JPH11285926A - 複数部材からなる精密部品の同芯結合方法、燃料噴射弁の組立て方法、及び燃料噴射弁 - Google Patents

複数部材からなる精密部品の同芯結合方法、燃料噴射弁の組立て方法、及び燃料噴射弁

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JPH11285926A
JPH11285926A JP10092954A JP9295498A JPH11285926A JP H11285926 A JPH11285926 A JP H11285926A JP 10092954 A JP10092954 A JP 10092954A JP 9295498 A JP9295498 A JP 9295498A JP H11285926 A JPH11285926 A JP H11285926A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料噴射弁のノズルの部品の単品精度の影響が
なく、部品結合後の同軸度を保つことを課題とする。 【解決手段】燃料噴射弁のノズルのスワラーとスワラー
を挟み込むようにプレートを嵌合し、位置決め用ピンで
ノズルのシート部とスワラーの内径部との芯出しを行
い、プレートを局部的に塑性流動させて、ノズルとスワ
ラーとプレートを結合固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数部材からなる
精密部品の同芯結合方法、これを利用した燃料噴射弁の
ノズルの組立て方法、及び燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】複数部材からなる精密部品の同芯結合方
法として、従来のノズル組立ての一例を特公平7−10471
号公報を用いて説明する。同公報の第1図において、ノ
ズル本体(外筒状部品)10のオリフィス11が設けら
れた内底にテーパ孔(弁シート)10cを形成し、このノ
ズル本体10内に貫通孔12a付きのスワラー(内筒状
部品)12をクリアランスを確保しつつ設置し、位置決
め用ガイドピン14でテーパ孔10cとスワラー12の
貫通孔12aの芯出しをしたまま、パンチ16でスワラ
ー12とノズル本体10の嵌合部近傍(スワラー12
側)を局部的塑性流動が生じるように押圧し、この塑性
流動の力で両部品を同芯状に結合させるものであった。
なお、スワラー12の内部には燃料に旋回を与える燃料
旋回力発生溝が形成され、燃料は旋回しながら燃料噴射
弁から噴射される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来技
術のように、ノズル本体10のような外筒状部品に内筒
状部品のスワラー12を両部品の間にクリアランスGを
確保しつつ設置し、位置決め用ガイドピン14でテーパ
孔10cとスワラー12の貫通孔12aの芯出しをした
まま、パンチ16でスワラー12の嵌合部近傍を局部的
塑性流動が生じるように押圧し、この塑性流動の力で両
部品を同芯状に結合させた場合、結合部には必ず塑性流
動による残留応力が発生する。
【0004】スワラー12の内外径の同軸度が0、且つ
ノズル本体10の内径とテーパ孔10cの同軸度が0に
出来ていれば、残留応力は全周に均一に発生し、理想的
な同芯結合が出来る。しかし、両部品の何れか一方でも
振れがある、すなわち同軸度が0でない場合、あるい
は、スワラー12の外径と内径の間の同軸度が0でない
場合、全周のクリアランスGの寸法が部分的に異なり、
結合部全周の残留応力はアンバランスとなる。このた
め、位置決め用ガイドピン14を取り除くと、アンバラ
ンスにより全周のスプリングバック量が異なり、芯ずれ
を生じる。このように、従来の方法では、部品の単品精
度が結合後の同軸度に与える影響が少なからず残る。同
公報の実施例の場合、同公報の第5図に示されるよう
に、結合後の同軸度は平均5.8μm である。
【0005】また、ノズル本体10とスワラー12が共
に焼入れ材料等の塑性流動ができない材料の組合わせの
場合、両部品を塑性流動を利用して結合することは不可
能であり、上記従来例のような方法は採用できない。
