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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Luftfiltersystem einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Luftführungsgehäuse mit wenigstens einem Luftkanalabschnitt mit einer bezüglich einer Luftströmung durch den Luftkanalabschnitt umlaufenden Kanalwand, in dem eine Sensorfunktionseinheit mit einem Sensorkanaleinsatz und einem Luftmassenstromsensor angeordnet ist.
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Stand der Technik
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Aus der
EP 2 154 358 A1 und der zugehörigen
DE 20 2008 010 058 U1 ist ein Luftfiltersystem eines Kraftfahrzeugs bekannt. Das Luftfiltersystem umfasst ein Luftfiltergehäuse mit einem Luftkanalabschnitt mit einer umlaufenden Kanalwand. Im Luftkanalabschnitt ist ein Luftmassenstromsensor angeordnet. Die Kanalwand des Luftkanalabschnitts ist innenseitig mittels eines Kunststoffeinsatzes aus feuchtigkeitsunempfindlichem Kunststoff ausgekleidet. Der Luftmassenstromsensor ist vollständig in den Kunststoffeinsatz zu einer Baueinheit integriert. Die gesamte, vorab eigenständig kalibrierte Baueinheit des Kunststoffeinsatzes mit dem Luftmassenstromsensor wird axial in den Luftkanalabschnitt eingesteckt.
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Die
DE 196 50 806 A1 zeigt eine Luftführungsanlage mit einem Luftfilter und einem Luftführungsteil mit einer Anschlussöffnung, in der ein Strömungsmesser vorgesehen sein kann.
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Aus der
DE 3842248 A1 ist ein Motorluftreiniger bekannt, bei dem ein Venturirohr 32 zur Geräuschdämpfung vorgesehen ist, bei dem ein Teil als Teil eines Massenluftströmungssensors ausgebildet ist, wobei das Venturirohr axial zwischen einem Teil eines Kunststoffgehäuses und einem konvergierenden Teil eines Venturirohres angeordnet ist.
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Die
US 5 059 221 A zeigt eine Anordnung eines Luftmassensensors in einem Kanalabschnitt einer Luftfiltereinheit, der in Axialrichtung in der Luftfiltereinheit montiert wird. Der
JP 08-028377 A ist ein Luftfilter mit einem Luftmassenmesser zu entnehmen, wobei ein zylindrischer Abschnitt mit dem Luftmassenmesser in Axialrichtung in ein Gegenstück eingeschoben wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftfiltersystem in der eingangs genannten Art zu gestalten, bei dem die Sensorfunktionseinheit möglichst einfach in dem Luftkanalabschnitt angeordnet werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Luftkanalabschnitt wenigstens aus zwei Gehäuseteilen zusammengesetzt ist und der Sensorkanaleinsatz zwischen den wenigstens zwei Gehäuseteilen angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist der Luftkanalabschnitt aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt. Vorteilhafterweise kann es sich bei den Gehäuseteilen um Teile eines Luftfiltergehäuses und/oder einer Luftleitung, insbesondere einer Reinluftleitung, handeln. Vor dem Zusammensetzen der Gehäuseteile ist der durch diese mit gebildete Luftkanalabschnitt offen und frei zugänglich. Auf diese Weise kann zwischen den Gehäuseteilen eine entsprechend große und einfach zugängliche Montageöffnung realisiert werden, durch die hindurch die Sensorfunktionseinheit einfach eingebaut werden kann. Die Sensorfunktionseinheit kann so zur Montage zunächst einfach an oder in einem der wenigstens zwei Gehäuseteile angeordnet werden. Anschließend können das zweite Gehäuseteil und gegebenenfalls auch noch weitere Gehäuseteile angebracht werden, sodass die Kanalwand vervollständigt wird. Die Sensorfunktionseinheit kann dabei bezüglich der Luftströmung radial zwischen den Gehäuseteilen angeordnet werden. Die Kanalwand kann dann umfangsmäßig beim Zusammenbau geschlossen werden.
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Nicht erfindungsgemäß kann die Sensorfunktionseinheit aber auch bezüglich der Luftströmung axial zwischen den Gehäuseteilen angeordnet werden, so dass die Kanalwand in axialer Richtung vervollständigt werden kann. Die Sensorfunktionseinheit kann so einfach zwischen die beiden Gehäuseteile eingelegt oder eingesteckt werden.
