DE69815871T2 - Pumpvorrichtung für dieselkraftstoff eines kraftfahrzeuges - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Pumpvorrichtungen für Treibstoff in einem Vorratsbehälter eines Kraftfahrzeuges.
- Noch genauer betrifft die vorliegende Erfindung den Bereich der Vorrichtungen zum Pumpen für Gasöl bzw. Dieselöl oder "Gazole".
- Zu diesem Zweck hat man schon zahlreiche Pumpvorrichtungen vorgeschlagen.
- Der größte Teil der so vorgeschlagenen Pumpvorrichtungen weist, wie in der beigefügten
1 schematisch gezeigt ist, eine elektrische Pumpe10 auf, deren Einlaß mit einem Filter oder einem "Pumpenkorb"20 versehen ist. Das Filter20 hat die Funktion, die Pumpe10 vor einer Verschmutzung zu schützen, die imstande ist, sie zu blockieren oder andere Schäden hervorzurufen. In typischer Weise, aber nicht einschränkend, hat das Filter20 eine Maschengröße von 70 μm. Der Einlaß der Pumpe10 und der Pumpenkorb können unmittelbar im Hauptvorratsbehälter für Brennstoff in der Nähe dessen Bodens sitzen, oder in einem Reservebehälter, der seinerseits in die Nähe des Bodens des Hauptvorratsbehälters gesetzt ist und zum Beispiel durch eine Ausgangsstufe der Pumpe oder durch eine Rückführung für Treibstoff gespeist wird, der nicht durch den Motor verwendet wurde. - Bekanntlich hat Dieselöl unter einer gewissen Temperatur die Neigung, Paraffinpartikel zu erzeugen.
- Somit kann im Kalten zumindest beim Anlassen das Dieselöl das Filter
20 durch Paraffinbildung zusetzen, was die Speisung der Pumpe10 unterbindet und demnach das Fahrzeug lahmlegt. - Beim Versuch, diesen größeren Nachteil auszuräumen, wurde vorgeschlagen, die Maschen des Filters
20 zu vergrößern, um die Gefahren des Zusetzens zu begrenzen, indem man beispielsweise ein Filter20 benutzt, das Maschen in der mittleren Abmessung von 200 μm aufweist. Ungeachtet dessen ist dieser Vorschlag nicht immer befriedigend, weil die Pumpe10 mit einem solchen Filter mit großen Maschen nicht vollständig geschützt ist. - So ist bis heute die Mehrzahl der Systeme zur Speisung von Treibstoff, die Dieselöl benutzen, ausgestattet mit einem Mittel, das dazu eingerichtet ist, das Dieselöl zunächst zu erhitzen, um es zu vermeiden, das Filter zuzusetzen, das die Hochdruckpumpe schützt.
- Indessen verursacht die Umsetzung dieses Konzepts in die Praxis Schwierigkeiten. Diese beruhen besonders auf der Tatsache, daß sich die Zusammensetzung der Dieselöle, die für die Benutzer vorgeschlagen werden, sich von einem Lieferanten zum anderen und besonders von einem Land zum anderen ändern kann, weil die materiellen Vorschriften über Zusätze und/oder Raffinierung noch nicht den Gegenstand einer internationalen Norm ausgemacht haben.
- Infolge dieser Tatsache kann die Solltemperatur, bei der es wünschenswert ist, das vorgenannte Heizmittel in Betrieb zu nehmen, abhängen von der Zusammensetzung des Dieselöls, das im Vorratsbehälter enthalten ist, und häufiger von dem Land, in dem der Vorratsbehälter gefüllt wurde. Diese Temperatur liegt zum Beispiel in typischer Weise in Schweden in der Größenordnung von –30 bis –40°C und in Afrika in der Größenordnung von 0°C.
- Sicherlich hat man schon versucht, dieses Problem zu lösen, indem man ein einstellbares Thermostat vorschlug, um das Heizmittel auszulösen.
