EP0867611A1 - Fuel injection nozzle for an internal combustion engine - Google Patents

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EP0867611A1
EP0867611A1 EP98104239A EP98104239A EP0867611A1 EP 0867611 A1 EP0867611 A1 EP 0867611A1 EP 98104239 A EP98104239 A EP 98104239A EP 98104239 A EP98104239 A EP 98104239A EP 0867611 A1 EP0867611 A1 EP 0867611A1
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Rüdiger Kuss
Gerhard Pabinger
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine with one in a nozzle body in a guide movable against an eccentric closing spring arranged nozzle needle with a tip, the one with the nozzle needle in sections in the end region remote from the guide valve seat arranged at a distance surrounding the fuel inlet bore cooperates to control the distribution of the circumference of the valve seat Injection holes through which a pre and main injection by means of the opposite the fuel flow direction against the closing spring force actuated nozzle needle is effected.
  • a fuel injector 1 for an internal combustion engine has one in a nozzle body 2 via a guide 3 is movable against a first stroke, off-center closing spring 4 arranged nozzle needle 5.
  • the nozzle needle 5 acts with its tip 6 with one in the end region 7 remote from the guide Nozzle needle 5 in sections with a fuel supply hole enclosing it at a distance 8 arranged valve seat 9 together for controlling the circumference of the valve seat 9 arranged spray holes 10.
  • About the spray holes 10 is a pre and main injection by means of the opposite of the fuel flow direction nozzle nozzle 5 actuated against the closing spring force.
  • the guide 3 points in the nozzle needle lifting direction closing spring side on a cylindrical cross section 13, the valve seat side expanded to oval or elliptical cross sections 14, 14 ', FIG. 3.

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Abstract

The nozzle needle (5) of a fuel injection nozzle is arranged in a guide (3) in a nozzle body (2) and acts against a closing spring (4). The tip (6) of the needle cooperates with a fuel inlet bore (8) partly surrounding the needle to control injection holes (10) spaced around the periphery of a valve seat (9) to effect pre-injection and main injection stages. The needle guide is selected with clearance in the direction of the plane passing through the needle axis (5') and the axis (4') of the closing spring sufficient to displace the needle tip laterally at the start of its stroke so that it closes at least one injection hole. Guide and closing spring preferably have and oval or elliptical cross section.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einer in einem Düsenkörper in einer Führung hubbeweglich gegen eine außermittig wirkende Schließfeder angeordnete Düsennadel mit einer Spitze, die mit einem im führungsfernen Endbereich einer die Düsennadel abschnittsweise mit Abstand umschließenden Kraftstoff-Zulaufbohrung angeordneten Ventilsitz zusammenwirkt zur Steuerung von über den Umfang des Ventilsitzes verteilt angeordneten Spritzlöchern, über die eine Vor- und Haupteinspritzung mittels der entgegen der Kraftstoff-Strömungsrichtung gegen die Schließfederkraft betätigten Düsennadel bewirkt ist.The invention relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine with one in a nozzle body in a guide movable against an eccentric closing spring arranged nozzle needle with a tip, the one with the nozzle needle in sections in the end region remote from the guide valve seat arranged at a distance surrounding the fuel inlet bore cooperates to control the distribution of the circumference of the valve seat Injection holes through which a pre and main injection by means of the opposite the fuel flow direction against the closing spring force actuated nozzle needle is effected.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzdüse ist beispielsweise aus der EP-A 0 637 686 bekannt, wobei für eine Voreinspritzung während eines mit geringstem Spiel geführten Vorhubes einer ersten Schließfeder eine begrenzte Voreinspritzmenge aus sämtlichen Spritzlöchern abgegeben ist. Dem Vorhub für die Voreinspritzung schließt sich unter Zuschaltung einer weiteren Schließfeder der Haupthub für eine Haupteinspritzung an. Such a fuel injection nozzle is, for example, from EP-A 0 637 686 known, being used for a pre-injection with a minimum clearance Vorhubes a first closing spring from a limited pilot injection all spray holes has been made. The pre-stroke for the pre-injection the main stroke for one closes with the activation of a further closing spring Main injection.

Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß im Vorhub der volle Spritzlochquerschnitt aller Spritzlöcher freigegeben ist.The disadvantage of this arrangement is that the full spray hole cross section in the preliminary stroke of all spray holes is released.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse derart auf einfache Weise weiterzubilden, daß im ersten Hubbereich bzw. Vorhub lediglich ein Teil der Spritzlöcher freigegeben ist.The invention has for its object a generic fuel injector to further develop in such a simple manner that in the first stroke range or pre-stroke only part of the spray holes is released.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst, und zwar dadurch, daß die Führung der Düsennadel im Düsenkörper in Richtung der durch die Achse der Düsennadel und die Achse der außermittigen Schließfeder festgelegten Ebene jeweils mit einem solch großen Spiel gewählt ist, daß die Düsennadel mit beginnender Hubbewegung mit ihrer Spitze über die außermittig wirkende Federkraft seitlich versetzt in eine zumindest ein Spritzloch verschließende Anlage am Ventilsitz gesteuert ist.This object is achieved with claim 1, namely in that the leadership the nozzle needle in the nozzle body in the direction of the axis of the nozzle needle and the axis of the eccentric closing spring each with a fixed level such a large game is chosen that the nozzle needle with the beginning stroke movement with its tip laterally offset via the eccentric spring force is controlled in at least one spray hole closing system on the valve seat.

Mit der Erfindung ist der Fertigungs- und Montageaufwand vorteilhaft reduziert für eine querschnittsgesteuerte Einspritzdüse, deren im Querschnitt z. B. auf die Vollast ausgelegte Spritzlöcher von geringer Anzahl bei Niedrig- bzw. Teillast vorteilhaft eine oder einige zeitlich länger abgedeckt sind mit dem weiteren Vorteil, daß der Kraftstoff über die offenen Spritzlöcher feinstzerstäubt ist aufgrund des auf wenige offene Einspritzlöcher wirkenden Einspritzdruckes.With the invention, the manufacturing and assembly costs are advantageously reduced for a cross-section-controlled injection nozzle whose cross-section z. B. at full load designed spray holes of small number advantageous at low or partial load one or a few are covered for a longer period of time with the further advantage that the Fuel is finely atomized through the open spray holes due to the few open injection holes acting injection pressure.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die gezielte Anlage der Düsennadel-Spitze am Ventilsitz vorteilhaft dadurch unterstützt, daß die Führung in der Ebene der Desaxierung der Düsennadel und der Schließfeder über diametral vergrößerte Führungsspiele einen Oval- oder Ellipsen-Querschnitt aufweist. Mit dieser Ausgestaltung wird die Düsennadel beim Vorhub für die Voreinspritzung unter der Wirkung der außermittig angreifenden Schließfederkraft gezielt versetzt oder gekippt.In an embodiment of the invention, the targeted contact of the nozzle needle tip is on Valve seat is advantageously supported in that the guidance in the plane of the relaxation the nozzle needle and the closing spring via diametrically enlarged guide play has an oval or ellipse cross section. With this configuration the nozzle needle during the pre-stroke for the pre-injection under the effect of off-center attacking closing spring force deliberately offset or tilted.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Führung in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig und ventilsitzseitig jeweils einen Oval- oder Ellipsen-Querschnitt aufweist, wobei beide Querschnitte zur Erzielung geringer Leckagen über einen kurzen zylindrischen Abschnitt mit Verrundungen miteinander in Verbindung stehen.In a further embodiment of the invention it is proposed that the leadership in Nozzle needle stroke direction on the closing spring side and valve seat side each an oval or Has elliptical cross section, both cross sections to achieve less Leaks over a short cylindrical section with fillets to one another keep in touch.

