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WO2009062473A2 - Axialkolbenmotor und verfahren zum betrieb eines axialkolbenmotors - Google Patents

Axialkolbenmotor und verfahren zum betrieb eines axialkolbenmotors Download PDF

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WO2009062473A2
WO2009062473A2 PCT/DE2008/001836 DE2008001836W WO2009062473A2 WO 2009062473 A2 WO2009062473 A2 WO 2009062473A2 DE 2008001836 W DE2008001836 W DE 2008001836W WO 2009062473 A2 WO2009062473 A2 WO 2009062473A2
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axial piston
piston engine
combustion chamber
fuel
chamber
Prior art date
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PCT/DE2008/001836
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English (en)
French (fr)
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WO2009062473A3 (de
Inventor
Ulrich Rohs
Original Assignee
Ulrich Rohs
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Priority to CN2008801156999A priority patent/CN101932792B/zh
Priority to KR1020107012268A priority patent/KR101514859B1/ko
Priority to JP2010532429A priority patent/JP5598763B2/ja
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Priority to US12/734,508 priority patent/US9879635B2/en
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Priority to US15/840,308 priority patent/US20180128204A1/en

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G3/00—Combustion-product positive-displacement engine plants
    • F02G3/02—Combustion-product positive-displacement engine plants with reciprocating-piston engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0002—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/04—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/26—Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2254/00—Heat inputs
    • F02G2254/10—Heat inputs by burners

Definitions

  • the invention relates to an axial piston engine with a combustion chamber.
  • the invention also relates to an axial piston engine with a combustion chamber which is isolated by means of a ceramic assembly.
  • the invention relates to an axial piston engine with continuous combustion, in which from a combustion chamber effluent working fluid is fed via at least one firing channel successively at least two working cylinders.
  • the invention also relates to a method for operating an axial piston motor.
  • an axial-piston engine having a combustion chamber that operates with two-stage combustion. Characterized in that a combustion chamber is provided, which is constructed so that it can work with a two-stage combustion, existing in a fuel chemical energy can be used much more effectively on the axial piston motor according to the invention or converted into usable energy, whereby the efficiency of the axial piston motor improves is.
  • the combustion chamber has two areas, in which a fuel and / or air is injected.
  • the fuel and the air can be injected together or separately into the different areas of the combustion chamber.
  • a preferred embodiment provides that the combustion chamber has a first region in which a portion of the combustion is introduced and in which a treatment nozzle injects a corresponding amount of fuel.
  • the treatment nozzle in which fuel is already mixed with a very small proportion of combustion air and thus processed for combustion, and the complementary supply of combustion air, the combustion process is particularly effectively initiated, whereby the combustion of the fuel can take place more effectively overall.
  • the combustion air fraction which is introduced as an additional fraction into the first region, is less than 50% of the total combustion air, preferably less than 15%, in particular less than 10%. If the combustion air fraction is within such limits, this already makes it possible to improve the combustion of the fuel via the two-stage combustion.
  • a fuel can be injected particularly well into the combustion chamber of the axial-piston engine if the axial-piston engine has a main nozzle and a secondary nozzle.
  • a fuel-air mixture could also be injected into the combustion chamber by means of such a main nozzle.
  • the main nozzle thus ensures that a substantial proportion of fuel in a certain preferred direction enters the combustion chamber of the axial piston engine, while by the auxiliary nozzle, which may be formed, for example, as a preparation nozzle, a certain amount of fuel or on a fuel-air mixture in enters the combustion chamber, which can be used for supporting purposes, such as an afterburner, a treatment or a temperature control.
  • the object of the invention is also achieved by an axial piston motor with a combustion chamber, in which fuel via a main nozzle and fuel via a preparation nozzle, which is mixed with air or is injectable.
  • a virtually arbitrary fuel-air mixture can be injected into the combustion chamber, while ideally only fuel is injected by means of the main nozzle. Alone through this division of the efficiency of an axial piston engine is already improved. If it is advantageous for an application, more than one treatment nozzle can be provided. The In particular, this advantage also applies independently of the use of a two-stage combustion or of a combustion chamber having two regions.
  • the fuel can be injected so particularly well into the combustion chamber that it can ignite and burn exceptionally effectively.
  • an ignited or combusted fuel-air mixture with higher kinetic energy can pass through the entire combustion chamber, further out through firing channels out of the combustion chamber and into working cylinder of the axial piston engine, especially if the fuel from the main nozzle out in the main combustion direction in the Combustion chamber is injected.
  • the fuel or the fuel-air mixture can be quickly fed to the areas of the axial piston motor, in which it should then do its job, such as the cylinders.
  • the main nozzle is aligned coaxially to an axis of symmetry of the combustion chamber, which is parallel to the main combustion direction in the combustion chamber. If the main nozzle is located centrally, ie centrally, on the axis of symmetry of the combustion chamber, a corresponding, essentially combustion takes place, so that the combustion gases can then also be taken out symmetrically from the combustion chamber for further use, even if further components are supplied by a secondary or conditioning nozzle but then they can not penetrate that much.
  • An advantageous embodiment provides that the treatment nozzle is aligned at an angle to the main nozzle. As a result, both the main nozzle and the treatment nozzle can be structurally placed and connected to the combustion chamber in a small space.
  • the jet direction of the treatment nozzle intersects the jet direction of the main nozzle, whereby a fuel injected into the combustion chamber through the main nozzle and a fuel-air mixture injected into the combustion chamber through the treatment nozzle, for example in the region of an antechamber Processing chamber can already be particularly well mixed and mixed with each other.
  • the axial-piston engine has a treatment chamber into which both a main nozzle and a treatment nozzle are directed and which opens to the main combustion chamber. In this way, it is always ensured that the fuel from the main nozzle and the fuel-air mixture from the treatment nozzle can be thoroughly mixed thoroughly before they reach the second region of the combustion chamber, for example into a main combustion chamber of the combustion chamber.
  • the axial piston engine has a treatment chamber, in which the exhaust gas or a fuel-air mixture introduced from a treatment nozzle and in which without air supply fuel from a Main jet is injected.
  • a further axial piston motor with a combustion chamber and a combustion chamber upstream treatment chamber proposed in which via a main nozzle fuel is fed, which is heated in the processing chamber, preferably already thermally decomposed, becomes.
  • known axial piston motors can advantageously be developed further, since a fuel which could at least already be heated in the treatment chamber can be burned more effectively.
  • a sufficient and advantageous two-stage combustion can already be realized and permanently ensured on an axial piston engine.
  • the object of the invention is accordingly also achieved by a method for operating an axial-piston engine, in which fuel is decomposed in a first step and then brought into contact with process air for combustion.
  • the decomposed fuel can react more effectively with the process air, so that the combustion process is correspondingly more effective.
  • the decomposition of the fuel takes place thermally.
  • a heat or heat required for this purpose can be easily generated and provided directly on the axial piston motor.
  • other decomposition zess such as elktrolytician or kathalytician processes cumulatively or alternatively in a corresponding processing chamber can be used.
  • the thermal energy for the decomposition can be generated in different ways. If the thermal energy for the decomposition is provided by a treatment flame, the fuel can be thermally decomposed on the axial piston motor in a particularly simple manner and, in particular, by utilizing the technology already used anyway for the combustion of the fuel.
  • the conditioning flame is generated by means of a fuel-air mixture, then the conditioning flame on the axial-piston engine can be structurally produced and provided in a simple manner.
  • the axial piston motor can be operated particularly fuel-efficient In this way, only a minimum of fuel is used for the preparation of the combustion, namely the preparatory decomposition, while the remainder of the fuel is available for the performance of the desired work.
  • the fuel used for the treatment is ultimately just as energetically available to the process and used accordingly for the process.
  • the two-step approach ensures that the decomposition of the fuel used for work has already taken place or is well advanced until it ignites, which increases the effectiveness of the overall process.
  • the processing chamber opens a treatment nozzle, via which the fuel can be heated in the processing chamber.
  • the fuel likewise introduced into the treatment chamber via a main nozzle can be heated particularly simply in the region of the treatment chamber, preferably even thermally decomposed, and supplied to the main combustion chamber .
  • combustion air / fuel mixture or other gas mixture or gas conducted from the treatment nozzle into the processing chamber are metered in such a way that sufficient temperatures prevail in the processing chamber to ensure treatment of the remaining fuel, for example thermal decomposition.
  • the air-fuel mixture from the Aufbungskungshunt can be particularly advantageously mixed with combustion air in the main combustion chamber when the treatment chamber has a smaller diameter than the combustion chamber.
  • the main combustion chamber should be in volume only as much larger as the treatment chamber, that an undisturbed stream from the processing chamber can be formed with complementary supply of combustion air through the main combustion chamber in the cylinder to prevent unnecessary expansion in the main combustion chamber, which in itself would lead to losses, since the work should actually be done in de cylinder.
  • the treatment chamber comprises a pre-chamber and a main chamber.
  • the main nozzle and / or the treatment nozzle can open into the prechamber of the treatment chamber, an ignition and / or pre-combustion may take place in the main chamber of the treatment chamber.
