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DE4140070A1 - FUEL INJECTION VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES, IN PARTICULAR MIXTURE COMPRESSING INTERNAL COMBUSTION ENGINES - Google Patents

FUEL INJECTION VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES, IN PARTICULAR MIXTURE COMPRESSING INTERNAL COMBUSTION ENGINES

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DE4140070A1
DE4140070A1 DE19914140070 DE4140070A DE4140070A1 DE 4140070 A1 DE4140070 A1 DE 4140070A1 DE 19914140070 DE19914140070 DE 19914140070 DE 4140070 A DE4140070 A DE 4140070A DE 4140070 A1 DE4140070 A1 DE 4140070A1
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valve body
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needle
injection valve
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Ralf Dipl.-Ing. 7307 Aichwald De Krukenberg
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Abstract

The injection valve has a needle, which lifts off its conical valve seat against the direction of flow. The needle shank is longitudinally moveable along the wall of the valve body. It has flat sections, to form a fuel passage, extending to the valve seat, between needle shank and valve body. Collection devices (16) for dirt particles are positioned in the fuel flow path, between needle shank and valve body (2). An outer collar (17) on the needle shank has a ring shoulder pocket (18), which faces against flow direction. A ring gap (19) is formed between the collar and the cylindrical wall (11) of the valve body. A protective wall around the needle socket forms a ring chamber with the valve body wall. USE/ADVANTAGE - IC engine fuel injection system with trouble-free operation of valve, even if dirt particles are located in valve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, insbesondere gemischverdichtende Brenn­ kraftmaschinen, nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a fuel injection valve for Internal combustion engines, in particular mixture-compressing combustion Engines, according to the preamble of claim 1 specified features.

Aus der MTZ Motortechnische Zeitschrift 52 (1991) 5, Seite 221-223 sind Kraftstoffeinspritzventile mit im Ventilkörper geführten und entgegen der Strömungsrichtung von ihrem Ventil­ sitz abhebenden Ventilnadeln bekannt, die am Führungsdurchmes­ ser angeschliffene Flächen zur Bildung von freien Durchlaß­ querschnitten für den vor den Ventilsitz strömenden Kraftstoff aufweisen. Beim Öffnen des Einspritzventiles ergibt sich zwi­ schen Ventilnadel und Ventilsitz ein kegelförmiger enger Ring­ spalt, durch den der Kraftstoff über Zumeßstellen bzw. Spritz­ löcher im Ventilkörper hindurchtritt.From MTZ Motortechnische Zeitschrift 52 (1991) 5, page 221-223 are fuel injectors in the valve body guided and against the direction of flow by their valve known lift-off valve needles on the guide diameter this ground surfaces to form free passage cross sections for the fuel flowing in front of the valve seat exhibit. When opening the fuel injector, there are two between the valve needle and valve seat is a conical, narrow ring gap through which the fuel via metering points or spray holes in the valve body.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine sind in manchen Fällen schlechte Abgaswerte oder überhitzte Abgasanlagen durch un­ dichte Einspritzventile nicht zu vermeiden. Ursache hierfür sind Schmutzpartikel, die durch die Kraftstoffströmung bis vor den Ventilsitz gelangen. Diese Verunreinigungen, wie Späne, Grate können bei der Montage des Einspritzventiles entstehen. Schmutzablagerungen können aber auch bei unvollständig gerei­ nigten Einspritzventilen auftreten. Beim Öffnen des Ventiles gelangen die Schmutzpartikel in den engen Ventilspalt und setzen sich beim Nadelschließen fest. Die Folge dieses am Ven­ tilsitz örtlich vorhandenen Partikels ist ein undichter Ven­ tilsitz.In some cases, the internal combustion engine is operating bad exhaust values or overheated exhaust systems due to un tight injection valves cannot be avoided. Cause of this are dirt particles caused by the fuel flow up get the valve seat. These contaminants, like chips, Burrs can occur when installing the injector. Dirt deposits can also be cleaned incompletely injectors occur. When opening the valve the dirt particles get into the narrow valve gap and  get stuck when the needle closes. The consequence of this at the Ven The seat of the locally present particle is a leaking ven tilsitz.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftstoffeinspritzventil der gattungsgemäßen Art einfache Maßnahmen vorzusehen, durch die auch bei im Einspritzventil vorhandenen Schmutzpartikeln ein störungsfreier Betrieb dieses Einspritzventiles zumindest weitgehend sichergestellt ist.The invention is therefore based on the object Fuel injector of the generic type simple To take measures by which also in the injection valve existing dirt particles a trouble-free operation of this Injector is at least largely ensured.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale.To solve the problem are the characteristics of the patent pronounced 1 specified characteristics.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein gegen Schmutz­ partikel weniger anfälliges Kraftstoffeinspritzventil geschaf­ fen. In der Kraftstoffströmung mitgeführte Verunreinigungen werden rechtzeitig stromauf des Ventilsitzes abgefangen und festgehalten.The measures according to the invention are against dirt Particle less susceptible fuel injector created fen. Impurities carried in the fuel flow are intercepted in time upstream of the valve seat and captured.

