EP1608869B1 - Brennkraftmaschine mit einem speichereinspritzsystem - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einem speichereinspritzsystem Download PDF

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EP1608869B1
EP1608869B1 EP04718200A EP04718200A EP1608869B1 EP 1608869 B1 EP1608869 B1 EP 1608869B1 EP 04718200 A EP04718200 A EP 04718200A EP 04718200 A EP04718200 A EP 04718200A EP 1608869 B1 EP1608869 B1 EP 1608869B1
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pressure
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Kai-Uwe MÜNCH
Rolf Preuss
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Deutz AG
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    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/02—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively
    • F02M63/0225—Fuel-injection apparatus having a common rail feeding several injectors ; Means for varying pressure in common rails; Pumps feeding common rails
    • F02M63/023—Means for varying pressure in common rails
    • F02M63/0235—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure
    • F02M63/025—Means for varying pressure in common rails by bleeding fuel pressure from the common rail
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    • F02M59/08—Pumps specially adapted for fuel-injection and not provided for in groups F02M39/00 -F02M57/00, e.g. rotary cylinder-block type of pumps of reciprocating-piston or reciprocating-cylinder type characterised by two or more pumping elements with conjoint outlet or several pumping elements feeding one engine cylinder
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Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine having an injection system, which is designed as a high-pressure storage system, wherein at least one high-pressure pump is connected via a high-pressure supply line with a tubular high-pressure accumulator, which laterally offset from the associated injectors arranged connecting pieces, where high pressure lines are connected, the valve-controlled Establish flow connections to injectors used in the cylinder head of the internal combustion engine, which protrude into working spaces formed by the cylinders, the piston and the cylinder head.
  • Such an internal combustion engine is known from EP-A-0 507 191.
  • This internal combustion engine has a tubular high-pressure accumulator, which is attached to the internal combustion engine and is connected via two lines of equal length with a plurality of fuel pumps. With this memory, the injection elements of the individual cylinders are also connected via lines of equal length.
  • Another internal combustion engine is known from DE 199 365 34 A1.
  • This internal combustion engine has a tubular high-pressure accumulator which is attached to the internal combustion engine.
  • the peculiarity of this tubular high-pressure accumulator is that a continuous terminal block is formed on the high-pressure accumulator or connecting pieces are formed, which are designed so wide that the holes for connecting the high-pressure lines can be positioned at various points of the connecting piece. This should enable the use of a high-pressure storage blank for similar internal combustion engines.
  • the invention has for its object to provide an internal combustion engine with a high-pressure storage system, in which the variety of parts in a simple assembly of the injection system is low.
  • the connecting pieces are arranged laterally offset from the associated injection valves, and that the absolute extent of the offset in all injectors of a row of cylinders of the internal combustion engine is the same.
  • the lateral offset of the connecting piece, relative to the associated injection valves, which are each provided with an electrically actuated control block and are preferably used centrally to the associated cylinders in the cylinder head cylinder preferably a common cylinder head allows easy installation of the components of the injection system, there For example, first the injectors with optional laterally led out of the cylinder head high-pressure line connections and the tubular high-pressure accumulator are mounted and then the corresponding high-pressure lines between the injectors or the high-pressure line connections and the high-pressure storage system can be easily used later by the lateral offset of the connections.
  • the high pressure accumulator system is located in close proximity to the injectors to keep the length of the high pressure lines short to provide a hydraulically rigid injection system. Due to the fact that the absolute extent of the offset in all cylinders of a cylinder bank is the same and, in particular, corresponds to the spacing of the injection valves in the cylinder head, the injection lines can at least all be of the same length. This is advantageous for tuning the injection system.
  • the offset in at least one end-side cylinder is different from the orientation of the offset in the other cylinders. This design ensures that the high-pressure storage system is compact and, in particular, does not extend beyond a row of cylinders.
  • two differently shaped high pressure lines for the cylinder bank of the internal combustion engine are present. This is the case when the injection valves are provided with a lateral high-pressure line connection and this is pivoted at an angle to the transverse axis of the cylinder head. If the high-pressure line connection is aligned exactly transversely to the longitudinal axis of the cylinder head, all the high-pressure lines can be shaped identically in an alternative embodiment.
