DE3817318A1

DE3817318A1 - Brennkraftmaschine mit wenigstens einem lader der verdraengerbauart

Info

Publication number: DE3817318A1
Application number: DE3817318A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Mueller-Alander; Hans Dipl Ing Hofmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Mueller-Alander Gerd Dipl-Ing 80638 Muenchen
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-23
Anticipated expiration: 2008-05-21
Also published as: JPH03504995A; US5375581A; DE3817318C2; EP0420863B1; EP0420863A1; WO1989011584A1; JP2736391B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Lader der Verdrängerbauart nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der DE-PS 4 16 222 bekannten Brennkraft maschine dieser Art, die als Zweitaktbrennkraftmaschine mit zylinderkopfseitigem Brennraumeinlaß und zylinder fußseitigem Brennraumauslaß ausgebildet ist, ist ober halb des Maschinenzylinders ein Spül- und Ladepumpen zylinder angeordnet. Zwischen den beiden Zylindern ist eine als Trennwand wirkende gemeinsame Stirnwand vorhan den, die eine Verbindungsöffnung aufweist, durch welche der Druckraum des Spül- und Ladepumpenzylinders und der Brennraum des Maschinenzylinders miteinander verbunden sind. In der Verbindungsöffnung ist ein selbsttätiges Ventil angeordnet, das durch eine Wendelfeder und durch den Gasdruck im Brennraum im Schließsinne beaufschlagt wird. Die Kolben in dem Maschinenzylinder und in dem Pumpenzylinder arbeiten im wesentlichen gegenläufig mit einer gewissen Voreillung des Pumpenkolbens. Dem Antrieb des Pumpenkolbens von der Maschinenkurbelwelle aus dient ein außerhalb der Zylinder angeordnetes Gestänge. Die bekannte Brennkraftmaschine ist aufwendig, wenig effek tiv und für höhere Drehzahlen und einen neuzeitlichen Anforderungen genügenden Betrieb mit geringem Schad stoffausstoß und gutem Wirkungsgrad nicht geeignet.

Bei anderen bekannten Brennkraftmaschinen ist eine Aufladung durch mechanisch angetriebene Verdrängerlader vorgesehen, die als Drehkolbenlader der Bootsbauart ausgebildet sind, und zwar sowohl bei Zweitaktbrenn kraftmaschinen mit Brennraumeinlaß am zylinderkopf- oder am zylinderfußseitigen Brennraumende als auch bei Viertaktbrennkraftmaschinen (z.B. DE-PS 5 46 040, DE-PS 6 73 526, DE-AS 10 61 127, DE-AS 11 45 855). Neben Drehkolbenladern der Bootsbauart sind als von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mechanisch angetrie bene Verdrängerlader Drehkolbenlader bekannt, die als parallel- und innenachsige Trochoiden-Drehkolbenmaschi nen mit Innen- und Außenläufer, der die Zu- und Ab strömöffnungen des Laders selbst steuert (DE-OS 24 56 252, DE-PS 34 32 915, DE-Zeitschrift MTZ 1960, Seiten 33 bis 45, DE-Zeitschrift MTZ 1986, Seiten 284, 285), oder als parallel- und außenachsige Drehkolbenmaschinen mit Kolben- und wenigstens einem Absperrläufer (DE-OS 22 22 500, DE-OS 32 19 793, DE-OS 33 13 592, DE-Zeit schrift Mot 1983, Heft 1, Seiten 68 bis 71) ausgebildet sind. Der Drehkolbenlader ist bei den bekannten Brenn kraftmaschinen stets mit Abstand von dem Brennraum angeordnet. Der Gaseinlaß in den Brennraum wird entweder durch den Einlaßschlitze überfahrenden Brennkraftmaschi nenkolben oder durch gesonderte Gaswechselsteuerorgane, beispielsweise Hubventile oder Walzendrehschieber, gesteuert.

Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrun de, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kompaktem und einfachem Aufbau mit geringem Bauaufwand eine gute Füllung des Brennraumes ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Durch sie wird bei baulicher Vereinigung von Maschinenzylinder und Lader eine willkürlich einstellbare Brennraum-Einlaßsteuerung erreicht, die einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit höheren Drehzahlen zuläßt. Ferner sind bei gutem Wir kungsgrad hohe Leistung und hohes Drehmoment erzielbar.

Ein besonders einfacher Maschinenaufbau ergibt sich, wenn ein Funktionsteil des Laders zusätzlich zu seiner Funktion als Teil des Laders die Funktion des Ladungs wechselsteuerorgans übernimmt.

