EP2711500A2

EP2711500A2 - Axial piston motor

Info

Publication number: EP2711500A2
Application number: EP13004435.7A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Rohs
Original assignee: GETAS Gesellschaft fuer Themodynamische Antriebssysteme mbH
Current assignee: GETAS Gesellschaft fuer Themodynamische Antriebssysteme mbH
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2028-11-10
Also published as: RU2490488C2; JP2011503412A; RU2010118716A; CN103334833A; EP2711500B1; KR20100093554A; CN101932792B; EP2711499A2; EP2220341A2; JP5598763B2; EP2220341B1; BRPI0817366A2; CN101932792A; DE112008003003A5; CN103334833B; WO2009062473A3; US20100258065A1; KR101514859B1; EP2711500A3; US20180128204A1

Abstract

The engine (1) has a combustion chamber (2) designed to operate with a two-stage combustion, where a fuel-air-mixture is ignited and burned in the combustion chamber. The combustion chamber is divided into a processing chamber (5) and a main combustion chamber (6) through areas (3, 4), where the processing chamber has smaller diameter than the main chamber. A main nozzle (9) and a processing nozzle (10) are attached to the processing chamber, where the main nozzle is arranged coaxial to a symmetry axis of the combustion chamber. An independent claim is also included for a method for operating an axial piston engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer. Insbesondere 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.The invention relates to an axial piston motor with a combustion chamber. In particular, the invention relates to an axial piston engine with continuous combustion, in which from a combustion chamber effluent working fluid via at least one firing channel successively at least two working cylinders is supplied.

Gattungsgemäße Axialkolbenmotoren sind beispielsweise in der EP 1 035 310 A2 offenbart und daher aus dem Stand der Technik bereits bekannt.Generic axial piston motors are for example in the EP 1 035 310 A2 disclosed and therefore already known from the prior art.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Axialkolbenmotor mit einem optimierten Wirkungsgrad bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an axial piston motor with an optimized efficiency.

Als Lösung wird ein Axialkolbenmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Unteransprüchen.As a solution, an axial piston motor with the features of claim 1 is proposed. Further advantageous embodiments can be found in the following description and in the dependent claims.

Für einen optimierten Wirkungsgrad kann ein Axialkolbenmotor mit einer Hauptdüse, einer Nebendüse und einer Brennkammer vorgesehen sein, 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.For an optimized efficiency, an axial piston motor may be provided with a main nozzle, a sub-nozzle and a combustion chamber, which operates with a 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.

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.For this purpose, it is structurally particularly advantageous if the combustion chamber has two areas, in which a fuel and / or air is injected. Here, the fuel and the air can be injected together or separately into the different areas of the combustion chamber.

Insbesondere in diesem Zusammenhang sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass die Brennkammer einen ersten Bereich aufweist, in welchem ein Anteil der Verbrennungsluft 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.In particular, in this context, a preferred embodiment provides that the combustion chamber has a first region in which a portion of the combustion air is introduced and in which a treatment nozzle injects a corresponding amount of fuel. Through 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.

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.In particular, it is advantageous if the combustion air fraction, which is introduced as an additional proportion in the first region, less than 50% of the total combustion air, preferably less than 15%, in particular less than 10%, is. 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.

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.In particular, a fuel can be injected into the combustion chamber of the axial piston motor particularly well if the axial piston engine has a main nozzle and a secondary nozzle. Depending on the configuration of the combustion of the fuel or a corresponding fuel-air mixture could be injected by means of such a main nozzle and a fuel-air mixture in the combustion chamber. The main nozzle therefore 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.

Speziell in diesem Zusammenhang kann für einen optimierten Wirkungsgrad ein Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer vorgesehen sein, 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 vorgenannte Vorteil gilt insbesondere auch unabhängig von der Verwendung einer Zweistufenverbrennung bzw. einer zwei Bereiche aufweisenden Brennkammer.Specifically, in this connection, for an optimized efficiency, an axial piston motor with a combustion chamber can be provided, into which fuel can be injected via a main nozzle and fuel which is or is mixed with air via a treatment nozzle. Advantageously, by means of such a treatment nozzle, 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 Allocation, 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 aforesaid advantage also applies, in particular, independently of the use of a two-stage combustion or of a combustion chamber having two regions.

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.If the main nozzle is aligned parallel to a main combustion direction in the combustion chamber, the fuel can be injected so particularly well into the combustion chamber that it can ignite and burn exceptionally effectively. In particular, 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. In this way, 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.

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.It is also advantageous if 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.

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.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.