【0006】本発明の目的は、部品の単品精度の影響が
なく、結合後の同軸度を保つことができる複数部材から
なる精密部品の同芯結合方法、これを利用した燃料噴射
弁のノズルの組立て方法、及び燃料噴射弁を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、燃料噴射弁のノズルにおいて、スワラ
ーとスワラーを挟み込むようにプレートを嵌合し、ガイ
ドピンでノズルのシート部とスワラーの内径部との芯出
しを行い、プレートを局部的に塑性流動させ、ノズルと
スワラーとプレートを結合固定する方法から構成され
る。
【0008】より詳細には、スワラーをノズル本体に同
芯状に固定する場合に、ノズル本体の内径部とスワラー
の外径部との間にクリアランスを確保しつつ、スワラー
をノズル本体の内部の底に載置した状態で両者を嵌合
し、更にスワラーの上面にスワラーの貫通孔よりやや大
径の貫通孔を有し、スワラーをサンドイッチ状に挟み込
む様に固定するためのプレートを嵌合し、この嵌合状態
で、スワラーの内径部に、この内径部と略同径で先端
に、ノズル本体のテーパ孔との芯出し面と挿入ガイド面
とが形成される位置決め用ガイドピンを、そのピン先端
がノズル本体のテーパ孔に当接するまで挿入して、スワ
ラーの内径部とノズル本体のテーパ孔との同芯的な仮位
置決めを行い、且つ、仮位置決めの状態で、パンチを位
置決め用ガイドピンの外周にそって位置決め用ガイドピ
ンの挿入方向と同一方向に移動案内させて、パンチによ
りプレートとノズル本体の嵌合近辺(主にプレート側)
を局部的塑性流動が生じるように押圧し、プレートに発
生する径方向、及び軸方向に働く塑性流動の力を介して
スワラーをノズル本体に固定し、プレートをノズル本体
と結合固定させる。
【0009】プレートには、従来例のスワラーの場合と
同様に、全周のクリアランスのアンバランスによりスプ
リングバック量が異なって、結合後に芯ずれが生じる。
しかし、ノズルのオリフィスと高い同軸度が必要なスワ
ラーは、プレートとノズルとに挟まれて固定されている
だけであり、塑性流動によるスプリングバックが作用し
ないため、位置決め用ガイドピンで決められた位置を保
ったまま結合固定され、ノズルのオリフィスとスワラー
とは高い同軸度が保たれる。
【0010】
【発明の実施の形態】(実施例)本発明の実施例を図面
を用いて説明する。
【0011】図7に本発明が適用される自動車のガソリ
ンエンジン用の燃料噴射弁の縦断面図を示す。
【0012】燃料噴射弁本体1の主要部は、コア41,
ヨーク42,可動弁43からなる磁気回路,磁気回路を
励磁するコイル48、及びコイル48に通電する端子ボ
ビン49から構成されている。コア41の内部には、先
端にバルブシート43aを備えた可動弁43,ノズル1
0のシート部10cを押圧するスプリング44,スプリ
ング44の押圧荷重を調整するアジャスタ45,可動弁
43のストロークエンドとなるストッパ46,燃料に旋
回力を与えるスワラー12,スワラー12をノズル10
に固定しているプレート13,コア41とヨーク42と
の間から燃料が漏洩するのを防ぎドライコイル構造を支
えるリング47を有している。
【0013】燃料噴射弁本体1のコイル48に通電され
ると、可動弁43がスプリング44の付勢力に抗してコ
ア41の方向に移動し、可動弁43の先端のボール弁4
3dとオリフィス11との間に隙間ができる。加圧され
ている燃料はコア41,アジャスタ45,リング47,
可動弁内の燃料通路43b,43c,ノズル10の燃料
通路10b,プレート13の燃料通路13bを通り、ス
ワラー12のスワラー溝12bによって旋回力を与えら
れ、オリフィス11から噴射される。一方、コイル48
の電流を遮断した場合には、可動弁43のボール弁43
dがスプリング44の力でシート部10cに当接し、閉
弁状態となる。
【0014】以上述べたような構成からなる燃料噴射弁
本体1の外筒状部品であるノズル10、その内部に組込
まれ内筒状部品であるスワラー12とプレート13の組
立結合方法を以下説明する。
【0015】図1は、本発明の第1実施例であって、図
7に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦
断面図、図2は、パンチ16の縦断面図、図3は、パン
チ16で押圧された後のプレート13とスワラー12,
ノズル10の縦断面図、図4は図1に示した部品の結合
方法の作業を示す治具と作業機械の縦断面図、図5は第
1実施例による結合方法を採用した場合のノズルとスワ
ラーの同軸度と従来の方法を採用した場合の同軸度とを
比較した折れ線グラフである。
【0016】図1の(I)は、結合される部品であるノ
ズル10,スワラー12,プレート13の縦断面図であ
る。ノズル10にはシート部10cが、スワラー12に
は内径部12aが、プレート13には貫通孔13aが設
けられている。
【0017】図1の(II)では上記部品を組合わせた状
態が示されている。先ず、ノズル10内にスワラー12
をこれらの内外径間にクリアランスGを確保して嵌合
し、更にプレート13を、スワラー12をサンドイッチ
状に挟み込むようにスワラー12の上部に嵌合する。な
お、図中のAはプレート13の嵌合個所を示す。
【0018】次に、この嵌合状態で、図1の(III)に示
すごとく、スワラー12の内径部12aに、この内径と
略同径で、プレート13の貫通孔13aの内径よりはギ
ャップを保つ程度に小さい外径を有する位置決め用ピン
14を、そのピン先端14aがノズル10のシート部10
cに当接するまで押し込む。そして、この位置決め用ピ
ン14がノズル10の内底のテーパ状のシート部10c
に当接することで、シート部10cとスワラー12の内
径部12aとが同芯状態で仮位置決めされる。この仮位
置決めは、図1の(II)の段階で、シート部10cとス
ワラー12の内径部12aとの間に芯ずれが生じていれ
ば、この芯ずれをクリアランスGが吸収するようになさ
れる。
【0019】次いで、この仮位置決めの状態で、図1の
(IV)に示すごとく、プレート13の嵌合個所Aに機械
的な局部押圧力を加えて、この押圧個所に塑性流動を発
生させる。この機械的な押圧は、図1の(III)から(I
V)に示すごとく、位置決め用ピン14をスワラー12
の内径部12aに挿入した状態で押え15でプレート1
3とスワラー12をノズル10内に固定し、図2に示し
たパンチ16の先端に設けた突起16aにより、プレー
ト13の外径近傍を押圧することによって行われる。そ
の結果、図3に示すように、パンチ16で押圧された後
のプレート13はスワラー12をノズル10のシート部
10cの方向へ押し付けた状態で、ノズル10と塑性結
合する。
【0020】図4において、作業機械としてプレス機械
を用い、上述した結合方法の作業を行う場合、始めに、
受け33と受け35にノズル10,スワラー12,プレ
ート13を挿入し、セットする。プレス機械のラム36
には、押え31,押え32,バッキングプレート38,
パンチホルダ39,位置決め用ピン14,押え15,パ
ンチ16,サブシリンダ40,押えばね34等が装着さ
れている。押え15とパンチ16は位置決め用ピン14
の外周に同芯状に配置される。位置決め用ピン14はサ
ブシリンダ40に取り付けられ、サブシリンダ40の上
下動とともに上下し、押え15は押えばね34によって
受け35の方向に押し付けられ、その他の部品はラム3
6の上下動とともに上下する。
【0021】サブシリンダ40を下降させて位置決め用
ピン14を下降させ、そのピン先端14aがノズル10
のシート部10cに当接するまで、位置決め用ピン14
をスワラー12の内径部12aに押し込む。押えばね3
4の力で押え15はノズル10にプレート13とスワラ
ー12とを固定する。この状態でラム36を下降させ、
パンチ16を位置決め用ピン14の外周にそって移動さ
せ、パンチ16の突起16aがプレート13に当接す
る。さらにラム36を下降させる力を加えると、プレー
ト13の上面の外径近傍の嵌合個所Aに塑性流動が生
じ、その塑性流動による緊迫力とせん断力がノズル10
の内径側に作用し、スワラー12を挟み込んだ状態でノ
ズル10とプレート13とが結合される。強固な結合の
ためには、ノズル10またはプレート13のいずれか一
方の嵌合部に、結合用の溝を設けるとよい。あるいは、
プレート13の材料はノズル10の材料よりも軟らかい
材質にすると良好な結合を得ることができる。
