EP1039227B1 - Verfahren zur Erkennung und Beurteilung von Zündproblemen - Google Patents

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EP1039227B1
EP1039227B1 EP00105904A EP00105904A EP1039227B1 EP 1039227 B1 EP1039227 B1 EP 1039227B1 EP 00105904 A EP00105904 A EP 00105904A EP 00105904 A EP00105904 A EP 00105904A EP 1039227 B1 EP1039227 B1 EP 1039227B1
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EP
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ignition
burner
attempts
ratio
attempt
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Andre Maass
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Vaillant GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/20—Systems for controlling combustion with a time programme acting through electrical means, e.g. using time-delay relays
    • F23N5/203—Systems for controlling combustion with a time programme acting through electrical means, e.g. using time-delay relays using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
    • F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/32—Igniting for a predetermined number of cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/36—Spark ignition, e.g. by means of a high voltage

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting and assessing ignition problems after the preliminary parts of the independent procedural claims as well as on a device for carrying out the method.
  • a method for detecting and assessing ignition problems after the preliminary parts of the independent procedural claims as well as on a device for carrying out the method.
  • Such a method is known for example from JP 07 119 965.
  • the aim of the invention is to avoid this disadvantage and a method of the aforementioned Kind of suggesting that a clear conclusion on the condition of the burner allows or makes it possible to distinguish whether the ignition problems by a deteriorated condition of the burner or problems in controlling the ignition are conditional.
  • the frequency determined by those cases in which there are a certain number of ignition attempts needed until the burner could be successfully ignited If the number of cases increases in which required more than one ignition attempt, in relation to those cases in which already the first ignition attempt after a start command for the burner was successful, Slowly, this is an indication of deterioration due to wear Condition of the burner. If this ratio changes essentially abruptly, then so This is an indication of problems with the control of the ignition or the gas supply.
  • the same target may also be used according to the other alternative claim two can be achieved by detecting the number of unsuccessful attempts at ignition. advantage This method is that the counters can have lower capacity.
  • Claim three describes a method according to the invention, in which the number of unsuccessful Ignition attempts in relation to the total number of ignition attempts is set, which the number of switching operations of the gas burner is taken into account.
  • Another object of the invention is to provide a device for carrying out the invention Propose procedure.
  • a fuel-fired heater is shown, be it a water heater for sanitary purposes, a circulating water heater, a boiler, a storage or a space heater.
  • This heater 20 has a controller 1, which is assigned an ignition circuit 2 is, which is connected via a line 11 with an ignition electrode 21, the one Gas or oil burner 3 is assigned, which is provided with a solenoid valve 22 via a Fuel line 23 is supplied with gas or oil.
  • the burner 3 is associated with a heat exchanger 24 which is connected to an exhaust gas collecting hood 25 is provided, which merges into a flue 26.
  • the burner is a monitoring electrode 27, which is connected by means of a line 12 to the controller 1.
  • a flame detection circuit 4 connected to the line 12 is.
  • the controller 1 includes counters 5, 6 and 7, which are connected to a memory 8. Of the Memory 8 is provided via an interface 9 with a display 10 for the memory contents.
  • the controller 1 also includes a timer 29, in which a safety time specified can be. If no flame formation is achieved within this safety period, a closure of the gas valve and after flushing the combustion chamber is a renewed Ignition test for the burner. After a certain number of futile attempts at ignition there is an interlocking shutdown, i. Closing the solenoid valve 22, which can only be lifted again by a manual intervention.
  • a processor 28 provided in the controller 1 operates a program stored in the memory 8 and controls u.a. the ignition circuit 2 and this the ignition electrode 21 of the burner 3. Will within the safety time after the ignition command sufficient flame formation via the ionization path between the electrodes 21 and 27 from the flame detection circuit 4, that is, the ignition attempt was successful, the counter becomes 5 increments.
  • the counter 5 indicates the number of cases in which already the first attempt at ignition was successful. In an optimal operation, therefore, the counters 6 and 7, which remain the Indicate the number of cases in which two or three attempts at ignition were required on the Value zero.
  • the processor 1 works Program, which he retrieves from the memory 8, from.
  • the number of cases where two attempts at ignition until successful burner start were counted in memory 6, are using a division member 30 in Relation to the number of cases in which a detonation attempt until successful burner start was needed, counted in memory 5, set.
