DE102017124411A1

DE102017124411A1 - axial piston motor

Info

Publication number: DE102017124411A1
Application number: DE102017124411.5A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Rohs
Original assignee: GETAS Gesellschaft fuer Themodynamische Antriebssysteme mbH
Current assignee: GETAS Gesellschaft fuer Themodynamische Antriebssysteme mbH
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2018-05-09

Abstract

Um bei einem Axialkolbenmotor auch bei verhältnismäßig hohen Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad zu ermöglichen und das Risiko der Erzeugung von Kohlenmonoxid bzw. die Menge unverbrannter bzw. nicht vollständig verbrannter Kohlenwasserstoffe zu reduzieren, kann bei einem Axialkolbenmotor (i) eine Brennkammer eine Brennkammerwandung aufweisen und wenigstens eine der Schusskanäle über einen in der Brennkammerwandung sitzendes Tellerventil, (ii) einer der Schusskanäle über ein hängendes Tellerventil und/oder (iii) wenigstens einer der Schusskanäle über ein Tellerventil mit einem sich mit einer Komponente in Richtung des Arbeitshubs von Arbeitskolben erstreckenden Ventilschaft öffen- und schließbar sein.In order to allow good efficiency in an axial piston engine even at relatively high speeds and to reduce the risk of generating carbon monoxide or the amount of unburned or incompletely burned hydrocarbons, in an axial piston engine (i) a combustion chamber may have a combustion chamber wall and at least one the firing channels via a poppet valve seated in the combustion chamber wall, (ii) one of the firing channels via a suspended poppet valve and / or (iii) at least one of the firing channels via a poppet valve with a valve stem extending with a component in the direction of the working piston of the working piston be closable.

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung.The invention relates to an axial piston engine with internal continuous combustion.

Derartige Axialkolbenmotoren weisen eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindern mit in diesen hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle auf, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer über öffen- und schließbare Schusskanäle mit den Arbeitszylindern verbunden ist. Entsprechende Axialkolbenmotoren mit innerer kontinuierlicher Verbrennung finden sich beispielsweise in der EP 1 035 310 A2 , der EP 2 711 499 A2 , der WO 2011/009455 A2 , der WO 2012/107013 A2 und auch in der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 118 237 , wobei dort jeweils Schieber, seien es Drehschieber oder Schieberkolben, zum Öffnen bzw. Schließen der Schusskanäle benutzt werden.Such Axialkolbenmotoren have a continuously operating combustion chamber, a number of working cylinders with reciprocating in this reciprocating working piston and an output shaft, wherein the combustion chamber and the output shaft coaxial with each other on a central axis and the working cylinders are arranged around the central axis and wherein the combustion chamber is connected via openable and closable shot channels with the working cylinders. Corresponding axial piston engines with internal continuous combustion can be found, for example, in US Pat EP 1 035 310 A2 , of the EP 2 711 499 A2 , of the WO 2011/009455 A2 , of the WO 2012/107013 A2 and also in the still unpublished German patent application DE 10 2015 118 237 , where each slide, be it rotary valve or spool, be used to open or close the shot channels.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Axialkolbenmotor bereitzustellen, der auch bei verhältnismäßig hohen Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad aufweist und bei dem das Risiko der Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) bzw. die Menge unverbrannter bzw. nicht vollständig verbrannter Kohlenwasserstoffe (CH), beispielsweise durch Quentch-Phänomene, möglichst reduziert ist.It is an object of the invention to provide an axial piston motor which has a good efficiency even at relatively high speeds and in which the risk of generating carbon monoxide (CO) or the amount of unburned or incompletely burned hydrocarbons (CH), for example by Quentch Phenomena, is as reduced as possible.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Axialkolbenmotor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.The object of the invention is achieved by an axial piston engine having the features of independent claim 1. Further, possibly also independent thereof, advantageous embodiments can be found in the subclaims and the following description.

Hierbei geht die Erfindung von der Grunderkenntnis aus, dass - entgegen aller bisheriger Annahmen - durchaus auch Tellerventile zum Öffnen und Schließen wenigstens eines der Schusskanäle genutzt werden können, insbesondere wenn noch ergänzende Maßnahmen zur Reduktion der Risikos der Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) bzw. der Menge unverbrannter bzw. nicht vollständig verbrannter Kohlenwasserstoffe (CH) getroffen werden. Derartige Maßnahmen können in der Vermeidung von Toträumen zwischen der Brennkammer und den Tellerventilen als Grundidee zusammengefasst werden.The invention is based on the basic knowledge that - contrary to all previous assumptions - certainly poppet valves for opening and closing at least one of the weft channels can be used, especially if additional measures to reduce the risk of generating carbon monoxide (CO) or the Amount of unburned or incompletely burned hydrocarbons (CH). Such measures can be summarized in the prevention of dead spaces between the combustion chamber and the poppet valves as a basic idea.

An sich ist die Verwendung von Tellerventilen bei Kurbelwellenmotoren, und nicht bei Axialkolbenmotoren, mit innerer kontinuierlicher Verbrennung seit 1910 aus der US 972,504 oder auch seit 1925 aus veröffentlichten GB 63 53 bekannt. Jedoch lassen die dort vorgesehenen, langen Schusskanäle zwischen Brennkammer und Arbeitszylinder hohe Wirkungsgrade in keinster Weise vermuten und führen insbesondere zu Schusskanalausgestaltungen, die eine hohe Anzahl möglicher Toträume erwarten lassen.In itself, the use of poppet valves in crankshaft engines, and not in axial piston engines, with internal continuous combustion since 1910 from the US 972,504 or published since 1925 GB 63 53 known. However, there provided, long shot channels between combustion chamber and cylinder high efficiencies in any way suspect and lead in particular to Schusskanalausfaltungen that can expect a high number of possible dead spaces.

In konkreter Umsetzung kann sich ein Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindern mit in diesen hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer über öffen- und schließbare Schusskanäle mit den Arbeitszylindern verbunden ist, dadurch auszeichnen, dass die Brennkammer eine Brennkammerwandung aufweist und wenigstens einer der Schusskanäle über ein in der Brennkammerwandung sitzendes Tellerventil öffen- und schließbar ist, um auch bei verhältnismäßig hohen Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad aufzuweisen und das Risiko der Erzeugung von Kohlenmonoxid bzw. die Menge unverbrannter bzw. nicht vollständig verbrannter Kohlenwasserstoffe möglichst zu reduzieren. Durch die Anordnung des Tellerventils in der Brennkammerwandung können Toträume vor dem Tellerventil auf ein Minimum reduziert werden, wobei das Tellerventil auch bei hohen Drehzahlen anders als die bekannten Schieberanordnungen, einen hohen Wirkungsgrad ermöglichen kann.In concrete implementation, an axial piston internal combustion engine, comprising a continuously operating combustion chamber, a number of working cylinders with reciprocating in this working piston and an output shaft, wherein the combustion chamber and the output shaft coaxial with each other on a central axis and the working cylinder to the central axis are arranged around and wherein the combustion chamber is connected to the working cylinders via openable and closable shot channels, characterized in that the combustion chamber has a combustion chamber wall and at least one of the shot channels can be opened and closed via a poppet valve seated in the combustion chamber wall To have a good efficiency at relatively high speeds and to reduce the risk of generating carbon monoxide or the amount of unburned or incompletely burned hydrocarbons as possible. The arrangement of the poppet valve in the combustion chamber wall dead spaces in front of the poppet valve can be reduced to a minimum, the poppet valve, even at high speeds unlike the known slide arrangements, can allow high efficiency.

Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann sich ein Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindern mit in diesem hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer über öffen- und schließbare Schusskanäle mit den Arbeitszylindern verbunden ist, dadurch auszeichnen, dass wenigstens einer der Schusskanäle über ein hängendes Tellerventil öffen- und schließbar ist, um auch bei verhältnismäßig hohen Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad aufzuweisen und das Risiko der Erzeugung von Kohlenmonoxid bzw. die Menge unverbrannter bzw. nicht vollständig verbrannter Kohlenwasserstoffe möglichst zu reduzieren. Hierbei ermöglicht das Tellerventil wiederum einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad, während durch die hängende Ausgestaltung in Richtung des höheren Drucks, also in Richtung der Brennkammer die Gefahr etwaiger Toträume, die beispielsweise durch eine Ventilschaft bedingt sein könnten, vermieden werden, da sich bei hängenden Tellerventilen der Ventilschaft in Richtung der Niederdruckseite, also vom Tellerventil aus gesehen in Richtung des Arbeitszylinders erstreckt und mithin die Tellerfläche der Brennkammer zugewandt ist.Cumulatively or alternatively, an axial piston internal continuous combustion engine comprising a continuously operating combustion chamber, a number of working cylinders having reciprocating in this reciprocating working piston and an output shaft, wherein the combustion chamber and the output shaft coaxial with each other on a central axis and the Working cylinder are arranged around the central axis and wherein the combustion chamber is connected via openable and closable shot channels with the working cylinders, characterized in that at least one of the weft channels via a suspended poppet valve can be opened and closed, even at relatively high speeds good efficiency and reduce as much as possible the risk of carbon monoxide production or the amount of unburnt or incompletely burned hydrocarbons. In this case, the poppet valve in turn allows a relatively high efficiency, while the hanging configuration in the direction of the higher pressure, ie in the direction of the combustion chamber, the risk of possible dead spaces, which could be caused for example by a valve stem, are avoided, as in hanging poppet valve stem in the direction of the low pressure side, so seen from the poppet valve in the direction of Working cylinder extends and thus faces the plate surface of the combustion chamber.

Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann sich ein Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindern mit in diesen hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer über öffen- und schließbare Schusskanäle mit den Arbeitszylinder verbunden ist, dadurch auszeichnen, dass wenigstens einer der Schusskanäle über ein Tellerventil mit einem sich mit einer Komponente in Richtung des Arbeitshubs der Arbeitskolben erstreckenden Ventilschaft öffen- und schließbar ist, um auch bei verhältnismäßig Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad aufzuweisen und das Risiko der Erzeugung von Kohlenmonoxid bzw. die Menge unverbrannter bzw. nicht vollständig verbrannter Kohlenwasserstoffe zu reduzieren. Hierbei ermöglicht auch in diesem Zusammenhang das Tellerventil einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad bei höheren Drehzahlen, während die Ausrichtung des Ventilschafts in Richtung des Arbeitshubs der Arbeitskolben, also entgegengesetzt des Rückhubs der Arbeitskolben, dementsprechend dafür sorgt, dass der Teller des Tellerventils in Richtung der Brennkammer weist, was dementsprechend, wie bereits vorstehend dargelegt, das Risiko von Toträumen minimiert.Cumulatively or alternatively, an axial piston internal continuous combustion engine comprising a continuously operating combustion chamber, a plurality of working cylinders having reciprocating working pistons and an output shaft, the combustion chamber and the output shaft being coaxial with each other on a central axis and Working cylinders are arranged around the central axis and wherein the combustion chamber is connected via openable and closable shot channels with the working cylinder, characterized in that at least one of the shot channels open via a poppet valve with a valve shaft extending with a component in the direction of the working stroke of the working piston valve stem. and is closable to have a good efficiency even at relatively high speeds and to reduce the risk of generating carbon monoxide or the amount of unburned or incompletely burned hydrocarbons. In this connection, the poppet valve also permits relatively high efficiency at higher rotational speeds, while the orientation of the valve stem in the direction of the working piston, ie opposite the return stroke of the working piston, accordingly ensures that the plate of the poppet valve points in the direction of the combustion chamber. which accordingly minimizes the risk of dead space, as already explained above.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Strömungsverhältnisse bei kontinuierlich arbeitenden Brennkammern, wie sie bei Motoren mit innerer kontinuierlicher Verbrennung zu finden sind, in keiner Weise zu vergleichen sind mit den Verhältnissen bei Motoren, bei denen bei jedem Hub eine Zündung und mithin eine Explosion erfolgt. Letzteres bedingt - naturgemäß - eine in einem Zylinder wandernde und sich ausbreitende Flamme mit einer einhergehenden Druckwelle, während sich bei einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer bis hin zu den Ventilen in den Schusskanälen auch entsprechend kontinuierliche Verhältnisse ausbilden und auch bereits heiße Gase durch die Schusskanäle in den Arbeitszylinder gelangen, was bei Motoren, in welchen erst in den Arbeitszylindern eine Zündung erfolgt, gänzlich anders abläuft.In this context, it should be noted that the flow conditions in continuously operating combustion chambers, such as those found in internal continuous combustion engines, are in no way comparable with those of engines in which there is an ignition and therefore an explosion at each stroke he follows. The latter requires - naturally - a flame traveling in a cylinder and propagating flame with a concomitant pressure wave, while in a continuous combustion chamber to the valves in the shot channels also form correspondingly continuous conditions and also hot gases through the firing channels in the working cylinder arrive, which runs completely differently with engines, in which only in the working cylinders an ignition takes place.

Obgleich die Tellerventile somit unmittelbar einen Heißgasstrom ausgesetzt sind, der, je nach konkreter Ausgestaltung durchaus weit über 1.000°C betragen kann, da die Temperatur an der Brennkammerwand durchaus ungefähr 2.200°C beträgt, ist es technisch umsetzbar, dass die Ventile nicht überhitzen. Es hat sich überraschender Weise herausgestellt, dass trotz dieser hohen Temperaturen durchaus Tellerventile, die eine verhältnismäßig kleine Masse haben und bei denen die Wärme zunächst nur über den Ventilschaft abgeführt werden kann, dennoch zur Anwendung kommen können, wenn, wie im praktischen Versuch dann auch nachzuvollziehen ist, die Ventilöffnungszeiten nicht zu lang sind und das entsprechende Tellerventil über geeignete Maßnahmen ergänzend gekühlt werden kann.Although the poppet valves are thus exposed directly to a hot gas flow, which, depending on the specific embodiment may well be well over 1,000 ° C, since the temperature at the combustion chamber wall is quite about 2,200 ° C, it is technically feasible that the valves do not overheat. It has surprisingly been found that despite these high temperatures certainly poppet valves, which have a relatively small mass and in which the heat can be dissipated initially only on the valve stem, yet can be used if, then, as in the practical experiment then is, the valve opening times are not too long and the corresponding poppet valve can be additionally cooled by appropriate measures.