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.Furthermore, it is advantageous if 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 into the combustion chamber through the treatment nozzle Fuel-air mixture, for example, in the field of an antechamber of a processing chamber already swirled particularly well together and can be mixed.

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.In order to be able to advantageously introduce both the fuel from the main nozzle and the fuel-air mixture from the treatment nozzle into the combustion chamber, it is advantageous if the axial-piston engine has a treatment chamber into which both a main nozzle and a treatment nozzle are directed 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.

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.In order to be able to introduce an already preheated fuel into the combustion chamber, it is advantageous if the axial piston engine has a treatment chamber into which the exhaust gas or a fuel-air mixture is introduced from a treatment nozzle and into which fuel is injected from a main nozzle without air supply ,

Des Weiteren kann für einen optimierten Wirkungsgrad ergänzend bzw. alternativ ein Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer und einer der Brennkammer vorgeschalteten Aufbereitungskammer vorgesehen sein, 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.Furthermore, for optimized efficiency, an axial piston motor with a combustion chamber and a treatment chamber upstream of the combustion chamber can be provided, into which fuel is fed via a main nozzle, which is heated, preferably already thermally decomposed, in the processing chamber. Already by means of such a treatment chamber, 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. In particular, a sufficient and advantageous two-stage combustion can already be realized and permanently ensured on an axial piston engine.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass für einen optimierten Wirkungsgrad dementsprechend auch ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors sich dadurch auszeichnen kann, dass 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.It should be noted at this point that, for optimized efficiency, a method for operating an axial-piston engine can accordingly be distinguished in that fuel is decomposed in a first step and then brought into contact with process air for combustion. Advantageously, the decomposed fuel can react more effectively with the process air, so that the combustion process is correspondingly more effective.

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 Zerlegungsprozess, wie beispielsweise elktrolytische oder kathalytische Prozesse kumulativ bzw. alternativ in einer entsprechenden Aufbereitungskammer zur Anwendung kommen können.Further, it is advantageous if 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. On the other hand, it is understood that other decomposition process, such as elktrolytische or kathalytische processes cumulatively or alternatively can be used in a corresponding processing chamber.

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.It is understood that such heat for the thermal decomposition of the fuel 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.

Wird die Aufbereitungsflamme über ein Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt, dann kann die Aufbereitungsflamme an dem Axialkolbenmotor konstruktiv entsprechend einfach erzeugt und bereitgestellt werden.If the conditioning flame is generated by means of a fuel-air mixture, then the conditioning flame can be constructively produced and provided in accordance with the design of the axial piston engine.

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 Prozess 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.If the proportion of fuel that is brought into the combustion chamber or into the treatment chamber by the fuel-air mixture is less than 10% of the total amount of fuel that is introduced into the combustion chamber, the axial-piston engine can be operated in a particularly fuel-efficient manner, since 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. It should also be taken into account in particular that the fuel used for the treatment is ultimately just as energetically available to the process and used accordingly for the process. However, 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.

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.In addition, it is proposed that a treatment nozzle opens into the processing chamber, via which the fuel can be heated in the processing chamber. In particular, if combustion air or a combustion air-fuel mixture is introduced into the processing chamber by means of the treatment nozzle, the can via a Main nozzle also charged in the processing chamber fuel design particularly simple in the treatment chamber heated, preferably even thermally decomposed, and the main combustion chamber are fed. Depending on the specific process control, combustion air / fuel mixture or other gas mixture or gas passed from the treatment nozzle into the processing chamber can be metered in such a way that sufficient temperatures prevail in the treatment chamber to ensure that the remaining fuel, for example a thermal decomposition, is treated ,

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.In order to be able to inject or inject a fuel-air mixture into the combustion chamber of the axial-piston engine in a particularly lossless and correspondingly advantageous manner, it is advantageous if the processing chamber is aligned parallel to a main combustion direction in the combustion chamber. This leads in particular to the fact that the flow of combustion gases is uniform and can be distributed uniformly according to different cylinders.

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.If the treatment chamber is aligned coaxially to a symmetry axis of the combustion chamber, which is parallel to the main combustion direction in the combustion chamber, the flow of combustion gases can be made uniform according to.

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.The air-fuel mixture from the Aufbreitungskammer 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. Here, 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.

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.It is understood that such a processing chamber can be designed in many ways. Ideally, the treatment chamber comprises a pre-chamber and a main chamber. For example, while 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.

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.If preferably both the main nozzle and the treatment nozzle in the region of the pre-chamber enter the processing chamber, the mixtures introduced into the processing chamber can already be in an extraordinarily well-prepared state in the main chamber of the processing chamber.

