JP2742584B2 - 内燃機関用燃料噴射装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は内燃機関用の燃料噴射装置に関するもので
ある。
ある。
<従来技術・解決すべき課題> ドイツ特許出願公開第32 27 742号明細書、ヨーロッ
パ特許出願公開第0 149 598号明細書に開示されている
ような形式の公知の燃料噴射装置においては、蓄圧機が
環状コンパートメントおよびスロットル弁を介して各噴
射器に関連するダクトに永久的に結合されている。各噴
射器は上記ダクトを燃料帰還パイプに接続するための噴
射電磁弁を具備しており、これにより噴射開孔を閉じる
噴射機上のピンを釈放して、上記噴射開孔のすぐ上流に
ある圧力コンパートメントからの燃料の供給が可能とな
る。燃料は歯車を介して駆動軸によって駆動される高圧
油圧ポンプによって所定の圧力にある蓄圧機に供給され
る。油圧ポンプの寸法はエンジンの低速時の最小必要圧
力、最大燃料噴射量、および最小圧力調整スピードに基
いて決定される。製造の点から見てこのような装置は、
燃料消費と出力に関して最適のエンジンの性能を保証す
るためには、異なる出力をもったエンジンの要求に適合
するようにポンプを設計しなければならないという欠点
がある。このため、各エンジンの形式毎に異なるポンプ
を製造し、ストックする必要があるから必然的に製造コ
ストが上る。
パ特許出願公開第0 149 598号明細書に開示されている
ような形式の公知の燃料噴射装置においては、蓄圧機が
環状コンパートメントおよびスロットル弁を介して各噴
射器に関連するダクトに永久的に結合されている。各噴
射器は上記ダクトを燃料帰還パイプに接続するための噴
射電磁弁を具備しており、これにより噴射開孔を閉じる
噴射機上のピンを釈放して、上記噴射開孔のすぐ上流に
ある圧力コンパートメントからの燃料の供給が可能とな
る。燃料は歯車を介して駆動軸によって駆動される高圧
油圧ポンプによって所定の圧力にある蓄圧機に供給され
る。油圧ポンプの寸法はエンジンの低速時の最小必要圧
力、最大燃料噴射量、および最小圧力調整スピードに基
いて決定される。製造の点から見てこのような装置は、
燃料消費と出力に関して最適のエンジンの性能を保証す
るためには、異なる出力をもったエンジンの要求に適合
するようにポンプを設計しなければならないという欠点
がある。このため、各エンジンの形式毎に異なるポンプ
を製造し、ストックする必要があるから必然的に製造コ
ストが上る。
上述の形式の公知の装置の他の欠点として、一定の最
大要求に適合するように設計されていると、高圧ポンプ
により供給される燃料の量は常に実際の消費量を上回
り、このためポンプによって供給される燃料のかなりの
割合を圧力調整器を経てタンクに戻さなければならず、
そのエネルギ損失により全体の燃料消費量が増大し、あ
るいは少なくともエンジンの出力に影響を与える点があ
る。
大要求に適合するように設計されていると、高圧ポンプ
により供給される燃料の量は常に実際の消費量を上回
り、このためポンプによって供給される燃料のかなりの
割合を圧力調整器を経てタンクに戻さなければならず、
そのエネルギ損失により全体の燃料消費量が増大し、あ
るいは少なくともエンジンの出力に影響を与える点があ
る。
公知の装置のさらに他の欠点として、燃料タンクの底
にある燃料が過熱されることによりしばしばインターク
ーラーを設ける必要があり、このため製造コストはさら
に上がり、燃料の消費量も増大する。
にある燃料が過熱されることによりしばしばインターク
ーラーを設ける必要があり、このため製造コストはさら
に上がり、燃料の消費量も増大する。
<発明の概要> この発明は、上に述べたような従来の装置の欠点、す
なわち異なる形式のエンジン毎に多数の異なる寸法の高
圧系をストックする必要があり、また、通常の動作状態
の下で燃料の供給量および消費量が増えるという欠点を
解消するように設計された燃料噴射装置を提供すること
を目的とする。上記の欠点は特許請求の範囲に示された
装置によって解決することが出来る。
なわち異なる形式のエンジン毎に多数の異なる寸法の高
圧系をストックする必要があり、また、通常の動作状態