Vorzugsweise liegen die Ventilöffnungszeiten unter 20° insbesondere unter 18°, wobei sich in praktischer Ausführung Ventilöffnungszeiten um 12,5°, beispielsweise in einem Intervall zwischen 10° und 15°, als vorteilhaft erwiesen haben. Dieses ermöglichst ausreichend kurze Öffnungszeiten, damit nicht zu viel thermische Energie beim Umströmen der Tellerventile auf diese übertragen wird, wobei Öffnungszeiten unter 6° insbesondere unter 8° bereits zu Wirkungsgradverringerungen führen können, wenn auf Grund der dann verhältnismäßig kurzen Öffnungszeiten nur sehr wenig Heißgase durch das Tellerventil und den zugehörigen Schusskanal in den jeweiligen Arbeitszylinder gelangen. In diesem Zusammenhang sei ergänzend ausgeführt, dass die letztlichen Öffnungszeiten, wenn sie auch in Winkelgraden angegeben sind, von der Drehgeschwindigkeit des Axialkolbenmotors abhängen, was jedoch dann lediglich ein Umrechnung bedingt.Preferably, the valve opening times are below 20 °, in particular below 18 °, with valve opening times of 12.5 °, for example, in an interval between 10 ° and 15 °, have proven to be advantageous in a practical embodiment. This allows sufficiently short opening times, so that too much thermal energy is not transferred when flowing around the poppet valves, with opening times below 6 °, especially below 8 ° already can lead to efficiency reductions, if due to the then relatively short opening times only very little hot gases through the Poppet valve and the associated firing channel get into the respective working cylinder. In this context, it should be additionally stated that the final opening times, even if they are given in angular degrees, depend on the rotational speed of the axial-piston motor, which, however, then only requires a conversion.

Vorzugsweise weist das Tellerventil einen wassergekühlten Ventilsitz auf, sodass bei geschlossenem Tellerventil das Tellerventil über seinen Ventilsitz gekühlt werden kann. Ergänzend hierzu können aber auch weitere Maßnahmen, wie beispielsweise eine Befüllung des Tellerventils mit einem bei Betriebstemperatur des Axialkolbenmotors flüssigen Metall oder ähnliche Maßnahmen, die bei herkömmlichen Motoren im Hochleistungsbereich zur Kühlung von Tellerventilen bekannt sind, zur Anwendung kommen.Preferably, the poppet valve has a water-cooled valve seat, so that when the poppet valve is closed, the poppet valve can be cooled via its valve seat. In addition to this, however, other measures, such as filling the poppet valve with a liquid at the operating temperature of the axial piston motor metal or similar measures that are known in conventional engines in the high performance area for cooling poppet valves, are used.

Der wassergekühlte Ventilsitz lässt sich besonders einfach umsetzen, wenn das Tellerventil in der Brennkammerwandung, insbesondere auch im Brennkammerboden, sitzt, da in der Regel die Brennkammerwandung, und dementsprechend auch der zugehörige Brennkammerboden, ohnehin wassergekühlt ist.The water-cooled valve seat is particularly easy to implement when the poppet valve in the combustion chamber, especially in the combustion chamber floor, sitting, as usually the combustion chamber, and accordingly also the associated combustion chamber floor, is already water cooled.

Es versteht sich, dass - je nach konkreter Umsetzung - das Tellerventil auch in einer Seitenwandung der Brennkammer, also in einem Wandbereich der Brennkammerwandung, angeordnet sein kann, die bzw. der eine Oberflächenkomponente parallel zur Zentralachse aufweist. Ebenso kann das Tellerventil bzw. können die Tellerventile in einen Übergangsbereich zwischen Brennkammerboden und Seitenwand der Brennkammer angeordnet sein, wobei es dann darauf ankommt, wie der Ventilschaft in geeigneter Weise und insbesondere in Abstimmung mit den übrigen Baugruppen des Axialkolbenmotors ausgerichtet und angesteuert werden kann. Im konkreten ist es jedoch denkbar, dass die Ventilschäfte auch mit einer radialen Komponente nach außen weisen, wobei sie dann, ggf., an den Arbeitszylindern entsprechend vorbeigeführt werden müssen bzw. in den Zwischenräumen zwischen den Arbeitszylindern vorgesehen sein sollten. Zur Ansteuerung der Ventile bieten sich insbesondere mechanische Ansteuerungen an, wie sie an sich in ähnlicher Form bereits für die bekannten Schiebeanordnungen zur Anwendung kommen. Alternativ können auch hydraulische oder pneumatische bzw. elektromotorische oder elektromagnetische Antriebe für die Tellerventile vorgesehen sein, insbesondere wenn die geometrischen Verhältnisse eine effektive Anstellsteuerung mittels mechanischer Mittel erschweren.It is understood that - depending on the concrete implementation - the poppet valve can also be arranged in a side wall of the combustion chamber, ie in a wall region of the combustion chamber, which or has a surface component parallel to the central axis. Likewise, the poppet valve or the poppet valves can be arranged in a transition region between the combustion chamber bottom and side wall of the combustion chamber, it then depends on how the valve stem in a suitable manner and in particular in coordination with the other modules of the Axial piston motor can be aligned and controlled. In concrete terms, however, it is conceivable that the valve stems also point outwards with a radial component, in which case they must, if appropriate, be guided past the working cylinders or should be provided in the intermediate spaces between the working cylinders. For controlling the valves, in particular, mechanical controls are available, as they are already used in a similar form for the known sliding arrangements. Alternatively, it is also possible to provide hydraulic or pneumatic or electromotive or electromagnetic drives for the poppet valves, in particular if the geometric conditions make an effective setting control by means of mechanical means more difficult.

Die Gesamtanordnung und insbesondere die Ventilsitze bauen verhältnismäßig kompakt, wenn zumindest zwei Tellerventile, vorzugsweise sämtliche zum Öffnen und Schließen der Schusskanäle genutzten Tellerventile, in der Brennkammerwandung sitzen und jeweils durch eine gemeinsame Baugruppe gebildete Ventilsitze aufweisen. Dieses bedingt eine baulich einfache und betriebssichere Anordnung der Ventile zueinander sowie, falls der Ventilsitz wassergekühlt ist, eine effektive Kühlung des jeweiligen Ventilsitzes.The overall arrangement and in particular the valve seats build relatively compact, if at least two poppet valves, preferably all used for opening and closing the shot channels poppet valves, sitting in the combustion chamber and each having a common assembly formed valve seats. This requires a structurally simple and reliable arrangement of the valves to one another and, if the valve seat is water-cooled, an effective cooling of the respective valve seat.

Insbesondere ist es denkbar, dass der gemeinsame Ventilsitz den Brennkammerboden der Brennkammerwandung bildet.In particular, it is conceivable that the common valve seat forms the combustion chamber bottom of the combustion chamber wall.

Sich von der Brennkammer weg entlang der Zentralachse in Richtung der Arbeitswelle kann ein Arbeitsraum definiert werden, welcher auch schon im Stand der Technik für die Ansteuerung der Steuerkolben und eine Wasserkühle genutzt wird. Selbiges gilt für einen von den Arbeitszylindern aufgespannten Arbeitsraum, wobei es sich versteht, dass ein entsprechender Arbeitsraum auch von den Arbeitszylindern aufgespannt und sich von der Brennkammer weg entlang der Zentralachse in Richtung der Abtriebswelle erstreckend definieren werden kann. Vorzugsweise erstreckt sich der Ventilschaft in einen derartig definierten Arbeitsraum, was eine besonders kompakte Anordnung der Tellerventile und deren Ansteuerung ermöglicht, wodurch dann auch der entsprechende Axialkolbenmotor entsprechend kompakt baut.Moving away from the combustion chamber along the central axis in the direction of the working shaft, a working space can be defined, which is already used in the prior art for the control of the control piston and a water mill. The same applies to a work space spanned by the working cylinders, it being understood that a corresponding work space can also be spanned by the working cylinders and defined extending away from the combustion chamber along the central axis in the direction of the output shaft. Preferably, the valve stem extends into such a defined working space, which allows a particularly compact arrangement of the poppet valves and their control, whereby then the corresponding axial piston motor builds compact accordingly.