In den Unteransprüchen sind noch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben.In the subclaims there are still further training opportunities specified the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing provided and explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 ein bekanntes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt, Fig. 1 shows a known fuel injection valve in longitudinal section;

Fig. 2 bis 9 verschiedene Ausgestaltungen des Erfindungsge­ genstandes jeweils in geschnittener Darstellung. Fig. 2 to 9 different embodiments of the object of the invention each in a sectional view.

In Fig. 1 ist ein für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen vorgesehenes und zum Stand der Technik gehörendes Kraftstoff­ einspritzventil 1 gezeigt, das aus einem Ventilkörper 2 und einer in diesem Ventilkörper längsverschiebbar geführten Ventilnadel 3 besteht, die einen Nadelzapfen 4 mit kegelför­ miger Sitzfläche 5 aufweist, welche auf einem entsprechend ausgebildeten kegelförmigen Ventilsitz 6 dichtend aufliegt. Mit 7 ist ein Spritzloch und mit 8 sind in das nicht näher darge­ stellte Saugrohr der Brennkraftmaschine mündende Zumeßstellen bezeichnet.In Fig. 1 is provided for mixture-compressing internal combustion engines and the state of the art fuel injection valve 1 is shown, which consists of a valve body 2 and a valve needle 3 guided longitudinally displaceably in this valve body, which has a needle pin 4 with a conical seat 5 , which on an appropriately designed conical valve seat 6 rests sealingly. 7 with a spray hole and 8 are in the not shown Darge presented intake pipe of the internal combustion engine opening metering points.

Die Ventilnadel 3 hat an ihrem Nadelschaft übereinanderliegende Führungsbünde 9 und 10, die an der zylindrischen Wand 11 des Ventilkörpers 2 gleitend anliegen und mit am Umfang verteilten Anflächungen 12, 13 für den Kraftstoffdurchlaß 14, 15 versehen sind. Durch die freien Öffnungsquerschnitte gelangt der Kraft­ stoff bis zum Ventilsitz 6, ebenso im Kraftstoff enthaltende Schmutzpartikel, wie Späne, Grate.The valve needle 3 has on its needle shaft superimposed guide collars 9 and 10 which slide against the cylindrical wall 11 of the valve body 2 and are provided with circumferentially distributed flats 12 , 13 for the fuel passage 14 , 15 . Through the free opening cross-sections, the fuel reaches the valve seat 6 , as well as dirt particles contained in the fuel, such as chips, burrs.

In Fig. 2 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 1 gezeigt, das ge­ genüber dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß Fig. 1 verbessert ist.In Fig. 2, a fuel injector 1 is shown, which is ge compared to the fuel injector of FIG. 1 is improved.

