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DE8811670U1 - Zündausfallschaltkreis für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine - Google Patents

Zündausfallschaltkreis für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine

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DE8811670U1
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Germany
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threshold
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ignition failure
resulting
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DE8811670U
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P11/00—Safety means for electric spark ignition, not otherwise provided for
    • F02P11/02—Preventing damage to engines or engine-driven gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
    • G01M15/048—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12 by monitoring temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
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Description

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Gm 325
ZündaüsfalIschaltkreis fur eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Zündausfällschaltkreis nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit höheren Zylinderzahlen ist es häufig schwierig, einen Zündausfall einzelner Zylinder festzustellen, da diese Brennkraftmaschinen auch dann noch eine relativ hohe Laufruhe aufweisen. Dies führt jedoch zu einem hohen Ausstoß unverbfannten Betriebsstoff-Luft-Gemischs, welches die Umwelt belastet oder sich im Auspufftrakt explosionsartig entzünden kann. Bei Fahrzeugen, die mit einem Katalysator ausgestattet sind, führen derartige unverbrannte Gemische entweder zu Zerstörungen des Katalysatorträgers oder zu einer Überhitzung des Katalysators.
Die US-PS 3 939 711 macht sich die Tatsache zunutze, daß bei Ausfall der Zündung eines Zylinders die Temperatur des von ihm ausgestoßenen Gasgemischs ^
sinkt. Es wird daher im Auspuffträkt eines jeden Zylinders der
Brennkraftmaschine ein Thermoelement angeordnet und alle Thermoelemente
gegensinnig gepolt in Reihe geschaltet. Bei intakter Zündung sind die
Thermospannungen aller Thermoelemente gleich, so daß sie sich bei gerader Anzahl von Thermoelementen gegenseitig aufheben. Fällt eine ungerade Anzahl S
: Φ von Zylindern aus, so entsteht an den freien Esdsn der Thermoelementkette I eine resultierende Spannung, welche gleichgerichtet zur Detektion des Zündäüsfälls herangezogen wird. Hierbei kann jedoch nicht festgestellt werden, welcher Zylinder ausgefallen ist, d.h. es ist nur eine globale Defektaussage möglich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen einfachen Zündausfallschaltkreis | für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine zu schaffen, welche mit einfachen Mitteln eine selektive Erkennung von Zündausfällen von Zylindern ermöglicht-
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Die Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Vorteile der Erfindung sind in erster Linie darin zu sehen, daß ein ZUndausfal Ischaltkreis für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine geschaffen ist, welche mit einfachen Mitteln eine selektive Erkennung von Zylinderausfällen ermöglicht. Dies erlaubt, ohne Beschädigung der Auspufföder Katalysatoränlage die defekten Zylinder abzuschalten; ein Notlauf der Brennkraftmaschine ist daher gewährleistet. Zudem wird die Fehlerdiagnose und die Reparatur der Brennkraftmaschine erleichtert.
Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Beispielen nachstehend näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit einem
Zündausfallschaltkreis,
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild eines Steuergeräts für den Schaltkreis.
In Fig. 1 ist mit 1 eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine herkömmlicher Bauart gezeigt, weiche eine erste Gruppe 2 und eine zweite Gruppe 3 von Zylindern (Zylinderreihen), hier beispielsweise in V-Anordnung, aufweist. Die Bauart ist jedoch nicht auf die V-Anordnung beschränkt; selbstverständlich kann sie bei jeder selbstgezündeten Brennkraftmaschine mit einer geraden Anzahl von Zylindern > oder = 2 Anwendung finden.
Beide Zylinderreihen 2, 3 sind mit getrennten herkömmlichen ersten und zweiten Zündsystemen 4, 5 versehent welche symbolisch durch ein erstes bzw» zweites Steuergerät 6, 7 und von diesem mittelbar (z.B. über einen Zündverteiler) oder unmittelbar angesteuerten ersten und zweiten Zündkerzen 8, 9 jeweils einer Zylinderreihe dargestellt sind..Die Ansteuerung erfolgt hierbei in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen EZl1 EZ2, .... EZk der Brennkraftmaschine 1.
