WO2011009452A2 - Axialkolbenmotor sowie verfahren zum betrieb eines axialkolbenmotors - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to an axial piston motor and to a method for operating an axial piston motor.
  • Axial piston engines are well known from the prior art and are characterized as energy converting machines, which provide output rotational mechanical energy with the aid of at least one piston, wherein the piston performs a linear oscillating movement, the alignment substantially coaxial with the axis of rotation Rotation energy is aligned.
  • axial piston motors which are operated, for example, only with compressed air
  • axial piston motors are known to which fuel is supplied.
  • This fuel can be multi-component, for example, from a fuel and from air, be formed, wherein the components are supplied together or separately to one or more combustion chambers.
  • 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 engine
  • fuel in the present context describes any material that exothermally reacts via a chemical or other reaction, particularly via a redox reaction.
  • the fuel also may contain components, such as air, that provide materials for the reaction of the fuel.
  • axial-piston engines can also be operated under the principle of internal continuous combustion (ikV), according to which fuel, ie, for example, fuel and air, are continuously fed to one or more combustion chambers.
  • ikV internal continuous combustion
  • Axial piston motors can also work on the one hand with rotating pistons, and correspondingly rotating cylinders, which are successively guided past a combustion chamber.
  • axial piston motors can have stationary cylinders, the working medium then being distributed successively to the cylinders according to the desired load order.
  • EP 1 035 310 A2 disclosing an axial-piston engine in which the fuel supply and the exhaust gas discharge are heat-transferring with one another are coupled.
  • the axial piston engines disclosed in EP 1 035 310 A2 and WO 2009/062473 A2 moreover have a separation between working cylinders and the corresponding working pistons and compressor cylinders and the corresponding compressor pistons, the compressor cylinders being on the side of the axial piston motor facing away from the working cylinders are provided.
  • 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 “Expanderseite and to the terms “expansion stage” and “expander stage”, respectively, where an “expander stage” or “expansion stage” designates the entirety of all “expansion cylinders” or “expander cylinders” located therein.
  • This object is achieved by an axial piston motor with at least one working cylinder, which is fed from a continuously operating combustion chamber, wherein the axial piston motor has a combustion chamber control, which includes a water application in the combustion chamber.
  • An extended control option can be achieved in particular if the water task is provided independently of a task in or in front of a fuel compressor. In this case, water is ideally fed directly into the combustion chamber for cooling. [14] If the task of water is provided independently of a water application in or in front of a combustion medium compressor, this can result in further diverse and therefore advantageous control and cooling variations.
  • the task of water can be done, for example, in the pre-combustion chamber.
  • the task of water can also be advantageously carried out in the main combustion chamber, which is particularly advantageous.
  • the task of water can be carried out such that the water was previously used as a coolant, in particular for a combustion chamber.
  • the water or water vapor can be fed into a combustion chamber such that it or it flows along a wall of the combustion chamber, so that the combustion chamber wall is protected as much as possible in this way.
  • the object of the present invention is also achieved by an axial piston motor with at least one working cylinder, which is fed from a continuously operating combustion chamber, wherein the axial piston motor is characterized in that the combustion chamber has a supply line for liquid water.
  • Water in particular a supply line to the combustion chamber understood, in which water in liquid form, optionally with the addition of other liquid components, abandoned and fed into the combustion chamber, without the water with other gaseous components before
  • the supply line is a pressure line having the combustion chamber pressure or more.
  • This can be achieved with such an axial piston engine. tor quite a pressure of 10 bar or higher, for example, a pressure of 30 bar or more, be. It is understood that the evaporation point of the water is certainly increased considerably by this pressure, and it is still assumed that the water in the vapor form of the combustion chamber will be abandoned, since usually the combustion chamber temperatures above 900 0 C. ,
  • the water fed in this way to the combustion chamber can, in particular in deviation from water, which is applied in other ways, for example via the combustion air or via the fuel, be used advantageously for cooling the combustion chamber, whereby the efficiency of the combustion chamber can be increased can, because the heat energy absorbed during the cooling of the combustion chamber is supplied via the water again.
  • the water can be fed along a combustion chamber wall into the combustion chamber, which immediately leads to a discharge of the combustion chamber wall at this point, since the water until it is finally mixed with the other fuel in the combustion chamber, such as a protective film between located this fuel and the Brennschwandung.
  • the combustion chamber can have a water nozzle for the water from the supply line for liquid water, wherein the water nozzle has a jet direction with an axial direction component.
  • the nozzle in the present case, each opening of the supply line for liquid water can serve in the combustion chamber.
  • the jet of the nozzle should have an axial direction component, that is to say a direction component parallel to the main combustion direction in the combustion chamber.
  • the liquid water supply line terminates in a combustion chamber provided behind both the pre-burner and the main burner. Accordingly, a corresponding nozzle is preferably provided only in the combustion chamber wall.
  • the task of water is used to control an exhaust gas temperature, in particular the heat transfer to a heat exchanger, such as a heat exchanger, can be advantageously regulated to the combustion air.
  • a heat exchanger such as a heat exchanger
  • the water content can be used to control the temperature in the combustion chamber and / or to reduce pollutants via chemical or catalytic reactions of the water.
  • an axial piston motor with at least one working cylinder which is fed from a continuously operating combustion chamber, proposed as a solution to the object of the present invention, which is characterized in that before a working end of the axial piston motor water task stopped and the axial piston motor is operated for a defined period of time without water application.
  • the time is chosen as short as possible, since a user does not want to wait unnecessarily until the engine stops running, and because 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.
  • other decommissioning processes in a motor vehicle such as, for example, the fail-safe closing of all windows, can be carried out, in which case the energy provided by the engine can be used, which ultimately relieves a battery.
  • an axial piston motor with a compressor stage comprising at least one cylinder, proposed with at least one cylinder expander stage and 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 comprises 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 on the specific heat capacity of the Exhaust stream can be lifted out.
  • the thus, for example, advantageously influenced heat transfer from the exhaust gas stream to the Brennstoff- contributes to the fact that a higher amount of heat in the fuel stream and thus in the cycle with the same size of the heat exchanger can be coupled, which can increase the thermodynamic efficiency.
  • a fluid can also be added to the exhaust gas flow.
  • 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 refers to that side of the heat exchanger from which the respective fluid exits or designates that part of the exhaust line or the fuel-carrying piping into which the fluid enters after leaving the heat exchanger.
  • upstream designates that 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.
  • 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 conducted to an environment to a fuel stream can be improved by increasing the specific heat capacity of the fuel stream by discharging 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 in such a way that water and / or fuel are given up. 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 example, for exhaust gas aftertreatment, be given up fuel, 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 re-applied to the fuel stream and / or the exhaust stream. In the best case, a closed water cycle is thereby realized, which no longer needs to be supplied from the outside water.
  • a further advantage results from the fact that a vehicle equipped with an axial piston motor of this type does not have to be refueled with water, in particular not with distilled water.
  • the task of water and / or fuel stopped at a defined time before a stop of the axial piston motor and the axial piston motor operated to a standstill without a task of water and / or fuel.
  • the potentially harmful for an exhaust gas water, which can settle in the exhaust strands, 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.
  • the object of the invention can be 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 fuel - Ström is controlled by the combustion chamber to the working cylinder via at least one control piston and wherein the axial piston motor is characterized in that the combustion chamber has a combustion chamber bottom of mirrored metal.
  • the mirroring of a metal surface has the advantage that the wall heat flow resulting from the high temperature difference between the burned fuel and the metal surface can be reduced, at least for the wall heat flow caused by thermal radiation.
  • a large proportion of loss of efficiency in an internal combustion engine is caused by said wall heat flow, which is why an efficient way to increase the thermodynamic efficiency of the axial piston motor by the proposed solutions of the invention by reducing the wall heat flow.
  • non-metallic surfaces can provide an advantage in the thermodynamic efficiency by a mirroring, and on the other hand this advantage in thermodynamic efficiency cumulatively or alternatively can be achieved by another, possibly any, with fuel in Contact standing component of the axial piston motor, provided that the temperature of the fuel is higher than the wall temperature, is mirrored or can be mirrored.
  • any other surface coating capable of increasing the spectral reflectance of the component surfaces may be used.
  • any surface coating is also conceivable which, alternatively or cumulatively, reduces the heat transfer coefficient of a component surface caused by heat conduction and convection in order to reduce the proportion of thermodynamic losses.
  • the object of the invention is achieved independently of the other features of the invention of an axial piston motor with at least one working cylinder, the a continuously operating combustion chamber is fed, wherein the combustion chamber advantageously has two combustion air inputs.
  • the combustion air ratio lambda ie the ratio of oxygen to fuel
  • ⁇ the combustion air ratio lambda
  • the entire fuel can be burned well, since just as much oxygen is available as is required to burn all the fuel.
  • a leaner combustion mixture with a value ⁇ > 1 is set with an oxygen precursor.
  • a combustion air supply via the two combustion air inlets on two different levels is advantageous.
  • the combustion chamber may be equipped with a pre-combustion chamber and a main combustion chamber and thus have an advantageous two-stage combustion.
  • a control of the two combustion air inputs can advantageously speed-dependent.
  • a regulation can also be made depending on the performance, so that in both cases a much better regulation of the combustion air supply can be achieved.
  • the second or a further combustion air inlet is switched on, if this is advantageous in an operating state of the axial piston motor.
  • combustion air inputs can also be used, which lead, for example, to an upstream mixing tube for mixing fuel.
  • combustion air inputs can also be used, which lead, for example, to an upstream mixing tube for mixing fuel.
  • the axial piston engine has at least one heat exchanger, it is advantageous if a first combustion air inlet of combustion air upstream of a heat exchanger and a second combustion air inlet of combustion air are fed behind this or another heat exchanger. This makes it possible to provide differently tempered combustion air in a structurally particularly simple way. Especially in this case can be done on the basis of efficiency, a control of the combustion air.
  • a separate combustion air heating in particular for start-up operations, be provided so that fuel that comes into contact with the combustion air, is not unnecessarily cooled.
  • the object of the invention is also achieved by an axial piston motor with at least one working cylinder, which is fed from a continuously operating combustion chamber and having an exhaust gas outlet, wherein the axial piston motor is characterized by a combustion chamber temperature sensor for determining the temperature in the combustion chamber.
  • a temperature sensor provides in a simple manner a meaningful value with regard to the quality of the combustion or with regard to the running stability of the axial-piston engine.