  • Both the main nozzle and the preparation nozzle can advantageously open into the processing chamber or into the antechamber of the processing chamber in a small space if the pre-chamber of the Aufbreitungshunt is conical and widens towards the main chamber.
  • the fact is taken into account that the amount of gas increases by the addition of the volume flows from the main nozzle and the treatment nozzle.
  • an advantageous further embodiment accordingly provides that the antechamber widens towards the main chamber.
  • the jet direction of the treatment nozzle and the jet direction of the main nozzle intersect in the prechamber. In this way, a particularly good and intimate mixing of the given by the main nozzle on the one hand and the conditioning nozzle on the other hand blended mixtures can be achieved.
  • a preferred embodiment provides that a quantity of air corresponding to the quantity of fuel introduced into the main combustion chamber through a main nozzle is introduced into the main combustion chamber behind a treatment chamber. In this way, it is ensured that a treatment process of the fuel in the processing chamber can be performed reliably without already combustion of the abandoned by the main nozzle of the main combustion chamber air.
  • the axial piston motor has a separate air supply to the combustion chamber.
  • the separate air supply can be provided in a structurally particularly simple manner if a perforated ring for an air supply has a nozzle, preferably a conditioning nozzle.
  • the air supply can also be realized by separate channels, which open into corresponding openings or separate nozzles in a combustion chamber.
  • the terms "before” and “behind” refer respectively to the main combustion direction and to the flow direction through the nozzles or chambers.
  • combustion air or air which is to require the combustion of the fuel.
  • the present invention can be advantageously reacted accordingly.
  • Another object of the present invention is to provide an axial piston engine having a combustion chamber which is insulated by a ceramic assembly, the ceramic assembly being air cooled. If the ceramic assembly is air-cooled, the thermal budget of the combustion chamber of the axial piston motor can be controlled much better. In this respect, thereby the life of the axial piston motor can be improved. In particular, the air heated in this way can be used for combustion, whereby the efficiency, in deviation from corresponding water-cooled combustion chambers, can be further increased. It is also easier to control air cooling in the region of the combustion chamber, in particular a ceramic combustion chamber.
  • the object of the invention is further achieved by an axial piston motor with a combustion chamber, which is insulated by a ceramic assembly, the ceramic assembly is tubular and surrounded by a tube with a profiling, preferably with a thread ,
  • a profiling can achieve an increase in surface area, as a result of which cooling of the ceramic assembly can be substantially improved.
  • this can also increase the service life of the axial piston motor, since in this case the thermal budget of the axial piston motor can be improved.
  • An improved embodiment in this respect provides that the profiled tube is profiled on both sides, for simplicity on both sides is provided with a thread.
  • the profiled tube with a larger contact surface can be in contact with the ceramic combustion chamber of the axial piston motor and, if necessary, even be screwed on. the.
  • a thread also has the advantage that it can ensure a uniform air flow in a structurally simple manner.
  • the object of the invention is achieved independently of the other features of the present invention according to the Understanding of an axial piston engine, in which compressed process air for cooling, in particular for cooling a combustion chamber, is used.
  • this compressed process air can flow around the profiled tube described above and additionally cool it.
  • such a compressed process air at the axial piston motor to a sufficient extent already exist, so that it can be readily used advantageously for cooling the axial piston motor.
  • a cooling effect can be further improved if the process air is given up water. If suitable means for supplying water into a process air of the axial piston motor are provided on the axial piston motor, water can also be added to the process air in an easily metered manner.
  • the process air can be perfectly used for cooling.
  • the water can cumulatively or alternatively be given up before or during the compression of the process air or of a fuel-air mixture. There then remains enough time to heat the process air enriched with water in order to maximize the efficiency of the axial piston, for which purpose in particular waste heat from the combustion process, for example from cooling processes, can be used accordingly.
  • the residual heat of the exhaust gas can be used accordingly.
  • the water is injected into a compression cylinder, whereby a uniform distribution of the water can be ensured.
  • the water can also be used to advantage in the combustion process.
  • an injection of an excessive amount of water can be avoided, so that the risk can be reduced that the axial piston motor is cooled too much at a lower workload.
  • the water can also be used as a reagent and / or catalyst in the combustion process in order, for example, to carry out a chemical reaction. to ensure desired exhaust components.
  • the amount of water required thereby corresponds advantageously to the amount of fuel converted in each case.
  • the water may also be split thermally before it reaches the main combustion chamber. This can for example also be done in the processing chamber. On the other hand, the splitting can also take place chemically or catalytically and / or elsewhere, for example in feed channels or in the immediate vicinity of inlet openings in the combustion chamber.
  • the object of the invention of an axial piston engine with a continuous combustion is achieved in which from a combustion chamber effluent working fluid is fed through at least one firing channel successively at least two working cylinders, each working cylinder, a firing channel is provided, the closed via a control piston and can be opened.
  • the control piston By means of the control piston, the shot channels between a combustion chamber and working cylinders on the one hand particularly tightly closed and on the other hand very quickly reopened, which is not possible, for example, by rotary valves or rotating shot channels, which are already known from the prior art. In this respect, this alone the efficiency of an axial piston motor can be improved.
  • Such control piston can also structurally very simple and robust seal a shot channel and release again, whereby the life of the axial piston motor can be further increased.
  • control piston can perform a substantially radially directed lifting movement in order to be able to release a firing channel again.
  • the control piston carry out a substantially radially directed lifting movement, so that axial space can be saved.
  • a control piston alternatively carries out a substantially axially directed lifting movement, that is to say a substantially axially directed lifting movement, cooling of the control piston can be realized more simply.
  • with a between axial and radial stroke movement, ie at an angle can be selected, which, however, structurally usually leads to more complex and therefore more costly results.
  • another preferred embodiment provides that the control piston is water-cooled, whereby overheating can be avoided particularly effectively, since the control pistons in the firing channel are exposed to particularly high temperatures.
  • control pistons can be driven hydraulically or pneumatically, so that very fast shutter speeds or sequences of movements of the pistons can be realized.
  • control piston is desmodromisch driven. In the case of a desmodromic drive, the control piston can always close a firing channel even at high speeds reliably and exceptionally tight.
  • control piston If the control piston is driven via a curved path, it can be accelerated and decelerated particularly quickly.
  • a desmodromic drive can be implemented particularly well in practice.
  • a particularly simple attachment and guidance of the control piston can be realized in particular by sliding blocks or plain bearings, whereby the control piston can be secured against rotation in a preferred embodiment at the same time.
  • An exceptionally good seal with respect to the control piston can be achieved if the control piston carries a control piston ring. If the control piston ring has a slot, the sealing function of the control piston ring can be further improved since the control piston ring can better adapt to the structural conditions, in particular to a control piston cylinder, in particular when it is pressurized.
  • control piston ring is secured against rotation, as this can improve the sealing function on the control piston again.
  • Figure 1 shows schematically an axial piston motor in longitudinal section
  • FIG. 2 shows schematically the axial piston engine according to the figure 1 in cross section along the
  • Line IM; 3 shows schematically an enlarged view of the firing channel ring from the figure
  • Figure 4 schematically shows a longitudinal section through a control piston as an alternative to the
  • Control piston according to Figures 1 and 2; and Figure 5 shows schematically a cross section through the control piston of Figure 4 along the line V-V.
  • the axial piston engine 1 shown in FIG. 1 has a combustion chamber 2 in which a fuel-air mixture can be ignited and burnt.
  • the axial piston engine 1 operates in this case with a two-stage combustion.
  • the combustion chamber 2 has a first region 3 and a second region 4, into which fuel and / or air can be injected.
  • a portion of a combustion air of the axial-piston engine 1 can be introduced, wherein in this embodiment the proportion of the combustion air can be set smaller than 15% of the total combustion air.
  • the combustion chamber 2 of the axial-piston engine 1 can be subdivided into a treatment chamber 5 and a main combustion chamber 6.
  • the treatment chamber 5 has a smaller diameter than the main combustion chamber 6, wherein the treatment chamber 5 is additionally divided into an antechamber 7 and into a main chamber 8.
  • the antechamber 7 is conical in this case and expands towards the main chamber 8.
  • a main nozzle 9 and on the other hand a treatment nozzle 10 is connected.
  • a fuel can be introduced into the combustion chamber 2, wherein the fuel which is injected by means of the treatment nozzle 10 is already mixed with air or is.
  • the main nozzle 9 is aligned parallel to a main combustion direction 11 in the combustion chamber 2 on the axial piston motor 1.
  • the main nozzle 9 is coaxial with an axis of symmetry 12 of the combustion chamber 2, which is parallel to the main combustion direction 11 in the combustion chamber 2, aligned.
  • the treatment nozzle 10 is aligned with respect to the main nozzle 9 at an angle 13. In this respect, a jet direction 14 of the treatment nozzle 10 intersects with a jet direction 15 of the main nozzle 9 at an intersection point 16.
  • fuel from the main nozzle 9 is injected without further air supply. This is already preheated in the treatment chamber 5, ideally thermally decomposed.
  • the quantity of air corresponding to the quantity of fuel flowing through the main nozzle 9 is introduced into the main combustion chamber 6 behind a distribution chamber 5, for which purpose a separate air supply 17 is provided, which essentially discharges into the main combustion chamber 6.