Eine andere erfindungsgemäße Ausgestaltung zur Erzielung einer geringen Leckage sieht vor, daß die Führung in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig einen zylindrischen Querschnitt aufweist, der sich ventilsitzseitig zu einem Oval- oder Ellipsen-Querschnitt erweitert.Another embodiment according to the invention for achieving a low one Leakage provides that the guide in the nozzle needle stroke direction on the closing spring side has a cylindrical cross-section, the valve seat side to an oval or Ellipse cross section expanded.

Gegenüber ventilsitzseitig in einer gemeinsamen Peripherie mündenden Spritzlöchern ist es nach einem weiteren Erfindungsmerkmal aber auch möglich, daß im Bereich der Anlage der Düsennadel am Ventilsitz ein oder mehrere Spritzlöcher in Düsennadel-Hubrichtung oder mehrere Spritzlöcher am Umfang ungleichmäßig verteilt angeordnet sind, womit die Voreinspritzung zeitlich gedehnt werden kann. Weiter ergibt die erfindungsgemäß gesteuerte Voreinspritzung eine weichere Verbrennung und eine damit vorteilhaft verringerte Geräuschentwicklung durch einen feinst verteilenden Einspritzstrahl.Spray holes opening on the valve seat side in a common periphery According to a further feature of the invention, it is also possible that in Area of the nozzle needle on the valve seat one or more spray holes Nozzle needle stroke direction or several spray holes uneven on the circumference are arranged distributed, with which the pilot injection can be extended in time. Furthermore, the pilot injection controlled according to the invention results in a softer combustion and an advantageously reduced noise development by one finely distributing injection jet.

Die Erfindung ist anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

Figur 1
eine lediglich abschnittsweise im Schnitt dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse mit einer außermittig beaufschlagten Düsennadel,
Figur 2
eine erste Düsennadel-Führung mit erfindungsgemäß unterschiedlich gestalteten Querschnitten,
Figur 3
eine weitere Düsennadel-Führung mit einem schließfederseitig vorgesehenen Kreisquerschnitt, dem sich unterschiedlich große Oval-Querschnitte anschließen,
Figur 4
die Düsennadel-Spitze im Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Figur 1 in erfindungsgemäßer Anlage bei Vorhubende an dem Ventilsitz, vergrößert
Figur 5
die Düsennadel-Spitze gemäß einer weiteren Spritzloch-Anordnung in Schließstellung, und
Figur 6
die durch die außermittig beaufschlagte Düsennadel während der Voreinspritzung seitlich versetzte Düsennadel-Spitze zum Verschluß vorbestimmter Spritzlöcher.
The invention is described with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. It shows
Figure 1
a fuel injection nozzle shown only in sections in section with an eccentrically loaded nozzle needle,
Figure 2
a first nozzle needle guide with differently designed cross sections according to the invention,
Figure 3
a further nozzle needle guide with a circular cross section provided on the closing spring side, which is followed by oval cross sections of different sizes,
Figure 4
the nozzle needle tip in cross section according to the line IV-IV in Figure 1 in the inventive system at the end of the stroke on the valve seat, enlarged
Figure 5
the nozzle needle tip according to a further spray hole arrangement in the closed position, and
Figure 6
the nozzle needle tip laterally displaced by the eccentric needle during the pre-injection to close predetermined spray holes.

Eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine weist eine in einem Düsenkörper 2 über eine Führung 3 hubbeweglich gegen eine erste, außermittig wirkende Schließfeder 4 angeordnete Düsennadel 5 auf. Die Düsennadel 5 wirkt mit ihrer Spitze 6 mit einem im führungsfernen Endbereich 7 einer die Düsennadel 5 abschnittsweise mit Abstand umschließenden Kraftstoff-Zulaufbohrung 8 angeordneten Ventilsitz 9 zusammen zur Steuerung von über den Umfang des Ventilsitzes 9 verteilt angeordneten Spritzlöchern 10. Über die Spritzlöcher 10 ist eine Vor- und Haupteinspritzung mittels der entgegen der Kraftstoff-Strömungsrichtung gegen die Schließfederkraft betätigten Düsennadel 5 bewirkt.A fuel injector 1 for an internal combustion engine, not shown, has one in a nozzle body 2 via a guide 3 is movable against a first stroke, off-center closing spring 4 arranged nozzle needle 5. The nozzle needle 5 acts with its tip 6 with one in the end region 7 remote from the guide Nozzle needle 5 in sections with a fuel supply hole enclosing it at a distance 8 arranged valve seat 9 together for controlling the circumference of the valve seat 9 arranged spray holes 10. About the spray holes 10 is a pre and main injection by means of the opposite of the fuel flow direction nozzle nozzle 5 actuated against the closing spring force.

Um aufgabengemäß den Spritzlochquerschnitt im Vorhub mit der außermittig beaufschlagten Düsennadel 5 vorteilhaft gering zu halten, ist die Führung 3 der Düsennadel 5 im Düsenkörper 2 erfindungsgemäß in Richtung der durch die Achse 5' der Düsennadel 5 und die Achse 4' der außermittigen Schließfeder 4 festgelegten Ebene jeweils mit einem solch großen Spiel gewählt, daß die Düsennadel 5 mit beginnender Hubbewegung mit ihrer Spitze 6 über die außermittig wirkende Schließfederkraft in eine vorbestimmte Anlage am Ventilsitz 9 gesteuert ist zum Verschluß mindestens eines Spritzloches 10. Damit ist der Kraftstoff über die offenen Spritzlöcher 10 feinst zerstäubt. To apply the eccentric to the spray hole cross section in the preliminary stroke To keep the nozzle needle 5 advantageously low is the guide 3 of the nozzle needle 5 in the nozzle body 2 according to the invention in the direction of through the axis 5 ' Nozzle needle 5 and the axis 4 'of the eccentric closing spring 4 fixed Level chosen with such a large game that the nozzle needle 5 with beginning Lifting movement with its tip 6 via the eccentric closing spring force is controlled in a predetermined system on the valve seat 9 for closure at least one spray hole 10. The fuel is now over the open spray holes 10 finely atomized.

Das erfindungsgemäß gestaltete Spiel ist beispielsweise dadurch erreicht, daß die Führung in der Ebene der Desaxierung der Düsennadel 5 und der Schließfeder 4 über diametral vergrößerte Führungsspiele einen Oval-Querschnitt aufweist, wie er beispielsweise in den Figuren 2 und 3 abschnittsweise vorgesehen ist. Ein derartiger Oval-Querschnitt kann mittels Quetschung des Düsenkörpers 2 im Bereich einer zylindrischen Bohrung geformt sein.The game designed according to the invention is achieved, for example, in that the Guide in the plane of the desaxation of the nozzle needle 5 and the closing spring 4 has an oval cross-section over diametrically enlarged guide games, as it does for example in sections 2 and 3. Such one Oval cross section can be squeezed in the area of a nozzle body 2 be cylindrical bore shaped.

Zur Reduzierung der Leckage weist die Führung 3 in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig und ventilsitzseitig jeweils einen Oval-Querschnitt 11, 11' auf, wobei die Oval-Querschnitte im Mittenbereich der Führung 3 über eine kurzen zylindrischen Abschnitt 12 mit Verrundungen miteinander in Verbindung stehen, Figur 2.To reduce the leakage, the guide 3 points in the nozzle needle stroke direction on the closing spring side and on the valve seat side each have an oval cross section 11, 11 ', wherein the oval cross-sections in the middle of the guide 3 over a short cylindrical Section 12 is connected to one another with fillets, FIG. 2.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Führung 3 in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig einen zylindrischen Querschnitt 13 auf, der sich ventilsitzseitig zu Oval- oder Ellipsen-Querschnitten 14, 14' erweitert, Figur 3.In another embodiment of the invention, the guide 3 points in the nozzle needle lifting direction closing spring side on a cylindrical cross section 13, the valve seat side expanded to oval or elliptical cross sections 14, 14 ', FIG. 3.