  • the at least one high-pressure pump is close to the cylinder head in a housing, preferably the crankcase of the internal combustion engine, used and is actuated by an injection pump cam which is arranged on the gas exchange camshaft of the internal combustion engine.
  • two high-pressure pumps spaced next to each other, are assigned to adjacent cylinders. This makes it possible to resort to compact low-cost high-pressure pumps. Furthermore, through the use of two high-pressure pumps equalization of the pressure build-up in the high-pressure accumulator is achieved.
  • the high-pressure supply lines which connect the high-pressure pumps to the high-pressure accumulator are of the same design. As a result, the component cost is minimized here.
  • a control block for controlling or regulating the to be set in the high-pressure accumulator Fuel pressure input side of the arranged at least one high-pressure pump.
  • the control block is arranged next to a high-pressure pump or between the two high-pressure pumps.
  • the control block may be integrated in the console of the fuel filter. This design provides a very compact injector.
  • the single FIGURE shows an overall view of the essential components of the storage injection system according to the invention.
  • fuel is conveyed from a fuel tank, not shown, via a supply line 2 in the console 3 of a fuel filter 4 in cup design.
  • the fuel is introduced via a feed line 5 into a control block 6.
  • the control block 6 includes a pressure control valve and a constantly evacuating a small amount of fuel zero delivery throttle, wherein the discharged from the pressure control valve and the zero feed throttle amount of fuel is discharged into a return line 9.
  • the pressure control valve of the two high-pressure pumps 7a, 7b determined via a supply line 8 fuel quantity.
  • Abzu tenunder fuel is returned via the return line 9 in the console 3 of the fuel filter 4.
  • the high-pressure pumps 7a, 7b are connected to a tubular high-pressure accumulator 11 via similarly designed high-pressure supply lines 10a, 10b. Furthermore, connecting pieces 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f are provided on the high-pressure accumulator 11, to which high-pressure lines 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f are fastened, which are connected to injectors or high-pressure line connections, not shown.
  • the high-pressure accumulator 11 is fixed via fasteners 14a, 14b, 14c to the internal combustion engine, in particular to the cylinder head.
  • the high-pressure accumulator 11 has a connection for a pressure sensor 15 and, opposite, a connection for a diversion line 16, which is connected to the return line 9.
  • the connection for the diversion line 16 is preceded by a pressure limiting valve 17.
  • the high-pressure pumps 7a, 7b are inserted directly into the crankcase of the internal combustion engine and have roller tappets 18 which roll on injection pump cams which are arranged on the camshaft of the internal combustion engine between the gas exchange cams of a cylinder unit.
  • the gas exchange sockets, the injection pump cam and bearing areas of a cylinder unit adjacent to the gas exchange socks form a continuous unit without punctures.
  • These high-pressure pumps 7a, 7b each have a plunger actuated by the roller tappet 18, which plunger is designed without a control edge and thus always conveys a predetermined quantity of fuel when appropriately supplied.
  • the fuel pressure in the high-pressure accumulator 11 is controlled by the pressure regulating valve of the control block 6 by controlling the amount of fuel supplied to the high-pressure pumps 7a, 7b.
  • the control block 6 is arranged in the illustrated embodiment between the high-pressure pumps 7a, 7b. In an alternative embodiment, this control block 6 may also be integrated into the console 3 of the fuel filter 4.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem, das als Hochdruck-Speichersystem ausgebildet ist, wobei zumindest eine Hochdruckpumpe über eine Hochdruckversorgungsleitung mit einem rohrförmigen Hochdruckspeicher verbunden ist, der seitlich versetzt zu den zugehörigen Einspritzventilen angeordnete Anschlussstutzen aufweist, an denen Hochdruckleitungen angeschlossen sind, die ventilgesteuert Strömungsverbindungen zu in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingesetzten Einspritzventilen herstellen, die in von den Zylindern, den Kolben und dem Zylinderkopf gebildeten Arbeitsräumen hineinragen.
  • Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der EP-A-0 507 191 bekannt. Diese Brennkraftmaschine weist einen rohrförmigen Hochdruckspeicher auf, der an der Brennkraftmaschine befestigt wird und über zwei gleichlange Leitungen mit mehreren Kraftstoffpumpen verbunden ist. Mit diesem Speicher sind die Einspritzelemente der einzelnen Zylinder ebenfalls über gleichlange Leitungen verbunden.
