DE102007034516A1 - Luftsauganlage einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung schlägt eine Luftsauganlage (1) einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine vor. Die Anlage weist eine erste Sammelkammer (2) und eine zweite Sammelkammer (3), eine Zuleitung (4) zum Zuführen von Ansaugluft zur ersten Sammelkammer (2) sowie mehrere Schwingrohre (7) auf. Erste Bereiche (13) der Schwingrohre (7) sind mit der ersten Sammelkammer (2) verbunden und durch die zweite Sammelkammer (3) geführt, wobei sie in zweite Bereiche (14) der Schwingrohre (7) münden, die außerhalb der zweiten Sammelkammer (3) angeordnet und mit dieser verbunden sind. Die ersten Bereiche (13) der Schwingrohre (7) weisen innerhalb der zweiten Sammelkammer (3) angeordnete, verstellbare Abschnitte (8) auf, derart, dass in einer ersten Stellung der verstellbaren Abschnitte (8) der Schwingrohre (7) Ansaugluft unmittelbar durch die ersten (13) und zweiten (14) Bereiche der Schwingrohre (7) gesaugt wird und in einer zweiten Stellung der verstellbaren Abschnitte (8) der Schwingrohre (7) Ansaugluft in die zweite Sammelkammer (3) und von dieser in die zweiten Bereiche (14) der Schwingrohre (7) gesaugt wird. Ferner ist eine weitere Zuleitung (12) zum direkten Zuführen von Ansaugluft zur zweiten Sammelkammer (3) vorgesehen. Durch die weitere Zuleitung wird ein direkter Zugang zur zweiten Sammelkammer geschaffen, womit ein erhöhter Luftmassendurchsatz in der Leistungsstellung, somit der zweiten Stellung, der verstellbaren Abschnitte der Schwingrohre erfolgt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Luftsauganlage einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine.
- Es sind Luftsauganlagen mehrzylindrischer Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen Schwingrohre Verwendung finden, durch die Ansaugluft in die Zylinder der Brennkraftmaschine gesaugt wird. Mittels der Schwingrohre lässt sich die Füllung der Zylinder im Wesentlichen durch die gasdynamischen Vorgänge in den Saugrohren beeinflussen. Durch diese Vorgänge lässt sich unter den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eine gute Zylinderfüllung, somit ein recht hohes Drehmoment der Brennkraftmaschine erzielen, in relativ niedrigen und mittleren Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine. In einem höheren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine, bei dem es auf eine hohe Leistung der Brennkraftmaschine ankommt, ist demgegenüber ein erhöhter Luftmassendurchsatz erforderlich und folglich die Luftzuführung durch die Schwingrohre nicht optimal.
- In der
DE 43 15 129 C2 ist ein Luftansaugsystem einer mehrzylindrischen, zweireihigen Brennkraftmaschine beschrieben. Die Zylinder einer Reihe sind jeweils an einen von zwei Resonanzbehältern angeschlossen. Zwischen den Resonanzbehältern ist ein Verbindungsrohr mit einem Frischlufteintritt vorgesehen. Schwingrohre verlaufen abschnittsweise innerhalb der Resonanzbehälter und weisen verstellbare Abschnitte auf, so dass in einer ersten Stellung der verstellbaren Abschnitte der Schwingrohre Ansaugluft unmittelbar durch die Schwingrohre in die Zylinder der Brennkraftmaschine gesaugt wird und in einer zweiten Stellung der verstellbaren Abschnitte der Schwingrohre über einen zwischen dem jeweiligen Schwingrohrende und der Kammerwand gebildeten Ringspalt Ansaugluft aus dem Resonanzbehälter gesaugt wird. Hierzu ist das Luftansaugsystem zusätzlich mit einem Zweikammer-Resonanzsystem versehen, das einen weiteren Frischlufteintritt aufweist und das mit den Resonanzbehältern verbunden ist. Es wird somit bei relativ niedrigen Drehzahlen, bei denen keine Ringspalte gebildet