EP0538247B1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP0538247B1
EP0538247B1 EP90910107A EP90910107A EP0538247B1 EP 0538247 B1 EP0538247 B1 EP 0538247B1 EP 90910107 A EP90910107 A EP 90910107A EP 90910107 A EP90910107 A EP 90910107A EP 0538247 B1 EP0538247 B1 EP 0538247B1
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EP
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fuel injection
fuel
recess
injection valve
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Christian Preussner
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1853—Orifice plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
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Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injection valve is already known (DE-A-35 40 660), in which a protective cap is provided which has a through opening in its base downstream of an injection opening.
  • the protective cap is intended to prevent damage in the area of the injection opening or a possibly provided needle pin.
  • the protective cap is to prevent particles from the vicinity of the fuel injection valve protruding into the intake manifold with its nozzle body being deposited in the area of the injection opening and leading to a narrowing of the injection opening, as a result of which the amount of fuel injected is undesirably reduced, and thus that of the internal combustion engine supplied fuel-air mixture becomes too lean.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the protective cap not only provides protection against accidental contact and deposits from the outside are avoided, but that fuel deposits due to the successive operating and shutdown phases do not do so even when the internal combustion engine is operating for a longer period of time cause that the amount of fuel metered by the fuel injector is undesirably reduced. This ensures proper operation of the internal combustion engine.
  • the design of the protective cap made of plastic is particularly advantageous, which ensures easy manufacture.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a fuel injector designed according to the invention in partial view
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a fuel injector designed according to the invention in partial view
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 2.
  • the fuel injection valve shown in partial view in FIG. 1 essentially corresponds to a fuel injection valve for a fuel injection system of a mixture-compressing spark-ignition internal combustion engine described in DE-OS 37 10 467 and is used for fuel injection into the intake manifold of the internal combustion engine.
  • a nozzle body 1 is connected to a valve housing (not shown), in which a valve needle 3 is guided in a guide opening 2.
  • the guide opening 2 ends in the illustrated nozzle body 1 in a backstitch 5, which is followed by a conical valve seat surface 8 in the flow direction of the fuel.
  • a cylindrical transition opening 10 runs between the valve seat surface 8 and a nozzle body end surface 9.
  • valve needle 3 In the region of the valve seat surface 8 of the nozzle body 1, the valve needle 3 merges into a conical sealing seat 11 which ends in a cylindrical pin 12. In the closed state of the fuel injection valve, the valve needle with the sealing seat 11 bears on the valve seat surface 8, while in the open state of the fuel injection valve the sealing seat 11 is lifted off the valve seat surface 8 and fuel can flow to the transition opening 10.
  • a thin perforated plate 15 is tightly attached to the nozzle body end face 9 by welding in its area covered by the transition opening 10 has at least one injection opening 16 serving for fuel metering, which penetrates the perforated plate and extends inclined with respect to the longitudinal axis 17 of the valve, depending on the type of use the inclinations can run such that the fuel jets emerging from the individual injection openings 16 either into Direction of the longitudinal axis 17 of the valve can be directed inwards or away from the longitudinal axis 17 of the valve.
  • the cross section of the injection openings 16 determines the amount of fuel injected per unit of time when the fuel injection valve is open.
  • the fuel injector is opened electromagnetically in a manner not shown.
  • the injection openings 16 are arranged on the perforated plate 15 such that they emanate from the annular space formed between the pin 12 of the valve needle 3 and the wall of the transition opening 10, the cylindrical pin 12 projecting almost to the perforated plate 15 when the fuel injection valve is closed.
  • a cup-shaped protective cap 20 is pushed onto the nozzle body end 4, which partially encompasses the nozzle body 1 in the axial direction with a cylinder jacket 21 and engages with an inwardly directed latching shoulder 22 into an annular groove 23 of the nozzle body 1 to fix the protective cap 20 in position.
  • a bottom 24 of the protective cap 20 has a through opening 27 concentric to the longitudinal axis 17 of the valve and extends in the radial direction over the perforated plate 15, whereby it abuts the perforated plate 15 with a contact section 28.
