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Die Erfindung betrifft einen Injektor.
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In einem Verbrennungsmotor steht in der Regel nur ein begrenzter Einbauraum für Injektoren zur Verfügung. Aus diesem Grund sind raumsparende Konzepte erforderlich, um Bauteile eines Injektors in einem solch begrenzten Einbauraum zu verschrauben. Bekannt ist, dass hierzu Überwurfmuttern mit einem Rechts- oder einem Linksgewinde und einem Absatz am Innendurchmesser verwendet werden. Dieser Absatz wirkt entweder gegen eine Planfläche oder gegen einen eingelegten Rundring an dem zu spannenden Bauteil. Dabei muss dieses Bauteil bis zum Absatz bzw. Rundring im Durchmesser kleiner sein als der Innendurchmesser des Absatzes in der Überwurfmutter.
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Der kleinere Durchmesser schränkt die Ausgestaltung des zu spannenden Bauteils hinsichtlich Funktion und Dauerhaltbarkeit, unter Beachtung der notwendigen Wandstärken zur Erreichung der Druckfestigkeit, erheblich ein. Deshalb scheidet im Regelfall eine Montage der bekannten Überwurfmutter von der Düsenseite des Injektors aus.
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Dementsprechend ist an einer solchen Verschraubung besonders nachteilig, dass die bekannte Überwurfmutter nur von der Steckerseite des Injektors montierbar ist. Dies bedeutet eine weitere Einschränkung, nämlich bei der Ausgestaltung von Hochdruckanschluss und Stecker.
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Aus den Offenlegungsschriften
EP 1 359 317 A1 ,
GB 2 139 697 A sowie
EP 1 775 460 A1 sind alternative Verschraubungskonzepte für Kraftstoffinjektoren bekannt, bei denen Verschraubvorrichtungen, insbesondere Spann- oder auch Hülsenmuttern, zum Einsatz kommen, die sowohl ein Links- als ein auch Rechtsgewinde aufweisen können, was die Montage der Injektoren erleichtern kann.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, einen Injektor anzugeben, welcher die bekannten Nachteile überwindet und auch in einem begrenzten Bauraum einfach dauerfest montiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt wird ein Injektor bereitgestellt, welcher ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil aufweist. Das erste Bauteil weist ein Linksgewinde auf, das zweite Bauteil weist ein Rechtsgewinde auf, wobei auch vorgesehen sein kann, dass das erste Bauteil ein Rechtsgewinde und das zweite Bauteil ein Linksgewinde aufweisen. Beide Bauteile sind mittels einer Verschraubvorrichtung miteinander verschraubt. Hierbei weist die Verschraubvorrichtung ein dem Rechtsgewinde entsprechendes Gegengewinde und ein dem Linksgewinde entsprechendes weiteres Gegengewinde, wobei das Linksgewinde und das Rechtsgewinde des ersten respektive des zweiten Bauteils in das entsprechend passende Gegengewinde der Verschraubvorrichtung eingeschraubt sind.
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Mittels dieser Merkmale wird insbesondere bewirkt, dass eine Drehung der Verschraubvorrichtung bzw. ein Anziehen der Verschraubvorrichtung dazu führt, dass sowohl das erste Bauteil als auch das zweite Bauteil konzentrisch in die Verschraubvorrichtung hineingeschraubt bzw. hineingezogen werden. So kann beispielsweise zunächst das erste Bauteil in einer Montagevorrichtung vormontiert werden. Anschließend wird das eine Gegengewinde der Verschraubvorrichtung zumindest teilweise auf das erste Bauteil aufgeschraubt. In einem weiteren Montageschritt wird dann das zweite Bauteil an dem weiteren Gegengewinde der Verschraubvorrichtung zumindest teilweise aufgeschraubt. Mittels Drehung der Verschraubvorrichtung werden dann beide Bauteile zueinander hingezogen bzw. in die Verschraubvorrichtung eingeschraubt. Hierbei kann das zweite Bauteil aus einer Richtung auf das erste Bauteil montiert werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das zweite Bauteil je nach Einbaulage des ersten Bauteils aus der anderen Richtung auf das erste Bauteil montiert wird. Unter der Voraussetzung eines entsprechend zentrischen Laufs der beiden Gewinde der Verschraubvorrichtung werden dabei das erste und das zweite Bauteil ohne zusätzlichen Aufwand genau zueinander zentriert. Somit ist es also in vorteilhafter Weise ermöglicht, den Verschraubungsvorgang besonders effizient zu gestalten.
