JPH0275757A - シリコンミクロ加工ノズルを備えた燃料噴射器 - Google Patents
シリコンミクロ加工ノズルを備えた燃料噴射器Info
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- JPH0275757A JPH0275757A JP1178921A JP17892189A JPH0275757A JP H0275757 A JPH0275757 A JP H0275757A JP 1178921 A JP1178921 A JP 1178921A JP 17892189 A JP17892189 A JP 17892189A JP H0275757 A JPH0275757 A JP H0275757A
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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
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- 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
- F02M61/1853—Orifice plates
-
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- F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
- F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は燃料噴射器の構造に関づる。
（従来の技術）
火花点火エンジンの燃料計吊り式としての気化器は、燃
料噴ｔＪ４器の採用によって迅速に廃れている。現在使
用されている燃料噴射器構造は、絞り装置において噴射
器を使用する噴射（集中式燃料噴（ト））または各シリ
ンダに噴射器を使用撲る噴射（電子的燃料噴射）噴射を
含んでいる。燃料噴射器を通る燃料流は精密に機械加工
された金ＩＩ！要素を有するノズルによって制御される
。燃料噴ＯＡ器は通常の電気的ソレノイドにＪ、って作
動される。
料噴ｔＪ４器の採用によって迅速に廃れている。現在使
用されている燃料噴射器構造は、絞り装置において噴射
器を使用する噴射（集中式燃料噴（ト））または各シリ
ンダに噴射器を使用撲る噴射（電子的燃料噴射）噴射を
含んでいる。燃料噴射器を通る燃料流は精密に機械加工
された金ＩＩ！要素を有するノズルによって制御される
。燃料噴ＯＡ器は通常の電気的ソレノイドにＪ、って作
動される。
（発明が解決しようとする問題点）
現在のＩＩ４造の欠点は応答時間の遅さ、各部分間の変
換可能性、ノズルを通る燃料通路の詰まりおよび高価格
である。燃料噴ｔＩＡ墓は容易にノズルを取付けられ、
ノズルは容易にかつ精密に比較的安価に製造されるのが
望ましい。これらは本発明が解決しようとする課題のう
らのいくつかのちのである。本発明と同じ笛受入に譲渡
された米国時う′［第４，６４７．０１３号および同第
４．６２８゜５７６号に開示された種々のシリコン弁も
公知である。
換可能性、ノズルを通る燃料通路の詰まりおよび高価格
である。燃料噴ｔＩＡ墓は容易にノズルを取付けられ、
ノズルは容易にかつ精密に比較的安価に製造されるのが
望ましい。これらは本発明が解決しようとする課題のう
らのいくつかのちのである。本発明と同じ笛受入に譲渡
された米国時う′［第４，６４７．０１３号および同第
４．６２８゜５７６号に開示された種々のシリコン弁も
公知である。
（問題点を解決するための手段および作用）本発明はシ
