Dadurch, daß das Druckniveau der über den Hilfseinlaßkanal zugeführten Luft über dem Umgebungsdruck und damit auch iiber dem Druckniveau der durch den Haupteinlaßkanal zugeführten Luft liegt, ergibt sich ein für die Einbringung des Kraft stoffes in den brennraum der Brennkraftmaschine günstiges Lieferverhältnis, das zudem noch desto günstiger wird, je höher die Leistung der Brennkraftmaschine steigt. Dadurch kann auch bei Vollast der Brennkraftmaschine der gesamte benötigte Kraftstoff über den Hilfseinlaßkanal und damit über eine einzige, im Hilfseinlaßkanal angeordnete Einspritzvorrichtung zugeführt werden. Die für diese Druckanhebung erforderliche Energie wird dabei in vorteilhafter Weise der Abgasströmung entnommen, so daß zusätzliche Leistungsverluste nicht auftreten können.The solution to this problem is according to. of the invention that the auxiliary intake port one that utilizes the kinetic energy of the exhaust gas flow from the internal combustion engine Conveyor device for supplying air with a relative to the ambient condition increased pressure level is associated with the fact that the pressure level of the auxiliary inlet channel supplied air above the ambient pressure and thus also above the pressure level of the air supplied through the main inlet channel results in a for the introduction of the fuel in the combustion chamber the internal combustion engine favorable Delivery ratio, which is also the cheaper, the higher the performance of the Internal combustion engine increases. As a result, the internal combustion engine can also be operated at full load all of the fuel required via the auxiliary inlet duct and thus via a single one, Injection device arranged in the auxiliary inlet duct are supplied. The for this The energy required to raise the pressure is advantageously the flow of exhaust gas removed so that additional power losses can not occur.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung soll die Fördereinrichtung durch eine nach dem Injektorprinzip arbeitende Pumpe gebildet sein, bei der in einem düsenförmig verengten Querschnitt der Ibgasleitung Luft aus der Umgebung angesaugt und in Form einer mit Abgas vermischten Mantelströmung zu einer Stelle erhöhten Druckes im Bereich eines erweiterten, an den Hilfseinlaßkanal angeschlossenen Querschnittes der Abgasleitung transportiert wird. Diese Fördereinrichtung bedient sich also des Abgasstromes als Fördermedium, wobei allerdings mit der Luft gleichzeitig auch ein gewisser Anteil an Abgas in den Hilfseinlaßkanal gelangt. Neben dem für eine derartige Fördereinrichtung benötigten geringen Aufwand ist noch der bei dieser Ausführung zusätzlich erreichte Vorteil zu nennen, daß durch den Abgas strom der Luftstrom erwärmt wird, so daß die Voraussetzungen für eine günstige Aufbereitung des in diesen Luftstrom eingegebenen Kraftstoffes gegeben sind. Dei geeigneter Wahl der Querschnitte und der Anordnung der düsenförmig verengten Stelle der Abgas leitung kann erreicht werden, daß der zur Förderung des Kraftstoffes durch den Hilfseinlaßkanal bestimmte Luftstrom gegenüber dem den Haupteinlaßkanal durchsetzenden Luftstrom über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein stabiles Druckgefälle aufweist, wodurch stets eine ausreichende Luftmenge zur Einbringung des Kraftstoffes in den Arbeitszylinder gewährleistet ist.According to a further development of the invention, the conveyor device be formed by a pump operating on the injector principle, in which in one nozzle-shaped narrowed cross-section of the gas line sucked in air from the environment and increased to a point in the form of a sheath flow mixed with exhaust gas Pressure in the area of an enlarged cross-section connected to the auxiliary inlet channel the exhaust pipe is transported. This conveyor system therefore makes use of the Exhaust gas flow as the conveying medium, although at the same time with the air a certain amount of exhaust gas enters the auxiliary intake port. Besides that for such a Conveyor required little effort is still that of this version An additional advantage achieved is that the air flow through the exhaust gas flow is heated, so that the prerequisites for a favorable processing of the in these Air flow entered fuel are given. With a suitable choice of cross-sections and the arrangement of the nozzle-shaped constricted point of the exhaust line can be achieved that the intended to promote the fuel through the auxiliary intake port Air flow compared to the air flow passing through the main inlet duct over the entire area Operating range of the internal combustion engine has a stable pressure gradient, whereby always a sufficient amount of air to bring the fuel into the working cylinder is guaranteed.
