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DE60005899T2 - Einlasssystem für Brennkraftmaschine - Google Patents

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DE60005899T2
DE60005899T2 DE60005899T DE60005899T DE60005899T2 DE 60005899 T2 DE60005899 T2 DE 60005899T2 DE 60005899 T DE60005899 T DE 60005899T DE 60005899 T DE60005899 T DE 60005899T DE 60005899 T2 DE60005899 T2 DE 60005899T2
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DE
Germany
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inlet
cylinder
exhaust gas
opening
collection chamber
Prior art date
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Application number
DE60005899T
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Fumihiro Wako-shi Mondori
Masami Wako-shi Ohshima
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einlasssystem für eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, umfassend hauptsächlich einen Dieselmotor.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Herkömmlicherweise ist als ein Einlasssystem dieses Typs ein Einlasssystem bekannt, in dem für jeden Zylinder mindestens zwei unterschiedliche Konfigurationen aufweisende Einlassanschlüsse in einem Zylinderkopf ausgebildet sind, in dem eine zum Kommunizieren mit einem Einlassanschluss jedes Zylinders geeignete Sammelkammer und eine zum Kommunizieren mit dem anderen Einlassanschluss jedes Zylinders geeignete Sammelkammer in einem Einlasskrümmer ausgebildet sind und in dem an einem Einlass einer Sammelkammer ein Öffnungs-/Schließventil angebracht ist, das zum Kommunizieren mit einem gemeinsamen Einlassdurchgang stromaufwärts des Einlasskrümmers geeignet ist, wodurch das Wirbelverhältnis in Erwiderung auf die Betriebsbedingung des Motors durch Steuern der Öffnung des Öffnungs-/Schließventils verändert werden kann (siehe JP-A-5-18254).
  • Außerdem mündet in diesem Einlasssystem ein Abgasrückflussgas- Einlassanschluss in die eine Sammelkammer mit dem Öffnungs-/Schließventil an deren Einlass.
  • Selbst wenn versucht wird, das Ansaugen von Einlassluft über den einen mit der einen Sammelkammer kommunizierenden Einlassanschluss durch Schließen des Öffnungs-/Schließventils zu stoppen, kann in dem Einlasssystem des herkömmlichen Typs ein erforderliches Wirbelverhältnis nicht erreicht werden, da während des Rückflusses von Abgas über den einen Einlassanschluss Abgasrückfluss eingelassen wird. Aufgrund dessen kann, wenn das Öffnungs-/Schließventil geschlossen ist, der Rückfluss des Abgases nicht durchgeführt werden, was dem Abgasrückflusstiming nachteiligerweise eine Beschränkung auferlegt.
  • Wenn in einem Fall, wo versucht wird, Kurbelgehäuseentlüftungsgas (im Folgenden Blow-by-Gas) in den Einlassdurchgang einzulassen, in Blow-by-Gas enthaltenes Öl in die Nähe des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses fließt, vermischt sich außerdem in dem Abgasrückfluss enthaltener Kohlenstoff mit dem Öl, das dann in eine teerartige Substanz umgewandelt wird. Da das so umgewandelte teerartige Öl an der Umgebung des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses haftet, besteht möglicherweise ein Risiko, dass ein Sollwert der Abgasrückflussrate nicht erreicht werden kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Probleme gemacht und ein Ziel davon ist die Bereitstellung eines Einlasssystems für eine Brennkraftmaschine, das den Freiheitsgrad, mit dem das Abgasrückflusstiming ausgelegt ist, verbessern und den Fluss des Öls zu der Umgebung des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses verhindern kann.