  • any sensor such as a resistance temperature sensor, a thermocouple, an infrared sensor or the like can be used.
  • the combustion chamber temperature sensor is configured such that it measures a flame temperature in the combustion chamber. This makes it possible to determine particularly meaningful values about the combustion within the combustion chamber.
  • the combustion chamber temperature sensor can be arranged at an almost arbitrary point within the combustion chamber.
  • combustion chamber temperature sensors may be provided in the region of a pre-combustion chamber and / or a main combustion chamber.
  • the axial piston motor can comprise, in particular a combustion chamber control, which comprises the combustion chamber temperature sensor as an input sensor, and regulates the combustion chamber such that the combustion chamber temperature of between 1000 ° C and 1500 0 C. In this way it can be ensured via a relatively simple and thus reliable and very fast control loop that the axial piston motor produces very little pollutant. In particular, the risk of soot can be reduced to a minimum.
  • the combustion chamber temperature can be controlled particularly quickly and thus advantageously if two or even more combustion air feeds, in particular with different tempered combustion air, are used.
  • the axial piston engine may cumulatively or alternatively comprise an exhaust gas temperature sensor for determining the exhaust gas temperature. By such an exhaust gas temperature sensor, the operating state of a continuously operating combustion chamber can also be checked and regulated in a technically simple manner.
  • Such a control ensures in a simple manner, in particular, sufficient and complete combustion of fuel, so that the axial-piston engine has optimum efficiency with minimal emissions of pollutants.
  • the combustion chamber control comprises the exhaust gas temperature sensor as an input sensor.
  • the combustion chamber is controlled such that the exhaust gas temperature in an operating condition, preferably at idle, between 850 0 C and 1200 0 C.
  • the latter for example, by the appropriate task of water and / or a suitable preheating of the fuel, in particular air, done by, for example, the water temperature or amount of water or the proportion of preheated in a heat exchanger or not preheated air according to the above Requirement is controlled.
  • a control by means of a water cooling is not known from the initially relevant prior art.
  • Such an operating state is advantageously an idling of the axial piston engine, whereby a further pollutant reduction can be achieved.
  • the combustion chamber temperature sensor may cumulatively or alternatively also comprise an antechamber temperature sensor.
  • the combustion chamber temperature sensor can be designed as the main combustion chamber temperature sensor in order to be able to detect the operating conditions there. It is understood that - depending on the specific implementation of the present invention - both pre- and main combustion chamber temperature sensors can be provided.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of a fuel heater of an axial piston motor for the preburner
  • Figure 2 is a schematic sectional view of a check valve in front of a pre-combustion chamber of an axial piston motor
  • Figure 3 is a schematic sectional view of an axial piston motor with two
  • Figure 4 is a schematic sectional view of an axial piston motor with two
  • Figure 5 is a schematic view of another axial piston motor, on which the
  • Figure 6 is a schematic detail view of another axial piston motor with a water-cooled combustion chamber
  • Figure 7 is a detail enlargement of the representation of Figure 6;
  • FIG. 8 is a schematic detail view of another axial piston motor with a water-cooled combustion chamber in a similar representation as FIG. 7.
  • the fuel preparation 980 shown in FIG. 1 is connected upstream of a pre-combustion chamber 927 of an axial-piston engine 901 and comprises a fuel heater 981 in the form of A glow plug 982.
  • the glow plug 982 corresponds to a mixing tube 983 for mixing fuel 928 and combustion air 929.
  • the combustion air 929 is supplied to the mixture tube 983 by means of a combustion air supply 984 axially aligned therewith.
  • the fuel preparation 980 includes a fuel injection system 985 having a conditioning nozzle 912 placed radially to the mixing tube 983. Arranged in this way, the treatment nozzle 912 may deliver the fuel 928 into an evaporator 986, whereby the fuel 928 may be evaporated particularly effectively by means of the glow plug 982 before it is supplied to the mixing tube 983.
  • Fuel thus mixed - fuel 928 and combustion air 929 - can then be given to the pre-combustion chamber 927 in order to burn completely there, for example by auto-ignition.
  • the firing of the fuel can be facilitated by a spark plug 987 igniting the fuel.
  • the spark plug 987 projects into the pre-combustion chamber 927 on the input side.
  • Such a spark plug 987 may alternatively be associated with a mixing tube 983 and accordingly protrude into the mixing tube 983.
  • cooling 988 by water is still provided by means of which overheating of the fuel injection system 985 can be effectively prevented.
  • the water does not enter a preburner but is then fed directly into a combustion chamber located behind both a preburner and a main burner, as explained in detail below.
  • the water may also be added in the fuel preparation 980 or directly into the combustion chamber 927, for example together with the fuel.
  • a check valve 1095 is provided in front of a pre-combustion chamber 1027 of an axial-piston engine 1001, the check valve 1095 comprising a valve seat 1096 and a ceramic valve ball 1097 corresponding thereto in a manner known per se.
  • the fuel treatment corresponds to 1080 of the fuel preparation 980.
  • the check valve 1095 is arranged between a mixing tube 1083 of a fuel preparation 1080 and a combustion air supply 1084 axially aligned therewith.
  • the fuel preparation 1080 includes a fuel heater 1081 in the form of a glow plug 1082 and a conditioning nozzle 1012 having an evaporator 1086.
  • a fuel injected from the conditioning nozzle 1012 may be vaporized in the evaporator 1086 before being supplied to the mixing pipe 1083 in gaseous form ,
  • the check valve 1095 may help to even out combustion of combustibles within the pre-combustion chamber 1027, and ignition of the combustion agent discharged in the pre-combustion chamber 1027 may be further enhanced by an additional spark plug 1087.
  • Both the fuel preparation 980 described by way of example in FIG. 1 and the non-return valve 1095 described by way of example in FIG. 2 can be fitted to almost any axial piston engine with at least one working cylinder which is fed from a continuously operating combustion chamber and with a pre-combustion chamber and a Main combustion chamber is advantageously used to improve the respective efficiency of a related axial piston motor.
  • the check valve 1095 can also be used accordingly in the fuel preparation 980, wherein it may possibly also be provided elsewhere and not exactly in the mixing tube.
  • three axial piston motors 201, 401 and 501 are explained, in which the fuel preparation 980 or the check valve 1085 can advantageously be used.
  • the mixing tubes 983, 1083 can also open eccentrically into the pre-combustion chambers 927, 1027.
  • the spark plugs 987, 1087 may be provided in the mixing tube 983, 1083 or other suitable location.
  • the axial piston motor 201 shown by way of example in FIG. 3 has a continuously operating combustion chamber 210, from which successive working medium is supplied via working channels 215 (exemplarily numbered) to working cylinders 220 (numbered as an example).
  • working cylinders 220 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 At the exhaust ducts 225 temperature sensors, not shown, 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 serve to preheat fuel, which is compressed in the compressor cylinders 260 by the compressor pistons 250 and passed through a pressure line 255 to the combustion chamber 210.
  • the compression takes place in a manner known per se, by intake air via supply lines 257 (exemplified numbered) sucked by the compressor piston 250 and compressed in the compressor cylinders 260.
  • supply lines 257 exemplified numbered
  • known and readily usable valve systems are used.
  • the axial piston motor 201 has two heat exchangers 270, each of which is disposed axially with respect to the axial piston motor 201.
  • 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 control on the one hand can be limited only to components of the fuel, as is the case in the present embodiment with respect to combustion air. 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 can for example be 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.
  • a duty cycle of the compressor piston 250 includes a suction stroke and a compression stroke, wherein during the suction stroke, fuel enters the compressor cylinder 260, which is then compressed during the compression stroke, ie, compressed, and delivered to the pressure line 255.
  • the fuel is treated as described above. Depending on the specific embodiment, however, this can be dispensed with.
  • the task of water in this embodiment can be carried out 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 for the discharge of water or other fluid, such as fuel or exhaust gas After treatment, be selected to ensure a 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 of course be designed in conjunction with a condenser. Furthermore, of course, the use in similarly designed axial piston motors is possible, with 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 axial piston motor 401 which is shown only by way of example in FIG. 4, corresponds essentially to the axial piston motor 201 according to FIG. 3.
  • identical or similar components are similarly numbered and differ only in the first position.
  • a detailed explanation of the mode of operation is accordingly also omitted in this embodiment, since this has already been done with respect to the axial piston motor 201 according to FIG.
  • the axial piston motor 401 also includes 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 passages 425 which lead to heat exchangers 470, these heat exchangers 470 being identical to the heat exchangers 270 of the axial piston motor 201 according to FIGS.
  • 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 includes in a conventional manner a curved track 440, which is provided on a spacer 424, which ultimately drives a driven shaft 441.
  • combustion air is drawn in via feed lines 457 and compressed in the compressor cylinders 460 to be fed via pressure lines 455 of the combustion chamber 410, wherein the measures mentioned in the aforementioned embodiments may also be provided depending on the specific 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 can 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 coasting mode, ie. H. no fuel is needed at all but is driven via the output shaft 441. The excess of combustion medium caused by the movement of the compressor pistons 450 occurring in such an operating situation can then likewise be stored without further measures in the combustion medium reservoir 480.
  • the annular channel 456 can be dispensed with, in which case the outlets of the compressor cylinders 460 are combined according to the number of pressure lines 455, possibly via an annular channel section.
  • Such a configuration requires that not all compressor piston 450 can fill the fuel storage 480 in the overrun mode.
  • sufficient combustion agent is then available for the combustion chamber 410 without further control or control measures, so that combustion can be maintained.
  • 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 engine 401 can be equipped with two combustion agent reservoirs 480 in another embodiment not explicitly shown here, wherein the two combustion agent reservoirs 480 can then also be loaded with different pressures, so that with the two combustion agent reservoirs 480 in real time always work with different pressure intervals.
  • a pressure regulation which defines a first pressure lower limit and a first upper pressure limit for the first fuel storage 480 and a second lower pressure limit and a second upper pressure limit for the second fuel storage (not shown here) within which a Brennstofftechnisch 480 with Is loaded, wherein 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 first upper pressure limit can be set smaller than or equal to the second lower pressure limit.
  • Temperature sensors for measuring the temperature of the exhaust gas or in the combustion chamber are not explicitly shown in FIGS. 3 and 4. As such temperature sensors are all temperature sensors in question, the reliable temperatures between 800 0 C and 1,100 0 C and more can measure.
  • the combustion chamber comprises a pre-combustion chamber and a main combustion chamber
  • the temperature of the pre-combustion chamber as well as the temperature of the main combustion chamber can be measured via such temperature sensors.