Hierbei versteht es sich, dass die Ventilschäfte nicht zwingend parallel zu der Zentralachse ausgebildet sein müssen, was zunächst jedoch baulich verhältnismäßig einfach umsetzbar erscheint. Insbesondere können die Ventilschäfte jedoch auch von der Brennkammer ausgehend in einem leichten Winkel nach radial außen gerichtet sein, was es dann ermöglicht, dass etwaige Abwinkelungen oder Knicke in den Schusskanälen, welche möglicherweis zu einer Verminderung des Wirkungsgrades führen können, auf ein Minimum reduziert werden können.It is understood that the valve stems need not necessarily be formed parallel to the central axis, which initially, however, structurally appears to be relatively easy to implement. In particular, however, the valve stems may also be directed radially outwards from the combustion chamber at a slight angle, which then makes it possible for any bends or kinks in the weft channels, which may possibly lead to a reduction in the efficiency, to be reduced to a minimum ,

In der Regel wird es sich jedoch nicht vermeiden lassen, dass hinter dem Tellerventil der zugehörige Schusskanal einen Knick oder Winkel zu dem zugehörigen Arbeitszylinder hin aufweist, da letztlich der Ventilschaft in irgendeiner Weise aus dem Schusskanal herausgeführt werden muss, wenn dieser von der Brennkammer wegweisend ausgebildet ist, was unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung für einen Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindern mit in diesem hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnete sind und wobei die Brennkammer über öffen- und schließbar Schusskanäle mit den Arbeitszylindern verbunden ist, vorteilhaft ist, wenn auch bei verhältnismäßig Drehzahlen ein guter Wirkungsgrad erzielt und das Risiko der Erzeugung von Kohlenmonoxid bzw. die Menge unverbrannter bzw. nicht vollständig verbrannter Kohlenwasserstoffe reduziert werden sollen.In general, however, it will be unavoidable that behind the poppet valve, the associated firing channel has a bend or angle to the associated working cylinder out, since ultimately the valve stem in any way must be led out of the firing channel, if this formed pioneered by the combustion chamber what is independent of the other features of the present invention for an internal continuous combustion type axial piston engine comprising a continuously operating combustion chamber, a number of working cylinders with reciprocating working piston and an output shaft, the combustion chamber and the output shaft being coaxial with each other a central axis and the working cylinders are arranged around the central axis around and wherein the combustion chamber is connected via openable and closable shot channels with the working cylinders, is advantageous, although achieved at relatively high speeds, a good efficiency and reduce the risk of carbon monoxide production or the amount of unburned or incompletely burned hydrocarbons.

Vorzugsweise sind in jedem der Schusskanäle ein Tellerventil angeordnet und die Tellerventile in einer Kreisform zueinander angeordnet. Dieses ermöglicht einerseits eine kompakte Bauweise und andererseits eine gleichmäßige und einfache Ansteuerung sämtlicher Tellerventile.Preferably, a poppet valve are arranged in each of the shot channels and the poppet valves arranged in a circular shape to each other. This allows a compact design and a uniform and easy control of all poppet valves.

Vorzugsweise wird das Tellerventil über einen Nockenarm oder eine Nockenscheibe mit Durchbrechungen angesteuert. Dieses ermöglicht, dass das entsprechende Tellerventil von Seiten der Nockenscheibe mit Durchbrechungen bzw. von Seiten des Nockenarms einfach und betriebssicher geschmiert werden kann, in dem einfach, wie hinlänglich aus dem Betrieb von Motoren aller Art bekannt, umher spritzendes Öl für die Schmierung genutzt wird. Hierbei ermöglichen die Durchbrechungen bzw. der Nockenarm mit seiner geringeren Ausdehnung, dass Öl an dem Nockenarm vorbei bzw. durch die Durchbrechungen hindurch zu dem Tellerventil gelangt. Es versteht sich, dass dieses auch gilt, wenn zwei oder mehr bzw. alle die Schusskanäle öffnen und schließenden Tellerventil dementsprechend angesteuert sind.Preferably, the poppet valve is controlled via a cam arm or a cam disc with openings. This allows the corresponding poppet valve to be lubricated easily and reliably by the cam disc with apertures or from the side of the cam arm, in which simply, as is well known from the operation of motors of all kinds, splashed oil is used for lubrication. In this case, allow the openings or the cam arm with its lesser extent that oil passes to the cam arm or through the openings through to the poppet valve. It is understood that this also applies if two or more or all the shot channels open and closing poppet valve are driven accordingly.

Wie an sich hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, können die Arbeitszylinder Auslassventile aufweisen, die ebenfalls als Tellerventile ausgebildet sind. Vorzugsweise sind jedoch, anders als bei herkömmlichen Motoren, die Auslassventile hinsichtlich ihrer Ventilschäfte mit einer Komponente angeordnet, die der Richtungskomponente der Ventilschäfte der die Schusskanäle öffnenden und schließenden Tellerventile entgegengesetzt ist. Hierdurch können die Auslassventile letztlich ohne wesentlichen Totraum in den Arbeitszylindern angesetzt sein.As is well known in the prior art, the working cylinder may have exhaust valves, which are also designed as poppet valves. Preferably, however, unlike conventional engines, the exhaust valves are arranged with respect to their valve stems with a component that the directional component of Valve stems of the shot channels opening and closing poppet valves is opposite. As a result, the exhaust valves can ultimately be recognized without significant dead space in the working cylinders.

In der Regel weist der Axialkolbenmotor eine Anzahl von Verdichterzylindern mit in diesem hin- und her laufenden Verdichterkolben auf, wodurch entsprechend verdichtete Luft für die Brennkammer bereitgestellt werden kann.Typically, the axial piston engine has a number of compressor cylinders with compressor pistons reciprocating therewith, whereby appropriately compressed air can be provided to the combustion chamber.

Hierbei sind die Verdichterzylinder vorzugweise ebenso wie die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet, wodurch ein entsprechend kompakter Aufbau bereitgestellt werden kann. Hierbei kann zum Verdichten die Energie, welche in den Arbeitszylindern gewonnen wird, in den Verdichterzylindern genutzt werden, indem beispielsweise die Verdichterkolben von dem Arbeitskolben angetrieben werden. Dieses kann beispielsweise indirekt über eine Schwungscheibe oder eine Abtriebsscheibe geschehen.Here, the compressor cylinders are preferably arranged as well as the working cylinder around the central axis, whereby a correspondingly compact construction can be provided. Here, for compression, the energy which is obtained in the working cylinders can be used in the compressor cylinders, for example by the compressor pistons are driven by the working piston. This can happen, for example, indirectly via a flywheel or a driven pulley.

Vorzugsweise sind jedoch jeweils die Arbeitskolben mit jeweils einem Verdichterkolben über ein Pleuel verbunden, sodass hier eine unmittelbare Kopplung und Energieübertragung gewährleistet werden kann. Letzteres kann insbesondere dadurch gewährleistet werden, dass jeder Verdichterkolben mit einem Arbeitskolben entsprechend verbunden ist.Preferably, however, each of the working pistons are each connected to a compressor piston via a connecting rod, so that here a direct coupling and energy transfer can be ensured. The latter can be ensured in particular by the fact that each compressor piston is connected in accordance with a working piston.

Vorzugsweise treibt der Pleuel jeweils die Abtriebswelle über eine Schwungscheibe mit einer Kurvenbahn an, wobei hier - je nach konkretem Aufbau des Axialkolbenmotors - auch beispielsweise eine Taumelscheibe oder ähnliche Maßnahmen, mit denen eine Reziprokbewegung der Pleuel bzw. der Arbeitskolben und der Verdichterkolben in eine rotatorische Bewegung der Abtriebswelle mechanisch gewandelt werden kann, zur Anwendung kommen können.Preferably, the connecting rod drives in each case the output shaft via a flywheel with a curved path, in which case - depending on the specific structure of the axial piston motor - also, for example, a swash plate or similar measures, with which a reciprocating movement of the connecting rod or the working piston and the compressor piston in a rotational movement the output shaft can be converted mechanically, can be used.