の下で燃料の供給量および消費量が増えるという欠点を
解消するように設計された燃料噴射装置を提供すること
を目的とする。上記の欠点は特許請求の範囲に示された
装置によって解決することが出来る。
この発明の装置によれば、すべての動作状態の下でポ
ンプのスピードを変化させることなく燃焼および噴射器
の動作に必要とする適正量の燃料のみを供給し加圧する
ことが出来る。このため、低い燃料圧を必要とする部分
負荷状態の下でも一定の送出しポンプを具えた公知の装
置に比して動作出力を減少させることが出来る。タンク
への燃料の帰還を減少させることにより、従来の公知の
装置に比して最大出力で約4%燃料を節約することが出
来、通常の部分負荷状態ではさらに多くの燃料を節約す
ることが出来る。蓄圧機中の圧力はポンプの寸法に依存
するのではなく、吸気管の開孔を調整するためのスロッ
トル弁のセッティング、すなわちポンプに供給される燃
料の量に依存するので、制限された数のポンプで数多く
の異なる形式のエンジンに対して充分に適合させること
が出来る。また、この発明による燃料噴射装置は急速な
制御にも応答することが出来る。例えば、スロットル弁
が充分に開いていると、蓄圧機中の圧力は急速に上昇
し、特に加速時に大きな効果がある。この発明による装
置はまた設計が簡単で、製造コストが安くなるという効
果もある。例えば、公知の装置における燃料帰還パイプ
に要求される圧力調整器を全く無しで済ませることも出
来るし、あるいは少なくとも例えば通常の簡単な形式の
安全弁を備えた形式に簡略化することが出来る。
ンプのスピードを変化させることなく燃焼および噴射器
の動作に必要とする適正量の燃料のみを供給し加圧する
ことが出来る。このため、低い燃料圧を必要とする部分
負荷状態の下でも一定の送出しポンプを具えた公知の装
置に比して動作出力を減少させることが出来る。タンク
への燃料の帰還を減少させることにより、従来の公知の
装置に比して最大出力で約4%燃料を節約することが出
来、通常の部分負荷状態ではさらに多くの燃料を節約す
ることが出来る。蓄圧機中の圧力はポンプの寸法に依存
するのではなく、吸気管の開孔を調整するためのスロッ
トル弁のセッティング、すなわちポンプに供給される燃
料の量に依存するので、制限された数のポンプで数多く
の異なる形式のエンジンに対して充分に適合させること
が出来る。また、この発明による燃料噴射装置は急速な
制御にも応答することが出来る。例えば、スロットル弁
が充分に開いていると、蓄圧機中の圧力は急速に上昇
し、特に加速時に大きな効果がある。この発明による装
置はまた設計が簡単で、製造コストが安くなるという効
果もある。例えば、公知の装置における燃料帰還パイプ
に要求される圧力調整器を全く無しで済ませることも出
来るし、あるいは少なくとも例えば通常の簡単な形式の
安全弁を備えた形式に簡略化することが出来る。
近年、可変送出し油圧ポンプは多くの装置に使用され
ているが、これは一般に本願発明に含まれている高圧は
言うに及ばず、低粘性の燃料用としては好ましくない回
転斜板形式のものである。本願発明の主要部は特許請求
の範囲(1)に記載されている通りであるが、特許請求
の範囲(2)乃至(5)は本願発明の他の実施例に関す
るものである。
ているが、これは一般に本願発明に含まれている高圧は
言うに及ばず、低粘性の燃料用としては好ましくない回
転斜板形式のものである。本願発明の主要部は特許請求
の範囲(1)に記載されている通りであるが、特許請求
の範囲(2)乃至(5)は本願発明の他の実施例に関す
るものである。
<実施例の説明> 以下、本発明を図示の実施例を参照しつつ詳細に説明
する。
する。
第1図の1は複数のシリンダをもったディーゼル・エ
ンジンで、その上部にタンク3から燃料が供給される複
数(図示の実施例では3個)の噴射器2が設けられてい
る。燃料は高圧ピストン・ポンプ4によってパイプ5を
経て蓄圧機6に供給され、さらに送出しパイプ7を経て
噴射器2に供給される。9はバッテリ11から給電されて
噴射信号を発生する電気的制御装置である。各噴射器2
は電気的制御装置9より導線8を介して供給される上記
噴射信号によって制御される。噴射信号の形式、長さは
