DE3135479A1 - Electronic control of the position of a throttle valve - Google Patents
Electronic control of the position of a throttle valveInfo
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Abstract
Description
O 1 QO 1 Q
.135479.135479
* - · » * s · -- > r · 3 . Fasanenstraße 7* - · »* s · -> r 3. Fasanenstrasse 7
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04.09.1981 - Rü Anmelder: Akte: H0 04.09.1981 - Rü applicant: File: H0
Friedrich HofmannFriedrich Hofmann
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7922 Herbrechtingen7922 Herbrechtingen
Elektronische Regelung der Stellung einer Drosselklappe.Electronic control of the position of a throttle valve.
Die Erfindung betrifft eine elektronische Regelung der Stellung einer Drosselklappe eines Vergasers oder einer Einspritzpumpe bei Kraftfahrzeugen, wobei die Bewegung des Gaspedals auf elektrischem Wege zur Drosselklappe übertragen und die Drosselklappe über einen Elektromotor betätigt wird, mit einem Sollwertgeber am Gaspedal, einem Steuerglied und einem mit dem Elektromotor verbundenen Stellglied.The invention relates to an electronic control of the position of a throttle valve of a carburetor or a Injection pump in motor vehicles, the movement of the accelerator pedal electrically to the throttle valve transmitted and the throttle valve is operated via an electric motor, with a setpoint generator on the accelerator pedal, a control member and an actuator connected to the electric motor.
Normalerweise ist das Gaspedal durch einen Seilzug und/oderUsually the accelerator pedal is through a cable and / or
ein Gestänge mechanisch mit der Drosselklappe eines Vergasers verbunden. Diese mechanische Verbindung ist dabei Verschleiß und äußeren Einflüssen ausgesetzt, weshalb mitunter hier Störungen, wie zum Beispiel Verklemmungen, Brüche u. dgl. auftreten können. Weiterhin ist das Gestänge, insbesondere wenn es sich um große Fahrzeuge mit einem Heckmotor handelt, relativ aufwendig und kompliziert.In diesem Falle muß das Gestänge nämlich über die gesamte Wagenlänge zum Motor verlaufen.a linkage mechanically with the throttle valve of a carburetor tied together. This mechanical connection is exposed to wear and external influences, which is why sometimes faults such as jamming, breaks and the like can occur here. Furthermore, the linkage, in particular in the case of large vehicles with a rear-engined engine, relatively expensive and complicated, in this case the linkage must namely run over the entire length of the car to the engine.
Aus diesem Grunde ist es bereits bekannt, die Übertragung der Stellung des Gashebels zur Drosselklappe durch eine elektronische Regelung vorzunehmen. Dabei wird die Bewegung des Gaspedals durch einen Sollwertgeber festgestellt. Über ein Steuerglied, z. B. einen elektronischen Regler, und ein mit dem Steuerglied verbundenes Stellglied wird in Abhängigkeit eines mit der Drosselklappe verbundenen Istwertgebers die Drosselklappe entsprechend durch einen Elektromotor verstellt.For this reason it is already known to transfer the position of the throttle lever to the throttle valve by a to make electronic control. Thereby the movement of the accelerator pedal determined by a setpoint generator. Via a control member, e.g. B. an electronic controller, and an actuator connected to the control member is connected to the throttle valve in response to one Actual value transmitter adjusted the throttle valve accordingly by an electric motor.
Dabei werden die Bewegungn des Gaspedals unmittelbar zur Drosselklappe weitergeleitet, wobei bei dieser Weiterleitung ggf. die Motortemperatur und die Drehzahl berücksichtigt wird oder in Abhängigkeit des Motorkennfeldes dosiert wird. Damit kann beim Beschleunigen möglichst spontan das maximaleThe movements of the accelerator pedal are immediately used Throttle valve forwarded, with this forwarding possibly taking into account the engine temperature and the speed or is dosed depending on the engine map. This means that the maximum possible spontaneously when accelerating
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MotordrehmoiTient zur Verfügung stehen.Motor torque are available.