【0022】結合後、ラム36を上昇させながらサブシ
リンダ40を上昇させ、位置決め用ピン14をスワラー
12から抜き取り、更にラム36を上昇させて工程が終
了する。
【0023】以上のように、本第1実施例によれば、ノ
ズル10にスワラー12を組込む場合に、プレス機械を
使用してプレート13,ノズル10,スワラー12を結
合させ、しかも結合後のノズル10のシート部10cと
スワラー12の内径部12aとの同軸度を良好に保つこ
とが出来る。
【0024】以上の工程により燃料噴射弁を製作した場
合、図7に示す燃料噴射弁のノズル10のシート部10
cとスワラー12の内径部12aの同軸度が高精度に保
たれるので、閉弁時のシート部10cに対する可動弁4
3のボール弁43dの接触を確実にし、燃料の洩れを防
止できる。また、開弁時のシート部10cとボール弁4
3dとの間の環状の隙間を均一にできるので、燃料噴霧
のむらをなくすことができる。また、スワラー12を直
接押圧して結合するのではないので、スワラー12の肉
厚を薄くでき、小型化がはかれる。更に、スワラー12
の内外径の同軸度が例えば20μm以上でも、結合後は
シート部10cと良好な同軸度が得られるため、スワラ
ー12は研削加工等の精密加工を必要とせず、安価な材
料や、焼結部品等の安価な製造方法で製作可能になる。
例えば、スワラー12を、焼入れ材,超硬材,セラミッ
ク材等の耐摩耗性を有する材料、または耐摩耗性を有す
る表面処理を施したものとすることができる。
【0025】図5に、本第1実施例によって結合した場
合のシート部10cとスワラー12の内径部12aの同
軸度と従来方法による同軸度のデータを採取し比較した
結果を折れ線グラフを示す。図5の横軸は製品のサンプ
ル数、縦軸は同軸度である。従来方法では平均で5.8
μmであるが、本第一実施例によれば平均で1.5μm
となり、非常に高い同軸度を達成することが出来た。
【0026】図6は本発明の第2実施例であって、図1
と同様、図7に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工
程を示す縦断面図である。
【0027】本第2実施例では、図1に示した第1実施
例のノズル10のオリフィス11の代わりに、図6の
(I)に示すように、外筒状部品51に円筒孔51aを
設けたものである。さらに、図1のシート部10cも設
けられていない。これは、本第2実施例が対象とする燃
料噴射弁が図7に示すような可動弁43にボール弁43d
を設けてこのボール弁43dとシート部10cとで弁の
開閉を行う構造ではなく、図6の円筒孔51aの内部に
図示していないスピンドル形の弁を挿入するものである
からである。このような構成の内筒状部品52の内径部
52aの内径は、外筒状部品51の円筒孔51aの内径
よりも大きく設定されている。
【0028】外筒状部品51,内筒状部品52,プレー
ト53を位置決めする場合、図6の(I)から(III)に
示すように、位置決めピン54を内筒状部品52の内径
部52a側から、外筒状部品51の円筒孔51aに挿入
して、内径部52aと円筒孔51aとの芯出しを行う必
要がある。そのため本実施例では、位置決め用ピン54
の形状を、内径部52aの径と略同径の第1の部分54
aと、円筒孔51aの径と略同径の第2の部分54bと
を有するようにし、この径の異なる第1の部分54aと
第2の部分54bとの間の境界に段差を設けた。位置決
め用ピン54のピン先端54cを、テーパ状に先細りに
形成して、挿入の時のガイドをさせるようにした。この
ため、外筒状部品51の円筒孔51aと内筒状部品52
の内径部52aとの間に芯ずれが生じていても、位置決
め用ピン54を挿入するときに、第2の部分54bと円
筒孔51aとが、第1の部分54aと内径部52aとが
接触し、内筒状部品52がクリアランスGのある横方向
へ動くことによって芯ずれを吸収できる。
【0029】その後、図6の(IV)に示したように、パ
ンチ16でプレート53の嵌合個所Aに局部的な塑性流
動を発生させれば、内筒状部品52を挟み込みながら外
筒状部品51とプレート53との結合がなされる。この
場合、位置決め用ピン54の外周にそって位置決め用ピ