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.Both the main nozzle and the treatment nozzle can advantageously lead to a small space in the processing chamber or in the antechamber of the processing chamber when the antechamber of the Aufbreitungskammer is conical and widens towards the main chamber. Here, 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.

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.Not only in this context, an advantageous further embodiment accordingly provides that the pre-chamber widens towards the main chamber. By means of such an extension, a mixing of the discontinued by the main nozzle and the preparation nozzle mixtures can be further improved.

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.Moreover, it is advantageous if the jet direction of the preparation 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.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante 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.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.

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.In particular, in this context, it is advantageous if 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. Likewise, the air supply can however Also be realized by separate channels, which open into corresponding openings or separate nozzles in a combustion chamber.

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.It should be emphasized that the terms "before" and "behind" refer respectively to the main combustion direction and to the flow direction through the nozzles or chambers. Likewise, it should be emphasized that in the present context in each case of combustion air or air is mentioned, which is to require the combustion of the fuel. On the other hand, it should be understood that for all fuels that exothermically react with a second component under a redox reaction, the present invention can be advantageously reacted accordingly.

Auch kann für einen optimierten Wirkungsgrad ein Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer vorgesehen sein, 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.Also, for optimized efficiency, an axial piston motor may be provided with a combustion chamber 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.

Speziell in diesem Zusammenhang kann für einen optimierten Wirkungsgrad weiterhin ein Axialkolbenmotor mit einer Brennkammer vorgesehen sein, 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.Especially in this context, an axial piston motor with a combustion chamber can be further provided for optimized efficiency, which is isolated by a ceramic assembly, the ceramic assembly is tubular and surrounded by a tube with a profiling, preferably with a thread. Such a profiling can achieve an increase in surface area, as a result of which cooling of the ceramic assembly can be substantially improved. In particular, 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.

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 werden. Ein Gewinde hat darüber hinaus den Vorteil, dass es auf baulich einfache Weise einen gleichförmigen Luftstrom gewährleisten kann.An embodiment improved in this respect provides that the profiled tube is profiled on both sides, for simplicity on both sides is provided with a thread. This allows the profiled tube with a larger contact surface with the ceramic Combustion chamber of the axial piston motor are in contact or and possibly even screwed. A thread also has the advantage that it can ensure a uniform air flow in a structurally simple manner.

Auch kann für einen optimierten Wirkungsgrad unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung entsprechend des vorstehend Aufgeführten ein Axialkolbenmotor vorgesehen sein, 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.Also may be provided for optimized efficiency independently of the other features of the present invention according to the above an axial piston motor, in which compressed process air for cooling, in particular for cooling a combustion chamber, is used. For example, this compressed process air can flow around the profiled tube described above and additionally cool it. In addition, 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.

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.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.

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.Not only directly around the combustion chamber, the process air can be used excellently for cooling. In particular, 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.

Vorteilhafter Weise wird das Wasser in einen Verdichtungszylinder gespritzt, wodurch eine gleichförmige Verteilung des Wassers gewährleistet werden kann.Advantageously, the water is injected into a compression cylinder, whereby a uniform distribution of the water can be ensured.

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 unerwünschter Abgasbestandteile zu gewährleisten. Auch die hierdurch benötigte Wassermenge entspricht vorteilhafter Weise der jeweils umgesetzten Kraftstoffmenge.Moreover, if the amount of water is controlled proportionally to the amount of fuel, the water can also be used advantageously in the combustion process. In that regard, an injection of an excessively high amount of water can be avoided, so that the risk can be reduced that the axial piston motor at a lower workload too is strongly cooled. In particular, the water can also be used in the combustion process as a reagent and / or catalyst to ensure, for example, a chemical reaction of undesirable exhaust gas constituents. The amount of water required thereby corresponds advantageously to the amount of fuel converted in each case.

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.Depending on the specific process control, the water can also be split up 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.

Kumulativ kann für einen optimierten Wirkungsgrad ein Axialkolbenmotor mit einer kontinuierlichen Verbrennung vorgesehen sein, 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.Cumulatively can be provided for optimized efficiency, an axial piston motor with a continuous combustion 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 which can be closed and opened via a 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.

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.For example, the control piston can execute a substantially radially directed lifting movement in order to be able to release a firing channel again. In a preferred embodiment, the control piston carry out a substantially radially directed lifting movement, so that axial space can be saved. If 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. In this respect, to choose between these solutions depending on the specific implementation, with a between axial and radial stroke, ie at an angle, are selected which, however, usually leads to more complex and costlier results.

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..In this context, a further 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.