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Da ein einem Linksgewinde entsprechendes Gegengewinde einem Rechtsgewinde und umgekehrt entspricht, können die beiden Gegengewinde auch als ein Links-Rechtsgewinde oder als ein gegenläufiges Gewinde bezeichnet werden.
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Nach einer Ausführungsform ist zumindest das Linksgewinde oder das Rechtsgewinde des ersten oder zweiten Bauteils als ein Außengewinde gebildet, wobei dann das entsprechende Gegengewinde der Verschraubvorrichtung als ein Innengewinde gebildet ist. Somit wird in vorteilhafter Weise eine besonders stabile Verschraubung des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils an der Verschraubvorrichtung bewirkt. Vorzugsweise sind das Linksgewinde und das Rechtsgewinde der beiden Bauteile als ein Außengewinde gebildet, wobei das Links-Rechtsgewinde bzw. das gegenläufige Gewinde der Verschraubvorrichtung dann als ein Innengewinde gebildet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders stabile Verschraubung der beiden Bauteile, sodass der Injektor insbesondere auch erheblichen mechanischen Belastungen widerstehen kann.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Verschraubvorrichtung als ein Hohlzylinder gebildet, an dessen innerer Mantelfläche das Innengewinde gebildet ist. Ein solcher Hohlzylinder kann in vorteilhafter Weise besonders leicht hergestellt werden, beispielsweise mittels eines Tiefziehprozesses. Der Hohlzylinder kann vorzugsweise auch als eine Überwurfmutter bezeichnet werden.
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Nach einer Ausführungsform kann die Verschraubvorrichtung als ein Tiefziehteil gebildet sein. Das heißt, dass die Verschraubvorrichtung in einem Tiefziehprozess hergestellt bzw. plastisch geformt wird. Dadurch ist insbesondere eine kostengünstige spanlose Herstellung ermöglicht.
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In einer anderen Ausführungsform weist die Verschraubvorrichtung ein Ansetzmittel für ein Werkzeug zum Beaufschlagen eines Anzugsdrehmoments auf. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Werkzeug besonders einfach und effektiv an die Verschraubvorrichtung angesetzt werden, um ein Anzugsdrehmoment auf die Verschraubvorrichtung auszuüben, um die Gewinde der Bauteile in die Verschraubvorrichtung einzuschrauben. Vorzugsweise sind mehrere Ansetzmittel gebildet. Gemäß einer Ausführungsform können das oder die Ansetzmittel auf der äußeren Mantelfläche des Hohlzylinders gebildet sein. Vorzugsweise ist das Ansetzmittel allgemein als eine Vertiefung gebildet. Insbesondere sind eine solche Vertiefung bzw. solche Vertiefungen auf bzw. an der äußeren Mantelfläche des Hohlzylinders gebildet. Es kann vorgesehen sein, dass die Vertiefungen in die äußere Mantelfläche eingeprägt sind. Vorzugsweise sind die Vertiefungen als eine Nut gebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform weist zumindest eines der beiden Gegengewinde der Verschraubvorrichtung mindestens einen freien Gewindegang auf, welcher nicht mit dem entsprechenden Gewinde der Bauteile zusammenwirkt. Insbesondere sind mehrere freie Gewindegänge gebildet. Ein nicht Zusammenwirken bedeutet hier insbesondere, dass dieser freie Gewindegang nicht in das Gewinde der Bauteile eingreift, also nicht mit einem Gewindegang des Linksgewindes oder des Rechtsgewindes des ersten und des zweiten Bauteils zusammenwirkt. Diese freien Gewindegänge weisen insbesondere einen entsprechend ausgelegten Querschnitt auf, so dass, wenn die Verschraubvorrichtung angezogen wird, in diesen freien Gewindegängen eine Dehngrenze erreicht wird. Dadurch verformt, insbesondere verlängert, sich die Verschraubvorrichtung dauerhaft, was eine besonders feste und zuverlässige Verschraubung der beiden Bauteile miteinander bewirkt. Ein solches Anzugsverfahren kann auch als ein Streckengrenzen überschreitendes Anzugsverfahren bzw. Anziehverfahren bezeichnet werden. In der Verschraubvorrichtung werden also insbesondere Bereiche gebildet, welche nach einem Anziehen, insbesondere wenn eine Dehngrenze überschritten ist, dauerhaft gedehnt bleiben. Hierfür wird insbesondere eine Wandstärke im Gewindegrund des Links-Rechtsgewindes entsprechend ausgelegt bzw. gebildet. Vorzugsweise werden auch Querschnitte im Gewindegrund entsprechend ausgelegt.
