ES2573731T3 - Válvula de recirculación de gas de escape para una máquina térmica de combustión interna - Google Patents

Válvula de recirculación de gas de escape para una máquina térmica de combustión interna Download PDF

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ES2573731T3 ES11739062.5T ES11739062T ES2573731T3 ES 2573731 T3 ES2573731 T3 ES 2573731T3 ES 11739062 T ES11739062 T ES 11739062T ES 2573731 T3 ES2573731 T3 ES 2573731T3
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Abstract

Válvula de recirculación de gas de escape para una máquina térmica de combustión interna con una carcasa (2) con una entrada de gas de escape (4) y una salida de gas de escape (6), un cuerpo de cierre de válvula (10), un vástago de válvula (12) al que está fijado el cuerpo de cierre de válvula (10) y que puede moverse mediante un actuador, un asiento de válvula (8) entre la entrada de gas de escape (4) y la salida de gas de escape (6) sobre el que el cuerpo de cierre de válvula (10) puede bajarse mediante el movimiento del vástago de válvula (12) y desde el cual el cuerpo de cierre de válvula (10) puede elevarse mediante movimiento opuesto, un manguito de guía (14) a través del cual el vástago de válvula (12) está guiado en la carcasa (2) y un anillo de obturación (18) que está dispuesto en el extremo del manguito de guía (12) opuesto al cuerpo de cierre de válvula (10), caracterizada por que en una primera sección (30) del manguito de guía (14) que indica hacia el anillo de obturación (18), está configurada una hendidura circundante (32) entre el vástago de válvula (12) y el manguito de guía (14), cuya altura es mayor o igual a la altura de recorrido máxima del cuerpo de cierre de válvula (10).

Description

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Valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna
La invencion se refiere a una valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna con una carcasa con una entrada de gas de escape y una salida de gas de escape, un cuerpo de cierre de valvula, un vastago de valvula al que esta fijado el cuerpo de cierre de valvula y que puede moverse a traves de un actuador, un asiento de valvula entre la entrada de gas de escape y la salida de gas de escape, sobre el que el cuerpo de cierre de valvula puede bajarse mediante el movimiento del vastago de valvula, y desde el que el cuerpo de cierre de valvula puede levantarse mediante movimiento opuesto, un manguito de gufa a traves del cual el vastago de valvula esta guiado en la carcasa y un anillo de obturacion que esta dispuesto en el extremo del manguito de gufa opuesto al cuerpo de cierre de valvula.
Se conocen en general las valvulas de recirculacion de gas de escape para recircular cantidades de gas de escape adaptadas al estado operativo respectivo de la maquina termica de combustion interna para la reduccion de los porcentajes perjudiciales para el medio ambiente, en particular oxido de nitrogeno en el gas de escape de una maquina termica de combustion interna, y se describen en una pluralidad de solicitudes. Las valvulas de recirculacion de gas de escape se componen, en general, de un actuador que esta unido activamente con un vastago de valvula que se gufa a traves de un manguito de gufa en una carcasa de la valvula, y en su extremo opuesto al actuador presenta al menos un cuerpo de cierre de valvula que se corresponde con un asiento de valvula correspondiente. La mayorfa de las valvulas de recirculacion de gas de escape estan realizadas en este caso de manera que el manguito de gufa en el estado cerrado de la valvula esta dispuesto en la zona que contiene aire fresco y puede separarse del lado de gas de escape a traves del cuerpo de cierre de valvula. Al abrir la valvula, es decir al levantar el cuerpo de cierre de valvula del asiento de valvula circula sin embargo gas de escape en la direccion del tubo de aspiracion, de manera que se origina una union del gas de escape que contiene hollfn y cargado de otra manera mediante sustancias pegajosas y adherentes con respecto al manguito de gufa, por lo que se forman sedimentos en el vastago de valvula o en el manguito de gufa, no solo por las diferencias de temperatura, que pueden perjudicar el funcionamiento de la valvula.
