EP2846029A2 - Axial piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial piston motor - Google Patents
Axial piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial piston motor Download PDFInfo
- Publication number
- EP2846029A2 EP2846029A2 EP14002007.4A EP14002007A EP2846029A2 EP 2846029 A2 EP2846029 A2 EP 2846029A2 EP 14002007 A EP14002007 A EP 14002007A EP 2846029 A2 EP2846029 A2 EP 2846029A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- axial piston
- valve
- cylinder
- compressor
- fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F01B3/0032—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
- F01B3/0035—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F01B3/04—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
- F01L1/46—Component parts, details, or accessories, not provided for in preceding subgroups
- F01L1/462—Valve return spring arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
- F01L3/10—Connecting springs to valve members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/26—Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L2301/00—Using particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
- F02B33/06—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
- F02B33/22—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with pumping cylinder situated at side of working cylinder, e.g. the cylinders being parallel
Definitions
- the invention relates to an axial piston motor.
- the invention likewise relates to a method for operating an axial piston motor and to a method for producing a heat exchanger of an axial piston motor.
- Axial piston engines are well known in the art and are characterized as energy converting machines which provide on the output side mechanical rotational energy with the aid of at least one piston, wherein the piston performs a linear oscillating motion whose orientation is oriented substantially coaxially to the axis of rotation of the rotational energy.
- axial piston motors which are operated for example only with compressed air
- fuel is supplied.
- This fuel may be multi-component, for example, from a fuel or fuel and air, may be formed, wherein the components are supplied together or separately to one or more combustion chambers.
- the term “fuel” means any material that participates in the combustion or is carried along with the components participating in the combustion and flows through the axial piston motor.
- the fuel then comprises at least fuel or fuel, wherein the term “fuel” in the present context fuel so any material describes which reacts exothermally via a chemical or other reaction, in particular via a redox reaction.
- the combustor may further include components, such as air, that provide materials for the reaction of the fuel.
- axial piston motors can also be operated under the principle of internal continuous combustion (ikV), according to which fuel, ie, for example Fuel and air, continuously fed to a combustion chamber or multiple combustion chambers.
- fuel ie, for example Fuel and air
- Axial piston motors can also work on the one hand with rotating piston, and correspondingly rotating cylinders, which are successively guided past a combustion chamber.
- axial piston motors may comprise stationary cylinders, the working medium then being distributed successively to the cylinders in accordance with the desired load order.
- such stationary cylinder having ikV axial piston from the EP 1 035 310 A2 and the WO 2009/062473 A2 known, wherein in the EP 1 035 310 A2 an axial-piston engine is disclosed, in which the fuel supply and the exhaust gas discharge are coupled heat-transmitting with each other.
- the in the EP 1 035 310 A2 and the WO 2009/062473 A2 disclosed axial piston engines also have a separation between working cylinders and the corresponding working piston and compressor cylinders and the corresponding compressor piston, wherein the compressor cylinders are provided on the side facing away from the working cylinders of the axial piston motor.
- such axial piston motors can be assigned to a compressor and a working side.
- working cylinder working piston
- working side are used interchangeably with the terms “expansion cylinder”, “expansion piston” and “expansion side” or “expander cylinder”, “expander piston” and “expander side” and the terms “expansion stage” and “expander stage”, wherein an “expander stage” or “expansion stage” denotes the totality of all “expansion cylinders” or “expander cylinders” located therein.
- an axial piston engine having at least one compressor cylinder, at least one working cylinder, and at least one pressure line through which compressed fuel is directed from the compressor cylinder to the working cylinder may be characterized by at least one compressor cylinder inlet valve having an annular inlet valve cover.
- the axial piston motor having at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and at least one pressure line through which compressed fuel from the compressor cylinder to the working cylinder, according to the invention comprises at least one compressor cylinder inlet valve with an annular inlet valve cover, a particularly large passage volume for a Firing means, in particular for a combustion air to be sucked, are realized on the compressor cylinder.
- a Firing means in particular for a combustion air to be sucked
- annular inlet valve cover is not known from the cited documents and there is no indication to find that such an annular inlet valve cover could bring advantages to an axial piston motor with it.
- the compressor cylinder inlet valve with its annular inlet valve cover may in the present case be designed as an actively actuated or a passively actuated valve.
- an actively controlled valve is characterized by the fact that an additional drive is used to control the valve. This can be, for example, an electromotive or electromagnetic drive for the valve. Likewise, this may be a camshaft or disk or a cam. Likewise, if necessary, a pneumatic or hydraulic drive can be used for active control.
- Passively controlled Valves are closed or opened by the pressure conditions in the vicinity of the respective valve, wherein in particular by a pressure difference valve inlet side and valve output side corresponding opening and closing forces can be applied. Possibly. can be influenced by suitable springs and similar biases, which are also overcome, or by suitable embodiments in detail of the respective valves, for example, by inclinations in the valve cover or adjusting the size ratios, the characteristics of the passively controlled valves.
- a preferred embodiment provides that the intake valve cover has a three-point mounting.
- the intake valve cover has a three-point mounting.
- inlet valve cover is tensioned against at least one spring against an inlet valve seat.
- a plurality of springs are not known for cocking an intake valve cover, ideally three such springs are provided in connection with the present three-point support of the intake valve cover to clamp the intake valve cover particularly uniform against the intake valve seat can.
- a particularly high density on the compressor cylinder inlet valve can be achieved.
- an off-center spring attachment to an intake valve cover is not known at least in connection with a compressor cylinder inlet valve of an axial piston engine.
- such an eccentric spring attachment is preferably provided, so that in particular even with large valve diameters, a uniform bracing can be ensured.
- an inlet be provided in the compressor cylinder or an outlet from the compressor cylinder within the ring formed by the inlet valve cover.
- sufficient space remains in the middle of the annular inlet valve cover to be able to arrange further components or component groups of the compressor cylinder.
- there may be provided an access or an outlet with respect to the compressor cylinder, whereby a space available at the compressor cylinder head can be utilized particularly effectively.
- such an inlet is a water inlet, by means of which water can be introduced into the compressor cylinder.
- the water can be given up in particular centric in the compressor cylinder, whereby the water can be mixed very evenly with a sucked in via the compressor cylinder inlet valve combustion air.
- this is done in connection with a suction stroke of a compressor piston. It is understood that other fuel can be fed into the compressor cylinder via the inlet.
- an axial-piston engine with at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and with at least one pressure line through which compressed fuel is directed from the compressor cylinder to the working cylinder , characterized in that the compressor cylinder during a suction stroke of a compressor piston arranged in the compressor piston, water or water vapor is applied.
- this ensures an excellent distribution of the water in the fuel.
- the compression enthalpy altered by the water can be introduced uncritically into the combustion medium without the energy balance of the entire axial piston engine being adversely affected by the water application.
- this makes it possible to approximate the compaction process to an isothermal compaction, as a result of which the energy balance during compaction can be optimized.
- the proportion of water can additionally - depending on the specific implementation - for temperature control in the combustion chamber and / or also to Pollutant reduction via chemical or catalytic reactions of the water can be used. However, it is also possible to give up water elsewhere.
- the task of water can, depending on the concrete implementation of the present invention, for example, by a metering pump.
- a recoil valve can be dispensed with a metering pump, since then the compressor piston can suck in its suction stroke and water through the recoil valve, which then closes during compression.
- the latter implementation is particularly advantageous if in the water supply still a safety valve, such as a solenoid valve, is provided to prevent leaks in a motor stall.
- outlet is provided on the compressor cylinder within the ring formed by the inlet valve cover, it is advantageous if the outlet is an outlet valve, since a freshly heated region around the outlet valve can be cooled particularly well if fresh combustion air is supplied via the compressor cylinder inlet valve in FIG the compressor cylinder is sucked in.
- an axial piston engine can be improved when an axial piston motor with at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and with at least one pressure line through which compressed fuel is passed from the compressor cylinder to the working cylinder, characterized by at least two compressor cylinder outlet valves.
- Two compressor cylinder outlet valves provide the particularly great advantage that very short reaction times, in particular with respect to strokes of the exhaust valve cover can be realized, since at the same throughput correspondingly smaller exhaust valves can be provided on the compressor cylinder. Despite the smaller exhaust valves, however, an excellent removal of compressed fuel from the compressor cylinder can still be guaranteed.
- two or more compressor cylinder outlet valves allow a particularly fast and friction-free removal of compressed fuel.
- the efficiency can thereby be cumulatively or alternatively improved.
- the object of the invention is achieved by an axial piston motor with at least one compression cylinder, with at least one working cylinder and with at least one pressure line through which compressed fuel from the compressor cylinder to the working cylinder, wherein the axial piston by at least one compressor cylinder with a in the direction of a valve seat curved designates valve cover, which has on its side facing away from the valve seat less material than on its side facing the valve seat.
- the domed formed valve cover is advantageously designed as a ball or cone.
- the valve cover can be designed to be exceptionally lightweight, allowing very short reaction times to be achieved.
- the side facing the valve seat can preferably be defined by the maximum diameter of the valve cover perpendicular to the working or actuation direction of the valve cover or perpendicular to the longitudinal extent of the compressor cylinder outlet valve and thus clearly demarcated from the side facing away from the valve seat.
- valve cover in particular of the compressor cylinder outlet valve is a hemisphere. Due to the hemispherical shape, such a shaped valve cover advantageously has a flat support surface, in spite of a spherical sealing area, for example for a valve cover compression spring, whereby the valve cover can always be aligned optimally with respect to a valve seat. This can ideally always be a maximum seal of the compressor cylinder outlet be achieved.
- a spring seat may be provided without departing from the feature of a flat support surface and the associated advantages.
- valve cover is hollow, since it can thereby be made even lighter weight.
- the domed formed valve cover can be made of different materials.
- it consists of a ceramic. Ceramic balls on a compressor cylinder outlet valve are already out of the EP 1 035 310 A2 known, but not in the form of an advantageous hemisphere.
- valve cover which interact with a Ventildeckelantikfeder. Due to a targeted orientation of the valve cover, asymmetries, which can have a particularly material-saving effect, can advantageously be implemented with respect to the valve cover reliable.
- a construction with a Ventildeckelandruckfeder in conjunction with means for aligning the valve cover can be structurally particularly easy to implement.
- a fast-acting Auslassventilver gleich adopted be provided on the axial piston motor, which can still be implemented very inexpensively.
- the Ventildeckelan réellefeder is guided in a shaft in a valve cover of the compressor cylinder, so that critical radial deflections of Ventildeckelantikfeder can be prevented.
- at least one indirect orientation of the valve cover can be achieved. Direct alignment can be achieved if the valve cover itself would be directly alternately or cumulatively guided in a similar manner.
- the above embodiments of the compressor cylinder exhaust valve may be used in particular in connection with both passively driven and actively driven compressor cylinder exhaust valves.
- Passively controlled compressor cylinder outlet valves appear to be particularly suitable in the present context, since these structurally simple can be implemented and the pressure conditions in the compressor cylinder a simple and precise control of the compressor cylinder outlet valves - but also the compressor cylinder inlet valves - allow.
- an axial piston engine is proposed with a compressor stage comprising at least one cylinder with an expander stage comprising at least one cylinder, with at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, the axial piston engine comprising an oscillating gas exchange valve releasing a flow cross section and the gas exchange valve closes this flow cross-section by means of a force acting on the gas exchange change valve spring force of the valve spring and wherein the axial piston motor is characterized in that the gas exchange valve has an impact spring.
- the impact spring may have a shorter spring length than a spring length of the valve spring. If the two springs, the valve spring and the impact spring, have a common bearing surface, the impact spring is advantageously designed so that the spring length of the built-valve spring is always shorter than the spring length of the bounce spring, so that the valve spring when opening the gas exchange valve initially only to close the Gas exchange valve required forces and applies after reaching the maximum intended valve stroke, the impact spring comes into contact with the gas exchange valve to immediately prevent further opening of the gas exchange valve.
- the spring length of the impact spring can correspond to the spring length of the valve spring, which is reduced by one valve lift of the gas exchange valve. Practical and advantageous In this case, the fact is exploited that the difference of the spring lengths of both springs just corresponds to the amount of the valve lift.
- valve lift refers to the stroke of the gas exchange valve, from which the flow cross section released by the gas exchange valve reaches approximately a maximum.
- a poppet valve commonly used in engine construction generally has a linearly increasing geometric flow cross-section with a small opening, which then merges into a straight line of constant value upon further opening of the valve.
- the maximum geometric opening area is usually reached when the valve lift reaches 25% of the inner valve seat diameter.
- the inner valve seat diameter is the smallest diameter present on the valve seat.
- spring length refers to the maximum possible length of the impact spring or the valve spring in the installed state.
- the spring length of the impact spring exactly corresponds to the spring length in the untensioned state and the spring length of the valve spring just the length which has the valve spring in the installed state with closed gas exchange valve.
- the spring length of the impact spring corresponds to a height of a spring travel of the bounce increased height of a valve guide.
- the term "travel” here denotes the spring length minus the length of the spring, which is present at maximum load.
- the maximum load is again defined by the calculated design of the valve train, including a safety factor.
- the spring travel is just the length by which the spring compresses when occurring during operation of the axial piston motor maximum load or the maximum provided during operation of the axial piston motor valve lift, under exceptional load occurs.
- the maximum valve lift refers to the valve lift defined above plus a stroke of the valve Gas exchange valve, in which a contact between a moving component and a stationary component just occurs.
- any other component can occur, which can come into contact with moving parts of the valve train.
- the impact spring may have a potential energy upon reaching the spring travel of the impact spring, which corresponds to the maximum operational kinetic energy of the gas exchange valve at a release of the flow cross-section.
- a braking of the gas exchange valve is achieved just when this physical or kinetic condition is met, just when it comes to a contact between two components just not.
- the maximum, operational kinetic energy is, as stated above, the kinetic energy of the gas exchange valve, which can occur with a computational design of the valve train including a security.
- the maximum, operational kinetic energy is due to the maximum applied to the gas exchange valve pressures or pressure differences, whereby the gas exchange valve is accelerated due to its mass and receives a maximum movement speed after the decay of this acceleration.
- an axial piston motor with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder and with at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage can be characterized in that at least one cylinder comprises at least one gas exchange valve Having light metal.
- Light metal in particular when used on moving components, reduces the inertia of the components made of this light metal and can because of its low density, the friction of the Reduce axial piston engine so that the control drive of the gas exchange valves is designed according to the lower mass forces. The reduction of friction by the use of light metal components in turn leads to a lower total loss of the axial piston motor and at the same time to an increase in the total line of action.
- the light metal is aluminum or an aluminum alloy, in particular Dural.
- Aluminum, in particular a solid or high-strength aluminum alloy lends itself particularly well to an embodiment of a gas exchange valve, since not only the weight of a gas exchange valve via the density of the material but also the strength of a gas exchange valve can be increased or maintained at a high level .
- titanium and / or magnesium can be used instead of aluminum or an aluminum alloy and the material titanium or magnesium or an alloy of aluminum.
- a correspondingly lightweight gas exchange valve, in particular load changes can follow correspondingly faster than this can already implement a heavy gas exchange valve due to the greater inertia.
- the gas exchange valve may in particular be an inlet valve.
- the advantage of a light gas exchange valve and a concomitant lower friction medium pressure or a lower friction power of the axial piston motor can be implemented in particular when using an inlet valve made of a lightweight material, since at this point of the axial piston motor low temperatures are present which a sufficient distance to the melting temperature of aluminum or aluminum alloys to have.
- the advantages of a gas exchange valve made of a light metal can also be used advantageously cumulatively to the embodiments mentioned above with respect to the compressor cylinder outlet valves and the compressor cylinder inlet valves.
- an axial-piston engine is proposed with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder and with at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, which is characterized in that the compressor stage differs from the expander stage Has stroke volume.
- the stroke volume of the compressor stage is smaller than the stroke volume of the expander stage.
- thermodynamic efficiency of the axial piston motor can be maximized in each case particularly advantageous by these measures, since the theoretical thermodynamic potential of a reacted in an axial piston engine cycle in contrast to the prior art, such as WO 2009/062473 , through which this allows extended expansion can be exploited to the maximum.
- thermodynamic efficiency achieved by this measure its maximum efficiency in this respect, when the expansion to ambient pressure occurs.
- an axial piston motor for implementing this advantage can also be designed in such a way that a Einzelhubvolumen at least one cylinder of the compressor stage is smaller than the Einzelhubvolumen at least one cylinder of the Expandersee.
- a large Einzelhubvolumen the cylinder of the expander, if the number of cylinders of the expander and the compressor stage should remain identical, the thermodynamic efficiency by a favorable influence on the surface-volume ratio, whereby lower wall heat losses are achieved in the Expanderimplerimpl to favor.
- this embodiment is advantageous in an axial piston engine with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder and at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, independently of the other features of the present invention.
- the number of cylinders of the compressor stage is equal to or less than the number of cylinders of the expander stage.
- an axial-piston engine with a fuel supply and an exhaust gas discharge, which are coupled to one another in a heat-transmitting manner can be characterized by at least one heat exchanger insulation. In this way can be guaranteed be that as much heat energy remains in the axial piston motor and is discharged via the or the heat exchanger to the fuel again.
- the heat exchanger insulation does not necessarily have to completely surround the heat exchanger, since possibly some waste heat can be used advantageously elsewhere in the axial piston motor. In particular, however, to the outside, the heat exchanger insulation should be provided.
- the heat exchanger insulation is preferably designed such that it leaves a maximum temperature gradient of 400 ° C., in particular of at least 380 ° C., between the heat exchanger and the surroundings of the axial piston motor. In particular, with the progress of heat transfer, ie towards the compressor side, the temperature gradient can then be significantly reduced quickly. Cumulatively or alternatively, the heat exchanger insulation can preferably be designed such that the outside temperature of the axial piston motor in the region of the heat exchanger insulation does not exceed 500 ° C. or 480 ° C. In this way, it is ensured that the amount of energy lost by heat radiation and heat transfer is reduced to a minimum, since the losses increase disproportionately at even higher temperatures or temperature gradients. In addition, the maximum temperature or the maximum temperature gradient occurs only at a small point, since otherwise the temperature of the heat exchanger to the compressor side decreases more and more.
- the heat exchanger insulation comprises at least one component made of a different material from the heat exchanger.
- This material can then be optimally designed for its task as insulation and comprise, for example, asbestos, asbestos substitute, water, exhaust gas, fuel or air, the heat exchanger insulation, in particular to minimize heat transfer by material movement, must have a housing in fluidic insulation materials, while solid Insulation materials may be provided a housing for stabilization or protection.
- the housing may in particular be formed from the same material as the jacket material of the heat exchanger.
- an axial-piston engine with a fuel supply and an exhaust gas discharge, which are coupled to one another in a heat-transmitting manner can also be characterized in that in that it has at least two heat exchangers in order to improve the efficiency of an axial-piston engine.
- the heat exchangers are arranged substantially axially, wherein the term "axially” in the present context refers to a direction parallel to the main axis of rotation of the axial piston motor or parallel to the axis of rotation of the rotational energy.
- axially in the present context refers to a direction parallel to the main axis of rotation of the axial piston motor or parallel to the axis of rotation of the rotational energy.
- the axial-piston engine has at least four pistons, it is advantageous if the exhaust gases of at least two adjacent pistons are directed into a respective heat exchanger. In this way, the paths between the piston and heat exchanger for the exhaust gases can be minimized, so that losses in the form of waste heat, which can not be recovered via the heat exchanger can be reduced to a minimum.
- the axial piston engine comprises at least two pistons, wherein the exhaust gases of each piston are passed in each case a heat exchanger.
- each piston it may - depending on the specific implementation of the present invention - be advantageous if each piston a heat exchanger is provided. Although this requires an increased construction costs;
- the heat exchanger can each be smaller, and thus structurally possibly simpler, be formed, whereby the axial piston motor builds overall more compact and thus burdened with lower losses.
- a heat exchanger is provided, - if necessary - the respective heat exchanger can be integrated into the gusset between two pistons, whereby the entire axial piston can be made correspondingly compact.
- an axial piston motor with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder and with at least one heat exchanger, wherein the heat-absorbing part heat exchanger between the compressor stage and the combustion chamber is arranged and the heat-emitting part of the Heat exchanger between the Expanderwear and an environment is arranged and wherein the axial piston motor is characterized in that the heat-absorbing and / or the heat-emitting part of the heat exchanger downstream and / or upstream means for discharging at least one fluid.
- the task of a fluid in the fuel stream can contribute to an increase in the transmission capacity of the heat exchanger, for example, by the task of a suitable fluid, the specific heat capacity of the fuel stream of the specific heat capacity of the exhaust stream can be adjusted or can be raised beyond the specific heat capacity of the exhaust stream also ,
- the thus, for example, advantageously influenced heat transfer from the exhaust gas stream to the fuel stream helps that a higher amount of heat can be coupled into the fuel stream and thus in the cycle while maintaining the size of the heat exchanger, which can increase the thermodynamic efficiency.
- Alternative or cumulative can also be given to the exhaust stream, a fluid.
- the discontinued fluid may in this case, for example, be a required auxiliary for a downstream exhaust aftertreatment, which can be ideally mixed with the exhaust gas flow by a turbulent flow formed in the heat exchanger, so that a downstream exhaust aftertreatment system can thus be operated with maximum efficiency.
- downstream designates that side of the heat exchanger from which the respective fluid emerges, or that part of the exhaust line or the fuel-carrying piping, into which the fluid enters after leaving the heat exchanger.
- upstream is the side of the heat exchanger into which the respective fluid enters or designates that part of the exhaust line or the fuel-carrying piping from which the fluid enters the heat exchanger.
- water and / or fuel can be given up accordingly.
- the fuel stream on the one hand has the previously described advantages of increased specific heat capacity by the task of water and / or fuel and on the other hand, the mixture preparation can already be done in the heat exchanger or in front of the combustion chamber and the combustion in the combustion chamber with a possible locally homogeneous combustion air ratio can be done.
- a water separator be arranged in the heat-emitting part of the heat exchanger or downstream of the heat-emitting part of the heat exchanger.
- the efficiency-increasing heat transfer from an exhaust gas stream directed into an environment to a fuel stream can be improved by increasing the specific heat capacity of the fuel stream by the application of a fluid and thus also increasing the heat flow to the fuel stream.
- the feedback of an energy flow in the cycle of the axial piston motor can in this case, with suitable process control again an increase in efficiency, in particular an increase of the thermodynamic effect straight, cause.
- the axial piston motor is operated such that water and / or fuel are abandoned.
- This method causes, in turn, the efficiency, in particular the efficiency of the combustion process, can be increased by ideal mixing in the heat exchanger and in front of the combustion chamber.
- the exhaust gas flow if this is expedient for exhaust aftertreatment, fuel can be abandoned, so that the exhaust gas temperature in the heat exchanger or after the heat exchanger can be further increased. Possibly. This can also be followed by an afterburning, which aftertreates the exhaust gas in an advantageous manner and minimizes pollutants.
- a heat released in the heat-emitting part of the heat exchanger could thus also be used indirectly for further heating of the combustion medium flow, so that the efficiency of the axial-piston engine is hardly negatively influenced as a result.
- the fluid be fed downstream and / or upstream of the heat exchanger.
- separated water may be added to the fuel stream and / or the exhaust stream again.
- a closed water cycle is thereby realized, which no longer needs to be supplied from the outside water.
- the task of water and / or fuel is stopped at a defined time before a stoppage of the axial piston motor and the axial piston motor is operated to a standstill without a task of water and / or fuel.
- the potentially harmful for an exhaust gas water that can settle in the exhaust line, especially when it cools, can be avoided by this method.
- any water from the axial piston motor is removed even before the axial piston motor is stopped so that no damage to components of the axial piston motor by water or water vapor, in particular during standstill, is favored.
- an axial-piston engine with at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and with at least one pressure line, through which compressed fuel is passed from the compressor cylinder to the working cylinder can also be characterized by a fuel reservoir, in which compressed medium can be cached.
- Such a fuel accumulator can be used to interrogate an increased power, in particular for a short time, without first having to supply more fuel via the compressors. This is particularly advantageous if the compressor pistons of the compressor are directly connected to working piston, since then more fuel can be provided only by an increased work performance that can otherwise be achieved otherwise only by an extra fuel. In that regard, this fuel can already be saved.
- the stored in the Brennstoff Items fuel can be used, for example, for starting operations of the axial piston motor.
- the Brennstofftechnische between the compressor cylinder and a heat exchanger is provided so that the fuel, in particular for combustion air provided, still cold or without having withdrawn energy to the heat exchanger in the Brennstoff Items is cached. As can be seen immediately, this has a positive effect on the energy balance of the axial piston engine.
- a valve is arranged between the compressor cylinder and the Brennstoff Tips and / or between the Brennstoff Items and the working cylinder. In this way, the risk of leakage can be minimized.
- the combustion agent reservoir can be separated by means of a valve via a valve from the pressure line or from the assemblies which conduct fuel during normal operation. In this way, the fuel can be stored in the fuel storage unaffected by the other operating conditions of the axial piston motor.
- the pressure line between the compressor cylinder and cylinder has a valve, so that the fuel supply from Brennstofftechnische especially in situations where no fuel is needed, as this example, when stopped at a Traffic light or braking is the case, can be reliably prevented, even if the compressor side is still provided due to a movement of the axial piston motor compressed fuel.
- a corresponding interruption can then be made and the combustor provided on the compressor side can directly reach the combustion agent reservoir directly, so that it can be immediately and immediately available, for example, for start-up and acceleration processes.
- axial piston motor - can also be provided a plurality of pressure lines that can be shut off individually or together accordingly or connected to a fuel storage.
- a very advantageous embodiment provides for at least two such Brennstoffashes, whereby different operating conditions of the axial piston motor can be regulated even more differentiated.
- operating states within the combustion chamber can be influenced particularly quickly without, for example, delays due to a self-response behavior of control valves having to be considered.
- the charging times for the memory can be minimized and, in particular, even at low pressures, fuel can already be stored, while at the same time there is still a reservoir which contains fuel under high pressure.
- a pressure control which defines a first pressure lower limit and a first pressure upper limit for the first fuel storage and a second lower pressure limit and a second upper pressure limit for the second Brennstoff Items within which a Brennstofftechnisch is loaded with pressure , wherein preferably the first upper pressure limit is below the second upper pressure limit and the first lower pressure limit is below the second lower pressure limit.
- the fuel storage means used can be operated in different pressure intervals, whereby the energy provided by the axial piston motor in the form of fuel pressure can be used even more effectively.
- the first upper pressure limit is less than or equal to the second lower pressure limit.
- a particularly extensive pressure range can advantageously be provided.
- the time span is chosen to be as short as possible, since a user does not want to wait unnecessarily until the engine stops running, and since during this time the engine is actually no longer needed.
- the period of time is chosen to be sufficiently long that water, in particular from the hot or contact with combustion products in contact areas can be sufficiently removed. During this period, for example, fuel storage can be charged. Also during this time other decommissioning operations in a motor vehicle, such as the reliable closing of all windows, are performed, for which purpose even the energy provided by the engine can be used, which ultimately relieves a battery.
- the task can be done on the one hand directly into the combustion chamber.
- the water can be previously mixed with fuel, which can be done for example during or before compression, as this example, has already been explained above. Elsewhere, mixing with combustion air or with fuel or other fuels can occur.
- An improvement in the efficiency of an axial piston engine can also - especially in demarcation against the WO 2009/062473 A2 - Be realized when the axial piston motor characterized by a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder, with at least one combustion chamber between the compressor stage and the Expandercase, with at least one control piston and a channel between the combustion chamber and the expander in that the control piston and the channel have a flow cross section with a main flow direction released by a movement of the control piston and the control piston has a guide surface parallel to the main flow direction and / or an impact surface perpendicular to the main flow direction and in which the control piston and the channel by a movement of the control piston Having enabled flow cross-section and the movement of the control piston along a longitudinal axis of the control piston takes place and the control piston has a guide surface and / or an impact surface at an acute angle to the longitudinal axis of the control piston.
- a charge exchange between two volume-affected components of an internal combustion engine, through a throttle point is associated with flow losses.
- a throttle point which is formed in the present situation by the channel and the control piston, caused by these flow losses loss of efficiency.
- the aerodynamically favorable design of this channel and / or the control piston thus cause an increase in efficiency.
- a guide surface of the control piston oriented parallel to the main flow direction has the advantage of avoiding flow losses and maximizing the efficiency.
- the guide surface can be at a favorable angle to a flowing over this guide surface flow.
- the efficiency of the axial piston motor is also increased by this measure by the flow losses are minimized at the guide surface and the control piston.
- main flow direction refers to the direction of flow of the fuel through the channel, which is measurable and can also be represented graphically in the case of laminar or turbulent flow of the fuel.
- parallel thus refers to this main flow direction and is to be understood in the mathematical geometric sense, wherein a parallel to the main flow direction of a control piston control just by the flow of the fuel does not absorb impulse or just does not change the momentum of the flow.
- this impact surface which is perpendicular to the main flow direction, advantageously has a minimal surface area to the combustion chamber, so that combustion medium located in this combustion chamber also effects a minimal heat flow into the control piston.
- these are minimal compared to the main flow direction executed impact surface also achieves the lowest possible wall heat losses, which in turn maximizes the thermodynamic efficiency of the axial piston motor.
- the baffle can be arranged with the aid of the acute angle and placed in the flow of the fuel so that the baffle, if the flow is not perpendicular to the control piston or to the longitudinal axis of the control piston, a minimum surface the flow has.
- a minimally executed baffle surface again has the advantage that wall heat losses are reduced on the one hand and the unfavorable deflections of the flow with formation of vortices are minimized and the thermodynamic efficiency of the axial piston motor is correspondingly maximized.
- the guide surface and / or the baffle may be a flat surface, a spherical surface, a cylindrical surface or a conical surface.
- a planar configuration of the guide surface and / or the baffle surface has the advantage that on the one hand the control piston can be made particularly simple and inexpensive, and on the other hand, a cooperating with the guide surface sealing surface can also be designed simply designed and a maximum sealing effect on this guide surface.
- a spherical configuration of the guide surface and / or the impact surface also has the advantage that this guide surface is geometrically particularly well adapted to the channel following thereon, provided that the channel also has a circular or even elliptical cross section.
- a cylindrical guide surface and / or impact surface implement the advantage that at a transition between the control piston and the channel or even a transition between the control piston and the combustion chamber, a flow can be carried out while avoiding flow or turbulence.