Wird der Lader als Drehkolbenlader ausgebildet, kann er wegen seiner Anordnung in unmittelbarer Nähe des Brenn raumes ohne Zwischenschaltung einer Bohrleitung oder eines Sammelraumes in den Brennraum fördern, so daß bei Ausbildung eines Funktionsteils des Drehkolbenladers als Steuerorgan gesonderte Gaswechselsteuerorgane nicht erforderlich sind. Damit wird ein außerordentlich einfacher Maschinenaufbau erzielt.

Nach der Erfindung können Verdrängerlader unterschied licher Bauart eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es, einen Drehkolbenlader nach Patentanspruch 5 einzusetzen.

Die Erfindung ist sowohl für Zweitakt- als auch für Viertaktbrennkraftmaschinen unabhängig von der Anzahl der Brennräume geeignet. Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Brennraum wird jede Drehkolbenlader-Verdich tungskammer in diesen entleert. Dazu ist die Drehzahl übersetzung zwischen der Maschinenkurbelwelle und dem Außen- bzw. Absperrläufer des Drehkolbenladers bei einer Zweitaktbrennkraftmaschine gleich der Anzahl der Ver dichtungskammern und bei einer Viertaktbrennkraftma schine gleich der doppelten Anzahl der Verdichtungs kammern festzulegen. Bei Mehrzylinder-Brennkraftma schinen, bei denen die Zylinder in Reihe angeordnet sind, empfiehlt es sich im Interesse von Baugröße, Bauaufwand und Ausnutzung des Lader-Drehzahl-Potentials, nicht jedem Zylinder einen eigenen Lader zuzuordnen, sondern einen Drehkolbenlader einer Anzahl einander benachbarter Zylinder und die Verdichtungskammern jeweils nur einem bestimmten Zylinder zuzuordnen, wozu die Anzahl der Verdichtungskammern der Zylinderanzahl gleich ist. Beispielsweise ist für einen Zweizylinder reihenmotor ein Drehkolbenlader mit zwei Verdichtungs kammmern, für einen Dreizylinderreihenmotor ein Drehkol benlader mit drei Verdichtungskammern einzusetzen. Bei einer derartigen Anordnung ist die Drehzahl des Außen bzw. Absperrläufers des Drehkolbenladers bei einer Zweitaktbrennkraftmaschine gleich der Drehzahl der Maschinenkurbelwelle und bei einer Viertaktbrennkraftma schine halb so groß wie die Drehzahl der Maschinenkur belwelle. Bei Boxer- und V-Motoren mit mehreren Zylin derreihen ist zweckmäßigerweise für jede Zylinderreihe ein gesonderter Drehkolbenlader vorzusehen. Bei einer größeren Anzahl von in einer Beihe angeordneten Zylin dern können zur Verringerung der Überströmverluste und der Rotordurchbiegung zwei oder mehr Drehkolbenlader hintereinander angeordnet sein.

Bei einem Mehrzylindermotor in Reihenbauweise erstreckt sich der Drehkolbenlader in axialer Richtung in vorteil hafter Weise zumindest annähernd über die gesamte Länge der Zylinderreihe, welcher der Drehkolbenlader zugeord net ist. Hierdurch wird bei geringem Bauaufwand eine gute Zylinderfüllung erreicht.

Bei einem Einsatz an einer Viertaktbrennkraftmaschine kann der Außen- bzw. Absperrläufer des Drehkolbenladers auch das Gaswechselsteuerorgan für den Brennraumauslaß bilden. Durch eine derartige Ausbildung wird ein beson ders einfacher Maschinenaufbau erzielt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Dreizylinder-Zweitaktbrennkraftmaschine in einem Querschnitt,

Fig. 2 die Brennkraftmaschine nach Fig. 1 in Schräg ansicht,

Fig. 3 die Brennkraftmaschine nach Fig. 1 und 2 in einem Längsschnitt,

Fig. 4 eine Dreizylinder-Viertaktbrennkraftmaschine in einem Querschnitt,

Fig. 5 die Brennkraftmaschine nach Fig. 4 in Schrägansicht,

Fig. 6 eine andere Viertaktbrennkraftmaschine in einem Querschnitt,

Fig. 7 eine weitere Viertaktbrennkraftmaschine in einem Querschnitt und

Fig. 8 eine andere Zweitaktbrennkraftmaschine in einem Querschnitt.

Die Brennkraftmaschinen nach Fig. 1 bis 8 weisen übli che, nicht als Kurbelküstenspülpumpengehäuse gestaltete Brennkraftmaschinengehäuse mit Maschinenzylindern und übliche Kurbeltriebe mit Kurbelwellen und Pleuelstangen und Hubkolben auf. Im Zylinderkopf ist jeweils ein Drehkolbenlader angeordnet, welcher der Gasförderung dient und gleichzeitig den Gaseeinlaß in den Brennraum steuert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 weist eine Zweitaktbrennkraftmaschine 1 ein Maschinengehäuse 2 mit drei in Reihe angeordneten Maschinenzylindern 3 mit Wasserkühlung, eine Kurbelwelle 4, Pleuelstangen 5 und Hubkolben 6 auf. Die Maschinenzylinder 3 sind an den unteren Enden der Brennräume 7 mit von den Hubkolben 6 gesteuerten Auslaßschlitzen 8 und sich zumindest an nähernd quer zu den Maschinenzylinderachsen erstrecken den seitlichen Abgaskanälen 9 versehen.