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Vorteilhafterweise können die Form der Sensorfunktionseinheit, insbesondere des Sensorkanaleinsatzes, und die Form des Luftführungsgehäuses aneinander angepasst werden. So können auch komplex geformte Luftkanalabschnitte mit einer Sensorfunktionseinheit ausgerüstet werden. Die Formgebung des Luftkanalabschnitts und Sensorfunktionseinheit ist bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Luftfiltersystem insoweit begrenzt, dass der dortige Kunststoffeinsatz axial in den Luftkanalabschnitt eingesteckt werden können muss. Dies ist bei dem erfindungsgemäßen Luftfiltersystem nicht der Fall. Hier kann der Sensorkanaleinsatz auch Erhebungen aufweisen, die in radialer Richtung nach außen hervorstehen. Insbesondere können Steckkontakte für den Luftmassenstromsensor, anders als bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Luftfiltersystem, über die Umfangswand des Sensorkanaleinsatzes hervorstehen, ohne dass dies zu Problemen bei der Anordnung an oder in den Gehäuseteilen führt. Vorteilhafterweise kann der Sensorkanaleinsatz aus einem feuchtigkeitsunempfindlichen Kunststoff, insbesondere aus Polybutylenterephthalat (PBT) oder aus einem glasfaserverstärktem PBT, sein. PBT ist gegenüber Feuchtigkeit weniger empfindlich als Polyamid (PA). Feuchtigkeitsbedingte Maßänderungen des Sensorkanaleinsatzes sind bei PBT also geringer als bei PA oder einem anderen gegenüber Feuchtigkeit empfindlicheren Material, insbesondere Kunststoff. Dies hat den Vorteil, dass ein Einfluss einer Änderung des Feuchtegehalts der durchströmenden Luft auf die Messwerte des Luftmassenstromsensors entsprechend verringert werden kann. Vorteilhafterweise kann das Material, aus dem der Sensorkanaleinsatz ist, auch gegen Temperaturänderungen so beständig sein, dass sich Temperatureinflüsse nicht oder nur unwesentlich auf das Messergebnis auswirken. Das restliche Luftführungsgehäuse kann aus einem anderen Material als der Sensorkanaleinsatz sein. Vorteilhafterweise kann das Luftfiltergehäuse aus PA sein und der Sensorkanaleinsatz kann aus PBT sein. Diese Materialpaarung hat den Vorteil, dass die Materialverträglichkeit gut ist, da PA und PBT einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Der Luftmassenstromsensor kann vorteilhafterweise zur Bemessung einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge mit einer elektronischen Steuerung der Brennkraftmaschine verbunden sein. Vorteilhafterweise kann der Luftmassenstromsensor ein Heißfilm-Luftmassensensor (HFM) sein. Der Luftmassenstromsensor kann vorteilhafterweise im Ansaugkanal des Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine angeordnet sein und die Motorsteuerung mit Daten über einen aktuell angesaugten Luftmassenstrom versorgen. Ein bevorzugter Anbringungsort für den Luftmassenstromsensor kann die Reinluftseite eines Luftfiltergehäuses sein, wo der Luftmassenstromsensor einem gereinigten Ansaugluftstrom ausgesetzt ist. Gereinigte Ansaugluft belastet den Luftmassenstromsensor weniger als ungereinigte Ansaugluft. Auf diese Weise können auch gegenüber Verschmutzung empfindliche Luftmassenstromsensoren verwendet werden. Außerdem können so die Standzeit und die Wartungsintervalle für den Luftmassenstromsensor verlängert werden. Die Verwendung einer Sensorfunktionseinheit, welche den Sensorkanaleinsatz und den Luftmassenstromsensor integriert aufweist, hat den Vorteil, dass der Luftmassenstromsensor im integrierten Zustand, also gemeinsam mit dem Sensorkanaleinsatz kalibriert werden kann. Die Sensorfunktionseinheit kann vorteilhafterweise vor der Montage im Luftfiltersystem zusammengesetzt und kalibriert werden. Montage- und Fertigungstoleranzen können bei der Kalibrierung messtechnisch eliminiert werden. So kann eine höhere Messgenauigkeit erreicht werden, die nach der Montage der integrierten Sensorfunktionseinheit im Luftfilter-Gesamtsystem erhalten bleibt. Vorteilhafterweise kann im Sensorkanaleinsatz ein Strömungsleitgitter angeordnet sein, welches zur Beruhigung beziehungsweise zum laminaren Verlauf der Ansaugluftströmung und damit zur Messgenauigkeit beitragen kann. Die Sensorfunktionseinheit kann so mit dem Strömungsleitgitter gemeinsam vorab gefertigt und kalibriert werden. Das Strömungsleitgitter kann als separates Bauteil gefertigt und montiert sein. Es kann aber auch einstückig mit dem Sensorkanaleinsatz verbunden sein. Auf diese Weise kann es gemeinsam mit dem Sensorkanaleinsatz hergestellt werden. Der Sensorkanaleinsatz gegebenenfalls mit dem Strömungsleitgitter kann vorteilhafterweise nach einem Spritzgussverfahren oder einem anderen Formverfahren, welches insbesondere zum Formen von Kunststoffteilen geeignet ist, hergestellt sein. Die wenigstens zwei Gehäuseteile können mit einer stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung fest oder trennbar miteinander verbunden sein. Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Gehäuseteile miteinander verschweißt werden. Hierzu kann vorteilhafterweise ein Spiegelschweißverfahren, insbesondere ein Heißgasschweißverfahren, oder ein Vibrationsschweißverfahren eingesetzt werden. Sie können aber auch mittels eines Klebeverfahrens verbunden sein. Die wenigstens zwei Gehäuseteile können auch trennbar, insbesondere mittels einer Rastverbindung, einer Klemmverbindung oder einer Schraubverbindung, miteinander verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass die Sensorfunktionseinheit bei Bedarf, insbesondere bei einer Störung, ausgetauscht werden kann. Vorteilhafterweise können die Gehäuseteile gegeneinander abgedichtet sein. Wenigstens eines der wenigstens zwei Gehäuseteile kann mit dem Sensorkanaleinsatz fest oder trennbar verbunden sein. Der Luftkanalabschnitt kann auch aus mehr als zwei Gehäuseteilen zusammengesetzt sein. Der Sensorkanaleinsatz kann vorteilhafterweise auch einen Teil des Luftkanalabschnitts mit bilden.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die wenigstens zwei Gehäuseteile bezüglich der Luftströmung umfangsmäßig zusammengesetzt und der Sensorkanaleinsatz ist in einem Innenraum des Luftkanalabschnitts, der durch die wenigstens zwei Gehäuseteile wenigstens mit begrenzt ist, eingelegt. Die zwei Gehäuseteile sind dabei umfangsmäßig zusammengesetzt, sodass sie umfangsmäßig bezüglich der Luftströmung jeweils ein Teilsegment der umlaufenden Kanalwand bilden.