  • the two quotients are getting smaller as the number The burner starts, in which only one ignition attempt is necessary increases, while the Number of burner starts, where two or three ignition attempts are necessary, constant stay. If two or three ignition attempts are needed, the corresponding one increases Quotient.
  • the respective minima of the quotients are stored together with time information from an operating hours counter 31 in the memory 8. If more than one ignition attempt is required at a burner start, the processor 28 calculates a gradient with the aid of a gradient sensor 32 from the respective minimum of the quotients, the number of operating hours when the corresponding minimum is reached, the corresponding quotient for two or three necessary ignition attempts and the number of operating hours , If the gradient exceeds a value G u predetermined in the memory 8, and at the same time drops below a different predetermined value G o (G o > G u applies), then this is an indication that the burner has to be maintained due to contamination. The processor 28 outputs a corresponding signal to the display 10. If the limit G o is exceeded, this is an indication of an error in the ignition or gas supply; the processor gives a corresponding signal to the display 10, indicating that the ignition and gas supply must be checked for faults.
  • FIG 3 shows the algorithm of the method from the first ignition attempt to the successful one Operation or a lockout.
  • FIG. 4 A variant of this method is shown in FIG. 4.
  • the processor 28 operates in the stored program memory 8 and controls u.a. the igniter 2 and this the ignition electrode 21 of the burner 3. Will within a certain time after the ignition command does not detect sufficient flame formation, i. the first ignition attempt was unsuccessful, so the counter 5 is incremented.
  • the counter 5 shows the number of cases in which already the first attempt at ignition unsuccessful was. In an optimal operation, the counters remain 5, 6 and 7, which the number of indicate unsuccessful ignition attempts, to the value zero.
  • FIG. 5 shows the algorithm of the method illustrated in FIG. 4 from the first ignition attempt until successful operation or a lockout.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung und Beurteilung von Zündproblemen nach den einleitenden Teilen der unabhängigen Verfahrensansprüche sowie auf eine Einrichtung zur Durchführung der Verfahren. Ein derartiges Verfahren ist zum Beispiel aus der JP 07 119 965 bekannt.
Bei bekannten Gasbrennern mit einer Schaltung zur Flammenüberwachung ist meist ein analog arbeitender Schaltungsteil vorgesehen, der den Ionisationsstrom des Flammenwächters mißt. Damit ist es zwar möglich, einen Zündfehler festzustellen und eine Abschaltung der weiteren Gaszufuhr und allenfalls eine Belüftung des Brennraumes vor einer Wiederholung des Zündversuches auszulösen, es ist jedoch mit solchen Einrichtungen nicht möglich, auf den Zustand des Brenners zu schließen, der durch den Betrieb einem Verschleiß unterworfen ist.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das einen eindeutigen Rückschluß auf den Zustand des Brenners ermöglicht, bzw. das es ermöglicht zu unterscheiden, ob die Zündprobleme durch einen verschlechterten Zustand des Brenners oder durch Probleme bei der Steuerung der Zündung bedingt sind.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art alternativ durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Verfahrensansprüche erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen gemäß der einen Alternative wird die Häufigkeit von jenen Fällen ermittelt, in denen es jeweils einer bestimmten Anzahl von Zündversuchen bedurfte, bis der Brenner erfolgreich gezündet werden konnte. Steigt die Zahl jener Fälle, in denen es mehr als eines Zündversuches bedurfte, im Verhältnis zu jenen Fällen an, in denen bereits der erste Zündversuch nach einem Startbefehl für den Brenner erfolgreich verlief, langsam an, so ist dies ein Indiz für einen sich aufgrund des Verschleißes verschlechternden Zustand des Brenners. Ändert sich dieses Verhältnis im wesentlichen abrupt, so ist dies ein Hinweis auf Probleme mit der Ansteuerung der Zündung oder der Gaszufuhr.
Damit lassen sich durch eine einfache Auswertung der ermittelten Daten Hinweise für die Wartung und Fehlersuche gewinnen.
Erfindungsgemäß kann das gleiche Ziel auch gemäß der anderen Alternative nach Anspruch zwei dadurch erreicht werden, daß die Zahl der erfolglosen Zündversuche erfaßt wird. Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Zähler über geringere Kapazität verfügen können.
Anspruch drei beschreibt ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem die Anzahl der erfolglosen Zündversuche in Relation zu der Gesamtzahl der Zündversuche gesetzt wird, wodurch die Zahl der Schaltspiele des Gasbrenners berücksichtigt wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen.