Auf den Maschinenzylindern 3 ist ein Zylinderkopf 10 angeordnet, der an den Kühlwasserkreislauf der Maschi nenzylinder 3 angeschlossen ist. Der Zylinderkopf 10 bildet das feststehende Ladergehäuse 11 eines sich über alle drei Maschinenzylinder 3 in deren Beihenanordnungs richtung hinweg erstreckenden für alle drei Maschinen- Zylinder 3 gemeinsamen Drehkolbenladers 12. In der Mantelwand des Ladergehäuses 11 ist im wesentlichen auf der von den Maschinenzylindern 3 abgewandten Seite eine zumindest annähernd radiale Ladereinlaßöffnung 13 (Fig. 1) vorgesehen, die sich annähernd über die gesamte Länge des Ladergehäuses 11 erstreckt. Die Ladereinlaß öffnung 13 ist mit ihrer Einströmseite an einen sich in Laderlängsrichtung erstreckenden Frischgaskanal ange schlossen, in dem eine um die Kanallängsachse schwenkbar gelagerte Steuerhülse angeordnet ist, die ein radiales Fenster aufweist und der Füllungsregelung dient. Ferner sind in der Mantelwand des Ladergehäuses 11 in dem den Maschinenzylindern 3 zugewandten Bereich in die Brenn räume 7 mündende Laderauslaßöffnungen 14 vorgesehen. Innerhalb des Ladergehäuses 11 sind zwei exzentrisch zueinander ineinander angeordnete zahnradartige Drehkol ben angeordnet, die gleichsinnig, jedoch mit unter schiedlichen Winkelgeschwindigkeiten umlaufen können. Der eine der beiden Drehkolben ist an der Außenseite zylindrisch ausgebildet und bildet einen Außenläufer 15 mit einem Außenläufermantel 16 und drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Außenläufer-Eingriffs teilen 17, zwischen denen drei einander gleiche Verdich tungskammern 18 gebildet sind. Diese erstrecken sich ohne Querschotten über die gesamte Länge des Außenläu fers 15 und sind über ihre gesamte Länge radial nach innen offen, nach außen jedoch durch den Außenläufer- Mantel 16 weitgehend geschlossen. Die drei Verdich tungskammern 18, deren Volumen auf das der Brennräume 7 abgestimmt ist, sind jeweils einem der drei Maschinen zylinder 3 zugeordnet und lediglich im Bereich des Zuordnungszylinders durch ein Fenster 19 in dem Außen läufermantel 16 radial nach außen offen. Die drei Fenster 19 sind demgemäß in axialer Richtung des Dreh kolbenladers 12 mit Abstand voneinander und in Umfangs richtung um jeweils 120° gegeneinander versetzt angeord net. In axialer Richtung des Drehkolbenladers 12 weisen die Fenster 19 jeweils eine Länge auf, die zumindest annähernd der lichten Weite der Laderauslaßöffnungen 14 gleich ist. Der andere der beiden Drehkolben ist in dem Außenläufer 15 angeordnet und bildet einen Innenläufer 20 mit zwei Innenläufer-Eingriffsteilen 21. Diese können in die Verdichtungskammern 18 eingreifen und sind derart bemessen, daß ihre Außenseite jeweils in der äußeren Extremlage, die in Fig. 1 dargestellt ist, bis auf einen engen Spalt an die Innenseite des Außenläufermantels 16 heranreicht. Der Innenläufer 20 ist mit einem Wellenan satz 22 versehen, der dem Innenläufer 20 benachbart ein Zahnrad 23 mit Außenverzahnung und an seinem äußeren freien Ende ein Antriebszahnrad 24 ebenfalls mit Außen verzahnung jeweils drehfest trägt. Das Zahnrad 23 kämmt mit einem Zahnkranz 25 mit Innenverzahnung, der an dem Außenläufer 15 befestigt ist. Das Antriebszahnrad 24 steht über eine nicht dargestellte Kette mit der Kurbel welle 4 der Brennkraftmaschine 1 in Antriebsverbindung. Neben dem Drehkolbenlader 12 trägt der Zylinderkopf 10 drei in die Brennräume 7 ragende Zündkerzen 26.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird der Drehkol benlader 12 von der Kurbelwelle 4 aus über das Antriebs zahnrad 24 derart angetrieben, daß die Kurbelwelle 4 und der Außenläufer 15 des Drehkolbenladers 12 mit gleicher Drehzahl umlaufen. Das dabei durch die Ladereinlaß öffnung 13 in radialer Richtung quer zu den Drehkolben achsen in den Drehkolbenlader 12 strömende Frischgas, das Luft oder ein Kraftstoff-Luft-Gemisch sein kann, tritt durch das jeweils in der Einströmstellung befind liche Fenster 19 in dem Außenläufermantel 16 in die zugeordnete Verdichtungskammer 18 ein und wird in dem Drehkolbenlader 12 verdichtet und durch die Laderauslaß öffnungen 14, die auch Brennraumeinlaßöffnungen sind, in die Brennräume 7 geschoben.

