DE2037151A1 - Electromagnetic injector for internal combustion engines - Google Patents
Electromagnetic injector for internal combustion enginesInfo
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Description
DR. ERICH NEUGEBAUERDR. ERICH NEUGEBAUER
8 MÜNCHEN 26 - POSTFACH 3» ZWEIBBÜCKENSTBA8SE 108 MUNICH 26 - POST BOX 3 »ZWEIBBÜCKENSTBA8SE 10
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24. Juli 1970 lA-2451July 24, 1970 lA-2451
Beschreibung zu der PatentanmeldungDescription of the patent application
Societe des Procedes Modernes d'lnjection SOPROMI 103, Avenue du Marechal Poch, 78 - LES MUREAUXSociete des Procedes Modernes d'injection SOPROMI 103, avenue du Marechal Poch, 78 - LES MUREAUX
PrankreichFrance
betreffendconcerning
Elektromagnetische Einspritzdüse für BrennkraftmaschinenElectromagnetic injector for internal combustion engines
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung an elektromagnetischen Einspritzdüsen für Brennkraftmaschinen. The present invention relates to an improvement on electromagnetic injection nozzles for internal combustion engines.
Es ist bekannt, für die Dosierung der Brennstoffzufuhr elektromagnetische Einspritzdüsen zu verwenden, die für jede Einspritzung ein elektrisches Steuersignal einer bestimmten Dauer empfangen, wobei diese Dauer eine Punktion der Betriebsbedingungen bzw. des Betriebszustandes des Motors ist. Die Einspritzdüsen müssen mit beträchtlichenIt is known to use electromagnetic injection nozzles for metering the fuel supply Receive an electrical control signal of a certain duration for each injection, this duration being a puncture the operating conditions or the operating state of the engine. The injectors need to be with considerable
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Geschwindigkeiten arbeiten. So variiert zum Beispiel die Einspritzdauer bei Dieselmotoren zwischen O und 2 ms und bei Benzinmotoren zwischen 0,8 bis 4 ms wobei die eingespritzten Brennstof!/mengen von 7 mm bis 40 mnr betragen.Working speeds. For example, that varies Injection duration for diesel engines between 0 and 2 ms and for gasoline engines between 0.8 and 4 ms, whereby the injected Fuel amounts from 7 mm to 40 mm.
Die verwendeten Einspritzdüsen sind von der Art, die eine Düsennadel aufweist, die mit einer öffnung zusammen wirkt, von der die Fördermenge abhängt, wobei diese Düsennadel fest mit einem, die Form einer lamellierten Scheibe aufweisenden beweglichen Anker eines Elektromagneten verbunden ist, wobei der bewegliche Anker gegenüber dem feststehenden Kern des Elektromagneten angeordnet ist. Der Hub der Düsennadel liegt im allgemeinen etwa in der Größenordnung von 0,1 mm. Bei Einspritzdüsen dieser Art müssen insbesondere wenn sie mit den angegebenen hohen Geschwindigkeiten betrieben werden, alle Störfaktoren vermieden vrerden, die die in Abhängigkeit von der Dauer des elektrischen Steuersignals eingespritzten Brennstoffmengen beeinflussen können.The injection nozzles used are of the type that has a nozzle needle that coincides with an opening acts on which the flow rate depends, this nozzle needle firmly attached to a, the shape of a laminated disc having movable armature of an electromagnet is connected, the movable armature opposite the fixed Core of the electromagnet is arranged. The stroke of the nozzle needle is generally of the order of magnitude of 0.1 mm. In the case of injection nozzles of this type, especially when they are operating at the specified high speeds are operated, all disruptive factors are avoided, which influence the amount of fuel injected depending on the duration of the electrical control signal can.
v,v,
Das schnelle Hochheben und das schnelle Absetzen der Düsennadel bewirken Rückprallbewegungen und wesentliche Druckänderungen in den Rohrleitungen auf Grund der großen plötzlich ausströmenden Mengen und auf Grund von Schwingungeerscheinungen. The rapid lifting and the rapid lowering of the nozzle needle cause rebound movements and significant pressure changes in the pipelines due to the large amounts suddenly flowing out and due to vibration phenomena.
