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Die Erfindung betrifft eine Luftfilteranordnung für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für den Zweitaktmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorsäge, einem Trennschleifer oder dgl., der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Aus der
US 6 328 288 B1 ist ein Vergaser mit einem Luftfilter bekannt, bei dem am Luftfilterboden ein Gemischkanal und ein Luftkanal münden. Aus der
DE 44 07 124 A1 ist außerdem bekannt, zwischen der Eintrittsöffnung des Gemischkanals und dem Filterelement Abschirmelemente anzuordnen, die aus dem Gemischkanal rückpulsierenden Kraftstoff zurückhalten und so eine Verschmutzung des Luftfilters verhindern.
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Aus der
JP 2003-035 208 A ist ein Verbrennungsmotor mit einem Filterelement bekannt. Der Verbrennungsmotor weist einen Luftkanal und einen Luft/Kraftstoffkanal auf. Die Eintrittsöffnungen in den Filterraum sind von einem Choke überdeckt. Eine weitere Überdeckung der Kanäle erfolgt über eine Rückschlagverhinderungsplatte, die bei Pulsation des Verbrennungsmotors gegen Verschmutzung des Filterelements durch das Luft/Kraftstoff-Gemisch dient.
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Aus der
JP 2001-055 958 A ist ein Verbrennungsmotor mit einem Luftkanal und einem Luft/Kraftstoffkanal bekannt. Die beiden Kanäle ragen über eine gemeinsame Öffnung in einen Filterraum. Der Filter ist kreisrund ausgebildet. Die Öffnung kann über einen Choke geschlossen werden.
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Aus der
DE 34 24 774 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem Luftfilterelement und einem Abschirmelement für den Luftfilter offenbart. Das Luftfilterelement umgreift das Abschirmelement haubenförmig.
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Bei Luftfilteranordnungen, bei denen ein Luftkanal und ein Gemischkanal mit dem Reinraum des Luftfilters in Verbindung stehen, werden die Kanäle üblicherweise so am Luftfilter angeordnet, daß kein Kraftstoff aus dem Gemischkanal in den Luftkanal gelangen kann.
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Es hat sich gezeigt, daß bei niedrigen Drehzahlen ein erheblicher Anteil des Kraftstoffs aus dem Gemischkanal aufgrund der Pulsationen im Gemischkanal in den Luftfilter zurückgelangt. Dieser Kraftstoff steht für die Verbrennung nicht zur Verfügung und bedingt dadurch eine Abmagerung des Gemischs im Brennraum des Verbrennungsmotors. Hierdurch wird das Laufverhalten des Verbrennungsmotors verschlechtert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfilteranordnung für einen Verbrennungsmotor der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die auch bei niedrigen Drehzahlen ein gutes Laufverhalten ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch Luftfilteranordnungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, des Anspruchs 5, des Anspruchs 9 oder des Anspruchs 10 gelöst.
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Anstatt wie bisher eine möglichst gute Trennung von Luftkanal und Gemischkanal anzustreben und auch im Luftfilter ein Übertreten von Kraftstoff in den Luftkanal zu vermeiden, wurde nun vorgeschlagen, die Eintrittsöffnungen von Luftkanal und Gemischkanal gezielt über das Abschirmelement miteinander zu verbinden. Über die Verbindung kann insbesondere bei geringen Drehzahlen, also wenn vergleichsweise große Mengen von Kraftstoff in den Luftfilter gelangen, der Kraftstoff aus dem Luftfilter auch in den Luftkanal übertreten. Bei geringen Drehzahlen wird dadurch sowohl über den Luftkanal als auch über den Gemischkanal Kraftstoff zugeführt. Dadurch wird ein zu starkes Abmagern des Gemischs im Brennraum des Verbrennungsmotors bei geringen Drehzahlen vermieden. Bei hohen Drehzahlen sind die Pulsationen im Gemischkanal weniger stark, so daß hier im wesentlichen kein Kraftstoff in den Luftfilter gelangt. Bei hohen Drehzahlen wird über den Luftkanal dadurch weitgehend kraftstofffreie Luft zugeführt, die einem Spülvorlagenmotor zur Spülvorlage dienen kann. Dadurch werden bei hohen Drehzahlen geringe Abgaswerte erreicht. Das Abschirmelement verhindert gleichzeitig eine Verschmutzung des Luftfilters durch den aus dem Gemischkanal in den Luftfilter übertretenden Kraftstoff.