sind, ein hohes Drehmoment durch lange Schwingrohre und ein relativ kleines Gesamtvolumen des Luftansaugsystems erzielt. Angesaugte Frischluft gelangt auf Grund der Abkopplung der Resonanzbehälter ausschließlich über den Frischlufteintritt und die zugeschalteten Schwingrohre in die Zylinder der Brennkraftmaschine. Bei Erreichen eines höheren Drehzahlbereichs werden die Abschnitte der Schwingrohre verstellt. Angesaugte Frischluft gelangt nun bei Zwischenschaltung der Resonanzbehälter sowohl über die Schwingrohre als auch über das Zweikammer-Resonanzsystem in die Zylinder. - Eine Luftsauganlage einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine, bei der in Abhängigkeit von Parametern der Brennkraftmaschine lange und kurze Schwingrohre realisierbar sind, ist aus der
DE 199 03 123 A1 bekannt. - Luftsauganlagen für mehrzylindrische Brennkraftmaschinen sind ferner in der
DE 34 08 899 A1 ,DE 34 24 433 A1 ,DE 198 41 810 A1 ,DE 199 15 819 A1 ,DE 10 26 358 B4 undDE 10 2004 015 339 A1 beschrieben. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Luftsauganlage einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine dahingehend zu verbessern, dass in der Leistungsstellung der Brennkraftmaschine ein besonders hoher Luftmassendurchsatz gewährleistet ist.
- Gelöst wird die Aufgabe durch eine Luftsauganlage einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine, mit einer ersten Sammelkammer und einer zweiten Sammelkammer, einer Zuleitung zum Zuführen von Ansaugluft zur ersten Sammelkammer sowie mehreren Schwingrohren, wobei erste Bereiche der Schwingrohre mit der ersten Sammelkammer verbunden und durch die zweite Sammelkammer geführt sind sowie in die zweiten Bereiche der Schwingrohre münden, die außerhalb der zweiten Sammelkammer angeordnet und mit dieser verbunden sind, wobei die ersten Bereiche der Schwingrohre innerhalb der zweiten Sammelkammer angeordnete, verstellbare Abschnitte aufweisen, derart, dass in einer ersten Stellung der verstellbaren Abschnitte der Schwingrohre Ansaugluft unmittelbar durch die ersten und zweiten Bereiche der Schwingrohre gesaugt wird und in einer zweiten Stellung der verstellbaren Abschnitte der Schwingrohre Ansaugluft in die zweite Sammelkammer und von dieser in die zweiten Bereiche der Schwingrohre gesaugt wird, sowie mit einer weiteren Zuleitung zum direkten Zuführen von Ansaugluft zur weiteren Sammelkammer.
- Bei der erfindungsgemäßen Luftsauganlage kommt der ersten Sammelkammer die Funktion einer Drehmoment-Sammelkammer, der zweiten Sammelkammer die Funktion einer Leistungs-Sammelkammer zu. Die beiden Bereiche der Schwingrohre saugen in der ersten Stellung der verstellbaren Abschnitte ausschließlich die Ansaugluft an, die dann unmittelbar den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Diese Schwingrohraufladung erfolgt insbesondere im unteren und mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine, unter dem Aspekt der Optimierung des Drehmoments. In der Leistungsstellung der Brennkraftmaschine hingegen, insbesondere im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine, in der sich die verstellbaren Abschnitte der ersten Bereiche der Schwingrohre in deren zweiten Stellung befinden, können die zweiten Bereiche der Schwingrohre unmittelbar aus dem Gesamtvolumen der zweiten Sammelkammer saugen, wobei auf Grund der besonderen Gestaltung der Luftsauganlage mit der weiteren Zuleitung Ansaugluft nicht nur durch diese zweiten Bereiche der Schwingrohre in die zweite Sammelkammer, sondern zusätzlich direkt in die zweite Sammelkammer gelangt. Diese zusätzliche Ansaugluftmenge kann somit auf kurzem Weg in die zweite Sammelkammer gelangen.