  • the separate air supply 17 is for this purpose connected to a process air supply 18, wherein from the first another air supply 19 can be supplied with air, which in this case supplies a hole ring 20 with air.
  • the hole ring 20 is in this case associated with the treatment nozzle 10, so that the fuel injected with the treatment nozzle 10 can additionally be injected with process air into the prechamber 7 of the treatment chamber 5.
  • the combustion chamber 2 in particular the main combustion chamber 6 of the combustion chamber 2, has a ceramic assembly 21, which is air-cooled.
  • the ceramic assembly 21 in this case comprises a ceramic combustion chamber wall 22 which is surrounded by a profiled tube 23.
  • a cooling air chamber 24 To this profiled tube 23 extends a cooling air chamber 24, which is operatively connected via a cooling air chamber supply 25 with the process air supply 18.
  • the axial piston motor 1 has known working cylinders 30 (see in particular FIG. 2) in which working pistons 31 can be moved back and forth.
  • compressor pistons 32 of the axial-piston engine 1 are driven, which can be moved correspondingly in suitable compressor cylinders 33 of the axial-piston engine 1.
  • the working piston 31 are in each case by means of a connecting rod 34 with the compressor piston 32 in connection, between the piston 31 and the connecting rod 34 and between the compressor piston 32 and the connecting rod 34 each have a Pleuellaufrad 35 is arranged.
  • a drive cam track 36 In each case enclosed between two connecting-rod wheels 35 is a drive cam track 36, which is guided on a drive cam track carrier 37.
  • the axial piston engine 1 has a drive shaft 38, by means of which the power generated by the axial piston motor 1 can be delivered.
  • a compression of the process air possibly including injected water, which possibly leads to an additional cooling, whereby, however, if necessary, the exhaust gases can be cooled much deeper in a heat exchanger when the process air over a preheated such heat exchanger to be performed to the combustion chamber 2, wherein the process air by contact with other assemblies of the axial piston motor 1, which must be cooled, further preheated or heated, as already described above.
  • process air is then abandoned the combustion chamber 2 in the manner already explained.
  • Each of the working cylinder 30 is connected via a firing channel 39 with the combustion chamber 2 of the axial piston motor 1, so that the fuel-air mixture from the combustion chamber 2 via the firing channel 39 into the working cylinder 30 and there can drive the working piston 31.
  • the effluent from the combustion chamber 2 working medium via at least one firing channel 39 successively at least two working cylinders 30 are supplied, each working cylinder 30, a firing channel 39 is provided, which can be closed and opened via a control piston 40.
  • the number of control pistons 40 of the axial piston motor 1 is predetermined by the number of working cylinders 30.
  • a closure of the firing channel 39 takes place here substantially via the control piston 40 also with its piston cover 41.
  • the control piston 40 is driven by means of a control piston cam track 42, wherein a spacer 43 for the Steuerkolvekurven- web 42 is provided to the drive shaft 38, which also serves in particular a thermal decoupling.
  • the control piston 40 can perform a substantially axially directed stroke 44.
  • Each control piston 40 is for this purpose by means not unnatural sliding blocks, which are mounted in the control piston cam track 42, guided, wherein the sliding blocks each have a safety cam which runs in an unnumbered guide groove back and forth and prevents rotation of the control piston 40.
  • control piston 40 comes into contact with the hot working medium from the combustion chamber 2 in the region of the firing channel 39, it is advantageous if the control piston 40 is water-cooled.
  • the axial piston motor 1, in particular in the region of the control piston 40, a water cooling 45, the water cooling 45 inner cooling channels 46, middle cooling channels 47 and outer cooling channels 48 includes. Cooled so well, the control piston 40 can be reliably moved in a corresponding control piston cylinder 49.
  • the firing channels 39 and the control pistons 40 can be provided in a constructionally simple manner on the axial piston motor 1 if the axial piston motor 1 has a firing channel ring 50, as illustrated in particular in FIG.
  • the firing channel ring 50 has a central axis 51, around which, in particular, the parts of the working cylinders 30 and the control piston cylinders 49 of the axial piston motor 1 are arranged concentrically. Between each working cylinder 30 and control piston cylinder 49, a firing channel 39 is provided, each firing channel 39 being spatially connected to a recess 52 (see FIG. 3) of a combustion chamber bottom 53 (see FIG. 1) of the combustion chamber 2 of the axial piston motor 1.
  • coatings and inserts may still be provided in order to protect the firing channel ring 50 or its material from direct contact with corrosive combustion products or at excessively high temperatures.
  • the exemplary control piston 60 shown by way of example in FIGS. 4 and 5 has an impeller 61 for the control piston cam track 37 of the axial piston motor 1.
  • the impeller 61 is provided as well as a ball 62 formed as a rotation lock 63 on a piston cap 41 facing away from the end 64 of the control piston 60.
  • the ball 62 may advantageously serve in the present case as a longitudinal guide of the control piston 60.
  • the control piston 60 comprises a piston ring 65, which sits directly below the piston cover 41.
  • the piston ring 65 is secured to the control piston 60 by means of a piston ring lock 66. Between the piston ring 65 and the ball 62, a pressure equalization 67 is still provided for the control piston 60.

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Abstract

Um den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern, schlägt die Erfindung einen Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer vor, die mit einer Zweistufenverbrennung arbeitet.

Description

Axialkolbenmotor und Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors
[01] Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer. Insbesondere betrifft die Erfindung auch einen Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer, die mittels einer keramischen Baugruppe isoliert ist. Ebenso betrifft die Erfindung einen Axialkolbenmotor mit kontinuierlicher Verbrennung, bei welchem aus einer Brennkammer ausströmendes Arbeitsmedium über wenigstens einen Schusskanal sukzessive wenigstens zwei Arbeitszylindern zugeführt wird. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors.
[02] Gattungsgemäße Axialkolbenmotoren und Verfahren sind beispielsweise in der EP 1 035 310 A2 offenbart und daher aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
[03] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Axialkolbenmotor mit einem optimierten Wirkungsgrad bereitzustellen.
[04] Als eine erste Lösung wird ein Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer vorgeschlagen, die mit einer Zweistufenverbrennung arbeitet. Dadurch, dass eine Brennkammer vorhanden ist, die derart aufgebaut ist, dass sie mit einer Zweistufenverbrennung arbeiten kann, kann die in einem Kraftstoff vorhandene chemische Energie wesentlich effektiver an dem erfindungsgemäßen Axialkolbenmotor genutzt bzw. in nutzbare Energie umgewandelt werden, wodurch der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors verbessert ist.
[05] Hierzu ist es konstruktiv besonders vorteilhaft, wenn die Brennkammer zwei Bereiche aufweist, in die ein Kraftstoff und/oder Luft eingespritzt wird. Hierbei kann der Kraftstoff und die Luft gemeinsam oder separat in die unterschiedlichen Bereiche der Brennkammer eingespritzt werden.
[06] Insbesondere in diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass die Brennkammer einen ersten Bereich aufweist, in welchem ein Anteil der Verbren- nungsluft eingeleitet wird und in welchem eine Aufbereitungsdüse eine entsprechende Menge Kraftstoff einspritzt. Durch die Aufbereitungsdüse, in welcher Kraftstoff bereits mit einem sehr geringem Anteil Verbrennungsluft vermischt und so für eine Verbrennung aufbereitet wird, und die ergänzende Zufuhr von Verbrennungsluft wird der Verbrennungsprozess besonders wirkungsvoll eingeleitet, wodurch die Verbrennung des Kraftstoffes insgesamt effektiver vonstatten gehen kann.
[07] Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Verbrennungsluftanteil, welcher als zusätzlicher Anteil in den ersten Bereich eingeleitet wird, kleiner als 50% der gesamten Verbrennungsluft, vorzugsweise kleiner als 15%, insbesondere kleiner als 10%, ist. Liegt der Verbrennungsluftanteil in derartigen Grenzen, besteht bereits hierdurch die Möglichkeit, die Verbrennung des Kraftstoffes über die zweistufige Verbrennung zu verbessern.
[08] Insbesondere ein Kraftstoff kann besonders gut in die Brennkammer des Axialkolbenmotors eingespritzt werden, wenn der Axialkolbenmotor eine Hauptdüse und eine Nebendüse aufweist. Je nach Ausgestaltung der Verbrennung des Kraftstoffes oder eines entsprechenden Kraftstoff-Luft-Gemisches könnte mittels einer derartigen Hauptdüse auch ein Kraftstoff-Luft- Gemisch in die Brennkammer eingedüst werden. Die Hauptdüse gewährleistet mithin, dass ein wesentlicher Anteil an Kraftstoff in einer bestimmten Vorzugsrichtung in die Brennkammer des Axialkolbenmotors gelangt, während durch die Nebendüse, die beispielsweise als Aufbereitungsdüse ausgebildet sein kann, ein gewisser Anteil an Kraftstoff bzw. an einem Kraftstoff- Luft-Gemisch in die Brennkammer gelangt, der zu unterstützenden Zwecken, wie beispielsweise einer Nachverbrennung, einer Aufbereitung oder einer Temperierung, genutzt werden kann.