  • Eine weitere Brennkraftmaschine ist aus der DE 199 365 34 A1 bekannt. Diese Brennkraftmaschine weist einen rohrförmigen Hochdruckspeicher auf, der an der Brennkraftmaschine befestigt wird. Die Besonderheit dieses rohrförmigen Hochdruckspeichers liegt darin, dass eine durchgehende Anschlussleiste an den Hochdruckspeicher angeformt ist oder aber Anschlussstutzen angeformt sind, die so breit ausgeführt sind, dass die Bohrungen zum Anschluss der Hochdruckleitungen an verschiedenen Stellen der Anschlussstutzen positioniert werden können. Dadurch soll die Verwendung eines Hochdruckspeicherrohlings für ähnliche Brennkraftmaschinen ermöglicht werden.
  • Schließlich ist noch aus der DE 197 31 643 A1 eine Brennkraftmaschine bekannt, die zwei rohrförmige Hochdruckspeicher aufweist, wobei einer der beiden Hochdruckspeicher direkt mit einer Hochdruckpumpe verbunden ist. Der jeweils andere Hochdruckspeicher ist über eine Querleitung mit dem direkt mit der Pumpe verbundenen Hochdruckspeicher gekoppelt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einem Hochdruck-Speichersystem bereitzustellen, bei der die Teilevielfalt bei einer einfachen Montage des Einspritzsystems gering ist.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Anschlussstutzen seitlich versetzt zu den zugehörigen Einspritzventilen angeordnet sind, und dass das absolute Maß des Versatzes bei allen Einspritzventilen einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine gleich ist. Der seitliche Versatz der Anschlussstutzen, bezogen zu den zugehörigen Einspritzventilen, die mit je einem elektrisch betätigten Steuerblock versehen sind und bevorzugt mittig zu den zugehörigen Zylindern in den bevorzugt gemeinsamen Zylinderkopf der Zylinder einer Zylinderreihe eingesetzt sind, ermöglicht eine problemlose Montage der Bauteile des Einspritzsystems, da beispielsweise zunächst die Einspritzventile mit gegebenenfalls seitlich aus dem Zylinderkopf herausgeführten Hochdruckleitungsanschlüssen und der rohrförmige Hochdruckspeicher montiert werden und anschließend die entsprechenden Hochdruckleitungen zwischen den Einspritzventilen beziehungsweise den Hochdruckleitungsanschlüssen und dem Hochdruck-Speichersystem durch den seitlichen Versatz der Anschlüsse problemlos nachträglich eingesetzt werden können. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das Hochdruck-Speichersystem in räumlicher Nähe zu den Einspritzventilen angeordnet ist, um die Länge der Hochdruckleitungen zur Schaffung eines hydraulisch steifen Einspritzsystems kurz zu halten. Dadurch, dass das absolute Maß des Versatzes bei allen Zylindern einer Zylinderreihe gleich ist und insbesondere dem Abstand der Einspritzventile in dem Zylinderkopf entspricht, können die Einspritzleitungen zumindest alle gleich lang ausgebildet sein. Dies ist zur Abstimmung des Einspritzsystems vorteilhaft.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist der Versatz bei zumindest einem endseitigen Zylinder unterschiedlich zu der Ausrichtung des Versatzes bei den übrigen Zylindern angeordnet. Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, dass das Hochdruck-Speichersystem kompakt ausgebildet ist und sich insbesondere nicht über eine Zylinderreihe hinaus erstreckt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwei unterschiedlich geformte Hochdruckleitungen für die Zylinderreihe der Brennkraftmaschine vorhanden. Dies ist dann der Fall, wenn die Einspritzventile mit einem seitlichen Hochdruckleitungsanschluss versehen sind und dieser um einen Winkel zu der Querachse des Zylinderkopfs geschwenkt ist. Ist der Hochdruckleitungsanschluss genau quer zu der Längsachse des Zylinderkopfs ausgerichtet, können in alternativer Ausbildung alle Hochdruckleitungen gleich geformt sein.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die zumindest eine Hochdruckpumpe zylinderkopfnah in ein Gehäuse, vorzugsweise das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, eingesetzt und wird von einem Einspritzpumpennocken betätigt, der auf der Gaswechselnockenwelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Diese Ausbildung ermöglicht wiederum einen sehr kompakten Aufbau der Brennkraftmaschine und benötigt insbesondere keine zusätzlichen Antriebsvorrichtungen für die Hochdruckpumpe.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zwei Hochdruckpumpen, beabstandet nebeneinander liegend, benachbarten Zylindern zugeordnet. Dadurch kann auf kompakte kostengünstige Hochdruckpumpen zurückgegriffen werden. Weiterhin wird durch die Verwendung von zwei Hochdruckpumpen eine Vergleichmäßigung des Druckaufbaus in dem Hochdruckspeicher erreicht.