Hinsichtlich einer baulichen Kompaktheit ist es von Vorteil, wenn zwischen den Verdichterzylindern und der Brennkammer zumindest eine Zuleitung angeordnet ist, wobei aus energetischen Gründen die Zuleitung insbesondere über einen Wärmetauscher mit einer von den Arbeitszylindern ausgehenden Ableitungen wechselwirkend miteinander verbunden sein kann. Hierdurch kann die Abwärme aus den Arbeitszylindern der verdichteten Luft aus dem Verdichterzylinder zugeführt werden, was dementsprechend den Wirkungsgrad steigert.With regard to structural compactness, it is advantageous if at least one supply line is arranged between the compressor cylinders and the combustion chamber, wherein for energetic reasons, the supply line can be interactively interconnected, in particular via a heat exchanger with a derivation of the working cylinders. As a result, the waste heat from the working cylinders of the compressed air can be supplied from the compressor cylinder, which accordingly increases the efficiency.

Es versteht sich, dass weitere den Wirkungsgrad steigernde Maßnahmen vorgesehen sein können, wie beispielweise indem mehrere Zu- und Ableitung und entsprechend mehrere Wärmetauscher vorgesehen sind, um die Weglängen zu minimieren, wobei es sich herausgestellt hat, dass besonders bevorzugt jeweils zwei oder drei Verdichterzylinder und Arbeitszylinder über einen gemeinsamen Wärmetauscher mit einander gekoppelt werden können.It is understood that further efficiency-increasing measures can be provided, such as by several inlet and outlet and a plurality of heat exchangers are provided to minimize the path lengths, it has been found that particularly preferably in each case two or three compressor cylinders and Working cylinder can be coupled via a common heat exchanger with each other.

Es versteht sich im Übrigen, dass ergänzend auch weitere Maßnahmen, wie beispielweise eine zweistufige Verdichtung, einer Wirkungsgradsteigerung dienen können.It is understood, moreover, that additional measures, such as a two-stage compaction, can serve to increase efficiency.

Auch ist es denkbar, dass der Schadstoffausstoß gezielt durch eine mehrstufige Verbrennung und insbesondere durch eine Vortemperierung bzw. thermisch bedingte Aufspaltung des Kraftstoffs, bevor dieser mit verdichteter Luft in Kontakt kommt, entsprechend kumulativ zur Anwendung kommen kann.It is also conceivable that the emission of pollutants can be used cumulatively in a targeted manner by multi-stage combustion and in particular by pre-heating or thermally induced splitting of the fuel before it comes into contact with compressed air.

Es versteht sich, dass auch an der Verdichterseite entsprechend Auslassventile und Einlassventile angeordnet sein können, die jedoch vorliegend nicht Gegenstand der Erfindung sind. Durch eine geeignete Ausgestaltung dieser Ventile, die jedoch aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, können auch hier der Wirkungsgrad und insbesondere die Verdichtungsleistung optimiert werden.It is understood that exhaust valves and intake valves can also be arranged correspondingly on the compressor side, but in the present case are not the subject of the invention. By a suitable design of these valves, which is already known from the prior art, the efficiency and in particular the compression performance can also be optimized here.

Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.It is understood that the features of the solutions described above or in the claims can optionally also be combined in order to implement the advantages in a cumulative manner.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

1 einen schematischen Schnitt durch einen Axialkolbenmotor;
2 eine Detaildarstellung des Axialkolbenmotors nach 1; und
3 eine Detaildarstellung eines gegenüber dem in 1 und 2 dargestellten Axialkolbenmotor abgewandelten Axialkolbenmotors in ähnlicher Darstellung wie 2.

Further advantages, objects and features of the present invention will be explained with reference to the following description of exemplary embodiments, which are shown in particular in the appended drawing. In the drawing show:

1 a schematic section through an axial piston motor;
2 a detailed representation of the axial piston motor after 1 ; and
3 a detailed representation of one opposite to in 1 and 2 illustrated axial piston engine modified axial piston engine in a similar representation as 2 ,

Der in 1 und 2 dargestellte Axialkolbenmotor 10 weist eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer 20 sowie sechs Arbeitszylinder 30 und sechs Verdichterzylinder 40 und eine Abtriebswelle 50 auf. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen ohne weiteres auch andere Zahlen von Arbeitszylindern 30 und Verdichterzylinder 40 vorgesehen sein können.The in 1 and 2 illustrated axial piston motor 10 has a continuously operating combustion chamber 20 as well as six working cylinders 30 and six compressor cylinders 40 and an output shaft 50 on. It is understood that in different embodiments readily other numbers of working cylinders 30 and compressor cylinder 40 can be provided.

Hierbei sind die Brennkammer 20 und die Abtriebswelle 50 koaxial zueinander auf einer Zentralachse 11 angeordnet, welche eine Hauptsymmetrieachse des Axialkolbenmotors 10 darstellt.Here are the combustion chamber 20 and the output shaft 50 coaxial with each other on a central axis 11 arranged, which has a main axis of symmetry of the axial piston motor 10 represents.

Die Arbeitszylinder 30 und die Verdichterzylinder 40 sind ebenfalls um die Zentralachse 11 herum rotationssymmetrisch zueinander angeordnet. The working cylinders 30 and the compressor cylinders 40 are also around the central axis 11 arranged around rotationally symmetrical to each other.

In den Arbeitszylindern 30 laufen Arbeitskolben 31 und in den Verdichterzylindern 40 laufen Verdichterkolben 41 hin und her.In the working cylinders 30 run working piston 31 and in the compressor cylinders 40 run compressor piston 41 back and forth.

Jeweils ein Arbeitskolben 31 und ein Verdichterkolben 41 sind über ein Pleuel 59 miteinander verbunden, sodass hierdurch unmittelbar Energie von dem jeweiligen Arbeitskolben 31 auf den jeweiligen Verdichterkolben 41 übertragen werden kann. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsbeispielen eine derartige unmittelbare Verbindung zwischen dem Arbeitskolben 31 und dem Verdichterkolben 41 nicht zwingend vorgesehen sein muss, da letztlich es keine Rolle spielt, auf welche Weise verdichtete Luft der Brennkammer 20 zur Verfügung gestellt werden kann. Andererseits ist die vorliegende Anordnung baulich kompakt und energetisch voreilhaft.In each case a working piston 31 and a compressor piston 41 are over a connecting rod 59 connected to each other, thereby directly energy from the respective working piston 31 on the respective compressor piston 41 can be transferred. It is understood that in different embodiments, such a direct connection between the working piston 31 and the compressor piston 41 does not necessarily have to be provided, since ultimately it does not matter in what way compressed air of the combustion chamber 20 can be made available. On the other hand, the present arrangement is structurally compact and energetically premature.

Die Abtriebswelle 50 trägt eine Schwungscheibe 53 mit einer Kurvenbahn 54, welche von Laufrollen 58 umfasst ist, die jeweils an dem Pleuel 59 angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Hin- und Herbewegung der Pleuel 59 mit der Drehbewegung der Abtriebswelle 50 gekoppelt werden.The output shaft 50 carries a flywheel 53 with a curved path 54 , which of rollers 58 is included, each at the connecting rod 59 are arranged. In this way, the reciprocating motion of the connecting rods 59 with the rotational movement of the output shaft 50 be coupled.