[09] Speziell in diesem Zusammenhang wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer gelöst, in welche über eine Hauptdüse Kraftstoff und über eine Aufbereitungsdüse Kraftstoff, der mit Luft vermischt wird beziehungsweise ist, einspritzbar ist. Vorteilhafter Weise kann mittels einer derartigen Aufbereitungsdüse ein nahezu beliebiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer eingespritzt werden, während mittels der Hauptdüse idealerweise lediglich Kraftstoff eingespritzt wird. Allein durch diese Aufteilung ist der Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors bereits verbessert. Ist es für einen Anwendungsfall vorteilhaft, können auch mehr als eine Aufbereitungsdüse vorgesehen sein. Der vor- genannte Vorteil gilt insbesondere auch unabhängig von der Verwendung einer Zweistufenverbrennung bzw. einer zwei Bereiche aufweisenden Brennkammer.
[10] Ist die Hauptdüse parallel zu einer Hauptbrennrichtung in der Brennkammer ausgerichtet, kann der Kraftstoff derart besonders gut in die Brennkammer eingespritzt werden, dass er außergewöhnlich effektiv entzünden und verbrennen kann. Insbesondere kann ein gezündetes bzw. verbranntes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit höherer kinetischer Energie durch die gesamte Brennkammer gelangen, weiter über Schusskanäle aus der Brennkammer heraus und in Arbeitszylinder des Axialkolbenmotors hinein geleitet werden, wenn speziell der Kraftstoff aus der Hauptdüse heraus in Hauptbrennrichtung in die Brennkammer eingespritzt wird. Auf diese Weise kann der Kraftstoff bzw. das Kraftstoff-Luft-Gemisch schnell den Bereichen des Axialkolbenmotors zugeleitet werden, in denen es dann seine Arbeit leisten soll, wie beispielsweise den Zylindern.
[11] Auch ist es vorteilhaft, wenn die Hauptdüse koaxial zu einer Symmetrieachse der Brennkammer ausgerichtet ist, die parallel zur Hauptbrennrichtung in der Brennkammer liegt. Liegt die Hauptdüse mittig, also zentral, auf der Symmetrieachse der Brennkammer, erfolgt eine entsprechende, im Wesentlichen Verbrennung, so dass die Verbrennungsgase dann entsprechend auch symmetrisch der Brennkammer zur weiteren Verwendung entnommen werden können, auch wenn durch eine Neben- oder Aufbereitungsdüseweitere Komponenten zugeführt werden, die dann jedoch nicht so wesentlich durchschlagen können.
[12] Eine vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass die Aufbereitungsdüse in einem Winkel zur Hauptdüse ausgerichtet ist. Hierdurch können sowohl die Hauptdüse als auch die Aufbereitungsdüse baulich auf engem Raum an der Brennkammer platziert und angeschlossen werden.
[13] Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Strahlrichtung der Aufbereitungsdüse die Strahlrichtung der Hauptdüse schneidet, wodurch ein durch die Hauptdüse in die Brennkammer eingespritzter Kraftstoff und ein durch die Aufbereitungsdüse in die Brennkammer eingespritztes Kraftstoff-Luft-Gemisch beispielsweise im Bereich einer Vorkammer einer Aufbereitungskammer bereits besonders gut miteinander verwirbelt und durchmischt werden können. [14] Um sowohl den Kraftstoff aus der Hauptdüse als auch das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Aufbereitungsdüse vorteilhaft in die Brennkammer einleiten zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Axialkolbenmotor eine Aufbereitungskammer aufweist, in welche sowohl eine Hauptdüse als auch eine Aufbereitungsdüse gerichtet sind und welche sich zu der Hauptbrennkammer hin öffnet. Hierdurch ist stets gewährleistet, dass der Kraftstoff aus der Hauptdüse und das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Aufbereitungsdüse ausreichend gut durchmischt werden können, bevor sie in den zweiten Bereich der Brennkammer, beispielsweise in eine Hauptbrennkammer der Brennkammer, gelangen.
[15] Um einen bereits vorgewärmten Kraftstoff in die Brennkammer einleiten zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Axialkolbenmotor eine Aufbereitungskammer aufweist, in welche das Abgas bzw. ein Kraftstoff-Luft-Gemisch aus einer Aufbereitungsdüse eingeleitet und in welche ohne Luftzufuhr Kraftstoff aus einer Hauptdüse eingespritzt wird.
[16] Des Weiteren wird zur ergänzenden bzw. alternativen Lösung der Aufgabe vorliegender Erfindung ein weiterer Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer und einer der Brennkammer vorgeschalteten Aufbereitungskammer vorgeschlagen, in welche über eine Hauptdüse Kraftstoff aufgegeben wird, welcher in der Aufbereitungskammer erhitzt, vorzugsweise bereits thermisch zerlegt, wird. Allein schon mittels einer derartigen Aufbereitungskammer lassen sich bekannte Axialkolbenmotoren vorteilhaft weiterentwickeln, da ein Kraftstoff, welcher in der Aufbereitungskammer wenigstens bereits erhitzt werden konnte, effektiver verbrannt werden kann. Insbesondere hierdurch kann bereits eine ausreichende und vorteilhafte Zweistufenverbrennung an einem Axialkolbenmotor realisiert und dauerhaft gewährleistet werden.
[17] An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Aufgabe der Erfindung dementsprechend auch von einem Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors gelöst wird, bei welchem Kraftstoff in einem ersten Schritt zerlegt und anschließend zur Verbrennung mit Prozessluft in Kontakt gebracht wird. Vorteilhafter Weise kann der zerlegte Kraftstoff effektiver mit der Prozessluft reagieren, so dass der Verbrennungsprozess entsprechend effektiver abläuft.
[18] Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Zerlegung des Kraftstoffes thermisch erfolgt. Eine hierfür erforderliche Wärme bzw. Hitze kann direkt an dem Axialkolbenmotor problemlos erzeugt und bereitgestellt werden. Andererseits versteht es sich, dass auch andere Zerlegungspro- zess, wie beispielsweise elktrolytische oder kathalytische Prozesse kumulativ bzw. alternativ in einer entsprechenden Aufbereitungskammer zur Anwendung kommen können.
[19] Es versteht sich, dass eine solche Wärme bzw. Hitze für die thermische Zerlegung des Kraftstoffes auf unterschiedliche Weise erzeugt werden kann. Wird die thermische Energie für die Zerlegung durch eine Aufbereitungsflamme bereit gestellt, kann an dem Axialkolbenmotor der Kraftstoff verfahrenstechnisch besonders einfach und insbesondere unter Ausnutzung der bereits ohnehin für die Verbrennung des Kraftstoffs genutzten Technologie thermisch zerlegt werden.
[20] Wird die Aufbereitungsflamme über ein Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt, dann kann die Aufbereitungsflamme an dem Axialkolbenmotor konstruktiv entsprechend einfach erzeugt und bereitgestellt werden.
[21] Liegt der Anteil an Kraftstoff, der durch das Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer beziehungsweise in die Aufbereitungskammer gebracht wird, unter 10% der gesamten Kraftstoffmenge, die in die Brennkammer eingebracht wird, kann der Axialkolbenmotor besonders kraftstoffsparend betrieben werden, da auf diese Weise nur ein Mindestmaß an Kraftstoff für die Vorbereitung der Verbrennung, nämlich die vorbereitende Zerlegung genutzt wird, während der Rest des Kraftstoffes zur Leistung der gewünschten Arbeit zur Verfügung steht. Hierbei ist insbesondere auch zu berücksichtigen, dass der für die Aufbereitung genutzte Kraftstoff dem Prozess letztlich genauso energetisch zur Verfügung steht und entsprechend für den Pro- zess genutzt wird. Durch den zweistufigen Ansatz ist jedoch gewährleistet, dass die Zerlegung des zur Arbeitsleistung genutzten Kraftstoffes bereits erfolgt bzw. weit fortgeschritten ist, bis dieser entzündet wird, was die Effektivität des Gesamtprozesses erhöht.
[22] Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in die Aufbereitungskammer eine Aufbereitungsdüse mündet, über welche der Kraftstoff in der Aufbereitungskammer erhitzt werden kann. Insbesondere, wenn mittels der Aufbereitungsdüse Verbrennungsluft oder ein Verbrennungsluft-Kraftstoff-Gemisch in die Aufbereitungskammer aufgegeben wird, kann der über eine Hauptdüse ebenfalls in die Aufbereitungskammer aufgegebene Kraftstoff konstruktiv besonders einfach im Bereich der Aufbereitungskammer erhitzt, vorzugsweise sogar thermisch zerlegt, und der Hauptbrennkammer zugeleitet werden. Je nach konkreter Prozessführung kann hierbei da aus der Aufbereitungsdüse in die Aufbereitungskammer geleitete Verbrennungsluft- Kraftstoff-Gemisch bzw. sonstige Gasgemisch oder Gas derart dosiert werden, dass in der Aufbereitungskammer ausreichende Temperaturen herrschen, um eine Aufbereitung des übrigen Kraftstoffs, beispielsweise eine thermische Zerlegung, sicherzustellen.