- Indessen gibt diese Lösung nicht vollständige Befriedigung. Tatsächlich erweist sich einerseits die Regulierung eines solchen Thermostates als schwierig. Andererseits und vor al lem erfordert diese Lösung in der Theorie, daß das Thermostat bei jeder Änderung der Zusammensetzung des Dieselöls, das in den Tank eingefüllt wird, den Gegenstand einer erneuten Einregulierung bildet.
- Außerdem verbrauchen derartige Heizmittel eine nicht vernachlässigbare elektrische Leistung, wenn sie ständig temperaturunabhängig gespeist werden.
- Das Dokument EP-A-661 440 beschreibt eine Vorrichtung zum Pumpen von Treibstoff, die zwei Filter aufweist, die einem Pumpeneinlaß zugeordnet sind. Das erste Filter, das einen Pumpenkorb bildet, ist in einem Haupttank angeordnet. Das zweite Filter ist in einem Reservegefäß angeordnet. Die Ausgänge der beiden Filter sind mittels Leitungen mit einer gemeinsamen Ansaugkammer verbunden. Im übrigen ist das zweite Filter mit einem Ventil bzw. Rückschlagventil ausgestattet, das von einem Sitz gebildet ist, dem ein Schließkörper zugeordnet ist. Im Fall des Zusetzens der beiden Filter treibt der resultierende Unterdruck das Öffnen des Ventiles derart an, daß die Pumpe unmittelbar in das Gefäß ansaugt.
- Das Dokument COMBEST "Automitve fuel filtration trends" ("Trends bei der Filtrierung von Kraftfahrzeug-Treibstoff"), Automotive engineering, Band 99, Nr. 9, September 1991, beschreibt verschiedene Filteraufbauten für Treibstoff.
- Die Dokumente US-A-3 773 144, US-A-4 129 503 und US-A-1 568 796 beschreiben Ansaugsysteme für einen Tank, mit einem Filter, das mit einem Rückschlagventil ausgestattet ist, um im Falle der Zusetzung des Filters geöffnet zu werden.
- Die vorliegende Erfindung hat nun zum Zweck, neue Mittel zum Pumpen von Dieselöl vorzuschlagen, die die vorgenannten Nachteile auszuräumen gestatten.
- Dieses Ziel wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung erreicht dank einer Pumpvorrichtung für Dieselöl, mit einer Pumpe, einem Filtrierungs-Pumpenkorb, der auf dem Einlaß der Pumpe sitzt, und einem Ventil, das in einem Durchlaß angeordnet ist, der auf dem Pumpenkorb ausgebildet ist, um diesen Durchlaß im Normalbetrieb abzuschließen, wobei das Ventil einen starren Käfig, der mit einem Ventilsitz versehen ist, und einen Verschlußkörper aufweist, der mit dem Sitz derart zusammenwirkt, daß das Ventil sich automatisch öffnen kann, wenn die Druckdifferenz zwischen der Außenseite des Pumpenkorbes und dessen Innenseite aufgrund eines Zusetzens des Pumpenkorbes eine Schwelle überschreitet, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Sitz des Ventilkäfigs scharfkantig ist und auf der Innenseite des Ventilkäfigs vorspringt.
- Wie man in der Folge erläutern wird, ist das Ventil bevorzugt aus einer brennstoffdichten Klappe gebildet. So versperrt es den Kanal, der im Pumpenkorb ausgebildet ist, in der Schließstellung. Dagegen kann in einer Variante das Ventil auch mindestens teilweise aus einem Filterelement gebildet sein, das zum Beispiel eine Maschengröße besitzt, die gleich der des Pumpenkorbes sein kann.
- Bevorzugt besitzt der Pumpenkorb Maschen in der Größenordnung von 70 μm.