位置および速度変換器10の信号、その他のデータによっ
て決定される。燃料帰還パイプ12は噴射器2からタンク
3に帰路している。圧力パイプ5と燃料帰還パイプ12と
の間には安全弁13が設けられており、該安全弁13は通常
の動作状態の下では遭遇しない高い圧力時においてのみ
開く通常の安全弁である。
ンジンで、その上部にタンク3から燃料が供給される複
数(図示の実施例では3個)の噴射器2が設けられてい
る。燃料は高圧ピストン・ポンプ4によってパイプ5を
経て蓄圧機6に供給され、さらに送出しパイプ7を経て
噴射器2に供給される。9はバッテリ11から給電されて
噴射信号を発生する電気的制御装置である。各噴射器2
は電気的制御装置9より導線8を介して供給される上記
噴射信号によって制御される。噴射信号の形式、長さは
位置および速度変換器10の信号、その他のデータによっ
て決定される。燃料帰還パイプ12は噴射器2からタンク
3に帰路している。圧力パイプ5と燃料帰還パイプ12と
の間には安全弁13が設けられており、該安全弁13は通常
の動作状態の下では遭遇しない高い圧力時においてのみ
開く通常の安全弁である。
タンク3中の燃料は吸入パイプ15およびフィルタ14を
経て前置送出しポンプ16によって吸引され、さらに低圧
弁17によって所定値に加圧される。ここで、ポンプ4の
ピストンの吸入ストロークによって燃料はスロットル18
および逆止弁19を通して吸入され、次いでポンプ4のピ
ストンの送出しストロークによって燃料はパイプ5上に
設けられた逆止弁20を通して蓄圧機6に送り込まれる。
高圧ポンプ4は歯車22を介して駆動軸21によって駆動さ
れ、これによって駆動軸21とポンプ4の軸23との間の速
度比が所定の値となるように調整される。使用されるエ
ンジンの形式によって、圧力の大きさは、そのときのス
ピード、加速装置(アクセル)24の位置、その他のパラ
メータの関数として電気的制御装置9によって選択され
る。この選択された圧力値は噴射器2に結合された送出
しポンプ7上に設けられた圧力センサー25によって測定
された実際の圧力値と比較される。設定された圧力値と
実際の圧力値との差は、制御装置9をポンプ4の上流側
にある調整スロットル18に接続するケーブル26によって
該調整スロットル18を制御することにより調整される。
経て前置送出しポンプ16によって吸引され、さらに低圧
弁17によって所定値に加圧される。ここで、ポンプ4の
ピストンの吸入ストロークによって燃料はスロットル18
および逆止弁19を通して吸入され、次いでポンプ4のピ
ストンの送出しストロークによって燃料はパイプ5上に
設けられた逆止弁20を通して蓄圧機6に送り込まれる。
高圧ポンプ4は歯車22を介して駆動軸21によって駆動さ
れ、これによって駆動軸21とポンプ4の軸23との間の速
度比が所定の値となるように調整される。使用されるエ
ンジンの形式によって、圧力の大きさは、そのときのス
ピード、加速装置(アクセル)24の位置、その他のパラ
メータの関数として電気的制御装置9によって選択され
る。この選択された圧力値は噴射器2に結合された送出
しポンプ7上に設けられた圧力センサー25によって測定
された実際の圧力値と比較される。設定された圧力値と
実際の圧力値との差は、制御装置9をポンプ4の上流側
にある調整スロットル18に接続するケーブル26によって
該調整スロットル18を制御することにより調整される。
上述の装置、特にポンプ4への送出しパイプ上のスロ
ットル18を調整することにより、この発明によれば高圧
ポンプ4はエンジンを動作させるのに必要な適正量の燃
料を供給し、加圧することが出来る。公知の装置とは違
って、噴射器2は専ら最適の噴射圧力で燃料を供給する
ので、単にタンク3に帰還するだけのために過剰な燃料
を無用に加圧する必要は全くない。ポンプ4の上流側に
急速応答性スロットル18を設け、こによって供給される
燃料の量を調整して燃料の帰還を無くすことにより、例
えば他の車を追い越す場合のように、アクセル・ペダル
の位置を急速に変化させた場合でも、スロットル18は充
分に開いてポンプ4は瞬時に必要な量の燃料を供給する
ことが出来る。これは短時間消費を増大させるに過ぎな
いから、蓄圧機6の圧力も急速に上昇することが出来