Ein die Zufuhr von Betriebsstoff su den Zylindern steuerndes drittes Steuergerät 10 besorgt die Ansteuerung der Einspritzventile (erstes Einspritzventil, 11 Ausgang AEl; zweites Einspritzventil 12, Ausgang AE2) in
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Abhängigkeit von Betriebsbedingungen EEl, &Egr;&Egr;2, ..., EEl. Die ersten Einspritzventile Ii spritzen hierbei Betriebsstoff in erste Einlaßtrakte 13 zu den Zylindern 14 der ersten Zylinderreihe 2 ab, während die zweiten Einspritzventile 12 die Betriebsstoffzufuhr zu den zweiten Einlaßtrakten IS der zweiten Zylinder 16 von der zweiten £ylinderreihe 3 steuern.
Da nun bei Ausfall eines der beiden Zündsysteme 4 bzw. 5 unverbranntes Betriebsstoff-Luft-Gemisch in erste Auspufftrakte 17 bzw. zweite Auspufftrakte 18 gelangen und dort Auspuff- bzw. Abgasreinigungssysteme beschädigen kann, sollen die Zündvorgänge in den Zylindern 14 bzw. 16 überwacht werden. Dies kann beispielsweise durch Überwachen der Temperatur der Abgasströme geschehen. Hierzu ist im ersten Auspufftrakt 17 ein erstes Thermoelement 19 angeordnet, welches mit einem im zweiten Auspufftrakt 18 eingesetzten zweiten Thermoelement 20 gegensinnig gepolt in Reihe geschaltet ist. Durch diese Art der Verschaltung entsteht bei Temperaturgleichheit in beiden Auspufftrakten 17, 18 (beide Zylinderreihen 2, 3 nicht in Betrieb oder beide korrekt in Betrieb) an den freien Enden des Thermoelementpaars TEl, TE2 eine resultierende Spannung UTr = UTl - UT2, «eiche näherungsweise gleich Null ist, da sich die an den Thermoelementen 19, 20 einstellenden
s Thermospannungen UTl, UT2 praktisch aufheben.
Sind jedoch die Temperaturen der Abgasströme stark unterschiedlich, \ beispielsweise weil ein Zündkreis 4 oder 5 ausgefallen ist, so entsteht aufgrund der unterschiedlichen ThermDspannungen UTl und UT2 eine resultierende Thermospannung UTr, welche je nachdem, ob der Zündausfall in der ersten Zylinderreihe 2 oder in der zweiten ZvIinderreihe 3 auftritt, negativ oder positiv ist.
Ein viertes Steuergerät 21 erfaßt nun diese resultierende Thermospannung UTr, in dem die freien Enden TEl1 TE2 des Tfce.iüöelementepaars 19, 20 an dis Eingange El, E2 angeschlossen sind. Das vierte Steuergerät 71 mf*?*- eir ^ Schwellwertschaltung 22, welche bei Unterschreiten eines negativen Betrags eines ersten Schwellwerts -USl der resultierenden Thermospannung USr an einem Ausgang ASl ein erstes Signal zur Ansteuerung eines ersten Relais 23 und bei Überschreiten eines positiven Betrags ae~ ersten Schwel!wertspannung +USl an einem Ausgang AS2 ein zweites Signal zum Ansteuern eines zweiten Relais 24 erzeugt.