Der Außenläufer 15 wirkt bei jedem der drei Maschinen zylinder 3 als Steuerorgan für die Brennraumeinlaßöff nung. Während des letzten Teils des Verdichtungstaktes und während des Arbeitstaktes schließt der Außenläufer mantel 16 die Laderauslaßöffnung 14 ab. Zum Ende der Abwärtsbewegung des Hubkolbens 6 und zu Beginn von dessen Aufwärtsbewegung, während also die verbrannten Gase durch die Auslaßschlitze 8 und den Abgaskanal 9 aus dem Maschinenzylinder 3 entweichen, tritt die Verdich tungskammer 18, die diesem Maschinenzylinder 3 zugeord net ist, durch ihr Fenster 19 und die zugeordnete Laderauslaßöffnung 14 mit dem Brennraum 7 in Verbindung und läßt Frischgas am zylinderkopfseitigen Ende des Brennraumes 7 in diesen strömen. Durch die derart bewirkte Gleichstromspülung wird ein guter Gasaustausch im Maschinenzylinder 3 erreicht. Bei dem weiteren Aufwärtshub des Hubkolbens 6 strömt weiter Frischgas in den Brennraum 7, in dem sich nach Schließen der Auslaß schlitze 8 während einer Nachladephase der Druck des Frischgases auf einen Wert erhöht, der deutlich über dem Umgebungsdruck liegt. Der Außenläufermantel 16 schließt die Laderauslaßöffnung 14 rechtzeitig ab, so daß das Gas weiter verdichtet und gezündet werden und ein neuer Arbeitstakt folgen kann.

Wird dem Drehkolbenlader 12 nicht ein Kraftstoff-Luft- Gemisch, sondern Luft zugeführt, kann Kraftstoff in den Drehkolbenlader 12 eingespritzt werden. Hierzu reicht ein Kraftstoff-Einspritzventil aus, das an der Stirn seite des Drehkolbenladers 12 angeordnet ist und von den Stirnseiten der Verdichtungskammern 18 überfahren wird. Es können jedoch auch für jeden Maschinenzylinder 3 gesonderte Kraftstoff-Einspritzventile vorgesehen sein, die in radialer Anordnung jeweils durch das zugeordnete Fenster 19 in die Verdichtungskammern 18 einspritzen. Auch eine Direkteinspritzung in die Brennräume 7 ist möglich.

Das Führen des Gases in den Drehkolbenlader kann in Abweichung von dem dargestellten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung erfolgen. Hierzu kann in der Stirnwand des Ladergehäuses eine einen Sektor der Stirnseite einnehmende Ladereinlaßöffnung vorgesehen sein, wie es in Fig. 2 an dem linken Laderende angedeutet ist. Mit einer derartigen Strömungsführung kann ein annähernd gleichmäßiger Gasstrom vor dem Drehkolbenlader erzielt werden.

Bei einer Einzylinder-Zweitaktbrennkraftmaschine kann ebenfalls ein Drehkolbenlader mit mehreren in Umfangs richtung verteilt angeordneten Verdichtungskammern eingesetzt werden. Zwischen der Kurbelwelle und den Drehkolben des Drehkolbenladers ist dabei ein festes Drehzahl-Überserzungsverhältnis vorzusehen, durch das erreicht wird, daß bei aufeinanderfolgenden Ansaugtakten in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Verdichtungs kammern des Drehkolbenladers durch die Laderauslaß öffnung mit dem Brennraum in Verbindung treten. Wird beispielsweise ein Drehkolbenlader mit drei Verdich tungskammern eingesetzt, ist zwischen der Kurbelwelle und dem Außenläufer des Drehkolbenladers also ein Drehzahl-Übersetzungsverhältnis 3 : 1 vorzusehen. Es kann jedoch auch ein Drehkolbenlader mit einer anderen Verdichtungskammer-Anzahl eingesetzt werden. Wird ein Drehkolbenlader mit zwei Verdichtungskammern eingesetzt, muß das Drehzahl-Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und dem Außenläufer 2 : 1 betragen. Wird ein Drehkolbenlader mit vier Verdichtungskammern eingesetzt, muß das Drehzahl-Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und dem Außenläufer des Drehkolbenladers 4 : 1 betragen. Auch bei derartigen Brennkraftmaschinen kann sowohl eine etwa nierenförmige stirnseitige Laderein laßöffnung als auch eine radiale Ladereinlaßöffnung in der Mantelwand des Ladergehäuses vorgesehen sein.