[23] Um ein Kraftstoff-Luft-Gemisch besonderes verlustfrei und entsprechend vorteilhaft in die Brennkammer des Axialkolbenmotors einleiten oder einspritzen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Aufbereitungskammer parallel zu einer Hauptbrennrichtung in der Brennkammer ausgerichtet ist. Dieses führt insbesondere dazu, dass der Strom aus Verbrennungsgasen gleichförmig ausgebildet ist und auf verschiedene Zylinder entsprechend gleichförmig verteilt werden kann.
[24] Ist die Aufbereitungskammer koaxial zu einer Symmetrieachse der Brennkammer ausgerichtet, die parallel zu Hauptbrennrichtung in der Brennkammer liegt, kann der Strom aus Verbrennungsgasen entsprechend gleichförmig ausgebildet werden.
[25] Das Luft-Kraftstoff-Gemisch aus der Aufbreitungskammer kann in der Hauptbrennkammer besonders vorteilhaft mit Verbrennungsluft vermischt werden, wenn die Aufbereitungskammer einen kleineren Durchmesser als die Brennkammer aufweist. Hierbei sollte die Hauptbrennkammer in ihrem Volumen nur soviel größer wie die Aufbereitungskammer sein, dass ein ungestörter Strom aus der Aufbereitungskammer unter ergänzender Zufuhr von Verbrennungsluft durch die Hauptbrennkammer in die Zylinder ausgebildet werden kann, um eine unnötige Expansion in der Hauptbrennkammer zu verhindern, die an sich zu Verlusten führen würde, da die Arbeit eigentlich in de Zylinder geleistet werden soll.
[26] Es versteht sich, dass eine derartige Aufbereitungskammer vielfältig gestaltet sein kann. Idealerweise umfasst die Aufbereitungskammer eine Vor- und eine Hauptkammer. Während beispielsweise in die Vorkammer der Aufbereitungskammer die Hauptdüse und/oder die Aufbereitungsdüse münden können, kann in der Hauptkammer der Aufbereitungskammer etwa eine Zündung und/oder eine Vorverbrennung stattfinden.
[27] Mündet vorzugsweise sowohl die Hauptdüse als auch die Aufbereitungsdüse im Bereich der Vorkammer in die Aufbereitungskammer, können die in die Aufbereitungskammer aufgegebenen Gemische bereits in der Hauptkammer der Aufbereitungskammer außergewöhnlich gut aufbereitet vorliegen.
[28] Sowohl die Hauptdüse als auch die Aufbereitungsdüse können auf geringem Bauraum vorteilhaft in die Aufbereitungskammer beziehungsweise in die Vorkammer der Aufbereitungskammer münden, wenn die Vorkammer der Aufbreitungskammer konisch ausgebildet ist und sich zur Hauptkammer hin erweitert. Hierbei wird auch dem Umstand Rechnung getragen, dass die Gasmenge durch die Addition der Volumenströme aus Hauptdüse und Aufbereitungsdüse ansteigt.
[29] Nicht nur in diesem Zusammenhang sieht eine vorteilhafte weitere Ausführungsvariante dementsprechend vor, dass sich die Vorkammer zur Hauptkammer hin erweitert. Mittels einer derartigen Erweiterung kann eine Vermischung der durch die Hauptdüse und durch die Aufbereitungsdüse aufgegebenen Gemische nochmals verbessert werden.
[30] Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn sich die Strahlrichtung der Aufbereitungsdüse und die Strahlrichtung der Hauptdüse in der Vorkammer schneiden. Hierdurch kann eine besonders gute und innige Vermischung der durch die Hauptdüse einerseits und durch die Aufbereitungsdüse andererseits aufgegebenen Gemische erzielt werden.
[31] Eine bevorzugte Ausführungs Variante sieht vor, dass einer durch eine Hauptdüse in die Hauptbrennkammer eingeleitete Kraftstoffmenge entsprechende Luftmenge in die Hauptbrennkammer hinter einer Aufbereitungskammer eingeleitet wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein Aufbereitungsprozess des Kraftstoffes in der Aufbereitungskammer zuverlässig durchgeführt werden kann, ohne dass bereits eine Verbrennung der durch die Hauptdüse der Hauptbrennkammer aufgegebenen Luft erfolgt.
[32] Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der Axialkolbenmotor eine separate Luftzufuhr zur Brennkammer aufweist. Die separate Luftzufuhr kann baulich besonders einfach bereitgestellt werden, wenn an einer Düse, vorzugsweise eine Aufbereitungsdüse, einen Löcherkranz für eine Luftzufuhr aufweist. Ebenso kann die Luftzufuhr jedoch auch durch separate Kanäle, die in entsprechende Öffnungen oder separate Düsen in einer Brennkammer münden, realisiert werden. [33] Hierbei sei betont, dass die Bezeichnungen „vor" und „hinter" sich jeweils auf die Hauptbrennrichtung bzw. auf die Volumenstromrichtung durch die Düsen oder Kammern beziehen. Ebenso ist zu betonen, dass in vorliegendem Zusammenhang jeweils von Verbrennungsluft bzw. Luft die Rede ist, welche die Verbrennung des Kraftstoffes bedingen soll. Andererseits versteht es sich, dass vorliegende Erfindung für alle Kraftstoffe, die mit einer zweiten Komponente unter eine Redoxreaktion exothermisch reagieren, entsprechend vorteilhaft umgesetzt werden kann.
[34] Eine weitere Lösung der vorliegenden Aufgabe schlägt einem Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer vor, die mittels einer keramischen Baugruppe isoliert ist, wobei die keramische Baugruppe luftgekühlt ist. Ist die keramische Baugruppe luftgekühlt, kann der thermische Haushalt der Brennkammer des Axialkolbenmotors wesentlich besser gesteuert werden. Insofern kann hierdurch auch die Lebensdauer des Axialkolbenmotors verbessert werden. Insbesondere kann die auf diese Weise erhitzte Luft zur Verbrennung genutzt werden, wodurch sich der Wirkungsgrad, in Abweichung von entsprechend wassergekühlten Brennkammern, weiter erhöhen lässt. Auch lässt sich eine Luftkühlung im Bereich der Brennkammer, insbesondere einer keramischen Brennkammer, einfacher beherrschen.
[35] Speziell in diesem Zusammenhang wird die Aufgabe der Erfindung weiterhin von einem Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer gelöst, die mittels einer keramischen Baugruppe isoliert ist, wobei die keramische Baugruppe rohrartig ausgebildet und von einem Rohr mit einer Profilierung, vorzugsweise mit einem Gewinde, umgeben ist. Eine derartige Profilierung kann eine Oberflächenvergrößerung erzielen, wodurch eine Kühlung der keramischen Baugruppe wesentlich verbessert werden kann. Insbesondere kann hierdurch auch die Lebensdauer des Axialkolbenmotors erhöht werden, da hierbei der thermische Haushalt an dem Axialkolbenmotor verbessert werden kann.
[36] Eine diesbezüglich verbesserte Ausführungsvariante sieht vor, dass das profilierte Rohr beidseits profiliert, der Einfachheit halber beidseits mit einem Gewinde versehen ist. Hierdurch kann das profilierte Rohr mit einer größeren Kontaktfläche mit der keramischen Brennkammer des Axialkolbenmotors in Kontakt stehen bzw. und ggf. sogar verschraubt wer- den. Ein Gewinde hat darüber hinaus den Vorteil, dass es auf baulich einfache Weise einen gleichförmigen Luftstrom gewährleisten kann.
[37] Auch wird die Aufgabe der Erfindung unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung entsprechend des verstehend Aufgeführten von einem Axialkolbenmotor gelöst, bei welchem verdichte Prozessluft zur Kühlung, insbesondere zur Kühlung einer Brennkammer, genutzt wird. Beispielsweise kann diese verdichtete Prozessluft das vorstehend beschriebene profilierte Rohr umspülen und hierbei zusätzlich kühlen. Zudem kann eine derart verdichtete Prozessluft am Axialkolbenmotor in einem ausreichenden Maß bereits vorliegen, sodass diese sogleich vorteilhaft zur Kühlung des Axialkolbenmotors genutzt werden kann.
[38] Ein Kühleffekt kann weiter verbessert werden, wenn der Prozessluft Wasser aufgegeben wird. Sind an dem Axialkolbenmotor geeignete Mittel zum Aufgeben von Wasser in eine Prozessluft des Axialkolbenmotors vorgesehen, kann der Prozessluft Wasser auch gut dosierbar beigemengt werden.
[39] Nicht nur unmittelbar um die Brennkammer herum kann die Prozessluft hervorragend zum Kühlen eingesetzt werden. Insbesondere kann das Wasser kumulativ bzw. alternativ hierzu vor bzw. bei dem Verdichten der Prozessluft oder auch eines Kraftstoff-Luft-Gemisches aufgegeben werden. Es verbleibt dann genügend Zeit, die mit Wasser angereicherte Prozessluft zu Erwärmen, um den Wirkungsgrad des Axialkolbens zu maximieren, wobei hierzu insbesondere Abwärme aus dem Verbrennungsprozess, beispielsweise aus Kühlungsprozessen entsprechend genutzt werden kann. Auch die Restwärme des Abgases kann dementsprechend genutzt werden.