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Vorteilhafterweise kann ein Teilsegment der umlaufenden Kanalwand auch durch den Sensorkanaleinsatz gebildet werden. Die umlaufende Kanalwand kann so vorteilhafterweise aus Kanalwandschalen zusammengesetzt sein. Vorteilhafterweise können die wenigstens zwei Gehäuseteile in Form von Schalen, vorzugsweise Halbschalen, realisiert sein, welche zusammengesetzt bezüglich der Luftströmung die umlaufende Kanalwand vervollständigen. Auf diese Weise kann die Größe und die Form der Montageöffnung zum Einbau der Sensorfunktionseinheit weiter verbessert werden. Zur Montage kann die Sensorfunktionseinheit in eines der wenigstens zwei schalenartigen Gehäuseteile eingelegt werden.
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Vorteilhafterweise wenigstens eine Positioniereinrichtung, beispielsweise ein Steg oder eine Aufnahme, in oder an wenigstens dem einen Gehäuseteil angeordnet sein, mit der die Position der Sensorfunktionseinheit in dem Gehäuseteil vorgegeben und diese fixiert werden kann. Das zweite und gegebenenfalls weitere schalenartige Gehäuseteile können umfangsmäßig an dem ersten Gehäuseteil angeordnet werden, so dass der Luftkanalabschnitt umfangsmäßig geschlossen wird. Der Sensorkanaleinsatz kann so einfach zwischen die wenigstens zwei Gehäuseteile eingelegt werden. Da die Einbaurichtung des Sensorkanaleinsatzes quer zur Luftströmung erfolgt und nicht wie beim Stand der Technik axial zu dieser, können auch komplexe Formen von Sensorkanaleinsätzen realisiert werden. Insbesondere können Luftkanalabschnitte und Sensorkanaleinsätze werden, die in Strömungsrichtung der Luft variierende Querschnitte aufweisen.
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Bei einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform können die wenigstens zwei Gehäuseteile jeweils einen umlaufenden Kanalwandabschnitt aufweisen und bezüglich einer Luftströmung durch den Luftkanalabschnitt hintereinander angeordnet sein, der Sensorkanaleinsatz kann die Kanalwandabschnitte der beiden Gehäuseteile fluidtechnisch miteinander verbinden und die Kanalwand mit bilden. Der Sensorkanaleinsatz kann vorteilhafterweise in axialer Richtung zwischen den wenigstens zwei Gehäuseteilen angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass der Sensorkanaleinsatz mit seiner umlaufenden Einsatzkanalwand einen Kanalwandabschnitt des Luftkanalabschnitts mit bilden kann. Auf diese Weise kann Material eingespart werden. Vorteilhafterweise kann der Sensorkanaleinsatz jeweils nur mit seinem jeweiligen Endabschnitt auf den entsprechenden Kanalwandabschnitt des jeweiligen Gehäuseteils aufgesteckt oder in diesen eingesteckt werden. Auf diese Weise kann der Wandbereich des Sensorkanaleinsatzes zwischen den eingesteckten oder aufgesteckten Endbereichen ansonsten in seiner Form frei gestaltet sein. Im Sensorkanaleinsatz können also auch über die äußere Umfangswand hervorstehende Bereiche oder Bauteile, insbesondere Steckanschlüsse für den Luftmassenstromsensor, angeordnet sein. Das Einstecken oder Aufstecken lediglich der Endbereiche des Sensorkanaleinsatzes ist einfacher als das vollständige axiale Einstecken des Sensorkanaleinsatzes in den Luftkanalabschnitt des Luftfiltergehäuses, wie dies aus dem Stand der Technik erforderlich ist. Vorteilhafterweise kann ein Verschluss vorgesehen sein, welcher den Sensorkanaleinsatz und die Kanalwandabschnitte der beiden Gehäuseteile umgreift, um die Bauteile zu fixieren. Der Verschluss kann vorteilhafter Weise nach dem zusammenstecken der Gehäuseteile und der Sensorfunktionseinheit montiert werden. Der Verschluss kann vorteilhafterweise lösbar sein, so dass die Bauteile einfach auch wieder getrennt werden können, insbesondere die Sensorfunktionseinheit einfach ausgetauscht werden kann.