  • the axial piston motors described above can be controlled 201 and 401 respectively via the temperature sensors such that the exhaust gas temperature when leaving the work cylinder 220 and 420 approximately 900 ° C, and - if present - is the temperature in the Vorbrenn- chamber about 1000 0 C.
  • such temperature sensors are present in the form of an antechamber temperature sensor 592 and two exhaust gas temperature sensors 593 and are shown correspondingly schematically.
  • the antechamber temperature sensor 592 - which in this embodiment can also be referred to as preburner temperature sensor 592 due to its proximity to a preburner 517 of the further axial piston motor 501, a meaningful value is ascertained 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 pilot burner 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 structure and operation of the other axial piston motor 501 correspond to those of the above-described axial piston motors.
  • 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.
  • fuel can be both ignited and burned, and the combustion chamber 510 can be charged with fuel 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.
  • 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 pressure at which the combustion air is supplied to the preburner 517 is higher than the pressure with which combustion air is supplied to the main burner 518.
  • a shorter or no heat exchanger can be used for the combustion air fed to the pilot burner 517, while the combustion air applied to the main burner 518 is guided via the heat exchangers shown in the drawing.
  • the pre-burner 517 has a smaller diameter than the main burner 518, the combustion chamber 510 having a transition region including a conical chamber 513 and a cylindrical chamber 514.
  • a main nozzle 511 and on the other hand a treatment nozzle 512.
  • the main nozzle 511 and the treatment nozzle 512 can fuel or fuel in the Be combusted combustion chamber 510, in this embodiment example, the injected by means of the treatment nozzle 512 combustion means are mixed via a hole ring 523 with combustion air.
  • the main nozzle 51 1 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 516 of the main nozzle 511 and a jet 519 of the dressing nozzle 512 are at a common point of intersection within the conical chamber 513 cut. In this way, the fuel from the main nozzle 511 can be processed by the pre-burner 517 and in particular thermally decomposed before it enters the combustion chamber 526.
  • main burner 518 fuel or fuel from the main nozzle 511 is injected in this embodiment without further air supply and, as already explained above, thermally decomposed by the pre-burner 517.
  • the quantity of combustion air 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 to a process air supply 521, which is guided via the heat exchanger, not shown, connected, wherein a further combustion air supply 522 can be supplied directly from the compressor or compressor piston 550 with combustion air, which in this case a hole ring 523 supply with combustion air.
  • the hole ring 523 is assigned to the treatment nozzle 512 in this case.
  • the fuel injected with the treatment nozzle 512 can additionally be injected with process air into the pre-burner 517 or 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 in this embodiment is air-cooled.
  • the ceramic assembly 506 in this case comprises a ceramic combustion chamber wall 507, which in turn is surrounded by a profiled steel pipe 508.
  • a cooling air chamber 509 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 known working cylinders 520 carry corresponding working pistons 530, which are each mechanically connected by means of connecting rods 535 with compressor pistons 550.
  • the connecting rods 535 in this embodiment comprise spigot wheels 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. Via the output shaft 541, a power generated by the axial piston motor 501 can be output.
  • exhaust gases in one or more heat exchangers not shown here can be cooled considerably lower if the process air is to be preheated via one or more such heat exchangers and conducted as combustion medium to the combustion chamber 510, such as This is already described in detail, for example, at least in the above-described embodiment of Figure 4.
  • 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.
  • 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 an ignited fuel-air mixture the combustion chamber 510 out through the firing channels 515 in the respective working cylinder 520 and 530 work as a working medium to the working piston can do.
  • the working medium flowing out of the combustion chamber 510 can be supplied successively to at least two working cylinders 520 via at least one firing channel 515, wherein a firing channel 515 is provided per working cylinder 520, which can be closed and opened via a control piston 531.
  • the number of control pistons 531 of the further axial piston motor 501 is predetermined by the number of working cylinders 520.
  • a closure of the firing channel 515 takes place here 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, in particular a thermal Decoupling is used.
  • 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 Steuerkolb benkurve 533, wherein the sliding blocks each have a safety cam, which runs in a not further figured guide back and forth and a rotation in the control piston 531st prevented.
  • 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 that are in contact with the fuel are mirrored or provided with a reflective coating, so that a heat input into the control pistons 531 that occurs via heat radiation is minimized.
  • the further surfaces of the shot channels 515 and the combustion chamber 510 which are in contact with the fuel means are also provided with a coating with increased spectral reflectance in this exemplary embodiment. provided with a degree of 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 can also be present in an axial piston engine independently of the other design features. It is understood that in modified embodiments, further modules can be mirrored or can be dispensed with the aforementioned Veradorungen at least partially.
  • the shot 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 weft 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 be provided to protect in particular the firing channel ring 539 or its material from direct contact with corrosive combustion products or at excessively high temperatures.
  • the combustion chamber floor 548 may have on its surface a further ceramic or metallic coating, in particular a reflective coating, which on the one hand reduces the heat radiation arising from the combustion chamber 510 by increasing the reflectance and, on the other hand, reduces the heat conduction by reducing the thermal conductivity.
  • the further axial piston motor 501 can also be equipped, for example, with at least one combustion agent reservoir and corresponding valves, although this is not explicitly shown in the specific exemplary embodiment according to FIG.
  • the combustion agent reservoir can be provided in duplicate in order to be able to store compressed combustion media with different pressures.
  • the two existing combustion agent reservoirs may in this case be connected to corresponding pressure lines of the combustion chamber 510, wherein the combustion fluid reservoirs are fluidically connectable or separable via valves to the pressure lines.
  • 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 Brennstofftechnisch 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.
  • a heat insulation of the heat exchanger 270, 470 and the heat exchanger, not shown, of the axial piston 501 is a heat insulation of the heat exchanger 270, 470 and the heat exchanger, not shown, of the axial piston 501.
  • an asbestos substitute placed in a suitable manner to the respective heat exchanger, which is then secured by a housing. This ensures that in these embodiments, the outside temperature of the axial piston motor in the region of the heat exchanger in almost all operating conditions 450 0 C does not exceed. 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 0 C at the hottest point of the heat exchanger.
  • the further axial piston motors 1101 and 1201 illustrated in FIGS. 6 to 8 essentially correspond to the axial piston motor 501, so that in this respect a further explanation of the mode of action and operation is dispensed with.
  • both axial piston motors 1101 and 1201 each have a water chamber 1109A, 1209A, which surrounds the combustion chamber 1110, 1210 and fed via a supply line 1109B, 1209B with liquid water.
  • water with combustion chamber pressure is supplied in each case via the supply line 1109B, 1209B.
  • This water is fed via branch channels 1109C, 1209C in each case an annular channel 1109D, 1209D, which is in contact with a steel tube 1108 A, 1208 A, which in turn surrounds the profiled tube 1108, 1208 of the respective combustion chamber 1110, 1210 and dimensioned is that both between the profiled tube 1108, 1208 and the steel tube 1108A, 1208 A on the one hand and between the steel tube 1108 A, 1208A and the branch channels 1109C, 1209C having housing part on the other hand in each case an annular gap (not numbered) remains and that the two Annular gaps are connected to one another via the end of the steel tube 1108 A, 1208 A facing away from the annular channel 1109D, 1209D.
  • the tubes 1108, 1108A, 1208, 1208A can also be formed of a different material than steel.
  • annular channels 1109E, 1209E are respectively provided in the axial piston motors 1101, 1201E which are connected on the one hand to the respectively radially inner annular gap and on the other hand via channels 1109F, 1209F to form an annular nozzle 1109G, 1209G open, which leads into the respective combustion chamber 1110, 1210.
  • the annular nozzle is in this case aligned axially with respect to the combustion chamber wall 1107, 1207, so that the water can also protect the combustion chamber wall 1107, 1207 on the combustion chamber side.
  • the axial piston motor 1201 further includes a main chamber temperature sensor 1292A for engine control and a water temperature sensor 1192B for engine control. A Vorschtem- temperature sensor is not shown in this embodiment. Likewise, the axial piston motor 1101 may comprise respective sensors cumulatively or alternatively. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • compressor pistons 522 further combustion air supply 523 hole ring 981 fuel heater

Abstract

Um den Wirkungsgrad an einem Axialkolbenmotor zu verbessern, schlägt die Erfindung einen Axialkolbenmotor mit einer Brennkammerregelung, die eine Wasseraufgabe in die Brennkammer umfasst, vor.

Description

Axialkolbenmotor sowie Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors
[01] Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenmotor sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors.
[02] Axialkolbenmotoren sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und kenn- zeichnen sich als energiewandelnde Maschinen, welche ausgangs seitig 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.
[03] Neben Axialkolbenmotoren, die beispielsweise nur mit Druckluft betrieben werden, sind auch Axialkolbenmotoren bekannt, denen Brennmittel zugeführt wird. Dieses Brennmittel kann mehrkomponentig, beispielsweise aus einem Kraftstoff und aus Luft, ausgebildet sein, wobei die Komponenten gemeinsam oder getrennt einer oder mehreren Brennkammern zugeführt werden.
[04] 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 Kraftstoffs bereitstellen.
[05] 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. [06] Axialkolbenmotoren können darüber hinaus einerseits mit rotierenden Kolben, und entsprechend rotierenden Zylindern, arbeiten, die sukzessive an einer Brennkammer vorbeigeführt werden.
[07] Andererseits können Axialkolbenmotoren stationäre Zylinder aufweisen, wobei das Arbeitsmedium dann sukzessive auf die Zylinder entsprechend der gewünschten Belastungsreihenfolge verteilt wird.
[08] Beispielsweise sind derartige stationäre Zylinder aufweisende ikV-Axialkolbenmotoren aus der EP 1 035 310 A2 und der WO 2009/062473 A2 bekannt, wobei in der EP 1 035 310 A2 ein Axialkolbenmotor offenbart ist, bei welchem die Brennmittelzufuhr und die Abgasabfuhr wärmeübertragend miteinander gekoppelt sind.
[09] Die in der EP 1 035 310 A2 und der WO 2009/062473 A2 offenbarten Axialkolbenmotoren weisen darüber hinaus eine Trennung zwischen Arbeitszylindern und den entsprechenden Arbeitskolben und Verdichterzylindern und den entsprechenden Verdichterkolben auf, wobei die Verdichterzylinder auf der den Arbeitszylindern abgewandten Seite des Axialkolbenmotors vorgesehen sind. Insofern kann derartigen Axialkolbenmotoren eine Verdichter- und eine Arbeitsseite zugeordnet werden.