る。
ットル18を調整することにより、この発明によれば高圧
ポンプ4はエンジンを動作させるのに必要な適正量の燃
料を供給し、加圧することが出来る。公知の装置とは違
って、噴射器2は専ら最適の噴射圧力で燃料を供給する
ので、単にタンク3に帰還するだけのために過剰な燃料
を無用に加圧する必要は全くない。ポンプ4の上流側に
急速応答性スロットル18を設け、こによって供給される
燃料の量を調整して燃料の帰還を無くすことにより、例
えば他の車を追い越す場合のように、アクセル・ペダル
の位置を急速に変化させた場合でも、スロットル18は充
分に開いてポンプ4は瞬時に必要な量の燃料を供給する
ことが出来る。これは短時間消費を増大させるに過ぎな
いから、蓄圧機6の圧力も急速に上昇することが出来
る。
第2図はこの発明の他の実施例を示し、高圧ポンプお
よび該高圧ポンプの上流側、下流側の各構成成分はコン
パクトなユニット27中に収容されている。高圧ピストン
・ポンプに加えてユニット27は第1図に示したような前
置送出しポンプ16、ポンプ4の上流側のスロットル18、
2個の逆止弁19、20、および低圧弁17を含んでいる。
よび該高圧ポンプの上流側、下流側の各構成成分はコン
パクトなユニット27中に収容されている。高圧ピストン
・ポンプに加えてユニット27は第1図に示したような前
置送出しポンプ16、ポンプ4の上流側のスロットル18、
2個の逆止弁19、20、および低圧弁17を含んでいる。
ユニット27のハウジング29の内部の軸受28に支持され
た駆動軸23は第1図の装置におけるポンプの軸23に相当
する。この駆動軸23は低圧弁17によって決定される圧力
でもってタンク3からの燃料を導管30に供給する前置送
出しポンプ16を駆動する。燃料は導管30から別の導管31
を通ってスロットル18(図では部分的に開いた状態で示
されている)に供給され、さらに高圧ポンプ4の吸入導
管32に供給される。上記ポンプ4はシリンダ33内を摺動
するピストン34を有し、該ピストン34は軸23上に設けら
れたディスク状の偏心板36にスプリング35で押圧されて
おり、この偏心板36によってピストン34は上下させられ
る。ピストン34の下降ストローク時(第2図の状態)
に、吸入導管32中の燃料は逆止弁19を通って吸引され、
ピストン34が上方に戻るときに燃料は逆止弁20および圧
力管5を通って蓄圧機6に送られる。
た駆動軸23は第1図の装置におけるポンプの軸23に相当
する。この駆動軸23は低圧弁17によって決定される圧力
でもってタンク3からの燃料を導管30に供給する前置送
出しポンプ16を駆動する。燃料は導管30から別の導管31
を通ってスロットル18(図では部分的に開いた状態で示
されている)に供給され、さらに高圧ポンプ4の吸入導
管32に供給される。上記ポンプ4はシリンダ33内を摺動
するピストン34を有し、該ピストン34は軸23上に設けら
れたディスク状の偏心板36にスプリング35で押圧されて
おり、この偏心板36によってピストン34は上下させられ
る。ピストン34の下降ストローク時(第2図の状態)
に、吸入導管32中の燃料は逆止弁19を通って吸引され、
ピストン34が上方に戻るときに燃料は逆止弁20および圧
力管5を通って蓄圧機6に送られる。
第2図の実施例で、軸23が1回転する毎にポンプ4上
のピストン34は1回往復運動し、駆動軸21の1回転当り
の上記往復運動の回数はエンジンのシリンダの数に依存
し、歯車22によって決定される。
のピストン34は1回往復運動し、駆動軸21の1回転当り
の上記往復運動の回数はエンジンのシリンダの数に依存
し、歯車22によって決定される。
一方、第3図および第3a図の実施例では、第2図の歯
車22および偏心板36の代りにエンジンのシリンダの数に
よって決定される数のカム38(第3図の実施例では4個
のカム)をもったカムシャフト37の形式のポンプ駆動軸
が使用されている。カム38上を転がるローラ39は1個の
ピストン34の動作を制御する。この場合もカムシャフト
37はハウジング29内の軸受28に軸支されている。第2図
の実施例とは違って、第3図および第3a図の実施例で
は、外部に送出しポンプ16および低圧弁17が設置され、