[40] Vorteilhafter Weise wird das Wasser in einen Verdichtungszylinder gespritzt, wodurch eine gleichförmige Verteilung des Wassers gewährleistet werden kann.
[41] Wird darüber hinaus die Wassermenge proportional zur Kraftstoffmenge gesteuert, kann das Wasser auch im Verbrennungsprozess entsprechend vorteilhaft genutzt werden. Insoweit kann ein Einspritzen einer zu hohen Wassermenge vermieden werden, sodass die Gefahr verringert werden kann, dass der Axialkolbenmotor bei einer geringeren Arbeitsleistung zu stark gekühlt wird. Insbesondere kann das Wasser im Verbrennungsprozess auch als Reagenz und/oder Katalysator genutzt werden, um beispielsweise eine chemische Umsetzung uner- wünschter Abgasbestandteile zu gewährleisten. Auch die hierdurch benötigte Wassermenge entspricht vorteilhafter Weise der jeweils umgesetzten Kraftstoffmenge.
[42] Je nach konkreter Prozessführung kann das Wasser auch termisch bereits aufgespalten werden, bevor es in die Hauptbrennkammer gelangt. Dieses kann beispielsweise ebenfalls in der Aufbereitungskammer geschehen. Andererseits kann die Aufspaltung auch chemisch oder katalytisch und/oder an anderer Stelle, beispielsweise in Zufuhrkanälen oder in unmittelbarer Umgebung von Einströmöffnungen in die Brennkammer, erfolgen.
[43] Kumulativ wird die Aufgabe der Erfindung von einem Axialkolbenmotor mit einer kontinuierlichen Verbrennung gelöst, bei welchem aus einer Brennkammer ausströmendes Arbeitsmedium über wenigstens einen Schusskanal sukzessive wenigstens zwei Arbeitszylindern zugeführt wird, wobei je Arbeitszylinder ein Schusskanal vorgesehen ist, der über einen Steuerkolben geschlossen und geöffnet werden kann. Mittels der Steuerkolben können die Schusskanäle zwischen einer Brennkammer und Arbeitszylindern einerseits besonders dicht verschlossen und andererseits sehr schnell wieder geöffnet werden, was beispielsweise durch Drehschieber oder rotierende Schusskanäle, die bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind, nicht möglich ist. Insofern kann allein hierdurch der Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors verbessert werden. Derartige Steuerkolben können zudem baulich besonders einfach und robust einen Schusskanal verschließen und wieder frei geben, wodurch auch die Lebensdauer des Axialkolbenmotors weiter erhöht werden kann.
[44] Beispielsweise kann der Steuerkolben eine im Wesentlichen radial gerichtete Hubbewegung ausführen, um einen Schusskanal wieder freigeben zu können. In einer diesbezüglich bevorzugten Ausführungsform führen die Steuerkolben eine im Wesentlichen radial gerichtete Hubbewegung aus, so dass axial Bauraum gespart werden kann. Führt ein Steuerkolben alternativ eine im Wesentlichen axial gerichtete Hubbewegung aus, also eine im Wesentlichen axial gerichtete Hubbewegung, kann eine Kühlung der Steuerkolben einfacher realisiert werden. Insofern ist zwischen diesen Lösungen je nach konkreter Umsetzung zu wählen, wobei auch eine zwischen axial und radial liegende Hubbewegung, also in einem Winkel, gewählt werden kann, was jedoch baulich in der Regel zu komplexeren und mithin kostspieligeren Ergebnissen führt. [45] In diesem Zusammenhang sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass der Steuerkolben wassergekühlt ist, wodurch ein Überhitzen besonders effektiv vermieden werden kann, da die Steuerkolben im Schusskanal besonders hohen Temperaturen ausgesetzt sind..
[46] Die Steuerkolben können in einer bevorzugten Ausführungsform hydraulisch oder pneumatisch angetrieben werden, so dass sich sehr schnelle Verschlusszeiten bzw. Bewegungsabläufe der Kolben realisieren lassen. Alternativ kann der Steuerkolben desmodromisch angetrieben ist. Bei einem desmodromischen Antrieb kann der Steuerkolben einen Schusskanal selbst bei hohen Drehzahlen immer betriebssicher und außergewöhnlich dicht verschließen.
[47] Ist der Steuerkolben über eine Kurvenbahn angetrieben, kann er besonders schnell beschleunigt und verzögert werden. Insbesondere lässt sich hierbei ein desmodromischer Antrieb besonders gut praktisch umsetzten.
[48] Weist ein Kolbendeckel des Steuerkolbens einen größeren Durchmesser als der Schlusskanal auf, kann die Wärmebelastung des Steuerkolbens weitaus vorteilhafter verringert werden.
[49] Eine besonders einfache Befestigung und Führung des Steuerkolbens kann insbesondere durch Gleitsteine oder Gleitlager realisiert werden, wodurch der Steuerkolben in einer bevorzugten Ausführungsform zugleich drehgesichert werden kann. Eine außergewöhnlich gute Abdichtung hinsichtlich des Steuerkolbens kann erzielt werden, wenn der Steuerkolben einen Steuerkolbenring trägt. Weist der Steuerkolbenring einen Schlitz auf, kann die Dichtungsfunktion des Steuerkolbenrings weiter verbessert werden, da sich der Steuerkolbenring an die baulichen Gegebenheiten, insbesondere an einen Steuerkolbenzylinder, insbesondere wenn er mit Druck beaufschlagt wird, besser anpassen kann.
[50] Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn auch der Steuerkolbenring drehgesichert ist, da sich hierdurch die Dichtungsfunktion an dem Steuerkolben nochmals verbessern lässt.
[51] Weiter Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Erläuterung anliegender Zeichnung beschrieben, in welcher beispielhaft ein erstes Ausführungsbeispiel eines Axialkolbenmotors dargestellt ist. [52] In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 schematisch einen Axialkolbenmotor im Längsschnitt;
Figur 2 schematisch den Axialkolbenmotor nach der Figur 1 im Querschnitt entlang der
Linie IM; Figur 3 schematisch eine vergrößerte Darstellung des Schusskanalringes aus der Figur
1; Figur 4 schematisch einen Längsschnitt durch einen Steuerkolben alternativ zu dem
Steuerkolben nach den Figuren 1 und 2; und Figur 5 schematisch einen Querschnitt durch den Steuerkolben nach der Figur 4 entlang der Linie V-V.
[53] Der in der Figur 1 dargestellte Axialkolbenmotor 1 weist eine Brennkammer 2 auf, in welcher ein Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet und verbrannt werden kann. Vorteilhafter Weise arbeitet der Axialkolbenmotor 1 hierbei mit einer zwei Stufenverbrennung. Hierzu weist die Brennkammer 2 einen ersten Bereich 3 und einen zweiten Bereich 4 auf, in die Kraftstoff und/oder Luft eingespritzt werden können. Insbesondere in dem ersten Bereich in 3 kann ein Anteil einer Verbrennungsluft des Axialkolbenmotors 1 eingeleitet werden, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der Anteil der Verbrennungsluft kleiner als 15% der gesamten Verbrennungsluft eingestellt werden kann.
[54] Durch die beiden Bereiche 3 und 4 kann die Brennkammer 2 des Axialkolbenmotors 1 in eine Aufbereitungskammer 5 und eine Hauptbrennkammer 6 unterteilt werden.
[55] Die Aufbereitungskammer 5 weist einen kleineren Durchmesser auf als die Hauptbrennkammer 6, wobei die Aufbereitungskammer 5 zusätzlich noch in eine Vorkammer 7 und in eine Hauptkammer 8 unterteilt ist. Die Vorkammer 7 ist hierbei konisch ausgebildet und erweitert sich zur Hauptkammer 8 hin.
[56] An die Aufbereitungskammer 5, insbesondere an die Vorkammer 7 der Aufbereitungskammer 5, ist einerseits eine Hauptdüse 9 und andererseits eine Aufbereitungsdüse 10 angeschlossen. Mittels der Hauptdüse 9 und der Aufbereitungsdüse 10 kann ein Kraftstoff in die Brennkammer 2 eingeleitet werden, wobei der Kraftstoff, welcher mittels der Aufbereitungsdüse 10 eingespritzt wird, bereits mit Luft vermischt wird bzw. ist. [57] Die Hauptdüse 9 ist parallel zu einer Hauptbrennrichtung 11 in der Brennkammer 2 an dem Axialkolbenmotor 1 ausgerichtet. Darüber hinaus ist die Hauptdüse 9 koaxial zu einer Symmetrieachse 12 der Brennkammer 2, die parallel zur Hauptbrennrichtung 11 in der Brennkammer 2 liegt, ausgerichtet.
[58] Die Aufbereitungsdüse 10 ist gegenüber der Hauptdüse 9 in einem Winkel 13 ausgerichtet. Insofern schneidet sich eine Strahlrichtung 14 der Aufbereitungsdüse 10 mit einer Strahlrichtung 15 der Hauptdüse 9 in einem Schnittpunkt 16.