Durch diese Maßnahmen kann der Motor stets unter optimalen Betriebsbedingungen laufen und der Kraftstoffverbrauch wird niedriger.With these measures, the engine can always run under optimal operating conditions and the fuel consumption is reduced lower.
Nachteilig bei dieser bekannten elektronischen Regelung ist jedoch, daß sie sehr aufwendig und teuer ist, so daß sie sich unter normalen Betriebsbedingungen nicht oder nur kaum amortisiert.However, the disadvantage of this known electronic control is that it is very complex and expensive, so that it is not or only hardly amortized under normal operating conditions.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Rgelung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die trotz einfachem Aufbau und billigen Herstellungskosten eine Einsparung von Kraftstoff ergibt und die die Nachteile einer mechanischen Verbindung zwischen Gaspedal und Drosselklappe gleichfalls vermeidet.The present invention is therefore based on the object of providing an electronic control of the type mentioned at the beginning create, which results in a saving of fuel despite a simple structure and cheap manufacturing costs and the also avoids the disadvantages of a mechanical connection between the accelerator pedal and the throttle valve.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bewegungen des Gaspedals in Richtung Vollgasstellung verlangsamt mit niedrigen Drehfrequenzen für- den Elektromotor weiterleitbar sind.According to the invention this object is achieved in that the Movements of the accelerator pedal towards the full throttle position are slowed down with low rotational frequencies for the electric motor are forwardable.
Erfindungsgemäß wird nun die Verstellung der Drosselklappe kontinuierlich verzögert; d. h. die Bewegungen des Gaspedals werdenAccording to the invention, the adjustment of the throttle valve is now continuous delayed; d. H. the movements of the accelerator pedal will be
zwar sofort weitergeleitet, jedoch nicht in ihrer vollen Auswirkung, sondern verlangsamt.forwarded immediately, but not in their full effect, but slowed down.
Für diese erfindungsgemäße Regelung ist kein hoher Aufwand erforderlich. Vielmehr können hierzu einfache bekannte elektronische und elektrische Teile im Steuerglied und im Stellglied verwendet werden.This regulation according to the invention is not very expensive necessary. Rather, this can be done with simple, known electronic and electrical parts in the control member and in the actuator be used.
Versuche haben gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Regelung im allgemeinen die Beschleunigung des Fahrzeuges nicht schlechter, sondern mitunter sogar besser wird. Insbesondere bei Vergasermotoren ist es bekannt, daß diese bei einem zu starken Durchtreten des Gaspedales mitunter zum "Verschlucken" neigen. Ein derartiges "Verschlucken" wird durch die Erfindung nunmehr vermieden. Darüber hinaus wird das Fahren ruhiger und gleichmäßiger. Insbesondere im Stadtverkehr, wobei sehr häufig Beschleunigungen und Verzögerungen auftreten, läßt sich auf diese Weise eine erhebliche Einsparung von Kraftstoff erreichen. Tests have shown that with the control according to the invention, the acceleration of the vehicle is generally not worse, but sometimes even gets better. In particular in the case of carburetor engines, it is known that this occurs when the passage is too strong of the accelerator pedal sometimes tend to "swallow". Such "swallowing" is now made possible by the invention avoided. In addition, driving becomes calmer and smoother. Especially in city traffic, being very Accelerations and decelerations occur frequently, a considerable saving of fuel can be achieved in this way.
Die Erfindung ist dabei sowohl für Benzin- als auch für Dieselmotore geeignet.The invention is for both gasoline and for Suitable for diesel engines.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bewegungen des Gaspedals entgegen der Vollgasstellung unver-In a further development of the invention it is provided that the movements of the accelerator pedal against the full throttle position
zögert mit hohen Drehfrequenzen fürten Elektromotor weiterleitbar sind.hesitates with high rotational frequencies forten electric motor are forwardable.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß beim Gaswegnehmen die Kraftstoffzufuhr sofort entsprechend reduziert wird. Die Drosselklappe reagiert bei diesen Bewegungen somit in herkömmlicher Weise sofort.This measure ensures that the fuel supply is immediately reduced accordingly when the accelerator is released. The throttle valve reacts immediately to these movements in a conventional manner.