- a conical surface on the guide surface and / or on the impact surface may also be advantageous if the channel following the control piston has a variable cross section over the length of the channel. If the channel is designed as a diffuser or as a nozzle, the flow can be carried out again without demolition or turbulence by a conically designed Lei varnish on the control piston. It goes without saying that each measure explained above also has an effect-maximizing effect independently of the other measures.
- the axial-piston engine may have a conductive-surface sealing surface between the combustion chamber and the expander stage, the conductive-surface sealing surface being parallel to the conductive surface and cooperating with the conductive surface at a top dead center of the control piston. Since the control piston in its top dead center also receives a sealing effect, the Leit vomdicht Structure is advantageously designed so that it cooperates at the top dead center of the control piston over a large area with the guide surface and thus optimally performed sealing effect.
- the maximum sealing effect of the baffle sealing surface is given when each point of the baffle sealing surface has the same distance to the baffle, preferably no distance to the baffle.
- a Leit perennialdichtflächte formed complementary to the guide surface meets these requirements regardless of which geometry has the guide surface.
- the guide surface sealing surface on the channel side merges into a surface perpendicular to the longitudinal axis of the control piston.
- the transition of the Leitzindicht Chemistry in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the control piston surface may consist in a simple embodiment in a kink, whereby the flow that flows over the Leit perennialdicht Structure can tear off at this bend or on this overhang, so that the flow of the fuel with the lowest possible flow losses in the next to the control piston channel can pass.
- the axial piston motor has a shaft sealing surface between the combustion chamber and the expander stage, wherein the shaft sealing surface is formed parallel to the longitudinal axis of the control piston and cooperates with a surface of a shaft test of the control piston. If the control piston reaches its top dead center, the control piston not only has the task of sealing off the combustion chamber, but advantageously also a seal against the expander stage, which takes place through the cooperation of the shaft of the control piston and the corresponding shaft sealing surface. Leakage losses via the control piston are thereby further reduced, whereby the overall efficiency of the axial piston motor can be maximized again.
- the guide surface, the impact surface, the guide surface sealing surface, the shaft sealing surface and / or the surface of the shaft of the control piston a mirrored Surface has. Since each of these surfaces can be in contact with fuel, a wall heat flow and thus a loss of efficiency can also occur over each of these surfaces. A mirrored surface thus prevents unnecessary losses due to thermal radiation and thus has the advantage of correspondingly increasing the thermodynamic efficiency of the axial piston motor.
- the efficiency of an axial-piston engine is also improved by a method of manufacturing a heat exchanger of an axial-piston engine comprising a compressor stage comprising at least one cylinder, an expander stage comprising at least one cylinder and at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, the heat-absorbing portion of the heat exchanger between the compressor stage and the combustion chamber is arranged and the heat-emitting part of the heat exchanger between the Expanderwear and an environment is arranged, wherein the heat exchanger comprises at least one the heat-emitting part of the heat-absorbing part of the heat exchanger delimiting wall of a pipe for separating two streams and wherein the manufacturing process characterized in that the tube is arranged in at least one of a material corresponding to the tube die and cohesively and / o which is frictionally connected to this die.
- solder used or other means used for mounting or mounting of the heat exchanger can be made of a different material, in particular if they are not areas with a high thermal load or with a high requirement for tightness.
- the material bond between the pipe and the die is done by welding or soldering.
- the tightness of a heat transfer is ensured in a simple manner and particularly advantageous.
- the adhesion between the tube and the die can be done alternatively or cumulatively thereto by shrinking. This in turn has the advantage that thermal stresses between the tube and the die can be prevented by the use of a material different from the material of the tube or the die material, for example in a cohesive connection, is avoided. Also, the corresponding connection can then be provided quickly and reliably.
- compressor side detail view of an axial piston 1101 is substantially a cylinder head 1151 of a compressor cylinder 1160 of the axial piston 1101 shown.
- a compressor cylinder intake valve 1152 and a plurality of compressor cylinder exhaust valves 1153 are recessed.
- the compressor cylinder inlet valve 1152 is equipped according to the invention with an annular inlet valve cover 1154, which with a three-point support 1158 (see FIG. 2 ) is mounted on the cylinder head 1151.
- the annular inlet valve cover 1154 is pulled by a total of three coil springs 1159 (here only exemplarily) against an inlet valve seat 1161, whereby corresponding annular arranged openings 1162 (here only exemplified) of the compressor cylinder inlet valve 1152 can be sealed.
- the coil springs 1159 are attached on the one hand to the annular inlet valve cover 1154 and on the other hand to support arms 1163 of the three-point support 1158 and thus biased to train.
- a water inlet 1165 is arranged in this embodiment, by means of which water or water vapor can be introduced into the compressor cylinder 1160. This occurs, for example, during a suction stroke in which a compressor piston (not shown here) moves away from the cylinder head 1151 and combustion air flows into the compressor cylinder 1160 via the openings 1162 of the open compressor cylinder inlet valve 1152.
- the openings 1162 are arranged concentrically around the water inlet 1165, the water or the steam during the suction stroke can be mixed very fast, uniformly and intimately with the combustion air flowing through the openings 1162, whereby a particularly homogeneous combustion agent from a combustion air Water mixture is present in the compressor cylinder 1160, which can be densified when compacting, as far as possible, isothermal and not adiabatic.
- the combustion air in this case passes via a corresponding feed line 1157 past the spiral springs 1159 to the openings 1162.
- compressor cylinder outlet valves 1153 In the immediate vicinity of the compressor cylinder inlet valve 1152 are compressor cylinder outlet valves 1153 (numbered here only by way of example), via which the compressed within the compressor cylinder 1160 combustion agent can be removed from the compressor cylinder 1160 out.
- the compressor cylinder outlet valves are designed to be relatively small, in particular smaller than the compression cylinder inlet valve 1152, the compressor cylinder outlet valves are outstanding 1153 by extremely short reaction times, whereby a particularly fast removal of fuel from the compressor cylinder 1160 is ensured.
- Each of the compressor cylinder exhaust valves 1153 in this embodiment has an exhaust valve cover 1166 configured as a hemisphere 1167 which is pressed against a correspondingly formed exhaust valve seat 1168.
- each of the compressor cylinder exhaust valves 1153 includes a compression spring 1169 which urges the exhaust valve cover 1166 with its hemisphere 1167 against the exhaust valve seat 1168.
- the exhaust valve cover 1166 is configured as a hemisphere 1167, the exhaust valve cover 1166 always reliably seals the compressor cylinder exhaust valve 1153 at the corresponding exhaust valve seat 1168.
- the exhaust valve cover 1166 even guide inaccuracies of the exhaust valve cover 1166 and / or manufacturing tolerances of the exhaust valve cover 1166 and the exhaust valve seat 1168 can be excellently compensated, so that the compressor cylinder exhaust valve 1153 can always seal well.
- Even wear and tear can be well compensated with the hemisphere 1167 of the exhaust valve cover 1166, so that the compressor cylinder outlet valve 1153 is also very low maintenance.
- the Kompressorzylinderauslassventil 1153 still means for aligning the Auslrawventildeckels 1166, which interact with the compression spring 1169, so that a particularly reliable guidance of the Auslrawventildeckels 1166 is ensured. This is the case even if the exhaust valve cover 1166 should have an asymmetrical shape with respect to the working direction 1179.
- the means for aligning the exhaust valve cover 1166 are realized in this embodiment as a guide bush 1189, in which the compression spring 1169 is inserted. Also, the flat bearing surface of the hemisphere 1167 serves a corresponding orientation, since the compression spring 1169 acts directly aligning on this bearing surface.
- the exhaust valve cover 1166 is at least partially hollow, the exhaust valve cover 1166 can be made particularly lightweight in terms of weight, whereby the masses to be moved on the compressor cylinder outlet valve 1153 can be further reduced. As a result, the reaction times of the compressor cylinder outlet valve 1153 can again advantageously be lowered.
- the example in the FIGS. 3 and 4 illustrated axial piston motor 201 has a continuously operating combustion chamber 210, from which successive working medium via shot channels 215 (exemplified) working cylinders 220 (exemplified numbered) is supplied.
- each working piston 230 (exemplified figured) is arranged, which is realized via a rectilinear connecting rod 235 on the one hand with an output, which in this embodiment as a curved track 240 carrying, arranged on an output shaft 241 spacer 242, and on the other hand with a Compressor piston 250 are connected, which in each case in the manner explained in more detail below in the compressor cylinder 260 runs.
- the working medium After the working medium has done its work in the working cylinder 220 and has loaded the working piston 230 accordingly, the working medium is expelled from the working cylinder 220 via exhaust ducts 225.
- temperature sensors are provided which measure the temperature of the exhaust gas.
- the exhaust channels 225 each open into heat exchanger 270 and then leave the axial piston motor 201 at corresponding outlets 227 in a conventional manner.
- the outlets 227 can in turn be connected to an annular channel, not shown, so that the exhaust gas ultimately leaves the motor 201 only at one or two points.
- the heat exchanger 270 may optionally be dispensed with a muffler, since the heat exchanger 270 itself already have a sound-absorbing effect.
- the heat exchangers 270 are used to preheat fuel, which is compressed in the compressor cylinders 260 by the compressor piston 250 and passed through a pressure line 255 to the combustion chamber 210.
- the compression takes place in a manner known per se, by supplying air via supply lines 257 (numbered as an example) from the compressor pistons 250 sucked and compressed in the compressor cylinders 260.
- supply lines 257 numbered as an example
- valve systems are used. Likewise, the valve systems described above can be used.
- the axial piston motor 201 has two heat exchangers 270, which are each arranged axially with respect to the axial piston motor 201.
- the paths which the exhaust gas has to pass through the exhaust ducts 225 through to the heat exchangers 270 can be considerably reduced in comparison with axial piston motors of the prior art. This has the consequence that ultimately reaches the exhaust gas at a much higher temperature, the respective heat exchanger 270, so that ultimately the fuel can be preheated to correspondingly higher temperatures.
- at least 20% fuel can be saved by such a configuration. It is assumed that optimized design even allows savings of up to 30% or more.
- the heat exchanger with a thermal insulation are isolated from asbestos substitute. This ensures that in this embodiment, the outside temperature of the axial piston motor in the region of the heat exchanger 270 does not exceed 450 ° C in almost all operating conditions. Exceptions are only overload situations, which only occur for a short time anyway.
- the heat insulation is designed to ensure a temperature gradient of 350 ° C at the hottest point of the heat exchanger.
- the efficiency of the axial piston motor 201 can be increased by further measures.
- the fuel can be used, for example, in a conventional manner for cooling or thermal insulation of the combustion chamber 210, whereby it can be further increased in its temperature before it enters the combustion chamber 210.
- the corresponding temperature on the one hand can be limited only to components of the fuel, cumulative or alternatively can be carried out a temperature control with water, which may optionally be applied at a suitable location of the combustion chamber 210. It is also conceivable to give off water to the combustion air before or during the compression, but this is also possible without further ado, for example in the pressure line 255.
- the task of water in the compressor cylinder 260 during a suction stroke of the corresponding compressor piston 250 which causes an isothermal compression or a isothermal compression as close as possible compression occurs.
- a duty cycle of the compressor piston 250 comprises a suction stroke and a compression stroke, during the suction stroke firing agent passes into the compressor cylinder 260, which then compresses during the compression stroke, so compressed, and is conveyed into the pressure line 255.
- the task of water in this embodiment can be done in the pressure line 255, wherein within the heat exchanger by a clever deflection of the flow, the water evenly mixed with the fuel.
- the exhaust passage 225 may be selected for the discharge of water or other fluid, such as fuel or exhaust aftertreatment means, to ensure homogeneous mixing within the heat exchanger 270.
- the design of the heat exchanger 270 shown further allows the aftertreatment of the exhaust gas in the heat exchanger itself, wherein heat released by the aftertreatment is supplied directly to the combustion medium located in the pressure line 255.
- an unillustrated water separator is arranged, which returns the condensed water located in the exhaust gas to the axial piston motor 201 for a new task.
- the water separator can be designed in conjunction with a condenser. Furthermore, the use in similarly designed axial piston motors is possible, the other advantageous features on the axial piston motor 201 or on similar axial piston motors also without use of a water separator in the outlet 227 are advantageous.
- the in FIG. 5 shown axial piston motor 301 corresponds in its construction and in its operation substantially to the axial piston motor 201 after FIGS. 3 and 4 , Out For this reason, a detailed description is omitted, in FIG. 5 similarly acting assemblies are also provided with similar reference numerals and differ only in the first digit.
- the axial piston gate 301 also has a central combustion chamber 310, from which working medium in the working cylinder 320 can be guided in accordance with the sequence of operation of the axial piston motor 301 via shot channels 315 (numbered as an example). The working medium is, after it has done its work, supplied via exhaust ducts 325 each heat exchangers 370.
- the axial piston motor 301 in deviation from the axial piston motor 201 depending on a heat exchanger 370 for exactly two working cylinder 320, whereby the length of the channels 325 can be reduced to a minimum.
- the heat exchangers 370 are partially embedded in the housing body 305 of the axial piston motor 301, resulting in an even more compact construction than the construction of the axial piston motor 201 FIGS. 3 and 4 leads.
- the extent to which the heat exchangers 370 can be let into the housing body 305 is limited by the possibility of arranging further assemblies, such as water cooling for the working cylinders 220.
- FIG. 6 shown axial piston motor 401 substantially corresponds to the axial piston motors 201 and 301 after the FIGS. 3 to 5 , Accordingly, identical or similar components are similarly numbered and differ only by the first digit. Incidentally, accordingly, in this embodiment, a detailed explanation of the operation is omitted, since this already with respect to the axial piston motor 201 after FIGS. 3 and 4 has happened.
- the axial piston motor 401 likewise comprises a housing body 405, on which a continuously operating combustion chamber 410, six working cylinders 420 and six compressor cylinders 460 are provided.
- the combustion chamber 410 is connected via each shot channels 415 with the working cylinders 420, so that the latter can be supplied to the working cylinders 420 according to the timing of the axial piston motor 401 working medium.
- the working medium leaves the working cylinders 420 in each case through exhaust ducts 425 which lead to heat exchangers 470, these heat exchangers 470 identical in this embodiment, the heat exchangers 270 of the axial piston motor 201 after the FIGS. 3 and 4 are arranged. It is understood that in alternative embodiments, other arrangements of the heat exchanger 470 may be provided.
- the working medium leaves the heat exchanger 470 through outlets 427 (numbered as an example).
- working piston 430 and compressor piston 450 are arranged, which are connected via a rigid connecting rod 435 with each other.
- the connecting rod 435 comprises, in a manner known per se, a cam track 440 which is provided on a spacer 424 which ultimately drives an output shaft 441.
- combustion air is drawn in via feed lines 457 and compressed in the compressor cylinders 460 in order to be fed via pressure lines 455 of the combustion chamber 410, wherein the measures mentioned in the aforementioned embodiments can also be provided depending on the concrete implementation.
- the pressure lines 455 are connected to one another via an annular channel 456, as a result of which a uniform pressure in all pressure lines 455 can be ensured in a manner known per se.
- Valves 485 are respectively provided between the annular channel 456 and the pressure lines 455, as a result of which the inflow of fuel through the pressure lines 455 can be regulated or adjusted.
- a combustion medium reservoir 480 is connected to the annular channel 456 via a storage line 481, in which also a valve 482 is arranged.
- the valves 482 and 485 may be opened or closed depending on the operating state of the axial piston motor 401. For example, it is conceivable to close one of the valves 485 when the axial piston motor 401 requires less fuel. Likewise, it is conceivable to partially close all valves 485 in such operating situations and to let them act as a throttle. The excess of fuel can then be supplied to the fuel storage 480 with the valve 482 open. The latter is also possible in particular when the axial-piston motor 401 is in overrun mode, ie no combustion medium is needed at all but is driven via the output shaft 441. The excess caused by the movement of the compressor pistons 450 occurring in such an operating situation Fuel can then also be readily stored in the fuel storage 480.
- the combustion medium stored in this way can be supplied to the axial piston motor 401 as required, in particular during start-up or acceleration situations and for starting, so that an excess of fuel is provided without additional or faster movements of the compressor piston 450.
- the annular channel 456 can be dispensed with, the outlets of the compressor cylinders 460 corresponding to the number of pressure lines 455 then being combined-optionally via an annular channel section.
- the combustion medium reservoir 480 is filled via the remaining compressor pistons 450, so that correspondingly stored fuel is available and, in particular, directly available for starting or starting or acceleration phases.
- the axial piston motor 401 can be equipped with two or more fuel storage 480 in another embodiment not explicitly shown here, the two Brennstoff acids 480 can then be loaded with different pressures, so with the two Brennstoff Itemsn 480 in real time always with different pressure intervals can be worked.
- a pressure control is provided which defines a first lower pressure limit and a first upper pressure limit for the first fuel accumulator 480 and a second lower pressure limit and a second upper pressure limit for the second Brennstofftechnisch (not shown here), within a fuel storage 480 is loaded with pressures, wherein the first pressure upper limit below the second pressure upper limit and the first pressure lower limit is below the second pressure lower limit.
- the first upper pressure limit can be set smaller than or equal to the second lower pressure limit.
- thermo sensors for measuring the temperature of the exhaust gas or not shown in the combustion chamber.
- the reliable temperatures between 800 ° C and 1,100 ° C can measure.
- the combustion chamber comprises a pre-combustion chamber and a main combustion chamber
- the temperature of the pre-combustion chamber can also be measured via such temperature sensors.
- the above-described axial piston motors 201, 301 and 401 may be respectively controlled via the temperature sensors such that the exhaust gas temperature when leaving the power cylinders 220, 320, 420 is approximately 900 ° C and if present, the temperature in the pre-combustion chamber is approximately 1000 ° C ,
- further axial piston 501 are such temperature sensors, for example in the form of a Vorhunttemperatursensors 592 and two exhaust gas temperature sensors 593 available and shown schematically.
- the antechamber temperature sensor 592- which in this exemplary embodiment can also be referred to as pre-burner temperature sensor 592 due to its proximity to a pre-burner 517 of the further axial piston motor 501-a meaningful value is determined via the quality of the combustion or with regard to the running stability of the further axial piston motor 501.
- a flame temperature in the preburner 517 can be measured in order to be able to regulate different operating states on the further axial piston motor 501 by means of a combustion chamber control.
- the operating state of the combustion chamber 510 can be cumulatively checked and, if necessary, regulated, so that optimal combustion of the combustion medium is always guaranteed.
- the further axial piston motor 501 has a housing body 505, on which a continuously operating combustion chamber 510, six working cylinders 520 and six compressor cylinders 560 are provided.
- combustibles may both be ignited and burned, and combustor 510 may be charged with combustibles in the manner described above.
- the further axial piston motor 501 operates with a two-stage combustion, for which purpose the combustion chamber 510 has the above-mentioned pre-burner 517 and a main burner 518.
- the pre-burner 517 and in the main burner 518 fuel can be injected, in particular in the pre-burner 517 and a proportion of combustion air of the axial piston 501 can be initiated, which may be smaller than 15% of the total combustion air, especially in this embodiment.
- the pre-burner 517 has a smaller diameter than the main burner 518, wherein the combustion chamber 510 has a transition region comprising a conical chamber 513 and a cylindrical chamber 514.
- a main nozzle 511 and on the other hand a treatment nozzle 512.
- fuel or fuel can be injected into the combustion chamber 510 become.
- the main nozzle 511 is aligned substantially parallel to a main combustion direction 502 of the combustion chamber 510.
- the main nozzle 511 is aligned coaxially with an axis of symmetry 503 of the combustion chamber 510, wherein the axis of symmetry 503 is parallel to the main focal direction 502.
- the conditioning nozzle 512 is further disposed at an angle to the main nozzle 511 (not explicitly shown here for clarity) such that a jet direction 516 of the main nozzle 511 and a jet 519 of the dressing nozzle 512 intersect at a common intersection within the conical chamber 513.
- the fuel or fuel from the main nozzle 511 is injected in this embodiment without further air supply, the fuel through the pre-burner 517 already preheated and ideally can be thermally decomposed.
- the quantity of combustion air corresponding to the quantity of fuel flowing through the main nozzle 511 is introduced into a combustion chamber 526 behind the pilot burner 517 or the main burner 518, for which purpose a separate combustion air supply 504 is provided, which opens into the combustion chamber 526.
- the separate combustion air supply 504 is for this purpose connected to a process air supply 521, wherein from the separate combustion air supply 504, a further combustion air supply 522 can be supplied with combustion air, which in this case supplies a hole ring 523 of the preburner 517 with combustion air.
- the hole ring 523 is assigned to the treatment nozzle 512 in this case.
- the fuel injected with the conditioning nozzle 512 may be additionally injected with process air into the conical chamber 513 of the main burner 518.
- the combustion chamber 510 in particular the combustion chamber 526, comprises a ceramic assembly 506, which is advantageously air-cooled. Also, a water cooling or combined from combustion air and water cooling can be provided.
- the ceramic assembly 506 in this case comprises a ceramic combustion chamber wall 507, which in turn is surrounded by a profiled tube 508. To this profiled tube 508 extends a cooling air chamber 509, which is connected via a cooling air chamber 524 to the process air supply 521.
- the per se known working cylinder 520 lead corresponding working piston 530, which are mechanically connected by means of connecting rods 535 with compressor piston 550.
- the connecting rods 535 in this embodiment comprise spindles 536 which run along a cam track 540 while the working pistons 530 and the compressor pistons 550 are moved.
- an output shaft 541 is set in rotation, which is connected to the cam track 540 by means of a drive cam carrier 537.
- the process air is compressed by means of the compressor pistons 550, if appropriate also including an injected water, as already described above. If the task of water or water vapor during a suction stroke of the corresponding compressor piston 550, especially a possible isothermal compression of the fuel can be favored. An associated with the suction stroke water task can ensure a particularly uniform distribution of water within the fuel in an operationally simple manner.
- exhaust gases in one or more heat exchangers can be cooled substantially lower if the process air is to be preheated via one or more such heat exchangers and conducted as combustion agent to the combustion chamber 510, as already described, for example, in the above-described exemplary embodiments FIGS. 3 to 6 already described in detail.
- the exhaust gases may be supplied to the heat exchanger (s) via the aforementioned exhaust passages 525, the heat exchangers being arranged axially with respect to the further axial piston motor 501.
- heat exchanger isolations can also be provided in the axial piston motor 501, as is the case with the axial piston motors 301 and 401, as well.
- process air can be further preheated or heated by contact with further assemblies of the axial piston motor 501, which must be cooled, as also already explained.
- process air is then abandoned the combustion chamber 510 in the manner already explained, whereby the efficiency of the further axial piston motor 501 can be further increased.
- Each of the working cylinders 520 of the axial-piston engine 501 is connected to the combustion chamber 510 via a firing channel 515, so that a ignited combustion-combustion-air mixture from the combustion chamber 510 reaches the respective working cylinder 520 via the firing channels 515 and performs work as a working medium on the working piston 530 can.
- the working medium flowing out of the combustion chamber 510 can be supplied via at least one firing channel 515 successively to at least two working cylinders 520, wherein a firing channel 515 is provided per working cylinder 520, which can be closed and opened via a control piston 531.
- a firing channel 515 is provided per working cylinder 520, which can be closed and opened via a control piston 531.
- several shot channels per cylinder can be provided.
- the number of control pistons 531 of the further axial piston motor 501 is predetermined by the number of working cylinders 520 and the number of firing channels per working cylinder 520.
- a closing of the firing channel 515 takes place via the control piston 531 also with its control piston cover 532.
- the control piston 531 is driven by means of a control piston cam track 533, wherein a spacer 534 is provided for the control piston cam track 533 to the drive shaft 541, which also serves in particular a thermal decoupling.
- the control piston 531 can perform a substantially axially directed stroke movement 543.
- Each of the control piston 531 is guided for this purpose by means of not further quantized sliding blocks, which are mounted in the control piston cam track 533, wherein the sliding blocks each have a safety cam which reciprocates in a not further numbered guide groove and prevents rotation in the control piston 531.
- control piston 531 comes into contact with the hot working medium from the combustion chamber 510 in the region of the firing channel 515, it is advantageous if the control piston 531 is water-cooled.
- the further axial piston motor 501 in particular in the region of the control piston 531, a water cooling 538, wherein the water cooling 538 inner cooling channels 545, middle cooling channels 546 and outer cooling channels 547 includes. So well cooled, the control piston 531 can be reliably moved in a corresponding control piston cylinder.
- the surfaces of the control piston 531 which are in contact with the fuel means are mirrored or provided with a reflective coating, so that a heat input into the control pistons 531 which occurs via thermal radiation is minimized.
- the further surfaces of the weft channels 515 and the combustion chamber 510 which are in contact with the fuel means are also provided (not shown) with a coating having an increased spectral reflectance in this exemplary embodiment. This applies in particular to the combustion chamber bottom (not explicitly numbered) but also to the ceramic combustion chamber wall 507. It is understood that this embodiment of the surfaces in contact with fuel also regardless of the other design features may be present in an axial piston motor. It is understood that in modified embodiments, further modules can be mirrored or can be dispensed with the aforementioned Veradorungen at least partially.
- the firing channels 515 and the control pistons 531 can be provided structurally particularly simply if the further axial piston motor 501 has a firing channel ring 539.
- the firing channel ring 539 in this case has a central axis about which concentric around the parts of the working cylinder 520 and the control piston cylinder are arranged.
- a firing channel 515 is provided, wherein each firing channel 515 is spatially connected to a recess (not numbered here) of a combustion chamber bottom 548 of the combustion chamber 510.
- the working medium can pass out of the combustion chamber 510 via the firing channels 515 into the working cylinder 520 and perform work there, by means of which the compressor pistons 550 can also be moved.
- coatings and inserts may still be provided in order to protect in particular the weft channel ring 539 or its material from direct contact with corrosive combustion products or at excessively high temperatures.
- the combustion chamber floor 548 in turn may also be covered with a further ceramic or metallic coating, in particular a reflective coating on its surface, which on the one hand reduces the heat radiation occurring from the combustion chamber 510 by increasing the reflectance and on the other hand the heat conduction by reducing the thermal conductivity.
- the further axial piston motor 501 can likewise be equipped with at least one combustion agent reservoir and corresponding valves, wherein in the specific exemplary embodiment according to FIG. 6 however, is not explicitly shown.
- the combustion agent reservoir can also be provided in multiple designs in order to be able to store compressed combustion agents with different pressures.
- the Brennstofftechnische can in this case be connected to corresponding pressure lines of the combustion chamber 510, wherein the Brennstofftechnisch preferably via valves to the pressure lines are fluidly connectable or separable.
- the aforementioned valves can be opened or closed correspondingly in start-up or acceleration situations and for starting, whereby the combustion chamber 510, at least for a limited period, a fuel surplus can be provided.
- the Brennstofftechnische are fluidically preferably interposed between one of the compressor cylinder and one of the heat exchanger.
- the two combustion agent reservoirs are ideally operated at different pressures in order to be able to use the energy provided by the further axial piston motor 501 in the form of pressure very well.
- the intended upper pressure limit and lower pressure limit can be set on the first fuel storage by means of a corresponding pressure control below the upper pressure limits and lower pressure limits of the second fuel storage. It is understood that this can be done at the Brennstofftechnischn with different pressure intervals.
- both axial piston motors each have a water chamber 1309A, which surrounds the combustion chamber 1326 and is fed via a supply line with liquid water.
- water with combustion chamber pressure is supplied in each case via the non-numbered supply line.
- This water is fed via branch channels in each case an annular channel 1309D which is in contact with a steel tube (not numbered), which in turn surrounds the profiled tube 1308 of the respective combustion chamber 1326 and is dimensioned such that both between the profiled tube 1308 and the steel tube on the one hand on the other hand, in each case an annular gap (not numbered) remains between the steel tube and the housing part having the branch channels, and that the two annular gaps are remote from the annular channel 1309D End of the steel tube are interconnected.
- the tubes can also be formed of a different material than steel.
- annular channels 1309E are respectively provided in the illustrated axial piston motors, which on the one hand are connected to the respectively radially inner annular gap and on the other hand open via channels 1309F to an annular nozzle (not numbered) which leads into the respective combustion chamber 1326.
- the annular nozzle is here aligned axially to the combustion chamber wall or to the ceramic combustion chamber wall 1307, so that the water can also protect the ceramic combustion chamber wall 1307 on the combustion chamber side.
- the water evaporate on its way from the supply line to the combustion chamber 1326 each and that the water may optionally be provided with other additives. It is also understood that the water can possibly be recovered from the exhaust gas of the respective axial piston motor and reused.
- the axial piston motor which otherwise corresponds essentially to the exemplary embodiments described above, comprises a combustion chamber 1326, control piston 1331, shot channels 1315 and working piston 1330.
- the combustion space 1326 arranged rotationally symmetrically about the axis of symmetry 1303 has, as described above, a ceramic assembly 1306 with a ceramic combustion chamber wall 1307 and a profiled steel tube 1308 on.
- a ceramic assembly 1306 with a ceramic combustion chamber wall 1307 and a profiled steel tube 1308 on.
- the combustion chamber 1326 is delimited from the working cylinder 1320 by the control piston 1331 arranged parallel to the axis of symmetry 1303.
- the shot channel 1315 has the axis of symmetry 1315A along which a baffle 1332A is aligned.
- the guide surface 1332A aligned parallel to this axis of symmetry 1315A thus aligns with a wall of the weft channel 1315 as soon as the control piston 1331 is in its bottom dead center, thereby allowing a deflection-free flow of the combustion medium in the direction of the working cylinder 1320.
- a guide surface sealing surface 1332E is in turn aligned parallel to the baffle 1332A so that this baffle sealing surface 1332E approximately closes with the baffle 1332A as soon as the control piston 1331 has reached its top dead center.
- the cylindrical lateral surface of the control piston 1331 also terminates with a shaft sealing surface 1332D and thereby increases the sealing effect between the combustion chamber 1326 and the working cylinder 1320.
- the control piston 1331 also has a baffle 1332B which is oriented approximately perpendicular to the axis of symmetry of the firing channel 1315A. This alignment thus takes place approximately normal to the flow direction of the fuel when it exits the combustion chamber 1326 and enters the firing channel 1315. Consequently, this part of the control piston 1331 is subjected to as little as possible by a heat flow, since the baffle surface 1332 B has a minimum surface area to the combustion chamber 1326.