- Im übrigen ist bevorzugt das Ventil ein Hilfsfilter mit größeren Maschen geschützt, zum Beispiel in der Größenordnung von 200 μm bis 300 μm. Indessen kann dieses Hilfsfilter auch am Pumpeneinlaß angeordnet sein und nicht stromaufwärts vom Ventil.
- Die vorliegende Erfindung betrifft auch Vorratsbehälter bzw. Tanks für Brennstoff, die so ausgestattet sind.
- Andere Merkmale, Ziele und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der detaillierten, nachfolgenden Beschreibung und in Anbetracht der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die beispielsweise nicht einschränkend vorgelegt werden und in denen:
-
1 , die schon vorher beschrieben wurde, die schematische Ansicht einer herkömmlichen Pumpanordnung nach dem Stand der Technik darstellt, -
2 eine schematische Ansicht eines Pumpsystems nach der vorliegenden Erfindung in normaler, nicht zugesetzter Funktion darstellt, -
3 eine schematische, ähnliche Ansicht des selben Systems in zugesetztem Zustand ist, -
4 eine Draufsicht eines Ventils nach der vorliegenden Erfindung abbildet, -
5 einen ersten Vertikalschnitt dieses Ventils darstellt, wobei die Schnittebene in4 mit V-V bezeichnet ist, -
6 einen zweiten Vertikalschnitt des selben Ventils darstellt, wobei die Schnittebene in4 mit VI-VI bezeichnet ist, -
7 einen Vertikalschnitt einer Pumpanordnung darstellt, die mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmt, und -
8 einen Vertikalschnitt des Ventils darstellt, der5 ähnelt, in geneigter Lage des Schließkörpers des Ventils. - Der allgemeine Aufbau der Pumpanordnung nach der vorliegenden Erfindung, besonders der Aufbau des Tanks, gegebenenfalls des Reservetanks, der Pumpe und des Pumpenkorbes, ist an sich herkömmlich und wird demnach im folgenden nicht detailliert beschrieben.
- Man wird sich demnach im folgenden nur dem widmen, die speziellen Merkmale bei der Erfindung zu beschreiben.
- Man erkennt in den beigefügten
2 und3 eine Pumpanordnung, die eine elektrische Pumpe10 aufweist, die einem Pumpenkorb20 zugeordnet ist, der ein Filter über dem Einlaß der Pumpe10 bildet. - Der Pumpenkorb
20 ist aus einer Tasche gebildet, die durch eine Öffnung mit dem Einlaß der Pumpe10 verbunden ist. - Der Pumpenkorb
20 weist in typischer Weise eine Maschengröße in der Größenordnung von 70 μm auf. - Im übrigen besitzt, wie schon vorher angegeben, der Pumpenkorb
20 im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Durchlaß22 , der imstande ist, eine Strömungsmittelverbindung zwischen seinem Innen- und Außenraum herzustellen, das heißt, der Innenkammer des Tanks, der eine solche Pumpanordnung aufnimmt. Dieser Durchlaß22 ist in der oberen Wand des Pumpenkorbes20 ausgebildet, um eine Verschmutzung durch Verunreinigungen zu vermeiden, die sich im Boden des Tanks angesammelt haben. - Dieser Durchlaß
22 ist indessen mit einem Ventil100 ausgestattet, das durch eine Feder150 in eine Schließlage gedrückt wird, um den Durchlaß22 abzudecken, wie es in2 abgebildet ist. - Gemäß der Darstellung, die in den beigefügten Figuren vorgelegt wird, ist ein Hilfsfilter