Ausgehend von einem Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche eins bis drei werden daher die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Einrichtungsanspruchs vorgeschlagen.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist es auf einfache Weise möglich, die Zahl jener Fälle, in denen eine bestimmte Anzahl von Zündversuchen bis zu einer erfolgreichen Zündung des Brenners nötig waren, zu ermitteln und entsprechend auszuwerten. Dabei zeichnet sich die Einrichtung durch große Einfachheit aus, wobei der Prozessor ohnehin bereits aus anderen Gründen vorgesehen werden muß, z.B. um ein entsprechendes Programm für den Betrieb des Heizgerätes abzuarbeiten.
Durch die Merkmale des Anspruches fünf ergibt sich der Vorteil, daß die Daten auch im Falle eines Ausfalls der Spannungsversorgung erhalten bleiben.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • Fig. 1 einen Wasserheizer,
  • Fig. 2 schematisch eine Einrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Fig. 3 ein Fließschema dieses erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • Fig. 4 schematisch eine Variante einer Einrichtung zur Durchführung einer Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
  • Fig. 5 ein Fließschema der Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile.
    In Fig. 1 ist der Aufbau eines brennstoffbeheizten Heizgerätes dargestellt, sei es ein Wasserheizer für Sanitärzwecke, ein Umlaufwasserheizer, ein Kessel, ein Speicher oder Raumheizofen. Dieses Heizgerät 20 weist einen Regler 1 auf, dem eine Zündschaltung 2 zugeordnet ist, die über eine Leitung 11 mit einer Zündelektrode 21 verbunden ist, die einem Gas- oder Ölbrenner 3 zugeordnet ist, der über eine mit einem Elektromagnetventil 22 versehene Brennstoffleitung 23 mit Gas oder Öl versorgt ist.
    Dem Brenner 3 ist ein Wärmetauscher 24 zugeordnet, der mit einer Abgassammelhaube 25 versehen ist, die in einen Abgasabzug 26 übergeht. Dem Brenner ist eine Überwachungselektrode 27 zugeordnet, die mittels einer Leitung 12 mit dem Regler 1 verbunden ist. Der Regler 1 weist eine Flammenerkennungsschaltung 4 auf, die mit der Leitung 12 verbunden ist.
    Der Regler 1 enthält Zähler 5, 6 und 7, die mit einem Speicher 8 verbunden sind. Der Speicher 8 ist über eine Schnittstelle 9 mit einer Anzeige 10 für den Speicherinhalt versehen.
    Der Regler 1 enthält darüber hinaus einen Zeitgeber 29, in dem eine Sicherheitszeit vorgegeben werden kann. Wird innerhalb dieser Sicherheitszeit keine Flammenbildung erreicht, erfolgt eine Schließung des Gasventils und nach Spülung des Brennraums ein erneuter Zündversuch für den Brenner. Nach Ablauf einer gewissen Anzahl vergeblicher Zündversuche erfolgt eine verriegelnde Abschaltung, d.h. Schließung des Elektromagnetventils 22, die erst wieder durch einen händischen Eingriff aufgehoben werden kann.
    Ein im Regler 1 vorgesehener Prozessor 28 arbeitet ein in dem Speicher 8 abgelegtes Programm ab und steuert u.a. die Zündschaltung 2 und diese die Zündelektrode 21 des Brenners 3. Wird innerhalb der Sicherheitszeit nach dem Zündbefehl eine ausreichende Flammenbildung über die Ionisationsstrecke zwischen den Elektroden 21 und 27 von der Flammenerkennungsschaltung 4 erfaßt, d.h., der Zündversuch war erfolgreich, so wird der Zähler 5 inkrementiert.
    Ist dies jedoch nicht der Fall, so wird ein weiterer Zündversuch gestartet. Ist dieser erfolgreich, so wird der Zähler 6 inkrementiert.
    Ist auch dieser nicht erfolgreich, so wird ein dritter Zündversuch gestartet. Ist dieser erfolgreich, so wir der Zähler 7 inkrementiert. Ist dies nicht der Fall, so wird kein weiterer Versuch gestartet, und es erfolgt eine Störabschaltung durch verriegelndes Schließen des Elektromagnetventiles 22 in der Gasleitung 23 zum Brenner 3 durch den Prozessor 1.