  • Mit der Absicht, das Ziel zu erreichen, wird gemäß der Erfindung ein Lufteinlasssystem bereitgestellt für eine Brennkraftmaschine mit einer Mehrzahl von Zylindern, in der für jeden Zylinder mindestens zwei unterschiedliche Konfigurationen aufweisende Einlassanschlüsse in einem Zylinderkopf ausgebildet sind, eine zum Kommunizieren mit einem Einlassanschluss jedes Zylinders geeignete Sammelkammer und eine zum Kommunizieren mit dem anderen Einlassanschluss jedes Zylinders geeignete Sammelkammer, die in einem Einlasskrümmer ausgebildet sind und in dem an einem Einlass einer Sammelkammer ein Öffnungs-/Schließventil angebracht ist, das zum Kommunizieren mit einem gemeinsamen Einlassdurchgang stromaufwärts des Einlasskrümmers geeignet ist, wobei das Einlasssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Einlassanschluss für Blow-by-Gas in den Einlassdurchgang mündet und dass die andere Sammelkammer in senkrechter Richtung oberhalb der einen Sammelkammer angeordnet ist und ein Abgasrückflussgas-Einlassanschluss nur in die andere Sammelkammer mündet.
  • Gemäß der Erfindung wird Abgasrückflussgas in die andere Sammelkammer eingeleitet, die unterschiedlich von der einen Sammelkammer ist, in der an einer Öffnung von dieser das Öffnungs-/Schließventil angebracht ist. Selbst wenn der Abgasrückfluss bei geschlossenem Öffnungs-/Schließventil ausgeführt wird, wird aufgrund dessen Abgasrückflussgas nur von den mit der anderen Sammelkammer kommunizierenden Einlassanschlüssen eingelassen, um dadurch das erforderliche Wirbelverhältnis zu erreichen. Folglich kann Abgasrückfluss selbst bei geschlossenem Öffnungs-/Schließventil ausgeführt werden, was den Freiheitsgrad, mit dem das Abgasrückflusstiming ausgelegt ist, erhöht.
  • Da das spezifische Gewicht von in Blow-by-Gas enthaltenem Öl groß ist, fließt außerdem das meiste des so enthaltenen Öls in die eine tiefer angeordnete Sammelkammer. Somit wird es dem Öl schwer gemacht, zu der Umgebung des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses, der in die andere obenauf angeordnete Sammelkammer mündet, zu fließen, weshalb es möglich ist, das teerartige Öl, in das daß Öl umgewandelt wird, wenn es sich mit Kohlenstoff vermischt, am Anhaften an der Umgebung des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses zu hindern.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Systemdiagramm, das die Konstruktion eines Dieselmotors und eines Einlasssystems zeigt, die ein Beispiel eines Einlasssystems gemäß der Erfindung zeigen;
  • 2A ist der vergrößerte Grundriss eines entlang der Linie IIA – IIA von 1 der Länge nach genommenen Querschnitts;
  • 2B ist der vergrößerte Grundriss eines entlang der Linie IIB – IIB von 1 der Länge nach genommenen Querschnitts; und
  • 3 ist die Ansicht eines entlang der Linie III – III von 2B der Länge nach genommenen senkrechten Querschnitts.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Mit Bezug auf 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Dieselmotor, der eine Brennkraftmaschine ist. Wie in 2 gezeigt, ist dieser Motor mit vier Zylindern 2, wie #1, #2, #3 und #4 Zylinder, ausgestattet und in einem Zylinderkopf 3 von diesen sind Kraftstoffeinspritzdüsen 4 so angeordnet, dass eine Kraftstoffeinspritzdüse 4 im Zentrum eines jeden Zylinders 2 positioniert ist, sind zwei Einlassventile 51 , 52 auf einer Seite eines jeden Zylinders in einer Richtung, in der die Zylinder ausgerichtet sind oder einer Zylinderausrichtrichtung, angeordnet und sind zwei Abgasventile 61 , 62 auf der anderen Seite eines jeden Zylinders 2 in der Zylinderausrichtrichtung angeordnet. Ferner sind in dem Zylinderkopf 3 zwei einzelne Einlassanschlüsse 71, 72 für jeden Zylinder auf eine solche Weise vorgesehen, dass sie sich jeweils von den zwei Einlassanschlüssen 51 , 52 des Zylinders 2 aus erstrecken und ist ein Abgasanschluss 8 für jeden Zylinder 2 auf eine solche Weise vorgesehen, dass er sich von den zwei Abgasanschlüssen 61 , 62 des Zylinders 2 aus erstreckt. Dann wird Luft von einem Luftreiniger 9 über einen Einlassdurchgang 10 und einen Einlasskrümmer 11 den Einlassanschlüssen 71 , 72 zugeführt, während Abgas von den Abgasanschlüssen 8 über einen Abgaskrümmer 12 in einen Abgasdurchgang 13 abgelassen wird.