- the spool 1331 is controlled via the spool cam 1333.
- This spool cam 1333 does not necessarily include a sinusoidal profile.
- a control piston cam track 1333 which deviates from a sinusoidal shape, allows the control piston 1331 to be held at the respective upper or lower dead center for a defined period of time, thereby keeping the opening cross section as open as possible with the firing channel 1315 open and, on the other hand, maintaining the thermal stress on the control piston surfaces during opening and closing Closing of the firing channel as a result of a critical flow rate of the fuel to keep as low as possible by the time of opening a maximum possible opening speed on the configuration of the Steuerkolbenkurvenbahn 1333 is selected.
- FIG. 8 a control piston oil chamber 1362 located in the control piston 1331, which operates the control piston seal 1363 with oil or resumes oil returning from the control piston seal 1363.
- the underside of the control piston 1331 points in the direction of the pressure chamber designed as a control chamber 1364. At the same time collects the control chamber 1364 from the control piston 1331 and the pressure oil circuit 1361 escaping oil.
- the inner cooling channels 1345 may be charged with oil via the pressurized oil circuit 1361 rather than via a water circuit to cool the underside of the combustion chamber 1326.
- a first control chamber seal 1365 and a second control shaft seal 1366 designed as a radial shaft seal are provided, which seal the control chamber 1364, which may be under higher pressure, with respect to the rest of the axial piston motor which is under approximate ambient pressure.
- the first control chamber seal 1365 and second control chamber seal 1366 seal the control chamber 1364 via a sealing sleeve 1367.
- This sealing sleeve 1367 is seated by means of a press fit on a rotating central shaft of the axial piston motor, which partially contains the pressure oil circuit 1361.
- the sealing sleeve 1367 can also be connected in a different manner with the rotating shaft.
- the FIG. 9 also shows a further embodiment of the control piston surfaces serving to seal the shot channels 1315.
- the baffle surface 1332B need not necessarily be a flat surface, but also a section of a spherical, cylindrical or conical surface and thus rotationally symmetrical to the symmetry axis 1303 may be formed.
- the baffle 1332A and the baffle sealing surface 1332E may be deviated from a plane.
- the FIG. 9 shows an embodiment of the guide surface 1332A and the Leitzindicht constitutional 1332E, these surfaces represent an angled straight line at least in a sectional plane.
- the surfaces of the spool 1331 shown in this embodiment such as the baffle 1332A or the baffle 1332E, and the sealing surfaces such as the baffle sealing surface 1332E or the stem sealing surface 1332D are mirrored to inhibit heat radiation heat loss via the spool minimize.
- the applied silvering of these surfaces can moreover also consist of a ceramic coating which reduces the thermal conductivity or the wall heat transfer to the control piston.
- the surface of the combustion chamber bottom 1348 (shown by way of example in FIG FIG. 6 ) to minimize wall heat loss.
- At the bottom of the combustion chamber floor 1348 In addition to the cooling, there are internal cooling channels, which optionally dissipate heat from the combustion chamber 1326 with water or oil.
- the in the FIG. 9 illustrated cooling chamber 1334 of the control piston 1331 is filled with a liquid present at the operating temperature of the axial piston motor metal, sodium in this embodiment, which can dissipate heat by convection and heat conduction heat from the surfaces of the control piston and pass it to the oil located in the pressure oil circuit 1361.
- FIG. 10 shows a heat exchanger head plate 3020 which is suitable for use for a heat exchanger for an axial piston motor.
- the heat exchanger head plate 3020 includes for mounting and connection to an exhaust manifold of an axial piston motor a flange 3021 with corresponding arranged in a bolt hole bores 3022 in the radially outer region of the heat exchanger head plate 3020.
- the die 3023 In the radially inner region of the flange 3021 is the die 3023, which numerous as Tubular seats 3024 has executed holes for receiving pipes.
- the entire heat exchanger head plate 3020 is preferably made of the same material from which the tubes are formed, to ensure that the coefficient of thermal expansion in the entire heat exchanger is as homogeneous as possible and hereby thermal thermal stresses are minimized in the heat exchanger.
- the jacket of the heat exchanger can also be made of a material corresponding to the heat exchanger head plate 3020 or the tubes.
- the tube seats 3024 may, for example, be made with a fit, so that the tubes mounted in these tube seats 3024 are press fit.
- the tube seats 3024 may be configured to realize a clearance fit or transition fit.
- an assembly of the tubes in the tube seats 3024 by a cohesive instead of a frictional connection can be made.
- the material bond is preferably accomplished by welding or soldering, wherein a material corresponding to the heat exchanger head plate 3020 or the tubes is used as solder or welding material. This also has the advantage that thermal stresses in the tube seats 3024 can be minimized by homogeneous coefficients of thermal expansion.
- FIG. 11 shows a schematic sectional view of a gas exchange valve 1401 with a valve spring 1411 and a bounce spring 1412.
- the gas exchange valve 1401 is in this case designed as an automatically opening valve without cam control, which opens at a given pressure difference, the in-cylinder pressure is lower than the pressure in the case of a suction of the cylinder Inlet from which the corresponding cylinder sucks a fuel.
- the gas exchange valve 1401 is preferably used as an inlet valve in the compressor stage.
- the valve spring 1411 in this case provides a closing force on the gas exchange valve 1401, by means of which the opening time can be determined via the design of the valve spring 1411.
- the valve spring 1411 which surrounds the valve stem 1404 of the gas exchange valve 1401, in this case sits in a valve guide 1405 and is supported on the valve spring plate 1413.
- valve spring plate 1413 in turn is fastened with at least two wedge pieces 1414 in a form-fitting manner on the valve stem 1404 of the gas exchange valve 1401.
- valve spring 1411 wherein this valve spring 1411 is just designed so that opening of the gas exchange valve 1401 takes place even at low pressure differences, may cause under certain operating conditions that the gas exchange valve 1401 such a high acceleration by the voltage applied to the valve plate 1402 pressure difference takes place, which leads to an excessive opening of the gas exchange valve 1401 beyond the set valve lift addition.
- valve disk 1402 When the gas exchange valve 1402 is opened, the valve disk 1402 releases a flow cross section at its valve seat 1403, which geometry does not increase significantly further from a certain valve stroke.
- the maximum flow area at valve seat 1403 is typically defined across the diameter of valve disk 1402.
- the stroke of the gas exchange valve 1401 at maximum flow cross-section corresponds approximately to a quarter of the diameter of the valve disk 1402 at its inner valve seat.
- valve spring disk 1413 When the valve lift or the calculated valve lift at maximum flow cross section is exceeded, on the one hand there is no further substantial increase in the air mass flow at the flow cross section between the valve seat 1403 and the valve disk 1402 and, on the other hand, it is possible for the valve spring disk 1413 to have a stationary component of the cylinder head, here for example the valve spring guide 1406, come into contact and thus the valve spring plate 1413 or the valve spring guide 1406 are destroyed.
- valve spring plate 1403 comes to rest on the impact spring 1412, whereby the overall spring force, consisting of the valve spring 1411 and the impact spring 1412, suddenly jumps and the gas exchange valve 1402 is subject to a strong deceleration.
- the stiffness of the baffle spring 1412 is chosen in this embodiment so that at a maximum opening speed of the gas exchange valve 1401, the gas exchange valve 1401 is just as much delayed by resting on the baffle spring 1412 that no contact between moving components of the valve group, such as the valve spring plate 1413, and fixed components, such as valve spring guide 1406.
- the two-stage spring force applied in this embodiment also has the advantage that during the closing of the gas exchange valve 1401 this gas exchange valve 1401 is not accelerated in excess in the opposite direction and does not bounce in the valve plate 1402 with an excessive speed in the valve seat 1403, as the opening and Closing the gas exchange valve 1401 competent valve spring 1411 is just designed so that it does not provide excessively high spring forces.
- FIG. 12 Another schematic sectional view of a gas exchange valve 1401 with a valve spring 1411 and a bounce spring 1412 shows the FIG. 12 in which a two-piece valve spring plate 1413 is used in conjunction with a support ring 1415.
- the split valve spring plate 1413 is brought into contact with the valve stem 1404 without the use of conical pieces 1414, where it positively receives the spring forces of the valve spring 1411 and the impact spring 1412.
- the support ring 1415 on the one hand represents a captive safety device and on the other hand the support ring 1415 absorbs forces in the radial direction, as seen from the axis of the valve stem.
- a retaining ring 1416 in turn secures the support ring 1415 from falling out.
- gas exchange valves 1401 are made of a light metal according to this embodiment, ie when used in the compressor stage and as an automatically opening valve.
- the lower mass inertia of a gas exchange valve 1402 made of light metal favors in this case the fast opening but also the fast and gentle closing of the gas exchange valve 1401.
- the low inertia of the valve seat 1403 is protected because the gas exchange valve 1401 in this embodiment, no excessive kinetic energy when placed in releases the valve seat 1403.
- the gas exchange valve 1401 shown is preferably made of Dural, a high strength aluminum alloy, whereby the gas exchange valve 1401 has a sufficiently high strength despite its low density.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Compressor (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Um den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern, wird ein Axialkolbenmotor mit einer inneren kontinuierlichen Verbrennung und mit einer Verdichterstufe, welche wenigstens einen Zylinder umfasst, und mit einer Expanderstufe, welche wenigstens einen Zylinder umfasst, sowie mit einer Brennkammer zwischen Verdichterstufe und Expanderstufe auf vorgeschlagen. Hierbei weist die Verdichterstufe ein von der Expanderstufe verschiedenes Hubvolumen auf oder es ist ein Brennmittelspeicher, in welchem verdichtetes Medium zwischengespeichert werden kann, vorgesehen.In order to improve the efficiency of an axial piston engine, an axial piston engine with an internal continuous combustion and with a compressor stage, which comprises at least one cylinder, and with an expander stage, which comprises at least one cylinder, as well as with a combustion chamber between the compressor stage and Expanderstufe proposed. Here, the compressor stage has a different from the expander stage stroke volume or it is a Brennmittelspeicher, in which compacted medium can be cached provided.
Description
Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenmotor. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers eines Axialkolbenmotors.The invention relates to an axial piston motor. The invention likewise relates to a method for operating an axial piston motor and to a method for producing a heat exchanger of an axial piston motor.
Axialkolbenmotoren sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und kennzeichnen sich als energiewandelnde Maschinen, welche ausgangsseitig mechanische Rotationsenergie unter Zuhilfenahme wenigstens eines Kolbens bereitstellen, wobei der Kolben eine lineare Schwingbewegung durchführt, deren Ausrichtung im Wesentlichen koaxial zu der Drehachse der Rotationsenergie ausgerichtet ist.Axial piston engines are well known in the art and are characterized as energy converting machines which provide on the output side mechanical rotational energy with the aid of at least one piston, wherein the piston performs a linear oscillating motion whose orientation is oriented substantially coaxially to the axis of rotation of the rotational energy.
Neben Axialkolbenmotoren, die beispielsweise nur mit Druckluft betrieben werden, sind auch Axialkolbenmotoren bekannt, denen Brennmittel zugeführt wird. Dieses Brennmittel kann mehrkomponentig, beispielsweise aus einem Kraft- oder Brennstoff und aus Luft, ausgebildet sein, wobei die Komponenten gemeinsam oder getrennt einer oder mehreren Brennkammern zugeführt werden.In addition to axial piston motors, which are operated for example only with compressed air, axial piston motors are also known, to which fuel is supplied. This fuel may be multi-component, for example, from a fuel or fuel and air, may be formed, wherein the components are supplied together or separately to one or more combustion chambers.
In vorliegendem Fall bezeichnet somit der Begriff "Brennmittel" jegliches Material, welches an der Verbrennung teilnimmt oder mit den an der Verbrennung teilnehmenden Komponenten mitgeführt wird und den Axialkolbenmotor durchströmt. Das Brennmittel umfasst dann zumindest Brenn- bzw. Kraftstoff, wobei der Begriff "Kraftstoff" in vorliegendem Zusammenhang Brennstoff also jegliches Material beschreibt, welches über eine chemische oder sonstige Reaktion, insbesondere über eine Redoxreaktion, exotherm reagiert. Das Brennmittel kann darüber hinaus noch Komponenten, wie beispielsweise Luft aufweisen, die Materialien für die Reaktion des Kraft- bzw. Brennstoffs bereitstellen.In the present case, therefore, the term "fuel" means any material that participates in the combustion or is carried along with the components participating in the combustion and flows through the axial piston motor. The fuel then comprises at least fuel or fuel, wherein the term "fuel" in the present context fuel so any material describes which reacts exothermally via a chemical or other reaction, in particular via a redox reaction. The combustor may further include components, such as air, that provide materials for the reaction of the fuel.
Insbesondere können Axialkolbenmotoren auch unter dem Prinzip der inneren kontinuierlichen Verbrennung (ikV) betrieben werden, nach welchem Brennmittel, also beispielsweise Kraftstoff und Luft, kontinuierlich einer Brennkammer oder mehreren Brennkammern zugeführt werden.In particular, axial piston motors can also be operated under the principle of internal continuous combustion (ikV), according to which fuel, ie, for example Fuel and air, continuously fed to a combustion chamber or multiple combustion chambers.
Axialkolbenmotoren können darüber hinaus einerseits mit rotierenden Kolben, und entsprechend rotierenden Zylindern, arbeiten, die sukzessive an einer Brennkammer vorbeigeführt werden.Axial piston motors can also work on the one hand with rotating piston, and correspondingly rotating cylinders, which are successively guided past a combustion chamber.
Andererseits können Axialkolbenmotoren stationäre Zylinder aufweisen, wobei das Arbeitsmedium dann sukzessive auf die Zylinder entsprechend der gewünschten Belastungsreihenfolge verteilt wird.On the other hand, axial piston motors may comprise stationary cylinders, the working medium then being distributed successively to the cylinders in accordance with the desired load order.
Beispielsweise sind derartige stationäre Zylinder aufweisende ikV-Axialkolbenmotoren aus der
Die in der
Es versteht sich, dass die Begriffe "Arbeitszylinder", "Arbeitskolben" und "Arbeitsseite" synonym verwendet werden zu den Begriffen "Expansionszylinder", "Expansionskolben" und "Expansionsseite" bzw. "Expanderzylinder", "Expanderkolben" und "Expanderseite" sowie zu den Begriffen "Expansionsstufe" bzw. "Expanderstufe", wobei eine "Expanderstufe" bzw. "Expansionsstufe" die Gesamtheit aller hierin befindlicher "Expansionszylinder" bzw. "Expanderzylinder" bezeichnet.It is understood that the terms "working cylinder", "working piston" and "working side" are used interchangeably with the terms "expansion cylinder", "expansion piston" and "expansion side" or "expander cylinder", "expander piston" and "expander side" and the terms "expansion stage" and "expander stage", wherein an "expander stage" or "expansion stage" denotes the totality of all "expansion cylinders" or "expander cylinders" located therein.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern. Diese Aufgabe wird von einem Axialkolbenmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.It is an object of the present invention to improve the efficiency of an axial piston engine. This object is achieved by an axial piston motor having the features of claim 1.
Auch kann sich ein Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, durch wenigstens ein Verdichterzylindereinlassventil mit einem ringförmigen Einlassventildeckel auszeichnen.Also, an axial piston engine having at least one compressor cylinder, at least one working cylinder, and at least one pressure line through which compressed fuel is directed from the compressor cylinder to the working cylinder may be characterized by at least one compressor cylinder inlet valve having an annular inlet valve cover.
Dadurch, dass der Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welcher verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, erfindungsgemäß wenigstens ein Verdichterzylindereinlassventil mit einem ringförmigen Einlassventildeckel aufweist, kann ein besonders großes Durchlassvolumen für ein Brennmittel, insbesondere für eine anzusaugende Verbrennungsluft, an dem Verdichterzylinder realisiert werden. Insofern kann beispielsweise die Verbrennungsluft - oder ein sonstiges Brennmittel - äußerst verlustarm in den Verdichterzylinder eingesogen werden, wodurch der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors verbessert werden kann.Characterized in that the axial piston motor having at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and at least one pressure line through which compressed fuel from the compressor cylinder to the working cylinder, according to the invention comprises at least one compressor cylinder inlet valve with an annular inlet valve cover, a particularly large passage volume for a Firing means, in particular for a combustion air to be sucked, are realized on the compressor cylinder. In this respect, for example, the combustion air - or any other fuel - are absorbed extremely low loss in the compressor cylinder, whereby the efficiency of the axial piston motor can be improved.
Darüber hinaus verbleibt im Mittenbereich des ringförmigen Einlassventildeckels hinsichtlich eines Verdichterzylinderkopfes vorteilhafter Weise ein zusätzlicher Bauraum für weitere Bauteile, die ansonsten neben dem Verdichterzylindereinlassventil platziert werden müssten. Insofern kann hierdurch zugleich auch noch die Kompaktheit des Axialkolbenmotors verbessert werden.In addition, in the center region of the annular inlet valve cover with respect to a compressor cylinder head advantageously remains an additional space for other components that would otherwise be placed next to the compressor cylinder inlet valve. In this respect, the compactness of the axial-piston motor can also be improved at the same time.
Ein ringförmiger Einlassventildeckel ist aus den eingangs zitierten Druckschriften nicht bekannt und es ist dort auch kein Hinweis zu finden, dass ein derartiger ringförmiger Einlassventildeckel an einem Axialkolbenmotor Vorteile mit sich bringen könnte.An annular inlet valve cover is not known from the cited documents and there is no indication to find that such an annular inlet valve cover could bring advantages to an axial piston motor with it.
Das Verdichterzylindereinlassventil mit seinem ringförmigen Einlassventildeckel kann vorliegend als ein aktiv angesteuertes oder ein passiv angesteuertes Ventil ausgelegt sein. In vorliegendem Zusammenhang zeichnet sich ein aktiv angesteuertes Ventil dadurch aus, dass ein zusätzlicher Trieb zur Ansteuerung des Ventils genutzt wird. Dieses kann beispielsweise ein elektromotorischer oder elektromagnetischer Antrieb für das Ventil sein. Ebenso kann dieses eine Nockenwelle oder -scheibe bzw. eine Kurvenscheibe sein. Ebenso kann ggf. ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb zur aktiven Ansteuerung genutzt werden. Passiv angesteuerte Ventile werden durch die Druckverhältnisse in der Umgebung des jeweiligen Ventils geschlossen oder geöffnet, wobei insbesondere durch eine Druckdifferenz ventileingangsseitig und ventilausgangsseitig entsprechende Öffen- und Schließkräfte aufgebracht werden können. Ggf. können durch geeignete Federn und ähnliches Vorspannungen, die zudem zu überwinden sind, oder durch geeignete Ausgestaltungen im Detail der jeweiligen Ventile, beispielsweise durch Neigungen im Ventildeckel oder Anpassung der Größenverhältnisse die Charakteristik der passiv angesteuerten Ventile beeinflusst werden.The compressor cylinder inlet valve with its annular inlet valve cover may in the present case be designed as an actively actuated or a passively actuated valve. In the present context, an actively controlled valve is characterized by the fact that an additional drive is used to control the valve. This can be, for example, an electromotive or electromagnetic drive for the valve. Likewise, this may be a camshaft or disk or a cam. Likewise, if necessary, a pneumatic or hydraulic drive can be used for active control. Passively controlled Valves are closed or opened by the pressure conditions in the vicinity of the respective valve, wherein in particular by a pressure difference valve inlet side and valve output side corresponding opening and closing forces can be applied. Possibly. can be influenced by suitable springs and similar biases, which are also overcome, or by suitable embodiments in detail of the respective valves, for example, by inclinations in the valve cover or adjusting the size ratios, the characteristics of the passively controlled valves.
Um den Einlassventildeckel besonders vorteilhaft an dem Zylinderkopf lagern zu können, sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass der Einlassventildeckel eine Dreipunkthalterung aufweist. Durch ein Lagern des Einlassventildeckels an drei Haltepunkten kann die Gefahr verringert werden, dass der Einlassventildeckel sich hinsichtlich eines Einlassventilsitzes kritisch verlagert und sogar verklemmt. Zudem kann der Einlassventildeckel während einer Arbeitsbewegung besonders gleichförmig bewegt werden. Außerdem ist eine Dreipunkthalterung sehr stabil und daher sehr langlebig.In order to be able to store the intake valve cover in a particularly advantageous manner on the cylinder head, a preferred embodiment provides that the intake valve cover has a three-point mounting. By storing the intake valve cover at three breakpoints, the risk of the intake valve cover shifting critically with respect to an intake valve seat and even jamming can be reduced. In addition, the intake valve cover during a working movement can be moved very uniform. In addition, a three-point mount is very stable and therefore very durable.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Einlassventildeckel über wenigstens eine Feder gegen einen Einlassventilsitz gespannt ist. Zwar ist es aus der eingangs erwähnten Offenlegungsschrift
Speziell mehrere Federn sind für ein Spannen eines Einlassventildeckels nicht bekannt, wobei idealerweise drei solcher Federn im Zusammenhang mit der vorliegenden Dreipunkthalterung des Einlassventildeckels vorgesehen sind, um den Einlassventildeckel besonders gleichförmig gegen den Einlassventilsitz verspannen zu können. Durch ein derartiges Verspannen kann eine besonders hohe Dichtigkeit am Verdichterzylindereinlassventil erreicht werden.Specifically, a plurality of springs are not known for cocking an intake valve cover, ideally three such springs are provided in connection with the present three-point support of the intake valve cover to clamp the intake valve cover particularly uniform against the intake valve seat can. By such a bracing, a particularly high density on the compressor cylinder inlet valve can be achieved.
Insbesondere eine außermittige Federbefestigung an einem Einlassventildeckel ist zumindest im Zusammenhang mit einem Verdichterzylindereinlassventil eines Axialkolbenmotors noch nicht bekannt. Vorliegend ist eine solche außermittige Federbefestigung vorzugsweise jedoch vorgesehen, so dass insbesondere auch bei großen Ventildurchmessern ein gleichförmiges Verspannen gewährleistet werden kann.In particular, an off-center spring attachment to an intake valve cover is not known at least in connection with a compressor cylinder inlet valve of an axial piston engine. In the present case, however, such an eccentric spring attachment is preferably provided, so that in particular even with large valve diameters, a uniform bracing can be ensured.
Hinsichtlich einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsvariante eines Axialkolbenmotors ist vorgeschlagen, dass innerhalb des durch den Einlassventildeckel gebildeten Rings ein Einlass in den Verdichterzylinder bzw. ein Auslass aus dem Verdichterzylinder vorgesehen ist. Wie vorstehend bereits erwähnt, verbleibt in der Mitte des ringförmigen Einlassventildeckels noch genügend Platz, um weitere Bauteile bzw. Bauteilgruppen des Verdichterzylinders anordnen zu können. Insbesondere können dort ein Zugang oder ein Ausgang hinsichtlich des Verdichterzylinders vorgesehen sein, wodurch ein am Verdichterzylinderkopf zur Verfügung stehender Platz besonders effektiv ausgenutzt werden kann.With regard to a further very advantageous embodiment variant of an axial-piston engine, it is proposed that an inlet be provided in the compressor cylinder or an outlet from the compressor cylinder within the ring formed by the inlet valve cover. As already mentioned above, sufficient space remains in the middle of the annular inlet valve cover to be able to arrange further components or component groups of the compressor cylinder. In particular, there may be provided an access or an outlet with respect to the compressor cylinder, whereby a space available at the compressor cylinder head can be utilized particularly effectively.
Idealerweise handelt es sich bei einem derartigen Einlass um einen Wassereinlass, mittels welchem Wasser in den Verdichterzylinder aufgegeben werden kann. Hierdurch kann das Wasser insbesondere zentrisch in den Verdichterzylinder aufgegeben werden, wodurch das Wasser besonders gleichmäßig mit einer über das Verdichterzylindereinlassventil eingesaugten Verbrennungsluft durchmischt werden kann. Beispielsweise geschieht dies im Zusammenhang mit einer Saughubbewegung eines Verdichterkolbens. Es versteht sich, dass über den Einlass auch andere Brennmittel in den Verdichterzylinder aufgegeben werden können.Ideally, such an inlet is a water inlet, by means of which water can be introduced into the compressor cylinder. In this way, the water can be given up in particular centric in the compressor cylinder, whereby the water can be mixed very evenly with a sucked in via the compressor cylinder inlet valve combustion air. For example, this is done in connection with a suction stroke of a compressor piston. It is understood that other fuel can be fed into the compressor cylinder via the inlet.
In diesem Zusammenhang kann der Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors verbessert werden, wenn sich kumulativ bzw. alternativ zu den vorgenannten Merkmalen ein Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, dadurch auszeichnet, dass dem Verdichterzylinder während eines Saughubs eines in dem Verdichterzylinder angeordneten Verdichterkolbens Wasser oder Wasserdampf aufgegeben wird.In this connection, the efficiency of an axial-piston engine can be improved if, cumulatively or alternatively to the aforementioned features, an axial-piston engine with at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and with at least one pressure line through which compressed fuel is directed from the compressor cylinder to the working cylinder , characterized in that the compressor cylinder during a suction stroke of a compressor piston arranged in the compressor piston, water or water vapor is applied.
Zum einen wird hierdurch eine hervorragende Verteilung des Wassers in dem Brennmittel gewährleistet. Zum anderen kann die durch das Wasser geänderte Verdichtungsenthalpie unkritisch in das Brennmittel eingebracht werden, ohne dass die Energiebilanz des gesamten Axialkolbenmotors durch die Wasseraufgabe nachteilig beeinflusst wird. Insbesondere kann hierdurch der Verdichtungsprozess einer isothermen Verdichtung angenähert werden, wodurch sich die Energiebilanz bei der Verdichtung optimieren lässt. Der Wasseranteil kann ergänzend-je nach konkreter Umsetzung - zur Temperaturregelung in der Brennkammer und/oder auch zur Schadstoffreduktion über chemische oder katalytische Reaktionen des Wassers genutzt werden. Allerdings ist es möglich, an anderer Stelle ebenfalls Wasser aufzugeben.On the one hand, this ensures an excellent distribution of the water in the fuel. On the other hand, the compression enthalpy altered by the water can be introduced uncritically into the combustion medium without the energy balance of the entire axial piston engine being adversely affected by the water application. In particular, this makes it possible to approximate the compaction process to an isothermal compaction, as a result of which the energy balance during compaction can be optimized. The proportion of water can additionally - depending on the specific implementation - for temperature control in the combustion chamber and / or also to Pollutant reduction via chemical or catalytic reactions of the water can be used. However, it is also possible to give up water elsewhere.
Die Aufgabe von Wasser kann, je nach konkreter Umsetzung vorliegender Erfindung, beispielsweise durch eine Dosierpumpe erfolgen. Durch ein Rückstoßventil kann auf eine Dosierpumpe verzichtet werden, da dann der Verdichterkolben bei seinem Saughub auch Wasser durch das Rückstoßventil ansaugen kann, welches beim Verdichten dann schließt. Letztere Umsetzung ist besonders dann vorteilhaft, wenn in der Wasserzuleitung noch ein Sicherheitsventil, beispielsweise ein Magnetventil, vorgesehen ist, um Leckagen bei einem Motorstillstand zu vermeiden.The task of water can, depending on the concrete implementation of the present invention, for example, by a metering pump. By a recoil valve can be dispensed with a metering pump, since then the compressor piston can suck in its suction stroke and water through the recoil valve, which then closes during compression. The latter implementation is particularly advantageous if in the water supply still a safety valve, such as a solenoid valve, is provided to prevent leaks in a motor stall.
Ist innerhalb des durch den Einlassventildeckel gebildeten Rings ein Auslass an dem Verdichterzylinder vorgesehen, ist es vorteilhaft, wenn der Auslass ein Auslassventil ist, da hierdurch ein thermisch höher belasteter Bereich um das Auslassventil herum besonders gut gekühlt werden kann, wenn frische Verbrennungsluft über das Verdichterzylindereinlassventil in den Verdichterzylinder eingesaugt wird.If an outlet is provided on the compressor cylinder within the ring formed by the inlet valve cover, it is advantageous if the outlet is an outlet valve, since a freshly heated region around the outlet valve can be cooled particularly well if fresh combustion air is supplied via the compressor cylinder inlet valve in FIG the compressor cylinder is sucked in.
Auch kann der Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors verbessert werden, wenn sich ein Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, durch wenigstens zwei Verdichterzylinderauslassventile auszeichnet.Also, the efficiency of an axial piston engine can be improved when an axial piston motor with at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and with at least one pressure line through which compressed fuel is passed from the compressor cylinder to the working cylinder, characterized by at least two compressor cylinder outlet valves.
Zwei Verdichterzylinderauslassventile ergeben den besonders großen Vorteil, dass sehr kurze Reaktionszeiten, insbesondere bezüglich Hubbewegungen der Auslassventildeckel, realisiert werden können, da bei gleichem Durchsatz entsprechend kleinere Auslassventile am Verdichterzylinder vorgesehen werden können. Trotz der kleiner ausgebildeten Auslassventile kann dennoch ein hervorragender Abtransport von verdichtetem Brennmittel aus dem Verdichterzylinder heraus gewährleistet werden.Two compressor cylinder outlet valves provide the particularly great advantage that very short reaction times, in particular with respect to strokes of the exhaust valve cover can be realized, since at the same throughput correspondingly smaller exhaust valves can be provided on the compressor cylinder. Despite the smaller exhaust valves, however, an excellent removal of compressed fuel from the compressor cylinder can still be guaranteed.
Insofern ermöglichen zwei oder mehr Verdichterzylinderauslassventile einen besonders schnellen und reibungsverlustarmen Abtransport von verdichtetem Brennmittel. Somit kann der Wirkungsgrad hierdurch kumulativ oder alternativ verbessert werden. Ein derartiges vorteilhaftes Anordnen von mehr als einem einzelnen Verdichterzylinderauslassventil an einem Axialkolbenmotor ist dem eingangs erwähnten Stand der Technik ebenfalls nicht entnehmbar.In this respect, two or more compressor cylinder outlet valves allow a particularly fast and friction-free removal of compressed fuel. Thus, the efficiency can thereby be cumulatively or alternatively improved. Such an advantageous Placing more than a single compressor cylinder outlet valve on an axial piston engine is also not apparent from the prior art mentioned above.