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Vorteilhafterweise kann im Bereich des stromaufwärtigen Endes und des stromabwärtigen Endes des Sensorkanaleinsatzes zwischen dem Sensorkanaleinsatz und dem/den entsprechenden Gehäuseteil(en) jeweils wenigstens eine umlaufende Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung angeordnet sein. Die Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung kann vorteilhafterweise den Innenraum des Sensorkanaleinsatzes dicht von einem den Sensorkanaleinsatz außen umgebenen Bereich, insbesondere der Außenseite des Luftführungsgehäuse, trennen. Durch die Abdichtung kann verhindert werden, dass Luft an dem Sensorkanaleinsatz außen vorbei oder aus dem Luftführungsgehäuse heraus strömen kann. So kann erreicht werden, dass die gesamte Luft durch den Luftmassenstromsensor passiert. Auf diese Weise kann die Messgenauigkeit verbessert werden. Vorteilhafterweise kann die umlaufende Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung eine Ringdichtung aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung elastisch ausgestaltet sein, so dass sie Unterschiede in Wärmeverhalten und/oder Feuchtigkeitsverhalten des Sensorkanaleinsatzes und der Gehäuseteile ausgleichen kann. Ferner kann die Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung bauteilbedingte und/oder montagebedingte Toleranzen ausgleichen. Die Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung kann vorteilhafterweise als Zweikomponentenbauteil außen an den Sensorkanaleinsatz angespritzt sein. Auf diese Weise kann die Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung verliersicher mit dem Sensorkanaleinsatz verbunden sein. Es kann sich aber auch um ein separates Bauteil handeln, welches an dem Sensorkanaleinsatz angeordnet ist. Die wenigstens eine Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung kann vorteilhafterweise eine bezüglich der Luftströmung in radialer Richtung wirkende Radialdichtung aufweisen. Mit einer Radialdichtung kann auch bei etwaigen Axialbewegungen zwischen den Gehäuseteilen und dem Sensorkanaleinsatz eine Dichtwirkung realisiert werden. Mit einer Radialdichtung können Bauteiltoleranzen in radialer Richtung ausgeglichen werden. Ferner kann bei einer Radialdichtung mittels einer Verpressung des Sensorkanaleinsatzes mit den anliegenden Gehäuseteilen in radialer Richtung, insbesondere mittels einem Verschluss, die Dichtwirkung verbessert werden. Die wenigstens eine Dicht- und/oder Ausgleichseinrichtung kann vorteilhafterweise eine bezüglich der Luftströmung in axialer Richtung wirkende Axialdichtung aufweisen. Mit einer Axialdichtung kann auch bei etwaigen Radialbewegungen zwischen den Gehäuseteilen und dem Sensorkanaleinsatz eine Dichtwirkung realisiert werden. Mit einer Axialdichtung können Bauteiltoleranzen in axialer Richtung ausgeglichen werden. Vorteilhafterweise können auch Radialdichtungen und Axialdichtungen kombiniert werden, um die Dichtwirkung weiter zu verbessern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen schematisch
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1 eine isometrische Explosionsdarstellung einer Reinluftleitung eines Luftfiltersystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer Sensorfunktionseinheit mit einem Luftmassenstromsensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer frühen Phase des Zusammenbaus;
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2 die Reinluftleitung aus der 1 in einer späteren Phase des Zusammenbaus;
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3 einen Schnitt der zusammengebauten Reinluftleitung aus den 1 und 2 quer zu einer Luftströmungsrichtung im Bereich der Sensorfunktionseinheit;
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4 eine isometrische Detailansicht der Sensorfunktionseinheit der Reinluftleitung aus den 1 bis 3;
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5 eine isometrische Ansicht einer Reinluftleitung eines Luftfiltersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welche zu der Reinluftleitung aus den 1 bis 4 ähnlich ist;
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6 einen Längsschnitt eines Luftfiltersystems eines nicht beanspruchten Ausführungsbeispiels, bei dem die Sensorfunktionseinheit in axialer Richtung zwischen einem Anschlussstutzen eines Luftfiltergehäuses und einer Reinluftleitung angeordnet ist;
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7 einen Längsschnitt eines Luftfiltersystems gemäß einem nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel, welches zu dem dritten Ausführungsbeispiel aus der 6 ähnlich ist.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den 1 bis 3 ist eine Reinluftleitung 10 eines Luftfiltersystems einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die 1 und 2 zeigen dabei die Reinluftleitung 10 in unterschiedlichen Phasen der Montage. Die 3 zeigt einen Schnitt der montierten Reinluftleitung 10.
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Die Reinluftleitung 10 umfasst ein Luftführungsgehäuse 11 für Ansaugluft der Brennkraftmaschine. Die Reinluftleitung 10 befindet sich auf der Reinseite eines nicht gezeigten Luftfilters des Luftfiltersystems. Das Luftführungsgehäuse 11 ist zusammengesetzt aus einer Oberschale 12 und einer Unterschale 14. Die Oberschale 12 und die Unterschale 14 sind aus Polyamid (PA). Die Oberschale 12 verfügt über einen oberen Verbindungsrand 16. Die Unterschale 14 verfügt über einen entsprechenden unteren Verbindungsrand 18. Ferner ist an die Oberschale 12 ein einlassseitiger Anschlussflansch 20 einstückig angeformt. Mit dem Anschlussflansch 20 ist das Luftführungsgehäuse 11 mit einem hier nicht gezeigten Luftfiltergehäuse trennbar verbindbar.
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Das Luftführungsgehäuse 11 verfügt über einen Luftkanalabschnitt 22, durch den vom Luftfilter gereinigte Ansaugluft, in den 1 und 2 angedeutet durch einen Pfeil 24, strömt. Der Pfeil 24 deutet dabei eine Hauptströmungsrichtung der durch Luftkanalabschnitt 22 strömenden Luft an. Der Luftkanalabschnitt 22 umfasst eine bezüglich der Luftströmung 24 umlaufende Kanalwand 26. Die Kanalwand 26 wird durch einen oberen Kanalwandabschnitt 28 der Oberschale 12 und einem unteren Kanalwandabschnitt 30 der Unterschale 14 gebildet. In montiertem Zustand, wie in der 3 gezeigt, sind der obere Kanalwandabschnitt 28 und der untere Kanalwandabschnitt 30 umfangsmäßig zusammengesetzt und vervollständigen sich so zu der umlaufenden Kanalwand 26.