    Somit zeigt der Zähler 5 die Anzahl der Fälle an, in denen bereits der erste Zündversuch erfolgreich war. Bei einem optimalen Betrieb bleiben daher die Zähler 6 und 7, welche die Zahl jener Fälle angeben, in den zwei, bzw. drei Zündversuche erforderlich waren, auf dem Wert Null.
    Nach dem erfolgreichen Zünden oder einer Störabschaltung arbeitet der Prozessor 1 ein Programm, das er aus dem Speicher 8 abruft, ab. Die Anzahl der Fälle, bei denen drei Zündversuche bis zum erfolgreichen Brennerstart benötigt wurden, gezählt in Speicher 7, werden mit Hilfe eines Divisionsgliedes 30 in Relation zur Anzahl der Fälle, bei denen ein Zündversuch bis zum erfolgreichen Brennerstart benötigt wurde, gezählt in Speicher 5, gesetzt. Auch die Anzahl der Fälle, bei denen zwei Zündversuche bis zum erfolgreichen Brennerstart benötigt wurden, gezählt in Speicher 6, werden mit Hilfe eines Divisionsgliedes 30 in Relation zur Anzahl der Fälle, bei denen ein Zündversuch bis zum erfolgreichen Brennerstart benötigt wurde, gezählt in Speicher 5, gesetzt.
    Im ordnungsgemäßen Betrieb werden die beiden Quotienten immer kleiner, da die Anzahl der Brennerstarts, bei denen lediglich ein Zündversuch notwendig ist, zunimmt, während die Anzahl der Brennerstarts, bei denen zwei oder drei Zündversuche notwendig sind, konstant bleiben. Werden zwei oder drei Zündversuche benötigt, so vergrößert sich der entsprechende Quotient.
    Die jeweiligen Minima der Quotienten werden zusammen mit einer Zeitinformation aus einem Betriebsstundenzähler 31 in dem Speicher 8 abgelegt. Werden bei einem Brennerstart mehr als ein Zündversuch benötigt, so errechnet der Prozessor 28 mit Hilfe eines Gradientengebers 32 aus dem jeweiligen Minimum der Quotienten, der Betriebsstundenzahl beim Erreichen des entsprechenden Minimums, dem entsprechenden Quotienten bei zwei oder drei notwendigen Zündversuchen und der Betriebsstundenzahl hierbei einen Gradienten. Überschreitet der Gradient einen im Speicher 8 vorgegebenen Wert Gu, und unterschreitet zugleich einen anderen vorgegebenen Wert Go (hierbei gilt Go > Gu), so ist dies ein Indiz dafür, dass der Brenner aufgrund von Verschmutzung gewartet werden muss. Der Prozessor 28 gibt ein entsprechendes Signal an das Display 10. Wird der Grenzwert Go überschritten, so ist dies ein Indiz für ein Fehler in der Zündung oder Gaszufuhr; der Prozessor gibt ein entsprechendes Signal an das Display 10, mit dem angezeigt wird, dass die Zündung und Gaszufuhr auf Störungen überprüft werden muss.
    Fig. 3 zeigt den Algorithmus des Verfahrens vom jeweils ersten Zündversuch bis zum erfolgreichen Betrieb oder einer Störabschaltung.
    Eine Variante dieses Verfahrens ist in Fig. 4 dargestellt. Der Prozessor 28 arbeitet das in dem Speicher 8 abgelegte Programm ab und steuert u.a. den Zünder 2 und dieser die Zündelektrode 21 des Brenners 3. Wird innerhalb einer bestimmten Zeit nach dem Zündbefehl keine ausreichende Flammenbildung erfaßt, d.h. der erste Zündversuch war erfolglos, so wird der Zähler 5 inkrementiert.
    Es wird im Falle einer erfolglosen Zündung ein weiterer Zündversuch gestartet. Ist dieser erfolglos, so wird der Zähler 6 inkrementiert.
    Es wird im Falle einer erfolglosen zweiten Zündung ein dritter Zündversuch gestartet. Ist dieser erfolglos, so wird der Zähler 7 inkrementiert, und es erfolgt eine Störabschaltung durch verriegelndes Schließen des Elektromagnetventiles 22 in der Gasleitung 23 zum Brenner 3 durch den Prozessor 28.
    Somit zeigt der Zähler 5 die Anzahl der Fälle, in denen bereits der erste Zündversuch erfolglos war. Bei einem optimalen Betrieb bleiben die Zähler 5, 6 und 7, welche die Zahl der erfolglosen Zündversuche angeben, auf den Wert Null.