ン54と同方向にパンチ16を移動案内させるので、内
筒状部品52がプレート53を介して外筒状部品51の
底へ押し付けられて固定される。
【0030】以上述べたように、本第2実施例によれ
ば、部品の単品精度や残留応力によるスプリングバック
の影響を受けることなく、内筒状部品52と外筒状部品
51の同軸度を保ちつつ、内筒状部品52とプレート5
3と外筒状部品51との固定を行うことができる。ま
た、プレート53を塑性流動可能にするので、外筒状部
品51と内筒状部品52の材料の組合せは自由である。
【0031】本発明により、以上の実施例で述べたよう
に、精密部品同士の位置決め精度を向上させ、また、外
筒状部品と内筒状部品とをプレス機械のような押圧機械
を用いて短時間に自動的に組込み作業を行うことが可能
な量産的に優れ、しかも部品材料の組合わせの自由度を
高めることが出来るため、燃料噴射弁の摺動部の耐久性
の向上をはかることができる。更に結合後、固定時の残
留応力のアンバランスにより内筒状部品の全周のスプリ
ングバック量が異ならないため、同軸度を保つことがで
き、部品の単品精度の考慮が必要ない。同軸度が保たれ
ることから可動弁の安定動作がはかれ、燃料噴霧のむら
をなくすことが出来る。さらに外筒状部品と内筒状部品
の薄肉化が可能となり、燃料噴射弁の小型化,軽量化を
はかることができる。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、部
品の単品精度の影響がなく、結合後の同軸度を保つこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例であって、図4に示した燃
料噴射弁の部品の結合方法の工程を示す縦断面図。
【図2】図1に示した燃料噴射弁の部品の結合方法の工
程で使用されるパンチ16の縦断面図。
【図3】図2に示したパンチ16で押圧された後のプレ
ート13とスワラー12,ノズル10の縦断面図。
【図4】図1に示した部品の結合方法の作業を示す治具
と作業機械の縦断面図。
【図5】本発明の第1実施例による結合方法を採用した
場合のノズルとスワラーの同軸度と従来の方法を採用し
た場合の同軸度とを比較した折れ線グラフ。
【図6】本発明の第2実施例による燃料噴射弁の部品の
結合方法の工程を示す縦断面図。
【図7】燃料噴射弁の縦断面図。
【符号の説明】
10…ノズル、10c…シート部、11…オリフィス、
12…スワラー、12a,52a…内径部、13…プレー
ト、14…位置決め用ピン、14a…ピン先端、15…
押え、16…パンチ、16a…突起、43…可動弁、4
3d…ボール弁、51…外筒状部品、51a…円筒孔、
52…内筒状部品、53…プレート、54…位置決め用
ピン、54a…第1の部分、54b…第2の部分、54
c…ピン先端。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内底の中心部にテーパ孔を有する底付きの
    外筒状部品に、中心に貫通孔を有する内筒状部品を組込
    む場合に、 前記外筒状部品の内径部と前記内筒状部品の外径部との
    間にクリアランスを確保しつつ、前記内筒状部品を前記
    外筒状部品の内部の底に載置した状態で嵌合し、 前記外筒状部品の内部の底と第2の内筒状部品とで前記
    内筒状部品を挟み込むように前記第2の内筒状部品を前
    記外筒状部品に嵌合し、 この嵌合状態で、前記内筒状部品の貫通孔に、この貫通
    孔と略同径で先端に前記テーパ孔との芯出し面と挿入ガ
    イド面とが形成される位置決め用ピンを、そのピン先端
    が前記外筒状部品のテーパ孔に当接するまで挿入して、
    前記内筒状部品の貫通孔と前記外筒状部品のテーパ孔と
    の同芯的な仮位置決めを行い、 且つ前記仮位置決めの状態で、パンチを前記ガイドピン
    の外周にそってガイドピンの挿入方向と同一方向に移動
    案内させて、該パンチにより前記第2の内筒状部品及び
    外筒状部品のいずれか一方の嵌合近辺を局部的塑性流動
    が生じるよう押圧し、この塑性流動の力により前記第2
    の内筒状部品と前記外筒状部品とを結合させ、前記第2