Hierdurch wird bewirkt, daß die als Punktion der Zeit eingespritzte Plüssigkeitsmenge nicht linear ist, sondern die folgenden Eigenheiten aufweist: This has the effect that the amount of fluid injected as a puncture of time is not linear, but has the following peculiarities:
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sie zeigt Modulationen, die auf Orund der Reflektion von Wellen bzw. Schwingungen im Leitungssystem auftreten; it shows modulations on orund the reflection waves or vibrations occur in the pipeline system;
es existiert ein Schwellenwert, unterhaj.b dessen die eingespritzte Menge nicht hinreichend genau vorherbestimmbar ist, da auf Grund der Elastizität der Flüssigkeit in der Einspritzdüse das Gefälle der Kurve in diesem Bereich sehr stark i«t und die Kurve am Anfangthere is a threshold, including the injected quantity cannot be predicted with sufficient accuracy is because, due to the elasticity of the liquid in the injection nozzle, the slope of the curve in this area is very strong and the curve at the beginning
immer eine sehr große Steigung, dann ein relatives . -always a very large slope, then a relative one. -
Maximum, ein relatives Minimum auf Grund von Abprall-Schwingungen der Düsennadel beim Auftreffen auf ihre Anschläge und erst nach diesem Minimum einen im wesentlichen linearen verwendbaren Abschnitt aufweist; Weiter ist zu bemerken, daß die Druckwellen der verschiedenen Einspritzdüsen sich gegenseitig beeinflussen. Maximum, a relative minimum due to rebound vibrations the nozzle needle when it hits its stops and only after this minimum one essentially has linear usable portion; It should also be noted that the pressure waves of the various Injection nozzles influence each other.
Auf Grund der obenerwähnten Einflüsse kommt ec vor, ^ dau eine Einspritzdüse bei der der Einspritzdruck so gewähit ist, ci&3r die maximal einzuspritzende Menge in einer vorgegebenen Zeit eingespritzt wird, nicht unter einer minimalen Einspritzmenge verwendbar ist, die Jedoch größer ist als die reringste Einspritzmenge, die für ein gu~e;.-Punktioniere:: ies Motors erforderlich ist. Und umgekenrkann man, wer.:: die Einspritzdüse und der Einspritzdruck: so gewählt weraen, dai sie die für-den MotorDue to the influences mentioned above, ec occurs, if an injection nozzle in which the injection pressure is selected so that ci & 3r the maximum amount to be injected is injected in a given time, cannot be used below a minimum injection amount, which is, however, greater than the lowest injection amount, which is necessary for a good puncturing engine. And vice versa, who. :: the injection nozzle and the injection pressure: were chosen so that they are for the engine
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erforderliche Mindesteinspritzmenge ergibt die maximal notwendige einzuspritzende Menge nicht erreichen.required minimum injection quantity results in not reaching the maximum required quantity to be injected.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Einspritzdüse die die vorstehend beschriebenen Nachteile vermeidet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß einerseits der nicht lineare Teil der Kurve, der in Abhängigkeit von der Zeit eingespritzten Menge so abgesenkt wird, daß die gewünschte minimale Einspritzmenge zu Beginn des linearen Teils dieser Kurve erhalten und andererseits der Einspritzdruck geringfügig soweit erhöht wird, daß bei einer vorgegebenen Einspritzdauer die Kurve die maximale Einspritzmenge wieder erreichen wird.The object of the present invention is to provide an injection nozzle that avoids the disadvantages described above. This object is achieved in that on the one hand, the non-linear part of the curve, the amount injected as a function of time, thus lowered that the desired minimum injection quantity is obtained at the beginning of the linear part of this curve and on the other hand the injection pressure is increased slightly to such an extent that, for a given injection duration, the curve shows the will reach maximum injection quantity again.
