DE3712414A1 - Gluehkerze fuer eine dieselmaschine - Google Patents
Gluehkerze fuer eine dieselmaschineInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/001—Glowing plugs for internal-combustion engines
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Description
Die Erfindung betrifft eine Glühkerze für eine Diesel
maschine mit einem einen Hohlraum aufweisenden Halter,
einer U-förmigen keramischen Heizeinrichtung, die inner
halb des Hohlhalters gehalten ist und ein nach außen sich
erstreckendes Ende aufweist, einer äußeren Verbindungs
klemme, aus einem bandartigen elastischen Metalleiter be
stehenden Verbindungsmitteln zum Verbinden des einen Endes
der keramischen Heizeinrichtung und der äußeren Verbin
dungsklemme und einem Isolierelement zum isolierten Hal
ten der äußeren Verbindungsklemme in bezug auf den Hohl
halter. Eine solche Glühkerze wird zum Vorerwärmen einer
Unter- oder Vorverbrennungskammer oder einer Verbrennungs
kammer eines Dieselmotors eingesetzt. Insbesondere be
zieht sich die Erfindung auf eine Verbesserung bei einer
Dieselmaschine-Glühkerze, die die Betriebssicherheit
oder -zuverlässigkeit eines Verbindungsabschnitts eines
Metalleiters verbessern kann, der zwischen einer kera
mischen Heizeinrichtung als Wärme erzeugendes Bauelement
und einer äußeren Verbindungsklemme angeordnet ist.
Da eine Dieselmaschine oder ein Dieselmotor bei niedrigen
Temperaturen allgemein eine geringe Startbarkeit aufweisen,
wird eine Glühkerze in einer Vorverbrennungskammer oder
einer Verbrennungskammer angeordnet. Die Glühkerze wird
mit einem Strom beaufschlagt, um Wärme zu erzeugen, so daß
eine Ansaugtemperatur vergrößert wird, oder um als
Zündquelle verwendet zu werden, wodurch die Startbarkeit
der Maschine verbessert ist.
Als Glühkerze dieser Bauart ist in jüngster Zeit verbrei
tet eine Glühkerze der Bauart mit keramischer Heizeinrich
tung verwendet worden. Diese Glühkerze ist einer herkömm
lichen gewöhnlichen Glühkerze der ummantelten (Hülsen-)
Bauform bezüglich eines schnellen Erwärmungsvermögens
od.dgl. überlegen. Eine Ausführungsart dieser Glühkerze
ist zum Beispiel aus den japanischen Patentschriften
(Kokai) Nrn. 57-41 523, 60-9 085 und 60-14 784 bekannt.
Die Glühkerze der keramischen Erwärmer-Bauart ist der
herkömmlichen Glühkerze der Hülsenbauform hinsichtlich
Wirkungsgrad der Wärmeübertragung sowie hinsichtlich des
Vermögens der Wärmeerzeugung überlegen. Während einer
Erwärmung kann sie innerhalb eines kurzen Zeitabschnitts
zum Glühen erwärmt werden, so daß eine Temperaturanstiegs
kennlinie in hohem Maß verbessert und ein Betrieb als
Schnellerwärmungsbauart erreicht ist.
Die oben beschriebene Glühkerze der Bauart mit keramischem
Erwärmer gewährleistet jedoch keine Betriebssicherheit
eines Verbund- oder Verbindungsabschnitts eines Metall
drahtes zur elektrischen Verbindung eines keramischen Er
wärmers als Wärme erzeugendes Bauelement mit einer äußeren
Verbindungsklemme. Der keramische Erwärmer ist an einem
distalen (von der Körpermitte entfernt gelegenen) Endab
schnitt des Halters gelagert. Die äußere Verbindungsklemme
ist an einem rückwärtigen Endabschnitt des Halters gela
gert, um so dem keramischen Erwärmer in einem vorbestimm
ten Abstand gegenüberzuliegen. Aus diesem Grund hat sich
die Forderung nach einer geeigneten Gegenmaßnahme ergeben.