  • Außerdem wird ein Abgasturbolader 14 bereitgestellt und ein Entlüftungsgas-Einlassanschluss 16a mündet in eine Position entlang des Einlassdurchgangs 10 stromaufwärts des Abgasturboladers 14 zur Verbindung mit einem Entlüftungsdurchgang 16, der sich von einer Kopfabdeckung 15 des Motors 1 aus erstreckt. Des Weiteren mündet ein Abgasrückflussgas-Einlassanschluss 17a in den Einlasskrümmer 11 zur Verbindung mit einem Abgasrückflussdurchgang 17, der sich von dem Abgaskrümmer 12 aus erstreckt. Ein Steuerungsventil 18 ist an einer Position entlang des Abgasrückflussdurchgangs 17 vorgesehen, so dass Abgasrückfluss in Erwiderung auf die Betriebsbedingung des Motors 1 durch Steuern des Steuerungsventils 18 ausgeführt wird derart, dass es durch eine Steuerungseinheit 19 geöffnet und geschlossen wird.
  • Von den Einlassanschlüssen 71 , 72 sind die ersten Einlassanschlüsse 71 , die sich von den ersten Einlassventilen 51 aus erstrecken, die von einer Befestigungsan schnittseite des Einlasskrümmers 11 aus gesehen näher an diesem positioniert sind, jeder ein im Wesentlichen linearer gerader Anschluss in einem in der axialen Richtung des Zylinders verlaufenden Vorsprung, wie in 2A gezeigt, während die zweiten Einlassanschlüsse 72 , die sich von den zweiten Einlassventilen 52 aus erstrecken, die, von der Befestigungsanschnittseite des Einlasskrümmers 11 aus gesehen, weiter von diesem entfernt positioniert sind, jeder ein gekrümmter Wirbelanschluss in einem in der axialen Richtung des Zylinders verlaufenden Vorsprung sind, wie in 2B gezeigt. Die ersten Einlassanschlüsse 71 sind jeder auf das Zentrum des Zylinders gerichtet, wenn mit den zweiten Einlassanschlüssen 72 verglichen, und der Wirbelerzeugungseffekt wird in den zweiten Einlassanschlüssen 72 höher als in den ersten Einlassanschlüssen 71 .
  • In dem Einlasskrümmer 11 sind ausgebildet eine erste Sammelkammer 211 , die in der Zylinderausrichtrichtung verlängert ist und über erste Abzweigdurchgänge 201 mit den ersten Einlassanschlüssen 71 der jeweiligen Zylinder 2 kommuniziert, und eine zweite Sammelkammer 212 , die in der Zylinderausrichtrichtung verlängert ist und über zweite Abzweigdurchgänge 202 mit den zweiten Einlassanschlüssen 72 kommuniziert, und wie in 3 gezeigt, ist die zweite Sammelkammer 212 oberhalb der ersten Sammelkammer 211 angeordnet. Ein Öffnungs-/Schließventil 22 ist an einem Einlass 211a der ersten Sammelkammer 211 angebracht, der mit dem Einlassdurchgang 10 kommuniziert und der Abgasrückflussgas-Einlassanschluss 17a mündet in einen Einlass 212a der zweiten Sammelkammer 212 , der mit dem Einlassdurchgang 10 kommuniziert. Zu beachten ist, dass der Abgasrückflussgas-Einlassanschluss 17a in einen anderen Bereich der zweiten Sammelkammer 212 als den Einlass 212a von dieser hineingebildet werden kann.