  • the bottom 24 extends radially inward to the through opening 27 with an axial distance from the perforated plate 15, so that an annular recess 29 is formed there between the bottom 24 and the perforated plate 15, the internal width of which is compared to the diameter of the through opening 27 is small.
  • the protective cap 20 is preferably made of plastic.
  • the inside width of the recess 29, that is to say the extent in the direction of the valve longitudinal axis 17, is very small, so that the recess 29 has the shape of an annular gap, which exerts such a large capillary action on fuel in all positions of the fuel injection valve that the fuel present in the recess 29 does not flow out of the passage opening 27 due to its weight.
  • the recess 29 can taper or widen with increasing radial extension in the axial direction. If the internal combustion engine is switched off and thus also the fuel injection system, the fuel injection valve is closed and any fuel present in the recess 29 and the passage opening 27 is partially evaporated due to the increased heating of the internal combustion engine, only the components of the fuel evaporating at lower temperatures evaporate, while the components which evaporate at higher temperatures are not sufficiently heated and move radially outwards due to the capillary action of the recess 29, where they are deposited on the wall on the contact section 28, so that the through-opening 27 and the perforated plate 15 in the region of the injection openings 16 remain free of fuel deposits.
  • the protective cap 20 of the exemplary embodiment according to FIG. 2 differs from the protective cap of the exemplary embodiment according to FIG. 1 in that no axial distance is formed between the base 24 and the perforated plate 15, but at least one penetrating from the through opening 27 in the radial direction starting from the base 24 Recess 31 is provided, which is slot-shaped in the direction of the cylinder jacket 21. In this case, for example, four recesses 31 can be provided which, as shown in FIG.
  • the recesses 31 can widen or taper with increasing radial extension in the circumferential direction.
  • four injection openings 16 are shown, each of which a recess 31 has been assigned.
  • this configuration is not binding; rather, more than four or fewer than four recesses could also be provided, which can also be in a different association with the injection openings 16.
  • the fuel injection valve will close and the fuel located in the passage opening 27 and the recesses 31 will migrate radially outward into the recesses 31 and at least those will be higher due to the capillary action boiling constituents of the fuel remain so that no fuel deposits occur at the injection openings 16 and in the passage opening 27.

Abstract

Schutzkappen von Kraftstoffeinspritzventilen weisen eine zur Einspritzöffnung fluchtende Durchgangsöffnung auf, in der nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine hochsiedende Bestandteile des Kraftstoffes zu Ablagerungen führen, die den Querschnitt der Durchgangsöffnung verringern oder gar die Einspritzöffnung teilweise verdecken. Die Schutzkappe (20) der Erfindung weist eine sich radial von der Durchgangsöffnung (27) nach aussen erstreckende Ausnehmung (29) auf, die so schmal ausgebildet ist, dass sie eine Kapillarwirkung auf den Kraftstoff ausübt, so dass bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine die hochsiedenden Bestandteile des Kraftstoffes sich infolge der Kapillarwirkung am radialen äusseren Rand der Ausnehmung (29) ablagern und die Einspritzöffnung (16) frei von Ablagerungen bleibt. Die Schutzkappe kann bei Kraftstoffeinspritzventilen verschiedener Art Verwendung finden.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Es ist schon ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt (DE-A-35 40 660), bei dem eine Schutzkappe vorgesehen ist, die stromabwärts einer Einspritzöffnung in ihrem Boden eine Durchgangsöffnung aufweist. Die Schutzkappe soll Beschädigungen im Bereich der Einspritzöffnung bzw. eines eventuell vorgesehenen Nadelnapfens verhindern. Außerdem soll durch die Schutzkappe vermieden werden, daß Partikel aus der Umgebung des mit seinem Düsenkörper in das Saugrohr ragenden Kraftstoffeinspritzventiles sich im Bereich der Einspritzöffnung ablagern und zu einer Verengung der Einspritzöffnung führen, wodurch sich die eingespritzte Kraftstoffmenge in unerwünschter Weise verringert und damit das der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch zu mager wird. Bei der Verwendung der bekannten Schutzkappe ergibt sich jedoch der Effekt, daß nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine und dem Schließen des Kraftstoffeinspritzventiles sich in der Durchgangsöffnung der Schutzkappe befindlicher, meist in Filmform vorliegender Kraftstoff infolge der nun noch verstärkten Erwärmung des Motorraumes wegen der fehlenden Kühlung verdampft. Dabei verdampfen jedoch in aller Regel nur die niedrig siedenden Bestandteile des Kraftstoffes, während die erst bei höheren Temperaturen siedenden Bestandteilen des Kraftstoffes in der Durchgangsöffnung der Schutzkappe verbleiben und somit nachteilig während der Betriebszeit des Kraftstoffeinspritzventiles nach einer Reihe von Betriebs- und Abstellphasen der Brennkraftmaschine zu Ablagerungen in dem Bereich der wenigstens einen Einspritzöffnung führen, so daß sich das Einspritzverhalten verschlechtert und die Brennkraftmaschine zu einem unrunden Lauf neigt.