リコンミクロ加工ノズルを使用する燃料噴射器構造を提
供づる。哨Ｑ−ＩＶ！＋本体は燃料を燃お目ル！からシ
リコンミクロ加工ノズルに通す燃料接続管を支持してい
る。電諒に応答する作動装置は、燃料流を制御するシリ
コンノズル上流の弁を作！ｌＪｇる。７１なわち、シリ
コンノズルは燃料噴霧の形状および燃料噴（ト）器から
の最大燃料噴ＩＪ４ｍを制御するため使用され、上流の
弁は燃料流を制御するためのものである。
リコンミクロ加工ノズルを使用する燃料噴射器構造を提
供づる。哨Ｑ−ＩＶ！＋本体は燃料を燃お目ル！からシ
リコンミクロ加工ノズルに通す燃料接続管を支持してい
る。電諒に応答する作動装置は、燃料流を制御するシリ
コンノズル上流の弁を作！ｌＪｇる。７１なわち、シリ
コンノズルは燃料噴霧の形状および燃料噴（ト）器から
の最大燃料噴ＩＪ４ｍを制御するため使用され、上流の
弁は燃料流を制御するためのものである。
シリコンノズル制御燃料噴霧装置をｈ′する利点は、シ
リコンが、容易に、精密にかつ比較的安価に、燃料流を
形成するのに必要なきわめて精密なパターンに形成され
、燃料が所望のように霧化しつるからである。シリコン
ノズルを通る燃料流は、通常のニードルおよびシートま
たはミクロ加工ノズル板と組合わされたシリコンミクロ
加工弁集合体を形成するミクロ加工シリコン弁板を使用
して、締切られる。
リコンが、容易に、精密にかつ比較的安価に、燃料流を
形成するのに必要なきわめて精密なパターンに形成され
、燃料が所望のように霧化しつるからである。シリコン
ノズルを通る燃料流は、通常のニードルおよびシートま
たはミクロ加工ノズル板と組合わされたシリコンミクロ
加工弁集合体を形成するミクロ加工シリコン弁板を使用
して、締切られる。
噴射器本体はまた、加えられた電気エネルギに応答して
変化する長い圧電駆動装置または堆積を支持づるのが有
利である。この長さの変化はノズルを通る燃料流を締切
るのに使用しつる。圧電堆積は、圧電堆積の連動を増幅
する、レバー集合体を６接または間接に使用しつる。燃
料噴射器はさらに、噴射器本体およびノズル板の周りに
組合わされたノズルシールのざらに周りに設置される、
０−リングを有する。シリコン弁集合体が燃料流を制御
ＩＪるため燃料噴射器に使用されるとき、アクチュエー
タ装置は弁板のプランジャ間口を通ってノズル板の面に
接触し、前記ノズル板と前記弁板との相対運動を生ずる
。ノズル板は弁板がら自由であり、（たとえばベレビー
ユ・ワッシャ、■ばねによる）戻り力は、弁板およびノ
ズル板を一緒に押圧することにより弁を閉じるのに使用
される。弁集合体は、ノズル板を弁板から離れさせる作
動力により、燃料を通しうるように開放される。
変化する長い圧電駆動装置または堆積を支持づるのが有
利である。この長さの変化はノズルを通る燃料流を締切
るのに使用しつる。圧電堆積は、圧電堆積の連動を増幅
する、レバー集合体を６接または間接に使用しつる。燃
料噴射器はさらに、噴射器本体およびノズル板の周りに
組合わされたノズルシールのざらに周りに設置される、
０−リングを有する。シリコン弁集合体が燃料流を制御
ＩＪるため燃料噴射器に使用されるとき、アクチュエー
タ装置は弁板のプランジャ間口を通ってノズル板の面に
接触し、前記ノズル板と前記弁板との相対運動を生ずる
。ノズル板は弁板がら自由であり、（たとえばベレビー
ユ・ワッシャ、■ばねによる）戻り力は、弁板およびノ
ズル板を一緒に押圧することにより弁を閉じるのに使用
される。弁集合体は、ノズル板を弁板から離れさせる作
動力により、燃料を通しうるように開放される。
（実施例）
第１図において、燃料噴射器５０は弁板１３および、噴
射３５０の燃料噴霧パターンの性質を制Ｗ−する、対応