180 stromaufwärts vom Ventil angeordnet, das heißt, auf dessen Außenseite. Das Hilfsfilter180 besitzt Maschenabmessungen, die größer sind als der Pumpenkorb. In typischer Weise liegen die Maschen des Hilfsfilters180 in der Größenordnung von 200 μm bis 300 μm. - Im Falle des Zusetzens infolge Paraffinbildung oder infolge Verschmutzung ruft der Unterdruck, der im Inneren des Pumpenkorbes
20 durch Saugwirkung der Pumpe10 erzeugt wird, das Öffnen des Ventils100 hervor und ermöglicht so die Speisung der Pumpe10 , wie dies in3 dargestellt ist. - Das Öffnen des Ventils ist jedoch zeitlich begrenzt. Tatsächlich wird dieses Ventil
100 durch die Feder150 automatisch in die geschlossene Lage versetzt, sobald das Zusetzen des Pumpenkorbes20 dank des Treibstoffumlaufes unterdrückt wird, der durch den Motor erwärmt wird und wieder zum Tank zurückgeführt wird. - So sind die Gefahren der Verschmutzung oder Schädigung der Pumpe
10 während der Phase der Öffnung des Ventiles100 beschränkt. Im übrigen begrenzt auch das Hilfsfilter180 die Größe der Partikel, die imstande sind, in den Pumpenkorb20 während der Öffnungsphase des Ventils100 einzudringen. - Man wird jetzt den Aufbau des Ventils präzisieren, das der bevorzugten Ausführungsform entspricht, die in den beigefügten
4 bis8 abgebildet ist. - Gemäß dieser Ausführungsform weist das Ventil 100 im wesentlichen einen starren Käfig
110 , einen Schließkörper130 und eine Feder150 auf. - Der Käfig
110 ist aus einem Körper gebildet, der um eine vertikale Achse herum zentriert ist. - Der Käfig
110 ist dazu konzipiert, im Pumpenkorb20 eingesetzt zu werden. Er besitzt eine untere Basis112 in Form einer mittigen, insgesamt halbkugeligen Kalotte, die nach oben konvex ist. Diese Kalotte112 ruht bevorzugt in Anlage gegen das Gewebe, das den unteren Teil des Pumpenkorbes20 bildet. Über der Kalotte112 ist eine vertikale Schürze114 angebracht. Diese ist in ihrem Umfang in Form vieler Öffnun gen115 ausgenommen, die in5 zu sehen sind, um eine Verbindung zwischen dem Inneren des Käfigs und dem Inneren des Pumpenkorbes20 zu ermöglichen. - Der Käfig
110 bildet mit seinem oberen Teil einen Sitz122 für den Schließkörper130 . - Der vorgenannten Sitz
122 ist, genauer gesagt, bevorzugt durch einen Ring120 gebildet, der im oberen Teil des Käfigs110 angesetzt ist. - Im übrigen ist dieser Ring
120 , der den Sitz122 bildet, scharfkantig, kreisförmig und springt über das Innere des Käfigs110 vor. - Dieser Sitz
122 ist, noch genauer gesagt, bevorzugt einerseits durch eine zylindrische, vertikale Wand123 und andererseits durch eine ebene, kranzförmige Wand124 begrenzt, die senkrecht zur vorgenannten Oberfläche123 liegt. Der Sitz122 ist am Schnitt zwischen den beiden Oberflächen123 und124 abgegrenzt. - Der Schließkörper
130 ist von einem Tiegel mit einer konkaven Ausbildung bzw. Höhlung gebildet, die nach unten gerichtet ist. Dieser Tiegel weist einen oberen Hut auf, der durch eine zylindrische Oberfläche132 gebildet ist, die an ihrem oberen Teil durch eine querverlaufen de Trennwand134 geschlossen ist und an ihrer Basis durch eine kegelstumpfförmige Schürze136 verlängert ist, die in der Verlängerung der Trennwand134 eine konische Erweiterung bildet. - Wie schon vorher angegeben, ist die Trennwand