Para evitar tales sedimentos en el vastago de valvula o en el cuerpo de gufa, pero tambien para impedir disfunciones en componentes electricos en la zona del actuador, como electroimanes, electromotores o potenciometros mediante los componentes de gas de escape se hicieron diferentes propuestas.
Pare evitar una entrada de los contaminantes en la zona del actuador se conoce, por ejemplo, por el documento DE 103 36 976 una obturacion de vastago de valvula a traves de un anillo de obturacion radial. Este, sin embargo, se desgasta ya tras un tiempo de funcionamiento corto, y pierde de esta manera su funcion de obturacion, dado que los sedimentos entre manguito de gufa y vastago de valvula en la zona que limita con el anillo de obturacion llevan a una formacion de acanaladuras en el vastago de valvula. Estos bordes vivos, dado el caso, se gufan a lo largo en el anillo de obturacion y pueden llevar en este a su vez a pequenas grietas. Ademas de una permeabilidad la consecuencia de ello puede ser un atascamiento de la valvula.
Otra forma de la obturacion se propone en el documento DE 43 38 192 A1. En el caso de una valvula divulgada en el mismo, en la zona del lado del gas puro esta dispuesto un nervio que debe proteger el cuerpo de gufa de radiacion de calor y suciedad. Adicionalmente el vastago de valvula esta unido con una membrana elastica que debe obturar la camara de ajuste frente a la salida de gas de escape. Una realizacion de este tipo sin embargo es muy laboriosa desde el punto de vista de la construccion, dado que para la obturacion del cuerpo de valvula deben emplearse varios componentes adicionales. En particular, la disposicion de la membrana de obturacion requiere esfuerzo de montaje adicional y la fabricacion de una carcasa con nervio en comparacion con una carcasa sin nervio requiere costes mas elevados. Ademas en la zona entre el manguito de gufa y vastago de valvula se acumulan sedimentos que llevan a un atascamiento de la valvula.
Tambien por el documento EP 1 683 945 A1 se conoce una valvula de salida de un motor de combustion interna que se acciona a traves de una palanca basculante. Esto tiene como consecuencia que actuen fuerzas radiales sobre el vastago de valvula que las transmite al manguito de gufa de valvula. En el extremo del manguito de gufa que indica hacia el actuador sobre el manguito de gufa esta dispuesta una junta, que se fija a traves de una ranura al perfmetro externo del manguito de gufa. Para evitar que la fuerza radial que actua sobre el vastago de gufa se transmita en una zona a la gufa de valvula que esta debilitada mediante ranuras o estricciones se configura una hendidura radialmente interna en la gufa de valvula que termina directamente por debajo de la ranura radialmente externa. Sin embargo, no se descarta un dano del anillo de obturacion a traves de esta hendidura.
De manera correspondiente, en las realizaciones conocidas existe el inconveniente que partfculas de suciedad que penetran entre manguito de gufa y vastago de valvula llevan a disfunciones de la valvula a traves de una formacion de crestas y acanaladuras en el vastago de valvula o a traves de los mismos sedimentos. Por ello tambien puede perturbarse la proteccion frente a partfculas de suciedad del actuador, por lo que siguen averfas de los componentes electricos.
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Por lo tanto se plantea el objetivo de facilitar una valvula de recirculacion de gas de escape en la que con poco esfuerzo de montaje se garantice una vida util larga sin disfunciones de la valvula. Asimismo deben impedirse danos en elementos de obturacion, tales como un atascamiento mediante sedimentos o acanaladuras en el vastago de valvula.
Este objetivo se consigue mediante una valvula de recirculacion de gas de escape con las caracterfsticas de la reivindicacion principal. Debido a que en una primera seccion del manguito de gufa, que indica hacia el anillo de obturacion, esta configurada una hendidura circundante entre el vastago de valvula y el manguito de gufa, cuya altura es mayor o igual a la altura de recorrido maxima del cuerpo de cierre de valvula, se consigue que en esta zona no aparezca ninguna friccion entre vastago de valvula y manguito de gufa. Por ello en esta zona tampoco se origina ninguna acanaladura que podrfa llevar a una destruccion del anillo de obturacion radial. Se descarta que la seccion de deslizamiento en la zona de gufa del manguito de gufa en la que pueden formarse acanaladuras y bordes mediante el movimiento deslizante directo de unos sobre otros pueda entrar en contacto con el anillo de obturacion durante el cierre de la valvula. Por ello la impermeabilidad y vida util del anillo de obturacion aumenta.