また前置送出しポンプ16は例えば電気的に駆動される。
第3図および第3a図の実施例ではまたスロットル18およ
び2個の逆止弁19、20はハウジング29内のポンプ4の入
口あるいは出口に配置されている。
車22および偏心板36の代りにエンジンのシリンダの数に
よって決定される数のカム38(第3図の実施例では4個
のカム)をもったカムシャフト37の形式のポンプ駆動軸
が使用されている。カム38上を転がるローラ39は1個の
ピストン34の動作を制御する。この場合もカムシャフト
37はハウジング29内の軸受28に軸支されている。第2図
の実施例とは違って、第3図および第3a図の実施例で
は、外部に送出しポンプ16および低圧弁17が設置され、
また前置送出しポンプ16は例えば電気的に駆動される。
第3図および第3a図の実施例ではまたスロットル18およ
び2個の逆止弁19、20はハウジング29内のポンプ4の入
口あるいは出口に配置されている。
第4図はスロットル18が高圧ポンプの吸入管中で機械
的に調整される実施例を比較的簡単に示したものであ
る。この例では、X方向に調整可能なレバー40の位置は
理論上の圧力値を示している。第4図に示すように、上
記レバー40は、上記理論上の圧力が蓄圧機中で得られる
までスロットル18の開孔度を機械的に調整する。上記レ
バー40の位置をエンジン上の電気的制御装置によって制
御することが出来るが、加速ペダル(第1図の24)によ
って直接制御することも出来る。このような変形は、特
有の圧力曲線を排除し、噴射器2を電気的制御装置9に
よって圧力および速度の関数として制御することが出
来、前述の実施例よりも構造的に明らかに簡単になる。
的に調整される実施例を比較的簡単に示したものであ
る。この例では、X方向に調整可能なレバー40の位置は
理論上の圧力値を示している。第4図に示すように、上
記レバー40は、上記理論上の圧力が蓄圧機中で得られる
までスロットル18の開孔度を機械的に調整する。上記レ
バー40の位置をエンジン上の電気的制御装置によって制
御することが出来るが、加速ペダル(第1図の24)によ
って直接制御することも出来る。このような変形は、特
有の圧力曲線を排除し、噴射器2を電気的制御装置9に
よって圧力および速度の関数として制御することが出
来、前述の実施例よりも構造的に明らかに簡単になる。
第1図は多数のシリンダを有する高速ディーゼル・エン
ジン用の燃料噴射装置の系統図、 第2図は吸入側の上流側に設けられた燃料ポンプ、スロ
ットル弁、および前置送出しポンプを具えたこの発明に
よる燃料噴射装置の1実施例の断面を示す図、 第3図および第3a図はこの発明による燃料噴射装置の第
2の実施例の軸に沿う断面図および軸に直角の方向の断
面図、 第4図は例えば自動車の加速ロッドを経て機械的に調整
されるスロットルを具えたこの発明の他の実施例の部分
概略図である。 2……噴射器、3……タンク、4……高圧ピストン・ポ
ンプ、9……電気的制御装置、12……燃料帰還パイプ、
13……安全弁、16……前置送出しポンプ、17……低圧
弁、18……スロットル、19、20……逆止弁、22……歯
車、23……ポンプの軸、27……ユニット、29……ハウジ
ング、34……ピストン、36……偏心板(カム)、38……
カム。
ジン用の燃料噴射装置の系統図、 第2図は吸入側の上流側に設けられた燃料ポンプ、スロ
ットル弁、および前置送出しポンプを具えたこの発明に
よる燃料噴射装置の1実施例の断面を示す図、 第3図および第3a図はこの発明による燃料噴射装置の第
2の実施例の軸に沿う断面図および軸に直角の方向の断
面図、 第4図は例えば自動車の加速ロッドを経て機械的に調整
されるスロットルを具えたこの発明の他の実施例の部分
概略図である。 2……噴射器、3……タンク、4……高圧ピストン・ポ
ンプ、9……電気的制御装置、12……燃料帰還パイプ、
13……安全弁、16……前置送出しポンプ、17……低圧
弁、18……スロットル、19、20……逆止弁、22……歯
車、23……ポンプの軸、27……ユニット、29……ハウジ
ング、34……ピストン、36……偏心板(カム)、38……