Insbesondere umfaßt die oben beschriebene Glühkerze der
Bauart mit keramischem Erwärmer ganz allgemein einen Auf
bau, bei dem der Erwärmer und die äußere Verbindungsklemme
miteinander durch einen eine gewisse Flexibilität aufwei
senden Metalldraht wie einen z.B. aus Eisen oder Nickel
bestehenden flexiblen Draht aus Metall verbunden sind,
wodurch der Erwärmer hinsichtlich Festigkeit gegenüber
mechanischer äußerer Kraft wie verschiedenen Vibrationen
und/oder ein an die Klemme gelegtes Spanndrehmoment
geschützt ist. Ein Ende eines derartigen Metalldrahtes
ist normalerweise z.B. durch Lötung mittels eines Klemmen
oder Polschuhs od.dgl. mit dem rückwärtigen Endabschnitt
des Erwärmers befestigt, während sein anderes Ende
z.B. durch Punktschweißung am dem distalen Endabschnitt
der äußeren Verbindungsklemme befestigt ist. In einem
solchen Fall ist ein Punktschweißabschnitt des Metall
drahtes teilweise flachgedrückt, um dünn zu sein. Dabei
kann der Metalldraht unerwünscht abgeschnitten werden.
Folglich kann keine Zuverlässigkeit oder Betriebsicherheit
eines Verbindungsabschnitts des Metalldrahtes zwischen
dem Erwärmer und der Klemme erreicht werden.
Ein Hauptziel der Erfindung besteht daher darin, Zuver
lässigkeit und Betriebsicherheit für einen Verbindungs
abschnitt eines Metalldrahts zwischen einem keramischen
Erwärmer und einer äußeren Verbindungsklemme für eine
Dieselmaschine-Glühkerze der Bauart mit keramischem Er
wärmer zu schaffen.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen der
Glühkerze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß
die keramische Heizeinrichtung durch einen nach außen
sich erstreckenden U-förmigen, Wärme hervorbringenden
Abschnitt und durch ein Paar paralleler Leiterteile
gebildet ist, die sich von beiden Enden des Wärme erzeu
genden Abschnitts nach hinten erstrecken und aus einem
leitfähigen keramischen Element bestehen, das eine
Leiterteil mit einer inneren Wand des Hohlhalters ver
bunden ist und das andere Leiterteil gegenüber dem
Hohlhalter isoliert und über einen Innenbereich des
Hohlhalters sowie durch die Verbindungsmittel mit der
äußeren Verbindungsklemme verbunden ist und beide Enden
des Metalleiters an das andere Leiterteil bzw. an die
außere Verbindungsklemme gelötet sind.
Gemäß der Erfindung wird ein bandartiger Metalleiter
auf bzw. an ein Elektrodenverbindungsende an dem rück
wärtigen Endabschnitt einer keramischen Heizeinrichtung
sowie auf bzw. an ein Verbindungsende an dem distalen
Endabschnitt einer äußeren Verbindungsklemme ausgerichtet
bzw. montiert und gleichzeitig an die jeweiligen Verbin
dungsabschnitte gelötet, so daß er damit leicht und zu
verlässig befestigt ist.
Bevorzugte Ausführungsformen, weitere Ausbildungsmöglich
keiten, Zweckmäßigkeiten und Vorteile der Erfindung gehen
aus der folgenden Beschreibung der in der schematischen
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele hervor. In
der Zeichnung zeigt
Fig. 1 im Längsschnitt eine Seitenansicht einer er
findungsgemäßen Glühkerze für eine Diesel
maschine,
Fig. 2 in schematischer Explosionsdarstellung in
vergrößertem Maßstab eine perspektivische
Ansicht eines erfindungswesentlichen Teils
der Glühkerze in Fig. 1 und
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht zur Erläu
terung eines Verbindungszustandes eines
bandartigen Metalleiters als erfindungswe
sentliches Teil in bezug auf eine keramische
Heizeinrichtung und eine äußere Verbindungs
klemme.