- Bei der erfindungsgemäßen Sauganlage können die Zylinder der Brennkraftmaschine in der Leistungsstellung der Brennkraftmaschine demnach Ansaugluft in ausreichender Menge aus der ersten Sammelkammer saugen.
- Die Brennkraftmaschine weist insbesondere 6-Zylinder auf. Die Anzahl der Schwingrohre entspricht vorzugsweise der Anzahl der Zylinder, somit sind bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern auch sechs Schwingrohre vorgesehen. Es ist aber durchaus denkbar, die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine im Unterschied zur Anzahl der Schwingrohre zu wählen. So können bei einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine beispielsweise nur drei Schwingrohre vorgesehen sein. Ein Schwingrohr mündet in zwei Zylinder.
- Grundsätzlich kann die Luftsauganlage so gestaltet sein, dass die Zuleitungen der ersten und zweiten Sammelkammer getrennt sind, insbesondere jeder Zuleitung ein eigener Luftfilter zugeordnet ist. Eine baulich vorteilhafte Gestaltung, die mit geringem Bau- und Steuerungsaufwand auskommt, sieht allerdings vor, dass die Zuleitung zur ersten Sammelkammer und die Zuleitung zur zweiten Sammelkammer stromaufwärts in eine gemeinsame Zuleitung münden. Über einen Luftfilter tritt Reinluft in diese gemeinsame Zuleitung ein.
- Die Gestaltung der Zuleitungen zu den Sammelkammern sollte so gewählt werden, dass der Strömungsweg zur zweiten Sammelkammer kürzer ist als der Strömungsweg zur ersten Sammelkammer. Insbesondere sollte der Strömungsweg vom Luftfilter zur zweiten Sammelkammer kürzer sein als der Strömungsweg vom Luftfilter zur ersten Sammelkammer. Aufgrund dieses kurzen Strömungsweges ist eine kurze, direkte Verbindung zur zweiten Sammelkammer gegeben, mit minimalen Reibungsverlusten. Die Ansaugluft muss in der Leistungsstellung nicht vollständig durch die Schwingrohre geleitet werden.
- Die Regelung der Ansaugluft zur Luftsauganlage erfolgt insbesondere mittels eines Durchflussreglers, der als mindestens eine Drosselklappe ausgebildet ist. Gemäß einer Variante ist vorgesehen, dass in die gemeinsame Zuleitung ein Durchflussregler, insbesondere eine Drosselklappe integriert ist. In diesem Fall lässt sich allerdings die Zuführung der Ansaugluft zu den einzelnen Sammelkammern nicht getrennt über den Durchflussregler regulieren. Gemäß einer anderen Variante ist deshalb vorgesehen, in die Zuleitung zur jeweiligen Sammelkammer einen Durchflussregler, insbesondere eine Drosselklappe zu integrieren. Die Durchflussregler sind somit stromabwärts der gemeinsamen Zuleitung angeordnet. Dies ermöglicht es, die Zuleitung der Saugluft zu den einzelnen Sammelkammern individuell zu regeln. In der Leistungsstellung ist der Durchflussregler zur zweiten Sammelkammer in einer Position, in der ein maximaler Durchströmquerschnitt vorhanden ist, während der Durchflussregler zur ersten Sammelkammer die diesem zugeordnete Zuleitung mehr oder weniger verschließt. Ansaugluft gelangt somit in der Leistungsstellung zumindest zu einem Großteil in die zweite Sammelkammer und von dort über die zweiten Bereiche der Schwingrohre zu den Zylindern.