  • In weiterer Ausgestaltung sind die Hochdruck-Versorgungsleitungen, die die Hochdruckpumpen mit dem Hochdruckspeicher verbinden, gleich ausgebildet. Dadurch ist auch hier der Bauteileaufwand minimiert.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist ein Steuerblock zur Steuerung bzw. Regelung des in dem Hochdruckspeicher einzustellenden Kraftstoffdrucks eingangsseitig der zumindest einen Hochdruckpumpe angeordnet. Dabei ist der Steuerblock neben der einen Hochdruckpumpe oder zwischen den beiden Hochdruckpumpen angeordnet. Alternativ kann der Steuerblock in die Konsole des Kraftstofffilters integriert sein. Durch diese Ausbildung wird eine sehr kompakte Einspritzeinrichtung bereitgestellt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in der Figur dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
  • Die einzige Figur zeigt eine Gesamtansicht der wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Speichereinspritzsystems. Von einer zahnradgetriebenen Kraftstoffförderpumpe 1 wird Kraftstoff aus einem nicht dargestellten Kraftstoffbehälter über eine Zulaufleitung 2 in die Konsole 3 eines Kraftstofffilters 4 in Becherausführung gefördert. Nach Durchströmen des Kraftstofffilters 4 wird der Kraftstoff über eine Vorlaufleitung 5 in einen Steuerblock 6 eingeleitet. Der Steuerblock 6 beinhaltet ein Druckregelventil und eine ständig eine geringe Kraftstoffmenge abführende Nullförderdrossel, wobei die von dem Druckregelventil und der Nullförderdrossel abgeführte Kraftstoffmenge in eine Rücklaufleitung 9 abgeführt wird. Mit dem Druckregelventil wird der zwei Hochdruckpumpen 7a, 7b über eine Zufuhrleitung 8 zuzuführende Kraftstoff mengenmäßig bestimmt. Abzusteuernder Kraftstoff wird über die Rücklaufleitung 9 in die Konsole 3 des Kraftstofffilters 4 zurückgeführt. Die Hochdruckpumpen 7a, 7b sind über gleich ausgebildete Hochdruck-Versorgungsleitungen 10a, 10b mit einem rohrförmigen Hochdruckspeicher 11 verbunden. Weiterhin sind an dem Hochdruckspeicher 11 Anschlussstutzen 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f vorgesehen, an denen Hochdruckleitungen 13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f befestigt sind, die mit nicht dargestellten Einspritzventilen bzw. Hochdruckleitungsanschlüssen verbunden sind. (Bei der Hochdruckleitung 13a endseitig gegenüberliegend zu dem Anschluss an dem Anschlussstutzen 12a ist eine ringförmige Öffnung dargestellt, die in den Zylinderkopf eingelassen ist und einen Hochdruckleitungsanschluss aufnimmt.) Der Hochdruckspeicher 11 ist über Befestigungen 14a, 14b, 14c an der Brennkraftmaschine, insbesondere an dem Zylinderkopf befestigt. Der Hochdruckspeicher 11 weist einen Anschluss für einen Drucksensor 15 und gegenüberliegend einen Anschluss für eine Absteuerleitung 16 auf, die mit der Rücklaufleitung 9 verbunden ist. Dem Anschluss für die Absteuerleitung 16 ist ein Druckbegrenzungsventil 17 vorgeschaltet.