  • Das Öffnungs-/Schließventil 22 wird durch eine Drehklappe gebildet, die durch eine, eine Membrane 23a einschließende Unterdruckstellvorrichtung 23 betätigt wird, und ein für die Steuerung durch die Steuerungseinheit 19 geeignetes Elektromagnetventil 25 wird entlang eines die Unterdruckstellvorrichtung 23 mit einem Vakuumtank 24 verbindenden Durchgangs dazwischengestellt. Dann wird ein Öffnungssensor 26 zum Erfassen der Öffnung des Öffnungs-/Schließventils 22 bereitgestellt und der auf die Unterdruckstellvorrichtung 22 angewendete Unterdruck wird über das Elektromagnetventil 25 derart feedback-geregelt, dass die Öffnung des Öffnungs-/Schließventils 22 eine erforderliche Öffnung erreicht; das Öffnungs/Schließventil 22 wird hauptsächlich dann vollständig geschlossen, wenn die Belastung niedrig ist, und die Öffnung des Öffnungs-/Schließventils 22 ist so konstruiert, dass sie sich bei steigender Belastung vergrößert. Wenn die Belastung niedrig ist wird gemäß dieser Konstruktion das Ansaugen über die ersten Einlassanschlüsse 71 gestoppt, während das Ansaugen nur über die einen höheren Wirbelerzeugungseffekt aufweisenden zweiten Einlassanschlüsse 72 so ausgeführt wird, dass das Wirbelverhältnis erhöht wird, wohingegen, wenn die Belastung hoch ist, das Ansaugen auch von den ersten Einlassanschlüssen 7, ausgeführt wird, um das Wirbelverhältnis zu reduzieren.
  • Obwohl es möglich sein kann, den Abgasrückflussgas-Einlassanschluss 17a in die erste Sammelkammer 211 hineinzubilden, ist zu beachten, dass, wenn es so gemacht wird, selbst bei geschlossenem Öffnungs-/Schließventil 22 Abgasrückflussgas über die ersten Einlassanschlüsse 71 eingelassen wird, während Abgasrückfluss durchgeführt wird, um dadurch das Wirbelverhältnis zu senken. Aufgrund dessen kann bei geschlossenem Öffnungs-/Schließventil 22 kein Abgasrückfluss durchgeführt werden, was dem Abgasrückflusstiming eine Beschränkung auferlegt. Im Gegensatz dazu besteht gemäß der bisher beschriebenen Ausführungsform keine Gefahr, dass das Wirbelverhältnis verringert wird, selbst wenn versucht wird, den Abgasrückfluss bei geschlossenem Öffnungs-/Schließventil 22 durchzuführen, da das Ansaugen nur über die zweiten Einlassanschlüsse 72 ausgeführt wird. Folglich gestattet dies selbst bei geschlossenem Öffnungs-/Schließventil 22 die Durchführung des Abgasrückflusses, was den Freiheitsgrad, mit dem das Abgasrückflusstiming ausgelegt ist, erhöht.
  • In einem Fall, wo in Blow-by-Gas enthaltenes Öl zu der Umgebung des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses 17a fließt, vermischt sich in dem Abgasrückflussgas enthaltener Kohlenstoff mit dem Öl, das dann in eine teerartige Substanz umgewandelt wird und da dieses teerartige Öl der Umgebung des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses 17a anhaftet, kann außerdem ein Risiko bestehen, dass ein Sollwert der Abgasrückflussrate nicht erreicht werden kann. Da das spezifische Gewicht des in Blow-by-Gas enthaltenen Öls groß ist, fließt hierbei das meiste des Öls in die unterhalb angeordnete erste Sammelkammer 211 und für das Öl ist es schwierig, zu der Umgebung des in die zweite Sammelkammer 212 hineingebildeten Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses 17a zu fließen. Somit wird das teerartige Öl wirkungsvoll daran gehindert, der Umgebung des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses 17a anzuhaften.