Die Aufgabe der Erfindung wird von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichtungszylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, gelöst, wobei sich der Axialkolbenmotor durch wenigstens ein Verdichterzylinderauslassventil mit einem in Richtung eines Ventilsitzes gewölbt ausgebildeten Ventildeckel auszeichnet, der auf seiner dem Ventilsitz abgewandten Seite weniger Material aufweist als auf seiner dem Ventilsitz zugewandten Seite.The object of the invention is achieved by an axial piston motor with at least one compression cylinder, with at least one working cylinder and with at least one pressure line through which compressed fuel from the compressor cylinder to the working cylinder, wherein the axial piston by at least one compressor cylinder with a in the direction of a valve seat curved designates valve cover, which has on its side facing away from the valve seat less material than on its side facing the valve seat.
Bei einem gewölbt ausgebildeten Ventildeckel kann trotz eines vorhandenen Spiels gegenüber einem korrespondierenden Ventilsitz nahezu immer eine gute Ausrichtung und eine hervorragende Abdichtung gewährleistet werden. Insofern kann dies den Wirkungsgrad des vorliegenden Axialkolbenmotors ebenfalls steigern, da entsprechend die Verschlusszeiten bzw. Öffnungszeiten kurz sind. Beispielsweise ist der gewölbt ausgebildete Ventildeckel vorteilhaft als Kugel oder Kegel gestaltet.In the case of a domed valve cover, a good alignment and an excellent seal can almost always be ensured in spite of existing clearance relative to a corresponding valve seat. In this respect, this can also increase the efficiency of the present axial piston motor, since correspondingly the shutter times or opening times are short. For example, the domed formed valve cover is advantageously designed as a ball or cone.
Weist der gewölbt ausgebildete Ventildeckel darüber hinaus auf seiner dem Ventildeckel abgewandten Seite vorteilhafter Weise weniger Material auf als auf seiner dem Ventilsitz zugewandten Seite, kann der Ventildeckel gewichtsmäßig außergewöhnlich leicht konstruiert werden, wodurch sich sehr kurze Reaktionszeiten realisieren lassen.If the arched valve cover moreover advantageously has less material on its side facing away from the valve cover than on its side facing the valve seat, the valve cover can be designed to be exceptionally lightweight, allowing very short reaction times to be achieved.
Die dem Ventilsitz zugewandte Seite kann vorzugsweise durch den maximalen Durchmesser des Ventildeckels senkrecht zu der Arbeits- bzw. Betätigungsrichtung des Ventildeckels bzw. senkrecht zu der Längserstreckung des Verdichterzylinderauslassventils definiert und somit eindeutig gegenüber der dem Ventilsitz abgewandten Seite abgegrenzt werden.The side facing the valve seat can preferably be defined by the maximum diameter of the valve cover perpendicular to the working or actuation direction of the valve cover or perpendicular to the longitudinal extent of the compressor cylinder outlet valve and thus clearly demarcated from the side facing away from the valve seat.
Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass der Ventildeckel insbesondere des Verdichterzylinderauslassventils eine Halbkugel ist. Auf Grund der Halbkugelgestalt weist ein derart gestalteter Ventildeckel trotz eines kugelförmigen Abdichtungsbereichs vorteilhafter Weise eine flache Abstützfläche auf, beispielsweise für eine Ventildeckelandruckfeder, wodurch der Ventildeckel gegenüber einem Ventilsitz immer optimal ausgerichtet werden kann. Hierdurch kann idealerweise stets eine maximale Abdichtung des Verdichterzylinderauslassventils erreicht werden. In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass auf der dem Abdichtungsbereich abgewandten Seite des Ventildeckels noch weitere Strukturen, wie beispielsweise ein Federsitz, vorgesehen sein kann, ohne dass von dem Merkmal einer flachen Abstützfläche und den hiermit verbundenen Vorteilen abgewichen wird.A preferred embodiment provides that the valve cover, in particular of the compressor cylinder outlet valve is a hemisphere. Due to the hemispherical shape, such a shaped valve cover advantageously has a flat support surface, in spite of a spherical sealing area, for example for a valve cover compression spring, whereby the valve cover can always be aligned optimally with respect to a valve seat. This can ideally always be a maximum seal of the compressor cylinder outlet be achieved. In this context, it is understood that on the side facing away from the sealing area of the valve cover even more structures, such as a spring seat, may be provided without departing from the feature of a flat support surface and the associated advantages.
Kumulativ bzw. alternativ zu den vorgenannten Merkmalen ist es vorteilhaft, wenn der Ventildeckel hohl ausgebildet ist, da er hierdurch gewichtmäßig noch leichter gestaltet werden kann.Cumulatively or alternatively to the aforementioned features, it is advantageous if the valve cover is hollow, since it can thereby be made even lighter weight.
Es versteht sich, dass der gewölbt ausgebildete Ventildeckel aus verschiedenen Materialien hergestellt werden kann. Vorteilhafter Weise besteht er aus einer Keramik. Keramikkugeln an einem Verdichterzylinderauslassventil sind zwar bereits aus der
Kumulativ oder alternativ hierzu ist es vorteilhaft, wenn Mittel zur Ausrichtung des Ventildeckels vorgesehen werden, die mit einer Ventildeckelandruckfeder wechselwirken. Auf Grund einer gezielten Ausrichtung des Ventildeckels, können Asymmetrien, welche sich besonders materialsparend auswirken können, hinsichtlich des Ventildeckels vorteilhaft betriebssicher umgesetzt werden.Cumulatively or alternatively, it is advantageous if means are provided for aligning the valve cover, which interact with a Ventildeckelandruckfeder. Due to a targeted orientation of the valve cover, asymmetries, which can have a particularly material-saving effect, can advantageously be implemented with respect to the valve cover reliable.
Eine Konstruktion mit einer Ventildeckelandruckfeder in Verbindung mit Mitteln zur Ausrichtung des Ventildeckels kann baulich besonders einfach realisiert werden. Zudem kann mittels einer solchen Konstruktion eine schnell arbeitende Auslassventilverschlusseinrichtung an dem Axialkolbenmotor bereitgestellt werden, welche noch sehr kostengünstig umgesetzt werden kann. Beispielsweise ist die Ventildeckelandruckfeder in einem Schacht in einem Ventildeckel des Verdichterzylinders geführt, sodass kritische Radialauslenkungen der Ventildeckelandruckfeder unterbunden werden können. Hierdurch kann zumindest eine indirekte Ausrichtung des Ventildeckels erzielt werden. Eine direkte Ausrichtung kann erreicht werden, wenn der Ventildeckel unmittelbar selbst in ähnlicher Weise alternativ oder kumulativ geführt werden würde. Die vorstehenden Ausführungsformen des Verdichterzylinderauslassventils können insbesondere im Zusammenhang sowohl mit passiv angesteuerten als auch mit aktiv angesteuerten Verdichterzylinderauslassventilen zu Anwendung kommen. Besonders geeignet erscheinen im vorliegenden Zusammenhang passiv angesteuerte Verdichterzylinderauslassventile, da diese baulich einfach umgesetzt werden können und die Druckverhältnisse in dem Verdichterzylinder eine einfache und präzise Ansteuerung der Verdichterzylinderauslassventile - aber auch der Verdichterzylindereinlassventile - erlauben.A construction with a Ventildeckelandruckfeder in conjunction with means for aligning the valve cover can be structurally particularly easy to implement. In addition, by means of such a design, a fast-acting Auslassventilverschlusseinrichtung be provided on the axial piston motor, which can still be implemented very inexpensively. For example, the Ventildeckelandruckfeder is guided in a shaft in a valve cover of the compressor cylinder, so that critical radial deflections of Ventildeckelandruckfeder can be prevented. As a result, at least one indirect orientation of the valve cover can be achieved. Direct alignment can be achieved if the valve cover itself would be directly alternately or cumulatively guided in a similar manner. The above embodiments of the compressor cylinder exhaust valve may be used in particular in connection with both passively driven and actively driven compressor cylinder exhaust valves. Passively controlled compressor cylinder outlet valves appear to be particularly suitable in the present context, since these structurally simple can be implemented and the pressure conditions in the compressor cylinder a simple and precise control of the compressor cylinder outlet valves - but also the compressor cylinder inlet valves - allow.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe, mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe vorgeschlagen, wobei der Axialkolbenmotor ein oszillierendes sowie einen Strömungsquerschnitt freigebendes Gaswechselventil umfasst und das Gaswechselventil diesen Strömungsquerschnitt mittels einer an dem Gaswechselwechselventil angreifenden Federkraft der Ventilfeder verschließt und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass das Gaswechselventil eine Prallfeder aufweist. Selbsttätige, also passiv angesteuerte bzw. insbesondere nicht nockenbetätigte, Gaswechselventile, welche bei einer anstehenden Druckdifferenz öffnen, können, wenn die anliegende Druckdifferenz eine sehr hohe Öffnungskraft bewirkt, derart stark beschleunigt werden, dass entweder die Ventilfeder des Gaswechselventils auf Block geht, der Ventilfederteller oder aber auch ein vergleichbarer Stützring auf ein anderes Bauteil aufprallt. Solch ein unzulässiger und unerwünschter Kontakt zwischen zwei Bauteilen kann sehr schnell zu der Zerstörung dieser Bauteile führen. Um ein Aufsetzen des Ventilfedertellers wirksam zu vermeiden, ist folglich vorteilhaft eine weitere als Prallfeder ausgeführte Feder vorgesehen, welche überschüssige kinetische Energie des Gaswechselventils abbaut und das Gaswechselventil bis zum Stillsand abbremst.According to a further aspect of the invention, an axial piston engine is proposed with a compressor stage comprising at least one cylinder with an expander stage comprising at least one cylinder, with at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, the axial piston engine comprising an oscillating gas exchange valve releasing a flow cross section and the gas exchange valve closes this flow cross-section by means of a force acting on the gas exchange change valve spring force of the valve spring and wherein the axial piston motor is characterized in that the gas exchange valve has an impact spring. Automatic, ie passively controlled or in particular not cam-operated, gas exchange valves which open at a pending pressure difference, can be so strong accelerated when the applied pressure difference causes a very high opening force that either the valve spring of the gas exchange valve goes to block, the valve spring plate or but also a comparable support ring impacts another component. Such inadmissible and unwanted contact between two components can very quickly lead to the destruction of these components. In order to avoid effectively placing the valve spring plate, a further spring configured as an impact spring is advantageously provided, which dissipates excess kinetic energy of the gas exchange valve and brakes the gas exchange valve until it reaches the stand-still.
Insbesondere kann die Prallfeder eine kleinere Federlänge als eine Federlänge der Ventilfeder aufweisen. Sofern die beiden Federn, die Ventilfeder und die Prallfeder, eine gemeinsame Auflagefläche aufweisen wird die Prallfeder vorteilhaft so ausgeführt, dass die Federlänge der eingebauten Ventilfeder stets kürzer ist als die Federlänge der Prallfeder, sodass die Ventilfeder bei Öffnen des Gaswechselventils zunächst ausschließlich die zum Schließen des Gaswechselventils erforderlichen Kräfte aufbringt und nach Erreichen des maximal vorgesehenen Ventilhubes die Prallfeder in Kontakt mit dem Gaswechselventil kommt, um sogleich ein weiteres Öffnen des Gaswechselventils zu verhindern.In particular, the impact spring may have a shorter spring length than a spring length of the valve spring. If the two springs, the valve spring and the impact spring, have a common bearing surface, the impact spring is advantageously designed so that the spring length of the built-valve spring is always shorter than the spring length of the bounce spring, so that the valve spring when opening the gas exchange valve initially only to close the Gas exchange valve required forces and applies after reaching the maximum intended valve stroke, the impact spring comes into contact with the gas exchange valve to immediately prevent further opening of the gas exchange valve.
Kumulativ hierzu kann die Federlänge der Prallfeder der um einen Ventilhub des Gaswechselventils verringerten Federlänge der Ventilfeder entsprechen. Zweckmäßig und vorteilhaft wird hierbei der Umstand ausgenutzt, dass der Unterschied der Federlängen beider Federn gerade dem Betrag des Ventilhubes entspricht.Cumulatively, the spring length of the impact spring can correspond to the spring length of the valve spring, which is reduced by one valve lift of the gas exchange valve. Practical and advantageous In this case, the fact is exploited that the difference of the spring lengths of both springs just corresponds to the amount of the valve lift.
Der Begriff "Ventilhub" bezeichnet hierbei den Hub des Gaswechselventils, ab welchem der durch das Gaswechselventil freigegebene Strömungsquerschnitt annähernd ein Maximum erreicht. Ein im Motorenbau üblicherweise verwendetes Tellerventil weist in der Regel bei geringer Öffnung einen linear ansteigenden geometrischen Strömungsquerschnitt auf, welcher dann bei weiterer Öffnung des Ventils in eine Gerade mit konstantem Wert übergeht. Der maximale geometrische Öffnungsquerschnitt wird üblicherweise erreicht, wenn der Ventilhub 25 % des inneren Ventilsitzdurchmessers erreicht. Der innere Ventilsitzdurchmesser ist der kleinste am Ventilsitz vorhandene Durchmesser.The term "valve lift" refers to the stroke of the gas exchange valve, from which the flow cross section released by the gas exchange valve reaches approximately a maximum. A poppet valve commonly used in engine construction generally has a linearly increasing geometric flow cross-section with a small opening, which then merges into a straight line of constant value upon further opening of the valve. The maximum geometric opening area is usually reached when the valve lift reaches 25% of the inner valve seat diameter. The inner valve seat diameter is the smallest diameter present on the valve seat.
Der Begriff "Federlänge" bezeichnet hierbei die maximal mögliche Länge der Prallfeder oder der Ventilfeder in eingebautem Zustand. So entspricht die Federlänge der Prallfeder genau der Federlänge im ungespannten Zustand und die Federlänge der Ventilfeder gerade der Länge, welche die Ventilfeder in eingebautem Zustand bei geschlossenem Gaswechselventil aufweist.The term "spring length" refers to the maximum possible length of the impact spring or the valve spring in the installed state. Thus, the spring length of the impact spring exactly corresponds to the spring length in the untensioned state and the spring length of the valve spring just the length which has the valve spring in the installed state with closed gas exchange valve.
Es wird alternativ oder kumulativ hierbei weiterhin vorgeschlagen, dass die Federlänge der Prallfeder einer um einen Federweg der Prallfeder erhöhten Höhe einer Ventilführung entspricht. Dies hat den Vorteil, dass eine Ventilführung, aber auch jedes andere feststehende Bauteil, welches in Kontakt mit einem bewegten Bauteil der Ventilsteuerung kommen kann, gerade nicht in Kontakt mit einem bewegten Bauteil der Ventilsteuerung kommt, da die Prallfeder auch bei Erreichen des vorgesehenen Federweges gerade nicht soweit gestaucht wird, dass es zu einem Kontakt kommt.It is alternatively or cumulatively further proposed here that the spring length of the impact spring corresponds to a height of a spring travel of the bounce increased height of a valve guide. This has the advantage that a valve guide, but also any other fixed component which can come into contact with a moving component of the valve control, just does not come into contact with a moving component of the valve control, since the bounce even when reaching the intended spring travel straight not so much that it comes to a contact.
Der Begriff "Federweg" bezeichnet hierbei die Federlänge abzüglich der Länge der Feder, welche bei maximaler Belastung vorliegt. Die maximale Belastung definiert sich wiederum über die rechnerische Auslegung des Ventiltriebes, inklusive einem Sicherheitsfaktor. Somit ist der Federweg gerade die Länge, um welche sich die Feder staucht, wenn die in Betrieb des Axialkolbenmotors auftretende maximale Belastung bzw. der im Betrieb des Axialkolbenmotors maximal vorgesehene Ventilhub, bei außergewöhnlicher Belastung, auftritt. Der maximale Ventilhub bezeichnet hierbei den oben definierten Ventilhub zuzüglich eines Hubes des Gaswechselventiles, bei welchem ein Kontakt zwischen einem bewegten Bauteil und einem feststehenden Bauteil gerade auftritt.The term "travel" here denotes the spring length minus the length of the spring, which is present at maximum load. The maximum load is again defined by the calculated design of the valve train, including a safety factor. Thus, the spring travel is just the length by which the spring compresses when occurring during operation of the axial piston motor maximum load or the maximum provided during operation of the axial piston motor valve lift, under exceptional load occurs. The maximum valve lift refers to the valve lift defined above plus a stroke of the valve Gas exchange valve, in which a contact between a moving component and a stationary component just occurs.
Anstelle einer Ventilführung kann auch jedes andere Bauteil treten, welches in Kontakt mit bewegten Teilen des Ventiltriebes kommen kann.Instead of a valve guide, any other component can occur, which can come into contact with moving parts of the valve train.
Weiterhin kann die Prallfeder bei Erreichen des Federweges der Prallfeder eine potentielle Energie aufweisen, welche der maximalen betriebsbedingten kinetischen Energie des Gaswechselventils bei einem Freigeben des Strömungsquerschnittes entspricht. Vorteilhaft wird gerade bei Erfüllung dieser physikalischen bzw. kinetischen Bedingung ein Abbremsen des Gaswechselventils erreicht, genau dann, wenn es zu einem Kontakt zwischen zwei Bauteilen gerade nicht kommt. Die maximale, betriebsbedingte kinetische Energie ist, wie weiter oben ausgeführt, die Bewegungsenergie des Gaswechselventils, welche bei rechnerischer Auslegung des Ventiltriebs inklusive einer Sicherheit auftreten kann. Die maximale, betriebsbedingte kinetische Energie wird bedingt durch die maximal am Gaswechselventil anliegenden Drücke bzw. Druckdifferenzen, wodurch das Gaswechselventil aufgrund seiner Masse beschleunigt wird und nach Abklingen dieser Beschleunigung eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit erhält. Überschüssige, im Gaswechselventil gespeicherte kinetische Energie wird über die Prallfeder aufgenommen, sodass die Prallfeder gestaucht wird und eine potentielle Energie aufweist. Bei Erreichen des Federweges der Prallfeder bzw. bei maximal vorgesehener Stauchung der Prallfeder ist ein Abbau der kinetischen Energie des Gaswechselventils bzw. der Ventilgruppe auf den Betrag null vorteilhaft, damit es gerade nicht zu einem Kontakt zwischen zwei Bauteilen kommt. Der Begriff "maximal, betriebsbedingte kinetische Energie" beinhaltet daher ebenfalls die kinetischen Energien aller mit dem Gaswechselventile bewegten Bauteile, wie etwa den Ventilkeilen, Ventilfedertellern oder Ventilfedern.Furthermore, the impact spring may have a potential energy upon reaching the spring travel of the impact spring, which corresponds to the maximum operational kinetic energy of the gas exchange valve at a release of the flow cross-section. Advantageously, a braking of the gas exchange valve is achieved just when this physical or kinetic condition is met, just when it comes to a contact between two components just not. The maximum, operational kinetic energy is, as stated above, the kinetic energy of the gas exchange valve, which can occur with a computational design of the valve train including a security. The maximum, operational kinetic energy is due to the maximum applied to the gas exchange valve pressures or pressure differences, whereby the gas exchange valve is accelerated due to its mass and receives a maximum movement speed after the decay of this acceleration. Excess kinetic energy stored in the gas exchange valve is absorbed via the impact spring, so that the impact spring is compressed and has potential energy. Upon reaching the spring travel of the baffle or at the maximum intended compression of the bounce a reduction in the kinetic energy of the gas exchange valve or the valve group to the amount zero is advantageous so that it does not come to a contact between two components. The term "maximum, operational kinetic energy" therefore also includes the kinetic energies of all moving with the gas exchange valves components, such as the valve keys, valve spring plates or valve springs.
Um den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern, kann sich weiterhin ein Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einer Zylinderumfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe dadurch auszeichnet, dass wenigstens ein Zylinder wenigstens ein Gaswechselventil aus einem Leichtmetall aufweist. Leichtmetall, insbesondere bei Verwendung an bewegten Bauteilen, reduziert die Massenträgheit der aus diesem Leichtmetall bestehenden Bauteile und kann wegen seiner geringen Dichte die Reibleistung des Axialkolbenmotors dahingehend verringern, dass der Steuertrieb der Gaswechselventile entsprechend der geringeren Massenkräfte ausgelegt wird. Die Verringerung der Reibleistung durch Verwendung von Bauteilen aus Leichtmetall führt wiederum zu einem geringeren Gesamtverlust am Axialkolbenmotor und gleichzeitig zu einer Erhöhung des Gesamtwirkungsgerades.In order to improve the efficiency of an axial piston engine, furthermore, an axial piston motor with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder and with at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage can be characterized in that at least one cylinder comprises at least one gas exchange valve Having light metal. Light metal, in particular when used on moving components, reduces the inertia of the components made of this light metal and can because of its low density, the friction of the Reduce axial piston engine so that the control drive of the gas exchange valves is designed according to the lower mass forces. The reduction of friction by the use of light metal components in turn leads to a lower total loss of the axial piston motor and at the same time to an increase in the total line of action.
Kumulativ hierzu wird vorgeschlagen, dass das Leichtmetall Aluminium oder ein eine Aluminiumlegierung, insbesondere Dural, ist. Aluminium, insbesondere eine feste bzw. hochfeste Aluminiumlegierung, bietet sich für eine Ausgestaltung eines Gaswechselventils besonders an, da hierbei nicht nur das Gewicht eines Gaswechselventils über die Dichte des Werkstoffes sondern auch die Festigkeit eines Gaswechselventils erhöht werden kann bzw. auf hohem Niveau gehalten werden kann. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass anstatt Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auch der Werkstoff Titan oder Magnesium oder eine Legierung aus Aluminium, Titan und/oder Magnesium verwendet werden kann. Ein entsprechend leichtes Gaswechselventil kann insbesondere Lastwechseln entsprechend schneller folgen, als dieses schon aufgrund der größeren Trägheit ein schweres Gaswechselventil umsetzen kann.Cumulatively, it is proposed that the light metal is aluminum or an aluminum alloy, in particular Dural. Aluminum, in particular a solid or high-strength aluminum alloy, lends itself particularly well to an embodiment of a gas exchange valve, since not only the weight of a gas exchange valve via the density of the material but also the strength of a gas exchange valve can be increased or maintained at a high level , Of course, it is also conceivable that instead of aluminum or an aluminum alloy and the material titanium or magnesium or an alloy of aluminum, titanium and / or magnesium can be used. A correspondingly lightweight gas exchange valve, in particular load changes can follow correspondingly faster than this can already implement a heavy gas exchange valve due to the greater inertia.
Das Gaswechselventil kann insbesondere ein Einlassventil sein. Den Vorteil eines leichten Gaswechselventils und eines einhergehenden geringeren Reibmitteldruckes bzw. einer geringeren Reibleistung des Axialkolbenmotors kann insbesondere bei Verwendung eines Einlassventils aus einem leichten Werkstoff umgesetzt werden, da an dieser Stelle des Axialkolbenmotors niedrige Temperaturen vorliegen, welche eine ausreichende Distanz zur Schmelztemperatur von Aluminium oder Aluminiumlegierungen haben. Andererseits versteht es sich, dass die Vorteile eines Gaswechselventils aus einem Leichtmetall auch kumulativ zu den vorstehend in Bezug auf die Verdichterzylinderauslassventile und die Verdichterzylindereinlassventile genannten Ausgestaltungen entsprechend vorteilhaft eingesetzt werden können.The gas exchange valve may in particular be an inlet valve. The advantage of a light gas exchange valve and a concomitant lower friction medium pressure or a lower friction power of the axial piston motor can be implemented in particular when using an inlet valve made of a lightweight material, since at this point of the axial piston motor low temperatures are present which a sufficient distance to the melting temperature of aluminum or aluminum alloys to have. On the other hand, it should be understood that the advantages of a gas exchange valve made of a light metal can also be used advantageously cumulatively to the embodiments mentioned above with respect to the compressor cylinder outlet valves and the compressor cylinder inlet valves.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe vorgeschlagen, welcher sich dadurch auszeichnet, dass die Verdichterstufe ein von der Expanderstufe verschiedenes Hubvolumen aufweist.According to a further aspect of the invention, an axial-piston engine is proposed with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder and with at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, which is characterized in that the compressor stage differs from the expander stage Has stroke volume.
Insbesondere wird kumulativ hierzu vorgeschlagen, dass das Hubvolumen der Verdichterstufe kleiner ist als das Hubvolumen der Expanderstufe.In particular, it is proposed cumulatively that the stroke volume of the compressor stage is smaller than the stroke volume of the expander stage.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein Brennmittel oder ein als Abgas vorliegendes verbranntes Brennmittel während der Expansion in der Expanderstufe mit einem größeren Druckverhältnis als ein während der Verdichtung in der Verdichterstufe vorliegendes Druckverhältnis expandiert wird.Furthermore, a method is proposed for operating an axial-piston engine with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder, and with at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, which is characterized in that a combustion agent or a combusted combustion gas present as exhaust gas Firing agent is expanded during expansion in the expander stage with a larger pressure ratio than a present during the compression in the compression stage pressure ratio.
Der thermodynamische Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors kann durch diese Maßnahmen jeweils besonders vorteilhaft maximiert werden, da das theoretische thermodynamische Potential eines in einem Axialkolbenmotor umgesetzten Kreisprozesses im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik, wie etwa der
Daher wird weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors vorgeschlagen, mittels welchem das Brennmittel in der Expanderstufe annähernd bis zu einem Umgebungsdruck expandiert wird.Therefore, a method for operating an axial piston motor is further proposed, by means of which the fuel in the expander stage is expanded approximately to an ambient pressure.
Mit "annähernd" ist ein maximal um den Betrag des Reibmitteldruckes des Axialkolbenmotors erhöhter Umgebungsdruck gemeint. Eine Expansion bis zum exakten Umgebungsdruck bewirkt bei einem von 0 bar verschiedenen Reibmitteldruck keinen wesentlichen Vorteil im Wirkungsgrad gegenüber einer Expansion bis zum Betrag des Reibmitteldruckes. Der Betrag des Reibmitteldruckes kann als ein auf den Kolben angreifender im Mittel konstanter Druck aufgefasst werden, wobei der Kolben als kräftefrei zu betrachten ist, wenn der auf die Kolbenoberseite angreifende Zylinderinnendruck gleich dem auf die Kolbenunterseite angreifenden Umgebungsdruck zuzüglich des Reibmitteldruckes ist. Daher ist ein günstiger Gesamtwirkungsgrad eines Verbrennungsmotors bereits bei Erreichen eines relativen Expansionsdruckes gegeben, welcher auf Niveau des Reibmitteldruckes liegt.By "approximately" is meant a maximum by the amount of Reibmitteldruckes the axial piston motor increased ambient pressure. An expansion to the exact ambient pressure causes at a different from 0 bar Reibmitteldruck no significant advantage in the efficiency over an expansion up to the amount of Reibmitteldruckes. The amount of Reibmitteldruckes can be interpreted as an attacking on the piston on average constant pressure, the piston is considered to be force-free, when acting on the piston top cylinder internal pressure equal to the pressure acting on the piston underside ambient pressure plus the Reibmitteldruckes. Therefore, a favorable overall efficiency an internal combustion engine already given upon reaching a relative expansion pressure, which is at the level of Reibmitteldruckes.
Vorteilhaft kann ein Axialkolbenmotor zur Umsetzung dieses Vorteils weiterhin in der Art ausgeführt werden, dass ein Einzelhubvolumen wenigstens eines Zylinders der Verdichterstufe kleiner ist als das Einzelhubvolumen wenigstens eines Zylinders der Expanderstufe. Insbesondere ist es denkbar, durch ein großes Einzelhubvolumen der Zylinder der Expanderstufe, falls die Zylinderzahl der Expanderstufe und der Verdichterstufe identisch bleiben soll, den thermodynamische Wirkungsgrad durch eine günstige Beeinflussung des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses, wodurch geringere Wandwärmeverluste in der Expanderstufe erreicht werden, zu begünstigen. Hierbei versteht es sich, dass diese Ausgestaltung bei einem Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe sowie der Expanderstufe auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft ist.Advantageously, an axial piston motor for implementing this advantage can also be designed in such a way that a Einzelhubvolumen at least one cylinder of the compressor stage is smaller than the Einzelhubvolumen at least one cylinder of the Expanderstufe. In particular, it is conceivable, by a large Einzelhubvolumen the cylinder of the expander, if the number of cylinders of the expander and the compressor stage should remain identical, the thermodynamic efficiency by a favorable influence on the surface-volume ratio, whereby lower wall heat losses are achieved in the Expanderstufe to favor. It is understood that this embodiment is advantageous in an axial piston engine with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder and at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, independently of the other features of the present invention.
Alternativ bzw. kumulativ wird ebenfalls vorgeschlagen, dass die Anzahl der Zylinder der Verdichterstufe gleich oder geringer ist als die Anzahl der Zylinder der Expanderstufe.Alternatively or cumulatively, it is also proposed that the number of cylinders of the compressor stage is equal to or less than the number of cylinders of the expander stage.
Zusätzlich zu den vorherstehenden Vorteilen kann durch die Wahl einer geeigneten Anzahl von Zylindern, insbesondere einer verringerten Anzahl von Zylindern, bei identischem Einzelhubvolumen eines Zylinders der Expander- und Verdichterstufe, der mechanische Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors und somit auch der Gesamtwirkungsgrad des Axialkolbenmotors maximiert werden, indem zur Realisierung einer verlängerten Expansion wenigstens ein Zylinder der Verdichterstufe entfällt und somit die Reibleistung des entfallenen Zylinders ebenfalls nicht mehr aufgebracht werden muss. Etwaige Unwuchten, welche durch eine derartige Asymmetrie der Kolben- bzw. Zylinderanordnung bedingt sein könnten, können unter Umständen in Kauf genommen bzw. durch ergänzende Maßnahmen vermieden werden.In addition to the above advantages, by choosing a suitable number of cylinders, in particular a reduced number of cylinders, with identical Einzelhubvolumen a cylinder of the expander and compressor stage, the mechanical efficiency of the axial piston motor and thus the overall efficiency of the axial piston motor can be maximized by Realization of a prolonged expansion at least one cylinder of the compressor stage is eliminated and thus the friction of the lost cylinder also no longer needs to be applied. Any imbalances, which could be caused by such an asymmetry of the piston or cylinder assembly, may be accepted or avoided by additional measures.