するノズル板１５を備えた弁集合体５３を有する。０−
リングシール５４は、ｌＩＪ局溝５ｂ内にハウジング１
２の周りに設置されている。
射３５０の燃料噴霧パターンの性質を制Ｗ−する、対応
するノズル板１５を備えた弁集合体５３を有する。０−
リングシール５４は、ｌＩＪ局溝５ｂ内にハウジング１
２の周りに設置されている。
燃料を噴射器５０に供給しまた噴射器５０内の弁を作！
ＩＪＪ ？Ｊ ６電力を供給する、接続装置は図示され
ていない。
ＩＪＪ ？Ｊ ６電力を供給する、接続装置は図示され
ていない。
圧゛Ｉｆｉ１′ｌ（槓１１は、弁集合体５３と共働して
、シリ」ンミクロ加工ノズル板１５を作動し、それによ
り噴（ト）される燃料量を計量する。圧電堆積１１は多
層蓄電器と同じく一連の層を有する。圧電堆積１１に°
電気エネルギを供給すると、堆積は縦方向に拡張しノズ
ル板１５の運動を生ずる。そうでなｔプれば、圧電堆積
の代わりにソレノイド型アクチュエータを設けることも
可能である。ソレノイド型アクチュエータはまた、電気
エネルギの供給に応答して縦方向連動を生ずる。
、シリ」ンミクロ加工ノズル板１５を作動し、それによ
り噴（ト）される燃料量を計量する。圧電堆積１１は多
層蓄電器と同じく一連の層を有する。圧電堆積１１に°
電気エネルギを供給すると、堆積は縦方向に拡張しノズ
ル板１５の運動を生ずる。そうでなｔプれば、圧電堆積
の代わりにソレノイド型アクチュエータを設けることも
可能である。ソレノイド型アクチュエータはまた、電気
エネルギの供給に応答して縦方向連動を生ずる。
第２図において、噴＋３４器ハウジング１２は圧゛市堆
槓１１は、調節ねじによって調節される、圧電ホルダ１
０の１；に支持されている。弁集合体５３は弁集合体保
持鼎１８によって噴！ｌ）ｌ器ハウジング１２に組合わ
されている。弁集合体５３において、弁板１３はハウジ
ング１２にまた弁シール１４を通してノズル＆１５に組
合わされている。ノズル檄１５はハウジング１２にまた
板ばねワツシＶ１７に、ノズルシール１６によって組合
わされている。ノズルシール１６は、噴射器ハウジング
１２に対し、圧電堆積１１による縦方向運動に対応し弁
板１３と共働して弁を作用する位置において、ノズル板
１５の周りに組合わされている。
槓１１は、調節ねじによって調節される、圧電ホルダ１
０の１；に支持されている。弁集合体５３は弁集合体保
持鼎１８によって噴！ｌ）ｌ器ハウジング１２に組合わ
されている。弁集合体５３において、弁板１３はハウジ
ング１２にまた弁シール１４を通してノズル＆１５に組
合わされている。ノズル檄１５はハウジング１２にまた
板ばねワツシＶ１７に、ノズルシール１６によって組合
わされている。ノズルシール１６は、噴射器ハウジング
１２に対し、圧電堆積１１による縦方向運動に対応し弁
板１３と共働して弁を作用する位置において、ノズル板
１５の周りに組合わされている。
ノズル４Ｎ１５は弁板１３に取付（）られてなく、冊ば
ねワッシャ１７はノズル板１５と弁板１３の弁集合体を
閉鎖するのに使用される。弁板１３は圧電堆積１１を作
動することにより開放される。
ねワッシャ１７はノズル板１５と弁板１３の弁集合体を
閉鎖するのに使用される。弁板１３は圧電堆積１１を作
動することにより開放される。
プランジャ１１Ａは弁板１３を通過し、ノズル板１５を
押して、静止したままの弁板１３からノズル板１５を離
れるように湾曲させる。そのような構造は、２つのシリ
コン板が端部に沿って豆いにシールされずに皿ばねワッ
シャ１７によって閉鎖（くＬ置に維持されるため、浮動
ノズル燃料噴射器構造と称ぼられる。弁作用はシリコン
の弾性には依存しない１、冊ばねワッシャ１７によって
加えられる閉鎖力は、コイルばねまたは他のばね装置の