Dieses Kraftstoffeinspritzventil 1 nach Fig. 2 ist mit einem zwischen den Führungsbünden 9, 10 angeordneten Auffangmittel 16 ausgestattet, das als Außenbund 17 am Nadelschaft ausgebildet ist und eine dem obenliegenden Führungsbund 9 zugewandte Ring­ schultertasche 18 aufweist, die bis an den Rand des Außenbundes 17 heranreicht. Der sich zwischen dem Außenbund 17 und der Wand 11 des Ventilkörpers 2 ergebende Ringspalt 19 ist so bemessen, daß ein einwandfreier Kraftstoffdurchtritt gegeben ist. Die Spaltbreite kann zwischen 50 und 100 µm liegen. Im Kraftstoff mitgeführte Schmutzpartikel, z. B. Späne, werden in der Ring­ schultertasche 18 abgefangen und gefährden somit nicht den für einen weitgehend störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine erforderlichen dichten Ventilsitz 6. Um das Kraftstoffein­ spritzventil 1 noch weniger störanfällig zu machen, kann zwi­ schen dem untenliegenden Führungsbund 10 und dem Ventilsitz 6 ein zusätzlicher Außenbund 20 vorgesehen sein, der wie der Au­ ßenbund 17 gleichermaßen ausgebildet ist, sich aber in Höhe einer Eindrehung 21 im Ventilkörper 2 befindet.This fuel injection valve 1 according to FIG. 2 is equipped with a collecting means 16 arranged between the guide collars 9 , 10 , which is designed as an outer collar 17 on the needle shaft and has a ring shoulder pocket 18 facing the overhead guide collar 9 , which extends to the edge of the outer collar 17 . The resulting between the outer collar 17 and the wall 11 of the valve body 2 annular gap 19 is dimensioned so that a perfect fuel passage is given. The gap width can be between 50 and 100 µm. Dirt particles carried in the fuel, e.g. B. chips, are intercepted in the ring shoulder bag 18 and thus do not endanger the tight valve seat 6 required for largely trouble-free operation of the internal combustion engine. In order to make the fuel injector 1 even less prone to malfunction, an additional outer collar 20 can be provided between the underlying guide collar 10 and the valve seat 6 , which, like the outer collar 17, is equally designed, but is located at the level of a recess 21 in the valve body 2 .

In Fig. 5 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 1 gezeigt, bei dem ein Teil des einstückig ausgebildeten Ventilkörpers 2 im Be­ reich des Nadelzapfens 4 zu einer hülsenartigen Schutz- bzw. Trennwand 22 hochgezogen ist, die gemeinsam mit dem Nadelzapfen 4 eine Ringkammer 23 bildet. Ferner ergibt sich zwischen der Schutzwand 22 und der zylindrischen Wand 11 des Ventilkörpers 2 ein Ringraum 24 mit einem Schmutzpartikel aufnehmenden Sackvo­ lumen. Die Strömungsverbindung zwischen dem Ringraum 24 und der Ringkammer 23 erfolgt über eine Ringnut 25 am Übergang zwischen dem Nadelzapfen 4 und dem Nadelschaft; es ergibt sich durch die bis zur Ringnut 25 hochgezogene Schutzwand 22 ein mäanderartiger Strömungsverlauf.In Fig. 5, a fuel injector 1 is shown, in which a part of the integrally formed valve body 2 in the loading area of the needle pin 4 is pulled up to a sleeve-like protective or dividing wall 22 , which together with the needle pin 4 forms an annular chamber 23 . Furthermore, between the protective wall 22 and the cylindrical wall 11 of the valve body 2 there is an annular space 24 with a sack volume containing dirt particles. The flow connection between the annular space 24 and the annular chamber 23 takes place via an annular groove 25 at the transition between the needle pin 4 and the needle shaft; there is a meandering flow pattern through the protective wall 22 drawn up to the annular groove 25 .