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Es ist vorgesehen, daß das Abschirmelement einen zweiten Reinraum begrenzt, der über mindestens eine Verbindungsöffnung mit dem ersten Reinraum verbunden ist, und daß die Eintrittsöffnungen von Luftkanal und Gemischkanal in den zweiten Reinraum münden. Dadurch, daß die Eintrittsöffnungen beider Kanäle in einen zweiten Reinraum münden, kann erreicht werden, daß der in den Luftfilter zurückgelangte Kraftstoff nahezu vollständig zum Verbrennungsmotor gelangt und kein Kraftstoff in den ersten Reinraum und zum Luftfilter gelangen kann.
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Vorteilhaft verlängert das Abschirmelement den Gemischkanal und den Luftkanal bis zur Verbindungsöffnung. Bei niedrigen Drehzahlen kann dem Verbrennungsmotor oft nicht ausreichend Kraftstoff und Verbrennungsluft zugeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß für eine ausreichende Füllung des Luftkanals und des Gemischkanals die zur Verfügung stehenden Kanallängen entscheidend sind. Eine Verlängerung der Kanäle bewirkt eine Verbesserung der Füllung, wobei insbesondere auch Resonanzeigenschaften der Kanäle zu beachten sind. Dadurch, daß der Gemischkanal und der Luftkanal durch das Abschirmelement verlängert sind, lassen sich auf einfache Weise bei geringem Bauraum verlängerte Kanallängen erreichen. Über die Anordnung der Verbindungsöffnung im Abschirmelement kann eine Abstimmung der Kanallängen erzielt werden. Dadurch ist es auch möglich, eine Luftfilteranordnung auf einen Verbrennungsmotor nur durch Austausch des Abschirmelements anzupassen. So lassen sich auf einfache Weise gute Füllgrade der Kanäle und eine ausreichende Versorgung des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff und Verbrennungsluft erreichen.
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Vorteilhaft besitzt das Abschirmelement einen bauchigen Abschnitt, der die Eintrittsöffnung des Gemischkanals übergreift. In dem bauchigen Abschnitt kann sich aus dem Gemischkanal übergetretener Kraftstoff sammeln und von dort über die angesaugte Verbrennungsluft wieder in den Gemischkanal zurückgeführt werden. Vorteilhaft besitzt das Abschirmelement einen kanalförmigen Verbindungsabschnitt, der sich von der Eintrittsöffnung des Gemischkanals bis zu der Eintrittsöffnung des Luftkanals erstreckt und über den der Luftkanal und der Gemischkanal miteinander verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt gewährleistet, daß bei niedrigen Drehzahlen Kraftstoff aus dem Gemischkanal auch in den Luftkanal gelangen kann. Der über den Luftkanal zugeführte Kraftstoff verhindert ein übermäßiges Abmagern des Kraftstoff/Luft-Gemischs im Brennraum. Außerdem bewirkt der Kraftstoff im Luftkanal eine Reinigung eines im Luftkanal angeordneten Drosselelements wie beispielsweise einer Luftklappe. Eine Verschmutzung des Drosselelements im Luftkanal wird dadurch vermieden. So kann ein gutes Schließen des Drosselelements im Luftkanal auch über lange Betriebsdauern sichergestellt werden. Über eine Anpassung der Länge des Verbindungsabschnitts läßt sich das Verhältnis der Längen der Kanäle zueinander verändern. Auf diese Weise ist eine Resonanzabstimmung der Kanallängen möglich. Zweckmäßig schließt der kanalförmige Verbindungsabschnitt an den bauchigen Abschnitt an.