En una realizacion secundaria con la primera seccion limita una seccion de gufa del manguito de gufa, cuyo extremo que indica hacia el cuerpo de cierre de valvula esta configurado con bordes vivos. Este borde vivo sirve como borde de raspado en el que se cortan por cizallamiento sedimentos del vastago de valvula durante el cierre de valvula, por lo que se evita en la mayor medida una penetracion de suciedades en la zona de deslizamiento relativamente corta.
De manera ventajosa con la seccion de gufa en direccion al cuerpo de cierre de valvula limita una tercera seccion en la que esta configurada una segunda hendidura entre el manguito de gufa y el vastago de valvula, presentando en el extremo que indica hacia el cuerpo de cierre de valvula el manguito de gufa una constriccion a traves de la cual se reduce la segunda hendidura. En esta hendidura pueden acumularse suciedades sin que estas lleven a fricciones en la zona de deslizamiento, a traves de las cuales se originan acanaladuras en el vastago o en el manguito de gufa. Adicionalmente esta seccion que se adentra en el espacio por el que circula gas de escape sirve como proteccion para el vastago de valvula.
En una configuracion ventajosa adicional la seccion de gufa en sus extremos axiales presenta dos zonas de gufa entre las cuales esta configurada una hendidura adicional. Por ello la zona de deslizamiento en la que pueden originarse fricciones se reduce notablemente y se crea un espacio adicional para recoger los sedimentos. A traves de las dos zonas de gufa se garantiza no obstante un guiado limpio del vastago de valvula. Las zonas de gufa se realizan preferentemente cortas para evitar superficies de friccion mayores. Los atascamientos pueden eliminarse mas facilmente.
Preferentemente la altura axial de las dos secciones de gufa es menor o igual a la altura de recorrido maxima del cuerpo de cierre de valvula, por lo que las impurezas presentes en la zona de gufa pueden transportarse en cada caso en una zona fuera de la zona de gufa durante el accionamiento de la valvula.
En una forma de realizacion secundaria a su vez a esto las dos zonas de gufa estan configuradas con bordes vivos en al menos uno de sus extremos axiales. Estos bordes sirven como bordes de raspado a traves de los cuales se cortan por cizallamiento impurezas del vastago de valvula durante el movimiento del mismo, por lo que se evita en la mayor medida una penetracion en la zona de deslizamiento. Esto lleva a su vez a una friccion disminuida y a evitar acanaladuras.
Preferentemente, en el vastago de valvula esta configurada una escotadura circundante, que en el estado cerrado de la valvula de recirculacion de gas de escape limita directamente en la seccion de gufa, o se solapa brevemente con la seccion de gufa. Tambien esa seccion del vastago de valvula sirve para alojar impurezas cortadas por cizallamiento, y por tanto para evitar danos mediante la friccion con partfculas interpuestas.
Por tanto se crea una valvula de recirculacion de gas de escape con la que se minimizan las disfunciones de la valvula al garantizarse una obturacion duradera a lo largo del vastago de gufa, y se evitan en la mayor medida impurezas en la zona de gufa propensa a la friccion, por lo que se impide un atascamiento de la valvula de recirculacion de gas de escape.
En las figuras se representan dos ejemplos de realizacion de valvulas de recirculacion de gas de escape de acuerdo con la invencion y se describen a continuacion.
La figura 1 muestra una vista lateral de un fragmento de un primer ejemplo de realizacion de una valvula de recirculacion de gas de escape de acuerdo con la invencion en representacion seccionada.
La figura 2 muestra una vista lateral de un fragmento de un segundo ejemplo de realizacion de una valvula de recirculacion de gas de escape de acuerdo con la invencion en representacion seccionada.
