DE3421897A1 - Verfahren zum bestimmen des anlagezustandes der hauptdrosselkinematik an einem drosselklappenansteller - Google Patents
Verfahren zum bestimmen des anlagezustandes der hauptdrosselkinematik an einem drosselklappenanstellerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Anlagezustandes der in Drosselschließrichtung unter Feder
vor spannung stehenden Hauptdrosselkinematik einer Brennkraftmaschine an einem durch Steuersignale betriebsparameterabhängig
verstellbaren, als Anschlag ausgebildeten Drosselklappenansteller.
Es ist bekannt, zum Feststellen des Leerlauf- bzw. Anlagezustandes
der Hauptdrosselkinematik am Drosselklappenansteller an dessen mit der Hauptdrosselkinematik in Eingriff
kommenden Stößel einen elektromechanischen Kontaktgeber vorzusehen. Ein solcher Schalter ist sehr anfällig,
da er großen Kräften ausgesetzt ist und vielfach von der an dieser Stelle herrschenden Atmosphäre angegriffen wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff genannten Art so
auszubilden, daß zur Feststellung des Anlagezustandes auf einen Kontaktgeber bzw. Schalter im gegenseitigen Eingriff
sbereich der Drosselklappenkinematik und des Drosselklappenanstellers
verzichtet werden kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß der jeweilige Anlagezustand durch Aufprüfvorgänge abgefragt wird, indem der Drosselklappenansteller
mit in Öffnungsrichtung der Hauptdrosselkinematik gerichteten Steuersignal-Impulsen beaufschlagt wird, die einerseits
bei abgehobener Drosselklappenkinematik sicher zu einer Lageverstellung führen sowie andererseits bei
anliegender Drosselklappenkinematik keine Lageverstellung
des Drosselklappenanstellers bewirken, und daß die jeweilige Systemreaktion als Maß für den Aniagezustand ausgewertet
wird.
Im Leerlaufzustand, also bei freigegebenem Gaspedal,
liegt die Drosselklappenkinematik am Drosselklappenansteller an, während sie bei Teil- oder Vollast, also bei
niedergedrücktem Gaspedal, vom Drosselklappenansteller abgehoben
ist. Somit müssen im Leerlaufzustand bei einer Lageverstellung des Drosselklappenanstellers in Öffnungsrichtung der Drosselklappenkinematik größere Widerstände
überwunden werden; die Erfindung geht von dem Gedanken aus, diese Unterschiede durch die genannten Maßnahmen so
auszuwerten, daß eine definierte Aussage über den jeweiligen Anlagezustand möglich ist. Sobald beim Beaufschlagen
mit den Steuersignal-Impulsen als Systemreaktion eine Lageverstellung erfolgt, wird hierdurch zum Ausdruck
gebracht, daß die Drosselklappenkinematik vom Drosselklappenansteller
abgehoben hat, während bei fehlender Lageverstellung der Leerlaufzustand vorliegt. Dieses Verfahren
ist äußerst einfach, da es lediglich eine geeignete Impulsbeaufschlagung bereits vorhandener Komponenten und eine
Auswertung der Systemreaktion erfordert.
In weiterer Ausgestaltung wird es im Zusammenhang mit einem elektropneumatischen, in Drosselöffnungsrichtung unter
Federvorspannung stehenden Membrandosen-Drosselklappenansteller mit einem unterdruck- sowie volumenvariablen
Arbeitsdruckraum und mit hieran angeschlossenen Belüftungssowie Unterdruckventilen bevorzugt, die Belüftungs-
und Unterdruckventile durch solche Steuersignal-Impulse wechselseitig zu öffnen und zu schliessen, aufgrund
derer die Weg-Druck-Hysterese des Systems bei abgehobener Drosselklappenkinematik mit dem Ergebnis einer Lageverstellung
sicher überbrückt und bei anliegender Drosselklappenkinematik ohne Lageverstellung mit Sicherheit
nicht überbrückt wird. Das bei Anlage der Drosselklappen-
kinematik am Drosselklappenansteller wirksame Gesamtsystem
hat eine größere Weg-Druck-Hysterese als der bei Teil- oder Vollast allein wirksame Drosselklappenansteller.