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Es ist vorgesehen, daß das Abschirmelement einen Querabschnitt besitzt, der an den kanalförmigen Verbindungsabschnitt anschließt und der quer zu dem kanalförmigen Verbindungsabschnitt verläuft. Vorteilhaft übergreift der Abschnitt die Eintrittsöffnung des Luftkanals mindestens teilweise. Zweckmäßig besitzt der Querabschnitt einen Dachabschnitt, in dem mindestens eine Verbindungsöffnung angeordnet ist. An dem Dachabschnitt sammelt sich in den Luftfilter übergetretener Kraftstoff, so daß ein Übertreten von Kraftstoff in den ersten Reinraum weitgehend vermieden werden kann. Der Dachabschnitt ist vorteilhaft auf der dem Verbindungsabschnitt abgewandten Seite des Querabschnitts angeordnet. Dadurch wird ein vergleichsweise großer Abstand zwischen der Verbindungsöffnung und der Eintrittsöffnung des Gemischkanals erreicht. Vorteilhaft ist mindestens eine Verbindungsöffnung auf der der Eintrittsöffnung des Gemischkanals abgewandten Seite der Eintrittsöffnung des Luftkanals angeordnet. Auch dadurch kann ein Übertreten von Kraftstoff in den ersten Reinraum weitgehend verhindert werden.
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Es ist vorgesehen, daß benachbart zur Eintrittsöffnung des Luftkanals am Abschirmelement mindestens eine Leitfläche angeordnet ist, die zurückgehaltenen Kraftstoff zur Eintrittsöffnung des Gemischkanals leitet. Vorteilhaft ist die Eintrittsöffnung des Luftkanals bezogen auf die Wirkrichtung der Schwerkraft in üblicher Einbaulage der Luftfilteranordnung oberhalb der Eintrittsöffnung des Gemischkanals angeordnet. Dadurch trägt auch die Schwerkraft dazu bei, daß der Kraftstoff nicht aus dem zweiten Reinraum in den ersten Reinraum übertreten kann. Das Luftfilterelement übergreift das Abschirmelement insbesondere haubenförmig.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer Luftfilteranordnung,
- 2 eine Draufsicht auf die Luftfilteranordnung aus 1,
- 3 eine perspektivische Darstellung der Luftfilteranordnung aus 1,
- 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 1,
- 5 eine perspektivische Darstellung der Luftfilteranordnung ohne Filterelement,
- 6 eine perspektivische Darstellung der Luftfilteranordnung mit teilweise geschnittenem Luftfilterelement,
- 7 eine Explosionsdarstellung der Luftfilteranordnung.
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In den 1 bis 3 ist eine Luftfilteranordnung 1 für einen Verbrennungsmotor, insbesondere für einen Zweitaktmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einer Motorsäge, einem Trennschleifer, einem Freischneider oder dgl. gezeigt. Die Luftfilteranordnung 1 besitzt einen Luftfilter 2 mit einem Luftfilterrahmen 3, an dem ein Filterelement 4 angeordnet ist. Das Filterelement 4 spannt sich haubenartig über den ebenen Luftfilterrahmen 3 und ist an Streben 23 gehalten. Die Streben 23 bilden ein Gitter, dessen Gitteröffnungen von dem Filterelement 4 abgedeckt sind.
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Am Luftfilterrahmen 3 ist ein Griffelement 20 festgelegt, das mit Raststutzen 22 am Luftfiltergehäuse 21 zusammenwirkt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Rahmens 3 sind am Rahmen 3 Laschen 24 vorgesehen, die in am Luftfiltergehäuse 21 angeformte Aufnahmen 25 ragen. Über die Laschen 24 und das Griffelement 20 ist der Luftfilter 2 am Luftfiltergehäuse 21 fixiert. Durch Lösen der Verrastung durch Anheben des Griffelements 20 kann der Luftfilter 2 vom Luftfiltergehäuse 21 beispielsweise zu Reinigungszwecken abgenommen werden.