Das in Fig. 4 gezeigte Kraftstoffeinspritzventil 1 unterschei­ det sich von demjenigen nach Fig. 5 durch die zweiteilige Aus­ bildung des Ventilkörpers 2, dessen im Düsenbereich liegender unterer Ventilkörperteil 2a zugleich die Schutz- bzw. Trennwand bildet. Vorhandene Schmutzpartikel sind im Sackvolumen bzw. Totwassergebiet, das durch die Umlenkung der Kraftstoffströmung erzeugt wird, festgehalten und können nicht in den Ventilspalt gelangen.The fuel injector 1 shown in FIG. 4 differs from that of FIG. 5 by the two-part formation of the valve body 2 , the lower valve body part 2 a of which in the nozzle area also forms the protective or dividing wall. Existing dirt particles are trapped in the sack volume or dead water area, which is generated by the redirection of the fuel flow, and cannot get into the valve gap.

In Fig. 3 ist die Schutzwand 22 durch einen separaten Einsatz­ körper 26 gebildet, der ein in den Ventilkörper 2 eingepreßter Stahlring oder ein eingeclipster Kunststoffring sein kann.In Fig. 3, the protective wall 22 is formed by a separate insert body 26 , which can be a pressed into the valve body 2 steel ring or a clipped plastic ring.

In Fig. 6 ist zwischen dem Ventilsitz 6 und dem untenliegenden Führungsbund 13 der Ventilnadel 3 ein in den Ventilkörper 2 eingepreßter Ringkörper 27 vorgesehen, an dem der Nadelzapfen 4 gleitend anliegt. In den Ringkörper 27 ist eine Ringnut 28 eingearbeitet, in die ein feinmaschiges und die Schmutzpartikel abfangendes Sieb 29 eingeklebt ist, welches für den Kraftstoff vorgesehene Durchtrittsöffnungen 30 im Ringkörper 27 abdeckt.In FIG. 6, between the valve seat 6 and the underlying guide collar 13 of the valve needle 3, an annular body 27 pressed into the valve body 2 is provided, against which the needle pin 4 slidably abuts. An annular groove 28 is incorporated into the annular body 27 , into which a fine-meshed sieve 29 which intercepts the dirt particles is glued and which covers passage openings 30 provided for the fuel in the annular body 27 .

In Fig. 7 ist der untenliegende Führungsbund 10 an seiner dem Ventilsitz 6 abgewandten Stirnfläche mit einer Ringschulterta­ sche 31 sowie mit einem von dieser ausgehenden Kraftstoffkanal 32 versehen, der den Führungsbund 10 schräg zur Ventilnadel­ achse verlaufend vollständig durchsetzt und einlaßseitig mit einem feinmaschigen Sieb 33 ausgestattet ist, wobei nur über das Sieb und den Kraftstoffkanal 32 der Kraftstoff gelangt, da der Führungsbund 10 keine Anflächungen für den Kraftstoff­ durchtritt aufweist.In Fig. 7 the underlying guide collar 10 is provided on its side facing the valve seat 6 end face remote cal with a Ringschulterta 31 and with an outgoing from the fuel passage 32, the inclined the guide collar 10 to the valve pin axis to extend completely through and the inlet side equipped with a fine mesh screen 33 , the fuel only passing through the screen and the fuel channel 32 , since the guide collar 10 has no flats for the fuel to pass through.

In Fig. 8 schließt sich an den hier steil ausgebildeten Ven­ tilsitz 6 ein zylindrisch ausgenommener Teil 34 des Ventilkör­ pers 2 an, der den Nadelzapfen 4 unter Bildung eines die Schmutzpartikel nicht durchlassenden Ringspaltes 35 eng umgibt. Die Ringspalthöhe entspricht etwa einem Viertel der Nadelzap­ fenhöhe. Oberhalb dieses Ringspaltes 35 befindet sich eine in den Ventilkörper 2 eingelassene ringförmige Tasche 36, in der sich vorhandene Schmutzpartikel ansammeln können.In Fig. 8 to the here steeply formed Ven valve seat 6, a cylindrically recessed part 34 of the Ventilkör pers 2 , which closely surrounds the needle pin 4 to form an annular gap 35 which does not allow the dirt particles to pass through. The annular gap height corresponds to about a quarter of the needle pin height. Above this annular gap 35 there is an annular pocket 36 let into the valve body 2 , in which existing dirt particles can collect.