Demnach benötigt das Gesamtsystem (im Leerlauf) zum Erzielen von Lageverstellungen größere Druckschwankungen
als der Drosselklappenansteller (bei Teil- oder Vollast). Somit kann der Anlagezustand in einfacher Weise durch
entsprechende Druckschwankungen im Drosselklappenansteller festgestellt werden.
Wenn ein derartiger elektropneumatischer Drosselklappenansteller in bekannter Weise einen Lagerückmelder enthält,
wird es ferner bevorzugt, die Systemreaktion an diesem zu erfassen. Vorzugsweise wird dabei ein Schwellenwert
für die Lageverstellung vorgesehen. Dadurch kann der für Steuerungs-, Regelungs- oder Anzeigezwecke ohnehin
vorhandene Lagerückmelder gleichzeitig für das Erfassen der aufρrufbedingten Systemreaktion ausgenutzt werden.
Durch Vorgabe eines geeigneten Schwellenwertes ist es beispielsweise möglich, eine zu erfassende Lageverstellung
von Fehlsignalen infolge von Erschütterungen zu unterscheiden.
Im Zusammenhang mit einem elektromotorischen Drosselklappenansteller
wird es bevorzugt, die Systemreaktion durch Auswerten des Anlauf- bzw. Betriebsstroms und/oder der
Motorspannung und/oder der zwischen dem Beginn der Steuersignal-Impulse und dem Beginn der Lageverstellung liegenden
Zeitverzögerung zu erfassen. Wegen des größeren mechanischen Widerstandes bei anliegender Drosselklappenkinematik
ergibt sich für den Elektromotor ein größerer Anlaufstrom als bei abgehobener Drosselklappenkinematik (Teil-
oder Vollast). Außerdem ergibt sich für diesen Betriebzustand
eine größere Zeitverzögerung bis zum Beginn der Lageverstellung. Diese Unterschiede können ebenfalls
leicht erfaßt und zum Bestimmen des Anlagezustandes herangezogen werden.
Bei Einsatz eines elektromotorischen Drosselklappenanstellers
mit einem der Hauptdrosselkinematik zugeordneten Lagemelder, wie einem Potentiometer an der Hauptdrossel,
wird es bevorzugt, die Zeitverzögerung durch Auswerten der Signale am Lagemelder zu erfassen. Dieser kann somit
gleichzeitig für mehrere Aufgaben ausgenutzt werden, und es sind keine gesonderten Mittel zum Erfassen der Lageverstellung
erforderlich.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß Schwellenwerte für den Anlauf- bzw. Betriebsstrom
und/oder die Motorspannung und/oder die Zeitverzögerung
vorgesehen werden. Hierdurch ist es in Abhängigkeit beliebiger Einflußgrößen möglich, die Betriebszustände
bei anliegender und abgehobener Drosselklappenkinernatik klar voneinander zu unterscheiden.
Gernäß einer weiteren Ausführungsvariante wird es bevorzugt,
die Länge und/oder Größe der Steuersignal-Impulse und/oder die Schwellenwerte von äußeren Einflußgrößen,
wie Temperatur und Betriebsspannung abhängig zu machen. Dies ermöglicht ein adaptives Nachregeln und ein bedarfsgerechtes
Anpassen an variable äußere Einflußgrößen. Beispielsweise wird es bei einer Vergrößerung der Betriebsspannung
im Zusammenhang mit einem elektromotorischen Drosselklappenansteller zweckmäßig sein, die Länge
und/oder Größe der Steuersignal-Impulse zu vermindern und/oder den Strom-Schwellwert zu vergrößern. Umgekehrte
Verhältnisse liegen bei einer Temperaturerhöhung vor.