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Auf der Seite des Anschlussflansches 20, also stromaufwärts, hat der Luftkanalabschnitt 22 etwa den Querschnitt eines Rechtecks, dessen Ecken abgerundet sind. Auf einer Seite weist der Anschlussflansch 20 eine Einbuchtung auf, deren Kontur in den unteren Kanalwandabschnitt 30 übergeht. Radial außen verfügt der Anschlussflansch 20 über drei Ösen 21 für eine Schraubverbindung mit dem Luftfiltergehäuse.
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Auf der stromabwärtigen Seite weist die Oberschale 12 einen auslassseitigen Anschlussflansch 34 auf, auf den ein nicht gezeigter Schlauch mittels einer Schlauchschelle befestigt werden kann. Der Schlauch kann beispielsweise zu einem Verdichter eines Turboladers führen. Der Querschnitt des Anschlussflansches 34 ist rund. Er kann aber auch oval sein oder eine andere Form aufweisen. Der Innenquerschnitt des Luftkanalabschnitts 22 geht in den Innenquerschnitt des auslassseitigen Anschlussflansches 34 über.
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Die Oberschale 12 weist ferner eine Erhebung 32 auf, die sich auf der der Unterschale 14 zugewandten Seite des oberen Kanalwandabschnitts 28 in einen Innenraum 36 des Luftkanalabschnitts 22 erhebt. Die Erhebung 32 ist durch eine entsprechende Formung des oberen Kanalwandabschnitts 28 realisiert. Auf der gegenüberliegenden Außenseite ist der Erhebung 32 eine entsprechende Vertiefung zugeordnet. Die Erhebung 32 erstreckt sich entlang der Luftströmung 24 etwa vom einlassseitigen Anschlussflansch 20 bis zu dem auslassseitigen Anschlussflansch 34. Das Profil der Erhebung 32 variiert entlang der Luftströmung 24.
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Der untere Kanalwandabschnitt 30 weist eine untere Aufnahmebucht 38 für eine Sensorfunktionseinheit 40 auf. Die untere Aufnahmebucht 34 erstreckt sich umfangsmäßig und in Richtung der Luftströmung 24. Innerhalb der unteren Aufnahmebucht 34 verfügt der untere Kanalwandabschnitt 30 über eine durchgängige Anschlussöffnung 42. An der dem Innenraum 36 abgewandten Außenseite des unteren Kanalabschnitts 30 ist die Anschlussöffnung 42 von einem zylindrischen Anschlussstutzen 44 umgeben. Der Anschlussstutzen 44 ist innen hohl und an seinen Stirnseiten offen. Er ist einstückig mit dem unteren Kanalwandabschnitt 30 verbunden.
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Der obere Kanalwandabschnitt 28 weist eine obere Aufnahmebucht 46 auf, welche sich ebenfalls umfangsmäßig und in Richtung der Luftströmung 24 erstreckt. Bei zusammengebautem Luftführungsgehäuse 11 gehen die Konturen der unteren Aufnahmebucht 38 in die Konturen der oberen Aufnahmebucht 46 über. Die Aufnahmebuchten 38 und 46 bilden insgesamt eine Querschnittserweiterung des Luftkanalabschnitts 22.
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In dem der durch die Aufnahmebucht 38 und 46 gebildeten Querschnittserweiterung ist eine Sensorfunktionseinheit 40 angeordnet. Die Querschnittserweiterung dient als Positionierhilfe und Fixierhilfe für die Sensorfunktionseinheit 40. Die Sensorfunktionseinheit 40 weist einen Sensorkanaleinsatz 48 auf. Der Sensorkanaleinsatz 48 ist aus Polybutylenterephthalat (PBT). Es handelt sich dabei um einen Hohlkörper, mit einer Umfangswand, deren Außenseite dem Verlauf der Innenseiten der unteren Aufnahmebucht 38 und der oberen Aufnahmebucht 46 entspricht, so dass in montiertem Zustand zwischen der Außenseite des Sensorkanaleinsatzes 48 und den Innenseiten der oberen Aufnahmebuch 46 und der unteren Aufnahmebucht 38 ein Ringspalt mit nahezu gleichmäßiger Spaltbreite verbleibt. An beiden Stirnseiten ist der Sensorkanaleinsatz 48 offen, so dass die Ansaugluft in Richtung der Luftströmung 24 durch ihn hindurch strömen kann.
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An seiner einlassseitigen Stirnseite, die dem einlassseitigen Anschlussflansch 20 zugewandt ist, verfügt der Sensorkanaleinsatz 48 über ein Strömungsleitgitter 50. Das Strömungsleitgitter 50 ist einstückig mit dem Sensorkanaleinsatz 48 verbunden. Stromab des Strömungsgitters 50 ist ein insbesondere in der 3 gezeigter Luftmassenstromsensor 52 angeordnet. Der Luftmassenstromsensor 52 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Heißfilmluftmassen(HFM)-Sensor ausgebildet. Das Strömungsleitgitter 50 trägt zu einer laminaren Strömungsausbildung und damit zur Messgenauigkeit des Luftmassenstromsensors 52 bei.
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Der Strömungsquerschnitt des Sensorkanaleinsatzes 48 verengt sich in Richtung der Luftströmung 24 entsprechend der Erhebung 32. Diese Verengung führt im Bereich des Luftmassenstromsensors 52 zu einer Beschleunigung der Luft und damit zu einer verbesserten laminaren Ausbildung der Umströmung.