[59] Die Aufbereitungskammer 5, in welche sowohl die Hauptdüse 9 als auch die Aufbereitungsdüse 10 hinein gerichtet sind, öffnet sich zu der Hauptbrennkammer 6 hin. In die Aufbereitungskammer 5 wird ohne weitere Luftzufuhr Kraftstoff aus der Hauptdüse 9 eingespritzt. Dieser wird in der Aufbereitungskammer 5 bereits vorerhitzt, idealerweise thermisch zerlegt.
[60] Hierzu wird die der die Hauptdüse 9 durchströmenden Kraftstoffmenge entsprechende Luftmenge in die Hauptbrennkammer 6 hinter einer Aufbreitungskammer 5 eingeleitet, wozu eine separate Luftzufuhr 17 vorgesehen ist, welche im Wesentlichen in die Hauptbrennkammer 6 mündet. Die separate Luftzufuhr 17 ist hierzu an eine Prozessluftzufuhr 18 angeschlossen, wobei von erster eine weitere Luftzufuhr 19 mit Luft versorgt werden kann, welche hierbei einen Löcherkranz 20 mit Luft versorgt. Der Löcherkranz 20 ist hierbei der Aufbereitungsdüse 10 zugeordnet, sodass der mit der Aufbereitungsdüse 10 eingespritzte Kraftstoff zusätzlich mit Prozessluft in die Vorkammer 7 der Aufbereitungskammer 5 eingespritzt werden kann.
[61] Die Brennkammer 2, insbesondere die Hauptbrennkammer 6 der Brennkammer 2, weist eine keramische Baugruppe 21 auf, welche luftgekühlt ist. Die keramische Baugruppe 21 umfasst hierbei eine keramische Brennkammerwand 22 auf, welche von einem profilierten Rohr 23 umgegeben ist. Um dieses profilierte Rohr 23 erstreckt sich eine Kühlluftkammer 24, die über eine Kühlluftkammerzufuhr 25 mit der Prozessluftzufuhr 18 wirkverbunden ist.
[62] Des Weiteren weist der Axialkolbenmotor 1 an sich bekannte Arbeitszylinder 30 auf (siehe insbesondere Figur 2), in welchen Arbeitskolben 31 vor und zurück bewegt werden können. [63] Mittels der Arbeitskolben 31 werden Verdichterkolben 32 des Axialkolbenmotors 1 angetrieben werden, die in geeigneten Verdichterzylindern 33 des Axialkolbenmotors 1 entsprechend bewegt werden können. Die Arbeitskolben 31 stehen hierbei jeweils mittels eines Pleuels 34 mit den Verdichterkolben 32 in Verbindung, wobei zwischen dem Arbeitskolben 31 und dem Pleuel 34 sowie zwischen dem Verdichterkolben 32 und dem Pleuel 34 jeweils ein Pleuellaufrad 35 angeordnet ist. Jeweils zwischen zwei Pleuellaufrädern 35 eingeschlossen ist eine Antriebskurvenbahn 36, welche an einem Antriebskurvenbahnträger 37 geführt ist. Der Brennkammer 2 gegenüberliegend weist der Axialkolbenmotor 1 eine Antriebswelle 38 auf, mittels welcher die von dem Axialkolbenmotor 1 erzeugte Leistung abgegeben werden kann. In an sich bekannter Weise erfolgt in den Verdichterkolben 32 eine Verdichtung der Prozessluft, ggf. auch einschließlich eingespritzten Wassers, was ggf. zur einerzusätzlichen Abkühlung führt, wodurch jedoch ggf. die Abgase in einem Wärmetauscher wesentlich tiefer abgekühlt werden können, wenn die Prozessluft über einen derartigen Wärmetauscher vorgewärmt zur Brennkammer 2 geführt werden soll, wobei die Prozessluft durch Kontakt mit weiteren Baugruppen des Axialkolbenmotors 1, die gekühlt werden müssen, weiter vorgewärmt bzw. erhitzt werden kann, wie bereits vorstehend beschrieben. Die auf diese Weise verdichtete und erhitzte Prozessluft wird dann der Brennkammer 2 in bereits erläuterter Weise aufgegeben.
[64] Jeder der Arbeitszylinder 30 ist über einen Schusskanal 39 mit der Brennkammer 2 des Axialkolbenmotors 1 verbunden, sodass das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus der Brennkammer 2 über den Schusskanal 39 in den Arbeitszylinder 30 gelangen und dort den Arbeitskolben 31 antreiben kann.
[65] Insofern kann das aus der Brennkammer 2 ausströmende Arbeitsmedium über wenigstens einen Schusskanal 39 sukzessive wenigstens zwei Arbeitszylindern 30 zugeführt werden, wobei je Arbeitszylinder 30 ein Schusskanal 39 vorgesehen ist, der über einen Steuerkolben 40 geschlossen und geöffnet werden kann. Somit ist auch die Anzahl der Steuerkolben 40 des Axialkolbenmotors 1 von der Anzahl der Arbeitszylinder 30 vorgegeben.
[66] Ein Verschließen des Schusskanals 39 geschieht hierbei im Wesentlichen über den Steuerkolben 40 auch mit seinem Kolbendeckel 41. Angetrieben wird der Steuerkolben 40 mittels einer Steuerkolbenkurvenbahn 42, wobei ein Abstandhalter 43 für die Steuerkolbenkurven- bahn 42 zu der Antriebswelle 38 vorgesehen ist, der insbesondere auch einer thermischen Entkopplung dient. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Steuerkolben 40 eine im Wesentlichen axial gerichtete Hubbewegung 44 durchführen. Jeder Steuerkolben 40 ist hierzu mittels nicht bezifferter Gleitsteine, die in der Steuerkolbenkurvenbahn 42 gelagert sind, geführt, wobei die Gleitsteine jeweils einen Sicherungsnocken aufweisen, der in einer nicht bezifferten Führungsnut hin und her läuft und ein Drehen der Steuerungskolben 40 verhindert.
[67] Da der Steuerkolben 40 im Bereich des Schusskanals 39 mit dem heißen Arbeitsmedium aus der Brennkammer 2 in Kontakt kommt, ist es vorteilhaft, wenn der Steuerkolben 40 wassergekühlt ist. Hierzu weist der Axialkolbenmotor 1, insbesondere im Bereich des Steuerkolbens 40, eine Wasserkühlung 45 auf, wobei die Wasserkühlung 45 innere Kühlkanäle 46, mittlere Kühlkanäle 47 und äußere Kühlkanäle 48 umfasst. Derart gut gekühlt kann der Steuerkolben 40 betriebssicher in einem entsprechenden Steuerkolbenzylinder 49 bewegt werden.
[68] Die Schusskanäle 39 und die Steuerkolben 40 können an dem Axialkolbenmotor 1 konstruktiv besonderes einfach bereitgestellt werden, wenn der Axialkolbenmotor 1 einen Schusskanalring 50 aufweist, wie er insbesondere in der Figur 3 illustriert ist.
[69] Der Schusskanalring 50 weist hierbei eine Mittelachse 51 auf, um welche konzentrisch herum insbesondere die Teile der Arbeitszylinder 30 und der Steuerkolbenzylinder 49 des Axialkolbenmotors 1 angeordnet sind. Zwischen jedem Arbeitszylinder 30 und Steuerkolbenzylinder 49 ist ein Schusskanal 39 vorgesehen, wobei jeder Schusskanal 39 räumlich mit einer Ausnehmung 52 (siehe Figur 3) eines Brennkammerbodens 53 (siehe Figur 1) der Brennkammer 2 des Axialkolbenmotors 1 verbunden ist. So kann das Arbeitsmedium aus der Brennkammer 2 heraus über die Schusskanäle 39 in die Arbeitszylinder 30 gelangen und dort Arbeit verrichten, mittels welcher auch die Verdichterzylinder 33 des Axialkolbenmotors 1 bewegt werden können. Es versteht sich, dass je nach konkreter Ausgestaltung noch Beschichtungen und Einsätze vorgesehen sein können, um den Schusskanalring 50 bzw. sein Material vor einem direktem Kontakt mit korrosiven Verbrennungsprodukten oder aber mit zu hohen Temperaturen zu schützen.
[70] Der in den Figuren 4 und 5 exemplarisch dargestellte alternative Steuerkolben 60 weist ein Laufrad 61 für die Steuerkolbenkurvenbahn 37 des Axialkolbenmotors 1 auf. Das Laufrad 61 ist ebenso wie eine als Kugel 62 ausgebildete Drehsicherung 63 an einem dem Kolbendeckel 41 abgewandten Ende 64 des Steuerkolbens 60 vorgesehen. Die Kugel 62 kann vorteilhafter Weise vorliegend auch als Längsführung des Steuerkolbens 60 dienen. Darüber hinaus umfasst der Steuerkolben 60 einen Kolbenring 65, der direkt unterhalb des Kolbendeckels 41 sitzt. Der Kolbenring 65 ist mittels einer Kolbenringsicherung 66 an dem Steuerkolben 60 gesichert. Zwischen dem Kolbenring 65 und der Kugel 62 ist noch ein Druckausgleich 67 für den Steuerkolben 60 vorgesehen.