[10] 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.
[11] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern. [12] Diese Aufgabe wird von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, gelöst, wobei der Axialkolbenmotor eine Brennkammerregelung aufweist, die eine Wasseraufgabe in die Brennkammer umfasst. [13] Eine erweiterte Regelungsmöglichkeit kann insbesondere dann erzielt werden, wenn die Wasseraufgabe unabhängig von einer Wasseraufgabe in oder vor einem Brennmittelverdichter vorgesehen ist. Hierbei wird zur Kühlung Wasser idealerweise direkt in die Brennkammer aufgegeben. [14] Ist die Wasseraufgabe unabhängig von einer Wasseraufgabe in oder vor einem Brennmittelverdichter vorgesehen, können hierdurch weitere vielfältige und damit vorteilhafte Rege- lungs- und Kühlungsvariationen realisiert werden.
[15] Die Wasseraufgabe kann beispielsweise in die Vorbrennkammer erfolgen.
[16] Kumulativ oder alternativ hierzu kann die Wasseraufgabe auch in die Hauptbrennkam- mer vorteilhaft erfolgen, was besonders vorteilhaft ist. Insbesondere kann die Wasseraufgabe derart erfolgen, dass das Wasser zuvor als Kühlmittel, insbesondere für einen Brennraum, genutzt wurde. Auch kann das Wasser bzw. der Wasserdampf derart in eine Brennkammer aufgegeben werden, dass es bzw. er an einer Wandung der Brennkammer entlang strömt, so dass auch auf diese Weise die Brennkammerwandung möglichst geschont wird. [17] Dementsprechend wird die Aufgabe vorliegender Erfindung auch von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, gelöst, wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass die Brennkammer eine Zufuhrleitung für flüssiges Wasser aufweist.
[18] Insoweit wird bei diesem Lösungsansatz, in Abweichung von anderen Ansätzen, Wasser unmittelbar in flüssiger Form in die Brennkammer gegeben, wobei es in Regel vor Eintritt in die
Brennkammer temperaturbedingt verdampfen bzw. in einen gasförmigen Zustand übergehen wird. Insofern wird in vorliegendem Zusammenhang unter einer "Zufuhrleitung für flüssiges
Wasser" insbesondere eine Zuleitung zu der Brennkammer verstanden, in welche Wasser in flüssiger Form, ggf. unter Beigabe weiterer flüssiger Komponenten, aufgegeben und bis in die Brennkammer geführt wird, ohne dass das Wasser mit weiteren gasförmigen Komponenten vor
Eintritt in die Brennkammer vermischt wird.
[19] Hierfür ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Zufuhrleitung eine Druckleitung ist, die Brennkammerdruck oder mehr aufweist. Dieses kann bei einem derartigen Axialkolbenmo- tor durchaus ein Druck von 10 bar oder höher, beispielsweise ein Druck von 30 bar oder mehr, sein. Hierbei versteht es sich, dass durch diesen Druck der Verdampfungspunkt des Wassers sicherlich erheblich heraufgesetzt ist, wobei nach wie vor davon auszugehen ist, dass das Wasser in Dampfform der Brennkammer aufgeben werden wird, da in der Regel die Brennkammer- temperaturen über 900 0C liegen.
[20] Das auf diese Weise der Brennkammer aufgegeben Wasser kann, insbesondere in Abweichung von Wasser, welches auf andere Weise, beispielsweise über die Verbrennungsluft oder über den Kraftstoff aufgebeben wird, vorteilhafterweise zur Kühlung der Brennkammer genutzt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Brennkammer gesteigert werden kann, da die bei der Kühlung aufgenommene Wärmeenergie der Brennkammer über das Wasser wieder zugeführt wird.
[21] Auch kann das Wasser entlang einer Brennkammerwandung in die Brennkammer gegeben werden, was unmittelbar zu einer Entlastung der Brennkammerwandung an dieser Stelle führt, da sich das Wasser, bis es endgültig mit den übrigen Brennmitteln in der Brennkammer vermischt ist, wie ein Schutzfilm zwischen diesen Brennmitteln und der Brennkammerwandung befindet.
[22] Um letzteres baulich besonders einfach umzusetzen, kann die Brennkammer eine Wasserdüse für das Wasser aus der Zufuhrleitung für flüssiges Wasser aufweisen, wobei die Wasserdüse eine Strahlrichtung mit einer axialen Richtungskomponente aufweist. Als Düse kann in vorliegendem Fall jede Öffnung der Zufuhrleitung für flüssiges Wasser in die Brennkammer dienen. Insbesondere sollte der Strahl der Düse eine axiale Richtungskomponente, also eine Richtungskomponente parallel zur Hauptbrennrichtung in der Brennkammer, aufweisen.
[23] Vorzugsweise mündet die Zufuhrleitung für flüssiges Wasser in eine Brennkammer die hinter sowohl dem Vorbrenner als auch dem Hauptbrenner vorgesehen ist. Dementsprechend ist vorzugsweise auch eine entsprechende Düse erst in der Brennkammerwandung vorgesehen.
[24] Wird die Wasseraufgabe zur Regelung einer Abgastemperatur genutzt, kann insbesondere der Wärmeübergang an einem Wärmeübertrager, wie einen Wärmetauscher, auf die Verbrennungsluft vorteilhaft geregelt werden. [25] Der Wasseranteil kann ergänzend - je nach konkreter Umsetzung - zur Temperaturregelung in der Brennkammer und/oder auch zur Schadstoffreduktion über chemische oder kataly- tische Reaktionen des Wassers genutzt werden.
[26] Die Wasseraufgabe birgt jedoch das Risiko, dass - insbesondere in Bereichen, in denen bereits Verbrennungsprodukte vorliegen, also insbesondere in der Brennkammer - korrosive Prozesse gefördert werden. Um letzteres zu vermeiden, wird unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung ein Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, als Lösung der Aufgabe vorliegender Erfindung vorgeschlagen, welcher sich dadurch auszeichnet, dass vor einem Betriebsende des Axialkolbenmotors eine Wasseraufgabe gestoppt und der Axialkolbenmotor eine definierte Zeitspanne ohne Wasseraufgabe betrieben wird.
[27] 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 Stillle- gungsvorgänge 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.
[28] Es versteht sich, dass gegebenenfalls die Wasseraufgabe nicht zur Gänze gestoppt werden braucht, solange die Wasserreste aus gefährdeten Bereichen ausreichend betriebssicher abgeführt werden.
[29] Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kumulativ bzw. alternativ hierzu 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.
[30] Die Aufgabe eines Fluides in den Brennmittelstrom kann zu einer Erhöhung der Über- tragungsleistung 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 Brennmittel- ström 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 ein Fluid auch dem Abgasstrom 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.
[31] 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.
[32] 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.
[33] 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. [34] 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.
[35] 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 werden. [36] 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 Brennkam- mer angeordnet ist und der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Expanderstufe und einer Umgebung angeordnet ist und wobei sich dieses 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 Wärmeüber- tragung 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. [37] 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. [38] Ebenso kann dem Abgasstrom, falls dies beispielsweise 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.
[39] Um diesen Vorteil weiterhin umzusetzen, wird ferner vorgeschlagen, dass das Fluid stromabwärts und/oder stromaufwärts des Wärmeübertragers aufgegeben wird. [40] 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 destillier- tem Wasser, betankt werden muss.
[41] Vorteilhaft wird die Aufgabe von Wasser und/oder Brennstoff, wie vorstehend erläutert, 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 Abgas- sträng 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. [42] Alternativ bzw. kumulativ hierzu kann die Aufgabe der Erfindung durch einen 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 werden, wobei der Brennmittel- ström von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass die Brennkammer einen Brennkammerboden aus verspiegeltem Metall aufweist.
[43] Die Verspiegelung einer metallenen Oberfläche bringt den Vorteil dass der durch die hohe Temperaturdifferenz zwischen dem verbrannten Brennmittel und der metallenen Oberflä- che entstehende Wandwärmestrom, zumindest für den durch Wärmestrahlung bewirkten Wandwärmestrom, verringert werden kann. Ein großer Anteil an Wirkungsgradeinbußen in einem Verbrennungsmotor entsteht durch diesen genannten Wandwärmestrom, weswegen durch eine Verringerung des Wandwärmestromes eine effiziente Möglichkeit gegeben ist, den ther- modynamischen Wirkungsgrad des Axialkolbenmotor durch die vorgeschlagenen Lösungen der Erfindung zu steigern.
[44] Es versteht sich, dass einerseits auch nichtmetallische Oberflächen durch eine Verspiegelung einen Vorteil im thermodynamischen Wirkungsgrad erbringen können, und das andererseits dieser Vorteil im thermodynamischen Wirkungsgrad kumulativ oder alternativ dadurch erreicht werden kann, dass ein anderes, ggf. jedes, mit Brennmittel in Kontakt stehende Bauteil des Axialkolbenmotors, sofern die Temperatur des Brennmittels höher ist als die Wandtemperatur, verspiegelt wird oder verspiegelt werden kann.
[45] Weiterhin versteht es sich, dass jede andere Oberflächenbeschichtung, welche in der Lage ist, den spektralen Reflexionsgrad der Bauteiloberflächen zu erhöhen, zum Einsatz kommen kann. Selbstverständlich ist ferner jegliche Oberflächenbeschichtung denkbar, welche al- ternativ oder kumulativ hierzu den durch Wärmeleitung und Konvektion bedingten Wärmeübergangskoeffizienten einer Bauteiloberfläche verringert, um den Anteil an thermodynamischen Verlusten zu verringern.
[46] Auch wird die Aufgabe der Erfindung unabhängig von den übrigen Merkmalen der Erfindung von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder gelöst, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, wobei die Brennkammer vorteilhafter Weise zwei Verbrennungslufteingänge aufweist.
[47] Mittels mehrerer Verbrennungslufteingänge kann das Verbrennungsluftverhältnis Lambda (λ), also das Verhältnis von Sauerstoff zu Kraftstoff, besonders unproblematisch einge- stellt werden. Bekannter Weise lässt sich bei einem Wert λ = 1 der gesamte Kraftstoff gut verbrennen, da genauso viel Sauerstoff zur Verfügung steht, wie zum Verbrennen des gesamten Kraftstoffs erforderlich ist. Oder aber es wird ein magereres Verbrennungsgemisch mit einem Wert λ > 1 mit einem Sauerstoffüberstoff eingestellt. Aber auch ein fetteres Verbrennungsgemisch mit λ < 1 und einem Sauerstoffdefizit kann besonders gleichmäßig und schnell eingestellt werden, wenn zwei Verbrennungslufteingänge vorgesehen sind. Insofern ist eine Verbrennungsluftzufuhr über die beiden Verbrennungslufteingänge auf zwei unterschiedlichen Ebenen vorteilhaft.