Fig. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Glühkerze für eine Dieselmaschine. Zunächst
wird nachstehend anhand von Fig. 1 eine schematische An
ordnung einer mit dem Bezugszeichen 10 versehenen Glüh
kerze beschrieben. Die Glühkerze 10 umfaßt eine stab
artige keramische Heizeinrichtung (Erwärmer) 11, deren
distaler (von der Körpermitte entfernt gelegener) Endab
schnitt als ein Wärme hervorbringendes Teil dient, sowie
einen im wesentlichen rohr- oder hohlförmigen
Halter 12 aus Metall zur Lagerung der keramischen Heiz
einrichtung 11 an ihrem distalen Endteil. Eine äußere
Verbindungsklemme 14 ist durch eine Isolierhülse 13 aus
einem synthetischen Kunstharzelement od.dgl. in den
rückwärtigen Endabschnitt des Halters 12 konzentrisch
eingesetzt. In Fig. 1 ist eine Metallröhre mit dem
Bezugzeichen 13 a versehen ist. Diese ist ganzheitlich
um die Außenfläche der Isolierhülse 13 gepaßt, um die
Isolierhülse 13 während der Montage mit dem Halter 12
mit einer gewünschten mechanischen Kraft oder Festigkeit
zu vereinigen. Weiterhin sind mit 15 a ein Isolierring,
mit 15 b eine Befestigungsmutter und mit 15 c eine Spann
mutter für eine äußere Leitung bezeichnet. Die Teile
sind auf einen Gewindeabschnitt am rückwärtigen Endteil
der äußeren Endklemme 14 geschraubt. Die Leitungsdrähte
od.dg1. von einer (nicht dargestellten) Batterie sind
zwischen die Muttern 15 b und 15 c geklemmt, so daß die
äußere Verbindungsklemme 14 elektrisch mit den Batterie
klemmen verbunden ist. Andererseits ist ein an der
Außenfläche vorgesehener Gewindeabschnitt 12 a des Halters
12 in eine (nicht dargestellte) Maschinengewindebohrung
an der Seite eines Zylinderkopfes geschraubt, so daß
der Halter 12 elektrisch geerdet oder an Masse gelegt ist
und das distale Ende der Heizeinrichtung 11 in das Innere
einer Vorverbrennungskammer oder einer Verbrennungskammer
ragt.
Zudem umfaßt die an dem distalen Ende des Halters 12 des
obigen Ausführungsbeispiels gehaltene stabartige kerami
sche Heizeinrichtung 11 einen U-förmigen, Wärme hervorbrin
genden Abschnitt 20, der mit einem kleinen Durchmesser
ausgebildet ist, sowie ein Paar paralleler Leiterteile oder
-abschnitte 21 und 22, die sich rückwärts gerichtet von
beiden Enden des U-förmigen, Wärme erzeugenden Abschnitts
20 erstrecken. Der U-förmige Wärmeerzeugungsteil 20 und das
Paar Leiterteile 21 und 22 sind mittels eines leitfähigen
keramischen Materials miteinander einstückig oder vereinigt
ausgebildet, um als Ganzes im wesentlichen eine U-Form zu
erzielen. Auf der Außenfläche des Leiterteils 21 ist
eine metallisierte Schicht 23 (auf deren Fläche eine
vernickelte Schicht aufgebracht ist) als leitfähige
Schicht ausgebildet. Auf dem anderen Leiterteil 22 ist
eine isolierende Überzugs- oder Deckschicht 24 (auf deren
Fläche eine vernickelte Schicht aufgebracht ist) als
isolierende Schicht ausgebildet. Die keramische Heizein
richtung 11 ist mit dem Halter 12 z.B. durch eine Silber
lötung verbunden. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen-
Schlitz, der sich entlang der Längsrichtung der Heizein
richtung 11 erstreckt.
Der Leitungsabschnitt 21 ist mittels der metallisierten
Schicht 23 an seiner Außenfläche elektrisch an dem
Halter 12 geerdet oder an Masse gelegt. Das distale Ende
des (weiter unten beschriebenen) bandartigen Metalleiters
30 ist von der äußeren Verbindungsklemme 14 anodisch mit
einem Elektrodenverbindungsende 26 verbunden, das sich
nach hintengerichtet aus dem rückwärtigen Endteil des
anderen Leiterteils 22 erstreckt. So wird ein Strom durch
die Erwärmungseinrichtung 11 geleitet. Eine auf dem
Elektrodenverbindungsende 26 ausgebildete metallisierte
Schicht ist mit dem Bezugzeichen 27 versehen. Auf dem
Elektrodenverbindungsende 26 ist eine vernickelte Schicht
ausgebildet, und der Metalleiter 30 ist daran angelötet.