Um den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern, kann sich, kumulativ bzw. alternativ zu den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung, ein Axialkolbenmotor mit einer Brennmittelzufuhr und einer Abgasabfuhr, die wärmeübertragend miteinander gekoppelt sind, durch wenigstens eine Wärmeübertragerisolation auszeichnet. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass möglichst viel Wärmeenergie in dem Axialkolbenmotor verbleibt und über den bzw. die Wärmeübertrager an das Brennmittel wieder abgegeben wird.In order to improve the efficiency of an axial-piston engine, cumulatively or alternatively to the other features of the present invention, an axial-piston engine with a fuel supply and an exhaust gas discharge, which are coupled to one another in a heat-transmitting manner, can be characterized by at least one heat exchanger insulation. In this way can be guaranteed be that as much heat energy remains in the axial piston motor and is discharged via the or the heat exchanger to the fuel again.
In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass die Wärmeübertragerisolation den Wärmeübertrager nicht zwingend vollständig umgeben muss, da gegebenenfalls einige Abwärme auch an anderer Stelle in dem Axialkolbenmotor vorteilhaft genutzt werden kann. Insbesondere jedoch nach außen hin sollte die Wärmeübertragerisolation vorgesehen sein.In this context, it is understood that the heat exchanger insulation does not necessarily have to completely surround the heat exchanger, since possibly some waste heat can be used advantageously elsewhere in the axial piston motor. In particular, however, to the outside, the heat exchanger insulation should be provided.
Vorzugsweise ist die Wärmeübertragerisolation derart ausgelegt, dass sie zwischen Wärmeübertrager und Umgebung des Axialkolbenmotors einen maximalen Temperaturgradienten von 400 °C, insbesondere von wenigstens 380 °C, belässt. Insbesondere mit fortschreitender Wärmeübertragung, also zur Verdichterseite hin, kann der Temperaturgradient dann schnell wesentlich kleiner werden. Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann die Wärmeübertragerisolation vorzugsweise derart ausgelegt werden, dass die Außentemperatur des Axialkolbenmotors im Bereich der Wärmeübertragerisolation 500 °C bzw. 480 °C nicht übersteigt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die durch Wärmestrahlung und Wärmeübergang verlorene Energiemenge auf ein Minimum reduziert wird, da die Verluste bei noch höheren Temperaturen bzw. Temperaturgradienten überproportional ansteigen. Darüber hinaus tritt die Maximaltemperatur bzw. der maximale Temperaturgradient nur an einer kleinen Stelle auf, da im Übrigen die Temperatur des Wärmeübertragers zur Verdichterseite immer mehr abnimmt.The heat exchanger insulation is preferably designed such that it leaves a maximum temperature gradient of 400 ° C., in particular of at least 380 ° C., between the heat exchanger and the surroundings of the axial piston motor. In particular, with the progress of heat transfer, ie towards the compressor side, the temperature gradient can then be significantly reduced quickly. Cumulatively or alternatively, the heat exchanger insulation can preferably be designed such that the outside temperature of the axial piston motor in the region of the heat exchanger insulation does not exceed 500 ° C. or 480 ° C. In this way, it is ensured that the amount of energy lost by heat radiation and heat transfer is reduced to a minimum, since the losses increase disproportionately at even higher temperatures or temperature gradients. In addition, the maximum temperature or the maximum temperature gradient occurs only at a small point, since otherwise the temperature of the heat exchanger to the compressor side decreases more and more.
Vorzugsweise umfasst die Wärmeübertragerisolation zumindest eine Komponente aus einem von dem Wärmeübertrager abweichenden Material. Dieses Material kann dann auf seine Aufgabe als Isolation optimal ausgelegt sein und beispielsweise Asbest, Asbestersatz, Wasser, Abgas, Brennmittel oder Luft umfassen, wobei die Wärmeübertragerisolation, insbesondere um Wärmeabtransport durch Materialbewegung zu minimieren, bei fluidischen Isolationsmaterialien ein Gehäuse aufweisen muss, während bei festen Isolationsmaterialien ein Gehäuse zur Stabilisation oder als Schutz vorgesehen sein kann. Das Gehäuse kann insbesondere aus demselben Material wie das Mantelmaterial des Wärmeübertragers gebildet sein.Preferably, the heat exchanger insulation comprises at least one component made of a different material from the heat exchanger. This material can then be optimally designed for its task as insulation and comprise, for example, asbestos, asbestos substitute, water, exhaust gas, fuel or air, the heat exchanger insulation, in particular to minimize heat transfer by material movement, must have a housing in fluidic insulation materials, while solid Insulation materials may be provided a housing for stabilization or protection. The housing may in particular be formed from the same material as the jacket material of the heat exchanger.
Darüber hinaus kann sich auch ein Axialkolbenmotor mit einer Brennmittelzufuhr und einer Abgasabfuhr, die wärmeübertragend miteinander gekoppelt sind, dadurch auszeichnen, dass er wenigstens zwei Wärmeübertrager aufweist, um den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern.Moreover, an axial-piston engine with a fuel supply and an exhaust gas discharge, which are coupled to one another in a heat-transmitting manner, can also be characterized in that in that it has at least two heat exchangers in order to improve the efficiency of an axial-piston engine.
Insbesondere im Hinblick auf mehrere bzw. wenigstens zwei Verdichterzylinderauslassventile kann ein besonderes schneller und guter Abtransport von Abgasen gewährleistet werden, wenn diese Abgase auf wenigstens zwei Wärmeübertrager verteilt abtransportiert werden können. Auch hierdurch kann eine Steigerung des Wirkungsgrads erreicht werden. Insofern bildet das Vorsehen von mehr als einem Wärmeübertrager bekannte Axialkolbenmotoren ebenfalls besonders vorteilhaft weiter.Particularly with regard to several or at least two compressor cylinder outlet valves, a particularly fast and good removal of exhaust gases can be ensured if these exhaust gases can be transported away to at least two heat exchangers. This also allows an increase in the efficiency can be achieved. In this respect, the provision of more than one heat exchanger known Axialkolbenmotoren also forms particularly advantageous.
Obgleich durch zwei Wärmeübertrager zunächst ein größerer Aufwand und komplexere Strömungsverhältnisse bedingt sind, ermöglicht der Einsatz zweier Wärmeübertrager wesentlich kürzere Wege zu dem Wärmeübertrager sowie eine energetisch günstigere Anordnung derselben. Hierdurch lässt sich der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors überraschenderweise erheblich erhöhen.Although a greater effort and more complex flow conditions are initially caused by two heat exchangers, the use of two heat exchangers allows much shorter paths to the heat exchanger and an energetically favorable arrangement of the same. As a result, the efficiency of the axial piston motor can surprisingly be increased considerably.
Dieses gilt insbesondere für Axialkolbenmotoren mit stationären Zylindern, in welchen die Kolben jeweils arbeiten, in Abweichung von Axialkolbenmotoren, bei denen die Zylinder, und mithin auch die Kolben, ebenfalls um die Drehachse rotieren, da letztere Anordnung lediglich eine Abgasleitung benötigen, an welcher die Zylinder vorbeigeführt werden.This applies in particular to axial piston motors with stationary cylinders in which the pistons respectively operate, in deviation from axial piston motors in which the cylinders, and therefore also the pistons, likewise rotate about the axis of rotation since the latter arrangement only require an exhaust pipe to which the cylinders be passed.
Vorzugsweise sind die Wärmeübertrager im Wesentlichen axial angeordnet, wobei der Begriff "axial" in vorliegendem Zusammenhang eine Richtung parallel zur Hauptrotationsachse des Axialkolbenmotors bzw. parallel zur Drehachse der Rotationsenergie bezeichnet. Dieses ermöglicht eine besonders kompakte und mithin energiesparende Bauweise, was insbesondere auch gilt, wenn lediglich ein Wärmeübertrager, insbesondere ein isolierter Wärmeübertrager, zur Anwendung kommt.Preferably, the heat exchangers are arranged substantially axially, wherein the term "axially" in the present context refers to a direction parallel to the main axis of rotation of the axial piston motor or parallel to the axis of rotation of the rotational energy. This allows a particularly compact and thus energy-saving design, which is particularly true when only a heat exchanger, in particular an insulated heat exchanger, is used.
Weist der Axialkolbenmotor wenigstens vier Kolben auf, so ist es von Vorteil, wenn die Abgase wenigstens zweier benachbarter Kolben in jeweils einen Wärmeübertrager geleitet werden. Hierdurch können die Wege zwischen Kolben und Wärmeübertrager für die Abgase minimiert werden, so dass Verluste in Form von Abwärme, die nicht über die Wärmeübertrager zurückgewonnen werden kann, auf ein Minimum reduziert werden können.If the axial-piston engine has at least four pistons, it is advantageous if the exhaust gases of at least two adjacent pistons are directed into a respective heat exchanger. In this way, the paths between the piston and heat exchanger for the exhaust gases can be minimized, so that losses in the form of waste heat, which can not be recovered via the heat exchanger can be reduced to a minimum.
Letzteres kann auch noch erreicht werden, wenn die Abgase dreier benachbarter Kolben jeweils in einen gemeinsamen Wärmeübertrager geleitet werden.The latter can also be achieved if the exhaust gases of three adjacent pistons are each directed into a common heat exchanger.
Andererseits ist es auch denkbar, dass der Axialkolbenmotor wenigstens zwei Kolben umfasst, wobei die Abgase jedes Kolbens in jeweils einen Wärmeübertrager geleitet werden. Insoweit kann es - je nach konkreter Umsetzung vorliegender Erfindung - vorteilhaft sein, wenn je Kolben ein Wärmeübertrager vorgesehen ist. Zwar bedingt dieses einen erhöhten baulichen Aufwand; andererseits können die Wärmeübertrager jeweils kleiner, und mithin baulich möglicherweise einfacher, ausgebildet sein, wodurch der Axialkolbenmotor insgesamt kompakter und somit mit geringeren Verlusten belastet baut. Insbesondere bei dieser Ausgestaltung, aber auch wenn für je zwei oder mehr Kolben ein Wärmeübertrager vorgesehen ist, kann - ggf. - der jeweilige Wärmeübertrager in die Zwickel zwischen zwei Kolben integriert werden, wodurch der gesamte Axialkolbenmotor entsprechend kompakt ausgebildet werden kann.On the other hand, it is also conceivable that the axial piston engine comprises at least two pistons, wherein the exhaust gases of each piston are passed in each case a heat exchanger. In that regard, it may - depending on the specific implementation of the present invention - be advantageous if each piston a heat exchanger is provided. Although this requires an increased construction costs; On the other hand, the heat exchanger can each be smaller, and thus structurally possibly simpler, be formed, whereby the axial piston motor builds overall more compact and thus burdened with lower losses. In particular, in this embodiment, but also if for each two or more pistons, a heat exchanger is provided, - if necessary - the respective heat exchanger can be integrated into the gusset between two pistons, whereby the entire axial piston can be made correspondingly compact.
Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einem Wärmeübertrager vorgeschlagen, wobei der wärmeaufnehmende Teil Wärmeübertragers zwischen der Verdichterstufe und der Brennkammer angeordnet ist und der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Expanderstufe und einer Umgebung angeordnet ist und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass der wärmeaufnehmende und/oder der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers stromabwärts und/oder stromaufwärts Mittel zur Aufgabe wenigstens eines Fluides aufweist.It is proposed according to a further aspect of the invention, an axial piston motor with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder and with at least one heat exchanger, wherein the heat-absorbing part heat exchanger between the compressor stage and the combustion chamber is arranged and the heat-emitting part of the Heat exchanger between the Expanderstufe and an environment is arranged and wherein the axial piston motor is characterized in that the heat-absorbing and / or the heat-emitting part of the heat exchanger downstream and / or upstream means for discharging at least one fluid.
Die Aufgabe eines Fluides in den Brennmittelstrom kann zu einer Erhöhung der Übertragungsleistung des Wärmeübertragers beitragen, indem beispielsweise durch die Aufgabe eines geeigneten Fluides die spezifische Wärmekapazität des Brennmittelstromes der spezifischen Wärmekapazität des Abgasstromes angeglichen werden kann oder aber über die spezifische Wärmekapazität des Abgasstromes hinaus angehoben werden kann. Die hierdurch beispielsweise vorteilhaft beeinflusste Wärmeübertragung vom Abgasstrom auf den Brennmittelstrom trägt dazu bei, dass eine höhere Wärmemenge in den Brennmittelstrom und somit in den Kreisprozess bei gleichbleibender Baugröße des Wärmeübertragers eingekoppelt werden kann, wodurch sich der thermodynamische Wirkungsgrad steigern lässt. Alternativ oder kumulativ kann auch dem Abgasstrom ein Fluid aufgegeben werden. Das aufgegebene Fluid kann hierbei beispielswiese ein erforderliches Hilfsmittel für eine nachgeschaltete Abgasnachbehandlung sein, welches durch eine im Wärmeübertrager ausgebildete turbulente Strömung ideal mit dem Abgasstrom vermischt werden kann, so dass somit ein nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem mit maximalem Wirkungsgrad betrieben werden kann.The task of a fluid in the fuel stream can contribute to an increase in the transmission capacity of the heat exchanger, for example, by the task of a suitable fluid, the specific heat capacity of the fuel stream of the specific heat capacity of the exhaust stream can be adjusted or can be raised beyond the specific heat capacity of the exhaust stream also , The thus, for example, advantageously influenced heat transfer from the exhaust gas stream to the fuel stream helps that a higher amount of heat can be coupled into the fuel stream and thus in the cycle while maintaining the size of the heat exchanger, which can increase the thermodynamic efficiency. Alternative or cumulative can also be given to the exhaust stream, a fluid. The discontinued fluid may in this case, for example, be a required auxiliary for a downstream exhaust aftertreatment, which can be ideally mixed with the exhaust gas flow by a turbulent flow formed in the heat exchanger, so that a downstream exhaust aftertreatment system can thus be operated with maximum efficiency.
Mit "stromabwärts" wird in diesem Fall diejenige Seite des Wärmeübertrager bezeichnet, aus welcher das jeweilige Fluid austritt, bzw. derjenigen Teil des Abgasstranges oder der Brennmittel führenden Verrohrung bezeichnet, in welche das Fluid nach Verlassen des Wärmeübertragers eintritt.In this case, "downstream" designates that side of the heat exchanger from which the respective fluid emerges, or that part of the exhaust line or the fuel-carrying piping, into which the fluid enters after leaving the heat exchanger.
In Analogie hierzu wird mit "stromaufwärts" diejenige Seite des Wärmeübertrager bezeichnet, in welche das jeweilige Fluid eintritt, bzw. derjenigen Teil des Abgasstranges oder der Brennmittel führenden Verrohrung bezeichnet, aus welcher das Fluid in den Wärmeübertragers eintritt.By analogy with this, "upstream" is the side of the heat exchanger into which the respective fluid enters or designates that part of the exhaust line or the fuel-carrying piping from which the fluid enters the heat exchanger.
Insofern spielt es keine Rolle, ob die Aufgabe des Fluides unmittelbar in der näheren räumlichen Umgebung des Wärmeübertragers erfolgt oder ob die Aufgabe des Fluides räumlich weiter beabstandet erfolgt.In this respect, it does not matter whether the task of the fluid takes place directly in the closer spatial environment of the heat exchanger or whether the task of the fluid takes place spatially further apart.
Als Fluid kann beispielsweise Wasser und/oder Brennstoff entsprechend aufgegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass der Brennmittelstrom einerseits die zuvor beschriebenen Vorteile einer erhöhten spezifischen Wärmekapazität durch die Aufgabe von Wasser und/oder Brennstoff aufweist und andererseits die Gemischaufbereitung bereits im Wärmeübertrager bzw. vor der Brennkammer erfolgen kann und die Verbrennung in der Brennkammer mit einem möglichst örtlich homogenen Verbrennungsluftverhältnis erfolgen kann. Dies hat insbesondere auch den Vorteil, dass das Brennverfahren nicht oder nur sehr gering mit einer wirkungsgradverschlechternden, unvollständigen Verbrennung behaftet ist.As a fluid, for example, water and / or fuel can be given up accordingly. This has the advantage that the fuel stream on the one hand has the previously described advantages of increased specific heat capacity by the task of water and / or fuel and on the other hand, the mixture preparation can already be done in the heat exchanger or in front of the combustion chamber and the combustion in the combustion chamber with a possible locally homogeneous combustion air ratio can be done. This has in particular the advantage that the combustion process is not or only slightly affected by an efficiency-degrading, incomplete combustion.
Für eine weitere Ausgestaltung eines Axialkolbenmotors wird vorgeschlagen, dass im wärmeabgebenden Teil des Wärmeübertragers oder stromabwärts des wärmeabgebenden Teils des Wärmeübertragers ein Wasserabscheider angeordnet ist. Durch die am Wärmeübertrager bestehende Temperatursenke könnte dampfförmiges Wasser auskondensieren und den nachfolgenden Abgasstrang durch Korrosion schädigen. Eine Schädigung des Abgasstranges kann durch diese Maßnahme vorteilhaft vermindert bzw. vermieden werden.For a further embodiment of an axial-piston engine, it is proposed that a water separator be arranged in the heat-emitting part of the heat exchanger or downstream of the heat-emitting part of the heat exchanger. By existing at the heat exchanger temperature sink could condense vaporous water and the subsequent Damage exhaust system by corrosion. Damage to the exhaust line can be advantageously reduced or avoided by this measure.
Es wird zudem ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe, mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe und mit wenigstens einem Wärmeübertrager vorgeschlagen, wobei der wärmeaufnehmende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Verdichterstufe und der Brennkammer angeordnet ist und der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Expanderstufe und einer Umgebung angeordnet ist und wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass dem durch den Wärmeübertrager strömende Brennmittelstrom und/oder dem durch den Wärmeübertrager strömende Abgasstrom wenigstens ein Fluid aufgegeben wird. Hierdurch kann - wie bereits vorstehend dargestellt - die wirkungsgradsteigernde Wärmeübertragung von einem in eine Umgebung geleiteten Abgasstrom zu einem Brennmittelstrom verbessert werden, indem die spezifische Wärmekapazität des Brennmittelstromes durch die Aufgabe eines Fluides erhöht und somit auch der Wärmestrom zum Brennmittelstrom erhöht wird. Die Rückkopplung eines Energiestromes in den Kreisprozess des Axialkolbenmotors kann hierbei bei geeigneter Verfahrensführung wiederum eine Wirkungsgradsteigerung, insbesondere eine Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgerades, bewirken.There is also proposed a method for operating an axial-piston engine with a compressor stage comprising at least one cylinder, with an expander stage comprising at least one cylinder, with at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage and with at least one heat exchanger, wherein the heat-absorbing part of the heat exchanger between the Compressor and the combustion chamber is arranged and the heat-emitting part of the heat exchanger between the Expanderstufe and an environment is arranged and wherein the method is characterized in that the flowing through the heat exchanger fuel stream and / or flowing through the heat exchanger exhaust stream at least one fluid is abandoned. As a result, as already described above, the efficiency-increasing heat transfer from an exhaust gas stream directed into an environment to a fuel stream can be improved by increasing the specific heat capacity of the fuel stream by the application of a fluid and thus also increasing the heat flow to the fuel stream. The feedback of an energy flow in the cycle of the axial piston motor can in this case, with suitable process control again an increase in efficiency, in particular an increase of the thermodynamic effect straight, cause.
Vorteilhaft wird der Axialkolbenmotor derart betrieben, dass Wasser und/oder Brennstoff aufgegeben werden. Dieses Verfahren bewirkt, dass wiederum der Wirkungsgrad, insbesondere der Wirkungsgrad des Brennverfahrens, durch ideale Mischung im Wärmeübertrager und vor der Brennkammer erhöht werden kann.Advantageously, the axial piston motor is operated such that water and / or fuel are abandoned. This method causes, in turn, the efficiency, in particular the efficiency of the combustion process, can be increased by ideal mixing in the heat exchanger and in front of the combustion chamber.
Ebenso kann dem Abgasstrom, falls dies für eine Abgasnachbehandlung zweckdienlich ist, Brennstoff aufgegeben werden, sodass die Abgastemperatur im Wärmeübertrager oder nach dem Wärmeübertrager weiter angehoben werden kann. Ggf. kann hierdurch auch eine Nachverbrennung erfolgen, welche das Abgas in vorteilhafter Weise nachbehandelt und Schadstoffe minimiert. Eine im wärmeabgebenden Teil des Wärmeübertragers freigesetzte Wärme könnte somit auch mittelbar zur weiteren Erwärmung des Brennmittelstroms genutzt werden, so dass der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors hierdurch kaum negativ beeinflusst wird.Likewise, the exhaust gas flow, if this is expedient for exhaust aftertreatment, fuel can be abandoned, so that the exhaust gas temperature in the heat exchanger or after the heat exchanger can be further increased. Possibly. This can also be followed by an afterburning, which aftertreates the exhaust gas in an advantageous manner and minimizes pollutants. A heat released in the heat-emitting part of the heat exchanger could thus also be used indirectly for further heating of the combustion medium flow, so that the efficiency of the axial-piston engine is hardly negatively influenced as a result.
Um diesen Vorteil weiterhin umzusetzen, wird ferner vorgeschlagen, dass das Fluid stromabwärts und/oder stromaufwärts des Wärmeübertragers aufgegeben wird.To further realize this advantage, it is further proposed that the fluid be fed downstream and / or upstream of the heat exchanger.
Kumulativ oder alternativ hierzu kann abgeschiedenes Wasser dem Brennmittelstrom und/oder dem Abgasstrom erneut aufgegeben werden. Im günstigsten Fall wird hierdurch ein geschlossener Wasserkreislauf realisiert, welchem von außen kein Wasser mehr zugeführt werden muss. Somit entsteht ein weiterer Vorteil dadurch, dass ein mit einem Axialkolbenmotor nach dieser Bauart ausgerüstetes Fahrzeug nicht mit Wasser, insbesondere nicht mit destilliertem Wasser, betankt werden muss.Cumulatively or alternatively, separated water may be added to the fuel stream and / or the exhaust stream again. In the best case, a closed water cycle is thereby realized, which no longer needs to be supplied from the outside water. Thus, there is another advantage in that a vehicle equipped with an axial piston motor of this type does not need to be refueled with water, especially not with distilled water.
Vorteilhaft wird die Aufgabe von Wasser und/oder Brennstoff zu einem definierten Zeitpunkt vor einem Stillstand des Axialkolbenmotors gestoppt und der Axialkolbenmotor bis zum Stillstand ohne eine Aufgabe von Wasser und/oder Kraftstoff betrieben. Das für einen Abgasstrang möglicherweise schädliche Wasser, welches sich in dem Abgasstrang absetzen kann, insbesondere wenn dieser erkaltet, kann durch dieses Verfahren vermieden werden. Vorteilhaft wird auch jegliches Wasser aus dem Axialkolbenmotor selbst vor dem Stillstand des Axialkolbenmotors entfernt, sodass keine Schädigung von Bauteilen des Axialkolbenmotors durch Wasser oder Wasserdampf, insbesondere während des Stillstandes, begünstigt wird.Advantageously, the task of water and / or fuel is stopped at a defined time before a stoppage of the axial piston motor and the axial piston motor is operated to a standstill without a task of water and / or fuel. The potentially harmful for an exhaust gas water that can settle in the exhaust line, especially when it cools, can be avoided by this method. Advantageously, any water from the axial piston motor is removed even before the axial piston motor is stopped so that no damage to components of the axial piston motor by water or water vapor, in particular during standstill, is favored.
Um den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern, kann sich auch ein Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, durch einen Brennmittelspeicher auszeichnen, in welchem verdichtetes Medium zwischengespeichert werden kann.To improve the efficiency of an axial-piston engine, an axial-piston engine with at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and with at least one pressure line, through which compressed fuel is passed from the compressor cylinder to the working cylinder, can also be characterized by a fuel reservoir, in which compressed medium can be cached.
Durch einen derartigen Brennmittelspeicher kann insbesondere kurzzeitig eine erhöhte Leistung abgefragt werden, ohne dass zunächst über die Verdichter entsprechend mehr Brennmittel bereitgestellt werden muss. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Verdichterkolben des Verdichters unmittelbar mit Arbeitskolben verbunden sind, da dann ein Mehr an Brennmittel lediglich durch eine erhöhte Arbeitsleistung, die letztlich ansonsten nur durch ein Mehr an Kraftstoff erzielt werden kann, bereitgestellt werden kann. Insoweit kann hierdurch bereits Kraftstoff gespart werden.Such a fuel accumulator can be used to interrogate an increased power, in particular for a short time, without first having to supply more fuel via the compressors. This is particularly advantageous if the compressor pistons of the compressor are directly connected to working piston, since then more fuel can be provided only by an increased work performance that can otherwise be achieved otherwise only by an extra fuel. In that regard, this fuel can already be saved.
Auch kann das in dem Brennmittelspeicher gespeicherte Brennmittel beispielsweise für Startvorgänge des Axialkolbenmotors genutzt werden.Also, the stored in the Brennmittelspeicher fuel can be used, for example, for starting operations of the axial piston motor.
Vorzugsweise ist der Brennmittelspeicher zwischen dem Verdichterzylinder und einem Wärmeübertrager vorgesehen, so dass das Brennmittel, insbesondere zur Verbrennung vorgesehene Luft, noch kalt bzw. noch ohne dem Wärmeübertrager Energie entzogen zu haben in dem Brennmittelspeicher zwischengespeichert wird. Wie unmittelbar ersichtlich, wirkt sich dieses positiv auf die Energiebilanz des Axialkolbenmotors aus.Preferably, the Brennmittelspeicher between the compressor cylinder and a heat exchanger is provided so that the fuel, in particular for combustion air provided, still cold or without having withdrawn energy to the heat exchanger in the Brennmittelspeicher is cached. As can be seen immediately, this has a positive effect on the energy balance of the axial piston engine.
Insbesondere für längere Standzeiten ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Verdichterzylinder und dem Brennmittelspeicher und/oder zwischen dem Brennmittelspeicher und dem Arbeitszylinder ein Ventil angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Gefahr einer Leckage minimiert werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Brennmittelspeicher über ein Ventil von der Druckleitung bzw. von den während eines normalen Betriebs Brennmittel führenden Baugruppen mittels eines Ventils getrennt werden kann. Auf diese Weise kann das Brennmittel in dem Brennmittelspeicher unbeeinflusst von den übrigen Betriebszuständen des Axialkolbenmotors gespeichert werden.In particular, for longer service life, it is advantageous if between the compressor cylinder and the Brennmittelspeicher and / or between the Brennmittelspeicher and the working cylinder, a valve is arranged. In this way, the risk of leakage can be minimized. In particular, it is advantageous if the combustion agent reservoir can be separated by means of a valve via a valve from the pressure line or from the assemblies which conduct fuel during normal operation. In this way, the fuel can be stored in the fuel storage unaffected by the other operating conditions of the axial piston motor.
Darüber hinaus ist es auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung von Vorteil, wenn die Druckleitung zwischen Verdichterzylinder und Arbeitszylinder ein Ventil aufweist, so dass die Brennmittelzufuhr vom Brennmittelspeicher insbesondere in Situationen, in denen kein Brennmittel benötigt wird, wie dieses beispielsweise bei Stillstand an einer Ampel oder bei Bremsvorgängen der Fall ist, betriebssicher unterbunden werden kann, auch wenn verdichterseitig wegen einer Bewegung des Axialkolbenmotors noch verdichtetes Brennmittel bereit gestellt wird. Insbesondere kann dann eine entsprechende Unterbrechung vorgenommen werden und das verdichterseitig bereitgestellte Brennmittel unmittelbar direkt in den Brennmittelspeicher gelangen, um dann beispielsweise für Anfahr- und Beschleunigungsprozesse sofort und unverzüglich zur Verfügung zu stehen.Moreover, it is also independent of the other features of the present invention is advantageous if the pressure line between the compressor cylinder and cylinder has a valve, so that the fuel supply from Brennmittelspeicher especially in situations where no fuel is needed, as this example, when stopped at a Traffic light or braking is the case, can be reliably prevented, even if the compressor side is still provided due to a movement of the axial piston motor compressed fuel. In particular, a corresponding interruption can then be made and the combustor provided on the compressor side can directly reach the combustion agent reservoir directly, so that it can be immediately and immediately available, for example, for start-up and acceleration processes.
Hierbei versteht es sich, dass - je nach konkreter Ausführungsform des Axialkolbenmotors - auch mehrere Druckleitungen vorgesehen sein können, die einzeln oder zusammen entsprechend abgesperrt bzw. mit einem Brennmittelspeicher verbunden werden können.It is understood that - depending on the specific embodiment of the axial piston motor - can also be provided a plurality of pressure lines that can be shut off individually or together accordingly or connected to a fuel storage.
Eine sehr vorteilhafte Ausführungsvariante sieht mindestens zwei solcher Brennmittelspeicher vor, wodurch unterschiedliche Betriebszustände des Axialkolbenmotors noch differenzierter geregelt werden können.A very advantageous embodiment provides for at least two such Brennmittelspeicher, whereby different operating conditions of the axial piston motor can be regulated even more differentiated.
Werden die mindestens zwei Brennmittelspeicher mit unterschiedlichen Drücken beladen, kann besonders schnell auf Betriebszustände innerhalb der Brennkammer Einfluss genommen werden, ohne dass beispielsweise Verzögerungen durch ein Eigenansprechverhalten von Regelventilen zu berücksichtigen sind. Insbesondere ist es möglich, dass die Aufladezeiten für die Speicher minimiert werden und insbesondere auch bei niedrigen Drücken bereits Brennmittel gespeichert werden kann, während gleichzeitig noch ein Speicher, der Brennmittel unter hohen Druck enthält, vorhanden ist.If the at least two combustion agent reservoirs are loaded with different pressures, operating states within the combustion chamber can be influenced particularly quickly without, for example, delays due to a self-response behavior of control valves having to be considered. In particular, it is possible that the charging times for the memory can be minimized and, in particular, even at low pressures, fuel can already be stored, while at the same time there is still a reservoir which contains fuel under high pressure.