134 des Schließkörpers bevorzugt massiv und gegenüber Treibstoff dicht. In einer Variante kann sie jedoch teilweise aus einem Filterelement gebildet sein, das Maschen mit den selben Abmessungen wie der Pumpenkorb besitzt. - Der Radius der Kante
122 , die den Sitz bildet, liegt zwischen dem kleinsten und dem größten Radius der kegelstumpfförmigen Schürze136 . So ruht der Tiegel130 auf dem Sitz122 mittels seiner kegelstumpfförmigen Schürze136 . - Der Schließkörper
130 ist in dieser Lage durch die Feder150 belastet. - Nach der in den beigefügten Figuren dargestellten Ausführungsform ist die Feder
150 eine Spiralfeder, die zwischen der Basis112 und der oberen Trennwand134 des Tiegels130 eingesetzt ist. - Eine solche Spiralfeder
150 könnte jedoch durch alle äquivalenten Mittel ersetzt werden. - Das Hilfsfilter
180 ist über dem Ring120 angebracht, der den Sitz122 bildet. Das Hilfsfilter180 kann jedoch auch ein integriertes Teil dieses Ringes120 bilden, oder kann auf diesem durch alle geeigneten Mittel befestigt sein. - Das Hilfsfilter
180 hat eine insgesamt kegelstumpfförmige Form, die nach oben verjüngt ist und im oberen Teil durch eine gekrümmte Wand182 verschlossen ist. - Der Käfig
110 ist bevorzugt fest mit einer Fußplatte160 verbunden, die dazu eingerichtet ist, um eine dichte Verbindung mit dem Einlaß der Pumpe10 sicherzustellen. Der Aufbau dieser Fußplatte160 , der den Gegenstand zahlreicher Ausführungsformen bilden kann, abhängig von der Ausbildung des Einlasses der Pumpe10 , wird in der Folge nicht detailliert beschrieben. - Die Verbindung zwischen dem Rand des Käfigs
110 und dem filtrierenden Gewebe, das den Pumpenkorb20 bildet, kann durch alle geeigneten Mittel sichergestellt werden, zum Beispiel durch Kleben oder Schweißen. - Man kann vermerken, daß die Ausbildung des Sitzes
122 in Form eines zylindrischen Randes, der im Inneren des Käfigs110 vorspringt, es gestattet, ein erneutes, korrektes Schließen des Ventils sicherzustellen, selbst, wenn Partikel im Verlauf einer Phase der Öffnung des Ventils100 in den Käfig eingedrungen sein sollten. - Im übrigen gestattet es diese Anordnung, ein befriedigendes Schließen des Ventils
100 zu garantieren, wobei der Fall des Fehlens der koaxialen Ausrichtung zwischen dem Sitz122 und dem Schließkörper130 hier mit umfaßt ist. Man hat das Ventil100 in8 in einer Lage dargestellt, die zum Schließkörper130 geneigt ist. - In
7 ist die Pumpe10 dargestellt, wie sie in einem Reservebehälter30 mittels eines Dämpfungsmittels40 getragen wird. - Man kann vermerken, daß der Käfig
110 als Zwischenhülse zwischen der oberen Lage und der unteren Lage dienen kann, die den Pumpenkorb20 zusammensetzen. - Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt ist, die soeben beschrieben wurde, sondern sich auf jede Variante nach der Definition erstreckt, die durch die beigefügten Ansprüche gegeben ist.
- So könnte zum Beispiel das Hilfsfilter
180 , das nach der Ausführungsform, die in2 bis8 abgebildet ist, stromaufwärts vom Ventil100 angeordnet ist, auch am Einlaß der Pumpe10 im Inneren des Pumpenkorbes20 angeordnet sein. Diese Anordnung gestattet es, den Vorteil aus der Funktionstemperatur der Pumpe10 zu ziehen und so die Gefahren des Zusetzens des Hilfsfilters180 seinerseits zu beschränken.