  • Bekannt ist ebenfalls ein Kraftstoffeinspritzventil nach der DE-A-30 12 416, bei dem stromabwärts einer Einspritzöffnung wenigstens ein in axialer Richtung wirkender Kapillarkanal vorgesehen ist, bei dem die Gefahr besteht, daß sich höher siedende Bestandteile des Kraftstoffes darin ablagern.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch die Schutzkappe nicht nur ein Berührschutz gegeben ist und Ablagerungen von außen vermieden werden, sondern daß auch bei längerer Betriebsdauer der Brennkraftmaschine Kraftstoffablagerungen infolge der aufeinanderfolgenden Betriebs- und Abstellphasen nicht dazu führen, daß die vom Kraftstoffeinspritzventil zugemessene Kraftstoffmenge in unerwünschte Weise verringert wird. Hierdurch wird ein ordnungsgemäßer Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Kraftstoffeinspritzventiles möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Schutzkappe aus Kunststoff, wodurch eine leichte Herstellbarkeit gewährleistet ist.
    • Zeichnung
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzventiles in Teilansicht, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzventiles in Teilansicht, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2.
    • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Das in der Figur 1 in Teilansicht dargestellte Kraftstoffeinspritzventil stimmt im wesentlichen mit einem in der DE-OS 37 10 467 beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine überein und dient zur Kraftstoffeinspritzung in das Saugrohr der Brennkraftmaschine. Mit einem nicht dargestellten Ventilgehäuse ist ein Düsenkörper 1 verbunden, in dem in einer Führungsöffnung 2 eine Ventilnadel 3 geführt ist. Die Führungsöffnung 2 endet bei dem dargestellten Düsenkörper 1 in einem Hinterstich 5, an den sich in Strömungsrichtung des Kraftstoffes eine konisch ausgebildete Ventilsitzfläche 8 anschließt. Zwischen der Ventilsitzfläche 8 und einer Düsenkörperstirnfläche 9 verläuft eine zylindrische Übergangsöffnung 10. Die Ventilnadel 3 geht im Bereich der Ventilsitzfläche 8 des Düsenkörpers 1 in einen konischen Dichtsitz 11 über, der in einen zylindrischen Zapfen 12 ausläuft. Im geschlossenen Zustand des Kraftstoffeinspritzventiles liegt die Ventilnadel mit dem Dichtsitz 11 an der Ventilsitzfläche 8 an, während im geöffnetem Zustand des Kraftstoffeinspritzventiles der Dichtsitz 11 von der Ventilsitzfläche 8 abgehoben ist und Kraftstoff zur Übergangsöffnung 10 strömen kann. An der Düsenkörperstirnfläche 9 ist eine dünne Lochplatte 15 durch Schweißen dicht befestigt, die in ihrem durch die Übergangsöffnung 10 überdeckten Bereich wenigstens eine der Kraftstoffzumessung dienende Einspritzöffnung 16 hat, die die Lochplatte durchdringt und gegenüber der Ventillängsachse 17 geneigt verläuft, wobei je nach Verwendungsart die Neigungen so verlaufen können, daß die aus den einzelnen Einspritzöffnungen 16 austretenden Kraftstoffstrahlen entweder in Richtung der Ventillängsachse 17 nach innen oder von der Ventillängsachse 17 weg nach außen gerichtet sein können. Durch den Querschnitt der Einspritzöffnungen 16 wird die bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmenge bestimmt. Die Öffnung des Kraftstoffeinspritzventiles erfolgt in nicht dargestellter Weise elektromagnetisch. Die Einspritzöffnungen 16 sind so an der Lochplatte 15 angeordnet, daß sie von dem zwischen dem Zapfen 12 der Ventilnadel 3 und der Wandung der Übergangsöffnung 10 gebildeten Ringraum ausgehen, wobei bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil der zylindrische Zapfen 12 bis nahezu an die Lochplatte 15 ragt.