Eine einfache und unkomplizierte verlangsamte Weiterleitung der Bewegung des Gaspedales ist gegeben, wenn diese linear erfolgt.A simple and uncomplicated, slowed forwarding of the movement of the accelerator pedal is given when this is linear he follows.
Eine derartige Regelung läßt sich mit einfachen Mitteln durchführen. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich im Bedarfsfalle von der Linearität abzuweichen und z. B. zu Beginn oder am Ende eine schnellere oder langsamere Weiterleitung durchzuführen. Durch eine derartige Maßnahme könnte die erfindungsgemäße Regelung im Bedarfsfalle noch an spezifische Motareigenschaften angepaßt werden.Such a regulation can be carried out with simple means. However, it is of course also possible if necessary deviate from the linearity and z. B. at the beginning or at the end a faster or slower one To carry out forwarding. By means of such a measure, the regulation according to the invention could, if necessary, still be can be adapted to specific engine characteristics.
Es hat sich herausgestellt, daß die Drehfrequenz für die Öffnung der Drosselklappe im allgemeinen ungefähr zwischen einem und fünfzehn Umdrehungen ρ ro Minute betragen sollte. Selbstverständlich sind jedoch im Bedarfsfalle auch hier noch Abweichungen möglich.It has been found that the rotational frequency for opening the throttle valve is generally approximately between one and fifteen revolutions ρ ro minute should be. Of course, if necessary, are also here deviations are still possible.
Als mögliche Drehfrequenzen für die Schließung der Drosselklappe können zwischen 20 und 40 Umdrehungen pro Minute vorgesehen werden. Auch hier sind jedoch im Bedarfsfalle Abweichungen sowohl nach unten als auch nach oben möglich.As possible rotational frequencies for the closing of the throttle valve can be provided between 20 and 40 revolutions per minute. Here too, however, are in case of need Deviations both upwards and downwards are possible.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß beim plötzlichen Durchtreten des Gaspedales (Kick-down) die Bewegung des Gaspedales unverzögert mit hoher Drehfrequenz für den Elektromotor weiterleitbar ist.An advantageous embodiment of the invention consists in that when the accelerator pedal is suddenly depressed (kick-down), the movement of the accelerator pedal is instantaneous high rotational frequency for the electric motor can be passed on.
Bei Motoren, die nicht zum "Verschlucken" neigen, kann auf diese Weise der Fahrer im Bedarfsfalle die elektronische Regelung überbrücken und damit erreichen, daß in herkömmlicher Weise die Bewegung des Gaspedales direkt weitergeleitet wird. Auf diese Weise steht ihm die volle Beschleunigung des Fahrzeuges zur Verfügung, wobei er jedoch in Kauf nehmen muß, daß der Kraftstoffverbrauch damit erheblich erhöht wird.For engines that do not tend to "swallow" in this way the driver can use the electronic one in case of need Bridge control and thus achieve that the movement of the accelerator pedal is passed on directly in a conventional manner will. In this way, the full acceleration of the vehicle is available to him, but he is willing to buy it must take that the fuel consumption is considerable is increased.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Elektromotor ein Schrittmotor ist. Ein Schrittmotor ist für diese Zwecke sehr gut geeignet. Er weist nämlich keine Verschleißteile auf, ist wartungsfrei und temperaturunempfindlich.In an advantageous embodiment of the invention is provided that the electric motor is a stepper motor. A stepper motor is very suitable for this purpose. It has no wearing parts, is maintenance-free and insensitive to temperature.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß zur Erzeugung derFurthermore, it can be provided that to generate the
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niedrigen Frequenz integrierte Operationsverstärker vorgesehen sind.low frequency integrated operational amplifiers are provided.