  • Die Hochdruckpumpen 7a, 7b sind direkt in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingesetzt und weisen Rollenstößel 18 auf, die auf Einspritzpumpennocken abrollen, die auf der Nockenwelle der Brennkraftmaschine zwischen den Gaswechseinocken einer Zylindereinheit angeordnet sind. Dabei bilden die Gaswechseinocken, der Einspritzpumpennocken und an die Gaswechselnocken anschießende Lagerbereiche einer Zylindereinheit eine durchgehende Einheit ohne Einstiche. Diese Hochdruckpumpen 7a, 7b weisen jeweils einen von dem Rollenstößel 18 betätigten Plunger auf, der ohne Steuerkante ausgebildet ist und somit bei entsprechender Zufuhr immer eine vorgegebene Kraftstoffmenge fördert. Gesteuert bzw. geregelt wird der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckspeicher 11 - wie bereits ausgeführt - durch das Druckregelventil des Steuerblocks 6, indem die den Hochdruckpumpen 7a, 7b zugeführte Kraftstoffmenge gesteuert wird. Der Steuerblock 6 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen den Hochdruckpumpen 7a, 7b angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform kann dieser Steuerblock 6 auch in die Konsole 3 des Kraftstofffilters 4 integriert sein.

Claims (10)

  1. Brennkraftmaschine mit einem Einspritzsystem, das als Hochdruck-Speichersystem ausgebildet ist, wobei zumindest eine Hochdruckpumpe (7a, 7b) über eine Hochdruckversorgungsleitung (10a, 10b) mit einem rohrförmigen Hochdruckspeicher (11) verbunden ist, der seitlich versetzt zu den zugehörigen Einspritzventilen angeordnete Anschlussstutzen (12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f) aufweist, an denen Hochdruckleitungen (13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f) angeschlossen sind, die ventilgesteuert Strömungsverbindungen zu in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingesetzten Einspritzventilen herstellen, die in von den Zylindern, den Kolben und dem Zylinderkopf gebildeten Arbeitsräumen hineinragen,
    dadurch gekennzeichnet, dass das absolute Maß des Versatzes bei allen Einspritzventilen einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine gleich ist.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz bei zumindest einem endseitigen Zylinder entgegengesetzt zu der Ausrichtung des Versatzes bei den übrigen Zylinder angeordnet ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwei unterschiedlich geformte Hochdruckleitungen (13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f) für die Zylinderreihe vorhanden sind.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckleitungen (13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f) einer Zylinderreihe gleich geformt sind.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Hochdruckpumpe (7) zylinderkopfnah in ein Gehäuse, vorzugsweise das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingesetzt ist und von einem Einspritzpumpennocken betätigt ist, der auf der Gaswechselnockenwelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hochdruckpumpen (7a, 7b), beabstandet nebeneinander liegend, benachbarten Zylindern zugeordnet sind.
  7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckversorgungsleitungen (10a, 10b) gleich geformt sind.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerblock (6) zur Steuerung bzw. Regelung des in dem Hochdruckspeicher (11) einzustellenden Kraftstoffdrucks eingangsseitig der zumindest einen Hochdruckpumpe (7) angeordnet ist.
  9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock (6) neben der einen Hochdruckpumpe (7) oder zwischen den beiden Hochdruckpumpen (7a, 7b) angeordnet ist.
  10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerblock (6) in die Konsole (3) eines zwischen einer Kraftstoffförderpumpe (1) und der zumindest einen Hochdruckpumpe (7) angeordneten Kraftstofffilters (4) integriert ist.
EP04718200A 2003-03-28 2004-03-06 Brennkraftmaschine mit einem speichereinspritzsystem Expired - Lifetime EP1608869B1 (de)

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DE10314029A DE10314029A1 (de) 2003-03-28 2003-03-28 Brennkraftmaschine mit einem Speichereinspritzsystem
PCT/EP2004/002312 WO2004085830A1 (de) 2003-03-28 2004-03-06 Brennkraftmaschine mit einem speichereinspritzsystem

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EP1608869A1 EP1608869A1 (de) 2005-12-28
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EP04718200A Expired - Lifetime EP1608869B1 (de) 2003-03-28 2004-03-06 Brennkraftmaschine mit einem speichereinspritzsystem

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US (1) US7377263B2 (de)
EP (1) EP1608869B1 (de)
CN (1) CN1761814B (de)
AT (1) ATE355456T1 (de)
BR (1) BRPI0408901B1 (de)
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