Gemäß einem herkömmlichen Montageverfahren wird die vor
stehend beschriebene keramische Heizeinrichtung 11 mittels
des Metalleiters 30 mit der äußeren Verbindungsklem
me 14 verbunden und in den Halter 12 eingesetzt. An ihm
werden die Außenflächen der Leiterteile 21 und 22 jeweils
über die leitfähige Schicht 23 bzw. die Isolierschicht
24 befestigt. Dadurch ist die Glühkerze 10 ausgebildet.
Als leitfähiges keramisches Material, das die im wesent
lichen U-förmige keramische Heizeinrichtung 11 formt, kann
ein keramisches Material verwendet werden, das man erhält,
indem SIALON, das Siliziumnitrid od.dgl. als Hauptkom
ponente aufweist, elektrische Leitfähigkeit verliehen wird.
Darauf ist das Material aber selbstverständlich nicht
beschränkt.
Die Glühkerze 10 der Keramik-Erwärmer-Bauart mit dem
beschriebenen Aufbau ist erfindungsgemäß durch eine elek
trische Verbindung der an dem distalen Ende des Halters
12 gelagerten keramischen Heizeinrichtung 11 und der
isolierend an dem rückwärtigen Ende des Halters 12
gelagerten äußeren Verbindungsklemme 14 mittels des
bandartigen Metalleiters 13 gekennzeichnet, der zur
gleichen Zeit an die gegenüberliegenden Endteile (das
Elektrodenverbindungsende 26 der Heizeinrichtung und ein
Klemmmenverbindungsende 14 a) gelötet ist, wie dies auch
aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist.
Das bedeutet, daß es bei Verbindung der äußeren Klemme
14 mit der keramischen Heizeinrichtung 11 erforderlich
ist, die Heizeinrichtung 11 hinsichtlich Festigkeit vor
einer außeren mechanischen Kraft wie verschiedene Vibra
tionen oder einem an die äußere Verbindungsklemme 14
gelegten Spannmoment zu schützen. Deshalb wird herkömmlich
ein Metalldraht mit einem Durchmesser von ca. 0,8 mm wie
ein flexibler Draht mit einer gewissen Flexibilität an
die Heizeinrichtung 11 mittels einer Pol- oder Klemmen
kappe gelötet und mit der Klemme 14 durch Punktschweißung
verbunden. Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Problem
verbunden, daß eine Klemmenkappe erforderlich ist und
der punktgeschweißte Abschnitt im (flach)gedrückten
Zustand zum Abschneiden oder -lösen des Drahtes führen
kann. Aus diesem Grund ist der oben erwähnte bandartige
Metalleiter 30 vorgesehen, um das genannte Problem zu
beseitigen.
Als bandartiger, gewünschte Flexibilität aufweisender
Metalleiter 30 wird vorzugsweise einer mit einer Dicke
von 0,1 bis 0,5 mm sowie mit einer Breite von 1 bis 4 mm
verwendet. Er ist aus einem dünnen Blechelement aus Eisen,
Kupfer, Nickel, rostfreiem Stahl od.dgl. ausgestanzt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist ein Silberlötmaterial
mit beiden Endteilen des bandartigen Metalleiters 30
verbunden oder darauf aufgebracht, um Lötmaterial-Verbund
teile 31 zu bilden, die jeweils zu dem Elektrodenver
bindungsende 26 an dem rückwärtigen Ende der keramischen
Heizeinrichtung 11 bzw. mit dem Verbindungsende 14 a an
dem distalen Ende der äußeren Verbindungsklemme 14
ausgerichtet und an den Enden angeordnet und befestigt
sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind Verbindungsteile
der Lötmaterial-Verbundabschnitte 31 klemmend zwischen
Elektrodenpaaren 32 und 33 vorgesehen und bei Beauf
schlagung mit positiven und negativen Spannungen gleich
zeitig gelötet, so daß die Kontaktierungs- oder Verbin
dungsabschnitte leicht, zuverlässig, dauerhaft und
betriebssicher verbunden sind. Das beschriebene Lötver
fahren ist nicht auf eine Widerstandslötung beschränkt.