Selbstverständlich ist es jedoch möglich, im Rahmen der Erfindung diese niedrigen Frequenzen auf andere Weise zu erzeugen.It is of course possible, however, within the framework of the Invention to generate these low frequencies in a different way.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß zur Anzeige der Gaspedalstellung ein Anzeigemodul mit einer Leuchtbandanzeige vorgesehen ist.In a further development of the invention it can be provided that a display module is used to display the accelerator pedal position a light strip display is provided.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sioh weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben, anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.The following is an exemplary embodiment of the invention, from which further features according to the invention result, described in principle based on the drawing.
Es zeigt:It shows:
FIGUR 1: Ein Diagramm zur Erläuterung der elektronischenFIGURE 1: A diagram for explaining the electronic
Regelung.
FIGUR 2: Eine Prinzipdarstellung der elektronischenRegulation.
FIGURE 2: A schematic diagram of the electronic
Regelung.
FIGUR 3: Ein Schaltbild der elektronischen Regelung.Regulation.
FIGURE 3: A circuit diagram of the electronic control.
In der Figur 1 ist ein Diagramm dargestellt, wobei auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate der Drosselklappenwinkel dargestellt ist. Wird nun bei einem bestimmten Drosselklappenwinkel nach der Zeit t,. das Gas-A diagram is shown in FIG. 1, the time on the abscissa and the throttle valve angle on the ordinate is shown. If now, at a certain throttle valve angle, after the time t,. the gas-
pedal in Richtung Vollgasstellung betätigt, so würde sich beim Stand der Technik die Drosselklappe sofort in Richtung vollständige Öffnung (90° Stellung) bewegen. Dies ist durch die gestrichelte Linie 1 dargestellt.If the pedal is operated in the direction of the full throttle position, the throttle valve would immediately move in the direction of the prior art move to full opening (90 ° position). This is shown by the dashed line 1.
Nach der Erfindung hingegen wird die Bewegung des Gaspedales nur verlangsamt mit niedriger Drehfrequenz an den Elektromotor weitergeleitet, so daß erst nach der Zeit t„ die zugehörige Drosselklappenstellung (wie dargestellt, die Vollgasstellung) erreicht wird. Dies wird aus der Linie 2 ersichtlich. Die Öffnung der Drosselklappe erfolgt dabei linear. Selbstverständlich kann jedoch auch ein anderer Verlauf im Bedarfsfalle gewählt werden.According to the invention, however, the movement of the accelerator pedal only slowed down at a low rotational frequency to the electric motor, so that only after the time t "the associated Throttle position (as shown, the full throttle position) is reached. This can be seen from line 2. The throttle valve opens linearly. Of course, a different course can also be used be chosen if necessary.
Wird nun das Gaspedal entgegen der Vollgasstellung bewegt, so wird diese Bewegung unverzögert an die Drosselklappe weitergegeben. Im Idealfalle ist dabei die Zeitverzögerung Null, so daß der Drosselklappenwinkel entsprechend sofort reduziert wird. Dies wird durch die Linie 3 aus dem Diagramm ersichtlich.If the accelerator pedal is now moved against the full throttle position, this movement is immediately applied to the throttle valve passed on. In the ideal case, the time delay is zero, so that the throttle valve angle is correspondingly immediately is reduced. This can be seen from line 3 in the diagram.
Soll beim plötzlichen Durchtreten des Gaspedales, dessen Bewegung unverzögert weitergegeben werden, so würde sich in diesem Falle ebenfalls ein Verlauf entsprechend der Linie 1 einstellen.If, when suddenly stepping on the accelerator pedal, its movement is to be passed on without delay, this would result in this case also set a course according to line 1.