La valvula de recirculacion de gas de escape representada en la figura 1 esta realizada como valvula de insercion que puede instalarse de manera conocida en una abertura realizada de manera correspondiente de un canal de
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recirculacion de gas de escape. Se compone de una carcasa 2 en la que estan configuradas una entrada de gas de escape 4 y una salida de gas de escape 6.
Entre la entrada de gas de escape 4 y la salida de gas de escape 6 existe una seccion transversal de paso que va a regularse que esta rodeada por un asiento de valvula 8 dispuesto en la carcasa 2 que actua conjuntamente con un cuerpo de cierre de valvula 10. El cuerpo de cierre de valvula 10 esta fijado de manera firme a un vastago de valvula 12 que esta alojado deslizante de manera que puede desplazarse en traslacion en un manguito de gufa 14. En este caso el vastago de valvula 12 esta realizado cromado que se desliza en el manguito 14 fabricado de acero noble que esta fijado en una perforacion de paso 16 conformada de manera correspondiente con un escalon 17 en la carcasa 2. Este escalon 17 asegura la posicion axial del manguito de gufa 14 en la perforacion 16 contra un movimiento del manguito de gufa 14 en la direccion hacia el cuerpo de cierre de valvula 10.
Dentro de esta perforacion de paso 16 en el lado del manguito de gufa 14 opuesto al cuerpo de cierre de valvula 10 esta dispuesto un anillo de obturacion labial 18 con un anillo de soporte 20.
En el extremo del vastago de valvula 12 opuesto al cuerpo de cierre de valvula 10, esta conectado directamente o indirectamente con el vastago de valvula 12 un actuador no representado, en particular electromotor a traves del cual puede moverse en traslacion el vastago de valvula 12.
Alrededor del vastago de valvula 12 en el lado del actuador en la carcasa 2 esta configurada una entalladura anular 22 que rodea concentricamente el vastago de valvula 12. En el suelo 24 de esta entalladura 22 se apoya un resorte helicoidal 26 que asimismo rodea el vastago de valvula 12 y cuyo extremo opuesto esta ajustado contra un disco 28 que esta fijado axialmente al vastago de valvula 12 de manera inmovil respecto al vastago de valvula 12 . El resorte helicoidal 26 se encuentra pretensado entre el suelo 24 y el disco 28, de manera que el cuerpo de cierre de valvula 10 se carga mediante la fuerza de resorte contra el asiento de valvula 8.
De acuerdo con la invencion el manguito de gufa 14 presenta una primera seccion 30 dirigida al anillo de obturacion labial 18 cuyo diametro interior es mayor que el diametro exterior del vastago de valvula 12, de manera que entre el vastago de valvula 12 y el manguito de gufa 14 en esta seccion 30 existe una hendidura 32 anular concentrica. La expansion axial de esta hendidura 32 es al menos tan grande como el recorrido maximo del cuerpo de cierre de valvula 10.
A esta primera seccion 30 se une una segunda seccion que sirve como seccion de gufa 34 y en la que esta alojado de manera deslizante el vastago de valvula 12. A esta seccion 34 se une en este ejemplo de realizacion de nuevo una seccion ampliada 36 que presenta en su extremo que indica hacia el cuerpo de cierre de valvula 10 una constriccion 38 que delimita radialmente una segunda hendidura 40 anular dispuesta concentricamente al vastago de valvula 12.