Die in Figur 5 zunächst sämtliche Spritzlöcher 10, 10' verschließende Spitze 6 der Düsennadel 5 erfährt während der Voreinspritzung durch die außermittig wirkende Kraft der Schließfeder 4 eine erfindungsgemäß seitliche Versetzung mit einer Anlage an dem Ventilsitz 9, wobei diese vorbestimmte Versetzung vorteilhaft zum gezielten Verschließen eines oder mehrerer Spritzlöcher 10 oder 10' während der Voreinspritzung gemäß den Figuren 4 und 6 für eine weichere Verbrennung dienen kann.The tip 6 of FIG. 5 which initially closes all the spray holes 10, 10 ' Nozzle needle 5 experiences during pre-injection through the eccentric Force the closing spring 4 according to the invention lateral displacement with a system on the valve seat 9, this predetermined displacement advantageously for the targeted Closing one or more spray holes 10 or 10 'during the pre-injection 4 and 6 serve for a softer combustion can.

Wie aus Figur 6 weiter hervorgeht, münden sämtliche Spritzlöcher 10, 10' auf gleicher Höhe am Umfang des Ventilsitzes 9. Um die Dauer der Voreinspritzung mittels der Erfindung auf einfache Weise zusätzlich beeinflussen zu können, sind im Bereich der Anlage der Düsennadel 5 am Ventilsitz 9 ein oder mehrere, in Figur 6 strichliert dargestellte Spritzlöcher 10'' in Düsennadel-Hubrichtung versetzt angeordnet. As can further be seen from FIG. 6, all the spray holes 10, 10 'open out at the same Height at the periphery of the valve seat 9. By means of the duration of the pre-injection To be able to influence the invention in a simple manner are in the range the arrangement of the nozzle needle 5 on the valve seat 9, one or more, in FIG. 6 Spray holes 10 '' shown in broken lines are offset in the nozzle needle lifting direction.

Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Absteuerung bestimmter Spritzlöcher 10 bzw. 10' im Vorhub vorteilhafter dadurch erreicht, daß mehrere an der Peripherie auf gleicher Höhe vorgesehene Spritzlöcher 10 bzw. 10' am Umfang für eine gemeinsame Abdeckung durch die Spitze 6 eng benachbart angeordnet sind. Weiter verteilt sich der Einspritzdruck auf die verbleibenden offenen Spritzlöcher 10 gemäß den Figuren 4 und 6mit der Folge eines jeweiligen, feinst zerstäubenden Einspritzstrahles.In contrast, the control of certain spray holes 10 according to the invention or 10 'in the advance stroke advantageously achieved in that several on the periphery the same height provided spray holes 10 and 10 'on the circumference for a common Cover by the tip 6 are arranged closely adjacent. Distributed further the injection pressure on the remaining open spray holes 10 according to the Figures 4 and 6 with the sequence of a respective, finely atomizing injection jet.

Claims (6)

Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, mit einer in einem Düsenkörper (2) in einer Führung (3) hubbeweglich gegen eine außermittig wirkende Schließfeder (4) angeordnete Düsennadel (5) mit einer Spitze (6), die mit einem im führungsfernen Endbereich (7) einer die Düsennadel (5) abschnittsweise mit Abstand umschließenden Kraftstoff-Zulaufbohrung (8) angeordneten Ventilsitz (9) zusammenwirkt zur Steuerung von über den Umfang des Ventilsitzes (9) verteilt angeordneten Spritzlöchern (10, 10', 10''), über die eine Vor- und Haupt-Einspritzung mittels der entgegen der Kraftstoff-Strömungsrichtung gegen die Schließfederkraft betätigten Düsennadel (5) bewirkt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (3) der Düsennadel (5) im Düsenkörper (2) in Richtung der durch die Achse (5') der Düsennadel (5) und die Achse (4') der außermittigen Schließfeder (4) festgelegten Ebene jeweils mit einem solch großen Spiel gewählt ist, daß die Düsennadel (5) mit beginnender Hubbewegung mit ihrer Spitze (6) über die außermittig wirkende Schließfederkraft seitlich versetzt in eine zumindest ein Spritzloch (10, 10', 10'') verschließende Anlage am Ventilsitz (9) gesteuert ist. Fuel injection nozzle for an internal combustion engine, with a nozzle needle (5) with a tip (6) arranged in a nozzle body (2) in a guide (3) so as to be capable of lifting against an eccentrically acting closing spring (4) interacts with a valve seat (9) arranged in the end region (7) remote from the guide, a fuel feed bore (8) partially enclosing the nozzle needle (5) at a distance to control spray holes (10, 10 ', distributed over the circumference of the valve seat (9), 10 ''), about the a pre-injection and main injection is effected by means of the nozzle needle (5) which is actuated against the direction of the fuel flow against the closing spring force,
characterized, that the guide (3) of the nozzle needle (5) in the nozzle body (2) in the direction defined by the axis (5 ') of the nozzle needle (5) and the axis (4') of the eccentric closing spring (4) each with such a plane big game is chosen that the nozzle needle (5) with the beginning of the stroke movement is controlled with its tip (6) laterally offset via the eccentrically acting closing spring force into an at least one spray hole (10, 10 ', 10'') closing system on the valve seat (9). Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (3) in der Ebene der Desaxierung der Düsennadel (5) und einer Schließfeder (4) über diametral vergrößerte Führungsspiele einen Oval- oder Ellipsen-Querschnitt (11) aufweist.Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized in that the Guide (3) in the plane of the desaxation of the nozzle needle (5) and one Closing spring (4) over diametrically enlarged guide games an oval or Ellipse cross section (11). Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (3) in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig und ventilsitzseitig jeweils einen Oval- oder Ellipsen-Querschnitt (11, 11') aufweist, die über einen kurzen zylindrischen Abschnitt (12) mit Verrundungen miteinander in Verbindung stehen. Fuel injection nozzle according to claim 2, characterized in that that the guide (3) in the nozzle needle stroke direction on the closing spring side and on the valve seat side each has an oval or elliptical cross section (11, 11 '), which Connect to each other with roundings via a short cylindrical section (12). Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (3) in Düsennadel-Hubrichtung schließfederseitig einen zylindrischen Querschnitt (13) aufweist, der sich ventilsitzseitig zu einem Oval- oder Ellipsen-Querschnitt (14, 14') erweitert. Fuel injection nozzle according to claim 2, characterized in that that the guide (3) in the nozzle needle stroke direction has a cylindrical cross section (13) on the closing spring side widens to an oval or ellipse cross section (14, 14 ') on the valve seat side. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Anlage der Düsennadel (5) am Ventilsitz (9) ein oder mehrere Spritzlöcher (10', 10'') in Düsennadel-Hubrichtung oder mehrere Spritzlöcher (10) am Umfang ungleichmäßig verteilt angeordnet sind.Fuel injection nozzle according to one of Claims 1 to 4, characterized in that that in the area of the system of the nozzle needle (5) on the valve seat (9) or several spray holes (10 ', 10' ') in the nozzle needle stroke direction or several Spray holes (10) are arranged unevenly distributed on the circumference. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oval- oder Ellipsen-Querschnitt (11) mittels Quetschung des Düsenkörpers (2) geformt ist.Fuel injection nozzle according to claim 2, characterized in that the Oval or elliptical cross-section (11) by squeezing the nozzle body (2) is shaped.
EP98104239A 1997-03-26 1998-03-10 Fuel injection nozzle for an internal combustion engine Expired - Lifetime EP0867611B1 (en)

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