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In der Figur 2 ist die elektronische Regelung im Prinzip dargestellt. Das Gaspedal 4 ist mit einem Sollwertgeber 5 verbunden, dessen Ausgangssignale einem Steuerglied 6 zugeführt werden. Die Drosselklappe 7 ist mit einem Istwertgeber 8 verbunden, der dessen Winkelstellung bestimmt. Die Istwerte des Istwertgebers 8 werden ebenfalls in das Steuerglied 6 eingegeben. Liegt ein Unterschied zwischen dem Sollwert und dem Istwert vor, so wird über ein Stellglied 9 entsprechend ein Elektromotor 10 aktiviert, der die Drosselklappe 7 entsprechend verstellt.Der Elektromotor 10 ist ein Schrittmotor. Selbstverständlich können jedoch im Bedarfsfalle auch andere Motortypen verwendet werden.The electronic control is shown in principle in FIG. The accelerator pedal 4 is equipped with a setpoint generator 5 connected, the output signals of which are fed to a control element 6. The throttle valve 7 is connected to an actual value transmitter 8, which determines its angular position. The actual values of the actual value encoder 8 are also entered into the control member 6. Is there a difference between the setpoint and the actual value before, an electric motor 10 is activated via an actuator 9, which controls the throttle valve 7 The electric motor 10 is a stepper motor. Of course, however, if necessary other types of motors can also be used.
Wird in dem Steuerglied 6 ein größerer Betrag des Sollwerts als deslstwertsfestgestellt, so wird der Elektromotor 10 nur mit niedrigen Drehfrequenzen aktiviert, wodurch die Drosselklappe 7 entsprechend langsam verdreht wird. Auf diese Weise wird die Bewegung des Gaspedales 4 nur verlangsamt an die Drosselklappe 7 weitergegeben.If a larger amount of the setpoint value than deslstwert s is determined in the control member 6, the electric motor 10 is activated only at low rotational frequencies, as a result of which the throttle valve 7 is rotated correspondingly slowly. In this way, the movement of the accelerator pedal 4 is only passed on to the throttle valve 7 in a slowed manner.
Bei einer Rücknahme der Stellung des Gaspedales 4 hingegen wird in dem Steuerglied 6 der Elektromotor TO so aktiviert, daß er mit einer hohen Drehfrequenz die Drosselklappe in Richtung Schließstellung verstellt.In contrast, when the position of the accelerator pedal 4 is withdrawn the electric motor TO is activated in the control member 6 so that it runs at a high rotational frequency Throttle valve adjusted in the direction of the closed position.
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Zur Öffnung der Drosselklappe werden für den Elektromotor 10 Drehfrequenzen zwischen einer und vier Umdrehungen pro Minute gewählt. Zum Schließen hingegen werden Drehfrequenzen zwischen zwanzig und vierzig, vorzugsweise dreißig Umdrehungen pro Minute gewählt.To open the throttle valve, rotational frequencies between one and four revolutions are required for the electric motor 10 chosen per minute. For closing, however, rotational frequencies between twenty and forty, preferably selected thirty revolutions per minute.
Damit der Fahrer die jeweilige Stellung des Gaspedales optisch sieht, ist hierzu das Gaspedal mit einem Anzeigemodul 11 mit einer Leuchtbandanzeige 12 verbunden. Auf der Leuchtbandanzeige wird die entsprechende Gaspedalstellung angezeigt.The accelerator pedal is equipped with a display module so that the driver can visually see the respective position of the accelerator pedal 11 connected to a light strip display 12. The corresponding accelerator pedal position is shown on the light strip display displayed.
In der Figur 3 ist prinzipmäßig das Schaltbild für die elektronische Steuerung dargestellt.In the figure 3 the circuit diagram for the electronic control is shown in principle.
Die Werte des Sollwertgebers 5 und des Istwertgebers 8 werden in den Auswerteinheiten 13 und 14 ausgewertet. Zur Hystereseeinstellung befindet sich zwischen den beiden Auswerteinheiten ein Potentiometer 15. Die beiden Widerstände 16 und 17 dienen zur Anpassung an den TTL-Eingang. Zur Entstörung und Dämpfung dienen Entstör- bzw. Dämpfungskondensatoren 18 und 19. 20 und 21 sind als Nandgatter zum Sperren des Taktes, wenn Ist = Soll vorgesehen.The values of the setpoint generator 5 and the actual value generator 8 are evaluated in the evaluation units 13 and 14. There is a potentiometer 15 between the two evaluation units for setting the hysteresis both resistors 16 and 17 are used to adapt to the TTL input. Serve for interference suppression and damping Interference suppression or damping capacitors 18 and 19. 20 and 21 are used as Nandgates to block the clock, if actual = target provided.