  • Auf das Düsenkörperende 4 ist eine topfförmig ausgebildete Schutzkappe 20 aufgeschoben, die mit einem Zylindermantel 21 den Düsenkörper 1 in axialer Richtung teilweise umgreift und mit einem nach innen gerichteten Rastabsatz 22 in eine Ringnut 23 des Düsenkörpers 1 zur Lagefixierung der Schutzkappe 20 eingreift. Ein Boden 24 der Schutzkappe 20 weist konzentrisch zur Ventillängsachse 17 eine Durchgangsöffnung 27 auf und erstreckt sich in radialer Richtung über die Lochplatte 15, wobei er mit einem Anlageabschnitt 28 an der Lochplatte 15 anliegt. Von dem Anlageabschnitt 28 ausgehend verläuft der Boden 24 radial nach innen bis zur Durchgangsöffnung 27 mit einem axialen Abstand zur Lochplatte 15, so daß dort zwischen dem Boden 24 und der Lochplatte 15 eine ringförmige Ausnehmung 29 gebildet wird, deren Lichte Weite gegenüber dem Durchmesser der Durchgangsöffnung 27 klein ist. Vorzugsweise ist die Schutzkappe 20 aus Kunststoff gefertigt. Die Lichte Weite der Ausnehmung 29, also die Ausdehnung in Richtung der Ventillängsachse 17 ist sehr klein, so daß die Ausnehmung 29 die Form eines Ringspaltes hat, der in allen Stellungen des Kraftstoffeinspritzventiles eine so große Kapillarwirkung auf Kraftstoff ausübt, daß der in der Ausnehmung 29 vorhandene Kraftstoff nicht aufgrund seines Gewichtes aus der Durchgangsöffnung 27 abströmt. Dabei kann sich die Ausnehmung 29 ausgehend von der Durchgangsöffnung 27 mit zunehmender radialer Erstreckung in axialer Richtung verjüngen oder verbreitern. Wird nun die Brennkraftmaschine abgestellt und damit auch die Kraftstoffeinspritzanlage, so wird das Kraftstoffeinspritzventil geschlossen und eventuell in der Ausnehmung 29 und der Durchgangsöffnung 27 vorhandener Kraftstoff aufgrund der stärkeren Erwärmung der Brennkraftmaschine teilweise verdampft, wobei lediglich die bei niedrigeren Temperaturen verdampfenden Bestandteile des Kraftstoffes sich verflüchtigen, während die bei höheren Temperaturen verdampfenden Bestandteile nicht ausreichend erwärmt werden und sich durch die Kapillarwirkung der Ausnehmung 29 in radialer Richtung nach außen bewegen, wo sie sich an der Wandung am Anlageabschnitt 28 ablagern, so daß die Durchgangsöffnung 27 und die Lochplatte 15 im Bereich der Einspritzöffnungen 16 frei von Kraftstoffablagerungen bleiben.