Si ahora el actuador se acciona contra la fuerza de resorte el vastago de valvula se mueve en la direccion hacia el cuerpo de cierre de valvula 10 de manera deslizante en el manguito de gufa 14, de manera que el cuerpo de cierre de valvula 10 se levanta del asiento de valvula 8. Por ello se origina una seccion transversal de paso libre a traves de la cual pueda circular gas de escape cargado de partfculas desde la entrada de gas de escape 4 en la direccion hacia la salida de gas de escape 6. Esto lleva a que, en particular debido a las pulsaciones de gas de escape existentes puedan aparecer estados que provocan una cafda de presion en la direccion hacia el actuador, de manera que circulan cantidades de gas de escape reducidas a lo largo del vastago de valvula en la direccion hacia el actuador. En este gas de escape existen suciedades que se acumulan en el vastago de valvula 12 o en el manguito de gufa 14. En el movimiento de la valvula esto puede llevar a que, en la zona que se desliza en una posicion cualquiera de la valvula en la seccion de gufa, se originen acanaladuras debido a las tolerancias reducidas necesarias. Sin embargo estas ahora ya no pueden entrar en contacto con el anillo de obturacion labial 18 dado que la seccion del vastago de valvula 12 que entra en contacto con el anillo de obturacion labial 18 no se desliza en ninguna posicion en la seccion de gufa 34. Por tanto en esta seccion del vastago de gufa tampoco se origina ninguna acanaladura que pudiera llevar a una destruccion del anillo de obturacion labial 18. En su lugar en la primera hendidura 32 hay suficiente espacio para acumular las impurezas existentes. Lo mismo es valido para la hendidura 40. Tambien existe la posibilidad de que las impurezas se eliminen de la seccion de gufa 34 mediante el movimiento y permanezcan en una de las hendiduras 32, 40.
La valvula de recirculacion de gas de escape representada en la figura 2 forma una realizacion secundaria del primer ejemplo de realizacion, empleandose para los mismos componentes los mismos numeros de referencia.
En comparacion con el primer ejemplo de realizacion se han efectuado variaciones en el vastago de valvula 12 y el manguito de gufa 14. En la zona de gufa 34 relacionada, larga en la realizacion de acuerdo con la figura 1 puede acumularse hollfn, en particular en el centro de la zona de gufa 34, que ya no puede transportarse hacia afuera y a fin de cuentas lleva a una friccion aumentada. Por lo tanto la seccion de gufa 34 relativamente larga del primer ejemplo de realizacion esta dividida en el ejemplo de realizacion de acuerdo con la figura 2 en dos zonas de gufa 42, 44 que estan dispuestas en los extremos axiales de la seccion de gufa 34, y que estan realizadas lo mas cortas posibles, estando configurada entre las dos zonas de gufa 42, 44 una hendidura 45 relativamente mas larga
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mediante la ampliacion el diametro interior del manguito de gufa 14. Esta distancia entre las dos zonas de gufa 42, 44 es necesaria para evitar un ladeo del vastago de valvula 12. Mediante la reduccion del guiado en las dos zonas 42 y 44 enfrentadas lo mas lejos se mantiene la geometrfa de gufa con el vastago. En sus extremos axiales las zonas de gufa 42 y 44 presentan bordes 46, 48, 50, 52 que sirven como bordes de raspado. Las suciedades situadas sobre el vastago de valvula 12 se cortan por cizallamiento en estos bordes 46, 48, 50, 52 con el movimiento del vastago de valvula 12 y por tanto en gran parte no caen en absoluto en las zonas de gufa 42, 44, sino que se acumulan en las hendiduras 32, 40, 45. A traves de las dos zonas de gufa mucho mas cortas con respecto al recorrido de valvula se consigue ahora que cada lugar de contacto del vastago de valvula 12 atraviese para el guiado con un recorrido completo la zona de gufa 42 44 corta correspondiente mas que por completo, y por tanto tambien pueden transportarse partfculas desde la zona de contacto hacia afuera en la mayor medida. Ademas, mediante los componentes dinamicos radiales relativamente altos en estas zonas de gufa 42, 44, durante el movimiento del vastago de valvula 12 y el contacto directo de ambos componentes, se reduce asimismo una acumulacion de partfculas.
La zona de gufa 44 situada mas cerca del cuerpo de cierre de valvula 10 se encuentra en el interior del espacio por el que circula el gas de escape. En el estado cerrado de la valvula de recirculacion de gas de escape se encuentra una escotadura 54 en el vastago de valvula 12 limitando directamente con esta segunda zona de gufa 44 o se solapa brevemente con respecto a la zona de gufa 44. Tambien esta escotadura 54 sirve para el alojamiento de impurezas y lleva a remolinos que dificultan una entrada recta en la zona de gufa 44.