Um eine allzu starke Durchmischung des Förderluftstromes mit Abgas ZU verhindern, kann in der Abgasleitung im Bereich zwischen der Luftansaugstelle und der Anschlußstelle für den Hilfseinlaßkanal ein mit Abstand zu den umgebenden Leitungswänden angeordneter, düsenförmiger Einsatz vorgesehen sein, der einen radial äußeren, von der angesaugten Frischluft durchströmten Ringkanal begrenzt.To an excessive mixing of the conveying air flow with exhaust gas To prevent this, can be in the exhaust pipe in the area between the air intake point and the connection point for the auxiliary inlet channel at a distance from the surrounding Pipe walls arranged, nozzle-shaped insert can be provided, the one radially outer ring channel through which the sucked in fresh air flows.
Zur Begrenzung des mit der Frischluft mitgeführten Abgasanteils kann auch in dem Hilfseinlaßkanals eine in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine steuerbare Drosselklappe angeordnet sein. Anstelle dieser Hilfsdrosselklappe oder zusätzlich zu dieser kann. auch ein Steuerorgan in der Abgasleitung, und zwar hinter der DEse angebracht sein, um durch die Steuerung der Druckverhältnisse am Austrittsringkanal die Menge des der Frischluft zugemischten Abgases zu beeinflussen. Schließlich kann es auch von Vorteil sein, wenn in dem Hilfseinlaßkanal ein von einer Ventileinrichtung in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine steuerbarer, mit der Umgebung verbundener Frischluftanschluß vorgesehen ist, der in bestimmten Betriebszuständen den Hilfeeinlaßkanal mit reiner Luft versorgt.To limit the proportion of exhaust gas carried along with the fresh air, also in the auxiliary inlet channel depending on the operating state of the internal combustion engine controllable throttle valve be arranged. Instead of this auxiliary throttle valve or in addition to this can. also a control element in the exhaust pipe, behind the DEse be attached to by controlling the pressure conditions at the outlet ring channel to influence the amount of exhaust gas mixed with the fresh air. Finally can it can also be advantageous if a valve device in the auxiliary inlet channel controllable depending on the operating state of the internal combustion engine, with the Environment connected fresh air connection is provided, which in certain operating states supplies the aid inlet duct with clean air.
In der Zeichnung ist in schematischer Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das im folgenden näher erläutert wird. Dabei ist mit 1 ein Zylinder einer mit Ladungsschichtung betriebenen Brennkraftmaschine, beispielsweise ein Zylinder eines mehrzylindrigen Kraftfahrzeugmotors, bezeichnet, in dem ein Kolben 2 gleitend geführt ist. Der Kolben 2 begrenzt gegenüber einem Zylinderkopf 9 einen Brennraums der in einen Hauptbrennraum 4 und eine in dem Zylinderkopf angeordnete Vorkammer 5 unterteilt ist. Die Vorkammer 5 steht mit dem Hauptbrennraum 4 über einen Verbindungskanal 6 in ständiger Verbindung.The drawing shows an exemplary embodiment in a schematic representation of the invention shown, which is explained in more detail below. With 1 is a Cylinder of an internal combustion engine operated with charge stratification, for example a cylinder of a multi-cylinder automobile engine, in which a piston 2 is guided in a sliding manner. The piston 2 delimits a cylinder head 9 Combustion chamber is arranged in a main combustion chamber 4 and one in the cylinder head Antechamber 5 is divided. The antechamber 5 protrudes with the main combustion chamber 4 a connecting channel 6 in constant communication.
7 stellt einen lurch ein Einlaßventil 8 gesteuerten Haupt ein laSkanal dar, der in den Hauptbrennraum 4 einmündet. Durch diesen Haupteinlaßkanal 7 wird reine Frischluft über ein hier nicht dargestelltes Luftfilter unmittelbar aus der Umgebung angesaugt, wobei eine Drosselklappe 9 als Steuerorgan dient.7 represents a main inlet duct controlled by an inlet valve 8 which opens into the main combustion chamber 4. Through this main inlet channel 7 is pure fresh air directly from the air filter, not shown here Environment sucked in, with a throttle valve 9 serves as a control member.