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Die Aufnahmen 25 sind an Streben 38 ausgebildet, die sich an der dem Griffelement 20 abgewandten Seite des Luftfiltergehäuses 21 erstrecken. An den Streben 38 ist jeweils ein Antivibrationselement 6 angeordnet, über das das Luftfiltergehäuse 21 an einem Gehäuseteil des handgeführten Arbeitsgeräts gelagert ist.
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In üblicher Einbaulage der Luftfilteranordnung 1 liegt das Griffelement 20 wie in 1 gezeigt bezogen auf die Wirkrichtung 50 der Schwerkraft oben während sich die Antivibrationselemente 6 unterhalb des Luftfilters 2 erstrecken.
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In 4 ist ein Schnitt durch die Luftfilteranordnung 1 gezeigt. Das Luftfiltergehäuse 21 besitzt einen Luftfilterboden 5, an dem ein Vergaser 7 festgelegt ist. In dem Vergaser 7 ist ein Abschnitt eines Gemischkanals 9 ausgebildet. In dem Gemischkanal 9 ist eine Drosselklappe 13 und stromauf der Drosselklappe 13 eine Chokeklappe 14 angeordnet. In den Gemischkanal 9 mündet eine Kraftstofföffnung 39, die dem Gemischkanal 9 in Abhängigkeit des Unterdrucks im Gemischkanal 9 Kraftstoff zuführt. Der Gemischkanal 9 mündet an einer im Luftfilterboden 5 ausgebildeten Eintrittsöffnung 10 in den Luftfilter 2.
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Am Vergaser 7 ist ein Luftkanalabschnitt 8 gehalten, in dem ein Luftkanal 11 geführt ist. Im Luftkanal 11 ist eine Luftklappe 15 schwenkbar gelagert. Der Luftkanalabschnitt 8 ist an einem Stutzen 16 am Luftfilterboden 5 gehalten. Der Luftkanal 11 mündet mit einer Eintrittsöffnung 12, die im Luftfilterboden 5 ausgebildet ist, in den Luftfilter 2. Der Gemischkanal 9 besitzt eine Längsachse 29 und der Luftkanal 11 eine Längsachse 31.
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Der Luftfilter 2 begrenzt einen Reinraum 18. Der Luftfilterrahmen 3 besitzt einen Dichtrand 30, mit dem er am Luftfiltergehäuse 21 aufliegt und so den Reinraum 18 gegenüber der Umgebung abdichtet. Im Reinraum 18 ist ein Abschirmelement 17 angeordnet, das die Eintrittsöffnungen 10 und 12 des Gemischkanals 9 und des Luftkanals 11 übergreift und das einen zweiten Reinraum 28 begrenzt, der im Inneren des ersten Reinraums 18 angeordnet ist. Das Abschirmelement 17 ist in Richtung der Längsachse 29 des Gemischkanals 9 zwischen der Eintrittsöffnung 10 des Gemischkanals 9 und dem Luftfilterelement 4 angeordnet und in Richtung der Längsachse 31 des Luftkanals 11 zwischen der Eintrittsöffnung 12 des Luftkanals 11 und dem Luftfilterelement 4.