  • In der Ausführungsform sind die vier Zylinder 2 in zwei Gruppen aufgeteilt; eine Gruppe ist in Bezug auf die Zylinderausrichtrichtung auf einer Seite (auf der linken Seite in 2) und die andere Gruppe in Bezug auf die Zylinderausrichtrichtung auf der anderen Seite (auf der rechten Seite in 2) positioniert. In den als die eine Gruppe auf der einen Seite gruppierten #1 und #2 Zylindern sind die Einlassventile 51 , 52 auf der linken Seite angeordnet, während die Abgasventile 61 , 62 auf der rechten Seite angeordnet sind. Andererseits sind in den als die andere Gruppe auf der anderen Seite gruppierten #3 und #4 Zylindern die Einlassventile 51 , 52 auf der rechten Seite angeordnet, während die Abgasventile 61 , 62 auf der linken Seite angeordnet sind. Folglich wird die Positionsbeziehung der ersten Einlassanschlüsse 71 und der zweiten Einlassanschlüsse 72 in Bezug auf die Zylinderausrichtrichtung zwischen den #1 und #2 Zylindern und den #3 und #4 Zylindern symmetrisch. Zudem sind die ersten Einlassanschlüsse 71 und die ersten Abzweigdurchgänge 201 der jeweiligen Zylinder 2 und stromaufwärtige Bereiche 72a der zweiten Einlassanschlüsse 72 und die zweiten Abzweiganschlüsse 202 der jeweiligen Zylinder 2 so ausgebildet, dass sie sich in einer schrägen Weise einwärts in Richtung der ersten bzw. zweiten Sammelkammern 211 , 212 erstrecken. Gemäß dieser Konstruktion kann der Abstand, mit dem die ersten und zweiten Abzweigdurchgänge 201 , 202 für den in Bezug auf die Zylinderausrichtrichtung der einen Gruppe einwärts positionierten #2 Zylinder und die ersten und zweiten Abzweigdurchgänge 201 , 202 für den in Bezug auf die Zylinderausrichtrichtung für die andere Gruppe einwärts positionierten #3 Zylinder angeordnet sind, schmaler sein als der Abstand, mit dem die Zylinder angeordnet sind. Als Folge dessen können die Längen der ersten und zweiten Sammelkammern 211 , 212 gekürzt werden, um dadurch den Einlasskrümmer 11 leicht an Gewicht und kompakt in Größe zu gestalten.
  • In diesem Fall werden die Wirbelrichtung der #1 und #2 Zylinder 2 der einen Gruppe und jene der #3 und #4 Zylinder 2 der anderen Gruppe einander entgegengesetzt, wenn aber die ersten Einlassanschlüsse 71 und die zweiten Einlassanschlüsse 72 jedes Zylinders 2 identisch oder symmetrisch ausgebildet sind, wird das Wirbelverhältnis der jeweiligen Zylinder 2 einheitlich und es besteht kein Risiko, dass die Leistung des Motors 1 beeinflusst wird.
  • Zu beachten ist, dass mit der Absicht, die Wirbelverhältnisse der jeweiligen Zylinder einheitlich zu gestalten, die die Wirbelverhältnisse beeinflussenden zweiten Einlassanschlüsse 72 über alle Zylinder einschließlich der zweiten Abzweigdurchgänge 202 auf der stromaufwärtigen Seite im Wesentlichen identisch oder symmetrisch ausgebildet sein müssen. Andererseits wird bezüglich der ersten Einlassanschlüsse 7, deren Leistung durch ihre Konfiguration bestimmt, aber deren Wirbelverhältnis wird durch die Konfiguration der ersten Abzweigdurchgänge 201 auf der stromaufwärtigen Seite wenig beeinflusst und deshalb brauchen die Konfigurationen der ersten Abzweigdurchgänge 20, der sämtlichen Zylinder 2 gar nicht miteinander identisch oder zueinander symmetrisch ausgebildet werden. Zu diesem Zweck sind in der Ausführungsform der Erfindung die ersten Abzweigdurchgänge 201 für die #1 und #4 Zylinder der Zylinder 2 der jeweiligen Gruppen auf der einen oder anderen Seite, die in Bezug auf die Zylinderausrichtrichtung auswärts positioniert sind, in Bezug auf die Zylinderausrichtrichtung zum größten Teil derart einwärts gekrümmt, dass sie auf die erste Sammelkammer 211 gerichtet sind, wenn verglichen mit den ersten Abzweigdurchgängen 201 für die #2 und #3 Zylinder, die in Bezug auf die Zylinderausrichtrichtung einwärts positioniert sind. Gemäß dieser Konstruktion kann die Länge der ersten Sammelkammer 211 so viel wie möglich reduziert werden, so dass sie kürzer als die jene der zweiten Sammelkammer 212 werden kann und es dadurch möglich wird, den Einlasskrümmer 11 kompakter zu gestalten.