Nach Fig. 4 und 5 ist an einer Viertaktbrennkraftma schine 43 mit drei in Reihe angeordneten Maschinenzylin dern ein gemeinsamer Drehkolbenlader 44 für alle drei Maschinenzylinder vorgesehen. Der Drehkolbenlader 44 weist einen Außenläufer 45 mit einen Außenläufermantel 46 und drei gleichmäßig über den Umfang verteilt ange ordneten Außenläufer-Eingriffsteilen 47 und demgemäß drei einander gleiche Verdichtungskammern 48 auf. In dem Außenläufer 45 ist exzentrisch zu diesem ein Innenläufer 49 mit zwei Innenläufer-Eingriffsteilen 50 angeordnet. Der Außenläufer 45 und der Innenläufer 49 erstrecken sich in dem feststehenden Ladergehäuse 51, das Bestand teil des Zylinderkopfes 52 ist und auf der von den Maschinenzylindern abgewandten Seite wenigstens eine zumindest annähernd radiale Ladereinlaßöffnung 53 aufweist, oberhalb der Maschinenzylinder. Über die gesamte Erstreckung der drei Maschinenzylinder in deren Reihenanordnungsrichtung. Die drei Verdichtungskammern 48 sind jeweils einem der drei Maschinenzylinder zuge ordnet und im Bereich des Zuordnungszylinders durch ein Fenster 54, 55, 56 in dem Außenläufermantel 46 radial nach außen offen. Die Fenster 54, 55, 56 sind demgemäß in axialer Richtung des Drehkolbenladers 44 mit Abstand voneinander und in Umfangsrichtung um jeweils 120° gegeneinander versetzt angeordnet. In axialer Richtung des Drehkolbenladers 44 weisen die Fenster 54, 55, 56 eine Länge auf, die zumindest annähernd der lichten Weite der Laderauslaßöffnungen und damit der Brenn raumeinlaßöffnungen der Maschinenzylinder gleich ist. In Umlaufrichtung der Läufer des Drehkolbenladers 44 ist in Umfangsrichtung mit geringem Abstand nach der Laderein laßöffnung 53 jeweils für einen der Maschinenzylinder ein Kraftstoff-Einspritzventil 57 angeordnet. An der Außenseite des Außenläufermantels 46 ist für jeden der Maschinenzylinder eine wannenartige Auslaßvertiefung 58 vorgesehen, die sich in axialer Richtung des Drehkolben laders 44 zumindest annähernd über den gesamten Innen durchmesser des zugeordneten Maschinenzylinders er streckt und gegenüber dem Fenster 54, 55, 56 des jeweils zugeordneten Maschinenzylinders in Umfangsrichtung versetzt angeordnet ist. Neben dem Drehkolbenlader 44 trägt der Zylinderkopf 52 für jeden der Maschinenzylin der und damit für jeden der Brennräume 59 eine Zündkerze 60.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 43 wird der Dreh kolbenlader 44 von der Kurbelwelle 61 aus angetrieben. Die Kurbelwelle 61 läuft doppelt so schnell wie der Außenläufer 45 des Drehkolbenladers 44 um. Frischluft strömt auf der von den Maschinenzylindern abgewandten Seite des Drehkolbenladers 44 durch eine Frischluftlei tung 62, die eine schwenkbar gelagerte Steuerhülse für eine Füllungsregelung aufweist, und quer zu der Richtung der Drehkolbenladerachse durch das jeweils in der Einströmstellung befindliche Fenster 54, 55, 56 in die zugeordnete Verdichtungskammer 4ß, die sich ohne Quer schotten über die gesamte Länge des Außenläufers 45 erstreckt. Bei Passieren der Kraftstoff-Einspritzventile 57 wird durch das jeweilige Fenster 54, 55, 56 Kraft stoff in die Verdichtungskammer 48 eingebracht. Das in der Verdichtungskammer 48 befindliche Frischgas wird bei der Rotation der Drehkolben in dieser Verdichtungskammer 48 verdichtet und aus der Verdichtungskammer 48 durch eine radiale Laderauslaßöffnung, die in der Mantelwand des Ladergehäuses 51 vorgesehen ist, in den Brennraum 59 des Maschinenzylinders ausgestoßen, dem diese Verdich tungskammer 48 mit ihrem Fenster 54, 55, 56 zugeordnet ist. Das Volumen der Verdichtungskammern 48 ist auf das Volumen der Brennräume 59 abgestimmt. Der Außenläufer 45 bewirkt nicht nur die Steuerung der Brennraumeinlaß öffnungen, sondern auch die Steuerung der Brennraumaus