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Das erste Relais 23 betätigt hierbei einen Öffner 25 in einer gemeinsamen Stromrückführung von den ersten Einspritzventilen 11 zum dritten Steuergerät 10 (Ausgang AG), so daß bei angesteuertem erstem Relais 23 der Arbeitsstromkreis der ersten Einspritzventile 11 zwischen den Klemmen EE und Al des vierten Steuergeräts 21 und somit die Kraftstoffzufuhr zur ersten Zylinderreihe 2 unterbrochen ist. Äquivalent hierzu betätigt zum Abschalten der zweiten Zylinderreihe 3 das zweite Relais 24 einen Öffner 26 in der gemeinsamen Stromrückführung von den zweiten Einspritzventilen 12 zum Ausgang AG des dritten Steuergeräts 10, so daß der Arbeitsstromkreis der Einspritzventil 12 zwischen den Klemmen EE und A2 des vierten Steuergeräts 21 unterbrochen ist,
F^'g. 2 schließlich zeigt die innere (und äußere) Bescheltung des vierten Steuergeräts 21 mit üer Schwellwertschaltung 22 und dem daran angeschlossenen Thermoelementpaar mit den gegensinnig gepolt in Reihe geschalteten NiCr-Ni-Thermoelementen 19 und 20, und den beiden Relais 23 und 24 zum Unterbrechen der Stromkreise der Einspritzventile 11 und 12.
Ein Operationsverstärker 27 verstärkt die resultierende Thermospannung UTr (verstärkte resultierende Spannung UTrv), welche von einem nachfolgenden Schwellwertschalter 28 mit einem ersten Schwellwert USl verglichen wird. Ist UTrv kleiner als der negative Betrag von USl1 so gibt der Schwellwertschalter 28 ein erstes Hochpegelsignal ab. Dieses durchläuft einen ersten Zeitschalter 29, welcher durch ein UND-Glied 30 und eine Verzögerungsschaltung 31 gebildet ist. Das UND-Glied 30 schaltet somit das erste Hochpegelsignal lediglich dann weiter, wenn dieses für mindestens eine für den Zeitschalter charakteristische erste Zeitspanne Tl anliegt und die Brennkraftmaschine 1 für mindestens eine zweite Zeitspanne T2 läuft (Motor 1 aufsignal ML).
Eine nachfolgende Antivalenzschaltung 32 schaltet bei Nichtvorliegen eines Rücksetzsignals RSS das erste Hochpegelsignal auf einen Setzeingang S eines RS-FIip-Flops 33 (SpeidiergHed); dieses bewirkt einen Hochpegel am Ausgang Q des Flip-Flops 33, mit welchem 'das erste Relais 23 zum Abschalten der ersten Zylinderreihe 2 angesteuert wird (erstes Signal am Ausgang ASl).
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Äquivalent hierzu geschieht die Ansteuerung des zweiten Relais 24 (zweites Signal am Ausgang AS2) zum Abschalten der zweiten Zylinderreihe 3 über einen zweiten Schwellwertschalter 34, einen zweiten Zeitschalter 35 aus einem UND-Glied 36 und einer Verzögerungsschaltung 37, eine Antivalenzschaltung 38 und ein RS-Flip-Flop 39, sofern die verstärkte resultierende Thermospannung UTrv für mindestens die charakteristische erste Zeitspanne Tl bei (mindestens über die zweite charakteristische Zeitspanne T2) laufender Brennkraftmaschine (Motorlaufsignal ML) und Nichtvorliegen des Rücksetzsignals RSS den ersten Schwellwert USl überschreitet.
Das Laufen der Brennkraftmaschine wird mittels einer Generatorspannung (Eingang EG) überwacht, welche ein von der Brennkraftmaschine 1 angetriebener Generator 40 zum Laden einer Batterie 41 über einen Gleichrichter 42 erzeugt. Ein nachfolgender dritter Zeitschalter 43 (dritte Verzögerungsschaltung 44, UND-Glied 45) überwacht das Anliegen der Generatorspannung und gibt das Motorlaufsignal ML ab, sofern die Generatorspannung für mindestens die charakteristische zweite Zeitspanne T2 vorliegt.
Das Rücksetzsignal RSS wird bei Anschluß des vierten Steuergeräts 21 an die Batterie 41 (Eingang EB) oder nach Betätigung eines Rücksetzschalters 46 (Eingang ER) über ein ODER-Glied 47 erzeugt, wobei die Batteriespannung (Eingang EB) über eine vierte Verzögerungsschaltung 48 um eine dritte charakteristische Zeitspanne T3 verzögert auf einen negierenden Eingang des ODER-Glieds 47 geschaltet wird.