  • Zu beachten ist, dass während die erste Sammelkammer 211 in dieser Ausführungsform unterhalb der zweiten Sammelkammer 212 angeordnet ist, sie anders herum angeordnet werden können: In diesem Fall wird das Öffnungs-/Schließventil 22 an einem Einlass 212a der zweiten Sammelkammer 212 angebracht, die unterhalb anzuordnen ist, während der Abgasrückflussgas-Einlassanschluss 17a in die erste Sammelkammer 211 mündet, die dann oberhalb anzuordnen ist. Zu beachten ist ferner, dass gemäß dieser Konstruktion das Wirbelverhältnis abnimmt, wenn das Öffnungs-/Schließventil 22 geschlossen ist, wohingegen das Wirbelverhältnis zunimmt, indem sich die Öffnung des Öffnungs-/Schließventils 22 vergrößert.
  • Wie aus dem bisher Beschriebenen klar ist, ist es gemäß der Erfindung möglich, einen Abgasrückfluss selbst bei geschlossenem Öffnungs-/Schließventil durchzuführen, ohne die Wirbelverhältnisse zu beeinflussen, wodurch nicht nur der Freiheitsgrad, mit dem das Abgasrückflusstiming ausgelegt ist, erhöht werden kann, sondern auch das Verstopfen des Abgasrückflussgas-Einlassanschlusses 17a unterdrückt werden kann.
  • Während hierin nur bestimmte Ausführungsformen der Erfindung speziell beschrieben worden sind, wird klar sein, dass zahlreiche Modifikationen an dieser vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Claims (2)

  1. Lufteinlasssystem für eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Zylindern (2), umfassend: einen Zylinderkopf (3), der mindestens mit ersten und zweiten Einlassanschlüssen (71 , 72 ) für jeden Zylinder (2) ausgebildet ist, wobei die ersten und zweiten Einlassanschlüsse (71 , 72 ) zueinander unterschiedliche Konfigurationen aufweisen; einen Einlasskrümmer (11), der mit einer mit dem ersten Einlassanschluss (71 ) jedes Zylinders (2) kommunizierenden ersten Sammelkammer (211 ) und einer mit dem zweiten Einlassanschluss (72) jedes Zylinders (2) kommunizierenden zweiten Sammelkammer (212 ) ausgebildet ist; einen gemeinsamen Einlassdurchgang (10), der stromaufwärts von den ersten und zweiten Sammelkammern (211 , 212 ) des Einlasskrümmers (11) angeordnet ist; und ein Öffnungs-/Schließventil (22), das an einem Einlass der ersten Sammelkammer (211 ) angebracht ist und mit dem gemeinsamen Einlassdurchgang (10) kommuniziert, wobei ein Blow-by-Gas-Einlassanschluss (16a) in dem Einlassdurchgang (10) ausgebildet ist, und ein Abgasrückflussgas-Einlassanschluss (17a) nur in der in vertikaler Richtung oberhalb der ersten Sammelkammer (211 ) angeordneten zweiten Sammelkammer (212 ) ausgebildet ist.
  2. Lufteinlasssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den in einer geraden Form ausgebildeten ersten Einlassanschlüssen (71 ) kommunizierende erste Sammelkammer (211 ) dimensional kleiner ist als die mit den in einer gekrümmten Form ausgebildeten zweiten Einlassanschlüssen (72 ) kommunizierende zweite Sammelkammer (212 ).
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