- Baulich ist die Luftsauganlage insbesondere derart konzipiert, dass die Zuleitungen zu den Sammelkammern, bezogen auf die Anordnung der Luftsauganlage, in einem vorne befindlichen Motorraum eines Personenkraftwagens, vor den Sammelräumen angeordnet sind. Der Luftfilter ist insbesondere, bezogen auf die Anordnung der Luftsauganlage in einem vorne befindlichen Motorraum eines PKW, seitlich einer Sammelkammer auf der der anderen Sammelkammer abgewandten Seite angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine optimale Nutzung des üblicherweise im Motorraum zur Verfügung stehenden Platzes für die Luftsauganlage.
- Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und der Zeichnung selbst.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie eine Modifikation hierzu sind in der Zeichnung erläutert und in der nachfolgenden Beschreibung näher beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Luftsauganlage, -
2 eine räumliche Ansicht der in1 gezeigten Luftsauganlage, bei entfernten oberen Abschnitten der Sammelkammern, -
3 eine Prinzipdarstellung von mit der Luftsauganlage zusammenwirkenden Komponenten, -
4 eine Modifizierung der mit der Luftsauganlage zusammenwirkenden Komponenten. - Die im Ausführungsbeispiel nach den
1 bis3 gezeigte Luftsauganlage1 findet Verwendung bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern. Die Luftsauganlage1 ist in einem vorne befindlichen Motorraum eines Personenkraftwagens angeordnet. Sie weist eine erste Sammelkammer2 und eine zweite Sammelkammer3 auf, die parallel zueinander und in Längsrichtung des Fahrzeuges angeordnet sind. Eine Zuleitung4 dient dem Zuführen von Ansaugluft zur ersten Sammelkammer2 . In den1 und2 ist bezüglich dieser Zuleitung4 nur ein Anschlussstutzen5 veranschaulicht. Dieser Anschlussstutzen5 dient der Aufnahme einer Drosselklappe6 zum Regulieren der Ansaugluftzufuhr zur ersten Sammelkammer2 . Die Drosselklappe6 ist in der2 in der die Öffnung des Anschlussstutzens5 freigebenden Position gezeigt. Der Anschlussstutzen5 ist dem vorderen Ende des Motorraums zugewandt. - Die Luftsauganlage
1 weist sechs Schwingrohre7 auf. Jedes Schwingrohr7 ist durch einen ersten Bereich13 , der mit der ersten Sammelkammer2 verbunden ist und abgedichtet in die zweite Sammelkammer3 geführt ist sowie durch diese Sammelkammer3 geführt ist, sowie durch einen zweiten Bereich14 gebildet. Dieser zweite Bereich14 des jeweiligen Schwingrohrs7 ist außerhalb der zweiten Sammelkammer3 angeordnet und mit dieser verbunden; er bildet vorzugsweise Bestandteil des Einlasskanals des Zylinders. Innerhalb der zweiten Sammelkammer3 weisen die ersten Bereiche13 in deren Längsrichtung verstellbare Abschnitte8 auf. In einer ersten Stellung der verstellbaren Abschnitte8 , wie sie in der2 veranschaulicht ist, wird Ansaugluft unmittelbar durch die ersten Bereiche13 der Schwingrohre7 in die zweiten Bereiche14 der Schwingrohre und damit die Zylinder der Brennkraftmaschine gesaugt. In einer zweiten Stellung der verstellbaren Abschnitte8 , die nicht gezeigt ist, in der die verstellbaren Abschnitte8 in Richtung der ersten Sammelkammer2 verstellt sind und damit nicht mehr mit den zweiten Bereichen14 verbunden sind, wird Ansaugluft über die dann verkürzten Schwingrohre7 , somit nur durch die zweiten Bereiche14 in die Zylinder der Brennkraftmaschine gesaugt. Entsprechend der Anordnung des Anschlussstutzens5 der ersten Sammelkammer2 ist die zweite Sammelkammer3 mit einem Anschlussstutzen10 versehen. Dieser dient der Aufnahme einer Drosselklappe11 zum Regulieren der Ansaugluftzufuhr zur zweiten Sammelkammer3 . Die Drosselklappe11 ist in2 in der die Öffnung des Anschlussstutzens10 verschließenden Position gezeigt. Eine Zuleitung12 dient dem Zuführen von Ansaugluft zum Anschlussstutzen10 . - Die jeweilige Sammelkammer