  • Bei den in den Figuren 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventiles sind die gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, so daß insoweit auch hierfür die Beschreibung dieser Teile nach Figur 1 gilt. Die Schutzkappe 20 des Ausführungsbeispieles nach Figur 2 unterscheidet sich von der Schutzkappe des Ausfübrungsbeispieles nach Figur 1 dadurch, daß zwischen dem Boden 24 und der Lochplatte 15 kein axialer Abstand gebildet wird, sondern von der Durchgangsöffnung 27 ausgehend in radialer Richtung den Boden 24 durchdringend wenigstens eine Ausnehmung 31 vorgesehen ist, die schlitzförmig ausgebildet in Richtung zum Zylindermantel 21 verlaufen. Dabei können beispielsweise vier Ausnehmungen 31 vorgesehen sein, die, wie in Figur 3 gezeigt ist, in Umfangsrichtung zueinander gleichen Abstand haben können und deren in Umfangsrichtung gemessene Lichte Weite eine Kapillarwirkung auf den Kraftstoff in jeder Stellung des Kraftstoffeinspritzventiles ausübend klein im Vergleich zum Durchmesser der Durchgangsöffnung 27 ist. Die Ausnehmungen 31 können sich dabei mit zunehmender radialer Erstreckung in Umfangsrichtung verbreitern oder verjüngen. In Figur 3 sind beispielsweise vier Einspritzöffnungen 16 dargestellt, denen jeweils eine Ausnehmung 31 zugeordnet wurde. Diese Ausgestaltung ist jedoch nicht bindend, vielmehr könnten genauso gut mehr als vier oder weniger als vier Ausnehmungen vorgesehen sein, die auch in anderer Zuordnung zu den Einspritzöffnungen 16 liegen können.
  • Wie bereits zu Figur 1 beschrieben wurde, wird bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine und der Kraftstoffeinspritzanlage das Kraftstoffeinspritzventil schließen und der sich in der Durchgangsöffnung 27 und den Ausnehmungen 31 befindliche Kraftstoff radial nach außen in die Ausnehmungen 31 wandern und dort werden aufgrund der Kapillarwirkung zumindest die höher siedenden Bestandteile des Kraftstoffes verbleiben, so daß an den Einspritzöffnungen 16 und in der Durchgangsöffnung 27 keine Kraftstoffablagerungen auftreten.

Claims (9)

  1. Kraftstoffeinspritzventil mit einem Düsenkörper (1), an dem eine topfförmige Schutzkappe (20) mit einem Boden (24) befestigt ist, der eine zu wenigstens einer Einspritzöffnung (16) hin offene Durchgangsöffnung (27) hat, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe der wenigstens einen Einspritzöffnung (16) an der Schutzkappe (20) wenigstens eine Ausnehmung (29, 31) vorgesehen ist, die auf den abgespritzten Kraftstoff eine Kapillarwirkung in radialer Richtung in der Ausnehmung (29,31) nach außen ausübt.
  2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Ausnehmung (29) zur Durchgangsöffnung (27) hin offen ist und sich radial nach außen erstreckend von dem Boden (24) der Schutzkappe (20) überdeckt wird.
  3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (29) ringförmig ausgebildet ist.
  4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (29) von der Durchgangsöffnung (27) ausgehend sich mit zunehmender radialer Erstreckung in axialer Richtung verjüngt oder verbreitert.
  5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Ausnehmung (31) zur Durchgangsöffnung (27) hin offen ist und sich radial nach außen erstreckend den Boden (24) in axialer Richtung durchdringt.
  6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wengistens eine Ausnehmung (31) schlitzförmig ausgebildet ist.
  7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Ausnehmung (31) von der Durchgangsöffnung (27) ausgehend sich mit zunehmender radialer Erstreckung in Umfangsrichtung verbreitert oder verjüngt.
  8. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichte Weite der wenigstens einen Ausnehmung (29, 31) klein gegenüber dem Durchmesser der Durchgangsöffnung (27) der Schutzkappe (20) ist.
  9. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (20) aus Kunststoff gefertigt ist.
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DE3927390A DE3927390A1 (de) 1989-08-19 1989-08-19 Kraftstoffeinspritzventil
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EP0538247A1 EP0538247A1 (de) 1993-04-28
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