In Fig. 9 ist der Nadelzapfen 4 mit einem scheibenförmigen Auffangteil 37 versehen, das gemeinsam mit der zylindrischen Wand 11 des Ventilkörpers 2 einen engen Ringspalt 38 bildet, der das Eindringen von Schmutzpartikeln vermeidet.In FIG. 9, the needle pin 4 is provided with a disk-shaped collecting part 37 which, together with the cylindrical wall 11 of the valve body 2, forms a narrow annular gap 38 which prevents the ingress of dirt particles.

Claims (9)

1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, insbe­ sondere gemischverdichtende Brennkraftmaschinen, mit einer entgegen der Strömungsrichtung von ihrem kegelförmigen Ventil­ sitz abhebenden und einem Nadelzapfen mit entsprechend kegel­ förmiger Sitzfläche aufweisenden Ventilnadel, deren Nadelschaft an der zylindrischen Wand des mit einem Spritzloch versehenen Ventilkörpers längsverschiebbar geführt ist und Anflächungen, insbesondere solche an Führungsbünden des Nadelschaftes, zur Bildung eines bis zum Ventilsitz hinführenden Kraftstoffdurch­ lasses zwischen Nadelschaft und Ventilkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftstoffströmungsweg Schmutzpartikel aufnehmende Auf­ fangmittel (16; 24; 27; 31, 33; 36; 37) zwischen dem Nadelschaft und dem Ventilkörper (2) vorgesehen sind.1. Fuel injection valve for internal combustion engines, in particular special mixture-compressing internal combustion engines, with a valve lifting off against the direction of flow from its conical valve and a needle pin with a corresponding conical seat valve valve, the needle shaft of which is longitudinally displaceably guided on the cylindrical wall of the valve body provided with a spray hole and flares , in particular those on guide collars of the needle shaft, to form a fuel passage leading to the valve seat between the needle shaft and the valve body, characterized in that in the fuel flow path dirt-collecting means ( 16 ; 24 ; 27 ; 31 , 33 ; 36 ; 37 ) between the Needle shaft and the valve body ( 2 ) are provided. 2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Nadelschaft angeordneter Außenbund (17) mit gegen die Strömungsrichtung weisender Ringschultertasche (18) ausge­ bildet ist, die bis an den Rand des Außenbundes (17) heran­ reicht, zwischen dem und der zylindrischen Wand (11) des Ven­ tilkörpers (2) ein Ringspalt (19) mit einer Spaltbreite zwi­ schen 50-100 µm gebildet ist. 2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that an outer collar ( 17 ) arranged on the needle shaft with a flow shoulder ring pocket ( 18 ) is formed out, which extends to the edge of the outer collar ( 17 ), between which and the cylindrical Wall ( 11 ) of the valve body ( 2 ) an annular gap ( 19 ) with a gap width between 50-100 microns is formed. 3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, daß eine den Nadelzapfen umgebende und eine Ringkammer (23) bildende hülsenartige Schutzwand (22) ortsfest angeordnet ist, die zumindest bis zu einer Ringnut (25) am Übergang zwischen Nadelzapfen (4) und Nadelschaft hochgezogen ist und mit der Wand (11) des Ventilkörpers (2) einen als Sackvolumen dienenden Ringraum (24) bildet, der gemeinsam mit der über die Ringnut (25) verbundenen Ringkammer (23) einen mäanderförmigen Strö­ mungsverlauf ergibt.3. Fuel injection valve according to claim 1, that a surrounding the needle pin and an annular chamber ( 23 ) forming sleeve-like protective wall ( 22 ) is arranged in a fixed manner, which is pulled up at least up to an annular groove ( 25 ) at the transition between the needle pin ( 4 ) and needle shaft and with the wall ( 11 ) of the valve body ( 2 ) forms an annular space ( 24 ) serving as a bag volume, which together with the annular chamber ( 23 ) connected via the annular groove ( 25 ) results in a meandering flow pattern. 4. Kraftstoffeinspritzventil nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet daß die Schutzwand (22) Teil des einteilig ausgebildeten Ven­ tilkörpers (2) ist oder daß die Schutzwand (22) durch einen in den Ventilkörper (2) fest eingesetzten Einsatzkörper (26) ge­ bildet ist.4. Fuel injection valve according to claims 1 and 3, characterized in that the protective wall ( 22 ) is part of the one-piece Ven tilkörpers ( 2 ) or that the protective wall ( 22 ) by a firmly inserted in the valve body ( 2 ) insert body ( 26 ) ge forms is. 5. Kraftstoffeinspritzventil nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (2) zweiteilig ausgebildet ist und der im Düsenbereich liegende untere Ventilkörperteil (2a) zugleich die Schutzwand (22) bildet.5. Fuel injection valve according to claims 1 and 3, characterized in that the valve body ( 2 ) is formed in two parts and the lower valve body part ( 2 a) lying in the nozzle area also forms the protective wall ( 22 ). 6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ventilkörper (2) ein den Nadelzapfen (4) mit ge­ ringem Spiel umgebender Ringkörper (27) mit stirnseitig einge­ arbeiteter Ringnut (28) eingepreßt ist, in die ein Durchtrittsöffnungen (30) im Ringkörper (27) abdeckendes Sieb (29) fest eingelegt ist. 6. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that in the valve body ( 2 ) is a needle pin ( 4 ) with ge ring game surrounding ring body ( 27 ) with an end face worked annular groove ( 28 ) is pressed into which a passage openings ( 30 ) in the ring body ( 27 ) covering sieve ( 29 ) is firmly inserted. 7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untenliegende Führungsbund (13) mit einer Ringschul­ tertasche (31) versehen ist, von der ein den Führungsbund (13) durchsetzender und schräg zur Ventilnadelachse verlaufender Kraftstoffkanal (32) wegführt, in den einlaßseitig ein Schmutzpartikel abfangendes feinmaschiges Sieb (33) eingelegt ist.7. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the underlying guide collar ( 13 ) with an annular shoulder pocket ( 31 ) is provided, from which a guide collar ( 13 ) penetrating and extending obliquely to the valve needle axis fuel channel ( 32 ) leads into the inlet side a fine-meshed sieve ( 33 ) trapping dirt particles is inserted. 8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an den Ventilsitz (6) anschließende untere Teil des Ventilkörpers (2) den Nadelzapfen unter Bildung eines schmutzpartikelundurchlässigen Ringspaltes (35) umgibt, über dem eine in den Ventilkörper (2) eingelassene ringförmige Ta­ sche (36) vorgesehen ist.8. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the lower part of the valve body ( 2 ) adjoining the valve seat ( 6 ) surrounds the needle pin, forming an annular gap ( 35 ) which is impermeable to dirt particles, above which an annular one let into the valve body ( 2 ) Ta cal ( 36 ) is provided. 9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nadelzapfen (4) von einem scheibenförmigen Auffangteil (37) fest umgeben ist, der gemeinsam mit der zylindrischen Wand (11) des Ventilkörpers (2) einen schmutzpartikelundurchlässigen Ringspalt (38) bildet.9. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the needle pin ( 4 ) is firmly surrounded by a disc-shaped collecting part ( 37 ) which, together with the cylindrical wall ( 11 ) of the valve body ( 2 ), forms an annular gap ( 38 ) which is impermeable to dirt particles.
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