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Statt dessen oder zusätzlich ist es auch möglich, daß die Länge und/oder Größe der Steuersignal-Impulse und/oder
die Schwellenwerte vom jeweiligen Betriebszustand des Drosselklappenanstellers abhängig gemacht werden. Hierdurch
ist es beispielsweise möglich, eine Änderung der betreffenden Größen in Abhängigkeit von der jeweiligen
Auslenkung des Drosselklappenanstellers vorzusehen, um hierdurch systemeigene Abhängigkeiten auszugleichen, wie
eine Abhängigkeit der Weg-Druck-Hysterese eines elektropneumatischen
Drosselklappenanstellers von der Auslenkung.
Damit stets ein einwandfreier Betrieb gewährleistet ist, kann es ferner vor einer Inbetriebnahme aber auch wiederholt
zweckmäßig sein, daß beim Eichen die Länge und/oder die Größe der Steuersignal-Impulse und/oder die Schwellenwerte
von größeren Werten ausgehend so abgesenkt werden, daß bei anliegender Drosselklappenkinematik gerade keine
Systemreaktion erfolgt.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsvariante besteht darin, daß nur dann, wenn aufgrund der Steuersignal-Impulse
eine Systemreaktion in Öffnungsrichtung der Hauptdrossel erfolgt, anschließend eine diesen Bewegungsvorgang
kompensierende Steuersignal-Irnpulsbeaufschlagung durchgeführt wird. Die kompensierende Impulsbeaufschlagung erfolgt
somit nur dann, wenn zuvor eine Lageversteliung aufgetreten ist, was für den Teil- oder Vollastzustand
bei abgehobener Drosselklappenkinematik zutrifft. Wenn dagegen im Leerlaufzustand wegen der größeren mechanischen
Belastung keine Lageverstellung erfolgt, sollte die kompensierende Steuersignal-Impulsbeaufschlagung entfallen,
damit der Drosselklappenansteller nicht bei jedem Aufprüfvorgang in Schließrichtung der Drosselklappenkinematik
fortschreitend zurückgezogen wird.
Außerdem werden die Aufprufvorgänge bevorzugt in bestimmten
Zeitabständen, wie nach jeweils 20 Millisekunden, wiederholt. Hierdurch wird sichergestellt, daß praktisch
fortlaufend eine Aussage über den Anlagezustand vorliegt und daß gleichzeitig eine ständige Betriebsbereitschaft
des Drosselklappenanstellers für eventuelle Verstellvorgänge vorhanden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Gesamtansicht einen elektropneumatischen
Drosselklappenansteller und eine diesem zugeordnete Drosselklappenkinematik, deren Anlagezustand
am Drosselklappenansteller mit dem erfindungsgemäßen Verfahren festzustellen ist;
Fig. 2 in einer schematischen Blockdarstellung das Prinzip der Signalverarbeitung bei dem System gemäß
Fig. 1;
Fig. 3 in einer schematischen Gesamtansicht einen elektromotorischen
Drosselklappenansteller und eine Drosselklappenkinematik, deren Anlage am Drosselklappenansteller
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren festzustellen ist; und
Fig. 4 in einer schernatischen Darstellung das Prinzip der
Motoransteuerung und der Signalverarbeitung bei dem System gemäß Fig. 3.
Gemäß Fig. 1 ist ein elektropneumatischer Drosselklappenansteller
1 in Form einer Membrandose ausgebildet und mit einer beweglichen Membran 2 versehen, die einen über eine
Öffnung B mit der freien Atmosphäre belüfteten Raum 3 von einem Arbeitsdruckraum 4 trennt. Die Membran 2 ist mit
einer nach außen geführten Membranstange 5 versehen, die durch eine Druckfeder 6 im Sinne einer Vergrößerung des
Arbeitsdruckraums 4 vorgespannt wird. Eine Drosselklappenkinematik 7 ist mit einem nicht näher bezeichneten Gashebel-Gestänge
versehen und mittels einer Zugfeder 8 in Anlagerichtung an der Membranstange 5 vorgespannt.