Der Axialkolbenmotor 10 weist darüber hinaus einen Wärmetauscher 70 auf, durch welchen einerseits eine Zuleitung 71 von einem verdichterseitigen Sammelraum 74 zu der Brennkammer 20 und andererseits Abgas aus einem arbeitskolbenseitigen Sammelrohr 73, welches über Ableitungen 72 mit den Arbeitszylindern 30 verbunden ist, führt. Auf diese Weise kann das Abgas aus den Arbeitszylindern 30 zur Erhitzung der verdichteten Luft aus den Verdichterzylindern 40 genutzt werden.The axial piston motor 10 also has a heat exchanger 70 on, by which on the one hand a supply line 71 from a compressor-side plenum 74 to the combustion chamber 20 and on the other hand exhaust gas from a working piston side manifold 73 which about derivatives 72 with the working cylinders 30 connected leads. In this way, the exhaust gas from the working cylinders 30 for heating the compressed air from the compressor cylinders 40 be used.

Hierbei ist der verdichterseitige Sammelraum 74 über hier nicht näher erläuterte Ventile mit den Verdichterzylindern 40 verbunden.Here is the compressor-side collecting space 74 on here unspecified explained valves with the compressor cylinders 40 connected.

Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch mehrere derartiger Zuleitungen 71 bzw. derartiger Wärmetauscher 70 vorgesehen sein können, wobei hierdurch insbesondere etwaige Verluste über das arbeitskolbenseitige Sammelrohr 73 in an sich bekannter Weise minimiert werden können. Derartige abweichende Anordnungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.It is understood that in different embodiments, several such leads 71 or such heat exchanger 70 may be provided, thereby in particular any losses on the working piston side manifold 73 can be minimized in a conventional manner. Such deviating arrangements are well known in the art.

In den Ableitungen 72 sind Auslassventile 32 angeordnet, die in an sich bekannter weise als Tellerventile ausgebildet sind. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel erfolgt die Ansteuerung der Auslassventile 32 hydraulisch sowie über geeignete und schließend wirkende Druckfedern, wobei in abweichenden Ausführungsformen ohne weiteres auch eine mechanische oder pneumatische Ansteuerung vorgesehen sein kann.In the derivations 72 are exhaust valves 32 arranged, which are formed in a manner known per se as poppet valves. In the present embodiment, the control of the exhaust valves takes place 32 hydraulically and by means of suitable and closing acting compression springs, wherein in different embodiments readily a mechanical or pneumatic control can be provided.

In den Arbeitszylindern laufen die Arbeitskolben 31 mit einem Arbeitshub 39 hin und mit einem Rückhub 38 her. Dieser Bewegung folgen die Verdichterkolben 41 dementsprechend.The working pistons run in the working cylinders 31 with a working stroke 39 back and with a return stroke 38 ago. This movement is followed by the compressor pistons 41 accordingly.

Darüber hinaus sind zwischen der Brennkammer 20 und den Arbeitszylindern 30 Schusskanäle 21 vorgesehen, die über Tellerventile 60 öffen- und schließbar sind, sodass heißes Arbeitsgas aus der Brennkammer 20 gezielt den Arbeitszylindern 30 zugeführt werden und dort seine Arbeit verrichten kann. Das Arbeitsgas wird dann über die Auslassventile 32 von den Arbeitskolben 31 ausgestoßen und gelangt durch die Ableitungen 72 in den Wärmetauscher 70, wo es einen Großteil seiner thermischen Energie an verdichtete Luft aus den Verdichterzylinder 40 bzw. aus dem verdichterseitigen Sammelraum 74 erwärmt.In addition, between the combustion chamber 20 and the working cylinders 30 picking channels 21 provided by poppet valves 60 Can be opened and closed, so hot working gas from the combustion chamber 20 specifically to the working cylinders 30 be fed and can do his job there. The working gas is then via the exhaust valves 32 from the power pistons 31 expelled and passes through the derivatives 72 in the heat exchanger 70 where it releases much of its thermal energy to compressed air from the compressor cylinder 40 or from the compressor-side collecting space 74 heated.

Die verdichtete Luft wird der Brennkammer 20 zugeführt, wobei hier in an sich bekannter Weise nach dem Wärmetauscher 70 noch eine weitere Erwärmung über einen Brennkammerträger 28, der durch diese Luft an sich gekühlt werden soll, erfolgen kann.The compressed air becomes the combustion chamber 20 supplied, in which case in a conventional manner after the heat exchanger 70 yet another warming over a combustion chamber carrier 28 which is to be cooled by this air to be done.

In den Schusskanälen 21 sind darüber hinaus Hitzeschilder 27, die bei diesem Ausführungsbeispiel als keramische Röhrchen ausgebildet sind und der Minimierung thermischer Verluste sowie der Entlastung der sie umgebenden Baugruppen dienen. Auch die Seitenwand 25 der Brennkammer 20 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als keramische Röhre ausgebildet, um auf diese Weise entsprechend als Isolation zu dienen.In the shot channels 21 are also heat shields 27 , which are formed in this embodiment as a ceramic tube and serve to minimize thermal losses and the discharge of the surrounding assemblies. Also the side wall 25 the combustion chamber 20 is formed in this embodiment as a ceramic tube to serve in this way accordingly as insulation.

Die Brennkammer 20 selbst wird bei diesem Ausführungsbeispiel einerseits über einen Hauptbrenner 15 gespeist, der eine Hauptdüse 17 aufweist und über seitliche, nicht separat bezifferte schräge Zuführöffnungen mit erhitzter verdichteter Luft gespeist wird, sodass die eigentliche Verbrennung in der Brennkammer 20 stattfindet. Bevor der Kraftstoff aus der Hauptdüse 17 mit der verdichteten Luft in Kontakt kommt, wird er über einen Vorbrenner 16, der seinerseits eine Vordüse 18 mit einer separaten Luftversorgung (nicht separat beziffert) aufweist, thermisch zerlegt. Der Kraftstoff wird hierbei über Kraftstoffzufuhren 19 aufgegeben.The combustion chamber 20 itself is in this embodiment, on the one hand, a main burner 15 fed, which is a main nozzle 17 and is supplied via lateral, not separately numbered oblique feed ports with heated compressed air, so that the actual combustion in the combustion chamber 20 takes place. Before the fuel comes out of the main nozzle 17 When it comes into contact with the compressed air, it will have a pre-burner 16 , which in turn is a pre-nozzle 18 with a separate air supply (not numbered separately), thermally decomposed. The fuel is here via fuel supplies 19 given up.

Durch diese Anordnung kann die Gefahr einer unvollständigen Verbrennung und insbesondere die Gefahr der Bildung von Schadstoffen auf ein Minimum reduziert werden, wobei eine derartige zweistufige Verbrennung in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen der vorliegende und in den 1 und 2 dargestellte Axialkolbenmotor 10 mit alternativen Brenneranordnungen versehen werden kann, ohne dass hierdurch die Grundfunktionalität und insbesondere die Vorteile vorliegender Erfindung in Frage gestellt werden.By this arrangement, the risk of incomplete combustion and in particular the risk of the formation of pollutants can be minimized, such a two-stage combustion in various embodiments of the prior art already known is. It is understood that in different embodiments of the present and in the 1 and 2 illustrated axial piston motor 10 can be provided with alternative burner arrangements, without thereby the basic functionality and in particular the advantages of the present invention are called into question.