Vielmehr kann die Lötung durch Erwärmung mittels eines
Lasers od.dgl. ausgeführt werden. Zudem kann, wie es
ohne weiteres verständlich ist, während der Lötung an
die Stelle der Lötmaterial-Verbundteile 31 ein Löt
folienfilm, eine dünne Lötfolie od.dgl. zwischen den
Verbundteilen angeordnet und erwärmt werden.
Bei Ausführung einer den oben beschriebenen bandartigen
Metalleiter 30 verwendenden Lötung ist das herkömmliche
Problem wie eine Abtrennung oder Ablösung des Drahtes
beseitigt, so daß die Zuverlässigkeit und Betriebsicher
heit des Verbindungsabschnitts zwischen der Heizeinrich
tung 11 und der äußeren Verbindungsklemme 14 in hohem
Maße verbessert ist. Außerdem ist kein Polschuh erforder
lich, da der Metalleiter unmittelbar an das Elektroden
verbindungsende 26 der Heizeinrichtung 11 gelötet ist.
Zwei Verbindungsabschnitte können gleichzeitig gelötet
werden. Dies führt zu einer hervorragenden Bearbeitbarkeit
oder Herstellbarkeit sowie zu geringen Kosten.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist beachtlich,
daß das Elektrodenverbindungsende 26 der Heizeinrichtung
11, mit dem das distale Ende des bandartigen Metalleiters
30 verbunden ist, in Form einer halben Säule ausgebildet
und der Leiter 30 mit ihrer flachen Fläche verbunden ist.
Der Verbundabschnitt kann jedoch viele Formen als Modifi
kationen aufweisen. Gemäß der keramischen Heizeinrichtung
11 des beschriebenen Ausführungsbeispiels steht zudem das
Innere des Halters 12 mit einer Maschinenverbrennungskam
mer od.dgl., zu der die Heizeinrichtung 11 gegenüberlie
gend angeordnet ist, über den entlang der Längsrichtung
der Heizeinrichtung 11 ausgebildeten Schlitz 25 in
Verbindung. Daher ist es erforderlich, ein Entweichen
von Verbrennungsdruck aus der Maschine während einer
Explosion in der Verbrennungskammer zu vermeiden, Aus
diesem Grund ist eine Dichtungsplatte 28 aus Asbest, Gummi
od.dgl. in Zwischenanordnung an dem Außenende der Iso
lierhülse 13 an einem Öffnungsabschnitt des rückwärtigen
Endes des Halters 12 vorgesehen und einstückig oder ver
einigt mit der äußeren Verbindungsklemme 14 angeordnet,
um diesen Teil mechanisch abzudichten.
Die Erfindung ist auf den Aufbau des dargestellten
Ausführungsbeispiels nicht beschränkt. Vielmehr können
Form, Gestaltung, Aufbau und/oder Bauart der jeweiligen
Teile verschiedene Abänderungen oder Ausgestaltungen
erfahren. Zum Beispiel ist die keramische Heizeinrichtung
11 nicht auf den in dem Ausführungsbeispiel dargestellten
Aufbau beschränkt, sondern sie kann abgeändert sein.
Wie beschrieben, können erfindungsgemäß die stabartige
keramische Heizeinrichtung, die an dem distalen Endab
schnitt des Halters gelagert ist, und die äußere Verbin
dungsklemme, die an dem rückwärtigen Ende des Halters
isolierend gelagert ist, über den bandartigen Metalleiter,
der an seinen gegenüberliegenden Enden gleichzeitig
gelötet ist, elektrisch miteinander verbunden werden.