laßöffnungen, die durch die Auslaßvertiefungen 58 gebildet werden, sobald diese mit ihrem Vorlaufende eine Auslaßkante 63 des Zylinderkopfes 52 überfahren. Durch die Auslaßvertiefungen 58 können die verbrannten Gase aus den Brennräumen 59 in einen Auslaßkanal 64 entwei chen. Die an das nachlaufende Ende der Auslaßvertiefung anschließende Wand des Außenläufermantels 46 ver schließt die Ausströmverbindung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist bei einer Viertaktbrennkraftmaschine 65 mit Maschinenzylindern 66 und einer Kurbelwelle 67 in einem Zylinderkopf 68, der ein Ladergehäuse 69 bildet, ein Drehkolbenlader 70 vorgesehen. Dessen Außenläufer 71 weist wiederum drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Außen läufer-Eingriffsteile 72 und demgemäß drei einander gleiche Verdichtungskammern 73 auf. In dem Außenläufer 71 ist wiederum exzentrisch zu diesem ein Innenläufer 74 mit zwei Innenläufer-Eingriffsteilen 75 angeordnet. In dem Ladergehäuse 69 sind in die Brennräume 76 mündende Laderauslaßöffnungen 77 vorgesehen. Die Brennraumaus laßöffnungen 78 können durch als Hubventil ausgebildete Auslaßventile 79 unter der Wirkung von Ventilfedern 80 verschlossen werden. Dem Öffnen der Auslaßventile 79 dient eine Nockenwelle 81.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 65 wird der Drehkol benlader 70 von der Kurbelwelle 67 aus angetrieben. Das Verhältnis der Drehzahlen der Kurbelwelle 67 und des Außenläufers 71 des Drehkolbenladers 70 beträgt bei einer Maschine mit drei Zylindern, die zweckmäßigerweise in Reihe angeordnet sind, 2 : 1. Der Drehkolbenlader 70 fördert Frischgas in die Brennräume 76. Der Ausstoß der verbrannten Gase erfolgt bei geöffneten Auslaßventilen 79 durch die Brennraumauslaßöffnungen 78 und Auslaß kanäle 82. Für jeden der Brennräume 76 können statt eines Auslaßventils mehrere Auslaßventile vorgesehen sein.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 unterscheidet sich von dem nach Fig. 6 dadurch, daß statt der Hubventile ein Walzendrehschieber 83 als Gaswechselsteuerorgan für den Brennraumauslaß vorgesehen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist nicht wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen eine innenachsige, sondern eine außenachsige Drehkolbenma schine als Drehkolbenlader 84 vorgesehen. Dieser befin det sich an einer Zweitaktbrennkraftmaschine 85 und weist in einem auf das Maschinenzylindergehäuse aufge setzten Zylinderkopf mit einem Ladergehäuse 86 einen Kolbenläufer 87 mit einem sich zumindest annähernd in radialer Richtung erstreckenden einzelnen Kolben 88 und einen Absperrläufer 89 auf. Der Kolben 88 kann in einer zylindrischen Verdichtungskammer 90 mit einer Laderein laßöffnung 91 rotieren. Eine Laderauslaßöffnung 92 kann von dem Absperrläufer 89 verschlossen werden, der über einen weiten Bereich seines Umfangs zylindrisch ausge bildet ist und mit seiner zylindrischen Wandung an den Kolbenläufer 87 heranreicht. Der Absperrläufer 89 weist eine Ausnehmung 93 für den Durchgang des Kolbens 88 auf. Diese Ausnehmung 93 dient gleichzeitig zur Steuerung der Laderauslaßöffnung 92, die auch Brennraumeinlaßöffnung ist.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 85 wird der Dreh kolbenlader 84 von der Kurbelwelle der Brennkraftma schine 85 aus angetrieben. Das Verhältnis der Drehzahlen der Kurbelwelle und des Absperrläufers 89 bzw. des zu diesem gegenläufig umlaufenden Kolbenläufers 87 des Drehkolbenladers 84 beträgt 1 : 1. Durch die Ladereinlaß öffnung 91 in das Ladergehäuse 86 eintretendes Frischgas wird von dem Kolben 88 in der Verdichtungskammer 90 verdichtet und zu der Laderauslaßöffnung 82 gefördert, durch welche es in den Brennraum strömt, sobald der Absperrläufer 89 mit seiner Ausnehmung 93 den Durchgang freigibt.