    の内筒状部品と前記外筒状部品とによって前記内筒状部
    品が固定されることを特徴とする複数部材からなる精密
    部品の同芯結合方法。
  2. 【請求項2】内底の中心部に貫通孔を有する底付きの外
    筒状部品に、中心に前記外筒状部品の貫通孔よりも大き
    な貫通孔を有する内筒状部品を組み込む場合に、 前記外筒状部品の内径部と前記内筒状部品の外径部との
    間にクリアランスを確保しつつ、前記内筒状部品を前記
    外筒状部品の内部の底に載置した状態で嵌合し、 前記外筒状部品の内部の底と第2の内筒状部品とで前記
    内筒状部品を挟み込むように前記第2の内筒状部品を前
    記外筒状部品に嵌合し、 この嵌合状態で、前記内筒状部品の貫通孔から前記外筒
    状部品の貫通孔にかけて、先端に挿入ガイド面が形成さ
    れる位置決め用ピンを挿入して、前記内筒状部品の貫通
    孔と前記外筒状部品の貫通孔との同芯的な仮位置決めを
    行い、 且つ前記仮位置決めの状態で、パンチを前記位置決め用
    ピンの外周にそって位置決め用ピンの挿入方向と同一方
    向に移動案内させて、該パンチにより前記第2の内筒状
    部品及び外筒状部品のいずれか一方の嵌合近辺を局部的
    塑性流動が生じるよう押圧し、この塑性流動の力により
    前記第2の内筒状部品と前記外筒状部品とを結合させ、
    前記第2の内筒状部品と前記外筒状部品とによって前記
    内筒状部品が固定されることを特徴とする複数部材から
    なる精密部品の同芯結合方法。
  3. 【請求項3】請求項1ないし請求項2のいずれかの記載
    において、前記位置決め用ピンの外周には該位置決め用
    ピンと同芯状にワーク押え及び前記パンチが配置され、 前記仮位置決めの状態では、加圧機械のサブシリンダを
    用いて前記位置決め用ピンを作動させ、 前記第2の内筒状部品の上面を前記ワーク押えで押えつ
    つ、前記パンチを前記加圧機械のラムにより前記位置決
    め用ピン及び前記ワーク押えとは別に移動させることを
    特徴とする複数部材からなる精密部品の同芯結合方法。
  4. 【請求項4】可動弁と、該可動弁を可動させる磁気回路
    と、燃料に旋回力を与える溝と前記可動弁の可動を案内
    する内径部とを有するスワラーを内蔵するとともに燃料
    噴射孔を有する筒形形状のノズルとからなる燃料噴射弁
    の組立て方法において、 前記ノズルに前記スワラーを組込む場合に、前記ノズル
    の内径部と前記スワラーの外径部との間にクリアランス
    を確保しつつ、前記スワラーを前記ノズル本体の内部の
    底に載置した状態で嵌合し、 更に、前記スワラーの上面に、前記スワラーの貫通孔よ
    りやや大径の貫通孔を有するとともに前記スワラーを挟
    み込むプレートを嵌合し、 この嵌合状態で、前記スワラーの内径部に、この内径部
    と略同径で先端に前記燃料噴射孔との芯出し面を有する
    位置決め用ピンをそのピン先端が前記ノズルに当接する
    まで挿入して、前記スワラーの内径部と前記ノズルとの
    同芯的な仮位置決めを行い、 且つ前記仮位置決めの状態で、パンチを前記位置決め用
    ピンの外周にそって前記位置決め用ピンの挿入方向と同
    一方向に移動案内させて、該パンチにより前記プレート
    と前記ノズルの嵌合部分を局部的塑性流動が生じるよう
    に押圧して、前記プレートを前記ノズルに結合させると
    ともに前記スワラーを前記ノズルに固定させることを特
    徴とする燃料噴射弁の組立て方法。
  5. 【請求項5】可動弁と、該可動弁を可動させる磁気回路
    と、燃料に旋回力を与える溝と前記可動弁の可動を案内
    する内径部とを有するスワラーを内蔵するとともに燃料
    噴射孔を有する筒形形状のノズルとからなる燃料噴射弁
    において、 前記スワラーは、塑性流動によって前記ノズルに結合さ
    れたプレートと前記ノズルとによって固定されてること
    を特徴とする燃料噴射弁。
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