Besonders vielfältige und ineinander greifende Regelungsmöglichkeiten können dementsprechend erreicht werden, wenn eine Druckregelung vorliegt, die für den ersten Brennmittelspeicher eine erste Druckuntergrenze und eine erste Druckobergrenze und für den zweiten Brennmittelspeicher eine zweite Druckuntergrenze und eine zweite Druckobergrenze festlegt, innerhalb derer ein Brennmittelspeicher mit Drücken beladen wird, wobei vorzugsweise die erste Druckobergrenze unter der zweiten Druckobergrenze und die erste Druckuntergrenze unter der zweiten Druckuntergrenze liegt. Insbesondere können die verwendeten Brennmittelspeicher in unterschiedlichen Druckintervallen betrieben werden, wodurch die von dem Axialkolbenmotor in Form von Brennmitteldruck bereitgestellte Energie noch effektiver genutzt werden kann.Particularly diverse and interlocking control options can be achieved accordingly, if there is a pressure control, which defines a first pressure lower limit and a first pressure upper limit for the first fuel storage and a second lower pressure limit and a second upper pressure limit for the second Brennmittelspeicher within which a Brennmittelspeicher is loaded with pressure , wherein preferably the first upper pressure limit is below the second upper pressure limit and the first lower pressure limit is below the second lower pressure limit. In particular, the fuel storage means used can be operated in different pressure intervals, whereby the energy provided by the axial piston motor in the form of fuel pressure can be used even more effectively.
Um etwa ein besonders schnelles Ansprechverhalten, insbesondere hinsichtlich eines sehr weiten Arbeitsspektrums, an dem Axialkolbenmotor realisieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn die erste Druckobergrenze kleiner oder gleich der zweiten Druckuntergrenze ist. Durch derart gewählte Druckintervalle kann vorteilhafter Weise ein besonders weitgreifender Druckbereich bereitgestellt werden.In order to be able to realize a particularly fast response, in particular with regard to a very wide working spectrum, on the axial-piston engine, it is advantageous if the first upper pressure limit is less than or equal to the second lower pressure limit. Through such selected pressure intervals, a particularly extensive pressure range can advantageously be provided.
Wie bereits vorstehend im Detail erläutert, kann dem Axialkolbenmotor Wasser aufgegeben werden. Dieses birgt jedoch das Risiko, dass - insbesondere in Bereichen, in denen bereits Verbrennungsprodukte vorliegen - korrosive Prozesse gefördert werden. Um letzteres zu vermeiden, wird unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung ein Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, vorgeschlagen, wobei dem Axialkolbenmotor an irgendeiner Stelle Wasser als Brennmittel, also als ein die Brennkammer durchlaufendes Material, aufgegeben wird und welcher sich dadurch auszeichnet, dass vor einem Betriebsende des Axialkolbenmotors die Wasseraufgabe gestoppt und der Axialkolbenmotor eine definierte Zeitspanne ohne Wasseraufgabe betrieben wird.As explained in detail above, the axial piston motor water can be abandoned. However, this entails the risk that - especially in areas where combustion products are already present - corrosive processes are promoted. To avoid the latter, regardless of the other features of the present invention, an axial piston motor with at least one compressor cylinder, with at least one working cylinder and proposed with at least one pressure line through which compressed fuel from the compressor cylinder to the working cylinder, wherein the axial piston motor at any point water as a fuel, ie as a combustion chamber passing material, is abandoned and which is characterized in that before an end of operation the axial piston motor stopped the water application and the axial piston motor is operated for a defined period of time without water application.
Es versteht sich, dass die Zeitspanne möglichst kurz gewählt wird, da ein Nutzer nicht unnötig warten möchte, bis der Motor aufhört zu laufen, und da während dieser Zeit der Motor eigentlich nicht mehr benötigt wird. Andererseits wird die Zeitspanne ausreichend lang gewählt, dass Wasser, insbesondere aus den heißen bzw. mit Verbrennungsprodukten in Kontakt stehenden Bereichen ausreichend entfernt werden kann. Während dieser Zeitspanne können beispielsweise Brennmittelspeicher aufgeladen werden. Auch können während dieser Zeit andere Stilllegungsvorgänge bei einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise das betriebssichere Schließen aller Fenster, durchgeführt werden, wobei hierzu noch die von dem Motor bereitgestellte Energie genutzt werden kann, was letztlich eine Batterie entlastet.It is understood that the time span is chosen to be as short as possible, since a user does not want to wait unnecessarily until the engine stops running, and since during this time the engine is actually no longer needed. On the other hand, the period of time is chosen to be sufficiently long that water, in particular from the hot or contact with combustion products in contact areas can be sufficiently removed. During this period, for example, fuel storage can be charged. Also during this time other decommissioning operations in a motor vehicle, such as the reliable closing of all windows, are performed, for which purpose even the energy provided by the engine can be used, which ultimately relieves a battery.
Hierbei kann die Wasseraufgabe einerseits unmittelbar in die Brennkammer erfolgen. Andererseits kann das Wasser zuvor mit Brennmittel vermischt werden, was beispielsweise bei oder vor der Verdichtung erfolgen kann, wie dieses beispielsweise bereits vorstehend erläutert wurde. Auch an anderer Stelle kann eine Vermischung mit Verbrennungsluft oder aber mit Brennstoff oder sonstigen Brennmitteln erfolgen.Here, the task can be done on the one hand directly into the combustion chamber. On the other hand, the water can be previously mixed with fuel, which can be done for example during or before compression, as this example, has already been explained above. Elsewhere, mixing with combustion air or with fuel or other fuels can occur.
Ein Wirkungsgradverbesserung eines Axialkolbenmotors kann auch - insbesondere in Abgrenzung gegen die
Üblicherweise ist ein Ladungswechsel zwischen zwei mit Volumen behafteten Bauteilen eines Verbrennungsmotors, durch eine Drosselstelle hindurch, mit Strömungsverlusten verbunden. Eine derartige Drosselstelle, welche in der vorliegenden Situation durch den Kanal und den Steuerkolben gebildet wird, verursacht durch diese Strömungsverluste einen Verlust an Wirkungsgrad. Die strömungstechnisch günstige Ausgestaltung dieses Kanals und/oder des Steuerkolbens bewirken somit eine Wirkungsgradsteigerung.Usually, a charge exchange between two volume-affected components of an internal combustion engine, through a throttle point, is associated with flow losses. Such a throttle point, which is formed in the present situation by the channel and the control piston, caused by these flow losses loss of efficiency. The aerodynamically favorable design of this channel and / or the control piston thus cause an increase in efficiency.
Demnach hat eine parallel zu der Hauptstromrichtung ausgerichtete Leitfläche des Steuerkolbens den Vorteil Strömungsverluste zu vermeiden und den Wirkungsgrad zu maximieren. Insbesondere wenn die Strömung so ausgebildet ist, dass sie gerade nicht senkrecht zur Längsachse des Steuerkolbens erfolgt, kann durch eine im spitzen Winkel zu der Längsachse des Steuerkolbens ausgerichtete Leitfläche die Leitfläche in einem günstigen Winkel zu einer über diese Leitfläche strömenden Strömung stehen. Vorteilhaft wird auch durch diese Maßnahme der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors erhöht, indem die Strömungsverluste an der Leitfläche bzw. am Steuerkolben minimiert werden.Accordingly, a guide surface of the control piston oriented parallel to the main flow direction has the advantage of avoiding flow losses and maximizing the efficiency. In particular, when the flow is formed so that it does not take place perpendicular to the longitudinal axis of the control piston, by a aligned at an acute angle to the longitudinal axis of the control piston guide surface, the guide surface can be at a favorable angle to a flowing over this guide surface flow. Advantageously, the efficiency of the axial piston motor is also increased by this measure by the flow losses are minimized at the guide surface and the control piston.
Mit "Hauptstromrichtung" ist vorliegend die Strömungsrichtung des Brennmittels durch den Kanal gemeint, welche bei laminarer oder auch bei turbulenter Strömung des Brennmittels messbar und auch grafisch darstellbar ist. Das Merkmal "parallel" bezieht sich somit auf diese Hauptstromrichtung und ist im mathematisch geometrischen Sinne zu verstehen, wobei eine zu der Hauptstromrichtung parallele Leitfläche eines Steuerkolbens gerade durch die Strömung des Brennmittels keinen Impuls aufnimmt oder den Impuls der Strömung gerade nicht ändert.In the present case, the term "main flow direction" refers to the direction of flow of the fuel through the channel, which is measurable and can also be represented graphically in the case of laminar or turbulent flow of the fuel. The feature "parallel" thus refers to this main flow direction and is to be understood in the mathematical geometric sense, wherein a parallel to the main flow direction of a control piston control just by the flow of the fuel does not absorb impulse or just does not change the momentum of the flow.
Sofern der Steuerkolben eine Position erreicht hat, bei welcher der Steuerkolben den freigegebenen Strömungsquerschnitt verschließt, steht vorteilhaft diese senkrecht zur Hauptstromrichtung ausgebildete Prallfläche mit einer minimalen Oberfläche zur Brennkammer, sodass in dieser Brennkammer befindliches Brennmittel auch einen minimalen Wärmestrom in den Steuerkolben bewirkt. Somit werden durch diese gegenüber der Hauptstromrichtung minimal ausgeführte Prallfläche auch möglichst geringe Wandwärmeverluste erzielt, wodurch wiederum der thermodynamische Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors maximiert wird.If the control piston has reached a position at which the control piston closes the released flow cross section, this impact surface, which is perpendicular to the main flow direction, advantageously has a minimal surface area to the combustion chamber, so that combustion medium located in this combustion chamber also effects a minimal heat flow into the control piston. Thus, these are minimal compared to the main flow direction executed impact surface also achieves the lowest possible wall heat losses, which in turn maximizes the thermodynamic efficiency of the axial piston motor.
Ähnlich wie die bereits vorstehend beschriebene Leitfläche kann wiederum die Prallfläche unter Zuhilfenahme des spitzen Winkels angeordnete und derart in die Strömung des Brennmittels gesetzt werden, dass die Prallfläche, sofern die Strömung nicht senkrecht zum Steuerkolben bzw. zur Längsachse des Steuerkolbens erfolgt, eine minimale Oberfläche gegenüber der Strömung aufweist. Eine minimal ausgeführte Prallfläche ergibt wiederum den Vorteil, dass Wandwärmeverluste einerseits verringert werden und das ungünstige Umlenkungen der Strömung unter Bildung von Wirbeln minimiert werden und der thermodynamische Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors entsprechend maximiert wird.Similar to the guide surface already described above, in turn, the baffle can be arranged with the aid of the acute angle and placed in the flow of the fuel so that the baffle, if the flow is not perpendicular to the control piston or to the longitudinal axis of the control piston, a minimum surface the flow has. A minimally executed baffle surface again has the advantage that wall heat losses are reduced on the one hand and the unfavorable deflections of the flow with formation of vortices are minimized and the thermodynamic efficiency of the axial piston motor is correspondingly maximized.
Die Leitfläche und/oder die Prallfläche können eine ebene Fläche, eine sphärische Fläche, eine zylindrische Fläche oder eine kegelige Fläche sein. Eine ebene Ausgestaltung der Leitfläche und/oder der Prallfläche bringt den Vorteil, dass einerseits der Steuerkolben besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann, und dass andererseits eine mit der Leitfläche zusammenwirkende Dichtfläche ebenfalls konstruktiv einfach ausgeführt werden kann und eine maximale Dichtwirkung an dieser Leitfläche erfolgt. Eine sphärische Ausgestaltung der Leitfläche und/oder der Prallfläche bringt weiterhin den Vorteil, dass diese Leitfläche an den hieran folgenden Kanal geometrisch besonders gut angepasst ist, sofern der Kanal ebenfalls einen kreisförmigen oder aber auch elliptischen Querschnitt aufweist. Somit entstehen an dem Übergang vom Steuerkolben bzw. von der Leitfläche des Steuerkolbens zum Kanal keine ungewünschten Abrissströmungen oder Turbulenzen. Ebenso kann eine zylindrische Leitfläche und/oder Prallfläche den Vorteil umsetzen, dass an einem Übergang zwischen dem Steuerkolben und dem Kanal oder aber auch einem Übergang zwischen dem Steuerkolben und der Brennkammer eine Strömung unter Vermeidung von Strömungsabrissen oder Turbulenzen erfolgen kann. Alternativ kann eine kegelige Fläche an der Leitfläche und/oder an der Prallfläche ebenso vorteilhaft sein, sofern der an den Steuerkolben folgende Kanal einen über die Länge des Kanals veränderlichen Querschnitt aufweist. Sollte der Kanal als Diffusor oder als Düse ausgebildet sein, kann durch eine kegelig ausgebildete Leifläche am Steuerkolben die Strömung wiederrum ohne Abriss oder ohne Turbulenzen erfolgen. Es versteht sich, dass jede vorherstehend erläuterte Maßnahme für sich auch unabhängig von den anderen Maßnahmen wirkungsgradmaximierend wirkt bzw. wirken kann.The guide surface and / or the baffle may be a flat surface, a spherical surface, a cylindrical surface or a conical surface. A planar configuration of the guide surface and / or the baffle surface has the advantage that on the one hand the control piston can be made particularly simple and inexpensive, and on the other hand, a cooperating with the guide surface sealing surface can also be designed simply designed and a maximum sealing effect on this guide surface. A spherical configuration of the guide surface and / or the impact surface also has the advantage that this guide surface is geometrically particularly well adapted to the channel following thereon, provided that the channel also has a circular or even elliptical cross section. Thus arise at the transition from the control piston or the guide surface of the control piston to the channel no unwanted demolition or turbulence. Likewise, a cylindrical guide surface and / or impact surface implement the advantage that at a transition between the control piston and the channel or even a transition between the control piston and the combustion chamber, a flow can be carried out while avoiding flow or turbulence. Alternatively, a conical surface on the guide surface and / or on the impact surface may also be advantageous if the channel following the control piston has a variable cross section over the length of the channel. If the channel is designed as a diffuser or as a nozzle, the flow can be carried out again without demolition or turbulence by a conically designed Leifläche on the control piston. It goes without saying that each measure explained above also has an effect-maximizing effect independently of the other measures.
Der Axialkolbenmotor kann zwischen der Brennkammer und der Expanderstufe eine Leitflächendichtfläche aufweisen, wobei die Leitflächendichtfläche parallel zur Leitfläche ausgebildet ist und in einem oberen Totpunkt des Steuerkolbens mit der Leitfläche zusammenwirkt. Da dem Steuerkolben in seinem oberen Totpunkt auch eine Dichtwirkung zufällt, ist die Leitflächendichtfläche vorteilhaft so ausgebildet, dass diese im oberen Totpunkt des Steuerkolbens großflächig mit der Leitfläche zusammenwirkt und somit eine möglichst optimierte Dichtwirkung erfolgt. Die maximale Dichtwirkung der Leitflächendichtfläche ist dann gegeben, wenn jeder Punkt der Leitflächendichtfläche denselben Abstand zur Leitfläche, vorzugsweise keinen Abstand zur Leitfläche, aufweist. Eine komplementär zur Leitfläche ausgebildete Leitflächendichtflächte erfüllt diese Anforderungen unabhängig davon, welche Geometrie die Leitfläche aufweist.The axial-piston engine may have a conductive-surface sealing surface between the combustion chamber and the expander stage, the conductive-surface sealing surface being parallel to the conductive surface and cooperating with the conductive surface at a top dead center of the control piston. Since the control piston in its top dead center also receives a sealing effect, the Leitflächendichtfläche is advantageously designed so that it cooperates at the top dead center of the control piston over a large area with the guide surface and thus optimally performed sealing effect. The maximum sealing effect of the baffle sealing surface is given when each point of the baffle sealing surface has the same distance to the baffle, preferably no distance to the baffle. A Leitflächendichtflächte formed complementary to the guide surface meets these requirements regardless of which geometry has the guide surface.
Kumulativ hierzu wird vorgeschlagen, dass die Leitflächendichtfläche kanalseitig in eine Oberfläche senkrecht zur Längsachse des Steuerkolbens übergeht. Der Übergang der Leitflächendichtfläche in eine senkrecht zur Längsachse des Steuerkolbens stehenden Oberfläche kann in einer einfachsten Ausführung auch in einem Knick bestehen, wodurch die Strömung, welche über die Leitflächendichtfläche strömt, an diesem Knick bzw. an diesem Überhang abreißen kann, sodass die Strömung des Brennmittels mit möglichst geringen Strömungsverlusten in den an den Steuerkolben folgenden Kanal übergehen kann.Cumulatively, it is proposed that the guide surface sealing surface on the channel side merges into a surface perpendicular to the longitudinal axis of the control piston. The transition of the Leitflächendichtfläche in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the control piston surface may consist in a simple embodiment in a kink, whereby the flow that flows over the Leitflächendichtfläche can tear off at this bend or on this overhang, so that the flow of the fuel with the lowest possible flow losses in the next to the control piston channel can pass.
Alternativ bzw. kumulativ zu den vorstehenden Merkmalen wird vorgeschlagen, dass der Axialkolbenmotor zwischen der Brennkammer und der Expanderstufe ein Schaftdichtfläche aufweist wobei die Schaftdichtfläche parallel zur Längsachse des Steuerkolbens ausgebildet ist und mit einer Oberfläche eines Schaftest des Steuerkolbens zusammenwirkt. Sofern der Steuerkolben seinen oberen Totpunkt erreicht, fällt dem Steuerkolben nicht nur die Aufgabe zu, zur Brennkammer hin abzudichten, sondern es erfolgt vorteilhaft auch eine Abdichtung gegenüber der Expanderstufe, welche durch das Zusammenwirken des Schaftes des Steuerkolbens und der entsprechenden Schaftdichtfläche erfolgt. Leckageverluste über den Steuerkolben werden hierdurch nochmals verringert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Axialkolbenmotors wiederum maximiert werden kann.Alternatively or cumulatively to the above features, it is proposed that the axial piston motor has a shaft sealing surface between the combustion chamber and the expander stage, wherein the shaft sealing surface is formed parallel to the longitudinal axis of the control piston and cooperates with a surface of a shaft test of the control piston. If the control piston reaches its top dead center, the control piston not only has the task of sealing off the combustion chamber, but advantageously also a seal against the expander stage, which takes place through the cooperation of the shaft of the control piston and the corresponding shaft sealing surface. Leakage losses via the control piston are thereby further reduced, whereby the overall efficiency of the axial piston motor can be maximized again.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Leitfläche, die Prallfläche, die Leitflächendichtfläche, die Schaftdichtfläche und/oder die Oberfläche des Schaftes des Steuerkolbens eine verspiegelte Oberfläche aufweist. Da jede dieser Oberflächen mit Brennmittel in Kontakt stehen kann, kann auch über jede dieser Flächen ein Wandwärmestrom und mithin ein Wirkungsgradverlust erfolgen. Eine verspiegelte Oberfläche verhindert somit unnötige Verluste durch Wärmestrahlung und setzt somit den Vorteil um den thermodynamischen Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors entsprechend zu steigern.Furthermore, it is proposed that the guide surface, the impact surface, the guide surface sealing surface, the shaft sealing surface and / or the surface of the shaft of the control piston a mirrored Surface has. Since each of these surfaces can be in contact with fuel, a wall heat flow and thus a loss of efficiency can also occur over each of these surfaces. A mirrored surface thus prevents unnecessary losses due to thermal radiation and thus has the advantage of correspondingly increasing the thermodynamic efficiency of the axial piston motor.
Der Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors wird ebenfalls durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers eines Axialkolbenmotors verbessert, welcher eine wenigstens einen Zylinder umfassende Verdichterstufe, eine wenigstens einen Zylinder umfassende Expanderstufe und wenigstens eine Brennkammer zwischen der Verdichterstufe sowie der Expanderstufe aufweist, wobei der wärmeaufnehmende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Verdichterstufe und der Brennkammer angeordnet ist und der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Expanderstufe und einer Umgebung angeordnet ist, wobei der Wärmeübertrager wenigstens eine den wärmeabgebenden Teil von dem wärmeaufnehmenden Teil des Wärmeübertragers abgrenzende Wandung eines Rohres zur Trennung zweier Stoffströme umfasst und wobei sich das Herstellungsverfahren dadurch auszeichnet, dass das Rohr in wenigstens einer aus einem dem Rohr entsprechenden Werkstoff bestehenden Matrize angeordnet und stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dieser Matrize verbunden wird.The efficiency of an axial-piston engine is also improved by a method of manufacturing a heat exchanger of an axial-piston engine comprising a compressor stage comprising at least one cylinder, an expander stage comprising at least one cylinder and at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, the heat-absorbing portion of the heat exchanger between the compressor stage and the combustion chamber is arranged and the heat-emitting part of the heat exchanger between the Expanderstufe and an environment is arranged, wherein the heat exchanger comprises at least one the heat-emitting part of the heat-absorbing part of the heat exchanger delimiting wall of a pipe for separating two streams and wherein the manufacturing process characterized in that the tube is arranged in at least one of a material corresponding to the tube die and cohesively and / o which is frictionally connected to this die.
Die Verwendung eines Wärmeübertrages in einem vorstehend erläuterten Axialkolbenmotor kann durch das Auftreten besonders hoher Temperaturdifferenzen zwischen dem Eingang und zwischen dem Ausgang des Wärmeübertragers einerseits und zwischen dem wärmeaufnehmenden und wärmeabgebenden Teil des Wärmeübertrages andererseits zu Nachteilen aufgrund einer die Lebensdauer begrenzenden Schädigung des Werkstoffes führen. Um hieraus resultierenden Wärmespannungen und durch eine Schädigung auftretenden Verluste an Brennmittel oder Abgas zu begegnen, kann bei geeigneter Ausgestaltung ein Wärmeübertrager nach vorstehend beschriebenem Vorschlag vorteilhaft an seinen einer kritischen Spannung unterworfenen Stellen fast ausschließlich aus lediglich einem Werkstoff hergestellt werden. Selbst wenn letzteres nicht der Fall ist, werden durch die vorstehend beschriebene Lösung Materialspannungen vorteilhaft reduziert.The use of heat transfer in an axial piston motor explained above can lead to disadvantages due to the life-limiting damage to the material due to the occurrence of particularly high temperature differences between the input and between the output of the heat exchanger on the one hand and between the heat-absorbing and heat-emitting part of the heat transfer. In order to counteract the resulting thermal stresses and damage caused by a loss of fuel or exhaust gas, a heat exchanger according to the above-described proposal can advantageously be made at its critical stress sites almost exclusively made of only one material with a suitable design. Even if the latter is not the case, material stresses are advantageously reduced by the solution described above.
Es versteht sich, dass ein verwendetes Lot oder andere zur Befestigung oder Montage des Wärmeübertragers verwendete Mittel aus einem anderen Werkstoff bestehen können, insbesondere dann, wenn es sich nicht um Bereiche mit einer hohen thermischen Beanspruchung oder mit einer hohen Anforderung an Dichtigkeit handelt.It is understood that a solder used or other means used for mounting or mounting of the heat exchanger can be made of a different material, in particular if they are not areas with a high thermal load or with a high requirement for tightness.
Denkbar ist auch die Verwendung zweier oder mehrerer Werkstoffe mit demselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wodurch in ähnlicher Weise dem Auftreten von thermischen Spannungen im Werkstoff begegnet werden kann.It is also conceivable to use two or more materials with the same coefficient of thermal expansion, whereby the occurrence of thermal stresses in the material can be counteracted in a similar manner.
Zur Erstellung einer stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Rohr und der Matrize wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Stoffschluss zwischen dem Rohr und der Matrize durch Schweißen oder Löten erfolgt. Durch ein derartiges Verfahren wird in einfacher Art und Weise und besonders vorteilhaft die Dichtigkeit eines Wärmeübertrages sichergestellt. Es ist hierbei auch möglich als Schweiß- oder Lötwerkstoff wiederum einen dem Rohr oder der Matrize entsprechenden Werkstoff zu verwenden.To create a cohesive and / or non-positive connection between the tube and the die is further proposed that the material bond between the pipe and the die is done by welding or soldering. By such a method, the tightness of a heat transfer is ensured in a simple manner and particularly advantageous. In this case, it is also possible to use a material corresponding to the tube or die as the welding or soldering material.
Der Kraftschluss zwischen dem Rohr und der Matrize kann alternativ bzw. kumulativ hierzu durch Schrumpfen erfolgen. Dieses hat wiederum den Vorteil, dass Wärmespannungen zwischen dem Rohr und der Matrize verhindert werden können, indem die Verwendung eines vom Werkstoff des Rohres bzw. der Matrize unterschiedlichen Werkstoffes, beispielsweise bei einer stoffschlüssigen Verbindung, vermieden wird. Auch kann die entsprechende Verbindung dann schnell und betriebssicher bereitgestellt werden.The adhesion between the tube and the die can be done alternatively or cumulatively thereto by shrinking. This in turn has the advantage that thermal stresses between the tube and the die can be prevented by the use of a material different from the material of the tube or the die material, for example in a cohesive connection, is avoided. Also, the corresponding connection can then be provided quickly and reliably.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft verschiedene Baugruppen von Axialkolbenmotoren dargestellt sind.Further advantages, objects and features of the present invention will be explained with reference to the following description of the appended drawing, in which different assemblies of axial piston motors are shown by way of example.
Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Schnittdarstellung einer Anordnung aus einem Einlassventil und einem Auslassventil an einem Zylinderkopf eines Verdichterzylinders eines Axialkolbenmotors;
- Figur 2
- eine schematische teilweise geschnittene Aufsicht - in Richtung des Verdichterzylinders gesehen - auf die Anordnung nach
Figur 1 ; - Figur 3
- eine schematische Schnittdarstellung eines Axialkolbenmotors mit zwei Wärmeübertragern, an welchem die Baugruppen aus den
Figuren 1 und 2 vorteilhaft eingesetzt werden können; - Figur 4
- eine schematische Aufsicht auf den Axialkolbenmotor nach
Figur 3 ; - Figur 5
- eine schematische Aufsicht auf einen anderen Axialkolbenmotor in ähnlicher Darstellung wie nach
Figur 4 , der ebenfalls vorteilhaft mit den in denFiguren 1 und 2 gezeigten Baugruppen ausgestattet werden kann; - Figur 6
- eine schematische Schnittdarstellung eines Axialkolbenmotors mit einem Brennmittelspeicher, an welchem die Baugruppen aus den
Figuren 1 und 2 ebenso vorteilhaft eingesetzt werden können; - Figur 7
- eine schematische Ansicht eines weiteren Axialkolbenmotors, an welchem die Baugruppen aus den
Figuren 1 und 2 auch vorteilhaft eingesetzt werden können; - Figur 8
- eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Axialkolbenmotors mit einer als Druckraum ausgebildeten Steuerkammer, einem Ausschnitt des Ölkreislaufes und eine alternative Ausgestaltung der Steuerkolben;
- Figur 9
- eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Axialkolbenmotors mit einer als Druckraum ausgebildeten Steuerkammer, einem Ausschnitt des Ölkreislaufes und eine alternative Ausgestaltung der Steuerkolben;
- Figur 10
- eine schematische Darstellung eines Flansches für einen Wärmeübertrager mit einer hierin angeordneten Matrize zur Aufnahme für Rohre eines Wärmeübertragers;
- Figur 11
- eine schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils mit einer Ventilfeder und einer Prallfeder; und
- Figur 12
- eine weitere schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils mit einer Ventilfeder und einer Prallfeder.
- FIG. 1
- a schematic sectional view of an arrangement of an intake valve and an exhaust valve to a cylinder head of a compressor cylinder of an axial piston motor;
- FIG. 2
- a schematic partially sectional plan view - in the direction of the compressor cylinder - on the arrangement according to
FIG. 1 ; - FIG. 3
- a schematic sectional view of an axial piston motor with two heat exchangers, on which the assemblies of the
Figures 1 and 2 can be used advantageously; - FIG. 4
- a schematic plan view of the axial piston according to
FIG. 3 ; - FIG. 5
- a schematic plan view of another axial piston engine in a similar representation as after
FIG. 4 , which also benefits with the in theFigures 1 and 2 shown assemblies can be equipped; - FIG. 6
- a schematic sectional view of an axial piston motor with a Brennmittelspeicher, to which the modules of the
Figures 1 and 2 can also be used advantageously; - FIG. 7
- a schematic view of another axial piston motor on which the assemblies of the
Figures 1 and 2 can also be used advantageously; - FIG. 8
- a schematic sectional view of another axial piston motor with a pressure chamber designed as a control chamber, a section of the oil circuit and an alternative embodiment of the control piston;
- FIG. 9
- a schematic sectional view of another axial piston motor with a pressure chamber designed as a control chamber, a section of the oil circuit and an alternative embodiment of the control piston;
- FIG. 10
- a schematic representation of a flange for a heat exchanger with a die arranged therein for receiving tubes of a heat exchanger;
- FIG. 11
- a schematic sectional view of a gas exchange valve with a valve spring and a bounce spring; and
- FIG. 12
- a further schematic sectional view of a gas exchange valve with a valve spring and a bounce spring.