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.In a preferred embodiment, the control pistons can be driven hydraulically or pneumatically, so that very fast shutter speeds or sequences of movements of the pistons can be realized. Alternatively, the 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.

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.If the control piston is driven via a curved path, it can be accelerated and decelerated particularly quickly. In particular, a desmodromic drive can be implemented particularly well in practice.

Weist ein Kolbendeckel des Steuerkolbens einen größeren Durchmesser als der Schlusskanal auf, kann die Wärmebelastung des Steuerkolbens weitaus vorteilhafter verringert werden.If a piston cover of the control piston has a larger diameter than the closing channel, the heat load of the control piston can be reduced much more advantageously.

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.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.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn auch der Steuerkolbenring drehgesichert ist, da sich hierdurch die Dichtungsfunktion an dem Steuerkolben nochmals verbessern lässt.In addition, it is advantageous if the control piston ring is secured against rotation, as this can be improved by the sealing function on the control piston again.

Weiter Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Erläuterung anliegender Zeichnung beschrieben, in welcher beispielhaft ein erstes Ausführungsbeispiel eines Axialkolbenmotors dargestellt ist.Further advantages, objects and features of the present invention will be described with reference to the following attached drawing in which, by way of example, a first embodiment of an axial piston motor is shown.

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 II-II;
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.

In the drawing show:

FIG. 1: schematically an axial piston motor in longitudinal section;
FIG. 2: schematically the axial piston motor after the FIG. 1 in cross-section along the line II-II;
FIG. 3: schematically an enlarged view of the Schusskanalringes from the FIG. 1 ;
FIG. 4: schematically a longitudinal section through a control piston as an alternative to the control piston after the FIGS. 1 and 2 ; and
FIG. 5: schematically a cross section through the control piston of Figure 4 along the line VV.

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.The Indian FIG. 1 illustrated axial piston engine 1 has a combustion chamber 2, in which a fuel-air mixture can be ignited and burned. Advantageously, the axial piston engine 1 operates in this case with a two-stage combustion. For this purpose, the combustion chamber 2 has a first region 3 and a second region 4, into which fuel and / or air can be injected. In particular, in the first region in FIG. 3, 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.

Durch die beiden Bereiche 3 und 4 kann die Brennkammer 2 des Axialkolbenmotors 1 in eine Aufbereitungskammer 5 und eine Hauptbrennkammer 6 unterteilt werden.Through the two areas 3 and 4, the combustion chamber 2 of the axial piston motor 1 can be divided into a treatment chamber 5 and a main combustion chamber 6.

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.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.

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.To the treatment chamber 5, in particular to the antechamber 7 of the treatment chamber 5, on the one hand a main nozzle 9 and on the other hand, a treatment nozzle 10 is connected. By means of the main nozzle 9 and the treatment nozzle 10, 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.

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.The main nozzle 9 is aligned parallel to a main combustion direction 11 in the combustion chamber 2 on the axial piston motor 1. In addition, 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.

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.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.

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.The processing chamber 5, into which both the main nozzle 9 and the treatment nozzle 10 are directed, opens to the main combustion chamber 6. In the processing chamber 5 fuel from the main nozzle 9 is injected without further air supply. This is already preheated in the treatment chamber 5, ideally thermally decomposed.

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.For this purpose, 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 deposition chamber 5, for which purpose a separate air supply 17 is provided, which opens substantially 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.

Die Brennkammer 2, insbesondere die Hauptbrennkammer 6 der Brennkammer 2, weist eine keramische Baugruppe 21 auf, welche luftgekühlt ist. Die keramische Baugruppe 21 weist 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.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 has a ceramic combustion chamber wall 22, which of a profiled tube 23 is surrounded. 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.

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.Furthermore, the axial piston motor 1 has known working cylinders 30 (see in particular FIG FIG. 2 ), in which working piston 31 can be moved back and forth.

Mittels der Arbeitskolben 31 werden Verdichterkolben 32 des Axialkolbenmotors 1 angetrieben, 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 einer zusätzlichen 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.By means of the working piston 31, 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. 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. Opposite the combustion chamber 2, 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. In known manner, in the compressor piston 32, 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 preheated such a heat exchanger to the combustion chamber 2 to be performed, 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. The compressed and heated in this way process air is then abandoned the combustion chamber 2 in the manner already explained.

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.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.

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.In this respect, 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 via a control piston 40th closed and can be opened. Thus, the number of control pistons 40 of the axial piston motor 1 is predetermined by the number of working cylinders 30.