Bei einer Mehrzylindermaschine können mehrere Verdich tungskammern in axialer Richtung hintereinander ange ordnet werden. Diese können entweder durch feststehende oder durch mit den Läufern verbundene und demgemäß mit diesen umlaufende Wände voneinander getrennt sein.

Statt eines Kolbenläufers mit nur einem Kolben kann ein Kolbenläufer mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Kolben eingesetzt werden, dem ein Absperr läufer mit einer entsprechenden Anzahl von Ausnehmungen zugeordnet ist. Hierbei ist die Übersetzung zwischen der Kurbelwelle und den Läufern der Anzahl der Kolben entsprechend festzulegen.

Statt der bei den Zweitaktbrennkraftmaschinen nach Fig. 1 bis 3 und 8 vorgesehenen zylinderkopfseitigen Anord nung des Verdrängerladers kann dessen zylinderfußseitige Anordnung vorgesehen sein. Bei einer derartigen Anord nung kann ebenso wie bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 3 und 8 in vorteilhafter Weise eine Gleich stromspülung, bei welcher der Brennraumauslaß dann allerdings zylinderkopfseitig vorgesehen ist, oder eine Umkehrspülung vorgesehen sein.

Bei Zuordnung eines Drehkolbenladers zu einem Maschi nenzylinder, wie sie bei Einzylindermaschinen gegeben ist, aber auch bei Mehrzylindermaschinen vorgesehen sein kann, kann der Lader mit seiner Mantelwand oder mit einer seiner Stirnwände an den Maschinenzylinder an schließen. Die Laderauslaßöffnung ist dementsprechend in der Mantelwand oder in der Stirnwand des Laders vorzu sehen. Bei stirnseitiger Verbindung kann die Laderachse die Verlängerung der Maschinenzylinderachse bilden oder zumindest annähernd parallel zu dieser angeordnet sein.

Bezugszeichenliste:

1 Zweitaktbrennkraftmaschine
2 Maschinengehäuse
3 Maschinenzylinder
4 Kurbelwelle
5 Pleuelstange
6 Hubkolben
7 Brennraum
8 Auslaßschlitz
9 Abgaskanal
10 Zylinderkopf
11 Ladergehäuse
12 Drehkolbenlader
13 Ladereinlaßöffnung
14 Laderauslaßöffnung
15 Außenläufer
16 Außenläufermantel
17 Außenläufer-Eingriffsteil
18 Verdichtungskammer
19 Fenster
20 Innenläufer
21 Innenläufer-Eingriffsteil
22 Wellenansatz
23 Zahnrad
24 Antriebszahnrad
25 Zahnkranz
26 Zündkerze
43 Viertaktbrennkraftmaschine
44 Drehkolbenlader
45 Außenläufer
46 Außenläufermantel
47 Außenläufer-Eingriffsteil
48 Verdichtungskammer
49 Innenläufer
50 Innenläufer-Eingriffsteil
51 Ladergehäuse
52 Zylinderkopf
53 Ladereinlaßöffnung
54 Fenster
55 Fenster
56 Fenster
57 Kraftstoff-Einspritzventil
58 Auslaßvertiefung
59 Brennraum
60 Zündkerze
61 Kurbelwelle
62 Frischluftleitung
63 Auslaßkante
64 Auslaßkanal
65 Viertakt-Brennkraftmaschine
66 Maschinenzylinder
67 Kurbelwelle
68 Zylinderkopf
69 Ladergehäuse
70 Drehkolbenlader
71 Außenläufer
72 Außenläufer-Eingriffsteil
73 Verdichtungskammer
74 Innenläufer
75 Innenläufer-Eingriffsteil
76 Brennraum
77 Laderauslaßöffnung
78 Brennraumauslaßöffnung
79 Auslaßventil
80 Ventilfeder
81 Nockenwelle
82 Auslaßkanal
83 Walzendrehschieber
84 Drehkolbenlader
85 Zweitaktbrennkraftmaschine
86 Ladergehäuse
87 Kolbenläufer
88 Kolben
89 Absperrläufer
90 Verdichtungskammer
91 Ladereinlaßöffnung
92 Laderauslaßöffnung
93 Ausnehmung