Bei der in der
In dem Zylinderkopf 1151 sind ein Verdichterzylindereinlassventil 1152 und mehrere Verdichterzylinderauslassventile 1153 (lediglich beispielhaft beziffert) eingelassen. Das Verdichterzylindereinlassventil 1152 ist erfindungsgemäß mit einem ringförmigen Einlassventildeckel 1154 ausgerüstet, der mit einer Dreipunkthalterung 1158 (siehe
Der ringförmige Einlassventildeckel 1154 wird von insgesamt drei Spiralfedern 1159 (hier nur exemplarisch beziffert) gegen einen Einlassventilsitz 1161 gezogen, wodurch hierzu korrespondierende ringartig angeordnete Öffnungen 1162 (hier nur exemplarisch beziffert) des Verdichterzylindereinlassventils 1152 dicht verschlossen werden können.The annular
Wie aus der Detaildarstellung nach der
In einem Bereich 1164 innerhalb des durch den Einlassventildeckel 1154 gebildeten Rings ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Wassereinlass 1165 angeordnet, mittels welchem Wasser oder Wasserdampf in den Verdichterzylinder 1160 aufgegeben werden kann. Dies geschieht beispielsweise während eines Saughubs, bei welchem sich ein Verdichterkolben (hier nicht dargestellt) von dem Zylinderkopf 1151 fortbewegt und Verbrennungsluft über die Öffnungen 1162 des geöffneten Verdichterzylindereinlassventils 1152 in den Verdichterzylinder 1160 einströmt.In a
Dadurch, dass die Öffnungen 1162 konzentrisch um den Wassereinlass 1165 herum angeordnet sind, kann das Wasser oder der Wasserdampf während des Saughubs besonders schnell, gleichmäßig und innig mit der durch die Öffnungen 1162 strömende Verbrennungsluft durchmischt werden, wodurch ein besonders homogenes Brennmittel aus einem Verbrennungsluft-Wasser-Gemisch in dem Verdichterzylinder 1160 vorliegt, welches beim Verdichten, soweit wie möglich, isotherm und nicht adiabatisch verdichtet werden kann. Hierdurch erhöht sich vorteilhafter Weise der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors 1101 ebenfalls. Die Verbrennungsluft gelangt hierbei über eine entsprechende Zuleitung 1157 an den Spiralfedern 1159 vorbei zu den Öffnungen 1162.Characterized in that the
In unmittelbarer Nähe zu dem Verdichterzylindereinlassventil 1152 befinden sich Verdichterzylinderauslassventile 1153 (hier nur exemplarisch beziffert), über welche die innerhalb des Verdichterzylinders 1160 verdichteten Brennmittel aus dem Verdichterzylinder 1160 heraus abtransportiert werden können.In the immediate vicinity of the compressor
Dadurch, dass die Verdichterzylinderauslassventile relativ klein, insbesondere kleiner als das Verdichtungszylindereinlassventil 1152, ausgestaltet sind, zeichnen sich die Verdichterzylinderauslassventile 1153 durch extrem kurze Reaktionszeiten aus, wodurch ein besonders schneller Abtransport von Brennmittel aus dem Verdichterzylinder 1160 gewährleistet ist.Due to the fact that the compressor cylinder outlet valves are designed to be relatively small, in particular smaller than the compression
Jedes der Verdichterzylinderauslassventile 1153 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Auslassventildeckel 1166 auf, der als Halbkugel 1167 ausgestaltet ist und der gegen einen entsprechend ausgebildeten Auslassventilsitz 1168 gepresst wird. Hierzu umfasst jedes der Verdichterzylinderauslassventile 1153 eine Druckfeder 1169, die den Auslassventildeckel 1166 mit seiner Halbkugel 1167 gegen den Auslassventilsitz 1168 drückt.Each of the compressor
Auf Grund der Tatsache, dass der Auslassventildeckel 1166 als Halbkugel 1167 ausgestaltet ist, dichtet der Auslassventildeckel 1166 stets zuverlässig das Verdichterzylinderauslassventil 1153 an dem korrespondierenden Auslassventilsitz 1168 ab. Hierdurch können selbst Führungsungenauigkeiten des Auslassventildeckels 1166 und/oder Fertigungstoleranzen des Auslassventildeckels 1166 bzw. des Auslassventilsitzes 1168 hervorragend ausgeglichen werden, sodass das Verdichterzylinderauslassventil 1153 stets gut abdichten kann. Selbst Verschleißerscheinungen können mit der Halbkugel 1167 des Auslassventildeckels 1166 gut kompensiert werden, sodass das Verdichterzylinderauslassventil 1153 zudem sehr wartungsarm ist.Due to the fact that the
Um eine besonders hohe Laufruhe und -geschwindigkeit des Auslassventildeckels 1166 gewährleisten zu können, umfasst das Verdichterzylinderauslassventil 1153 noch Mittel zur Ausrichtung des Auslassventildeckels 1166, die mit der Druckfeder 1169 wechselwirken, sodass eine besonders zuverlässige Führung des Auslassventildeckels 1166 gewährleistet ist. Dies ist selbst dann der Fall, wenn der Auslassventildeckel 1166 eine asymmetrische Gestalt bezüglich der Arbeitsrichtung 1179 aufweisen sollte.In order to ensure a particularly high smoothness and speed of the
Die Mittel zur Ausrichtung des Auslassventildeckels 1166 sind in diesem Ausführungsbeispiel als eine Führungsbuchse 1189 realisiert, in welche die Druckfeder 1169 eingesteckt ist. Auch dient die flache Auflagefläche der Halbkugel 1167 einer entsprechenden Ausrichtung, da die Druckfeder 1169 unmittelbar entsprechend ausrichtend auf diese Auflagefläche wirkt.The means for aligning the
Ist der Auslassventildeckel 1166 zudem zumindest teilweise hohl ausgestaltet, kann der Auslassventildeckel 1166 gewichtsmäßig besonders leicht ausgeführt werden, wodurch sich die zu bewegenden Massen am Verdichterzylinderauslassventil 1153 nochmals reduzieren lassen. Hierdurch bedingt können die Reaktionszeiten des Verdichterzylinderauslassventils 1153 nochmals vorteilhaft gesenkt werden.In addition, if the
Nachfolgend werden beispielhaft einige Axialkolbenmotoren beschrieben, an welchen die vorstehend beschriebenen Verdichterzylindereinlassventile und Verdichterzylinderauslassventile vorteilhaft verbaut werden können.The following describes by way of example some axial piston motors to which the above-described compressor cylinder intake valves and compressor cylinder exhaust valves can be advantageously installed.
Der beispielhaft in den
Nachdem das Arbeitsmedium in dem Arbeitszylinder 220 seine Arbeit geleistet und den Arbeitskolben 230 entsprechend belastet hat, wird das Arbeitsmedium aus dem Arbeitszylinder 220 über Abgaskanäle 225 ausgestoßen. An den Abgaskanälen 225 sind nicht dargestellte Temperatursensoren vorgesehen, welche die Temperatur des Abgases messen.After the working medium has done its work in the working
Die Abgaskanäle 225 münden jeweils in Wärmeübertrager 270 und verlassen anschließend den Axialkolbenmotor 201 an entsprechenden Auslässen 227 in an sich bekannter Weise. Die Auslässe 227 können insbesondere ihrerseits wieder mit einem nicht dargestellten Ringkanal verbunden werden, so dass das Abgas letztlich den Motor 201 lediglich an einer oder zwei Stellen verlässt. Je nach konkreter Ausgestaltung insbesondere der Wärmeübertrager 270 kann gegebenenfalls auch auf einen Schalldämpfer verzichtet werden, da die Wärmeübertrager 270 selbst bereits eine schalldämpfende Wirkung haben.The
Die Wärmeübertrager 270 dienen dazu Brennmittel, welches in den Verdichterzylindern 260 durch die Verdichterkolben 250 verdichtet und durch eine Druckleitung 255 zu der Brennkammer 210 geleitet wird, vorzuwärmen. Die Verdichtung erfolgt dabei in an sich bekannter Weise, indem Zuluft über Zuleitungen 257 (exemplarisch beziffert) von den Verdichterkolben 250 angesaugt und in den Verdichterzylindern 260 verdichtet wird. Hierzu finden an sich bekannte und ohne Weiteres entsprechend einsetzbare Ventilsysteme Anwendung. Ebenso können die vorstehend beschriebenen Ventilsystem zur Anwendung kommen.The
Wie unmittelbar aus der
Darüber hinaus sind die Wärmeübertrager mit einer hier nicht dargestellten Wärmeisolation aus Asbestersatz isoliert. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Außentemperatur des Axialkolbenmotors im Bereich der Wärmeübertrager 270 bei nahezu allen Betriebszuständen 450 °C nicht übersteigt. Ausnahmen bilden nur Überlastsituationen, die ohnehin nur kurzzeitig auftreten. Hierbei ist die Wärmeisolation darauf ausgelegt, an der heißesten Stelle des Wärmeübertragers einen Temperaturgradienten von 350 °C zu gewährleisten.In addition, the heat exchanger with a thermal insulation, not shown here are isolated from asbestos substitute. This ensures that in this embodiment, the outside temperature of the axial piston motor in the region of the
In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors 201 durch weitere Maßnahmen erhöht werden kann. So kann das Brennmittel beispielsweise in an sich bekannter Weise zur Kühlung bzw. thermischen Isolierung der Brennkammer 210 genutzt werden, wodurch es noch weiter in seiner Temperatur erhöht werden kann, bevor es in die Brennkammer 210 gelangt. Hierbei sei betont, dass die entsprechende Temperierung einerseits lediglich auf Komponenten des Brennmittels beschränkt sein kann, auch kann kumulativ bzw. alternativ eine Temperierung mit Wasser erfolgen, welches ggf. an geeigneter Stelle der Brennkammer 210 auch aufgegeben werden kann. Auch ist es denkbar, der Verbrennungsluft bereits vor oder während der Verdichtung Wasser aufzugeben, dieses ist jedoch ohne Weiteres auch im Nachhinein, beispielsweise in der Druckleitung 255 möglich.In this context, it is understood that the efficiency of the
Besonders bevorzugt erfolgt die Aufgabe von Wasser in den Verdichterzylinder 260 während eines Saughubes des entsprechenden Verdichterkolbens 250, was eine isotherme Verdichtung bzw. eine einer isothermen Verdichtung möglichst angenäherte Verdichtung bedingt. Wie unmittelbar ersichtlich, umfasst ein Arbeitszyklus des Verdichterkolbens 250 jeweils einen Saughub und einen Verdichtungshub, wobei während des Saughubs Brennmittel in den Verdichterzylinder 260 gelangt, welcher dann während des Verdichtungshubes komprimiert, also verdichtet, und in die Druckleitung 255 gefördert wird. Durch die Aufgabe von Wasser während des Saughubes kann eine gleichförmige Verteilung des Wassers auf betrieblich einfache Weise gewährleistet werden.Particularly preferably, the task of water in the compressor cylinder 260 during a suction stroke of the
Ebenso ist es denkbar, bereits den Kraftstoff entsprechend zu temperieren, wobei dieses nicht zwingend notwendig ist, da die Kraftstoffmenge im Bezug auf die Verbrennungsluft in der Regel verhältnismäßig gering ist und somit sehr schnell auf hohe Temperaturen gebracht werden kann.It is also conceivable to temper the fuel accordingly, although this is not absolutely necessary, since the fuel quantity with respect to the combustion air is generally relatively small and can thus be brought to high temperatures very quickly.
Ebenso kann die Aufgabe von Wasser in dieser Ausgestaltung in die Druckleitung 255 erfolgen, wobei innerhalb des Wärmetauschers durch eine geschickte Umlenkung der Strömung sich das Wasser gleichmäßig mit dem Brennmittel vermischt. Auch kann der Abgaskanal 225 für die Aufgabe von Wasser oder einem anderen Fluid, wie Kraftstoff oder Mittel zur Abgasnachbehandlung, gewählt werden, um eine homogene Durchmischung innerhalb des Wärmeübertragers 270 zu gewährleisten. Die Ausgestaltung des gezeigten Wärmeübertragers 270 erlaubt weiterhin die Nachbehandlung des Abgases im Wärmeübertrager selbst, wobei durch die Nachbehandlung freigesetzte Wärme unmittelbar dem in der Druckleitung 255 befindlichen Brennmittel zugeführt wird. Im Auslass 227 ist ein nicht dargestellter Wasserabscheider angeordnet, welcher das im Abgas befindliche kondensierte Wasser dem Axialkolbenmotor 201 für eine erneute Aufgabe zurückführt. Der Wasserabscheider kann in Verbindung mit einem Kondensator ausgeführt werden. Weiterhin ist die Verwendung bei ähnlich ausgeführten Axialkolbenmotoren möglich, wobei die übrigen vorteilhaften Merkmale an dem Axialkolbenmotor 201 oder an ähnlichen Axialkolbenmotoren auch ohne Verwendung eines Wasserabscheiders im Auslass 227 vorteilhaft sind.Likewise, the task of water in this embodiment can be done in the
Der in
Hierbei weist der Axialkolbenmotor 301 in Abweichung von dem Axialkolbenmotor 201 je einen Wärmeübertrager 370 für genau zwei Arbeitszylinder 320 auf, wodurch sich die Länge der Kanäle 325 auf ein Minimum reduzieren lässt. Wie unmittelbar ersichtlich, sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Wärmeübertrager 370 teilweise in den Gehäusekörper 305 des Axialkolbenmotors 301 eingelassen, was zu einer noch kompakteren Bauweise als die Bauweise des Axialkolbenmotors 201 nach
Auch der in
Der Axialkolbenmotor 401 umfasst ebenfalls einen Gehäusekörper 405, an welchem eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer 410, sechs Arbeitszylinder 420 sowie sechs Verdichterzylinder 460 vorgesehen sind. Hierbei ist die Brennkammer 410 jeweils über Schusskanäle 415 mit den Arbeitszylindern 420 verbunden, so dass letzteren entsprechend der Taktfolge des Axialkolbenmotors 401 Arbeitsmedium den Arbeitszylindern 420 zugeführt werden kann.The
Nach getaner Arbeit verlässt das Arbeitsmedium die Arbeitszylinder 420 jeweils durch Abgaskanäle 425, welche zu Wärmeübertragern 470 führen, wobei diese Wärmeübertrager 470 bei diesem Ausführungsbeispiel identisch den Wärmeübertragern 270 des Axialkolbenmotors 201 nach den
In den Arbeitszylindern 420 bzw. den Verdichterzylindern 460 sind jeweils Arbeitskolben 430 bzw. Verdichterkolben 450 angeordnet, welche über eine starre Pleuelstange 435 mit einander verbunden sind. Die Pleuelstange 435 umfasst in an sich bekannter Weise eine Kurvenbahn 440, welche auf einem Abstandhalter 424 vorgesehen ist, welcher letztlich eine Abtriebswelle 441 antreibt.In the working
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird Verbrennungsluft über Zuleitungen 457 angesaugt und in den Verdichterzylindern 460 verdichtet, um über Druckleitungen 455 der Brennkammer 410 aufgegeben zu werden, wobei die bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen genannten Maßnahmen je nach konkreter Umsetzung ebenfalls vorgesehen sein können.In this embodiment as well, combustion air is drawn in via
Ergänzend sind bei dem Axialkolbenmotor 401 die Druckleitungen 455 über einen Ringkanal 456 miteinander verbunden, wodurch sich in an sich bekannter Weise ein gleichförmiger Druck in sämtlichen Druckleitungen 455 gewährleisten lässt. Zwischen dem Ringkanal 456 und den Druckleitungen 455 sind jeweils Ventile 485 vorgesehen, wodurch sich der Zufluss an Brennmittel durch die Druckleitungen 455 regeln bzw. einstellen lässt. Darüber hinaus ist an dem Ringkanal 456 ein Brennmittelspeicher 480 über eine Speicherleitung 481 angeschlossen, in welcher ebenfalls ein Ventil 482 angeordnet ist.In addition, in the axial-
Die Ventile 482 und 485 können je nach Betriebszustand des Axialkolbenmotors 401 geöffnet oder geschlossen werden. So ist es beispielsweise denkbar, eines der Ventile 485 zu schließen, wenn der Axialkolbenmotor 401 weniger Brennmittel benötigt. Ebenso ist es denkbar, sämtliche Ventile 485 in derartigen Betriebssituationen teilweise zu schließen und diese als Drossel wirken zu lassen. Der Überschuss an Brennmittel kann dann dem Brennmittelspeicher 480 bei geöffnetem Ventil 482 zugeführt werden. Letzteres ist insbesondere auch dann möglich, wenn der Axialkolbenmotor 401 im Schubbetrieb läuft, d. h. überhaupt kein Brennmittel benötigt sondern über die Abtriebswelle 441 angetrieben wird. Der durch die in einer derartigen Betriebssituation auftretende Bewegung der Verdichterkolben 450 bedingte Überschuss an Brennmittel kann dann ebenfalls ohne Weiteres in den Brennmittelspeicher 480 gespeichert werden.The
Das auf diese Weise gespeicherte Brennmittel kann dem Axialkolbenmotor 401 bei Bedarf, insbesondere also bei Anfahr- oder Beschleunigungssituationen sowie zum Starten, ergänzend zugeführt werden, so dass ohne zusätzliche oder schnellere Bewegungen der Verdichterkolben 450 ein Überschuss an Brennmittel bereitgestellt wird.The combustion medium stored in this way can be supplied to the
Ggf. kann, um letzteres zu gewährleisten, auch auf die Ventile 482 und 485 verzichtet werden. Durch unvermeidliche Leckagen scheint ein Verzicht auf derartige Ventile für eine dauerhafte Speicherung verdichteten Brennmittels wenig geeignet.Possibly. can be dispensed to the latter, to dispense with the
In einer dem Axialkolbenmotor 401 alternativen Ausführungsform kann auf den Ringkanal 456 verzichtet werden, wobei dann - ggf. über ein Ringkanalteilstück - die Auslässe der Verdichterzylinder 460 entsprechend der Zahl der Druckleitungen 455 zusammengefasst werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann es ggf. sinnvoll sein, lediglich eine der Druckleitungen 455 bzw. nicht sämtliche Druckleitungen 455 mit dem Brennmittelspeicher 480 zu verbinden bzw. verbindbar vorzusehen. Eine derartige Ausgestaltung bedingt zwar, dass im Schubbetrieb nicht sämtliche Verdichterkolben 450 den Brennmittelspeicher 480 befüllen können. Andererseits steht dann für die Brennkammer 410 ohne weitere regelungs- bzw. steuerungstechnische Maßnahmen ausreichend Brennmittel zur Verfügung, dass eine Verbrennung aufrecht erhalten werden kann. Parallel hierzu wird der Brennmittelspeicher 480 über die übrigen Verdichterkolben 450 befüllt, so dass entsprechend Brennmittel bevorratet und insbesondere für Start- bzw. Anfahr- oder Beschleunigungsphasen unmittelbar zur Verfügung steht.In an alternative embodiment of the
Es versteht sich, dass der Axialkolbenmotor 401 in einer anderen hier nicht explizit gezeigten Ausführungsvarianten mit zwei oder mehr Brennmittelspeichern 480 ausgerüstet werden kann, wobei die zwei Brennmittelspeicher 480 dann auch mit unterschiedlichen Drücken beladen werden können, sodass mit den zwei Brennmittelspeichern 480 in Echtzeit immer mit unterschiedlichen Druckintervallen gearbeitet werden kann. Vorzugsweise ist hierbei eine Druckregelung vorgesehen, die für den ersten Brennmittelspeicher 480 eine erste Druckuntergrenze und eine erste Druckobergrenze und für den zweiten Brennmittelspeicher (hier nicht gezeigt) eine zweite Druckuntergrenze und eine zweite Druckobergrenze festlegt, innerhalb derer ein Brennmittelspeicher 480 mit Drücken beladen wird, wobei die erste Druckobergrenze unter der zweiten Druckobergrenze und die erste Druckuntergrenze unter der zweiten Druckuntergrenze liegt. Speziell kann die erste Druckobergrenze kleiner oder gleich der zweiten Druckuntergrenze eingestellt werden.It is understood that the
An den Axialkolbenmotoren 201, 301 und 401 gemäß den
Bei dem gemäß der Darstellung nach der
Ansonsten entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise des weiteren Axialkolbenmotors 501 im Wesentlichen denen der zuvor beschriebenen Axialkolbenmotoren. Insofern weist der weitere Axialkolbenmotor 501 einen Gehäusekörper 505 auf, an welchem eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer 510, sechs Arbeitszylinder 520 sowie sechs Verdichterzylinder 560 vorgesehen sind.Otherwise, the structure and operation of the further
Innerhalb der Brennkammer 510 können Brennmittel sowohl gezündet als auch verbrannt werden, wobei die Brennkammer 510 mit Brennmitteln in der vorstehend beschriebenen Weise beschickt werden kann. Vorteilhafterweise arbeitet der weitere Axialkolbenmotor 501 mit einer Zweistufenverbrennung, wozu die Brennkammer 510 den vorstehend schon erwähnten Vorbrenner 517 und einen Hauptbrenner 518 aufweist. In den Vorbrenner 517 und in den Hauptbrenner 518 können Brennmittel eingespritzt werden, wobei insbesondere in den Vorbrenner 517 auch ein Anteil einer Verbrennungsluft des Axialkolbenmotors 501 eingeleitet werden kann, der speziell in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als 15% der gesamten Verbrennungsluft betragen kann.Within
Der Vorbrenner 517 weist einen kleineren Durchmesser als der Hauptbrenner 518 auf, wobei die Brennkammer 510 einen Übergangsbereich aufweist, der eine konische Kammer 513 und eine zylindrische Kammer 514 umfasst.The pre-burner 517 has a smaller diameter than the
Zum Zuleiten von Brennmitteln bzw. von Verbrennungsluft münden in die Brennkammer 510, insbesondere in die diesbezügliche konische Kammer 513, einerseits eine Hauptdüse 511 und andererseits eine Aufbereitungsdüse 512. Mittels der Hauptdüse 511 und der Aufbereitungsdüse 512 können Brennmittel bzw. Brennstoff in die Brennkammer 510 eingedüst werden.For supplying fuel or combustion air into the
Die Hauptdüse 511 ist im Wesentlichen parallel zu einer Hauptbrennrichtung 502 der Brennkammer 510 ausgerichtet. Darüber hinaus ist die Hauptdüse 511 koaxial zu einer Symmetrieachse 503 der Brennkammer 510 ausgerichtet, wobei die Symmetrieachse 503 parallel zur Hauptbrennrichtung 502 liegt.The main nozzle 511 is aligned substantially parallel to a main combustion direction 502 of the
Die Aufbereitungsdüse 512 ist des Weiteren gegenüber der Hauptdüse 511 in einem Winkel (der Übersichtlichkeit halber hier nicht explizit eingezeichnet) angeordnet, sodass sich eine Strahlrichtung 516 der Hauptdüse 511 und eine Strahlenrichtung 519 der Aufbereitungsdüse 512 in einem gemeinsamen Schnittpunkt innerhalb der konischen Kammer 513 schneiden.The conditioning nozzle 512 is further disposed at an angle to the main nozzle 511 (not explicitly shown here for clarity) such that a
In den Hauptbrenner 518 wird bei diesem Ausführungsbeispiel ohne weitere Luftzufuhr Brennstoff bzw. Kraftstoff aus der Hauptdüse 511 eingespritzt, wobei der Brennstoff durch den Vorbrenner 517 bereits vorerhitzt und idealerweise thermisch zerlegt werden kann. Hierzu wird die der die Hauptdüse 511 durchströmenden Brennstoffmenge entsprechende Verbrennungsluftmenge in einen Brennraum 526 hinter dem Vorbrenner 517 bzw. dem Hauptbrenner 518 eingeleitet, wozu eine separate Verbrennungsluftzufuhr 504 vorgesehen ist, die in den Brennraum 526 mündet.In the
Die separate Verbrennungsluftzufuhr 504 ist hierzu an eine Prozessluftzufuhr 521 angeschlossen, wobei von der separaten Verbrennungsluftzufuhr 504 eine weitere Verbrennungsluftzufuhr 522 mit Verbrennungsluft versorgt werden kann, welche hierbei einen Löcherkranz 523 des Vorbrenners 517 mit Verbrennungsluft versorgt. Der Löcherkranz 523 ist hierbei der Aufbereitungsdüse 512 zugeordnet. Insofern kann der mit der Aufbereitungsdüse 512 eingespritzte Brennstoff zusätzlich mit Prozessluft vermischt in die konische Kammer 513 des Hauptbrenners 518 eingespritzt werden.The separate
Des Weiteren umfasst die Brennkammer 510, insbesondere der Brennraum 526, eine keramische Baugruppe 506, welche vorteilhafter Weise luftgekühlt ist. Auch eine Wasserkühlung oder eine aus Verbrennungsluft und Wasser kombinierte Kühlung kann vorgesehen sein. Die keramische Baugruppe 506 umfasst hierbei eine keramische Brennkammerwand 507, welche wiederum von einem profilierten Rohr 508 umgeben ist. Um dieses profilierte Rohr 508 erstreckt sich eine Kühlluftkammer 509, die über eine Kühlluftkammerzufuhr 524 mit der Prozessluftzufuhr 521 verbunden ist.Furthermore, the
Die an sich bekannten Arbeitszylinder 520 führen entsprechende Arbeitskolben 530, die jeweils mittels Pleuelstangen 535 mit Verdichterkolben 550 mechanisch verbunden sind.The per se known working
Die Pleuelstangen 535 umfassen in diesem Ausführungsbeispiel Pleuellaufräder 536, welche entlang einer Kurvenbahn 540 laufen, während die Arbeitskolben 530 bzw. die Verdichterkolben 550 bewegt werden. Hierdurch wird eine Abtriebswelle 541 in Rotation versetzt, welche mit der Kurvenbahn 540 mittels eines Antriebskurvenbahnträgers 537 verbunden ist. Über die Abtriebswelle 541 kann eine durch den Axialkolbenmotor 501 erzeugte Leistung abgegeben werden.The connecting rods 535 in this embodiment comprise spindles 536 which run along a
In an sich bekannter Weise erfolgt mittels der Verdichterkolben 550 eine Verdichtung der Prozessluft, gegebenenfalls auch einschließlich eines eingespritzten Wassers, wie bereits vorstehend beschrieben. Erfolgt die Aufgabe des Wassers oder von Wasserdampf während eines Saughubs des entsprechenden Verdichterkolbens 550, kann speziell eine möglichst isotherme Verdichtung des Brennmittels begünstigt werden. Eine mit dem Saughub einhergehende Wasseraufgabe kann eine besonders gleichförmige Verteilung des Wassers innerhalb der Brennmittel auf betrieblich einfache Weise gewährleisten.In a manner known per se, the process air is compressed by means of the compressor pistons 550, if appropriate also including an injected water, as already described above. If the task of water or water vapor during a suction stroke of the corresponding compressor piston 550, especially a possible isothermal compression of the fuel can be favored. An associated with the suction stroke water task can ensure a particularly uniform distribution of water within the fuel in an operationally simple manner.