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Nach einer anderen Ausführungsform umfasst das erste Bauteil einen Hochdruckanschluss für ein Fluid und das zweite Bauteil umfasst eine Injektordüse zum Ausgeben des Fluids. Bei dem Fluid kann es sich vorzugsweise um Benzin oder Diesel handeln. Insbesondere kann der Injektor als ein Diesel-Injektor oder als ein Benzin-Injektor gebildet sein. Beispielsweise kann der Hochdruckanschluss koaxial zu einer Längsachse des ersten Bauteils angeordnet sein. Es ist aber auch insbesondere möglich, dass der Hochdruckanschluss nicht koaxial, dass heißt seitlich, an dem ersten Bauteil angeordnet ist. Seitlich bedeutet insbesondere, dass eine Längsachse des Hochdruckanschlusses eine Komponente quer zu der Längsachse des ersten Bauteils aufweist. Beide Ausführungsformen sind aufgrund der erfindungsgemäßen Verschraubvorrichtung einfach und problemlos an dem zweiten Bauteil mit der Injektordüse montierbar. Allgemein kann das erste Bauteil mit dem Hochdruckanschluss als ein Hochdruckanschluss-Injektorkörper bezeichnet werden. Allgemein kann das zweite Bauteil mit der Injektordüse als ein Injektorkörper bezeichnet werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen.
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1 einen erfindungsgemäßen Injektor,
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2 einen Injektor nach dem Stand der Technik,
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3 einen erfindungsgemäßen Injektor,
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4a einen weiteren erfindungsgemäßen Injektor,
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4b eine Schnittansicht des Injektors aus 4b,
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5a eine Verschraubvorrichtung,
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5b eine Querschnittsansicht der Verschraubvorrichtung aus 5a und
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6 einen Längsschnitt der Verschraubvorrichtung aus 5a.
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Im Folgenden werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt einen Injektor 101. Der Injektor 101 weist ein erstes Bauteil 103 mit einem Linksgewinde 105 auf. Ferner umfasst der Injektor 101 ein zweites Bauteil 107, welches ein Rechtsgewinde 109 aufweist. Beide Bauteile 103 und 107 sind mittels einer Verschraubvorrichtung 111 miteinander verschraubt. Hierzu weist die Verschraubvorrichtung 111 ein erstes Gegengewinde 113 in Form eines Rechtsgewindes auf und ein zweites Gegengewinde 115 in Form eines Linksgewindes. Die Verschraubvorrichtung 111 weist somit ein Links-Rechtsgewinde oder ein gegenläufiges Gewinde auf. Zum Verschrauben der beiden Bauteile 103 und 107 mittels der Verschraubvorrichtung 111 wird das Linksgewinde 105 des ersten Bauteils 103 mit dem Rechtsgewinde 113 der Verschraubvorrichtung verschraubt. Das Rechtsgewinde 109 des zweiten Bauteils 107 wird mit dem Linksgewinde 115 der Verschraubvorrichtung 111 verschraubt. Beim Anziehen der Verschraubvorrichtung 111 werden also sowohl das erste Bauteil 103 als auch das zweite Bauteil 107 in das erste Gegengewinde 113 bzw. zweite Gegengewinde 115 hineingeschraubt bzw. hineingezogen.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das erste Bauteil 103 ein Rechtsgewinde aufweist und das zweite Bauteil 107 weist ein Linksgewinde auf.