Claims

1. Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Lader der Verdrängerbauart, der in ständiger Antriebsverbin dung mit der Maschinenkurbelwelle steht und ein an den Maschinenzylinder angrenzendes Ladergehäuse aufweist, dessen Auslaßöffnung die Brennraumeinlaß öffnung bildet, die durch ein von dem Maschinenkol ben gesondertes Gaswechselsteuerorgan verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lader wenigstens ein in dem Ladergehäuse (11, 51, 69, 86) drehbar gelagertes Teil aufweist, das in ständiger mechanischer Antriebsverbindung mit der Maschinenkurbelwelle (4, 61, 67) steht und das Gaswechselsteuerorgan bildet.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das drehbar gelagerte Teil ein der Ladefunktion des Laders dienendes Teil ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbar gelagerte Teil walzenförmig ausgebildet ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lader als Drehkol benlader (12, 44, 70, 84) ausgebildet ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Drehkolbenlader (12, 44, 70) als parallel- und innenachsige Drehkolbenmaschine ausgebildet ist, die exzentrisch zueinander inein ander angeordnete zahnradartige Drehkolben auf weist, von denen der innere einen Innenläufer (20, 49, 74) mit n Innenläufer-Eingriffsteilen (21, 50, 75) und der äußere einen an der Außenseite zy lindrischen Außenläufer (15, 45, 71) mit n+1 radial nach außen offenen Verdichtungskammern (18, 48, 73) zwischen Außenläufer-Eingriffsteilen (17, 47, 72) und das Gaswechselsteuerorgan bildet.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß einem Brennraum ein Drehkolbenlader zugeordnet und dessen Antrieb derart ausgebildet ist, daß bei aufeinanderfolgenden Ansaugtakten in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Verdichtungs kammern des Drehkolbenladers mit dem Brennraum in Verbindung treten.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Drehkolbenlader mit einem Außen läufer mit zwei bis vier Verdichtungskammern, vorzugsweise mit drei Verdichtungskammern, vorge sehen ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderauslaßöffnung im Bereich der Mantelwand des Ladergehäuses vorgesehen ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laderauslaßöffnung im Bereich der Stirnwand des Ladergehäuses vorgesehen ist.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß bei Ausbildung der Brennkraftmaschine (1, 43, 65) als Mehrzylindermaschine mehreren Brennräumen (7, 59, 76) ein gemeinsamer Drehkolben lader (12, 44, 70) zugeordnet ist, die Anzahl der Verdichtungskammern (18, 48, 73) des Drehkolbenla ders (12, 44, 70) der Anzahl der Brennräume (7, 59, 76) gleich ist, die Verdichtungskammern (18, 48, 73) jeweils einem Brennraum (7, 59, 76) zugeordnet und nur mit diesem durch jeweils wenigstens ein Fenster (19, 54, 55, 56) verbindbar sind und der Antrieb des Drehkolbenladers (12, 44, 70) derart ausgebildet ist, daß die Verdichtungskammern (12, 48, 73) jeweils bei einem Ansaugtakt mit dem Brennraum (7, 59, 76) in Verbindung treten, dem sie zugeordnet sind.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Drehkolbenlader (84) als außen achsige Drehkolbenmaschine ausgebildet ist, die parallel zueinander angeordnete Läufer aufweist, von denen einer einen Kolbenläufer (87) mit zu mindest einem im wesentlichen radial ausgerichteten Kolben (88) und ein anderer einen Absperrläufer (89) mit über einen Teil seines Umfangs zylindri scher Außenseite und das Gaswechselsteuerorgan bildet.

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß einem Brennraum ein Drehkol benlader zugeordnet und dessen Antrieb derart ausgebildet ist, daß bei Ansaugtakten die Ver dichtungskammer oder bei aufeinanderfolgenden Ansaugtakten in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Verdichtungskammern des Drehkolbenladers mit dem Brennraum in Verbindung treten.

13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Brennräumen ein gemeinsamer Drehkolbenlader zugeordnet ist, der eine der Anzahl der Brennräume entsprechende Anzahl von in axialer Richtung hintereinander angeordneten und durch Querwände voneinander getrennten Verdich tungskammern aufweist, die jeweils einem Brennraum zugeordnet sind und jeweils bei einem Ansaugtakt mit dem Brennraum in Verbindung treten, dem sie zugeordnet sind.

14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer Brennraumreihen den Brennraumreihen gesonderte Drehkolbenlader zugeordnet sind.

15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drehkolbenlader in Reihe hintereinander angeordnet sind.

16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Er streckung des Drehkolbenladers (12, 44, 70) zumin dest annähernd der Ausdehnung der Brennräume (7, 59, 76), denen der Drehkolbenlader (12, 44, 70) zugeordnet ist, in Richtung der Drehkolbendrehach sen entspricht.

17. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolbenlader (12, 44, 70, 84) am Zylinderkopf (10, 33, 52, 68) angeordnet ist.

18. Brennkraftmaschine nach Anspruch 17, die nach dem Viertaktverfahren arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen- bzw. Absperrläufer (45) auch das Gaswechselsteuerorgan für den Brennraumauslaß bildet.