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PBT ist gegen Feuchtigkeit unempfindlicher als PA. Auf diese Weise erfährt der Sensorkanaleinsatz 48 im Vergleich zu dem Luftführungsgehäuse 11 zumindest bezüglich der Messungen des Luftmassenstromsensors 52 vernachlässigbare, idealerweise keine feuchtigkeitsbedingten Maßänderungen. So ist der geometrische Strömungsverlauf im Sensorkanaleinsatz 48 im Wesentlichen frei von feuchtigkeitsbedingten Einflüssen. In der Folge ist auch das Messergebnis des Luftmassenstromsensors 52 von feuchtigkeitsbedingten Maßänderungen im Wesentlichen unbeeinflusst.
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Der Sensorkanaleinsatz 48 weist im Bereich seiner offenen Stirnseiten jeweils eine umlaufende Dichtung 54 auf, welche sich auf der bezüglich der Luftströmung 24 radial äußeren Umfangsseite des Sensorkanaleinsatzes 48 befinden. Die Dichtungen 54 sind als Zweikomponentenbauteile an den Sensorkanaleinsatz 48 angespritzt. Die Dichtungen 54 dichten jeweils die Bereiche zwischen dem Sensorkanaleinsatz 48 und der unteren Aufnahmebucht 38 und zwischen dem Sensorkanaleinsatz 48 und der oberen Aufnahmebucht 46 ab. Auf diese Weise kann keine Ansaugluft in den Bereich zwischen dem Sensorkanaleinsatz 48 und der Kanalwand 26 geraten.
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Der Luftmassenstromsensor 52 weist eine Steckkontakteinheit 56 auf, welche in einem Steckkontaktgehäuse 57 außen an dem Sensorkanaleinsatz 48 angeordnet ist. Das Steckkontaktgehäuse 57 ist einstückig mit dem Sensorkanaleinsatz 48 verbunden. Die Außenform des Steckkontaktgehäuses 57 entspricht der Innenform des Anschlussstutzens 44 in der Unterschale 14. Im montierten Zustand ragt das Steckkontaktgehäuse 57 mit der Steckkontakteinheit 56 durch die Anschlussöffnung 42, 50 dass die Steckkontakteinheit 56 von außerhalb des Luftführungsgehäuse 11 aus zugänglich ist. Auf die Steckkontakteinheit 56 kann von außen ein entsprechender Stecker mit einem Kabel zur elektrischen beziehungsweise messtechnischen Anbindung des Luftmassenstromsensors 52 an die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine aufgesteckt werden. Eine Abdichtung des Steckkontaktgehäuses 57 gegenüber dem Anschlussstutzen 44 erfolgt mittels eines umlaufenden Dichtrings 58, der hier als O-Ring ausgeführt ist.
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Zur Montage der Reinluftleitung 10 wird zunächst die Sensorfunktionseinheit 40 mit der Steckkontakteinheit 56 voran, in der 1 in Richtung eines Pfeils 60, in die untere Aufnahmebucht 38 der Unterschale 14 eingelegt. Dabei wird das Steckkontaktgehäuse 57 in die Anschlussöffnung 42 gesteckt. Anschließend wird die Oberschale 12 mit ihrer offenen Seite voran, in der 2 in Richtung eines Pfeils 62, auf der Unterschale 14 platziert. Dabei taucht der Sensorkanaleinsatz 48 in die obere Aufnahmebucht 46 ein. Der obere Verbindungsrand 16 liegt an dem unteren Verbindungsrand 18 an. Der einlassseitige Anschlussflansch 20 und der auslassseitige Anschlussflansch 34 umgreifen die Unterschale 14 auf axial gegenüberliegenden Seiten. Die Oberschale 12 und die Unterschale 14 werden an ihren Verbindungsrändern 16 und 18 mittels eines Heißgasschweißverfahrens verschweißt. Die fertig montierte Reinluftleitung 10 ist in der 3 im Schnitt gezeigt.
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In der 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Reinluftleitung 10 gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus 1 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. In der 5 ist die Reinluftleitung 10 gegenüber den Darstellungen in den 1 bis 3 um 180° um die Horizontale gedreht, so dass die Oberschale 12 unten und die Unterschale 14 oben ist. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass auslassseitig ein zweites Luftführungsgehäuse 64 angeordnet ist. Eine umlaufende Kanalwand 66 eines zweiten Luftkanalabschnitts 67 ist aus einem entsprechenden unteren Kanalwandabschnitt 68 der Unterschale 14 und einem oberen Kanalwandabschnitt 70 analog zu der Kanalwand 26 zusammengesetzt. Einlassseitig ist das zweite Luftführungsgehäuse 64 über den einlassseitigen Anschlussflansch 20 mit dem Luftfilter verbunden. Auslassseitig schließt sich an den oberen Kanalwandabschnitt 70 ein auslassseitiger Anschlussflansch 72 an. In dem zweiten Luftführungsgehäuse 64 ist eine zweite Sensorfunktionseinheit 74 angeordnet. Die zweite Sensorfunktionseinheit 74 ist analog zu der ersten Sensorfunktionseinheit 40 aufgebaut und zwischen dem unteren Kanalwandabschnitt 68 und dem oberen Kanalwandabschnitt 70 eingelegt. Im Unterschied zur ersten Sensorfunktionseinheit 40 ist der Sensorkanaleinsatz der zweiten Sensorfunktionseinheit 74 kreiszylindrisch. Der Querschnitt des zweiten Sensorkanaleinsatzes ist in axialer Richtung konstant. Das erste Luftführungsgehäuse 11 ist über den ersten auslassseitigen Anschlussflansch 34 mit einem Reinluftschlauch 76 in hier nicht weiter interessierender Weise mit einem ersten Turbolader verbunden. Der Luftmassenstromsensor 52 im ersten Luftführungsgehäuse 11 misst die Luftmasse, die dem ersten Turbolader zugeführt wird. Das zweite Luftführungsgehäuse 64 ist über den zweiten auslassseitigen Anschlussflansch 72 über einen zweiten Reinluftschlauch 78 in hier nicht weiter interessierender Weise mit einem zweiten Turbolader verbunden. Der Luftmassenstromsensor der zweiten Sensorfunktionseinheit 74 im zweiten Luftführungsgehäuse 64 misst die Luftmasse, die dem zweiten Turbolader zugeführt wird.