カム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−29100(JP,A) 特開 昭55−164769(JP,A) 特開 昭50−160620(JP,A)
Claims (5)
- 【請求項1】電気的制御装置によって制御される各シリ
ンダ用の噴射器と、 上記噴射器に燃料を供給する燃料蓄圧器と、 エンジンの速度および負荷の関数として制御されて、上
記燃料蓄圧器に燃料を供給する燃料連続送出し高圧ピス
トン・ポンプと、 上記高圧ピストン・ポンプと同じポンプ軸上で動作し
て、上記高圧ピストン・ポンプに燃料を供給する前置送
出しポンプと、 上記前置送出しポンプと上記高圧ピストン・ポンプとの
間に設けられていて、上記高圧ピストン・ポンプによっ
て供給される燃料の量を調整し、且つ必要量の燃料のみ
を上記上記高圧ピストン・ポンプに供給するような態様
で動作信号によって機械的におよび/または電気的に調
整されるスロットルと、 低圧弁と、を含み、 特徴として、さらに上記高圧ピストン・ポンプの吸入側
で上記スロットルと高圧ピストン・ポンプとの間に第1
の逆止弁が設けられており、また上記高圧ピストン・ポ
ンプの送出し側に第2の逆止弁が設けられており、 上記前置送出しポンプ、低圧弁、スロットル、高圧ピス
トン・ポンプ、第1および第2の逆止弁はハウジング内
に収容されてユニットを構成しており、 上記高圧ピストン・ポンプは、上記ハウジング内で上記
ポンプ軸に関して半径方向に往復運動するピストンと、
上記ポンプ軸上に設けられた上記ピストンの往復運動を
制御するカム手段とを含む、 特にディーゼル・エンジン用に適した内燃機関用燃料噴
射装置。 - 【請求項2】高圧ピストン・ポンプのピストンは、カム
シャフト形式のポンプ軸のカムによって制御され、カム
の数、したがって上記ポンプ軸の1回転当たりの上記高
圧ピストン・ポンプのピストンの往復運動の回数は噴射
器の数に依存することを特徴とする請求項1記載の内燃
機関用燃料噴射装置。 - 【請求項3】スロットルはこれに直接係合するロッドを
介して機械的に調整されることを特徴とする請求項1記
載の内燃機関用燃料噴射装置。 - 【請求項4】前置送出しポンプは電気的に駆動されるこ
とを特徴とする請求項1記載の内燃機関用燃料噴射装
置。 - 【請求項5】噴射器と燃料タンクとの間の燃料帰還パイ
プ中に安全弁が設けられており、該安全弁は通常の動作
圧以外の圧力が生じたときのみ上記燃料帰還パイプを開
くように動作することを特徴とする請求項1記載の内燃
機関用燃料噴射装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH02598/87-6 | 1987-07-08 | ||
CH2598/87A CH674243A5 (ja) | 1987-07-08 | 1987-07-08 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6487868A JPS6487868A (en) | 1989-03-31 |
JP2742584B2 true JP2742584B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=4237367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63171697A Expired - Fee Related JP2742584B2 (ja) | 1987-07-08 | 1988-07-08 | 内燃機関用燃料噴射装置 |
Country Status (4)
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---|---|
US (1) | US4884545A (ja) |
EP (1) | EP0299337A3 (ja) |
JP (1) | JP2742584B2 (ja) |
CH (1) | CH674243A5 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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