Ein Zahler 22 zählt aufwärts oder abwärts, je nach demA counter 22 counts up or down, as the case may be
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ob der Istwert kleiner oder größer als der Sollwert ist. Dem Zähler ist ein 2 zu 4 Dekoder 23 nachgesehaltet, in dem die Binärcode des Zählers in ein "Drehfeld" umgewandelt werden.whether the actual value is smaller or larger than the setpoint. The counter is followed by a 2 to 4 decoder 23 in which the binary code of the counter is converted into a "rotating field" will.
24 stellt die Gatterschaltung zur Auswahl der hohen oder niederen Frequenz für den Elektromotor darj je nach dem, ob der Istwert kleiner oder größer als der Sollwert ist. Der Widerstand 25 dient zur Begrenzung des Strangstromes. 26 und 28 stellen Inverter- und Anpaßwiderstände dar. Leistungstransistoren 29 dienen zur Ansteuerung des Schrittmotores für die Drosselklappe.24 represents the gate circuit for selecting the high or low frequency for the electric motor, depending on whether the actual value is smaller or larger than the setpoint. The resistor 25 is used to limit the phase current. 26 and 28 represent inverter and matching resistors. Power transistors 29 are used to control the Stepper motor for the throttle valve.
Ein integrierter Operationsverstärker 30 erzeugt mit den Bauteilen 31 - 38 eine Frequenz zum Öffnen der DrosselklappeAn integrated operational amplifier 30, with the components 31-38, generates a frequency for opening the throttle valve
Ein integrierter Zeitgeber 39 erzeugt mit dem Kondensator und dem Potentiometer 41 eine hohe Frequenz zum Schließen der Drosselklappe bei Rücknahme des Gashebels.An integrated timer 39 generates with the capacitor and the potentiometer 41 a high frequency for closing the throttle valve when the throttle lever is withdrawn.
Ein Anzeigemodul 42 mit einer Leuchtbandanzeige zeigt den Sollwert, d. h. die Stellung des Gaspedales an. 43 ist der Meßeingang zum Sollwertpotentiometer 5. Zwölf Leuchtdioden (4 gelbe, 4 grüne und 4 rote) dienen zur optischen Anzeige des Sollwertes.A display module 42 with an illuminated strip display shows the target value, i.e. H. the position of the accelerator pedal. 43 is the one Measurement input to the setpoint potentiometer 5. Twelve light-emitting diodes (4 yellow, 4 green and 4 red) are used for visual display of the setpoint.
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Mit 45 ist der Endschalter dargestellt. Die vier Stränge des Schrittmotors sind mit 27 bezeichnet.The limit switch is shown at 45. The four Strands of the stepper motor are denoted by 27.
Claims (10)
dadurch gekennzeichnet, daß1.) Electronic control of the position of a throttle valve of a carburetor or an injection pump in motor vehicles, the movement of the accelerator pedal being transmitted electrically to the throttle valve and the throttle valve being actuated via an electric motor, with a setpoint generator on the accelerator pedal, a control element and one with the electric motor connected actuator
characterized in that
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|---|---|---|---|
| DE19813135479 DE3135479A1 (en) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | Electronic control of the position of a throttle valve |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19813135479 DE3135479A1 (en) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | Electronic control of the position of a throttle valve |
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|---|---|
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Family
ID=6141106
Family Applications (1)
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| DE19813135479 Withdrawn DE3135479A1 (en) | 1981-09-08 | 1981-09-08 | Electronic control of the position of a throttle valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
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