[48] Hierbei spielt es keine Rolle, wie die vorliegende Brennkammer des Axialkolbenmotors gestaltet ist. Beispielsweise kann die Brennkammer mit einer Vorbrennkammer und einer Hauptbrennkammer ausgestattet sein und so über eine vorteilhafte Zweistufen Verbrennung verfügen.
[49] Eine Regelung der beiden Verbrennungslufteingänge kann vorteilhafter Weise drehzahlabhängig erfolgen. Alternativ kann eine Regelung aber auch leistungsabhängig vorgenommen werden, sodass in beiden Fällen eine wesentlich bessere Regelung der Verbrennungsluftzu- fuhr erzielt werden kann. Beispielsweise wird der zweite oder ein weiterer Verbrennungslufteingang zugeschaltet, wenn dies bei einem Betriebszustand des Axialkolbenmotors vorteilhaft ist.
[50] Sind zudem die beiden Verbrennungslufteingänge für unterschiedlich temperierte Verbrennungsluft ausgebildet, kann eine leichte Temperierung der Flamme in der Brennkammer ermöglicht werden, wodurch die Verbrennung einfacher kontrolliert werden kann.
[51] An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass nicht immer dieselben Verbrennungslufteingänge zur Brennkammer benutzt werden müssen. Vielmehr können vorteilhafter Weise auch Verbrennungslufteingänge verwendet werden, die beispielsweise in ein vorgelagertes Mischrohr zum Mischen von Brennmittel führen. [52] Verfügt der Axialkolbenmotor über wenigstens einen Wärmeübertrager, ist es vorteilhaft, wenn ein erster Verbrennungslufteingang von Verbrennungsluft vor einem Wärmeübertrager und ein zweiter Verbrennungslufteingang von Verbrennungsluft hinter diesem oder einem anderen Wärmeübertrager gespeist wird. Hierdurch gelingt es auf baulich besonders einfache Weise unterschiedlich temperierte Verbrennungsluft bereitzustellen. Speziell hierbei kann eine Regelung der Verbrennungsluftzugänge auch anhand des Wirkungsgrads erfolgen.
[53] Gegebenenfalls kann auch eine separate Verbrennungsluftheizung, insbesondere für Anfahrvorgänge, vorgesehen sein, so dass Kraftstoff, der mit der Verbrennungsluft in Kontakt kommt, nicht unnötig abgekühlt wird. [54] Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder gelöst, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird und der einen Abgasauslass aufweist, wobei sich der Axialkolbenmotor durch einen Brennkammertemperatursensor zur Bestimmung der Temperatur in der Brennkammer auszeichnet. [55] Ein derartiger Temperatursensor liefert auf einfache Weise einen aussagekräftigen Wert hinsichtlich der Qualität der Verbrennung bzw. hinsichtlich der Laufstabilität des Axialkolbenmotors.
[56] Als Temperatursensor kann jeder Sensor, beispielsweise ein Widerstandstemperaturfühler, ein Thermoelement, ein Infrarotsensor oder ähnliches zur Anwendung kommen. [57] Vorzugsweise ist der Brennkammertemperatursensor derart ausgelegt bzw. angeordnet, dass er eine Flammtemperatur in der Brennkammer misst. Dieses ermöglicht es, besonders aussagekräftige Werte über die Verbrennung innerhalb der Brennkammer zu ermitteln.
[58] Der Brennkammertemperatursensor kann hierbei an einer nahezu beliebigen Stelle innerhalb der Brennkammer angeordnet sein. Beispielsweise können Brennkammertemperatur- Sensoren im Bereich einer Vorbrennkammer und/oder einer Hauptbrennkammer vorgesehen sein. [59] Der Axialkolbenmotor kann insbesondere eine Brennkammerregelung umfassen, welche den Brennkammertemperatursensor als Eingangssensor umfasst und die Brennkammer derart regelt, dass die Brennkammertemperatur zwischen 1.000 °C und 1.500 0C liegt. Auf diese Weise kann über einen verhältnismäßig einfachen und mithin betriebssicheren und sehr schnel- len Regelkreis gewährleistet werden, dass der Axialkolbenmotor äußerst wenig Schadstoffe produziert. Insbesondere die Gefahr, dass Ruß entsteht, lässt sich auf ein Minimum reduzieren. Die Brennkammertemperatur kann besonders schnell und damit vorteilhaft geregelt werden, wenn zwei oder auch mehr Verbrennungsluftzufuhren, insbesondere mit unterschiedlich temperierter Verbrennungsluft, genutzt werden. [60] Darüber hinaus kann der Axialkolbenmotor kumulativ bzw. alternativ hierzu einen Abgastemperatursensor zur Bestimmung der Abgastemperatur umfassen. Durch einen derartigen Abgastemperatursensor kann ebenfalls auf technisch einfache Weise der Betriebszustand einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer überprüft und geregelt werden.
[61] Eine derartige Regelung stellt insbesondere auf einfache Weise eine ausreichende und vollständige Verbrennung von Kraftstoff sicher, so dass der Axialkolbenmotor einen optimalen Wirkungsgrad bei minimalem Schadstoffausstoß aufweist.
[62] Vorteilhafter Weise umfasst die Brennkammerregelung den Abgastemperatursensor als Eingangssensor. Bevorzugt wird die Brennkammer derart geregelt, dass die Abgastemperatur in einem Betriebszustand, vorzugsweise im Leerlauf, zwischen 850 0C und 1.200 0C liegt. Letzte- res kann beispielsweise durch die geeignete Aufgabe von Wasser und/oder ein geeignetes Vorwärmen des Brennmittels, insbesondere von Luft, geschehen, indem beispielsweise die Wassertemperatur oder Wassermenge oder aber der Anteil an in einem Wärmeübertrager vorgewärmter bzw. an nicht vorgewärmter Luft entsprechend des vorgenannten Erfordernisses gesteuert wird. Eine derartige Regelung anhand einer Wasserkühlung ist aus dem eingangs relevanten Stand der Technik nicht bekannt.
[63] Ein solcher Betriebszustand ist vorteilhafter Weise ein Leerlauf des Axialkolbenmotors, wodurch eine weitere Schadstoffreduzierung erreicht werden kann. [64] Um vorliegend insbesondere auch eine Vorbrennkammertemperatur vorteilhaft regeln zu können, kann der Brennkammertemperatursensor kumulativ oder alternativ auch ein Vorkammertemperatursensor umfassen.
[65] Ebenso kann der Brennkammertemperatursensor als Hauptbrennkammertemperatur- sensor ausgebildet sein, um dort die Betriebsbedingungen erfassen zu können. Hierbei versteht es sich, dass - je nach konkreter Umsetzung vorliegender Erfindung - auch sowohl Vor- als auch Hauptbrennkammertemperatursensoren vorgesehen sein können.
[66] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft verschiedene Axialkolbenmotoren und deren Baugruppen dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Kraftstoffheizung eines Axialkolbenmotors für dessen Vorbrenner;
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Rückschlagventils vor einer Vorbrennkammer eines Axialkolbenmotors;
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 Schnittdarstellung eines Axialkolbenmotors mit zwei
Wärmeübertragern und mit einem Brennmittelspeicher, an welchem die Bau- gruppen aus den Figuren 1 und 2 vorteilhaft eingesetzt werden können;
Figur 5 eine schematische Ansicht eines weiteren Axialkolbenmotors, an welchem die
Baugruppen aus den Figuren 1 und 2 ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden können;
Figur 6 eine schematische Detailansicht eines weiteren Axialkolbenmotors mit einer wassergekühlten Brennkammer;
Figur 7 eine Ausschnittvergrößerung der Darstellung nach Figur 6; und
Figur 8 eine schematische Detailansicht eines weiteren Axialkolbenmotors mit einer wassergekühlten Brennkammer in ähnlicher Darstellung wie Figur 7.
[67] Die in der Figur 1 gezeigte Kraftstoffaufbereitung 980 ist einer Vorbrennkammer 927 eines Axialkolbenmotors 901 vorgeschaltet und umfasst eine Kraftstoffheizung 981 in Gestalt einer Glühkerze 982. Die Glühkerze 982 korrespondiert hierbei mit einem Mischrohr 983 zum Mischen von Kraftstoff 928 und Verbrennungsluft 929. Die Verbrennungsluft 929 wird dem Mischungsrohr 983 mittels einer hierzu axial fluchtenden Verbrennungsluftzufuhr 984 zugeführt. Zum Zuführen des Kraftstoffs 928 umfasst die Kraftstoffaufbereitung 980 ein Kraftstoff- einspritzsystem 985 mit einer Aufbereitungsdüse 912, die radial zu dem Mischrohr 983 platziert ist. Derart angeordnet kann die Aufbereitungsdüse 912 den Kraftstoff 928 in einen Verdampfer 986 aufgeben, wobei der Kraftstoff 928 mittels der Glühkerze 982 besonders effektiv verdampft werden kann, bevor er dem Mischrohr 983 zugeführt wird.
[68] Derart vermischte Brennmittel - Kraftstoff 928 und Verbrennungsluft 929 - können dann der Vorbrennkammer 927 aufgeben werden, um dort beispielsweise durch Selbstzündung vollständig zu verbrennen. Insbesondere in einer Startphase des Axialkolbenmotors 901, speziell wenn der Axialkolbenmotor 901 noch kalt und weit entfernt von seiner Betriebstemperatur ist, kann das Zünden der Brennmittel erleichtert werden, indem eine Zündkerze 987 die Brennmittel zündet. Hierzu ragt die Zündkerze 987 eingangsseitig in die Vorbrennkammer 927 hinein. Eine solche Zündkerze 987 kann alternativ auch einem Mischrohr 983 zugeordnet sein und dementsprechend in das Mischrohr 983 hinein ragen.