Claims (17)
- Pumpvorrichtung für einen Dieselöl-Vorratsbehälter eines Kraftfahrzeuges, mit einer Pumpe (
10 ), einem Filtrierungs-Pumpenkorb (20 ), der auf dem Einlaß der Pumpe (10 ) sitzt, und einem Ventil (100 ), das in einem Durchlaß (22 ) angeordnet ist, der auf dem Pumpenkorb (20 ) ausgebildet ist, um diesen Durchlaß (22 ) im Normalbetrieb abzuschließen, wobei das Ventil (100 ) einen starren Käfig (110 ), der mit einem Ventilsitz (122 ) versehen ist, und einen Verschlußkörper (130 ) aufweist, der mit dem Sitz (122 ) derart zusammenwirkt, daß das Ventil (100 ) sich automatisch öffnen kann, wenn die Druckdifferenz zwischen der Außenseite des Pumpenkorbes (20 ) und deren Innenseite aufgrund eines Zusetzens des Pumpenkorbes (20 ) eine Schwelle überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (122 ) des Ventils scharfkantig ist und auf der Innenseite des Ventilkäfigs (110 ) vorspringt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkorb (
20 ) Maschen in der Größenordnung von 70 μm besitzt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (
100 ) durch ein Hilfsfilter (180 ) mit größeren Maschen als der Pumpenkorb (20 ) geschützt ist, zum Beispiel in der Größenordnung von 200 μm bis 300 μm. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsfilter (
180 ) mit größeren Maschen als der Pumpenkorb (20 ), zum Beispiel in der Größenordnung von 200 μm bis 300 μm, am Eintritt der Pumpe (10 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkorb (
20 ) aus einer Trommel gebildet ist, die durch eine Öffnung mit dem Eintritt der Pumpe (10 ) verbunden ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (
22 ) in einer oberen Wand des Pumpenkorbes (20 ) ausgebildet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (
110 ) aus einem Körper gebildet ist, der auf eine vertikale Achse zentriert ist, und dazu konzipiert ist, um im Pumpenkorb (20 ) angeordnet zu werden, wobei der Käfig eine untere Basis (112 ) in Form einer insgesamt halbkugeligen Kalotte besitzt, die nach oben konvex ist und über der ein vertikaler Kragen (114 ) sitzt, der in seinem Umfang in Form einer Vielzahl von Öffnungen (115 ) ausgespart ist, um eine Verbindung zwischen dem Inneren des Käfigs und dem Inneren des Pumpenkorbes (20 ) zuzulassen. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (
110 ) den Sitz (122 ) für den Verschlußkörper (130 ) des Ventils an seinem oberen Teil festlegt. - Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (
122 ) die Form eines Ringes (120 ) hat, der am oberen Teil des Käfigs (110 ) angesetzt ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (
122 ) einerseits durch eine zylindrische, vertikale Wand (123 ) und andererseits durch eine kranzförmige, ebene Wand (124 ) begrenzt ist, die senkrecht zu der vorgenannten Oberfläche (123 ) steht. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (
130 ) des Ventils aus einem Napf mit nach unten gerichteter Höhlung gebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Napf (
130 ) eine obere Kappe aufweist, die durch eine zylindrische Oberfläche (132 ) abgegrenzt ist, die an ihrem oberen Teil durch eine querverlaufende Trennwand (134 ) verschlossen ist, und an ihrer Basis durch einen kegelstumpfförmigen Kragen (136 ) verlängert ist, der mit zunehmender Entfernung von der Trennwand (134 ) ausgeweitet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Kante (
122 ), die den Sitz bildet, zwischen dem kleinsten und dem größten Radius des kegelstumpfförmigen Kragens (136 ) liegt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, in Kombination mit Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (
110 ) des Ventils als Distanzstück zwischen der oberen Wandung und der unteren Wandung dient, die den Pumpenkorb (20 ) zusammensetzen. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (
100 ) aus einem dieselöldichten Ventilkörper gebildet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (
100 ) teilweise aus einem Filterelement gebildet ist. - Vorratsbehälter für Dieselöl für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 aufweist.
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Owner name: TI AUTOMOTIVE FUEL SYSTEMS SAS, CHALONS EN CHA, FR |
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