Die erfindungsgemäße Einspritzdüse ist dadurch gekennzeichnet, daß das mit Brennstoff gefüllte mit der Einspritzöffnung in Verbindung stehende tote Volumen eine minimale Größe aufweist , um die Einflüsse der Elastizität des in der Einspritzdüse enthaltenen flüssigen Brennstoffes möglichst zu vermeiden und daß mindestens ein Teil der Leitung zwischen dem Ventilsitz und dem unter Druck stehenden Brennstoffanschluß der Einspritzdüse einen solchen Querschnitt aufweist, daß der Brennstoff auf Grund der Strömungsgeschwindigkeit eine genügende Trägkeitswirkung aufweist, daß die Geschwindigkeit relativ langsam ansteigt und eine relativ lange zeit bis zur Ausbildung der vollen Geschwindigkeit benötigt wird, deren Dauer etwa der Zelt-The injection nozzle according to the invention is characterized in that that the fuel-filled dead volume communicating with the injection port is a has minimal size to the influences of the elasticity of the liquid fuel contained in the injector to avoid as much as possible and that at least part of the line between the valve seat and the pressurized Fuel connection of the injection nozzle has such a cross section that the fuel due to the Flow velocity a sufficient inertia effect has that the speed increases relatively slowly and a relatively long time to the formation of the full Speed is required, the duration of which is about the
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dauer entspricht, in der Rückprallsehwingungen der Düsennadel der Einspritzdüse auftreten.duration corresponds to the rebound vibrations of the The injector needle.
Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritzdüse ist zwischen dem Magnetkern und dem Körper der Einspritzdüse kein totes Flüssigkeitsvolumen vorhanden und der Magnetkern ist von einer zentralen Bohrung vorzugsweise mit einem Durchmesser von etwas 2 mm durchsetzt die über den beweglichen Anker des Elektromagneten in einer Plüssigkeitsdichten Verbindung mit einer zentralen Bohrung in der Einspritzdüsennadel steht. 'In a first embodiment of the invention Injection nozzle there is no dead volume of liquid between the magnetic core and the body of the injection nozzle and the magnetic core is from a central one Hole preferably with a diameter of about 2 mm penetrates the over the movable armature of the electromagnet in a fluid-tight connection with a central bore in the injection nozzle needle stands. '
Bei einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einspritzdüse steht ein Rohr von vorzugsweise etwa 2 mm Innendurchmesser mit dem'Speiseanschluß der Einspritzdüse in Verbindung, wobei dieses Rohr so gekrümmt ist, daß es um den Magnetkern der Einspritzdüse herum verläuft, der ohne totes Volumen in dem Körper der Einspritzdüse angeordnet ist und wobei dieses Rohr in den, den beweglichen Anker des Elektromagneten (5) aufnehmenden Hohlraum der Einspritzdüse einmündet, der mit der Einspritzöffnung in Verbindung steht, wenn das Einspritzventil offen ist.In a second embodiment of the injection nozzle according to the invention, a tube preferably stands about 2 mm inside diameter with the feed connection of the Injection nozzle in connection, this tube being so curved is that it goes around the injector's magnetic core, which has no dead volume in the body the injection nozzle is arranged and this tube in the, the movable armature of the electromagnet (5) opening into the receiving cavity of the injection nozzle, which is in communication with the injection port when the injection valve is open.
Vorzugsweise weist der Körper de^Einspritzdüse eine geringe Empfindlichkeit gegen thermische AusdehnungThe body preferably has the injection nozzle low sensitivity to thermal expansion
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auf, wobei ein unteres Abschlußteil bzw. DUsenteil aus einsätzgehärtetem Stahl vorgesehen ist, daß von dem Magnetkern durch einen nichtmagnetischen Ring vorzugsv/eise aus Bronze getrennt ist, der gleichzeitig die Festlegung bzw. Stellung des unteren Absehlußteiles in dem Körper der Einspritzdüse sicher stellt und durch Abstützung gegen den unteren Abschnitt des Magnetkerns das untere Abschlußteil in seiner Stellung relativ zu dem Magnetkern hält, und das der Magnetkern nur im Bereich seines unteren Endabschnittes rait der seitliehen Außenfläche in dem Körper der Einspritzdüse festgelegt ist.on, wherein a lower end part or DUsteil made of case-hardened steel is provided that of the magnetic core is preferably separated by a non-magnetic ring made of bronze, which at the same time the definition or position of the lower Absehlußteiles in the body of the injector ensures and through Support against the lower portion of the magnetic core, the lower terminating part in its position relative to the magnetic core holds, and that the magnetic core only in the area of its lower end portion rait the side External surface is defined in the body of the injector.
Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen und an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings and exemplary embodiments.
Es ze:gt:It shows:
Pig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse teilweise im Schnitt entlang der Linie I-I, in Figur 2; Pig. 1 shows a view of an injection nozzle according to the invention partially in section along the line II in FIG. 2;
Fig. 2 eine Ansicht teilweise im Schnitt entlang der Linie H-II in Fig. 1;Fig. 2 is a view partially in section along the line H-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht teilweise im Schnitt einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse undFigure 3 is a view partly in section of another Embodiment of an injection nozzle according to the invention and
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Kurven der in Abhängigkeit von der Dauer des Steuerimpulses einge-FIG. 4 shows a schematic representation of the curves in FIG Depending on the duration of the control pulse.
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spritzten Brennstoffmenge.injected amount of fuel.
In den Zeichnungen ist ein Körper 1 der Einspritzdüse gezeigt, der von herkömmlicher Art ist und an seinem oberen Teil Anschlüsse 2 und J3 zuijßpeisung der Induktionsspule 4 eines Magnetkerns bzw. magnetischen Kreises 5 aufwelst. In the drawings is a body 1 of the injector shown, which is of conventional type and at its upper part terminals 2 and J3 supplying the induction coil 4 of a magnetic core or magnetic circuit 5 upright.
Ein bewegliches Teil 11 der Einspritzdüse, das den Anker des Elektromagneten und die Einspritzdüsennadel umfaßt, wird durch eine Lochscheibe 6 vom mittleren Abschnitt des Magnetkerns getrennt gehalten und im Innern mittels eines Führungsbolzens 3 geführt, auf den sich eine Feder abstützt. Der bewegliche Teil 11 der Einspritzdüse gleitet dabei in einer axialen Bohrung eines unteren Absehlußteils 9> bzw. Düsenteils, das ebenso wie der bewegliche Teil 11 aus einsatzgehärtetem Stahl besteht. Ein Ring 7 aus Bronze dient als mechanischer Puffer zwischen dem unteren Abschlußteil 9 und einer Schulter des Körpers der Einspritzdüse 1. Der Ring 7 besteht aus einem nichtmagnetischen Material, um zu vermeiden, daß der Magnetfluß sich über die bewegliche Düsennadel schließt, und dabei letztere seitlichen Zwängen unterwirft, die die Reibung erhöhen.A movable part 11 of the injection nozzle, which the Includes the armature of the electromagnet and the injector needle, is through a perforated disk 6 from the middle section of the magnetic core held separately and guided inside by means of a guide pin 3 on which a spring supports. The movable part 11 of the injector slides while in an axial bore of a lower Absehlußteils 9> or nozzle part, which, like the movable part 11, consists of case-hardened steel. A ring 7 made of bronze serves as a mechanical buffer between the lower end part 9 and a shoulder of the body of the injector 1. The ring 7 is made of a non-magnetic material, to avoid that the magnetic flux spreads over the movable The nozzle needle closes, thereby subjecting the latter to lateral constraints that increase friction.
Der Ring 7 liegt an der genannten Schulter an und hält den Magnetkern in seiner Stellung, indem er an dessen unteren Fläche anliegt.The ring 7 rests against said shoulder and holds the magnetic core in its position by holding it against it rests on the lower surface.