[69] Im Bereich des Kraftstoffeinspritzsystems 985 ist noch eine Kühlung 988 durch Wasser vorgesehen, mittels welcher ein Überhitzen des Kraftstoffeinspritzsystems 985 wirkungsvoll unterbunden werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel gelangt das Wasser nicht in einen Vorbrenner sondern wird anschließend unmittelbar in eine Brennkammer, die hinter sowohl einem Vorbrenner als auch einem Hauptbrenner angeordnet ist, aufgegeben, wie nachfolgend im Detail erläutert wird. In einer alternativen Ausführungsform kann das Wasser auch in der Kraftstoffaufbereitung 980 oder unmittelbar in die Verbrennkammer 927 gegeben werden, beispielsweise auch gemeinsam mit dem Kraftstoff. [70] Gemäß der schematischen Schnittdarstellung der Figur 2 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Rückschlagventil 1095 vor einer Vorbrennkammer 1027 eines Axialkolbenmotors 1001 vorgesehen, wobei das Rückschlagventil 1095 in an sich bekannter Weise einen Ventilsitz 1096 und eine hierzu korrespondierende Keramikventilkugel 1097 umfasst. Im Übrigen entspricht die Kraftstoff aufbereitung 1080 der Kraftstoffaufbereitung 980. [71] Das Rückschlagventil 1095 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen einem Mischrohr 1083 einer Kraftstoffaufbereitung 1080 und einer hierzu axial fluchtenden Verbrennungsluftzufuhr 1084 angeordnet.
[72] Die Kraftstoffaufbereitung 1080 umfasst eine Kraftstoffheizung 1081 in Gestalt einer Glühkerze 1082 und einer Aufbereitungsdüse 1012 mit einem Verdampfer 1086. Mittels der Glühkerze 1082 kann ein von der Aufbereitungsdüse 1012 eingespritzter Kraftstoff im Verdampfer 1086 verdampft werden, bevor er gasförmig dem Mischrohr 1083 zugeführt wird.
[73] Insbesondere bei Startvorgängen des Axialkolbenmotors 1001 kann das Rückschlagventil 1095 dazu beitragen, eine Verbrennung von Brennmitteln innerhalb der Vorbrennkammer 1027 zu vergleichmäßigen, wobei ein Zünden der in der Vorbrennkammer 1027 aufgegebenen Brennmittel durch eine zusätzliche Zündkerze 1087 noch verbessert bzw. unterstützt werden kann.
[74] Sowohl die in der Figur 1 beispielhaft beschriebene Kraftstoffaufbereitung 980 als auch das beispielhaft in der Figur 2 beschriebene Rückschlagventil 1095 können an nahezu beliebig ausgestalteten Axialkolbenmotoren mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, und mit einer Vorbrennkammer und einer Hauptbrennkammer ausgestattet ist, vorteilhaft eingesetzt werden, um den jeweiligen Wirkungsgrad eines diesbezüglichen Axialkolbenmotors zu verbessern. Insbesondere kann das Rückschlagventil 1095 auch bei der Kraftstoffaufbereitung 980 entsprechend zur Anwendung kommen, wobei es ggf. auch an anderer Stelle und nicht genau im Mischrohr vorgesehen sein kann. Im Nachfolgenden sind beispielhaft lediglich drei Axialkolbenmotoren 201, 401 und 501 erläutert, bei denen die Kraftstoffaufbereitung 980 bzw. das Rückschlagventil 1085 vorteilhaft zum Einsatz kommen können.
[75] Hierbei können insbesondere die Mischrohre 983, 1083 auch exzentrisch in die Vor- brennkammern 927, 1027 münden. Ebenso können die Zündkerzen 987, 1087 in dem Mischrohr 983, 1083 oder an anderer geeigneter Stelle vorgesehen sein.
[76] Der beispielhaft in der Figur 3 dargestellte Axialkolbenmotor 201 weist eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer 210 auf, aus welcher sukzessive Arbeitsmedium über Schusskanäle 215 (exemplarisch beziffert) Arbeitszylindern 220 (exemplarisch beziffert) zugeführt wird. In den Arbeitszylindern 220 sind jeweils Arbeitskolben 230 (exemplarisch beziffert) angeordnet, welche über eine geradlinige Pleuelstange 235 einerseits mit einem Abtrieb, welcher bei diesem Aufführungsbeispiel als ein eine Kurvenbahn 240 tragender, auf einer Abtriebswelle 241 angeordneten Abstandhalter 242 realisiert ist, und andererseits mit einem Verdichterkolben 250 verbunden sind, welcher jeweils in weiter unten näher erläuterter Art und Weise in dem Verdichterzylinder 260 läuft.
[77] 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 Tem- peratursensoren vorgesehen, welche die Temperatur des Abgases messen.
[78] 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.
[79] Die Wärmeübertrager 270 dienen dazu, Brennmittel, welches in den Verdichterzylindern 260 durch die Verdichterkolben 250 verdichtet und durch eine Drucklei- tung 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. [80] Der Axialkolbenmotor 201 weist zwei Wärmeübertrager 270 auf, die jeweils axial im Bezug auf den Axialkolbenmotor 201 angeordnet sind. Durch diese Anordnung lassen sich die Wege, welche das Abgas durch die Abgaskanäle 225 bis zu den Wärmeübertragern 270 jeweils durchlaufen muss, gegenüber Axialkolbenmotoren aus dem Stand der Technik erheblich reduzieren. Dieses hat zur Folge, dass letztlich das Abgas mit einer wesentlich höheren Temperatur den jeweiligen Wärmeübertrager 270 erreicht, so dass letztlich auch das Brennmittel auf entsprechend höhere Temperaturen vorgewärmt werden kann. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass durch eine derartige Ausgestaltung mindestens 20 % Kraftstoff eingespart werden können. Hierbei wird davon ausgegangen, dass durch eine optimierte Auslegung sogar Einsparungen bis zu 30 % oder darüber möglich sind.
[81] 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, wie dieses bei vorliegendem Ausführungsbeispiel in Bezug auf Verbrennungsluft der Fall ist. 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. [82] Die Aufgabe von Wasser kann beispielsweise in den Verdichterzylinder 260 während eines Saughubes des entsprechenden Verdichterkolbens 250 erfolgen, 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.
[83] Vorzugsweise wird der Kraftstoff wie vorstehend beschrieben aufbereitet. Je nach kon- kretem Ausführungsbeispiel kann jedoch hierauf verzichtet werden.
[84] 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 Abgas- nachbehandlung, 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 befind- liehen 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 selbstverständlich in Verbindung mit einem Kondensator ausgeführt werden. Weiterhin ist selbstverständlich 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.
[85] Auch der in Figur 4 nur beispielhaft dargestellte Axialkolbenmotor 401 entspricht im Wesentlichen dem Axialkolbenmotor 201 nach der Figur 3. Dementsprechend sind auch identisch bzw. ähnlich wirkende Baugruppen ähnlich beziffert und unterscheiden sich lediglich durch die erste Stelle. Im Übrigen wird dementsprechend auch bei diesem Ausführungsbeispiel auf eine Detailerläuterung der Wirkungsweise verzichtet, da dieses bereits im Bezug auf den Axialkolbenmotor 201 nach der Figur 3 geschehen ist.
[86] 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.
[87] Nach getaner Arbeit verlässt das Arbeitsmedium die Arbeitszylinder 420 jeweils durch Abgaskanäle 425, welche zu Wärmeübertragern 470 führen, wobei diese Wärmeübertrager 470 identisch den Wärmeübertragern 270 des Axialkolbenmotors 201 nach der Figuren 3 angeordnet sind. Das Arbeitsmedium verlässt die Wärmeübertrager 470 durch Auslässe 427 (exemplarisch beziffert). [88] 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 Abtriebs welle 441 antreibt.
[89] 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. [90] 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.
[91] 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 denk- bar, 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 Be- triebssituation auftretende Bewegung der Verdichterkolben 450 bedingte Überschuss an Brennmittel kann dann ebenfalls ohne Weiteres in den Brennmittelspeicher 480 gespeichert werden.
[92] 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.
[93] 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.
[94] 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 Drucklei- tungen 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 auf- recht 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.
[95] Es versteht sich, dass der Axialkolbenmotor 401 in einer anderen, hier nicht explizit gezeigten Ausführungsvarianten mit zwei 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.
[96] Vorzugsweise ist hierbei eine Druckregelung vorgesehen, die für den ersten Brennmittelspeicher 480 eine erste Druckuntergrenze und eine erste Druckobergrenze und für den zwei- ten 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. [97] In den Figuren 3 und 4 nicht explizit dargestellt sind Temperatursensoren zur Temperaturmessung des Abgases bzw. in der Brennkammer. Als derartige Temperatursensoren kommen alle Temperatursensoren in Frage, die betriebssicher Temperaturen zwischen 800 0C und 1.100 0C und mehr messen können. Insbesondere wenn die Brennkammer eine Vorbrennkammer und eine Hauptbrennkammer umfasst, kann über derartige Temperatursensoren die Temperatur der Vorbrennkammer aber auch die Temperatur der Hauptbrennkammer gemessen werden. Insoweit können die vorstehend beschriebenen Axialkolbenmotoren 201 und 401 jeweils über die Temperatursensoren derart geregelt werden, dass die Abgastemperatur bei Verlassen der Arbeitszylinder 220 und 420 ungefähr 900 °C und - falls vorhanden - die Temperatur in der Vorbrenn- kammer ungefähr 1.000 0C beträgt.
[98] Bei dem gemäß der Darstellung nach der Figur 5 beispielhaft gezeigten weiteren Axialkolbenmotor 501 sind derartige Temperatursensoren in Gestalt eines Vorkammertemperatursensors 592 und zweier Abgastemperatursensoren 593 vorhanden und entsprechend schematisch dargestellt. Insbesondere mittels des Vorkammertemperatursensors 592 - welcher in diesem Ausführungsbeispiel auf Grund seiner Nähe zu einem Vorbrenner 517 des weiteren Axialkolbenmotors 501 auch als Vorbrennertemperatursensor 592 bezeichnet werden kann - wird ein aussagekräftiger Wert über die Qualität der Verbrennung bzw. hinsichtlich der Laufstabilität des weiteren Axialkolbenmotors 501 ermittelt. Beispielsweise kann eine Flammtemperatur im Vorbrenner 517 gemessen werden, um mittels einer Brennkammerregelung unterschiedliche Be- triebszustände an dem weiteren Axialkolbenmotor 501 regeln zu können. Mittels der Abgastemperatursensoren 593, welche an Auslässen bzw. Abgaskanälen 525 des jeweiligen Arbeitszylinders 520 sitzen, kann kumulativ speziell der Betriebszustand der Brennkammer 510 geprüft und gegebenenfalls geregelt werden, sodass stets eine optimale Verbrennung der Brennmittel gewährleistet ist. [99] Ansonsten entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise des weiteren Axialkolbenmotors 501 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. [100] 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 Zweistufen Verbrennung, 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. Vorzugsweise ist der Druck, mit welchem die Verbrennungsluft dem Vorbrenner 517 aufgegeben wird, höher als der Druck, mit welchem Verbrennungsluft dem Hauptbrenner 518 aufgegeben wird. Dieses kann insbesondere einfach dadurch erreicht werden, dass für die entsprechenden Zufuhrleitungen Leitungssysteme mit entsprechend unterschiedlichen Strömungswiderständen genutzt werden. Insbesondere kann beispielsweise für die dem Vorbrenner 517 aufgegebene Verbrennungsluft ein kürzerer oder gar kein Wärmeübertrager genutzt werden, während die dem Hauptbrenner 518 aufgegebene Verbrennungsluft über die in der Zeichnung dargestellten Wärmeübertrager geführt wird.