In die Vorkammer 5 mündet ein von einem Hilfseinlaßventil 11 gesteuerter HilSseinlaßkanal 10 ein, in den der gesamte bei der Verbrennung benotigte Kraftstoff mittels einer Niederdruckeinspritzvorrichtung 12 eingespritzt wird. Dieser Eraftstoff wird von einer den Hilfseinlaßkanal 10 durchströ menden Luftmenge in die Vorkammer und über den Verbindungskanal 6 auch in den Hauptbrennraum 4 transportiert, wobei sich in der Vorkammer zum Zündzeitpunkt ein zündfähiges Eraftstoff-Luft-Gemisch einstellt. Nach der Zündung dieses in der Vor kammer 5 angesammelten kraftstoffreichen Gemisches durch eine hier nicht weiter gezeigte Zündkerze tritt eine Zündflamme durch den Verbindungskanal 6 in den Hauptbrennraum 4 zur Verbrennung des dort vorhandenen, relativ kraftstoffarmen Gemisches über. Auf diese Weise ergibt sich gegenüber den herkömmlichen, ohne Schichtladung betriebenen Brennkraftmaschinen eine verzögerte Verbrennung der Zylinderladung und damit eine Verringung der Schadstoffemissionen, insbesondere der mit dem Abgas in die Umgebung; ausgestoßenen Stickoxide.A controlled by an auxiliary inlet valve 11 opens into the prechamber 5 Auxiliary inlet port 10, into which all of the fuel required for combustion is injected by means of a low pressure injection device 12. This fuel is of the auxiliary inlet duct 10 durchström flowing amount of air into the antechamber and also transported via the connecting duct 6 into the main combustion chamber 4, wherein An ignitable fuel-air mixture builds up in the antechamber at the time of ignition adjusts. After the ignition of this fuel-rich accumulated in the front chamber 5 Mixture through a spark plug, not shown here, a pilot flame occurs through the connecting channel 6 into the main combustion chamber 4 for the combustion of the existing there, relatively low-fuel mixture. In this way it results against the conventional internal combustion engines operated without stratified charge a delayed Combustion of the cylinder charge and thus a reduction in pollutant emissions, in particular that with the exhaust gas in the environment; emitted nitrogen oxides.
Der Ausstoß der Abgase erfolgt über einen an den Hauptbrennraum 4 angeschlossenen Auslaßkanal 13, der in an sich bekannter Weise von einem hier nicht weiter gezeigten Auslaßventil gesteuert wird.The exhaust gases are emitted via a to the main combustion chamber 4 connected outlet channel 13, which is not here in a manner known per se is controlled exhaust valve shown further.
Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich ist, ist der Hilfseinlaßkanal 10 an eine nach dem Injektorprinzip arbeitende Fördereinrichtung 15 angeschlossen, die unter Ausnutzung der EnerS gie des durch eine an den Auslaßkanai 13 angeschlossene Abgasleitung 14 strömenden Abgases der Brennkraftmaschine das Druckniveau der über den Hilfseinlaßkanal zugeführten Luft anhebt. Dazu weist die Abgasleitung 14 an einer geeigneten Stelle eine düsenförmige Verengung 16 auf, an der die Abgasströmung auf ein gegenüber dem Umgebungszustand niedriges Druckniveau gebracht wird. An dieser Stelle befindet sich ein Luftzutritt in Form eines Ringraums 17 der über eine Leitung 18 und gegebenenfalls uber ein Luftfilter mit der Umgebung verbunden ist. An diese düsenförmige Verengung 16 schließt sich eine kontinuierliche Erweiterung 19 der Abgasleitung 14 an, an deren Ende ein zweiter Ringraum 20 vorgesehen ist, an den der Rilfseinlaßkanal 10 angeschlossen ist. Im Bereich zwischen den beiden Ringräumen 17 und 20 weist die Abgasleitung einen mit Abstand zu den umgebenden Leitungswänden angeordneten düsenförmigen Einsatz 21 auf, der einen radial äußeren Ringkanal 22 begrezt, durch den ein über die Leitung 18 ange saugter Frischluftstrom geleitet wird. Dieser mit einer gewissen Menge Abgas durchsetzte Frischluftstrom wird bei seiner Strömung in Richtung auf den Ringraum 20, bedingt durch die Erweiterung 19 der Abgasleitung 14, verdichtet, so daß die dem Rilfseinlaßkanal 10 zugeführte Frischluft auf einem Druckniveau liegt, das höhur ist als der Umgebungszustand.As can also be seen from the drawing, is the auxiliary intake port 10 connected to a conveyor 15 operating on the injector principle, the one connected to the outlet duct 13 by utilizing the energy Exhaust pipe 14 flowing exhaust gas from the internal combustion engine Pressure level of the air supplied via the auxiliary intake duct. For this purpose, the exhaust pipe 14 at a suitable point a nozzle-shaped constriction 16 at which the exhaust gas flow is brought to a low pressure level compared to the ambient state. At this Place there is an air inlet in the form of an annular space 17 via a line 18 and, if necessary, connected to the environment via an air filter. To this nozzle-shaped constriction 16 closes a continuous widening 19 of the Exhaust pipe 14, at the end of which a second annular space 20 is provided to the the auxiliary inlet channel 10 is connected. In the area between the two annular spaces 17 and 20, the exhaust pipe has a spacing from the surrounding pipe walls arranged nozzle-shaped insert 21, which has a radially outer annular channel 22 limited, passed through the line 18 is sucked fresh air flow will. This fresh air flow, permeated with a certain amount of exhaust gas, is at its flow in the direction of the annular space 20, due to the expansion 19 the exhaust pipe 14, so that the fresh air supplied to the auxiliary inlet duct 10 is at a pressure level that is higher than the ambient state.