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Der Magnetkern liegt nicht mit seiner ganzen Seitenfläche am Körper 1 der Einspritzdüse an, sondern nur mit der Außenfläche 10 an seinem Fußende, die sich auf dem Ring 7 abstützt. In dieser Weise sind die Längenausdehnungen des Körpers 1 der Einspritzdüse und des Magnetkernes praktisch voneinander unabhängig, da ihre gemeinsame Bezugsebene in der Nähe des Bereichs des Luftspalts des Elektromagneten angeordnet ist.The magnetic core does not lie with its entire side surface on the body 1 of the injection nozzle, but only with the outer surface 10 at its foot end, which is on the ring 7 is supported. In this way, the length expansions of the body 1 of the injector and the Magnetic core practically independent of each other, since their common reference plane is close to the area of the air gap of the electromagnet is arranged.
Der Raum, in dem der fest mit der Düsennadel veruundene scheibenförmige Anker angeordnet ist und der der Einspritzöffnung benachbarte Raum stehen über eine Bohruig 14 in dem unteren 'Abschlußteil 9 miteinander in Verbindung. Die Speisung der Einspritzdüse erfolgt über ein Rohr 13 geringen Druchmessere , in dem Durchflußgeschwindigkeiten erreicht werden, die/rorzugsweise größer als 1 m/s sind und das eine solche Länge und einen solchen Durchmesser aufweißt, daß beim öffnen der Einspritzdüse infolge der Trägheit der Flüssigkeit und der Fortpflanzung der Welle in dem Rohr die Flüssigkeit ihre kontinuierliche Strömungsgeschwindigkeit nicht vor dem Ende der Periode des Hebens und des Aufprallens des beweglichen Teils 11 erreicht.The room in which the solid bonded with the nozzle needle disc-shaped armature is arranged and the space adjacent to the injection opening are over a Bohruig 14 in the lower 'end part 9 with one another Link. The injection nozzle is fed via a pipe 13 of small diameter in which the flow rates can be achieved that / preferably greater than 1 m / s and that such a length and aufweißt such a diameter that when opening the injection nozzle due to the inertia of the liquid and the propagation of the wave in the tube their continuous flow rate does not occur until the end of the period of lift and impact of the movable part 11 is reached.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist das Rohr IJ durch eine zentrale Bohrung Ij5a ersetzt, die durch den feststehenden Magnetkern 5 hindurchgeht und über die Bohrung 5b in dem Führungsbolzen 5a mit dem innen™ der 009887/160J In the embodiment according to FIG. 3, the tube IJ is replaced by a central bore Ij5a which passes through the fixed magnetic core 5 and via the bore 5b in the guide pin 5a with the inside ™ of the 009887 / 160J
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Düsennadel 11 in Verbindung steht. Der Querschnitt der Bohrung 1^a ist im wesentlichen derselbe, wie der des Rohrs 13 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Pig. I und 2 und ergibt daher im wesentlichen dieselbe Trägheitswirkung der Flüssigkeit] jedoch ist das tote mit Flüssigkeit gefüllte Volumen weiter verringert, da der Raum in dem die Scheibe bzw. bewegliche Anker 11a angeordnet ist nicht mehr mit der öffnung des unteren Abschluß- bzw. Düsenteils in Verbindung steht.Nozzle needle 11 is in communication. The cross section of the Bore 1 ^ a is essentially the same as that of the Tube 13 in the embodiment according to Pig. I and 2 and therefore gives essentially the same inertia effect of the liquid] however, the dead is with liquid Filled volume is further reduced, since the space in which the disc or movable armature 11a is arranged is no longer in connection with the opening of the lower end or nozzle part.
Gleich nach dem öffnen der Einspritzdüse fällt der Druck in der Einspritzdüse bemerkenswert schnell ab, so daß die ausströmende Flüssigkeitsmenge dann gering ist, wenn die Menge der durch die Elastizität in der Einspritzdüse gespeicherten Flüssigkeit klein ist.Immediately after opening the injection nozzle, it falls Pressure in the injector drops remarkably quickly, like that that the amount of liquid flowing out is small when the amount of the by the elasticity in the injection nozzle stored fluid is small.