Se aclara que mediante los ejemplo de realizacion descritos puede aumentarse la vida util de una valvula de recirculacion de gas de escape, dado que las zonas de carga mecanica se reducen. La friccion se evita en gran parte de manera que la obturacion del anillo de obturacion labial permanece y se impide en la mayor medida un atascamiento mediante la reduccion de las zonas de deslizamiento.
Deberfa estar claro que el alcance de proteccion de las reivindicaciones no esta limitado a los ejemplos de realizacion descritos, sino que son concebibles diferentes variaciones constructivas, en particular con respecto al numero de los bordes de raspado o las dimensiones de tamano de los componentes.

Claims (7)

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    REIVINDICACIONES
    1. Valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna con una carcasa (2) con una entrada de gas de escape (4) y una salida de gas de escape (6), un cuerpo de cierre de valvula (10), un vastago de valvula (12) al que esta fijado el cuerpo de cierre de valvula (10) y que puede moverse mediante un actuador, un asiento de valvula (8) entre la entrada de gas de escape (4) y la salida de gas de escape (6) sobre el que el cuerpo de cierre de valvula (10) puede bajarse mediante el movimiento del vastago de valvula (12) y desde el cual el cuerpo de cierre de valvula (10) puede elevarse mediante movimiento opuesto, un manguito de gufa (14) a traves del cual el vastago de valvula (12) esta guiado en la carcasa (2) y un anillo de obturacion (18) que esta dispuesto en el extremo del manguito de gufa (12) opuesto al cuerpo de cierre de valvula (10), caracterizada por que en una primera seccion (30) del manguito de gufa (14) que indica hacia el anillo de obturacion (18), esta configurada una hendidura circundante (32) entre el vastago de valvula (12) y el manguito de gufa (14), cuya altura es mayor o igual a la altura de recorrido maxima del cuerpo de cierre de valvula (10).
  2. 2. Valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que con la primera seccion (30) limita una seccion de gufa (34) del manguito de gufa (14), en cuyo extremo que indica hacia el cuerpo de cierre de valvula (10) esta configurado un borde vivo (52).
  3. 3. Valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que con la seccion de gufa (34) en direccion al cuerpo de cierre de valvula (10) limita una tercera seccion (36) en la que esta configurada una segunda hendidura (40) entre el manguito de gufa (14) y el vastago de valvula (12), presentando el manguito de gufa (14) en el extremo que indica hacia el cuerpo de cierre de valvula (10) una constriccion (38) a traves de la cual se reduce la segunda hendidura (40).
  4. 4. Valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada por que la seccion de gufa (34) en sus extremos axiales presenta dos zonas de gufa (42, 44) entre las cuales esta configurada una hendidura (45) adicional.
  5. 5. Valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizada por que la altura axial de las dos secciones de gufa (42, 44) es menor o igual a la altura de recorrido maxima del cuerpo de cierre de valvula (10).
  6. 6. Valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizada por que las dos zonas de gufa (42, 44) presentan en al menos uno de sus extremos axiales un borde vivo (46, 48, 50, 52).
  7. 7. Valvula de recirculacion de gas de escape para una maquina termica de combustion interna de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en el vastago de valvula (12) esta configurada una escotadura circundante (54) que en el estado cerrado de la valvula de recirculacion de gas de escape limita directamente con la seccion de gufa (34), o se solapa brevemente con la seccion de gufa (34).
ES11739062.5T 2010-08-26 2011-08-03 Válvula de recirculación de gas de escape para una máquina térmica de combustión interna Active ES2573731T3 (es)

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DE102010035622A DE102010035622B4 (de) 2010-08-26 2010-08-26 Abgasrückführventil für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102010035622 2010-08-26
PCT/EP2011/063353 WO2012025351A1 (de) 2010-08-26 2011-08-03 Abgasrückführventil für eine verbrennungskraftmaschine

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