Der Drosselklappenansteller 1 besitzt ein mittels eines ersten Signals Sl ansteuerbares Magnetventil 9 und ein
mittels eines zweiten Signals S2 ansteuerbares Magnetventil 10. Beide Magnetventile münden in den Arbeitsdruckraum
und werden eingangsseitig mit Unterdruck p.. bzw. mit Atmosphärendruck p. beaufschlagt. Ein der Membranbewegung
folgender Stößel 11 trägt endseitig einen schleiferartigen Abgriff 12, der an einer vom Lageistwert
der Membran 2 abhängigen Stelle einen strombeaufschlagten
Widerstand (Potentiometer) 13 mit einer Schleiferbahn 14 verbindet. Von der Schleiferbahn 14 wird ein dem Lageistwert
der Membran 2 entsprechendes drittes Signal S3 abgenommen.
Gemäß Fig. 2 werden die Signale Sl und S2 von einem Steuerkreis 15 erzeugt, dem eingangsseitig für die einzelnen
Verstellvorgänge zumindest ein Steuersignal Bl, bei jedem AufρrufVorgang zumindest ein Abfragesignal B2 und gegebenenfalls
weitere Betriebsparameter-Signale B3 zugeführt werden können. Von den Eingangssignalen hängt es dann ab,
ob die Signale Sl oder S2 in einer für den gewünschten Verste11Vorgang entsprechenden Länge oder für den Aufprüfvorgang
als kurze Signalimpulse einzeln oder wechselsei-
tig erzeugt werden. Das dritte oder Lageistwertsignal S3 wird einem Auswertekreis 16 zugeführt, um hieraus die
fehlende oder vorhandene Systemreaktion festzustellen und
ausgangsseitig gegebenenfalls ein viertes Signal S4 zu erzeugen, das den Anlagezustand der Drosselklappenkinematik
am Drosselklappenansteller repräsentiert. Dabei kann der Auswertekreis 16 einen Signal-Schwellenwert für die
Lageverstellung aufweisen, der überdies noch durch Betriebsparameter und/oder äußere Einflüsse adaptiv nachgeregelt
werden kann.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 enthält einen elektromotorischen Drosselklappenansteller, an dem die bereits genannte
Drosselklappenkinematik 7 zur Anlage kommen kann. Der Drosselklappenansteller weist einen Elektromotor 17
auf, der mit einem in Führungen 20 linear beweglichen Drosselklappenanschlag 18 über eine Verzahnung 19 in Antriebseingriff
steht.
Wie es in Fig. 3 näher dargestellt wird, ist die Drosselklappenkinematik
7 über ein gestängeartiges Antriebsglied 22 mit einer exzentrischen Anlenkung 23 einer angedeuteten
schwenkbaren Hauptdrossel 21 verbunden. Wenn das Drosselklappengestänge 7 mit Hilfe des Gaspedals betätigt
wird, erfolgt somit ein entsprechendes Öffnen oder Schließen der Hauptdrossel 21. Dieser kann ein Drosselklappenpotentiometer
24 zugeordnet sein, von dem ein Signal S8 für die Position der Hauptdrossel 21 abgenommen
werden kann.
Gemäß Fig. 4 kann der Elektromotor 17 über seine Klemmen
a, b und ein Stromerfassungsglied 25 von einer Batterie 26 mit Strom beaufschlagt werden, und zwar über eine erste
Schaltergruppe 27, 28 in der einen Stromflußrichtung und über eine Schaltergruppe 29, 30 in der entgegengesetzten
Stromflußrichtung. Die beiden Schaltergruppen können durch Signale S5 bzw. S6 angesteuert werden, die im
Prinzip die gleiche Wirkung wie die Signale Sl bzw. S2 aus den Fig. 1 und 2 haben und gemäß Fig. 4 von einem dem
Steuerkreis 15 nach Fig. 1 entsprechenden Steuerkreis 31 in Abhängigkeit der bereits genannten Eingangssignale erzeugt
werden. Ein von dem Stromerfassungsglied 25 erhaltenes Signal S7 und/oder das Signal S8 aus Fig. 3 werden
einem dem Auswertekreis 16 entsprechenden Auswertekreis 32 zugeführt, von dem ein dem Signal S4 nach Fig. 2
entsprechendes Signal S9 für den Anlagezustand der Drosselklappenkinematik 7 erzeugt wird.
Ein normales Verstellen des elektromotorischen Drosselklappenanstellers
18 kann dadurch erfolgen, daß das Signal S5 bzw. S6 in der erforderlichen Länge erzeugt wird,
damit sich der Elektromotor 17 ausreichend weit in der einen oder anderen Richtung drehen kann. Wenn dagegen ein
Aufprüfvorgang für den Anlagezustand erforderlich ist, braucht der Elektromotor 17 nur in Öffnungsrichtung der
Drosselklappenkinematik 7 (oder auch wechselseitig) mit kurzen Steuersignal-Impulsen beaufschlagt zu werden, um
durch Erfassen des Signals S7 und/oder des Signals S8 die Systemreaktion hierauf festzustellen. Bei dem Signal S7
wird davon ausgegangen, daß der Anlauf- oder Betriebsstrom des Elektromotors bei anliegender Drosselklappenkinematik
7 größer ist als bei Teil- oder Volllast. Beim
Signal S8 wird davon ausgegangen, daß die Zeitverzögerung bis zum Beginn einer Lageverstellung der Hauptdrossel 21
bei anliegender Drosselklappenkinematik 7 größer ist als boi Teil- oder Vollast. Statt des Signals S7 kann gegebenenfalls
auch die Motorspannung am Elektromotor 17 ausgewertet
werden.
Auch bei dem System nach Fig. 3 ist es möglich, im Auswertekreis 32 geeignete Schwellenwerte vorzusehen und diei;e
gegebenenfalls in Abhängigkeit von Betriebsparametern bzw. äußeren Einflußgrößen adaptiv nachzuregeln.
Sofern kein Drosselklappenpotentiometer 24 vorhanden ist,
kann entweder eine rein elektrische Auswertung durchgeführt oder es muß die Systemreaktion am Drosselklappenansteller
selbst festgestellt werden, z.B. mit Hilfe eines dort vorgesehenen Lagepotentiometers.
Die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen
stellen lediglich Beispiele für solche Systeme dar, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht werden
kann. Dabei wird stets davon ausgegangen, daß wiederholt Aufprüfvorgänge mit Hilfe einzelner Steuersignal-Impulse
durchgeführt werden und daß aus der jeweiligen Systemreaktion auf den Anlagezustand der Drosselklappenkinematik
am Drosselklappenansteller geschlossen wird.
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Claims (1)
- Dr.-Ing. Reimar.fcqpig1..,1 ,„: Dipping. Klaus BergenWilhelm-Tell-Stn. 14 4ODO Düsseldorf 1 Telefon 397OSB Patentanwälte12. Juni 1984
35 507 BPierburg GmbH & Co.KG, Leuschstraße 1,
4040 Neuss 1UNDRobert Bosch GmbH, Robert-Bosch-Platz 1,
7016 Gerlingen"Verfahren zum Bestimmen des Anlagezustandes der Hauptdrosselkinematik an einem Drosselklappenansteller"Patentansprüche:1.) Verfahren zum Bestimmen des Anlagezustandes der in Drosselschließrichtung unter Federvorspannung stehenden Hauptdrosselkinematik einer Brennkraftmaschine an einem durch Steuersignale betriebsparameterabhängig verstellbaren, als Anschlag ausgebildeten Drosselklappenansteller, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Anlagezustand durch Aufprüfvorgänge abgefragt wird, indem der Drosselklappenansteller mit in Öffnungsrichtung der Hauptdrosselkinematik gerichteten Steuersignal-Impulsen beaufschlagt wird, die einerseits bei abgehobener Drosselklappenkinematik sicher zu einer Lageverstellung führen sowie andererseits bei anliegender Drosselklappenkinematik keine Lageverstellung des Drosselklappenanstellers bewirken, und daß die jeweilige Systemreaktion als Maß für den Anlagezustand ausgewertet wird.2. Verfahren nach Anspruch 1 für einen elektromagnetischen, in Drosselöffnungsrichtung unter Federvorspannung stehenden Membrandosen-Drosselklappenansteller mit einem unterdruck- sowie volumenvariablen Arbeitsdruckraum und mit hieran angeschlossenen Belüftungs- sowie Unterdruckventilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungs- und Unterdruckventile durch solche Steuersignal-Impulse wechselseitig geöffnet und geschlossen werden, aufgrund derer die Weg-Druck-Hysterese des Systems bei abgehobener Drosselklappenkinematik mit dem Ergebnis einer Lageverstellung sicher überbrückt und bei anliegender Drosselklappenkinematik ohne Lageverstellung mit Sicherheit nicht überbrückt wird.3. Verfahren nach Anspruch 2 für einen elektropneumatischen Drosselklappenansteller mit Lagerückmelder, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemreaktion am Lagerückmelder erfaßt wird.4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein Schwellenwert für die Lageverstellung vorgesehen wird.5. Verfahren nach Anspruch 1 für einen elektromotorischen Drosselklappenansteller, dadurch gekennzeichnet, daß die Systemreaktion durch Auswerten des Anlauf- bzw. Betriebsstroms und/oder der Motorspannung und/oder der zwischen dem Beginn der Steuersignal-Impulse und dem Beginn der Lageverstellung liegenden Zeitverzögerung erfaßt wird.6. Verfahren nach Anspruch 5 für einen elektromotorischen Drosselklappenansteller mit einem der Hauptdrosselkinematik zugeordneten Lagemelder, wie einem Potentiometer an der Hauptdrossel, dadurch gekennze ichne t, daß die Zeitverzögerung durch Auswerten der Signale am Lagerneider erfaßt wird.7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schwellenwerte für den Anlauf- bzw. Betriebsstrom und/oder die Motorspannung und/oder die Zeitverzögerung vorgesehen werden.8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und/oder Größe der Steuersignal-Impulse und/oder die Schwellenwerte von äußeren Einflußgrößen, wie Temperatur und Betriebsspannung, abhängig gemacht werden.9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis8, dadurch gekennze ichne t, daß die Länge und/oder Größe der Steuersignal-Impulse und/oder die Schwellenwerte vom jeweiligen Betriebszustand des Drosselklappenanstellers abhängig gemacht werden.10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eichen die Länge und/oder die Größe der Steuersignal-Impulse und/oder die Schwellenwerte von größeren Werten ausgehend so abgesenkt werden, daß bei anliegender Drosselklappenkinematik gerade keine Systemreaktion erfolgt.-A-11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis10, dadurch gekennzeichnet, daß nur dann, wenn aufgrund der Steuersignal-Impulse eine Systemreaktion in Öffnungsrichtung der Hauptdrossel erfolgt, anschließend eine diesen Bewegungsvorgang kompensierende Steuersignal-Impulsbeaufschlagung durchgeführt wird.12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufprüfvorgänge in bestimmten Zeitabständen, wie nach jeweils 20 Millisekunden, wiederholt werden.
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1987
- 1987-12-30 MY MY339/87A patent/MY8700339A/xx unknown
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Publication number | Publication date |
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IT8548199A0 (it) | 1985-06-11 |
IT1182756B (it) | 1987-10-05 |
GB2160337B (en) | 1987-07-29 |
MY8700339A (en) | 1987-12-31 |
GB2160337A (en) | 1985-12-18 |
GB8514393D0 (en) | 1985-07-10 |
FR2566048A1 (fr) | 1985-12-20 |
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8130 | Withdrawal |