Hierdurch können gegebenenfalls Abgase in einem oder mehreren hier nicht dargestellten Wärmeübertragern wesentlich tiefer abgekühlt werden, wenn die Prozessluft über einen oder mehrerer derartiger Wärmeübertrager vorgewärmt und als Brennmittel zur Brennkammer 510 geführt werden soll, wie dies beispielsweise bereits in den vorstehend erläuternden Ausführungsbeispielen hinsichtlich insbesondere der
Entsprechend des Axialkolbenmotors 201 können auch bei dem Axialkolbenmotor 501, wie im Übrigen auch bei den Axialkolbenmotoren 301 und 401, Wärmeübertragerisolationen vorgesehen sein.Corresponding to the
Zusätzlich kann die Prozessluft durch einen Kontakt mit weiteren Baugruppen des Axialkolbenmotors 501, welche gekühlt werden müssen, weiter vorgewärmt bzw. erhitzt werden, wie dies ebenfalls bereits erläutert ist. Die auf diese Weise verdichtete und erhitzte Prozessluft wird dann der Brennkammer 510 in bereits erläuterter Weise aufgegeben, wodurch der Wirkungsgrad des weiteren Axialkolbenmotors 501 weiter erhöht werden kann.In addition, the process air can be further preheated or heated by contact with further assemblies of the
Jeder der Arbeitszylinder 520 des Axialkolbenmotors 501 ist über einen Schusskanal 515 mit der Brennkammer 510 verbunden, sodass ein gezündetes Brennmittel-Verbrennungsluft-Gemisch aus der Brennkammer 510 heraus über die Schusskanäle 515 in den jeweiligen Arbeitszylinder 520 gelangen und als Arbeitsmedium an den Arbeitskolben 530 Arbeit verrichten kann.Each of the working
Insofern kann das aus der Brennkammer 510 ausströmende Arbeitsmedium über wenigsten einen Schusskanal 515 sukzessive wenigstens zwei Arbeitszylindern 520 zugeführt werden, wobei je Arbeitszylinder 520 ein Schusskanal 515 vorgesehen ist, der über einen Steuerkolben 531 geschlossen und geöffnet werden kann. Ebenso können auch mehrere Schusskanäle je Arbeitszylinder vorgesehen sein. Somit ist die Anzahl der Steuerkolben 531 des weiteren Axialkolbenmotors 501 von der Anzahl der Arbeitszylinder 520 und der Zahl der Schusskanäle je Arbeitszylinder 520 vorgegeben. Ein Verschließen des Schusskanals 515 geschieht hierbei über den Steuerkolben 531 auch mit seinem Steuerkolbendeckel 532. Angetrieben wird der Steuerkolben 531 mittels einer Steuerkolbenkurvenbahn 533, wobei ein Abstandhalter 534 für die Steuerkolbenkurvenbahn 533 zu der Antriebwelle 541 vorgesehen ist, der insbesondere auch einer thermischen Entkopplung dient. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel des weiteren Axialkolbenmotors 501 kann der Steuerkolben 531 eine im Wesentlichen axial gerichtete Hubbewegung 543 durchführen. Jeder der Steuerkolben 531 ist hierzu mittels nicht weiter bezifferter Gleitsteine, die in der Steuerkolbenkurvenbahn 533 gelagert sind, geführt, wobei die Gleitsteine jeweils einen Sicherungsnocken aufweisen, der in einer nicht weiter bezifferten Führungsnut hin und her läuft und ein Drehen in dem Steuerkolben 531 verhindert.In this respect, the working medium flowing out of the
Da der Steuerkolben 531 im Bereich des Schusskanals 515 mit dem heißen Arbeitsmedium aus der Brennkammer 510 in Kontakt kommt, ist es vorteilhaft, wenn der Steuerkolben 531 wassergekühlt ist. Hierzu weist der weitere Axialkolbenmotor 501 insbesondere im Bereich des Steuerkolbens 531, eine Wasserkühlung 538 auf, wobei die Wasserkühlung 538 innere Kühlkanäle 545, mittlere Kühlkanäle 546 und äußere Kühlkanäle 547 umfasst. Derart gut gekühlt kann der Steuerkolben 531 betriebssicher in einem entsprechenden Steuerkolbenzylinder bewegt werden.Since the control piston 531 comes into contact with the hot working medium from the
Weiterhin sind die mit Brennmittel in Kontakt stehenden Oberflächen des Steuerkolbens 531 verspiegelt bzw. mit einer spiegelnden Beschichtung versehen, so dass ein über Wärmestrahlung auftretender Wärmeeintrag in die Steuerkolben 531 minimiert wird. Auch die weiteren mit Brennmittel in Kontakt stehenden Oberflächen der Schusskanäle 515 und der Brennkammer 510 sind in diesem Ausführungsbeispiel (ebenfalls nicht dargestellt) mit einer Beschichtung mit erhöhtem spektralen Reflexionsgrad versehen. Dieses gilt insbesondere für den Brennkammerboden (nicht explizit beziffert) aber auch für die keramische Brennkammerwand 507. Es versteht sich, dass diese Ausgestaltung der mit Brennmittel in Kontakt stehenden Oberflächen auch unabhängig von der übrigen Ausgestaltungsmerkmalen in einem Axialkolbenmotor vorliegen können. Es versteht sich, dass in abgewandelten Ausführungsformen auch weitere Baugruppen verspiegelt sein können oder aber auf die vorgenannten Verspiegelungen zumindest teilweise verzichtet werden kann.Furthermore, the surfaces of the control piston 531 which are in contact with the fuel means are mirrored or provided with a reflective coating, so that a heat input into the control pistons 531 which occurs via thermal radiation is minimized. The further surfaces of the
Die Schusskanäle 515 und die Steuerkolben 531 können konstruktiv besonders einfach bereitgestellt werden, wenn der weitere Axialkolbenmotor 501 einen Schusskanalring 539 aufweist. Der Schusskanalring 539 weist hierbei eine Mittelachse auf, um welche konzentrisch herum insbesondere die Teile der Arbeitszylinder 520 und der Steuerkolbenzylinder angeordnet sind. Zwischen jedem Arbeitszylinder 520 und Steuerkolbenzylinder ist ein Schusskanal 515 vorgesehen, wobei jeder Schusskanal 515 räumlich mit einer Ausnehmung (hier nicht beziffert) eines Brennkammerbodens 548 der Brennkammer 510 verbunden ist. Insofern kann das Arbeitsmedium aus der Brennkammer 510 heraus über die Schusskanäle 515 in die Arbeitszylinder 520 hinein gelangen und dort Arbeit verrichten, mittels welcher auch die Verdichterkolben 550 bewegt werden können. Es versteht sich, dass je nach konkreter Ausgestaltung noch Beschichtungen und Einsätze vorgesehen sein können, um insbesondere den Schusskanalring 539 bzw. sein Material vor einem direkten Kontakt mit korrosiven Verbrennungsprodukten oder mit zu hohen Temperaturen zu schützen. Der Brennkammerboden 548 wiederum kann ebenfalls mit einer weiteren keramischen oder metallischen Beschichtung, insbesondere einer Verspiegelung, auf seiner Oberfläche behaftet sein, welche einerseits die aus der Brennkammer 510 auftretende Wärmestrahlung durch Erhöhung des Reflexionsgrades und andererseits die Wärmeleitung durch Verringerung der Wärmeleitfähigkeit vermindert.The firing
Der weitere Axialkolbenmotor 501 kann ebenfalls mit wenigstens einem Brennmittelspeicher und entsprechenden Ventilen ausgerüstet werden, wobei dies in dem konkreten Ausführungsbeispiel nach der
Die Brennmittelspeicher können hierbei an entsprechenden Druckleitungen der Brennkammer 510 angeschlossen sein, wobei die Brennmittelspeicher vorzugsweise über Ventile mit den Druckleitungen fluidisch verbindbar oder trennbar sind. Insbesondere können zwischen den Arbeitszylindern 520 bzw. Verdichterzylindern 560 und dem Brennmittelspeicher Absperrventile oder Drosselventile bzw. Regel- oder Steuerventile vorgesehen sein. Beispielsweise können die vorgenannten Ventile bei Anfahr- oder Beschleunigungssituationen sowie zum Starten entsprechend geöffnet oder geschlossen werden, wodurch der Brennkammer 510, zumindest für einen begrenzten Zeitraum, ein Brennmittelüberschuss zur Verfügung gestellt werden kann. Die Brennmittelspeicher sind fluidisch vorzugsweise zwischen einem der Verdichterzylinder und einem der Wärmeübertrager zwischengeschaltet.The Brennmittelspeicher can in this case be connected to corresponding pressure lines of the
Die beiden Brennmittelspeicher werden idealerweise mit unterschiedlichen Drücken betrieben, um hierdurch die von dem weiteren Axialkolbenmotor 501 in Form von Druck bereitgestellte Energie sehr gut nutzen zu können. Hierzu können die vorgesehenen Druckobergrenze und Druckuntergrenze am ersten Brennmittelspeicher mittels einer entsprechenden Druckregelung unterhalb der Druckobergrenzen und Druckuntergrenzen des zweiten Brennmittelspeichers eingestellt sein. Es versteht sich, dass hierbei an den Brennmittelspeichern mit unterschiedlichen Druckintervallen gearbeitet werden kann.The two combustion agent reservoirs are ideally operated at different pressures in order to be able to use the energy provided by the further
Die in
Dieses Wasser wird über Stichkanäle jeweils einem Ringkanal 1309D aufgegeben, der mit einem Stahlrohr (nicht beziffert) in Kontakt steht, das seinerseits das profilierte Rohr 1308 des jeweiligen Brennraumes 1326 umgibt und derart dimensioniert ist, dass sowohl zwischen dem profilierten Rohr 1308 und dem Stahlrohr einerseits als auch zwischen dem Stahlrohr und dem die Stichkanäle aufweisenden Gehäuseteil andererseits jeweils ein Ringspalt (nicht beziffert) verbleibt und dass die beiden Ringspalten über das dem Ringkanal 1309D abgewandte Ende des Stahlrohres miteinander verbunden sind. Es versteht sich hierbei, dass die Rohre auch aus einem anderen Material als aus Stahl gebildet sein können.This water is fed via branch channels in each case an
Oberhalb der profilierten Rohre 1308 sind bei den dargestellten Axialkolbenmotoren jeweils weitere Ringkanäle 1309E vorgesehen, die einerseits mit dem jeweilig radial innen liegenden Ringspalt verbunden sind und andererseits sich über Kanäle 1309F zu einer Ringdüse (nicht beziffert) öffnen, die in den jeweiligen Brennraum 1326 führt. Die Ringdüse ist hierbei axial zur Brennkammerwand bzw. zur keramischen Brennkammerwand 1307 ausgerichtet, so dass das Wasser die keramische Brennkammerwand 1307 auch brennkammerseitig schützen kann.Above the profiled
Es versteht sich, dass das Wasser auf seinem Weg von der Zufuhrleitung zu der Brennkammer 1326 jeweils verdampfen und dass das Wasser ggf. mit weiteren Zusätzen versehen sein kann. Auch versteht es sich, dass das Wasser ggf. aus dem Abgas des jeweiligen Axialkolbenmotors wiedergewonnen und wiederverwendet werden kann.It is understood that the water evaporate on its way from the supply line to the
Der im Übrigen im Wesentlichen den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechenden Axialkolbenmotor umfasst einem Brennraum 1326, Steuerkolben 1331, Schusskanäle 1315 und Arbeitskolben 1330. Der um die Symmetrieachse 1303 rotationssymmetrisch angeordnete Brennraum 1326 weist, wie vorstehend beschrieben, eine keramische Baugruppe 1306 mit einer keramischen Brennkammerwand 1307 und einem profilierten Stahlrohr 1308 auf. Entlang der Symmetrieachse 1303 ergibt sich die Hauptbrennrichtung 1302, in welcher Brennmittel in Richtung der Schusskanäle 1315 und Arbeitszylinder 1320 strömt. Der Brennraum 1326 ist zum Arbeitszylinder 1320 durch die parallel zur Symmetrieachse 1303 angeordneten Steuerkolben 1331 abgegrenzt. Durch die oszillierende Bewegung der Steuerkolben 1331 entlang ihrer Längsachsen 1315B wird periodisch jeweils ein zu einem Steuerkolben gehöriger Schusskanal 1315 freigegeben, sobald der in dem Arbeitszylinder 1320 befindliche Arbeitskolben 1330 eine Bewegung in Richtung seines oberen Totpunktes ausführt oder bereits im oberen Totpunkt steht. Der Schusskanal 1315 weist die Symmetrieachse 1315A auf, entlang welcher eine Leitfläche 1332A ausgerichtet ist. Die zu dieser Symmetrieachse 1315A parallel ausgerichtete Leitfläche 1332A fluchtet somit mit einer Wandung des Schusskanals 1315, sobald der Steuerkolben 1331 sich in seinem unteren Totpunkt befindet, und ermöglicht hierdurch eine umlenkungsfreie Strömung des Brennmittels in Richtung des Arbeitszylinders 1320. Eine Leitflächendichtfläche 1332E ist wiederum parallel zur Leitfläche 1332A ausgerichtet, sodass diese Leitflächendichtfläche 1332E annähernd mit der Leitfläche 1332A abschließt, sobald der Steuerkolben 1331 seinen oberen Totpunkt erreicht hat. Die zylindrische Mantelfläche des Steuerkolbens 1331 schließt weiterhin mit einer Schaftdichtfläche 1332D ab und vergrößert hiermit die Dichtwirkung zwischen dem Brennraum 1326 und dem Arbeitszylinder 1320. Der Steuerkolben 1331 weist zudem eine Prallfläche 1332B auf, welche annähernd rechtwinklig zur Symmetrieachse des Schusskanals 1315A ausgerichtet ist. Diese Ausrichtung erfolgt somit annähernd normal zur Strömungsrichtung des Brennmittels, wenn dieses aus dem Brennraum 1326 austritt und in den Schusskanal 1315 eintritt. Folglich wird dieser Teil des Steuerkolbens 1331 möglichst gering durch einen Wärmestrom belastet, da die Prallfläche 1332B eine minimale Oberfläche zum Brennraum 1326 aufweist.The axial piston motor, which otherwise corresponds essentially to the exemplary embodiments described above, comprises a
Der Steuerkolben 1331 wird über die Steuerkolbenkurvenbahn 1333 gesteuert. Diese Steuerkolbenkurvenbahn 1333 beinhaltet nicht notwendiger Weise ein sinusförmig ausgeprägtes Profil. Eine von einer Sinusform abweichende Steuerkolbenkurvenbahn 1333 erlaubt es, den Steuerkolben 1331 für eine definierte Zeitspanne im jeweiligen oberen oder unteren Totpunkt zu halten und hierdurch einerseits bei geöffnetem Schusskanal 1315 den Öffnungsquerschnitt möglichst maximal zu halten und andererseits die thermische Beanspruchung der Steuerkolbenoberflächen während des Öffnens und des Schließens des Schusskanals in Folge einer kritischen Strömungsgeschwindigkeit des Brennmittels möglichst niedrig zu halten, indem zum Zeitpunkt des Öffnens eine maximal mögliche Öffnungsgeschwindigkeit über die Ausgestaltung der Steuerkolbenkurvenbahn 1333 gewählt wird.The
Auch zeigt die
Bei dem in
Die
Auch sind die in dieser Ausführungsform dargestellten Oberflächen des Steuerkolbens 1331, wie etwa die Leitfläche 1332A oder die Prallfläche 1332E, sowie die Dichtflächen, wie die Leitflächendichtfläche 1332E oder die Schaftdichtfläche 1332D, verspiegelt, um durch Wärmestrahlung auftretende Wärmeverluste über den Steuerkolben zu unterbinden bzw. zu minimieren. Die aufgebrachte Verspiegelung dieser Oberflächen kann darüber hinaus auch aus einer keramischen Beschichtung bestehen, welche die Wärmeleitfähigkeit bzw. den Wandwärmeübergang zum Steuerkolben herabsetzt. Ebenso wie die Oberflächen des Steuerkolbens 1331 ist die Oberfläche des Brennkammerbodens 1348 (exemplarisch gezeigt in
Die in der
Die gesamte Wärmeübertragerkopfplatte 3020 ist vorzugsweise aus demselben Werkstoff gefertigt, aus welchem auch die Rohre gebildet sind, um zu gewährleisten, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient im gesamten Wärmeübertrager möglichst homogen ist und hiermit thermische Wärmespannungen im Wärmeübertrager minimiert werden. Kumulativ hierzu kann das Mantelgehäuse des Wärmeübertragers ebenfalls aus einem der Wärmeübertragerkopfplatte 3020 oder den Rohren entsprechenden Werkstoff hergestellt werden. Die Rohrsitze 3024 können beispielsweise mit einer Passung ausgeführt werden, sodass die in diesen Rohrsitzen 3024 montierten Rohre mittels einer Presspassung eingesetzt werden.The entire heat
Alternativ hierzu können die Rohrsitze 3024 auch derart ausgeführt werden, dass eine Spielpassung oder eine Übergangspassung realisiert wird. Somit kann auch eine Montage der Rohre in den Rohrsitzen 3024 durch eine stoffschlüssige statt einer kraftschlüssigen Verbindung erfolgen. Der Stoffschluss wird hierbei vorzugsweise durch Schweißen oder Löten bewerkstelligt, wobei als Lot oder Schweißwerkstoff ein der Wärmeübertragerkopfplatte 3020 oder den Rohren entsprechender Werkstoff verwendet wird. Dies hat ebenfalls den Vorteil, dass Wärmespannungen in den Rohrsitzen 3024 durch homogene Wärmeausdehnungskoeffizienten minimiert werden können.Alternatively, the
Es ist bei dieser Lösung auch möglich, Rohre in den Rohrsitzen 3024 per Presssitz zu montieren und zusätzlich hierzu zu verlöten oder zu verschweißen. Durch diese Art der Montage kann auch eine Dichtigkeit des Wärmeübertragers gewährleistet werden, sofern unterschiedliche Werkstoffe für die Rohre und die Wärmeübertragerkopfplatte 3020 verwendet werden, da die Möglichkeit besteht, dass durch die sehr hohen auftretenden Temperaturen von über 1000°C eine alleinige Verwendung einer Presspassung wegen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten unter Umständen versagen kann.It is also possible in this solution to mount tubes in the
Der Ventilfederteller 1413 wiederum ist mit wenigstens zwei Keilstücken 1414 formschlüssig am Ventilschaft 1404 des Gaswechselventils 1401 befestigt.The
Die Ausgestaltung der Ventilfeder 1411, wobei diese Ventilfeder 1411 gerade so ausgelegt ist, dass ein Öffnen des Gaswechselventils 1401 bereits bei geringen Druckunterschieden stattfindet, kann bei bestimmten Betriebsbedingungen dazu führen, dass das Gaswechselventil 1401 eine derart hohe Beschleunigung durch die an dem Ventilteller 1402 anliegenden Druckunterschied erfolgt, welche zu einem übermäßigen Öffnen des Gaswechselventils 1401 über den festgelegten Ventilhub hinaus führt.The design of the
Der Ventilteller 1402 gibt bei einem Öffnen des Gaswechselventils 1402 an seinem Ventilsitz 1403 einen Strömungsquerschnitt frei, welcher ab einem gewissen Ventilhub geometrisch nicht wesentlich weiter ansteigt. Der maximale Strömungsquerschnitt am Ventilsitz 1403 wird üblicherweise über den Durchmesser des Ventiltellers 1402 definiert. Der Hub des Gaswechselventils 1401 bei maximalem Strömungsquerschnitt entspricht in etwa einem Viertel des Durchmessers des Ventiltellers 1402 an seinem inneren Ventilsitz. Bei Überschreiten des Ventilhubes bzw. des rechnerischen Ventilhubes bei maximalem Strömungsquerschnitt, erfolgt einerseits kein weiterer wesentlicher Zuwachs des Luftmassenstroms am Strömungsquerschnitt zwischen dem Ventilsitz 1403 und den Ventilteller 1402 und andererseits ist es möglich, dass der Ventilfederteller 1413 mit einem feststehenden Bauteil des Zylinderkopfes, hier beispielsweise die Ventilfederführung 1406, in Kontakt gerät und somit der Ventilfederteller 1413 oder die Ventilfederführung 1406 zerstört werden.When the
Um dieses übermäßige Öffnen des Gaswechselventils 1401 zu verhindern bzw. zu begrenzen kommt der Ventilfederteller 1403 auf der Prallfeder 1412 zu liegen, wodurch sprunghaft die Gesamtfederkraft, bestehend aus der Ventilfeder 1411 und der Prallfeder 1412, ansteigt und das Gaswechselventil 1402 einer starken Verzögerung unterliegt. Die Steifigkeit der Prallfeder 1412 ist in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass bei einer maximalen Öffnungsgeschwindigkeit des Gaswechselventils 1401 das Gaswechselventil 1401 durch Aufliegen auf der Prallfeder 1412 gerade so stark verzögert wird, dass kein Kontakt zwischen bewegten Bauteilen der Ventilgruppe, wie etwa dem Ventilfederteller 1413, und feststehenden Bauteilen, wie etwa der Ventilfederführung 1406, zustande kommt.In order to prevent or limit this excessive opening of the
Die zweistufig aufgebrachte Federkraft in dieser Ausführungsform bringt weiterhin den Vorteil, dass während des Schließvorgangs des Gaswechselventils 1401 dieses Gaswechselventil 1401 nicht im Übermaß in die Gegenrichtung beschleunigt wird und im Ventilteller 1402 nicht mit einer übermäßigen Geschwindigkeit in den Ventilsitz 1403 prallt, da die zum Öffnen und Schließen des Gaswechselventils 1401 zuständige Ventilfeder 1411 gerade so ausgelegt ist, dass sie keine übermäßig hohen Federkräfte bereitstellt.The two-stage spring force applied in this embodiment also has the advantage that during the closing of the
Eine weitere schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils 1401 mit einer Ventilfeder 1411 und einer Prallfeder 1412 zeigt die
Um weiterhin ein zügiges Öffnen und Schließen des Gaswechselventils zu erreichen, sind Gaswechselventile 1401 nach dieser Ausführungsform, also bei Verwendung in der Verdichterstufe und als selbsttätig öffnendes Ventil, aus einem Leichtmetall gefertigt. Die geringere Massenträgheit eines Gaswechselventils 1402 aus Leichtmetall begünstigt hierbei das schnelle Öffnen aber auch das schnelle und sanfte Schließen des Gaswechselventils 1401. Auch wird durch die geringe Massenträgheit der Ventilsitz 1403 geschont, da das Gaswechselventil 1401 in dieser Ausführungsform keine übermäßig hohen kinetischen Energien beim Aufsetzen in den Ventilsitz 1403 freisetzt. Das gezeigte Gaswechselventil 1401 ist vorzugsweise aus Dural, einer hochfesten Aluminiumlegierung, gefertigt, wodurch das Gaswechselventil 1401 trotz seiner geringen Dichte eine ausreichend hohe Festigkeit aufweist.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009034734 | 2009-07-24 | ||
EP10754668A EP2456955A2 (en) | 2009-07-24 | 2010-07-26 | Axial-piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial-piston motor |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP10754668A Division EP2456955A2 (en) | 2009-07-24 | 2010-07-26 | Axial-piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial-piston motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP2846029A2 true EP2846029A2 (en) | 2015-03-11 |
EP2846029A3 EP2846029A3 (en) | 2015-04-01 |
Family
ID=43457423
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP14002007.4A Withdrawn EP2846029A3 (en) | 2009-07-24 | 2010-07-26 | Axial piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial piston motor |
EP10754668A Withdrawn EP2456955A2 (en) | 2009-07-24 | 2010-07-26 | Axial-piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial-piston motor |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP10754668A Withdrawn EP2456955A2 (en) | 2009-07-24 | 2010-07-26 | Axial-piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial-piston motor |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120118249A1 (en) |
EP (2) | EP2846029A3 (en) |
JP (2) | JP5896163B2 (en) |
DE (1) | DE112010003065A5 (en) |
WO (1) | WO2011009453A2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102686848B (en) * | 2009-07-24 | 2015-11-25 | 热力驱动系统有限责任公司 | Axial piston motor |
US9188000B2 (en) * | 2009-07-24 | 2015-11-17 | Getas Gesellschaft Fuer Thermodynamische Antriebssysteme Mbh | Axial-piston motor with continuously working combustion chamber having two combustion air inputs |
WO2016055923A2 (en) * | 2014-10-09 | 2016-04-14 | Calogero Provenzano | Axial piston internal combustion engine |
JP6370705B2 (en) * | 2014-12-26 | 2018-08-08 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Butterfly valve |
DE102016100439A1 (en) | 2016-01-12 | 2017-07-13 | GETAS GESELLSCHAFT FüR THERMODYNAMISCHE ANTRIEBSSYSTEME MBH | Method for operating an axial piston motor and axial piston motor |
ITUA20161439A1 (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-08 | Carlo Zambonardi | ALTERNATIVE VOLUMETRIC MOTOR POWERED WITH A GAS IN PRESSURE, IN PARTICULAR COMPRESSED AIR |
US10883729B2 (en) * | 2016-12-22 | 2021-01-05 | Rheem Manufacturing Company | Automatic firing rate control for a heat exchanger |
GB2560949B (en) | 2017-03-29 | 2020-03-18 | Ricardo Uk Ltd | Split cycle internal combustion engine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1035310A2 (en) | 1999-03-05 | 2000-09-13 | Rohs, Ulrich, Dr. | Piston engine with continuous combustion |
WO2009062473A2 (en) | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Ulrich Rohs | Axial piston engine and method for operating an axial piston engine |
Family Cites Families (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US972504A (en) * | 1908-03-23 | 1910-10-11 | Walter F Brown | Continuous-combustion heat-engine. |
FR440960A (en) * | 1911-05-15 | 1912-07-26 | Emile Jean Jules Salmson | Concentric valves |
GB191315734A (en) * | 1913-07-08 | 1914-07-08 | Joseph Zeitlin | Improvements in Valves & Valve Gear for Internal Combustion Engines. |
US1501392A (en) * | 1920-05-11 | 1924-07-15 | Berry | Valve gear for internal-combustion engines |
US2059802A (en) * | 1933-04-20 | 1936-11-03 | Logan Newville Motors Inc | Engine |
US2756732A (en) * | 1954-03-17 | 1956-07-31 | Olson Donald Edward | Concentric intake and exhaust valves for internal combustion engines and the like |
US3066856A (en) * | 1959-10-06 | 1962-12-04 | Trane Co | Valve assembly |
US3369530A (en) * | 1966-01-10 | 1968-02-20 | James S. Campbell | Internal combustion engine |
JPS5012009Y1 (en) * | 1968-11-14 | 1975-04-14 | ||
US3577729A (en) * | 1969-03-11 | 1971-05-04 | Glenn B Warren | Reciprocating internal combustion engine with constant pressure combustion |
US3651641A (en) * | 1969-03-18 | 1972-03-28 | Ginter Corp | Engine system and thermogenerator therefor |
DE2331706A1 (en) * | 1973-06-22 | 1975-01-16 | Volkswagenwerk Ag | CONTINUOUS COMBUSTION PISTON COMBUSTION MACHINE |
JPS5526617Y2 (en) * | 1974-11-07 | 1980-06-26 | ||
CA1074576A (en) * | 1975-03-14 | 1980-04-01 | David E. Johnson | Positive displacement engine with separate combustion chamber |
US4653269A (en) * | 1975-03-14 | 1987-03-31 | Johnson David E | Heat engine |
US4133172A (en) * | 1977-08-03 | 1979-01-09 | General Motors Corporation | Modified Ericsson cycle engine |
JPS6052307B2 (en) * | 1980-07-24 | 1985-11-18 | 賢 平田 | complex institution |
DE3135619A1 (en) * | 1981-01-13 | 1982-09-02 | Breinlich, Richard, Dr., 7120 Bietigheim-Bissingen | Internal combustion engine and related assemblies, and auxiliaries therefor |
US4662177A (en) * | 1984-03-06 | 1987-05-05 | David Constant V | Double free-piston external combustion engine |
JPS6192373A (en) * | 1984-10-09 | 1986-05-10 | Aisin Warner Ltd | Opening and closing valve |
DE3533599A1 (en) * | 1985-09-18 | 1987-04-09 | Euras Chemicals Co Ltd | Engine for converting thermal energy into mechanical energy |
DE3625223A1 (en) * | 1986-07-25 | 1988-02-04 | Christian Dipl Ing Schneider | Internal combustion engine |
JPH0749018Y2 (en) * | 1989-03-15 | 1995-11-13 | トキコ株式会社 | air compressor |
US4964384A (en) * | 1989-08-31 | 1990-10-23 | Getz Carl M | Tornado engine |
US5228415A (en) * | 1991-06-18 | 1993-07-20 | Williams Thomas H | Engines featuring modified dwell |
JPH05156954A (en) * | 1991-12-02 | 1993-06-22 | Masaaki Yoshimasu | Continuously combustion type positive-displacement internal combustion engine |
DE4225369A1 (en) * | 1992-07-31 | 1994-02-03 | Bosch Gmbh Robert | Gas-exchange system for two-stroke engine - uses pre-compressed combustion air to provide second rinsing cycle provided via inlet valve controlled by differential pressure |
US5355848A (en) * | 1993-10-25 | 1994-10-18 | Denton Richard J | Internal-combustion engine with concentric, annular intake and exhaust valves |
FR2748776B1 (en) * | 1996-04-15 | 1998-07-31 | Negre Guy | METHOD OF CYCLIC INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH INDEPENDENT COMBUSTION CHAMBER WITH CONSTANT VOLUME |
US6092365A (en) * | 1998-02-23 | 2000-07-25 | Leidel; James A. | Heat engine |
JP2001032774A (en) * | 1999-07-22 | 2001-02-06 | Mitsubishi Electric Corp | Valve device of reciprocating coolant compressor |
US6305335B1 (en) * | 1999-09-01 | 2001-10-23 | O'toole Murray J. | Compact light weight diesel engine |
ATE271650T1 (en) * | 2000-03-15 | 2004-08-15 | Gerhard Lehofer | PISTON ENGINE |
RU2176323C1 (en) * | 2000-06-22 | 2001-11-27 | Дмитриев Сергей Васильевич | Method of operation of internal combustion engine and design of engine |
JP2002048255A (en) * | 2000-08-02 | 2002-02-15 | Isuzu Motors Ltd | Silent check valve for fluid |
JP2005524023A (en) * | 2002-04-30 | 2005-08-11 | トーマス エンジン カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー | Single-head barrel engine with double-headed double roller pistons |
JP2005299500A (en) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Toyota Motor Corp | Internal combustion engine using hydrogen |
JP4345752B2 (en) * | 2006-02-02 | 2009-10-14 | トヨタ自動車株式会社 | Waste heat recovery device |
JP4663585B2 (en) * | 2006-06-06 | 2011-04-06 | サンデン株式会社 | Check valve |
US20080202454A1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-08-28 | Scuderi Group. Llc. | Split-cycle engine with water injection |
JP2009115024A (en) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Reciprocating internal combustion engine using isothermal compression cylinder |
US9188000B2 (en) * | 2009-07-24 | 2015-11-17 | Getas Gesellschaft Fuer Thermodynamische Antriebssysteme Mbh | Axial-piston motor with continuously working combustion chamber having two combustion air inputs |
CN102686848B (en) * | 2009-07-24 | 2015-11-25 | 热力驱动系统有限责任公司 | Axial piston motor |
-
2010
- 2010-07-26 WO PCT/DE2010/000876 patent/WO2011009453A2/en active Application Filing
- 2010-07-26 EP EP14002007.4A patent/EP2846029A3/en not_active Withdrawn
- 2010-07-26 DE DE112010003065T patent/DE112010003065A5/en not_active Withdrawn
- 2010-07-26 EP EP10754668A patent/EP2456955A2/en not_active Withdrawn
- 2010-07-26 JP JP2012520907A patent/JP5896163B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-07-26 US US13/386,569 patent/US20120118249A1/en not_active Abandoned
-
2015
- 2015-08-11 JP JP2015159159A patent/JP6061108B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1035310A2 (en) | 1999-03-05 | 2000-09-13 | Rohs, Ulrich, Dr. | Piston engine with continuous combustion |
WO2009062473A2 (en) | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Ulrich Rohs | Axial piston engine and method for operating an axial piston engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6061108B2 (en) | 2017-01-18 |
DE112010003065A5 (en) | 2012-09-13 |
EP2846029A3 (en) | 2015-04-01 |
WO2011009453A3 (en) | 2011-04-14 |
JP2013500417A (en) | 2013-01-07 |
WO2011009453A2 (en) | 2011-01-27 |
EP2456955A2 (en) | 2012-05-30 |
JP2016000997A (en) | 2016-01-07 |
US20120118249A1 (en) | 2012-05-17 |
JP5896163B2 (en) | 2016-03-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2456956B1 (en) | Axial-piston motor | |
EP2846029A2 (en) | Axial piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial piston motor | |
WO2011009454A2 (en) | Axial-piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial-piston motor | |
DE19909689B4 (en) | Piston engine with continuous combustion | |
DE10145478B4 (en) | Reciprocating engine with rotating cylinder | |
EP2003320B1 (en) | Cylinder head for an internal combustion engine | |
EP1113158A2 (en) | Combustion engine | |
WO2011009452A2 (en) | Axial-piston motor and method for operating an axial-piston motor | |
EP3048244B1 (en) | Axial piston motor | |
DE4136223C1 (en) | ||
EP2179141A2 (en) | Heat engine | |
EP2456954A2 (en) | Axial-piston motor, method for operating an axial piston motor, and method for producing a heat exchanger of an axial-piston motor | |
WO2021016645A1 (en) | Internal combustion engine | |
EP3918186A2 (en) | Method for introducing highly precompressed combustion air into a combustion chamber of an internal combustion engine, high-pressure inlet valve therefor and internal combustion engine having such a high-pressure inlet valve | |
DE102006039924B4 (en) | Method and apparatus for converting combustion heat energy into mechanical energy | |
DE102008058558B4 (en) | Heat engine | |
EP1978230A2 (en) | Thermal energy device, in particular for using low temperature heat sources | |
DE565431C (en) | Compressed gas generation plant | |
EP1700023A2 (en) | Hot gas engine | |
DE102009041733B4 (en) | Internal combustion engine with reciprocating compressor | |
WO2001051795A1 (en) | Method for operating a hot gas machine and a multi-cylinder hot gas machine | |
WO2011103868A2 (en) | Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine | |
WO2020007419A1 (en) | Axial piston engine | |
WO2019149297A1 (en) | Axial piston motor | |
WO1988004359A1 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20140710 |
|
AC | Divisional application: reference to earlier application |
Ref document number: 2456955 Country of ref document: EP Kind code of ref document: P |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR |
|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR |
|
RIC1 | Information provided on ipc code assigned before grant |
Ipc: F02B 33/22 20060101ALI20150225BHEP Ipc: F02G 3/02 20060101AFI20150225BHEP Ipc: F01B 3/00 20060101ALI20150225BHEP Ipc: F01B 3/04 20060101ALI20150225BHEP |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20151223 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN |
|
18D | Application deemed to be withdrawn |
Effective date: 20160503 |