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In der 6 ist ein nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel eines Luftfiltersystems einer Brennkraftmaschine gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des ersten Ausführungsbeispiels aus den 1 bis 4 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen zuzüglich 100 versehen. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass beim dritten Ausführungsbeispiel die Reinluftleitung 110 mit einem bezüglich einer Luftströmung 124 umlaufenden, einteiligen Kanalwandabschnitt 126 ausgestattet ist. Der Kanalwandabschnitt 126 ist an seinem einlassseitigen Ende offen. In der Nähe seines dortigen Randes weist der Kanalwandabschnitt 126 an der radial inneren Umfangsseite einen umlaufenden Anschlagkragen 127 auf. In einem Aufnahmeabschnitt 129 zwischen dem einlassseitigem Rand und dem Anschlagkragen 127 ist koaxial ein Sensorkanaleinsatz 148 einer Sensorfunktionseinheit 140 mit seinem dortigen Endabschnitt eingesteckt. Der andere Endabschnitt des Sensorkanaleinsatzes 148 steckt koaxial in einem Anschlussflansch 164 eines Luftfiltergehäuses 166. Der Sensorkanaleinsatz 148 ist aus PBT. Die Reinluftleitung 110 und das Luftfiltergehäuse 166 sind aus PA.
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Der Anschlussflansch 164 ist einlassseitig ebenfalls mit einem Anschlagkragen 131 begrenzt. Der Sensorkanaleinsatz 148, der Kanalwandabschnitt 126 und der Anschlussflansch 164 haben einen elliptischen Querschnitt. Sie können auch einen andersartigen Querschnitt, beispielsweise einem runden Querschnitt, haben. Der Strömungsquerschnitt des Sensorkanaleinsatzes 148 ist in Richtung der Luftströmung 124 konstant. Der Strömungsquerschnitt des Sensorkanaleinsatzes 148 kann in Richtung der Luftströmung 124, also in axialer Richtung, auch variieren.
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Der Anschlussflansch 164 mit dem angrenzenden Bereich des Luftfiltergehäuses 166 bildet einen umlaufenden lufteintrittsseitigen Kanalwandabschnitt 133. Der Kanalwandabschnitt 133 und der Kanalwandabschnitt 126 sind in Richtung der Luftströmung 124 hintereinander angeordnet. Der Sensorkanaleinsatz 148 ist zwischen den Kanalwandabschnitten 133 und 126 angeordnet. Er verbindet die beiden Kanalwandabschnitte 133 und 126. Ein Luftführungsgehäuse 111 wird also durch das Luftfiltergehäuse 166 mit dem Anschlussflansch 164, den Sensorkanaleinsatz 148 und die Reinluftleitung 110 gebildet. Ein Luftkanalabschnitt 122 des Luftführungsgehäuses 111 wird entsprechend durch die Kanalwandabschnitte 126 und 133 und die Umfangswand des Sensorkanaleinsatzes 148 realisiert.
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Ein Strömungsleitgitter 150 befindet sich auf der Einlassseite des Sensorkanaleinsatzes 148. Das Strömungsleitgitter 150 ist einstückig mit dem Sensorkanaleinsatz 148 verbunden. Die Sensorfunktionseinheit 140 verfügt ferner über einen Luftmassenstrommesser 152, welcher stromab des Strömungsleitgitters 150 in den von der Reinluft durchströmbaren Innenraum des Sensorkanaleinsatzes 148 hineinragt. Radial außerhalb des Sensorkanaleinsatzes 148 weist der Luftmassenstromsensor 152 eine Steckkontakteinheit 156 auf. In diese Steckkontakteinheit 156 wird, analog zum ersten Ausführungsbeispiel, ein entsprechender Stecker zur elektrischen beziehungsweise messtechnischen Anbindung des Luftmassenstromsensors 152 an die Motorsteuerung eingesteckt.
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An dem einlassseitigen Endbereich und seinem auslassseitigen Endbereich des Sensorkanaleinsatzes 148 ist an der radial äußeren Umfangsseite jeweils eine umlaufende Radialdichtung 154 angeordnet. Die Radialdichtungen 154 dichten radial gegen die radial innere Umfangsseite des Anschlussflansches 164 beziehungsweise des Aufnahmeabschnitts 129 ab. Ferner ist an den Stirnseiten des Sensorkanaleinsatzes 148 jeweils eine Axialdichtung 155 angeordnet. Die Axialdichtungen 155 dichten jeweils in axialer Richtung gegen den Anschlagkragen 131 und den Anschlagkragen 127 ab. Die Radialdichtungen 154 und die Axialdichtungen 155 sind jeweils als Zweikomponentenbauteile an den Sensorkanaleinsatz 148 angespritzt.
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Ein Verschluss 168 umgreift den Anschlussflansch 164 und den Aufnahmeabschnitt 129 von außen und fixiert so die Reinluftleitung 110 und das Luftfiltergehäuse 166 mit dem Sensorkanaleinsatz 148. Ferner kann der Verschluss 168 die Axialdichtungen 155 in axialer Richtung verpressen.