2 bzw.3 ist als einteiliges Kunststoffteil ausgebildet. - Im Einzelnen weisen die erste Sammelkammer
2 und die zweite Sammelkammer3 obere, deckelartige Abschnitte9 auf. Nur aus Gründen besserer Verdeutlichung sind in der2 die oberen Abschnitte9 als separate Bauteile dargestellt. - Aufgrund der beschriebenen Gestaltung der Luftsauganlage
1 kommt der ersten Sammelkammer2 die Funktion einer Drehmoment-Sammelkammer, der zweiten Sammelkammer3 die Funktion einer Leistungs-Sammelkammer zu. Die Schwingrohre7 saugen in der ersten Stellung der verstellbaren Abschnitte8 ausschließlich die Ansaugluft an, die dann unmittelbar den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführt wird. In der Leistungsstellung der Brennkraftmaschine hingegen, in der sich die verstellbaren Abschnitte8 der Schwingrohre7 in deren zweiten Stellung befinden, können die Zylinder über die zweiten Bereiche14 der Schwingrohre7 unmittelbar aus dem Gesamtvolumen der zweiten Sammelkammer3 saugen, wobei auf Grund der besonderen Gestaltung der Luftsauganlage1 mit der direkten Zuleitung12 zur zweiten Sammelkammer3 Ansaugluft nicht nur durch die ersten Bereiche13 der Schwingrohre7 in die zweite Sammelkammer3 gelangt, sondern bei dann in Offenstellung befindlicher Drosselklappe11 zusätzlich in diese Sammelkammer3 gelangt. Bei recht groß bemessenem Querschnitt der Zuleitung12 wird in der Leistungsstellung der Brennkraftmaschine die Saugluft unmittelbar, auf kurzem Weg, zu einem Teil in die zweite Sammelkammer3 gesaugt. -
3 zeigt in schematischer Darstellung die in den1 und2 im Detail veranschaulichte Luftsauganlage1 . Auf der der ersten Sammelkammer2 abgewandten Seite der zweiten Sammelkammer3 ist ein Luftfilter19 angeordnet, in den Rohluft eintritt, die durch die diversen Pfeile20 veranschaulicht ist. Ausgehend vom Luftfilter19 ist eine Zuleitung21 zu den Zuleitungen4 und12 geführt, die zu den Anschlussstutzen5 bzw.10 führen. Kurz hinter dem Luftfilter19 ist innerhalb der Zuleitung21 eine Messeinrichtung22 angeordnet, die den durch die Zuleitung21 gesaugten Luftmassenstrom ermittelt. Diese Messeinrichtung ist beispielsweise als Heißfilmmassenmesser ausgebildet. - Bei der Modifizierung nach
4 ist statt den beiden den Zuleitungen4 und12 zugeordneten Drosselklappen6 und11 im Bereich der Anschlussstutzen5 und10 nur eine Drosselklappe23 vorgesehen, die der Zuleitung21 zugeordnet ist und dem Öffnen und Schließen dieser Zuleitung21 dient. Diese Drosselklappe23 ist stromabwärts der Messeinrichtung angeordnet. -
- 1
- Luftsauganlage
- 2
- erste Sammelkammer
- 3
- zweite Sammelkammer
- 4
- Zuleitung
- 5
- Anschlussstutzen
- 6
- Drosselklappe
- 7
- Schwingrohr
- 8
- verstellbarer Abschnitt
- 9
- deckelartiger Abschnitt
- 10
- Anschlussstutzen
- 11
- Drosselklappe
- 12
- Zuleitung
- 13
- erster Bereich des Schwingrohrs
- 14
- zweiter Bereich des Schwingrohrs