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Wie 4 und die perspektivische Darstellung in 5 zeigen, besitzt das Abschirmelement 17 einen bauchigen Abschnitt 32, der die Eintrittsöffnung 10 des Gemischkanals 9 übergreift und der an der der Eintrittsöffnung 12 des Luftkanals 11 abgewandten Seite an den Luftfilterboden 5 angrenzt. Wie 5 zeigt, erstreckt sich der bauchige Abschnitt 32 auch an den seitlichen Bereichen der Eintrittsöffnung 10, so daß der bauchige Abschnitt 32 nur in Richtung auf die Eintrittsöffnung 12 des Luftkanals 11 geöffnet ist. An den Längsseiten der Eintrittsöffnung 10 ist das Abschirmelement 17 mit Befestigungsmuttern 27 am Luftfilterboden 5 festgelegt.
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An den bauchigen Abschnitt 32 schließt sich ein kanalförmiger Verbindungsabschnitt 33 an, der sich zwischen der Eintrittsöffnung 10 des Gemischkanals 9 und der Eintrittsöffnung 12 des Luftkanals 11 erstreckt und den zwischen den beiden Eintrittsöffnungen 10, 12 liegenden Bereich tunnelartig übergreift. Etwa auf der Höhe der Längsachse 31 des Luftkanals 11 schließt sich an den Verbindungsabschnitt 33 ein Querabschnitt 34 an. Der bauchige Abschnitt 32, der Verbindungsabschnitt 33 und der Querabschnitt 34 bilden eine T-Form, wobei der Querabschnitt 34 den Querbalken des T bildet.
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An der dem Verbindungsabschnitt 33 zugewandten Seite besitzt der Querabschnitt 34 Leitflächen 35, die zum Verbindungsabschnitt 33 hin geneigt sind. An der dem Verbindungsabschnitt 33 abgewandten Seite besitzt der Querabschnitt 34 einen Dachabschnitt 19. In dem Dachabschnitt 19 sind gegenüberliegend zu den Leitflächen 35 Verbindungsöffnungen 26 ausgebildet, die den ersten Reinraum 18 mit dem im Abschirmelement 17 ausgebildeten, zweiten Reinraum 28 verbinden. Die Verbindungsöffnungen 26 befinden sich außerhalb der Verlängerung des Verbindungsabschnitts 33.
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Wie 4 zeigt, ist die Rückwand 36 des bauchigen Abschnitts 32 gegenüber der Längsachse 29 des Gemischkanals 9 um einen Winkel α geneigt, der kleiner als 90° ist. Die Rückwand 37 des Verbindungsabschnitts 33 ist gegenüber der Längsachse 29 und des Gemischkanals 9 um einen Winkel β von mehr als 90° geneigt. Wie 4 zeigt, steigt das Dach 19 zur Eintrittsöffnung 12 des Luftkanals 11 hin an. Das Dach 19, die Rückwand 37 und die Rückwand 36 des Abschirmelements 17 leiten niedergeschlagenen Kraftstoff dadurch zurück zum Gemischkanal 9.
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Im Betrieb wird Verbrennungsluft durch das Filterelement 4 in den ersten Reinraum 18, von dort über die Verbindungsöffnungen 26 in den zweiten Reinraum 28 und in den Luftkanal 11 und den Gemischkanal 9 angesaugt. Bei geringen Drehzahlen entstehen im Gemischkanal 9 starke Pulsationen. Insbesondere bei hoher Last, also wenn die Drosselklappe 13, die Chokeklappe 14 und die Luftklappe 15 vollständig geöffnet sind, werden vergleichsweise große Mengen von Kraftstoff aus dem Gemischkanal 9 in den bauchigen Abschnitt 32 des Abschirmelements 17 geschleudert. Dort schlägt sich der Kraftstoff teilweise an den Wänden des Abschirmelements 17 nieder und wird vom bauchigen Abschnitt 32 zurück in den Gemischkanal 9 geleitet. Ein Teil des Kraftstoffs gelangt in den Luftkanal 11. Im Luftkanal 11 bewirkt der Kraftstoff eine Reinigung der Luftklappe 15. Bei geringen Drehzahlen wird sowohl über den Luftkanal 11 als auch über den Gemischkanal 9 Kraftstoff zum Verbrennungsmotor zugeführt. Weiterer Kraftstoff kann sich am Abschirmelement 17 niederschlagen und wird in den Gemischkanal 9 zurückgeleitet.