ような、弾性体によっても加えることができる。
押して、静止したままの弁板１３からノズル板１５を離
れるように湾曲させる。そのような構造は、２つのシリ
コン板が端部に沿って豆いにシールされずに皿ばねワッ
シャ１７によって閉鎖（くＬ置に維持されるため、浮動
ノズル燃料噴射器構造と称ぼられる。弁作用はシリコン
の弾性には依存しない１、冊ばねワッシャ１７によって
加えられる閉鎖力は、コイルばねまたは他のばね装置の
ような、弾性体によっても加えることができる。
第３Ａ図おＪ：び第３Ｂ図において、圧電堆積１１が電
気エネルギ供給に対応して拡張するとき、堆積はばね力
につらがってノズルを開放する。開放したとぎ、ノズル
板１５ならびに弁板１３は、２つの仮がそれらの端部に
沿って互いにシールされた場合に湾曲するのに反して、
相対的に平行になる。圧゛市堆積１１が放電したとき堆
積は最初の位ｇ＜に戻り、叫ばねワッシャ１７はノズル
板１５を弁板１３に押付けて弁集合体５３を閉鎖する。
気エネルギ供給に対応して拡張するとき、堆積はばね力
につらがってノズルを開放する。開放したとぎ、ノズル
板１５ならびに弁板１３は、２つの仮がそれらの端部に
沿って互いにシールされた場合に湾曲するのに反して、
相対的に平行になる。圧゛市堆積１１が放電したとき堆
積は最初の位ｇ＜に戻り、叫ばねワッシャ１７はノズル
板１５を弁板１３に押付けて弁集合体５３を閉鎖する。
第３Ａ図において、弁集合体５３は閉鎖位置で示され、
ノズル板１５の間口は弁板１３によってカバーされてい
る。弁板１３の開口はｆｆ電駆動集合体１１のプランジ
ャ１１Ａにノズル板を通過させる。第３Ｂ図に示すよう
に、圧電堆積１１が付勢されプランジャＩＩＡが下降す
るとき、ノズル板１５は弁板１３から押し離され、流体
が弁集合体５３を通ることができるようになる。
ノズル板１５の間口は弁板１３によってカバーされてい
る。弁板１３の開口はｆｆ電駆動集合体１１のプランジ
ャ１１Ａにノズル板を通過させる。第３Ｂ図に示すよう
に、圧電堆積１１が付勢されプランジャＩＩＡが下降す
るとき、ノズル板１５は弁板１３から押し離され、流体
が弁集合体５３を通ることができるようになる。
第４図に示（圧電駆動装置の分解図において、圧電駆動
装置１４は、枢着点４５の周りに回転し力および運動を
流れａｄｌ ｆｉｌｌ弁４３に加えるレバー集合体４２
に組合わされている。流れ制御弁４３は、組合わされて
複合ノズルを形成する流れ板４６とオリフィス板４７と
の組み合わせを通る流体流を付勢づる。ばね４１は流れ
制御弁４３と軸線方向に整合し、圧電駆動装置４４が収
縮してその長さを減少しレバー集合体４２が流れ制御弁
４３を釈放した後、閉鎖位置に戻る。
装置１４は、枢着点４５の周りに回転し力および運動を
流れａｄｌ ｆｉｌｌ弁４３に加えるレバー集合体４２
に組合わされている。流れ制御弁４３は、組合わされて
複合ノズルを形成する流れ板４６とオリフィス板４７と
の組み合わせを通る流体流を付勢づる。ばね４１は流れ
制御弁４３と軸線方向に整合し、圧電駆動装置４４が収
縮してその長さを減少しレバー集合体４２が流れ制御弁
４３を釈放した後、閉鎖位置に戻る。
第５Ａ図には、第４図の複合ノズルおよび流れ制御弁４
３の側面図が閉鎖位置において示されている。流れ制御
弁４３は燃料を通す中実軸方向通路８１および半径り内
通路８２を１みえている。第５Ｂ図には、同じ要素が開
放位置において示され、弁流れ制御ｖｔ置４３は、流体
流が通路６０および６１を流れうるように上昇している
。
３の側面図が閉鎖位置において示されている。流れ制御
弁４３は燃料を通す中実軸方向通路８１および半径り内
通路８２を１みえている。第５Ｂ図には、同じ要素が開