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In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Verschraubvorrichtung 111 als ein Hohlzylinder gebildet ist, wobei die beiden Gegengewinde 113 und 115 als ein Innengewinde gebildet sind, welche an der inneren Mantelfläche des Hohlzylinders angeordnet oder gebildet sind. In diesem Fall sind insbesondere das Linksgewinde 105 des ersten Bauteils 103 und das Rechtsgewinde 109 des zweiten Bauteils 107 als ein Außengewinde gebildet.
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2 zeigt einen Injektor 201 nach dem Stand der Technik. Der Injektor 201 umfasst ein erstes Bauteil 203 mit einem Hochdruckanschluss 205 für ein Fluid. Ferner ist ein zweites Bauteil 207 vorgesehen, welches eine nicht gezeigte Injektordüse aufweist. Das zweite Bauteil 207 kann auch als ein Injektorkörper bezeichnet werden. Der Hochdruckanschluss 205 ist bezogen auf eine Längsachse des Injektors 201 koaxial angeordnet. Das erste Bauteil 203 mit dem Hochdruckanschluss 205 kann auch als ein Hochdruckanschluss-Injektorkörper bezeichnet werden. Das Bezugszeichen 208 kennzeichnet einen Stecker zum Anschließen eines Steuerkabels (nicht gezeigt) zur Steuerung des Injektors 201.
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Der Hochdruckanschluss-Injektorkörper 203 ist mit dem Injektorkörper 207 mittels einer Überwurfmutter 209, welche auch als eine Spannmutter bezeichnet werden kann, miteinander verschraubt. Hierbei weist die bekannte Überwurfmutter 209 einen Absatz 211 mit einem Rundring (nicht gezeigt) auf, wobei der Absatz gegen eine nicht gezeigte Planfläche des Injektorkörpers 207 wirkt. Mittels der bekannten Spannmutter 209 ist eine Montage des Hochdruckanschluss-Injektorkörpers 203 nur von der Steckerseite auf den Injektorkörper 207 möglich. Bei einer nicht koaxialen Anordnung des Hochdruckanschlusses 205 ist eine solche Verschraubung nicht mehr möglich.
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3 zeigt einen erfindungsgemäßen Injektor 301. Der Injektor 301 weist ein erstes Bauteil 303 mit einem Hochdruckanschluss 305 für ein Fluid auf. Das erste Bauteil 303 kann insofern auch als ein Hochdruckanschluss-Injektorkörper bezeichnet werden. Ferner umfasst der Injektor 301 ein zweites Bauteil 307 mit einer nicht gezeigten Injektordüse. Das zweite Bauteil 307 kann auch als ein Injektorkörper bezeichnet werden. Das Bezugszeichen 308 kennzeichnet einen Stecker zum Anschließen eines Steuerkabels (nicht gezeigt) zur Steuerung des Injektors 301.
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Um den Hochdruckanschluss-Injektorkörper 303 mit dem Injektorkörper 307 zu verschrauben, ist eine Verschraubvorrichtung 309 in Form einer Spannmutter bzw. Überwurfmutter vorgesehen. Die Überwurfmutter 309 weist ein Links-Rechtsgewinde 311 auf, welches mit entsprechenden Gewinden (nicht gezeigt) des Hochdruckanschluss-Injektorkörpers 303 und des Injektorkörpers 307 zusammenwirkt bzw. verschraubt ist. Somit ist in vorteilhafter Weise eine Montage des ersten Bauteils 303 von der Steckerseite auf das zweite Bauteil 307 ermöglicht. Es ist auch in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass das zweite Bauteil 307 von der Düsenseite auf das erste Bauteil 303 montiert wird. Mittels der erfindungsgemäßen Verschraubung ist eine Anordnung des Hochdruckanschlusses 305 bzw. genaue Positionierung des Hochdruckanschlusses 305 an dem ersten Bauteil 303 in vorteilhafter Weise unerheblich.