Bezugszeichenliste:
1 Axialkolbenmotor 34 Pleuel
2 Brennkammer 35 Pleuellaufrad
3 erster Bereich 36 Antriebskurvenbahn
4 zweiter Bereich 37 Antriebskurvenbahnträger
5 Aufbereitungskammer 38 Antriebswelle
6 Hauptbrennkammer 39 Schusskanal
7 Vorkammer 40 Steuerkolben
8 Hauptkammer 41 Kolbendeckel des Steuerkolbens
9 Hauptdüse 42 Steuerkolbenkurvenbahn
10 Aufbereitungsdüse 43 Abstandhalter für Steuerkolbenkur-
11 Hauptbrennrichtung venbahnen
12 Symmetrieachse 44 axialgerichtete Hubbewegung
13 Winkel 45 Wasserkühlung
14 Strahlrichtung der Aufbereitungsdüse 46 innere Kühlkanäle
15 Strahlrichtung der Hauptdüse 47 mittlere Kühlkanäle
16 Schnittpunkt 48 äußere Kühlkanäle
17 separate Luftzufuhr 49 Steuerkolbenzylinder
18 Prozessluftzufuhr 50 Schusskanalring
19 weitere Luftzufuhr 51 Mittelachse
20 Löcherkranz 52 Ausnehmung
21 keramische Baugruppe 53 Brennkammerboden
22 keramische Brennkammerwand 60 alternativer Steuerkolben
23 profiliertes Rohr 61 Laufrad
24 Kühlluftkammer 62 Kugel
25 Kühlluftkammerzufuhr 63 Drehsicherung
30 Arbeitszylinder 64 abgewandtes Ende
31 Arbeitskolben 65 Kolbenring
32 Verdichterkolben 66 Kolbenringsicherung
33 Verdichterzylinder 67 Druckausgleich

Claims

Patentansprüche:
1. Axialkolbenmotor (1) mit einer Brennkammer (2), die mit einer Zweistufenverbrennung arbeitet.
2. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenn- kammer (2) zwei Bereiche (3, 4) aufweist, in die ein Kraftstoff und/oder Luft eingespritzt wird.
3. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (2) einen ersten Bereich (3) aufweist, in welchem ein Anteil der Verbrennungsluft eingeleitet wird, und in welchem eine Aufbereitungsdüse (10) eine entsprechende Menge Kraftstoff einspritzt.
4. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbren- nungsluftanteü kleiner als 50 % der gesamten Verbrennungsluft, vorzugsweise kleiner als 15 %, insbesondere kleiner als 10 %, ist.
5. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Hauptdüse (9) und eine Nebendüse, beispielsweise eine Aufbereitungsdüse (10).
6. Axialkolbenmotor (1) mit einer Brennkammer (2), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, in welche über eine Hauptdüse (9) Kraftstoff und über eine Aufbereitungsdüse (10) Kraftstoff, der mit Luft vermischt wird bzw. ist, einspritzbar ist.
7. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hauptdüse (9) parallel zu einer Hauptbrennrichtung (11) in der Brennkammer (2) ausgerichtet ist.
8. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptdüse (9) koaxial zu einer Symmetrieachse (12) der Brennkammer (2) ausgerichtet ist, die parallel zur Hauptbrennrichtung (11) in der Brennkammer (2) liegt.
9. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufbereitungsdüse (10) in einem Winkel (13) zur Hauptdüse (9) ausgerichtet ist.
10. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahl- richtung (14) der Aufbereitungsdüse (10) die Strahlrichtung (15) der Hauptdüse (9) schneidet.
11. Axialkolbenmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Aufbereitungskammer (5), in welche sowohl eine Hauptdüse (9) als auch eine Aufbereitungsdüse (10) gerichtet sind und welche sich zu einer Hauptbrennkammer (6) hin öffnet.
12. Axialkolbenmotor (1) nach einer der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Aufbereitungskammer (5), in welche das Abgas bzw. ein Kraftstoff-Luft- Gemisch aus einer Aufbereitungsdüse (10) eingeleitet und in welchen ohne Luftzufuhr Kraftstoff aus einer Hauptdüse (9) eingespritzt wird.
13. Axialkolbenmotor (1) mit einer Brennkammer (2, 6) und einer der Brennkammer (2, 6) vorgeschalteten Aufbereitungskammer (5), in welche über eine Hauptdüse (9) Kraftstoff aufgegeben wird, welcher in der Aufbereitungskammer (5) erhitzt, vorzugsweise thermisch zerlegt, wird.
14. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in die Aufbereitungskammer (5) eine Aufbereitungsdüse (10) mündet, über welche der
Kraftstoff in der Aufbereitungskammer (5) erhitzt werden kann.
15. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungskammer (5) parallel zu einer Hauptbrennrichtung (11) in der Brennkammer (2) ausgerichtet ist.
16. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungskammer (5) koaxial zu einer Symmetrieachse (12) der Brennkammer (2, 6) ausgerichtet ist, die parallel zur Hauptbrennrichtung (11) in der Brennkammer (2, 6) liegt.
17. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungskammer (5) einen kleineren Durchmesser als die Brennkammer (2, 6) aufweist.
18. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungskammer (5) eine Vorkammer (7) und eine Hauptkammer (8) umfasst.
19. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Strahlrichtung (14) einer Aufbereitungsdüse (10) und die Strahlrichtung (15) der
Hauptdüse (9) in der Vorkammer (7) schneiden.
20. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorkammer (7) zur Hauptkammer (8) erweitert.
21. Axialkolbenmotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass einer durch eine Hauptdüse (9) in die Hauptbrennkammer (6) eingeleitete Kraftstoffmenge entsprechende Luftmenge in die Hauptbrennkammer (6) hinter einer Aufbereitungskammer (7) eingeleitet wird.
22. Axialkolbenmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine separate Luftzufuhr (17) zur Brennkammer (2).
23. Axialkolbenmotor (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Düsen (9, 10), vorzugsweise eine Aufbereitungsdüse ■ (10), einen Löcherkranz (20) für eine Luftzufuhr (19) aufweist.
24. Axialkolbenmotor (1) mit einer Brennkammer (2), die mittels einer keramischen Baugruppe (21) isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Baugruppe (21) luftgekühlt ist.
25. Axialkolbenmotor (1) mit einer Brennkammer (2), die mittels einer keramischen Baugruppe (21) isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Baugruppe (21) rohrartig ausgebildet und von einem Rohr (23) mit einer Profilierung, vorzugsweise mit einem Gewinde, umgeben ist.
26. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das profilierte Rohr (23) beidseits profiliert ist, vorzugsweise beidseits mit einem Gewinde versehen ist.
27. Axialkolbenmotor (1), dadurch gekennzeichnet, dass verdichtete Prozessluft zur
Kühlung, insbesondere zur Kühlung einer Brennkammer (2), genutzt wird.
28. Axialkolbenmotor (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessluft Wasser aufgegeben wird.
29. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser vor bzw. bei dem Verdichten aufgegeben wird.
30. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser in einen Verdichtungszylinder (33) gespritzt wird.
31. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassermenge proportional zur Kraftstoffmenge gesteuert wird.
32. Axialkolbenmotor (1) mit kontinuierlicher Verbrennung, bei welchem aus einer Brennkammer (2) ausströmendes Arbeitsmedium über wenigstens einen Schusskanal (39) sukzessive wenigstens zwei Arbeitszylindern (30) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass je Arbeitszylinder (30) ein Schusskanal (39) vorgesehen ist, der über einen Steuerkolben (40; 60) geschlossen und geöffnet werden kann.
33. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (40; 60) eine im Wesentlichen radial gerichtete Hubbewegung ausführt.
34. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (40; 60) eine im Wesentlichen axial gerichtete Hubbewegung (44) ausführt.
35. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (40; 60) wassergekühlt ist.
36. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (40; 60) desmodromisch angetrieben ist.
37. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (40; 60) über eine Kurvenbahn angetrieben ist.
38. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolbendeckel (41) des Steuerkolbens (40; 60) einen größeren Durchmesser als der Schusskanal (39) aufweist.
39. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (40; 60) drehgesichert ist.
40. Axialkolbenmotor (1) nach einem der Ansprüche 32 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (40, 60) einen Steuerkolbenring (65) trägt.
41. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuer- kolbenring (65) einen Schlitz aufweist.
42. Axialkolbenmotor (1) nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolbenring (65) drehgesichert ist.
43. Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors (1), dadurch gekennzeichnet, dass Kraftstoff in einem ersten Schritt zerlegt und anschließend zur Verbrennung mit Pro- zessluft in Kontakt gebracht wird.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerlegung des Kraftstoffs thermisch erfolgt.
45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Energie für die Zerlegung durch eine Aufbereitungsflamme bereitgestellt wird.
46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitungsflamme über ein Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt wird.
47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Kraftstoff, der durch das Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Brennkammer (2) bzw. in die Aufbereitungskammer (5) gebracht wird, unter 10% der gesamten Kraftstoffmenge ist, die in die Brennkammer (2) eingebracht wird.
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