[101] Der Vorbrenner 517 weist einen kleineren Durchmesser als der Hauptbrenner 518 auf, wobei die Brennkammer 510 einen Übergansbereich aufweist, der eine konische Kammer 513 und eine zylindrische Kammer 514 umfasst. [102] 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, wobei bei diesem Ausführungseispiel die mittels der Aufbereitungsdüse 512 eingedüsten Brennmittel über einen Löcherkranz 523 mit Verbrennungsluft vermischt werden .
[103] Die Hauptdüse 51 1 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. [104] 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. Auf dieses Weise kann der Kraftstoff aus der Hauptdüse 511 durch den Vorbrenner 517 aufbereitet und insbesondere thermisch zerlegt werden, bevor er in den Brennraum 526 gelangt.
[105] In den Hauptbrenner 518 wird bei diesem Ausführungsbeispiel ohne weitere Luftzufuhr Brennstoff bzw. Kraftstoff aus der Hauptdüse 511 eingespritzt und, wie bereits vorstehend erläutert, durch den Vorbrenner 517 thermisch zerlegt. Hierzu wird die der die Hauptdüse 511 durchströmenden Brennstoff menge 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.
[106] Die separate Verbrennungsluftzufuhr 504 ist hierzu an eine Prozessluftzufuhr 521, die über die hier nicht gezeigten Wärmeübertrager geführt wird, angeschlossen, wobei eine weitere Verbrennungsluftzufuhr 522 unmittelbar aus dem Verdichter bzw. Verdichterkolben 550 mit Verbrennungsluft versorgt werden kann, welche hierbei einen Löcherkranz 523 mit Verbrennungsluft versorgen. Der Löcherkranz 523 ist hierbei der Aufbereitungsdüse 512 zugeordnet. Insofern kann der mit der Aufbereitungsdüse 512 eingespritzte Brennstoff zusätzlich mit Prozessluft vermischt in den Vorbrenner 517 bzw. in die konische Kammer 513 des Hauptbrenners 518 eingespritzt werden .
[107] Des Weiteren umfasst die Brennkammer 510, insbesondere der Brennraum 526, eine keramische Baugruppe 506, welche bei diesem Ausführungsbeispiel luftgekühlt ist. Die keramische Baugruppe 506 umfasst hierbei eine keramische Brennkammerwand 507, welche wiederum von einem profilierten Stahlrohr 508 umgeben ist. Um dieses profilierte Rohr 508 erstreckt sich eine Kühlluftkammer 509, die über eine Kühlluftkammerzufuhr 524 mit der Prozessluftzufuhr 521 verbunden ist.
[108] Die an sich bekannten Arbeitszylinder 520 führen entsprechende Arbeitskolben 530, die jeweils mittels Pleuelstangen 535 mit Verdichterkolben 550 mechanisch verbunden sind. [109] 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 Abtriebs welle 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.
[110] In an sich bekannter Weise erfolgt mittels der Verdichterkolben 550 eine Verdichtung der Prozessluft, gegebenenfalls auch einschließlich eines eingespritzten Wassers, welches gegebenenfalls zu einer zusätzlichen Abkühlung genutzt werden kann. Erfolgt die Aufgabe des Was- sers oder von Wasserdampf während eines Saughubs des entsprechenden Verdichterkolbens 550, kann speziell eine 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.
[11 1] Hierdurch können gegebenenfalls Abgase in einem oder mehreren hier nicht dargestell- ten Wärmeübertragern (siehe aber Figur 4) 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 zumindest in dem vorstehend erläuternden Ausführungsbeispiel der Figur 4 bereits ausführlich beschrieben ist. Die Abgase können dem oder den Wärmeübertragern über die vorstehend genannten Abgaskanäle 525 zugeführt werden, wobei die Wärmeübertrager axial im Bezug auf den weiteren Axialkolbenmotor 501 angeordnet sind.
[112] 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.
[113] Jeder der Arbeitszylinder 520 des Axialkolbenmotors 501 ist über einen Schusskanal 515 mit der Brennkammer 510 verbunden, sodass ein gezündetes Kraftstoff-Luft-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.
[114] Insofern kann das aus der Brennkammer 510 ausströmende Arbeitsmedium über wenigstens einen Schusskanal 515 sukzessive wenigstens zwei Arbeitszylindem 520 zugeführt werden, wobei je Arbeitszylinder 520 ein Schusskanal 515 vorgesehen ist, der über einen Steuerkolben 531 geschlossen und geöffnet werden kann. Somit ist die Anzahl der Steuerkolben 531 des weiteren Axialkolbenmotors 501 von der Anzahl der Arbeitszylinder 520 vorgegeben.
[115] 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 Steuerkol- benkurvenbahn 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.
[116] 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. [1 17] 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 mit einer Beschichtung mit erhöhtem spektralen Refle- xionsgrad 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 den 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.
[118] 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 Arbeitszylin- der 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 Be- schichtungen 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 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.
[119] Es versteht sich, dass der weitere Axialkolbenmotor 501 beispielsweise ebenfalls mit wenigstens einem Brennmittelspeicher und entsprechenden Ventilen ausgerüstet werden kann, wobei dies in dem konkreten Ausführungsbeispiel nach der Figur 5 jedoch nicht explizit gezeigt ist. Auch bei dem weiteren Axialkolbenmotor kann der Brennmittelspeicher in doppelter Ausführung vorgesehen werden, um komprimierte Brennmittel mit unterschiedlichen Drücken speichern zu können. Die zwei vorhandenen Brennmittelspeicher können hierbei an entsprechenden Druckleitungen der Brennkammer 510 angeschlossen sein, wobei die Brennmittelspeicher 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. 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. [120] In der Zeichnung nicht dargestellt ist eine Wärmeisolation der Wärmeübertrager 270, 470 bzw. der nicht dargestellten Wärmeübertrager des Axialkolbenmotors 501. Hierzu wird ein Asbestersatz in geeigneter Weise um die jeweiligen Wärmeübertrager gelegt, der anschließend durch ein Gehäuse gesichert wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei diesen Ausführungsbeispielen die Außentemperatur des Axialkolbenmotors im Bereich der Wärmeübertrager bei nahe- zu allen Betriebszuständen 450 0C 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 0C zu gewährleisten.
[121] Die in Figuren 6 bis 8 dargestellten weiteren Axialkolbenmotoren 1101 und 1201 ent- sprechen im Wesentlichen dem Axialkolbenmotor 501, so dass diesbezüglich auf eine erneute Erläuterung der Wirkungs- und Arbeitsweise verzichtet wird. Wesentlicher Unterschied zwischen den Axialkolbenmotoren 1101 und 1201 einerseits und dem Axialkolbenmotor 501 andererseits ist die Kühlung der Brennkammer 1110 bzw. 1210, die bei den Axialkolbenmotoren 1101 und 1201 über Wasser erfolgt. Hierzu weisen beide Axialkolbenmotoren 1101 und 1201 jeweils eine Wasserkammer 1109A, 1209A auf, welche die Brennkammer 1110, 1210 umgibt und über eine Zufuhrleitung 1109B, 1209B mit flüssigem Wasser gespeist wird. Hierzu wird über die Zufuhrleitung 1109B, 1209B jeweils Wasser mit Brennkammerdruck zugeführt.
[122] Dieses Wasser wird über Stichkanäle 1109C, 1209C jeweils einem Ringkanal 1109D, 1209D aufgegeben, der mit einem Stahlrohr 1108 A, 1208 A in Kontakt steht, das seinerseits das profilierte Rohr 1108, 1208 der jeweiligen Brennkammer 1110, 1210 umgibt und derart dimensioniert ist, dass sowohl zwischen dem profilierten Rohr 1108, 1208 und dem Stahlrohr 1108A, 1208 A einerseits als auch zwischen dem Stahlrohr 1108 A, 1208A und dem die Stichkanäle 1109C, 1209C aufweisenden Gehäuseteil andererseits jeweils ein Ringspalt (nicht beziffert) verbleibt und dass die beiden Ringspalten über das dem Ringkanal 1109D, 1209D abgewandte Ende des Stahlrohres 1108 A, 1208 A miteinander verbunden sind. Es versteht sich hierbei, dass die Rohre 1108, 1108A, 1208, 1208A auch aus einem anderen Material als aus Stahl gebildet sein können.
[123] Oberhalb der profilierten Rohre 1108, 1208 sind bei den Axialkolbenmotoren 1101, 1201 jeweils weitere Ringkanäle 1109E, 1209E vorgesehen, die einerseits mit dem jeweilig radial innen liegenden Ringspalt verbunden sind und andererseits sich über Kanäle 1109F, 1209F zu einer Ringdüse 1109G, 1209G öffnen, die in die jeweilige Brennkammer 1110, 1210 führt. Die Ringdüse ist hierbei axial zur Brennkammerwand 1107, 1207 ausgerichtet, so dass das Wasser die Brennkammerwand 1107, 1207 auch brennkammerseitig schützen kann.