放位置において示され、弁流れ制御ｖｔ置４３は、流体
流が通路６０および６１を流れうるように上昇している
。
第６図および第７図は燃料噴霧パターンおよび燃料噴ｆ
Ｊ４器からの最大燃料排出量を調節するため使用され、
燃料７に楢はシリコンノズル上流の弁によって制御され
る。第６図において、ニードル６６およびシート６９を
右する燃料噴射器６０は単一のシリコンノズル仮７１を
通る燃料をυＩ ′６１１ Ｌ燃料の噴霧パターンを調
節Ｊ゛る。第７図において、 ４゜ニードル８０および
シート８１′は複合ノズル８２へ流れる燃料流を制御し
、複合ノズル８２′は燃料噴霧パターンおよび最大燃料
吐出量を調節覆る。
Ｊ４器からの最大燃料排出量を調節するため使用され、
燃料７に楢はシリコンノズル上流の弁によって制御され
る。第６図において、ニードル６６およびシート６９を
右する燃料噴射器６０は単一のシリコンノズル仮７１を
通る燃料をυＩ ′６１１ Ｌ燃料の噴霧パターンを調
節Ｊ゛る。第７図において、 ４゜ニードル８０および
シート８１′は複合ノズル８２へ流れる燃料流を制御し
、複合ノズル８２′は燃料噴霧パターンおよび最大燃料
吐出量を調節覆る。
種々の変型および変更が、本発明が関連する技術に通じ
た人々によってなしうろことは疑いないところである。
た人々によってなしうろことは疑いないところである。
たとえば、弁の特殊な幾何学的構造は開示されたちのか
ら変更可能である。これらのＪ３よびすべての他の変更
は本発明の開示によって進歩した技術に基本的に依存し
、この技術は本発明のｆｌ ［７＋１内で適当に考慮さ
れるべきである。
ら変更可能である。これらのＪ３よびすべての他の変更
は本発明の開示によって進歩した技術に基本的に依存し
、この技術は本発明のｆｌ ［７＋１内で適当に考慮さ
れるべきである。
シリコン加工弁はざらに米国特許第４．６４７゜０１３
号に記載され、その開示を参にのためここに参照する。
号に記載され、その開示を参にのためここに参照する。
（発明の効果）
本発明は、シリコンミクロ加工ノズルを備えることによ
り、応答が速く、交換が容易で詰まることがなくしかも
安価に製造しつる、燃料噴ｔＡ番を得ることができた。
り、応答が速く、交換が容易で詰まることがなくしかも
安価に製造しつる、燃料噴ｔＡ番を得ることができた。
第１図は、本発明実施例による、浮動ノズル燃料噴（ト
）器集合体Ｊ３よび筐体の部分断面側面図。 第２図は、第１図に示１噴射番の、部分断面、分解斜視
図。 第３Ａ図および第３Ｂ図は、本発明実施例による、それ
ぞれ、閉鎖位置および開放位置におけるノズル断面図。 第４図は、本発明による、燃料噴射器の燃料計用制御用
レバー集合体を有する圧電駆動装置の分解図。 第５Ａ図および第５Ｂ図は、木発１１の別の実施例によ
る、それぞれ、ｌＩＩ鎖位置および開放位置における弁
およびノズル断面図。 第６図は、本発明実施例による、ニードルおよびシー１
〜式流体流れ制御弁を使用する単一シリコンノズル燃料
哨ｔｊＪ鼎の断面図。 第７図は、本発明実施例による、流体流制御弁用ニード
ルおよびシートを使用する複合シリコンノズルを備え燃
料噴ＯＡ器の断面図。 １１・・・・・・［Ｆ電堆積、１１Ａ・・・・・・プラ
ンジャ、１２・・・・・・噴射器ハウジング、１３・・
・・・・弁板、１４・・・・・・弁シール、１５・・・
・・・ノズル数、１６・・・・・・ノズルシール、１７
・・・・・・皿ばね、４３・・・・・・制御弁、４４・
・・・・・圧電駆動＠置、４６・・・・・・流れ板、４
７・・・・・・オリフィス板、５０．６０・・・・・・
咄ＯＡ器、５３・・・・・・弁集合体、６６・・・・・
・ニードル、 ６９・・・・・・シート、７１・・・・・・ノズル数、
８２′・・・・・・複合ノズル。