Daher ist ein herkömmliches Problem wie Drahtabtren
nung oder -lösung beseitigt. Dennoch ist ein einfacher
Aufbau erreicht. Die Betriebsicherheit und Zuverlässigkeit
des Verbindungsabschnitts zwischen der Heizeinrichtung
und der äußeren Verbindungsklemme ist beträchtlich
verbessert. Zudem ist kein Polschuh erforderlich, da der
Metalleiter unmittelbar an das Elektrodenverbindungsende
der Heizeinrichtung gelötet ist, und zwei Verbindungsab
schnitte können gleichzeitig gelötet werden. Daraus
resultieren verschiedene praktische Vorteile wie eine
hervorragende Herstellbarkeit oder geringe Kosten.
Claims (2)
1. Glühkerze (10) für eine Dieselmaschine, umfassend
einen einen Hohlraum aufweisenden Halter (12),
eine U-förmige keramische Heizeinrichtung (11), die innerhalb des Hohlhalters (12) gehalten ist und ein nach außen sich erstreckendes Ende aufweist,
eine äußere Verbindungsklemme (14),
aus einem bandartigen elastischen Metalleiter (30) bestehende Verbindungsmittel zum Verbinden des einen Endes der keramischen Heizeinrichtung (11) und der äußeren Verbindungsklemme (14) und
ein Isolierelement (13) zum isolierten Halten der äußeren Verbindungsklemme in bezug auf den Hohlhalter, dadurch gekennzeichnet, daß
die keramische Heizeinrichtung (11) durch einen nach außen sich erstreckenden U-förmigen, Wärme hervorbrin genden Abschnitt (20) und durch ein Paar paralleler Leiterteile (21, 22) gebildet ist, die sich von bei den Enden des Wärme erzeugenden Abschnitts nach hinten erstrecken und aus einem leitfähigen keramischen Ele ment bestehen,
das eine Leiterteil (21) mit einer inneren Wand des Hohlhalters verbunden ist und das andere Leiterteil (22) gegenüber dem Hohlhalter isoliert und über einen Innenbereich des Hohlhalters sowie durch die Verbin dungsmittel mit der äußeren Verbindungsklemme verbun den ist und
beide Enden des Metalleiters (30) an das andere Leiterteil (22) bzw. an die äußere Verbindungsklemme gelötet sind.
eine U-förmige keramische Heizeinrichtung (11), die innerhalb des Hohlhalters (12) gehalten ist und ein nach außen sich erstreckendes Ende aufweist,
eine äußere Verbindungsklemme (14),
aus einem bandartigen elastischen Metalleiter (30) bestehende Verbindungsmittel zum Verbinden des einen Endes der keramischen Heizeinrichtung (11) und der äußeren Verbindungsklemme (14) und
ein Isolierelement (13) zum isolierten Halten der äußeren Verbindungsklemme in bezug auf den Hohlhalter, dadurch gekennzeichnet, daß
die keramische Heizeinrichtung (11) durch einen nach außen sich erstreckenden U-förmigen, Wärme hervorbrin genden Abschnitt (20) und durch ein Paar paralleler Leiterteile (21, 22) gebildet ist, die sich von bei den Enden des Wärme erzeugenden Abschnitts nach hinten erstrecken und aus einem leitfähigen keramischen Ele ment bestehen,
das eine Leiterteil (21) mit einer inneren Wand des Hohlhalters verbunden ist und das andere Leiterteil (22) gegenüber dem Hohlhalter isoliert und über einen Innenbereich des Hohlhalters sowie durch die Verbin dungsmittel mit der äußeren Verbindungsklemme verbun den ist und
beide Enden des Metalleiters (30) an das andere Leiterteil (22) bzw. an die äußere Verbindungsklemme gelötet sind.
2. Glühkerze nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß mit beiden End
abschnitten (31) des die Verbindungsmittel bildenden
Metalleiters (30) zuvor ein Lötmaterial verbunden ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1986053616U JPH0311575Y2 (de) | 1986-04-11 | 1986-04-11 |
Publications (1)
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DE3712414A1 true DE3712414A1 (de) | 1987-10-15 |
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Family Applications (1)
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DE19873712414 Withdrawn DE3712414A1 (de) | 1986-04-11 | 1987-04-10 | Gluehkerze fuer eine dieselmaschine |
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