[124] Es versteht sich, dass das Wasser auf seinem Weg von der Zufuhrleitung 1109B, 1209B zu der Brennkammer 110, 1210 jeweils verdampft 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. Der Axialkolbenmotor 1201 weist darüber hinaus einen Hauptkammertemperatursensor 1292A zur Motorregelung und einen Wassertemperatursensor 1192B zur Motorregelung auf. Ein Vorkammertem- peratursensor ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt. Ebenso kann der Axialkolbenmotor 1101 entsprechende Sensoren kumulativ bzw. alternativ aufweisen. Bezugszeichenliste:
201 Axialkolbenmotor 455 Druckleitung
205 Gehäusekörper 456 Ringkanal
210 Brennkammer 35 457 Zuleitung
5 215 Schusskanal 460 Verdichterzylinder
220 Arbeitszylinder 470 Wärmeübertrager
225 Abgaskanal 480 Brennmittelspeicher
227 Auslass 481 Speicherleitung
230 Arbeitskolben 40 485 Ventil
10 235 Pleuelstange
501 Axialkolbenmotor
240 Kurvenbahn
502 Hauptbrennrichtung
241 Abtriebswelle
503 Symmetrieachse
242 Abstandhalter
45 504 Verbrennungsluftzufuhr
250 Verdichterkolben
505 Gehäusekörper
15 255 Druckleitung
506 keramische Baugruppe
257 Zuleitung
507 keramische Brennkammerwand
260 Verdichterzylinder
508 profiliertes Stahlrohr
270 Wärmeübertrager
50 509 Kühlluftkammer
20 401 Axialkolbenmotor 510 Brennkammer
405 Gehäusekörper 511 Hauptdüse
410 Brennkammer 512 Aufbereitungsdüse
415 Schusskanal 513 konische Kammer
420 Arbeitszylinder 55 514 zylindrische Kammer
25 425 Abgaskanal 515 Schusskanal
427 Auslass 516 erste Strahlrichtung
430 Arbeitskolben 517 Vorbrenner
435 Pleuelstange 518 Hauptbrenner
440 Kurvenbahn 60 519 weitere Strahlrichtung
30 441 Abtriebswelle 520 Arbeitszylinder
442 Abstandhalter 521 Prozessluftzufuhr
450 Verdichterkolben 522 weitere Verbrennungsluftzufuhr 523 Löcherkranz 981 Kraftstoffheizung
524 Kühlluftkammerzufuhr 982 Glühkerze
525 Abgaskanal 35 983 Mischrohr
526 Brennraum 984 fluchtende Verbrennungsluftzu¬
5 530 Arbeitskolben fuhr
531 Steuerkolben 985 Kraftstoffeinspritzsystem
532 Steuerkolbendeckel 986 Verdampfer
533 Steuerkolbenkurvenbahn 40 987 Zündkerze
534 Abstandhalter 988 Kühlung
10 535 Pleuelstange
536 Pleuellaufräder 1001 Axialkolbenmotor
537 Antriebskurvenbahnträger 1012 Aufbereitungsdüse
538 Wasserkühlung 45 1027 Vorbrennkammer
539 Schusskanalring 1080 Kraftstoffaufbereitung
15 540 Kurvenbahn 1081 Kraftstoffheizung
541 Abtriebswelle 1082 Glühkerzen
543 Hubbewegung 1083 Mischrohr
545 innere Kühlkanäle 50 1084 fluchtende Verbrennungsluftzu¬
546 mittlere Kühlkanäle fuhr
20 547 äußere Kühlkanäle 1086 Verdampfer
548 Brennkammerboden 1087 Zündkerze
550 Verdichterkolben 1095 Rückschlagventil
560 Verdichterzylinder 55 1096 Ventilsitz
592 Vorkammertemperatursensor 1097 Keramikventilkugel
25 593 Abgastemperatursensor
1101 Axialkolbenmotor
901 Axialkolbenmotor 1102 Hauptbrennrichtung
912 Aufbereitungsdüse 60 1104 Verbrennungsluftzufuhr
927 Vorbrennkammer 1106 keramische Baugruppe
30 928 Kraftstoff 1107 keramische Brennkammerwand
929 Verbrennungsluft 1108 profiliertes Rohr
980 Kraftstoffaufbereitung 1108A Stahlrohr 1 109A Wasserkammer 1208 profiliertes Rohr
1 109B Zufuhrleitung für flüssiges 25 1208 A Stahlrohr
wasser 1209 A Wasserkammer
1 109C Stichkanal 1209B Zufuhrleitung für flüssiges
5 1109D Ringkanal wasser
1 109E Ringkanal 1209C Stichkanal
1109F Kanal 30 1209D Ringkanal
1109G Ringdüse 1209E Ringkanal
1 1 10 Brennkammer 1 109F Kanal
10 1 1 1 1 Hauptdüse 1 109G Ringdüse
1 112 Aufbereitungsdüse 1210 Brennkammer
1 113 konische Kammer 35 121 1 Hauptdüse
1114 zylindrische Kammer 1212 Aufbereitungsdüse
1117 Vorbrenner 1213 konische Kammer
15 1 118 Hauptbrenner 1214 zylindrische Kammer
1121 Verbrennungsluftzufuhr 1217 Vorbrenner
1 123 Löcherkranz 40 1218 Hauptbrenner
1 192 Vorkammertemperatursensor 1221 Verbrennungsluftzufuhr
1222 Verbrennungsluftzufuhr
20 1201 Axialkolbenmotor 1223 Löcherkranz
1202 Hauptbrennrichtung 1292 A Hauptkammertemperatursensor
1206 keramische Baugruppe 45 1292B Wassertemperatursensor
1207 keramische Brennkammerwand

Claims

Patentansprüche:
1. Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, gekennzeichnet durch eine Brennkammerregelung, die eine Wasseraufgabe in die Brennkammer umfasst.
2. Axialkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufgabe unabhängig von einer Wasseraufgabe in oder vor einem Brennmittelverdichter vorgesehen ist.
3. Axialkolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkolbenmotor einen Brenner aufweist, der einen Vorbrenner und einen Hauptbrenner umfasst, und die Wasseraufgabe in eine Hauptbrennkammer erfolgt.
4. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkolbenmotor einen Brenner aufweist, der einen Vorbrenner und einen Hauptbrenner umfasst, und die Wasseraufgabe in eine Vorbrennkammer erfolgt.
5. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufgabe zur Regelung einer Abgastemperatur genutzt wird.
6. Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer eine Zufuhrleitung für flüssiges Wasser aufweist.
7. Axialkolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Zufuhrleitung zugeführte Wasser vor Eintritt in die Brennkammer verdampft.
8. Axialkolbenmotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung eine Druckleitung ist, die Brennkammerdruck oder mehr aufweist.
9. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser aus der Zufuhrleitung für flüssiges Wasser zur Brennkammerkühlung genutzt wird.
10. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser entlang einer Brennkammerwandung in die Brennkammer gegeben wird.
11. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer eine Wasserdüse für das Wasser aus der Zufuhrleitung für flüssiges Was- ser aufweist und die Wasserdüse eine Strahlrichtung mit einer axialen Richtungskomponente aufweist.
12. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkolbenmotor einen Brenner aufweist, der einen Vorbrenner und einen Hauptbrenner umfasst, und die Zufuhrleitung für flüssiges Wasser in Brennkammer einer hinter sowohl dem Vorbrenner als auch dem Hauptbrenner vorgesehene Brennkammer mündet.
13. Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Betriebsende des Axialkolbenmotors eine Wasseraufgabe gestoppt und der Axialkolbenmotor eine definierte Zeitspanne ohne Wasseraufgabe betrieben wird.
14. Axialkolbenmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufgabe als Wasserdampf unmittelbar in eine Brennkammer erfolgt.
15. Axialkolbenmotor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufgabe durch Vermischen des Wassers mit Brennmittel erfolgt.
16. 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 und mit wenigstens einem Wärmeübertrager, 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, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeaufnehmende und/oder der wärmeabgebende Teil des Wärmeüber- tragers stromabwärts und/oder stromaufwärts Mittel zur Aufgabe wenigstens eines Fluides aufweist.
17. Axialkolbenmotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Wasser und/oder Brennstoff ist.
18. Axialkolbenmotor nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass im wärmeabgebenden Teil des Wärmeübertragers oder stromabwärts des wärmeabgebenden Teils des Wärmeübertragers ein Wasserabscheider angeordnet ist.
19. Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer zwei Verbrennungslufteingänge aufweist.
20. Axialkolbenmotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verbrennungslufteingänge für unterschiedlich temperierte Verbrennungsluft ausgebildet sind.
21. Axialkolbenmotor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Verbren- nungslufteingang von Verbrennungsluft vor einem Wärmeübertrager und ein zweiter
Verbrennungslufteingang von Verbrennungsluft hinter diesem oder einem anderen Wärmeübertrager gespeist wird.
22. Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird und der einen Abgasauslass aufweist, insbeson- dere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Brennkammertemperatursensor zur Bestimmung der Temperatur in der Brennkammer.
23. Axialkolbenmotor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennkammertemperatursensor eine Flammtemperatur in der Brennkammer misst.
24. Axialkolbenmotor nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch eine Brennkammer- regelung, welche den Brennkammertemperatursensor als Eingangssensor umfasst und die
Brennkammer derart regelt, dass die Brennkammertemperatur zwischen 1.000 0C und 1500 0C liegt.
25. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 22 bis 24, gekennzeichnet durch einen Abgastemperatursensor zur Bestimmung der Abgastemperatur.
26. Axialkolbenmotor nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammerregelung den Abgastemperatursensor als Eingangs sensor umfasst und die Brennkammer derart regelt, dass die Abgastemperatur in einem Betriebszustand zwischen 850 0C und
1.200 0C liegt.
27. Axialkolbenmotor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand ein Leerlauf ist.
28. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennkammertemperatursensor ein Vorbrennkammertemperatursensor ist.
29. Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder über eine Brennkammer zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Brennkammer einen Brennkammerboden aus verspiegeltem Metall aufweist.
30. 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, 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, insbesondere auch nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem durch den Wärmeübertrager strömende Brennmittelstrom und/oder dem durch den Wärmeübertrager strömende Abgasstrom wenigstens ein Fluid aufgegeben wird.
31. Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser und/oder Brennstoff aufgegeben werden.
32. Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid stromabwärts und/oder stromaufwärts des Wärmeübertragers aufgegeben wird.
33. Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass abgeschiedenes Wasser dem Brennmittelstrom und/oder dem Abgasstrom erneut aufgegeben wird.
34. Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe von Wasser und/oder Brennstoff zu einem definierten Zeitpunkt vor einem Stillstand des Axialkolbenmotors gestoppt wird und der Axialkolbenmotor bis zum Stillstand ohne eine Aufgabe von Wasser und/oder Kraftstoff betrieben wird.
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