）器集合体Ｊ３よび筐体の部分断面側面図。 第２図は、第１図に示１噴射番の、部分断面、分解斜視
図。 第３Ａ図および第３Ｂ図は、本発明実施例による、それ
ぞれ、閉鎖位置および開放位置におけるノズル断面図。 第４図は、本発明による、燃料噴射器の燃料計用制御用
レバー集合体を有する圧電駆動装置の分解図。 第５Ａ図および第５Ｂ図は、木発１１の別の実施例によ
る、それぞれ、ｌＩＩ鎖位置および開放位置における弁
およびノズル断面図。 第６図は、本発明実施例による、ニードルおよびシー１
〜式流体流れ制御弁を使用する単一シリコンノズル燃料
哨ｔｊＪ鼎の断面図。 第７図は、本発明実施例による、流体流制御弁用ニード
ルおよびシートを使用する複合シリコンノズルを備え燃
料噴ＯＡ器の断面図。 １１・・・・・・［Ｆ電堆積、１１Ａ・・・・・・プラ
ンジャ、１２・・・・・・噴射器ハウジング、１３・・
・・・・弁板、１４・・・・・・弁シール、１５・・・
・・・ノズル数、１６・・・・・・ノズルシール、１７
・・・・・・皿ばね、４３・・・・・・制御弁、４４・
・・・・・圧電駆動＠置、４６・・・・・・流れ板、４
７・・・・・・オリフィス板、５０．６０・・・・・・
咄ＯＡ器、５３・・・・・・弁集合体、６６・・・・・
・ニードル、 ６９・・・・・・シート、７１・・・・・・ノズル数、
８２′・・・・・・複合ノズル。
Claims (3)
- （１） シリコンミクロ加工ノズルを備えた燃料噴射器
であって、 燃料噴射器の各要素を支持する噴射器本体、燃料を燃料
源から前記シリコンミクロ加工ノズルに流すように組合
わされた燃料接続装置および 燃料流を調整する前記シリコンノズル上流の燃料流通路
における燃料弁装置 を備え、 前記シリコンノズルは前記噴射器本体に組合わされかつ
前記燃料弁装置下流に燃料を流す開口を有する 前記燃料噴射器。 - （２）シリコンミクロ加工弁を備えた燃料噴射器であつ
て、 燃料噴射器の各要素を支持する噴射器本体、燃料を燃料
源から前記シリコンミクロ加工ノズルに流すように組合
わされた燃料接続装置、前記噴射器本体の周りに設けら
れたＯ−リングシール、 開ロをシールする面および作動力を伝達しかつ燃料を通
すプランジヤ開口を有する比較的平らなシリコン弁板、 前記弁板の周りに組合わされ前記噴射器本体に対して前
記弁板を支持する弁シール、 前記弁板のシール面と整合し前記ノズル板の開口をシー
ルしうる位置において燃料を通す貫通する開口を有する
シリコンノズル板、 前記弁板の前記プランジヤ開口を通り前記ノズル板の面
と衝突して前記ノズル板と前記弁板とを相対運動させ、
加えられた電気エネルギに応答して長さを変化する長い
圧電堆積を有するアクチュエータ装置、 前記ノズル板の周りに組合わされ前記ノズル板を前記噴
射器本体に対して前記アクチュエータ装置に応答し前記
ノズル板と共働して弁作用する位置においてノズルを支
持するノズルシール、および 閉鎖力を前記ノズル板と前記弁板との間に加えて前記シ
リコンノズル板の前記開口をシールさせ前記燃料噴射器
を通る燃料の流れを停止するばね装置 を備えた、前記燃料噴射器。 - （３）燃料噴射器であつて、 噴射器本体、 燃料を燃料源からうけ燃料を前記燃料噴射器から排出す
る前記燃料噴射器を通る燃料通路、前記燃料通路内の流
れ制御弁、 燃料が前記燃料噴射器をでるとき噴射パターンを形成す
る前記弁装置下流のシリコンミクロ加工ノズル、および 前記弁装置を作動する圧電堆積であつて、前記圧電堆積
は前記圧電装置の運動を作動しかつ増幅するてこ装置に
組合わされた、前記圧電堆積を含む、前記燃料噴射器。
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