    Analog zum zuvor beschriebenen Verfahren werden die entsprechenden Quotienten und Gradienten gebildet. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Zähler 5 bis 7 geringere Kapazität aufweisen müssen.
    Fig. 5 zeigt den Algorithmus des in Fig. 4 dargestellten Verfahrens vom jeweils ersten Zündversuch bis zum erfolgreichen Betrieb oder einer Störabschaltung.

    Claims (5)

    1. Verfahren zur Erkennung und Beurteilung von Zündproblemen bei einen Gasbrenner aufweisenden Geräten, bei denen nach jedem Startbefehl für den Brenner die Flammen überwacht werden und bei Ausbleiben der Flammen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne ein weiterer Zündversuch gestartet wird und nach einer bestimmten Anzahl von Zündversuchen eine Störabschaltung erfolgt und nach jedem Startbefehl die Zahl der Zündversuche bis zur erfolgreichen Zündung gezählt wird, bei dem die Anzahl der Startbefehle ermittelt wird, bei denen ein, bzw. zwei, bzw. n-1, bzw. n Zündversuche bis zur erfolgreichen Zündung erforderlich waren, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Zahl der Fälle, bei denen es mehr als eines Zündversuches für den Brenner bedurfte, zu der Zahl der Fälle gebildet wird, bei denen der erste Zündversuch erfolgreich war, wobei bei einer langsamen Änderung des Verhältnisses ein Wartungshinweis für den Brenner, bei einer abrupten Änderung ein solcher auf die Ansteuerung der Zündung oder der Gaszufuhr erfolgt.
    2. Verfahren zur Erkennung und Beurteilung von Zündproblemen bei einen Gasbrenner aufweisenden Geräten, bei denen nach jedem Startbefehl für den Brenner die Flammen überwacht werden und bei Ausbleiben der Flammen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne ein weiterer Zündversuch gestartet wird und nach einer bestimmten Anzahl von Zündversuchen eine Störabschaltung erfolgt und nach jedem Startbefehl die Zahl der erfolglosen Zündversuche gezählt wird, bei dem die Anzahl der Startbefehle ermittelt wird, bei denen ein, bzw. zwei, bzw. n-1, bzw. n Zündversuche erfolglos waren, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Zahl der Fälle, bei denen mehr als ein Zündversuch erfolglos war, zu der Zahl der Fälle gebildet wird, bei denen der erste Zündversuch erfolglos war, wobei bei einer langsamen Änderung des Verhältnisses ein Wartungshinweis für den Brenner, bei einer abrupten Änderung ein solcher auf die Ansteuerung der Zündung oder der Gaszufuhr erfolgt.
    3. Verfahren zur Erkennung und Beurteilung von Zündproblemen bei einen Gasbrenner aufweisenden Geräten gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der erfolglosen Zündversuche im Verhältnis zu der Gesamtzahl der Zündversuche ermittelt wird, wobei bei einer langsamen Änderung des Verhältnisses ein Wartungshinweis für den Brenner, bei einer abrupten Änderung ein solcher auf die Ansteuerung der Zündung oder der Gaszufuhr erfolgt.
    4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, bei der eine mit einem Flammenwächter und einer von einem Prozessor (1) gesteuerten Zünder (2) verbundene Flammenerkennungsschaltung (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungsschaltung (4) mit einer der Anzahl der nach einem Startbefehl zulässigen Zahl von Zündversuchen entsprechenden Anzahl von Zählern (5, 6, 7) verbunden ist, die ihrerseits mit einem Speicher (8) verbunden sind, der über eine Schnittstelle (9) auslesbar ist.
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher als EEPROM ausgebildet ist.
    EP00105904A 1999-03-23 2000-03-22 Verfahren zur Erkennung und Beurteilung von Zündproblemen Expired - Lifetime EP1039227B1 (de)

    Priority Applications (1)

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    AT52999 1999-03-23
    AT0052999A AT407785B (de) 1999-03-23 1999-03-23 Verfahren zur erkennung und beurteilung von zündproblemen

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    Publication Number Publication Date
    EP1039227A2 EP1039227A2 (de) 2000-09-27
    EP1039227A3 EP1039227A3 (de) 2002-05-15
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    EP (1) EP1039227B1 (de)
    AT (2) AT407785B (de)
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