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Der Hochdruckanschluss 305 kann, wie in 3 gezeigt, nicht koaxial, dass heißt seitlich, an dem ersten Bauteil 303 angeordnet werden. Trotzdem ist eine einfache Montage und insbesondere eine gewünschte Festlegung eines Montagewinkels des Hochdruckanschlusses 305 aufgrund der erfindungsgemäßen Verschraubvorrichtung 311 mit dem gegenläufigen Gewinde 311 ermöglicht. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist der Hochdruckanschluss 305 analog zu dem Injektor 201 in 2 koaxial angeordnet.
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4a zeigt einen weiteren Injektor 401, wobei 4b eine Schnittansicht des Injektors 401 zeigt. Der Injektor 401 umfasst ein erstes Bauteil 403 mit einem Hochdruckanschluss 405. Das erste Bauteil 403 kann insofern auch als ein Hochdruckanschluss-Injektorkörper bezeichnet werden. Der Injektor 401 umfasst des Weiteren ein zweites Bauteil 407 mit einer nicht gezeigten Injektordüse. Das zweite Bauteil 407 kann auch als ein Injektorkörper bezeichnet werden. Das Bezugszeichen 408 kennzeichnet einen Stecker zum Anschließen eines Steuerkabels zur Steuerung des Injektors 401.
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Mittels einer Verschraubvorrichtung 409 sind die beiden Bauteile 403 und 407 miteinander verschraubt. Die Verschraubvorrichtung 409 ist als ein Hohlzylinder gebildet. Vorzugsweise wird der Hohlzylinder 409 als ein Tiefziehteil gebildet. An der inneren Mantelfläche des Hohlzylinders 409 sind ein Linksgewinde 411 und ein Rechtsgewinde 413 gebildet. Entsprechend weisen das erste Bauteil 403 ein Rechtsgewinde (nicht gezeigt) und das zweite Bauteil 407 ein Linksgewinde (nicht gezeigt) auf. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann das erste Bauteil 403 ein Linksgewinde und das zweite Bauteil 407 ein Rechtsgewinde aufweisen, wobei dann der Hohlzylinder 409 mit seinen beiden Gewinden 411 und 413 entsprechend andersherum angeordnet wird.
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Der Hohlzylinder 409 weist an seiner äußeren Mantelfläche mehrere Vertiefungen 415 auf, welche vorzugsweise eingeprägt sind. An diesen Vertiefungen 415 kann ein Werkzeug angesetzt werden, um ein Anzugsdrehmoment auf den Hohlzylinder 409 aufzubringen, um die beiden Bauteile 403 und 407 miteinander zu verschrauben.
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Die in 4b eingezeichneten Bemaßungen in Millimetern sind lediglich als beispielhaft und nicht als einschränkend anzusehen.
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5a zeigt die Verschraubvorrichtung 409 aus 4a und 4b. 5b zeigt eine Querschnittsansicht des Hohlzylinders 409, wobei der Übersicht halber der Hohlzylinder 409 in seiner Querschnittsansicht nicht vollständig dargestellt ist.
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Deutlich zu erkennen sind die eingeprägten Nuten 415, wobei aufgrund des Einprägens sich gegenüber den Nuten 415 eine entsprechende Erhebung 417 gebildet hat.
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Die in 5b eingezeichneten Bemaßungen in Millimetern bzw. Grad sind auch hier nur lediglich als beispielhaft und nicht als einschränkend anzusehen.
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6 zeigt einen Längsschnitt des Hohlzylinders 409. Eingezeichnet sind Bereiche 419 bleibender Dehnung bei einem Streckengrenzen überschreitenden Anziehverfahren. Hierfür weist das Links-Rechtsgewinde des Hohlzylinders 409 freie Gewindegänge (nicht gezeigt) auf.
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Die in 6 eingezeichneten Bemaßungen in Millimetern sind auch hier lediglich als beispielhaft und nicht als einschränkend anzusehen.
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Zusammenfassend wird mittels der Erfindung ein Injektor bereitgestellt, welcher auch in einen eng begrenzten Einbauraum in einem Verbrennungsmotor montiert werden kann.