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Zur Montage wird die vormontierte und kalibrierte Sensorfunktionseinheit 140 mit dem Sensorkanaleinsatz 148 mit seinem Strömungsleitgitter 150 voran koaxial in den Anschlussflansch 164 des Luftfiltergehäuses 166 gesteckt. Dabei taucht nur der Endbereich des Sensorkanaleinsatzes 148 in den Anschlussflansch 164 ein. Die Reinluftleitung 110 wird mit dem Aufnahmeabschnitt 129 voran auf den freien Endbereich des Sensorkanaleinsatzes 148 gesteckt. Dann wird der Verschluss 168 von außen montiert. Der Stecker der elektrischen Verbindung wird auf die Steckkontakteinheit 156 gesteckt.
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In der 7 ist ein nicht beanspruchtes Ausführungsbeispiel eines Luftfiltersystems einer Brennkraftmaschine gezeigt. Diejenigen Elemente, die zu denen des dritten Ausführungsbeispiels aus der 6 ähnlich sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel dadurch, dass beim vierten Ausführungsbeispiel der umlaufende Anschlagkragen 127 und der umlaufende Anschlagkragen 131 an der radial äußeren Umfangsseite des Sensorkanaleinsatzes 148 angeordnet sind. Außerdem sind die Axialdichtungen 155 statt an den Stirnseiten des Sensorkanaleinsatzes 148 an dem Anschlagkragen 127 und dem Anschlagkragen 131 angeordnet. Im montierten Zustand stützt sich der freie Rand der Reinluftleitung 110 unter Zwischenlage der dortigen Axialdichtung 155 dicht gegen den Anschlagkragen 127 ab. Der freie Rand des Anschlussflansches 164 stützt sich entsprechend unter Zwischenlage der dortigen Axialdichtung 155 gegen den Anschlagkragen 131 ab.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen eines Luftfiltersystems sind unter anderem folgende Modifikationen möglich:
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf ein Luftfiltersystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Luftfiltersystemen von Brennkraftmaschinen, beispielsweise Industriemotoren, eingesetzt werden.
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Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel können die Oberschale 12 und die Unterschale 14 statt aus PA auch aus einem anderen Material, vorzugsweise einem anderen Kunststoff, vorzugsweise PBT, oder einem Metall, sein. Ebenso können beim dritten Ausführungsbeispiel die Reinluftleitung 110 und das Luftfiltergehäuse 166 statt aus PA aus einem andersartigen Material, vorzugsweise einem anderen Kunststoff, vorzugsweise PBT, oder einem Metall, sein.
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Das Strömungsleitgitter 50; 150 kann statt am Sensorkanaleinsatz 48; 148 auch an anderer Stelle im Luftkanalabschnitt 22; 122 angeordnet sein.
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Bei dem Strömungsleitgitter 50; 150 kann es sich auch um ein separates Bauteil handeln.
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Bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen kann das Strömungsleitgitter 50 beispielsweise auch mit der Oberschale 12 oder der Unterschale 14 verbunden sein.
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Bei dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel kann das Strömungsleitgitter 150 statt mit dem Sensorkanaleinsatz 148 auch mit dem Luftfiltergehäuse 166 verbunden sein.
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Auf das Strömungsleitgitter 50; 150 kann prinzipiell auch verzichtet werden.
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Der Luftmassenstromsensor 52; 152 kann statt als HFM-Sensor auch als andersartiger Luftmassenstromsensor ausgebildet sein.
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Der Strömungsquerschnitt des Sensorkanaleinsatzes 48 bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen kann bezogen auf die Luftströmungsrichtung 24 auch konstant sein. Er kann rund oder elliptisch oder eckig ausgeführt sein.
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Bei dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel kann der Strömungsquerschnitt des Sensorkanaleinsatzes 148 in Richtung der Luftströmung 124 auch variieren.
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Die Dichtungen 54; 154, 155 können statt als Zweikomponentenbauteile an die den Sensorkanaleinsatz 48; 148 angespritzt zu sein auch in anderer Weise, beispielsweise als Formdichtungen, am Sensorkanaleinsatz 48; 148 angeordnet, beispielsweise montiert, sein.
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Statt mittels einem Heißgasschweißverfahren können bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen die Oberschale 12 und Unterschale 14 auch mittels einem andersartigen Schweißverfahren, beispielsweise einem andersartigen Spiegelschweißverfahren oder einem Vibrationsschweißverfahren, miteinander verbunden werden. Sie können auch in andersartiger Weise formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels einer Klebverbindung, einer Rast- oder Klemmverbindung oder einer Schraubverbindung, miteinander verbunden werden.
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Beim nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel in der 6 und dem nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel in der 7 können auch nur die Radialdichtungen 154 oder die Axialdichtungen 155 vorgesehen sein. Es kann auch vorgesehen sein, an einem Ende des Sensorkanaleinsatzes 148 eine Axialdichtung und an dem anderen Ende eine Radialdichtung anzuordnen.
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Beim nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel in der 6 kann der Anschlagkragen 127 statt an der radial inneren Umfangsseite des Kanalwandabschnitts 126 auch, analog zum nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel in der 7, an der radial äußeren Umfangsseite des Kanalwandabschnitt 126 angeordnet sein. Alternativ kann der Anschlagkragen 131 statt an der radial inneren Umfangsseite des Luftfiltergehäuses 166 analog zum nicht beanspruchten Ausführungsbeispiel in der 7, an der radial äußeren Umfangsseite des Luftfiltergehäuses 166 angeordnet sein.