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Bei hohen Drehzahlen sind die Pulsationen im Ansaugkanal vergleichsweise gering. Dadurch gelangen höchstens geringe Mengen von Kraftstoff ins Abschirmelement 17. Der Kraftstoff schlägt sich im wesentlichen im bauchigen Abschnitt 32 nieder und gelangt zurück in den Gemischkanal 9. Bei hohen Drehzahlen wird über den Luftkanal 11 kein Kraftstoff oder höchstens sehr geringe Mengen von Kraftstoff zugeführt. Dadurch kann ein Zweitaktmotor mit Spülvorlage, der mit der Luftfilteranordnung 1 betrieben wird, bei hohen Drehzahlen geringe Abgaswerte erreichen.
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Das Abschirmelement 17 verlängert den Gemischkanal 9 bis zu den Verbindungsöffnungen 26. Auch der Luftkanal 11 wird um die Strömungslänge zwischen der Eintrittsöffnung 10 und den Verbindungsöffnungen 26 verlängert. Die Verbindungsöffnungen 26 sind dabei so angeordnet, daß die Gesamtlängen von Gemischkanal und Luftkanal aufeinander abgestimmt sind, so daß sich im Betrieb Resonanzen ergeben, die zu einer guten Füllung der Kanäle führen. Dadurch kann insbesondere bei niedrigen Drehzahlen eine Erhöhung des Drehmoments des Verbrennungsmotors erreicht werden.
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Um sicherzustellen, daß bei hohen Drehzahlen kein Kraftstoff aus dem bauchigen Abschnitt 32 in den Luftkanal 11 gelangt, ist die Eintrittsöffnung 12 des Luftkanals 11 bezogen auf die Wirkrichtung 50 der Schwerkraft oberhalb der Eintrittsöffnung 10 des Gemischkanals 9 und oberhalb des bauchigen Abschnitts 32 angeordnet. Aufgrund der Schwerkraft wird der Kraftstoff dem Gemischkanal 9 und nicht dem Luftkanal 11 zugeführt. Die übliche Einbaulage der Luftfilteranordnung 1 bezieht sich dabei auf die sich bei üblicher Arbeitshaltung ergebende Stellung. Bei Motorsägen und Trennschleifern entspricht diese Stellung etwa der Stellung bei abgestelltem Arbeitsgerät.
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Wie die Explosionsdarstellung in 7 zeigt, ist das Abschirmelement 17 mit den Befestigungsmuttern 27 am Luftfilterboden 5 festgelegt. Zu weiteren Bauteilen hat das Abschirmelement 17 keinen Kontakt. Vom Filterelement 4 ist das Abschirmelement 17 mit Abstand übergriffen. Um eine Anpassung der Kanallängen von Gemischkanal 9 und Luftkanal 11 zu erreichen, beispielsweise, um die Luftfilteranordnung 1 bei einem anderen Verbrennungsmotor einzusetzen, kann das Abschirmelement 17 ausgetauscht werden. Die Verbindungsöffnungen 26 können am Abschirmelement 17 so angeordnet werden, daß sich eine gute Abstimmung der Kanallängen ergibt. Es ist auch möglich, den Verbindungsabschnitt 33 zur Anpassung der Kanallängen zu verlängern, beispielsweise dadurch, daß der Verbindungsabschnitt 33 mit einer Biegung angeordnet wird. Es können auch zusätzliche Leitelemente zur Veränderung der Kanallängen und/oder um den Kraftstoff gezielt zu leiten, vorgesehen werden.
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Der Luftkanal und der Gemischkanal können auch zumindest über einen Abschnitt ihrer Länge in einer gemeinsamen Kanalröhre geführt und durch eine Trennwand voneinander getrennt sein.