Der den Ringkanal 22 nach innen begrenzende düsenförmige Einsatz 21 verhindert dabei, daß sich der Frischluftstrom allzu sehr mit dem Abgasstrom vermischen kann. Dazu könnten auch zusätzlich noch drallhemmende Rippen vorgesehen sein, Durch geeignete Wahl der Querschnitte dieser nach dem ijektorprinzip arbeitenden Fördereinrichtung kann sichergestellt werden, daß der den llilfseinlaßkanal/ durohset;sende Förder luftstrom gegenüber dem durch den Haupteinlaßkanai 7 strömenden Luftstrom im gesamten Betriebsbereioh der Brennkraftmaschine ein ausreichendes Druckgefälle aufweist, um eine zur Einbringung des benötigten Kraftstoffes ausreichende Luftmenge in die Vorkammer zu fördern.The nozzle-shaped insert 21 delimiting the annular channel 22 inwardly prevents the fresh air flow from mixing too much with the exhaust gas flow can. For this purpose, anti-twist ribs could also be provided suitable choice of the cross-sections of this conveyor device, which works according to the injector principle it can be ensured that the conveyor sending the auxiliary inlet duct / durohset; air flow compared to the air flow flowing through the main inlet duct 7 throughout The internal combustion engine's operational area has a sufficient pressure gradient, a sufficient amount of air to introduce the required fuel into the Promote antechamber.
Der Trägerluftstrom wird durch den Abgasstrom erwärmt und kann beispielsweise durch eine isolierte Zuleitung ohne nennenswerte Wärmeverluste dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeleitet werden, so daß für die Aufbereitung des in diesen Luftstrom eingespritzben Kraftstoffes günstigste Voraussetzungen vorhanden sind.The carrier air flow is heated by the exhaust gas flow and can, for example through an insulated supply line to the combustion chamber of the Internal combustion engine are fed, so that for the processing of the in these Air flow injected fuel the most favorable conditions are present.
Mit 24 ist ein unmittelbar mit der Umgebung verbundener Frischluftanschluß- bezeichnet, der über eine Ventileinrichtung 25 in Abhängigkeit zum Betriebssustand der Brennkraftmaschine gesteuert werden kann. Dadurch kann, falls dies erforderlich werden sollte, beispielsweise beim Leerlauf und bei niedrigen Teillasten der Brennkraftmaschine, relne Luft mit Umgebung druck direkt als Trägerluftstrom angesaugt werden.With 24 is a fresh air connection directly connected to the environment denotes, which via a valve device 25 depending on the operating state the internal combustion engine can be controlled. This can, if necessary should be, for example when idling and at low partial loads of the internal combustion engine, relne air with ambient pressure can be sucked in directly as a carrier air stream.
AuBerdem kann in dem Hilfseinlaßkanal 10 noch eine Hilfe drosselklappe 26 angeordnet sein, mit deren Hilfe die Druckverhältnisse in der Fördereinrichtung 15 und damit der mit der Frischluft angesaugte Abgasanteil beeinflußt werden kanne Anstelle dieser Hilfsdrosselklappe 26 oder zusätzlich zu dieser könnte auch ein Steuerorgan im Abgasstrom hinter der För dereinrichtung 15 vorgesehen werden.In addition, a throttle valve can also be used in the auxiliary inlet duct 10 26 be arranged, with the help of which the pressure conditions in the conveyor 15 and thus the proportion of exhaust gas sucked in with the fresh air can be influenced Instead of this auxiliary throttle valve 26 or in addition to it, a Control organ in the exhaust gas flow behind the För dereinrichtung 15 are provided.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
Claims (5)
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DE19752557232 DE2557232A1 (en) | 1975-12-19 | 1975-12-19 | Fuel injection motor vehicle engine with swirl chamber - pumps air into swirl chamber by exhaust driven injection pump |
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DE19752557232 DE2557232A1 (en) | 1975-12-19 | 1975-12-19 | Fuel injection motor vehicle engine with swirl chamber - pumps air into swirl chamber by exhaust driven injection pump |
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DE2557232A1 true DE2557232A1 (en) | 1977-06-23 |
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DE19752557232 Withdrawn DE2557232A1 (en) | 1975-12-19 | 1975-12-19 | Fuel injection motor vehicle engine with swirl chamber - pumps air into swirl chamber by exhaust driven injection pump |
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DE (1) | DE2557232A1 (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1975
- 1975-12-19 DE DE19752557232 patent/DE2557232A1/en not_active Withdrawn
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