Die Seitenwand 25 und ein Brennkammerboden 23 bilden die Brennkammerwandung 22, wobei hier ggf. auch ein Brennkammerdeckel, in welchem der Hauptbrenner 15 und ggf. auch die schrägen Zuführöffnungen mit erhitzter verdichteter Luft angeordnet sind, hinzuzuzählen ist.The side wall 25 and a combustion chamber floor 23 form the combustion chamber wall 22 , Here, if necessary, a combustion chamber lid, in which the main burner 15 and possibly also the oblique feed openings are arranged with heated compressed air, is to be added.

Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, dass radial außerhalb der Seitenwand 25 der Brennkammer 20 noch eine Brennkammerisolation 26 vorgesehen ist, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch eine abstandhaltende Spirale dargestellt ist und durch welche die verdichtete Luft an der Seitenwand 25 über die schrägen Zuführöffnungen im Brennkammerdeckel bzw. über Lüftungslöcher der Vordüse 18 dem Brenner zugeführt wird, wodurch andererseits eine Kühlung der Seitenwand 25 und andererseits eine weitere Vortemperierung der Luft erzielt werden kann.In addition, it should be noted that radially outside the side wall 25 the combustion chamber 20 still a combustion chamber insulation 26 is provided, which is shown in this embodiment by a distance-maintaining spiral and through which the compressed air on the side wall 25 via the oblique feed openings in the combustion chamber cover or via ventilation holes of the pre-nozzle 18 the burner is supplied, whereby on the other hand cooling the side wall 25 and on the other hand, a further pre-tempering of the air can be achieved.

Der Brennkammerträger 28 und insbesondere auch der Brennkammerboden 23 sind über eine Wasserkühlung 69 wassergekühlt. Dieses gilt auch für einen Ventilträger 68, welche die Tellerventile 60 trägt.The combustion chamber carrier 28 and in particular also the combustion chamber floor 23 are about a water cooling 69 water-cooled. This also applies to a valve carrier 68 which the poppet valves 60 wearing.

Die Tellerventile 60 weisen jeweils einen Ventilschaft 61 und einen Ventildeckel 63 auf, der in geschlossenem Zustand in einem Ventilsitz 62 sitzt.The poppet valves 60 each have a valve stem 61 and a valve cover 63 on, in the closed state in a valve seat 62 sitting.

Über eine sich an dem Ventilträger 68 abstützende Ventilfeder 64 und eine Abstützung 65, gegen welche die Ventilfeder 64 wird, wird der Ventildeckel 63 gegen Ventilsitz 62 gezogen, wobei das Tellerventil 60 als hängendes Tellerventil ausgebildet ist.About one on the valve carrier 68 supporting valve spring 64 and a support 65 , against which the valve spring 64 becomes, the valve cover 63 against valve seat 62 pulled, with the poppet valve 60 is designed as a hanging poppet valve.

Zum Öffnen des Tellerventils 60 muss auf den Ventilschaft 61 eine in Richtung des Ventildeckels 63 wirkende Kraft aufgebracht werden, wobei das Tellerventil 60 jeweils in einer Ventilführung 66 für die zugehörige Bewegung geführt ist, die in dem Ventilträger 68 angeordnet ist.To open the poppet valve 60 must on the valve stem 61 one in the direction of the valve cover 63 acting force are applied, the poppet valve 60 each in a valve guide 66 is guided for the associated movement in the valve carrier 68 is arranged.

Zur Ansteuerung und zum Aufbringen dieser Kraft weist das in 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Nockenwelle 55 auf, welche auf der Abtriebswelle 50 sitzt, sodass erstere mit der Drehbewegung der Abtriebswelle 50 synchronisiert ist.To control and apply this force, the in 1 and 2 illustrated embodiment, a camshaft 55 on which on the output shaft 50 sits, so the former with the rotational movement of the output shaft 50 is synchronized.

Bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel trägt die Nockenwelle 55 eine Nockenscheibe 52 mit Durchbrechungen 56, durch welche Schmiermittel auch zu den Tellerventilen 60 gelangen kann.At the in 1 and 2 illustrated embodiment carries the camshaft 55 a cam disc 52 with openings 56 through which lubricant also to the poppet valves 60 can get.

Hiervon abweichend trägt der in 3 in ähnlicher Darstellung wie 2 dargestellte Axialkolbenmotor 10 einen Nockenarm 51 an der Nockenwelle 55, durch welche die Tellerventile 16 angetrieben werden können. Auf Grund der geringen Erstreckung des Nockenarms 51 in Umfangsrichtung um die Zentralachse 11 herum, kann dementsprechend Schmiermittel an die Tellerventile 60 gelangen.Deviating from wearing the in 3 in a similar representation as 2 illustrated axial piston motor 10 a cam arm 51 on the camshaft 55 through which the poppet valves 16 can be driven. Due to the small extent of the cam arm 51 in the circumferential direction about the central axis 11 accordingly, can apply lubricant to the poppet valves 60 reach.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Brennkammerboden 23 durch eine sämtliche Ventilsitze 62 der Tellerventile bildende Platte ausgebildet, während bei dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel je Tellerventil 60 ein separater Ventilsitz 62 vorgesehen ist, der jeweils in den Brennkammerboden 23 angeordnet ist. Die in 3 dargestellte Ausführungsform baut besonders kompakt und stabil und ist insbesondere auch durchgängig baulich einfach zu kühlen.At the in 3 illustrated embodiment is the combustion chamber floor 23 through all the valve seats 62 formed the poppet plate forming, while in the in 1 and 2 illustrated embodiment per poppet valve 60 a separate valve seat 62 is provided, each in the combustion chamber floor 23 is arranged. In the 3 illustrated embodiment is particularly compact and stable and in particular is also structurally easy to cool.

Im Übrigen entspricht das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2.Otherwise, this corresponds to 3 illustrated embodiment of the embodiment according to 1 and 2 ,

Wie unmittelbar ersichtlich sitzen bei den in den Figuren dargestellten Axialkolbenmotoren 10 die Tellerventile 60 in der Brennkammerwandung 22 bzw. in dem Brennkammerboden 23 und gewährleisten, dass die Schusskanäle 21 öffen- und schließbar sind.As can be seen immediately sitting in the axial piston motors shown in the figures 10 the poppet valves 60 in the combustion chamber wall 22 or in the combustion chamber floor 23 and ensure that the shot channels 21 can be opened and closed.

Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen die Tellerventile 60 auch in der Seitenwand 25 der Brennkammer angeordnet sein können, was ggf. jedoch weniger kompakt baut oder aber hinsichtlich der Ansteuerung der Tellerventile 60 komplexere Anforderungen stellt.It is understood that in different embodiments, the poppet valves 60 also in the sidewall 25 the combustion chamber may be arranged, which, however, if necessary, builds less compact or with regard to the control of the poppet valves 60 more complex requirements.

Insbesondere weisen jedoch die Schlusskanäle 21 jeweils einen Knick 24 auf, durch welchen der Weg des Schusskanals 21 von der Brennkammerwandung 22 bzw. von dem Brennkammerboden 23 zu dem Arbeitszylinder 30 geprägt ist. Dieser Knick 24 findet sich von der Brennkammer 20 aus gesehen hinter den Tellerventilen 60, sodass der jeweilige Ventilschaft 61 geradlinig ausgebildet sein kann.In particular, however, have the final channels 21 one kink each 24 on, through which the path of the firing channel 21 from the combustion chamber wall 22 or from the combustion chamber floor 23 to the working cylinder 30 is characterized. This kink 24 can be found from the combustion chamber 20 seen from behind the poppet valves 60 so that the respective valve stem 61 can be formed straight.

Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsbeispielen der Knick auch schwächer ausgebildet werden kann, insbesondere wenn die Arbeitszylinder noch dichter an die Zentralachse 11 gesetzt werden. Je nach konkreter Umsetzung können auch die Ventilschäfte 61 mit einem Neigungswinkel nach radial außen geneigt sein, sodass der Knick 24 ebenfalls schwächer ausgebildet sein kann, wodurch etwaige Verminderungen in der Strömung auf ein Minimum reduziert werden können.It is understood that in different embodiments, the kink can also be made weaker, especially if the working cylinder even closer to the central axis 11 be set. Depending on the concrete implementation, the valve stems can 61 be inclined with a tilt angle radially outwards, so that the kink 24 can also be made weaker, which any reductions in the flow can be reduced to a minimum.

In Abweichung von herkömmlichen Kolbenmotoren sind die Ventilschäfte 61 der Tellerventile 60 den Ventilschäften der Auslassventile 62 entgegengerichtet ausgerichtet und insbesondere in Richtung des Arbeitshubs 39 der Arbeitskolben, und nicht in Richtung des Rückhubs 38, gerichtet.In contrast to conventional piston engines are the valve stems 61 the poppet valves 60 the valve stems of the exhaust valves 62 oriented in opposite directions and especially in the direction of the working stroke 39 the working piston, not in the direction of the return stroke 38 , directed.

Durch die Arbeitszylinder 30 und insbesondere durch die Brennkammer 20 kann ein Arbeitsraum 12 definiert werden, dessen Höhe durch die Arbeitszylinder begrenzt ist, wobei dieser Arbeitsraum 12 dann eine brennkammerseitige Begrenzung 13 und eine abtriebswellenseitige Begrenzung 14 aufweist, die durch die Höhe der Abreitszylinder 30 definiert werden kann.Through the working cylinder 30 and in particular by the combustion chamber 20 can be a workspace 12 be defined whose height is limited by the working cylinder, said working space 12 then a combustion chamber-side boundary 13 and an output shaft side boundary 14 characterized by the height of the Abreitszylinder 30 can be defined.

Wie unmittelbar ersichtlich, sind die Ventilschäfte 61 der Tellerventile 60 in dem Arbeitsraum 12 angeordnet.As can be seen immediately, the valve stems 61 the poppet valves 60 in the workroom 12 arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Axialkolbenmotoraxial piston motor
1111: Zentralachsecentral axis
1212: Arbeitsraumworking space
1313: brennkammerseitige Begrenzung des Arbeitsraums 12combustion chamber-side boundary of the working space 12
1414: abtriebswellenseitige Begrenzung des Arbeitsraums 12Output shaft side limitation of the working space 12
1515: Hauptbrennermain burner
1616: Vorbrennerprebumer
1717: HauptdüseMain Jet
1818: Vordüseprenozzle
1919: Kraftstoffzufuhr Fuel supply
2020: Brennkammercombustion chamber
2121: Schusskanalfiring channel
2222: Brennkammerwandungcombustion chamber wall
2323: Brennkammerbodencombustion chamber base
2424: Knick des Schusskanals 21Kink of the shot channel 21
2525: Seitenwand der Brennkammer 20Side wall of the combustion chamber 20
2626: Brennkammerisolationcombustion chamber insulation
2727: Hitzeschild des Schusskanals 21Heat shield of the firing channel 21
2828: Brennkammerträger combustion chamber carrier
3030: Arbeitszylinderworking cylinder
3131: Arbeitskolbenworking piston
3232: AuslaußventilAuslaußventil
3838: Rückhubreturn stroke
3939: Arbeitshub stroke
4040: Verdichterzylindercompression cylinder
4141: Verdichterkolben pistons compressor
5050: Abtriebswelleoutput shaft
5151: Nockenarmcam arm
5252: Nockenscheibecam
5353: Schwungscheibeflywheel
5454: Kurvenbahncam track
5555: Nockenwellecamshaft
5656: Durchbrechungperforation
5858: Laufrollecaster
5959: Pleuel pleuel
6060: Tellerventilpoppet valve
6161: Ventilschaftvalve stem
6262: Ventilsitzvalve seat
6363: Ventildeckelvalve cover
6464: Ventilfedervalve spring
6565: Abstützungsupport
6666: Ventilführungvalve guide
6868: Ventilträgervalve
6969: Wasserkühlung water cooling
7070: Wärmetauscherheat exchangers
7171: Zuleitungsupply
7272: Ableitungderivation
7373: arbeitskolbenseitiges Sammelrohrworking piston side manifold
7474: verdichterseitiger Sammelraumcompressor-side collecting space

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1035310 A2 [0002]
EP 2711499 A2 [0002]
WO 2011/009455 A2 [0002]
WO 2012/107013 A2 [0002]
DE 102015118237 [0002]
US 972504 [0006]
GB 6353 [0006]

Claims

Continuous internal combustion axial piston engine (10) comprising a continuously operating combustion chamber (20), a number of working cylinders (30) having reciprocating working pistons (31) and an output shaft (50), the combustion chamber (20) and the output shaft (50) coaxial with each other on a central axis (11) and the power cylinders (30) are arranged around the central axis (11) and wherein the combustion chamber (20) via openable and closable shot channels (21) with the working cylinders (30 ), characterized in that the combustion chamber (20) has a combustion chamber wall (22) and at least one of the weft channels (21) via a in the combustion chamber (22) seated poppet valve (60) can be opened and closed, that at least one of Firing channels (21) via a suspended poppet valve (60) can be opened and closed and / or that at least one of the shot channels (21) via a poppet valve (60) with a with a K Component in the direction of the working stroke (39) of the working piston (31) extending valve stem (61) can be opened and closed.

Axial piston motor (10) after Claim 1 , characterized in that the poppet valve (60) has a water-cooled valve seat (62).

Axial piston motor (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that at least two poppet valves (60) in the combustion chamber (22) sit and each formed by a common assembly valve seats (62).

Axial piston motor (10) after Claim 3 , characterized in that the common valve seat (62) forms a combustion chamber bottom (23) of the combustion chamber wall (22).

Axial piston motor (10) according to one of Claims 1 to 4 characterized in that the valve stem (61) extends into a working space (12) extending from the combustion chamber (20) away along the central axis (11) in the direction of the output shaft (50) and / or spanned by the working cylinders (30) ,

Axial piston motor (10) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that behind the poppet valve (60) of the associated firing channel (21) has a kink (24) to the associated working cylinder.

Axial piston motor (10) according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that in each of the weft channels (21) a poppet valve (60) is arranged and the poppet valves (60) are arranged in a circular shape to each other.

Axial piston motor (10) according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the poppet valve (60) via a cam arm (51) or a cam disc (52) with openings (56) is driven.

Axial piston motor (10) according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the axial piston motor (10) comprises a number of compressor cylinders (40) with compressor pistons (41) reciprocating in them, preferably the compressor cylinders (40) as well as the working cylinders (30) about the central axis (11 ) are arranged around.

Axial piston motor (10) after Claim 9 , characterized in that each compressor piston (41) via a connecting rod (59) with a working piston (31) is connected, wherein the connecting rod (59) preferably the output shaft (50) via a flywheel (53) with a curved path (54) drives ,

Axial piston motor (10) according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that between the compressor cylinders (40) and the combustion chamber (20) at least one supply line (71) is arranged, preferably the supply line (71) and one of the working cylinders (30) outgoing discharge (72) via a heat exchanger ( 70) are interactively interconnected.

Axial piston motor (10) according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that the combustion chamber (20) has a fuel supply (19).