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 Steuerkolbenkurvenbahn 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.A closing of the firing channel 39 takes place here essentially via the control piston 40 with its piston cover 41. The control piston 40 is driven by means of a control piston cam track 42, wherein a spacer 43 is provided for the control piston cam track 42 to the drive shaft 38, in particular also a thermal decoupling serves. In the present embodiment, 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.

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.Since the 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. For this purpose, 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.

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.The shot channels 39 and the control piston 40 can be provided on the axial piston motor 1 structurally particularly simple if the axial piston motor 1 has a firing channel ring 50, as in particular in the FIG. 3 is illustrated.

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.The firing channel ring 50 in this case has a central axis 51 around which concentric around the particular parts of the working cylinder 30 and the control piston cylinder 49 of the axial piston motor 1 are arranged. Between each working cylinder 30 and control piston cylinder 49, a firing channel 39 is provided, each firing channel 39 spatially with 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 is connected. Thus, the working fluid from the combustion chamber 2 out through the shot channels 39 into the working cylinder 30 and perform work there, by means of which also the compressor cylinder 33 of the axial piston motor 1 can be moved. It is understood that, depending on the specific design coatings and inserts may be provided to protect the firing channel ring 50 and its material from direct contact with corrosive combustion products or at too high temperatures.

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-venbahnen 11 Hauptbrennrichtung 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 The exemplary illustrated in Figures 4 and 5 alternative control piston 60 has an impeller 61 for the control piston cam 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. In addition, 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. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 axial piston motor 34 pleuel 2 combustion chamber 35 Pleuellaufrad 3 first area 36 Drive cam 4 second area 37 Drive cam carrier 5 preparation chamber 38 drive shaft 6 main combustion chamber 39 firing channel 7 antechamber 40 spool 8th main chamber 41 Piston cover of the control piston 9 Main Jet 42 Spool cam track 10 regeneration injector 43 Spacer for control piston curves 11 Main focal direction 12 axis of symmetry 44 axially directed lifting movement 13 angle 45 water cooling 14 Beam direction of the treatment nozzle 46 internal cooling channels 15 Beam direction of the main nozzle 47 medium cooling channels 16 intersection 48 outer cooling channels 17 separate air supply 49 Control piston cylinder 18 Process air supply 50 Shot channel ring 19 additional air supply 51 central axis 20 holes wreath 52 recess 21 ceramic assembly 53 combustion chamber base 22 ceramic combustion chamber wall 60 alternative control piston 23 profiled tube 61 Wheel 24 Cooling air chamber 62 Bullet 25 Cooling air supply chamber 63 rotation 30 working cylinder 64 opposite end 31 working piston 65 piston ring 32 pistons compressor 66 Piston ring assurance 33 compression cylinder 67 pressure equalization

Claims

Axial piston engine (1) with continuous combustion, wherein from a combustion chamber (2) effluent working medium via at least one firing channel (39) successively at least two working cylinders (30) is fed, characterized in that per working cylinder (30) has a firing channel (39) is that can be closed and opened via a control piston (40; 60).

Axial piston engine (1) according to claim 1, characterized in that the control piston (40; 60) executes a substantially radially directed lifting movement.

Axial piston engine (1) according to claim 1, characterized in that the control piston (40; 60) carries out a substantially axially directed stroke movement (44).

Axial piston engine (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control piston (40; 60) is water-cooled.

Axial piston engine (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control piston (40; 60) is desmodromisch driven.

Axial piston engine (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control piston (40; 60) is driven via a curved path.

Axial piston engine (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a piston cover (41) of the control piston (40; 60) has a larger diameter than the firing channel (39).

Axial piston engine (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the control piston (40; 60) is secured against rotation.

Axial piston engine (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the control piston (40, 60) carries a control piston ring (65).

Axial piston engine (1) according to claim 9, characterized in that the control piston ring (65) has a slot.

Axial piston engine (1) according to claim 9 or 10, characterized in that the control piston ring (65) is secured against rotation.

Axial piston engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber (2) operates with a two-stage combustion.

Axial piston engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the combustion chamber (2) via a main nozzle (9) and fuel via a treatment nozzle (10) fuel, which is mixed with air, is injectable, and preferably a quantity of air corresponding to the quantity of fuel introduced through the main nozzle (9) into the main combustion chamber (6) is introduced into the main combustion chamber (6) behind a treatment chamber (7).

Axial piston engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber (2) by means of a ceramic assembly (21) is isolated, which is air-cooled and / or tubular and surrounded by a tube (23) with profiling.

Axial piston engine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that compressed process air for cooling, in particular for cooling the combustion chamber (2), used and / or the process air water is given up.