Schließlich ist noch für eine Selbstüberwach'mgsfunktion ein dritter und ein vierter Schwellwertschalter 49 und 50 vorgesehen, welche den Betrag der verstärkten resultierenden Thermospannung UTrv mit einem höherliegenden zweiten Schwellwert US2 vergleichen und beim Überschreiten des zweiten Schwellwerts US2 am Ausgang eines nachfolgenden ODER-Glieds 51 ein drittes Hochpegelsignal erzeugen. Dies wird, sofern es langer als die erste charakteristische Zeitspanne Vorliegt, über eine aus einer vierten Verzögerungsschaltung und einem UND-Glied 53 bestehenden vierten Zeitschalter 54 bei Vorliegen des Motorlaufsignals auf ein Antivalenzglied 55 mit nachfolgendem dritten RS-Flip-Flop 56 (Setzeingang S) aufgeschaltet, sofern nicht gleichzeitig ein Rücksetzsignal RSS vorliegt.
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Ein gesetztes drittes Flip-Flop 56 steuert das zweite Relais 24 an, wozu der Q-Ausgang des dritten Flip-Flops 56 und des zweiten Flip-Flops 39 über ein ODER-Glied 57 auf den Steuerstromkreis des zweiten Relais 24 aufgeschaltet sind (Abschaltung der zweiten Zylinderreihe 3).
Farblich unterschiedlich gekennzeichnete, an das erste Flip-Flop 33 und das ODER-Glied 57 angeschlossene erste und zweite Leuchtdioden 58 und 59 dienen einer Anzeige des ausgefallenen Zündkreises.
Letztendlich wird noch bei Vorliegen wenigstens eines gesetzten Zustands des ersten, zweiten oder dritten Flip-Flops 33, 39, 56 über ein NOR-Glied 60 ein Massesignal auf einen roii dem dritten Steuergerät 10 verbundenen (m'rfrt gezeigt) Ausgang AL geschaltet, aufgrund dessen dieses eine Lambda-Regelung eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs abschaltet.

Claims (12)

Gm 325 Schutzansprüche
1. Zündausfallschaltkreis für eine mehrzylindrige, fremdgezündete Brennkraftmaschin rje mit einem Paar gegensinnig gepolt miteinander verschalteten Thermoelementen, wobei je ein Thermoelement in einem Auspufftrakt von je zwei Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnet sind und eine die resultierende Thermospannung an den freien Enden des Thermoelementpaars erfassende SchwelIwertschaitung bei Auftreten eines bestirntsten Betrags der Thermospannung ein Warnsignal abgibt und/oder eine Zufuhr von Betriebsstoff zu den Zylindern unterbindet, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Zylinder der Brennkraftmaschine (1) zu separate Zündkreise (4, 5) aufweisenden Gruppen (Zylinderreihen (2, 3)) zusammengefaßt sind und je ein Thermoelement des ihermoelementpaars (19, 20) im Auspufftrakt (17, 18) jeweils eines Zylinders (14, 16) jeder Gruppe (Zylinderreihe (2, 3)) angeordnet ist.
2. Zündausfallschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die resultierende Thermospannung (Utr) nach Betrag und Vorzeichenrichtung erfassende Schwellwertschaltung (22) über unterschiedliche, einen ausgefallenen Zündkreis kenntlich machende erste Signale (Ausgang ASl) und zweite Signale (Ausgang AS2) ein erstes Relais (23) bzw. ein zweites Relais (24) ansteuert.
3. Zündausfallschaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Öffner (25) des ersten Relais (23) im Arbeitsstromkreis eines ersten Einspritzventils (11) und ein Öffner (26) des zweiten Relais (24) im Arbeitsstromkreis eines zweiten Einspritzventils (12) liegt.
4. Zündausfallschaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Zufuhr von Betriebsstoff zu den Zylindern steuerndes Steuergerät (10) von der Schwellwertschaltung über einen Ausgang (AL) mit einem Signal zur Abschaltung einer Lambdaregefung beaufschlagt wird, wobei der Ausgang (AL)
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mit einem eingangsseitig an die Ausgänge (ASl) und (AS2) angeschlossenen ODER-GliPds (60) verbunden ist.
5. Ziindausfallschaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (22) eine Schaltung (49 - 56) zur Selbstüberwachungsfunktion aufweist, mittels derer eine Beschädigung an den Thermoelementen (19, 20) oder deren elektrischen Verbindung zur Schwellwertschaltung (22) erkannt und über ein ODER-Glied (57) das zweite Relais (24) und über das ODER-Glied (60) der Ausgang (AL) angesteuert wird.
6. Zündausfallschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang (ASl) ein erster Zeitschalter (29) und dem Ausgang (AS2) ein zweiter Zeitschalter (35) vorgeschaltet ist, wobei der erste und der zweite Zeitschalter (29, 35) jeweils aus einer Verzögerungsschaltung (31, 37) und einem mit dem Eingang und dem Ausgang des Zeitschalters (31, 37) beaufschlagten UND-Glied (30, 36) aufgebaut ist.
7. Zündausfallschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einem Generator (40) der Brennkraftmaschine (1) angeschlossener dritter Zeitschalter (43) eingangsseitig an UND-Glieder (30, 36 und 53) des ersten Zeitschalters (19) und des zweien Zeitschalters (39) und eines vierten Zeitschalters (54) der Schaltung (49 - 56) zur Selbstüberwachung angeschlossen ist.
8. Zündausfallschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung (22) wenigstens zwei eingangsseitig parallel an die freien Enden (El, E2) des Thermoelementepaars (19, 20) bzw. an einen eine an diesen anliegende resultierende Thermospann.wng (UTr) verstärkenden Operationsverstärker (27) angeschlossene Schwellwertschalter ((28, 34), Schmitt- Trigger) aufweist, wobei ein erster Schwellwertschalter (28) dia an den freien Enden des Tharmoelementepaars anliegende resultierende Thermospannung (UTr) bzw. die durch den Operationsverstärker (27) verstärkte resultierende Thermospannunp (UTrv) aiit einem positiven Betrag (+USl) eines ersten Schwellwerts (USl) und der zweite SchwelIwertschaiter (34) die resultierende Thermospanr,ung (UTr) bzw. die durch den Operationsverstärker (27) verstärkte resultierende Thermospannung
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(OTrv) mit einem negativen Betrag { ^USl ) des ersten SGhwetiwarts (USi) vergleicht*
9. Zündausfallschaltkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Schwellwertschaltern (28, 34) die ersten und zweiten Zeitschalter (29, 35) nachgeschaltet sind.
10. Zündäüsf öl !schaltkreis HäCn ÄfiSprüGfi S OuSr 9, uädürsh ySkeniiHGTChnst,
daß ein dritter und ein vierter, den Betrag der resultierenden Thermospannung (UTr) bzw. der verstärkten resultierenden Therinospannung (UTrv) mit einem zweiten Schwellwert (US2) vergleichender Schwellwertschalter (49, 50) an die freien Enden des Therincelementpaars (19, 20) bzw. den Operationsverstärker (27) angeschlossen ist.
11. Zündausfallschaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zeitschalter (29) an einen Setzeingang (S) eines ersten, ausgangsseitig mit dem ersten Relais (23) verbundenen Speicherglieds (33) und der zweite Zeitschalter (35) an einem Setzeingang (S) eines zweiten, ausgangsseitig an einem dem zweiten Relais (24) vorgeschalteten ODER-Glied (57) angeschlossenen Speicherglieds (39)
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12. Zündausfalischaltkreis nach wenigstens einem der Ansprüche 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Zeitschalter (54) an einem Setzeingang (S) eines mit dem ODER-Glied (57) verbundenen Speicherglieds (56) angeschlossen ist.
DE8811670U 1988-09-15 1988-09-15 Zündausfallschaltkreis für eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine Expired DE8811670U1 (de)

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