- 19
- Luftfilter
- 20
- Pfeil
- 21
- Zuleitung
- 22
- Messeinrichtung
- 23
- Drosselklappe
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4315129 C2 [0003]
- - DE 19903123 A1 [0004]
- - DE 3408899 A1 [0005]
- - DE 3424433 A1 [0005]
- - DE 19841810 A1 [0005]
- - DE 19915819 A1 [0005]
- - DE 1026358 B4 [0005]
- - DE 102004015339 A1 [0005]
Claims (9)
- Luftsauganlage (
1 ) einer mehrzylindrischen Brennkraftmaschine, mit einer ersten Sammelkammer (2 ) und einer zweiten Sammelkammer (3 ), einer Zuleitung (4 ) zum Zuführen von Ansaugluft zur ersten Sammelkammer (2 ) sowie mehreren Schwingrohren (7 ), wobei erste Bereiche (13 ) des Schwingrohrs (7 ) mit der ersten Sammelkammer (2 ) verbunden und durch die zweite Sammelkammer (3 ) geführt sind sowie in zweite Bereiche (14 ) der Schwingrohre (7 ) münden, die außerhalb der zweiten Sammelkammer (3 ) angeordnet und mit dieser verbunden sind, wobei die ersten Bereiche (13 ) der Schwingrohre (7 ) innerhalb der zweiten Sammelkammer (3 ) angeordnete, verstellbare Abschnitte (8 ) aufweisen, derart, dass in einer ersten Stellung der verstellbaren Abschnitte (8 ) der Schwingrohre (7 ) Ansaugluft unmittelbar durch die ersten (13 ) und zweiten (14 ) Bereiche der Schwingrohre (7 ) gesaugt wird und in einer zweiten Stellung der verstellbaren Abschnitte (8 ) der Schwingrohre (7 ) Ansaugluft in die zweite Sammelkammer (3 ) und von dieser in die zweiten Bereiche (14 ) der Schwingrohre (7 ) gesaugt wird, sowie mit einer weiteren Zuleitung (12 ) zum direkten Zuführen von Ansaugluft zur zweiten Sammelkammer (3 ). - Anlage nach Anspruch 1, wobei die Zuleitung (
4 ) zur ersten Sammelkammer (2 ) und die Zuleitung (12 ) zur zweiten Sammelkammer (3 ) stromaufwärts in eine gemeinsame Zuleitung (21 ) münden. - Anlage nach Anspruch 2, wobei ein Luftfilter (
19 ) mit der gemeinsamen Zuleitung (21 ) verbunden ist. - Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Strömungsweg der Saugluft zur zweiten Sammelkammer (
3 ) kürzer ist als der Strömungsweg der Ansaugluft zur ersten Sammelkammer (2 ), insbesondere der Strömungsweg vom Luftfilter (19 ) zur zweiten Sammelkammer (3 ) kürzer ist als der Strömungsweg vom Luftfilter (19 ) zur ersten Sammelkammer (2 ). - Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei in die gemeinsame Zuleitung (
21 ) ein Luftmassenmesser (22 ) integriert ist. - Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in die gemeinsame Zuleitung (
21 ) ein Durchflussregler, insbesondere eine Drosselklappe (23 ) integriert ist. - Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei in die Zuleitung (
4 bzw.12 ) zur jeweiligen Sammelkammer (2 bzw.3 ) ein Durchflussregler, insbesondere eine Drosselklappe (6 bzw.11 ) integriert ist. - Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zuleitungen (
4 ,12 ) zu den Sammelkammern (2 ,3 ), bezogen auf die Anordnung der Luftsauganlage (1 ), in einem vorne befindlichen Motorraum eines PKW, vor den Sammelkammern (2 ,3 ), angeordnet sind. - Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der Luftfilter (
19 ), bezogen auf die Anordnung der Luftsauganlage (1 ), in einem vorne befindlichen Motorraum eines PKW, seitlich einer Sammelkammer (3 ) auf der der anderen Sammelkammer (2 ) abgewandten Seite angeordnet ist.
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