Die ausströmende Menge bzw. Ausströmgeschwindigkeit erhöht sich mit der Zeit, und die nominale Ausströmgeschwindigkeit wird nicht vor dem Ende der ballistischen Anstiegsperiode des bewegliehen Teils 11 erreicht. Der Schwellenwert der Einspritzmenge wird auf diese Weise beträchtlich abgesenkt und die Rückprallwirkungen werden auf ein Mindestmaß herabgesetzt.The outflowing quantity or outflow speed increases over time, and so does the nominal outflow speed is not reached until the end of the ballistic rise period of the movable part 11. The threshold value of the injection quantity is reduced considerably in this way and the rebound effects are reduced to a minimum.
Wenn sich der Speisedruck z.B. infolge der Rückwirkung anderer Einspritzdüsen schnell ändert, bewirkt die Masse der in dem Rohr enthaltenen strömenden FlüssigkeitIf the feed pressure changes quickly, e.g. as a result of the reaction of other injection nozzles, the Mass of the flowing liquid contained in the pipe
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durch ihre Trägheit eine Begrenzung der auf Grund von störenden Modulationen des Druckes auftretenden Änderungen der ausströmenden Menge.their inertia limits the changes that occur due to disruptive modulations of the pressure the outflowing crowd.
Fig. 4 zeigt in einer Kurve die in Abhängigkeit von der Dauer des Einspritzsteuersignals eingespritzte Flüssigkeitsmenge. Die als ununterbrochene Linie gezeichnete Kurve stellt den Fall einer Einspritzdüse dar, die bei einem gegebenen Einspritzsteuersignal T2 die maximal einzuspritzende Flüssigkeitsmenge q_e„ einspritzt, jedoch ist dabei die minimal einspritzbare Menge qmi~ nock zu groß für den Motor. Durch Verwendung einer Erfindungsgemäßen Einspritzdüse kann die gesamte Kurve gesenkt werden, um die minimal einspritzbare Flüssigkeitsmenge qmi„ bei einer Dauer T1 des Einspritz-4 shows in a curve the amount of liquid injected as a function of the duration of the injection control signal. The drawn as a solid line curve represents the case of an injection nozzle, which fall 2, the maximum injected amount of liquid q_ e "injects at a given injection control signal T, but here is the minimum injectable quantity q mi ~ noc k too large for the motor. By using an injection nozzle according to the invention, the entire curve can be lowered in order to reduce the minimum injectable amount of liquid q mi "at a duration T 1 of the injection
nun · χnow · χ
Steuersignals zu erhalten, wobei jedoch in diesem Pail die bei dem Einspritzsteuersignal T2 einzuspritzende Einspritzmenge nicht erreicht wird. Durch leichte Erhöhung des Einspritzdruckes kann man den Verlauf der Kurve so ändern, daß die maximale Einspritzmenge qmax wieder erreicht wird. Es "ist zu bemerken, daß der ganze niehtliniare Teil der Kurve zwischen T0 und T« nicht verwendbar ist.To obtain control signal, but in this Pail the injection quantity to be injected at the injection control signal T 2 is not reached. By slightly increasing the injection pressure, the course of the curve can be changed so that the maximum injection quantity q max is reached again. It should be noted that the entire nonlinear part of the curve between T 0 and T «cannot be used.
Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Mermale, insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden soweit sie einzeln oder in Kombinationen gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlichAll information and features disclosed in the documents, in particular the disclosed spatial design, are as far as they are compared individually or in combinations are new to the state of the art, as essential to the invention
beansprucht. 009887/1502claimed. 009887/1502
Ansprüche;Expectations;
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Claims (1)
Magnetkerns (5) das untere Abschlußteil (9) in seiner Stellung relativ zu dem Magnetkern (5) hält, und dass der Magnetkern (5) nur im Bereich seines unteren Endabschnittes mit der seitlichen Außenfläche (10) in
dem Körper (1) der Einspritzdüse festgelegt ist.part (9) in the body (1) of the injection nozzle and by supporting it against the lower portion of the
Magnetic core (5) holds the lower terminating part (9) in its position relative to the magnetic core (5), and that the magnetic core (5) only in the area of its lower end section with the lateral outer surface (10) in
the body (1) of the injector is fixed.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |