WO2020007419A1 - Axialkolbenmotor - Google Patents

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WO2020007419A1
WO2020007419A1 PCT/DE2019/100626 DE2019100626W WO2020007419A1 WO 2020007419 A1 WO2020007419 A1 WO 2020007419A1 DE 2019100626 W DE2019100626 W DE 2019100626W WO 2020007419 A1 WO2020007419 A1 WO 2020007419A1
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WO
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valve
combustion chamber
working
cover
axial piston
Prior art date
Application number
PCT/DE2019/100626
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Rohs
Original Assignee
GETAS GESELLSCHAFT FüR THERMODYNAMISCHE ANTRIEBSSYSTEME MBH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GETAS GESELLSCHAFT FüR THERMODYNAMISCHE ANTRIEBSSYSTEME MBH filed Critical GETAS GESELLSCHAFT FüR THERMODYNAMISCHE ANTRIEBSSYSTEME MBH
Priority to DE112019003348.4T priority Critical patent/DE112019003348A5/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0002—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F01B3/0005—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders having two or more sets of cylinders or pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/26—Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis

Definitions

  • the invention relates to an axial piston motor with internal continuous combustion, which has a continuously working combustion chamber, a number of working cylinders with working pistons running back and forth in these and an output shaft, the combustion chamber and the output shaft being coaxial with one another a central axis and the working cylinders are arranged around the central axis and the combustion chamber is connected to the working cylinder via firing channels which can be opened and closed by means of a cover valve.
  • Corresponding axial piston engines with internal continuous combustion can be found, for example, in EP 1 035 310 A2, EP 2 711 499 A2, WO 2011/009455 A2, WO 2012/107013 A2 and also in DE 10 2016 119 889 Al, where sliders, be they rotary slides or linearly displaceable slide pistons, are used to open or close the firing channels. From DE 10 2017 124 411 A1 the use of poppet valves for opening or closing the firing channels between the combustion chamber and the respective working cylinder is known for the first time. It is an object of the invention to provide a generic axial piston motor which has good efficiency even at higher speeds.
  • Rotational speeds has a good efficiency
  • an axial piston motor with internal continuous combustion comprising a continuously operating combustion chamber, a number of working cylinders with reciprocating working pistons in this and an output shaft, the combustion chamber and the output shaft being coaxial with one another on a central Axis and the working cylinders are arranged around the central axis and the combustion chamber is connected to the working cylinders by means of firing channels which can be opened and closed by means of a lid valve, characterized in that at least one of the firing channels is open via a lid valve designed as a piston valve or as a pot valve. and is closable. [09] The design as a piston or pot valve, which is in
  • the respective cover valve will inevitably open in the direction of the respective valve stem, so that the dead space, which is to be found in the flow direction behind the respective cover valve, can be chosen to be correspondingly small, and at the same time the entire valve diameter for the gas to flow through Valve through it is available without a valve stem preventing the flow.
  • the valve stem of a piston or pot valve is relatively wide, so that a dead space that could be found in the flow direction immediately behind the corresponding pot or piston valve can also be reduced to a minimum. If the corresponding cover valve opens with the flow direction, then a dead space must be made available for the opening path through which the cover valve travels for opening.
  • the cover valve opens into this dead space, its adverse effect on the efficiency can be minimized with a suitable structural design. It can be particularly advantageous here if the cover valve is in a wall the combustion chamber is arranged, since the overall length of the firing channel can then be reduced to a minimum.
  • the corresponding cover valve opens against the flow direction with which the corresponding gas flow flows through the cover valve, the dead space behind it can be reduced to a minimum, since no installation space needs to be provided in the flow direction for the opening valve.
  • the corresponding cover valve can then optionally be arranged in the wall of the working cylinder, so that because of the cover valve there is no need for dead space in the flow direction behind the cover valve.
  • Cover valve flowing gas stream opening cover valve has the disadvantage that a dead space must be provided for the opening path in the opening direction, it is advantageous if the cover valve has a valve stem extending with a component in the direction of the working stroke of the working piston, which accordingly corresponds to a flow direction opening lid valve conditionally.
  • a suitable embodiment enables the dead space behind the corresponding cover valve to be reduced to a suitable dimension, but this arrangement has the advantage that the shot channel in the flow direction in front of the cover valve is also reduced accordingly to a minimum so as to minimize thermal losses.
  • an axial piston motor with internal continuous combustion comprising a continuously working combustion chamber, a number of working cylinders with it in and out Working piston and an output shaft, the combustion chamber and the output shaft being arranged coaxially to one another on a central axis and the working cylinders around the central axis, and wherein the combustion chamber is connected to the working cylinders via shot channels which can be opened or closed by means of a cover valve, that at least one of the firing channels has a firing channel volume of 3% or less of the displacement of the working cylinder in which the firing channel opens, or 5 cm 3 or less.
  • Speeds has a good efficiency, cumulatively or alternatively also an axial piston motor with internal continuous combustion and comprising a continuous working combustion chamber, a number of working cylinders with reciprocating working pistons in this and an output shaft, the combustion chamber and the output shaft being arranged coaxially to one another on a central axis and the working cylinders around the central axis and the combustion chamber being open by means of a cover valve. or lockable firing channels is connected to the working cylinders, characterized in that at least one of the firing channels together with the dead space of the working cylinder in which this firing channel opens has a volume of 5% or less of the displacement of the working cylinder in which the firing channel opens , or of 10 cm 3 or less.
  • Cover valves naturally have a valve cover which, in conjunction with an associated valve seat, can open and close the respective firing channel.
  • the cover valves also include, in particular, piston valves in which the valve cover is carried by a valve stem with a valve stem substantially corresponding to the diameter of the valve cover, so that in particular a pressure acting on the valve cover from the valve stem side means a pressure acting on the valve cover from the opposite side can counteract.
  • piston valves in which the valve cover is carried by a valve stem with a valve stem substantially corresponding to the diameter of the valve cover, so that in particular a pressure acting on the valve cover from the valve stem side means a pressure acting on the valve cover from the opposite side can counteract.
  • pot valves in which the valve cover is formed by the bottom of the pot, the pot wall then representing the valve stem and being able to serve as a guide or a drive.
  • Piston valves and pot valves are very similar to each other and differ only in that in the case of pot valves an inner recess extends to the valve, while the inner recess in piston valves does not reach as deep or is not available.
  • valves In addition, in the case of valves, a closure part, namely in the case of cover valves, the valve cover is moved parallel to the direction of flow of the fluid in order to open or close the respective valves. In this way, on the one hand, a very high level of tightness and, on the other hand, rapid opening and closing can be achieved, since with a suitable design the entire sealing surface can be opened or closed almost simultaneously. In the case of a slide or control piston, this is not the case because the closure part in the case of slides is naturally moved transversely to the direction of flow, which requires relatively long opening and closing times and makes it difficult to ensure high tightness. [16] For explanation, it should be emphasized here that a valve is a component for blocking or
  • Valves such as gate valves, butterfly valves and ball valves are not valves.
  • a closure part such as a plate for poppet valves, is used Cover for cover valves, a piston for piston valves or a pot for pot valves, moved approximately parallel to the flow clearing of the fluid.
  • the flow is interrupted by pressing the sealing part with its sealing surface against a suitably shaped opening, the valve or sealing seat.
  • a closure part is moved parallel to the direction of flow of the fluid.
  • a slide valve or control piston this is not the case, since with these shut-off elements the closure part is naturally moved transversely to the direction of flow.
  • cover valves also known as thermal valves, in particular of piston valves, for non-generic crankshaft engines, and not for axial piston engines, with internal continuous combustion since 1910 from US 972,504 or since 1971 from US 3,577,729 or since 1996, is known per se US 3,973,393.
  • cover valves also known as thermal valves, in particular of piston valves, for non-generic crankshaft engines, and not for axial piston engines, with internal continuous combustion since 1910 from US 972,504 or since 1971 from US 3,577,729 or since 1996, is known per se US 3,973,393.
  • the long shot channels provided there between the combustion chamber and working cylinder do not suggest high efficiency in any way.
  • the differences in the length of the weft channels or in the flow threads leading to the weft channels due to the type of construction do not lead to the expectation of uniform work and consequently uniform efficiency of these crankshaft motors.
  • the situation is different in DE 10 2017 124 411 A1, in which cover valves provided directly in the combustion chamber
  • the shot channels provided between the combustion chamber and the working cylinders connect these, so that the cover valves per se can be referred to both as input valves for the working cylinders and as output valves for the combustion chamber. Because of this double function, these cover valves are also referred to as thermal valves.
  • cover valves are exposed to a hot gas flow which, depending on the specific design, can be well over 1,000 ° C, because the temperature on the combustion chamber wall is around 2,200 ° C, it is often technically not feasible for the valves do not overheat.
  • piston or pot valves are very suitable at these high temperatures, since at these the heat is particularly good at first being dissipated via the valve stem and can additionally be cooled from the outside via the valve stem. Practical tests have shown that, in particular, piston valves withstand the high temperatures better than, for example, differently designed poppet valves.
  • the cover valve in particular also the pot or
  • Piston valve a valve stem extending with a component in the direction of the working stroke of the working piston.
  • This enables a particularly compact arrangement of the combustion chamber, working cylinder, firing channels and the cover valves.
  • the distance between the working cylinders can be minimized if the cover valves, in particular also the pot or piston valves, have a valve stem extending with a component against the direction of the working stroke of the working piston, since they are then in a wall of the working cylinder and the combustion chamber can be arranged between these cover valves.
  • the piston valve has a hollow valve stem so that the
  • Valve stem can be cooled from the inside, which leads to good cooling of the piston valve.
  • the piston valve springs back from its valve cover to a valve guide less than 10% of the diameter of the valve cover in order to avoid an increase in volume.
  • the at least one firing channel has a firing channel volume of 2% or less of the displacement of the working cylinder in which this firing channel opens, or of 3 cm 3 or less or together with the dead space of the working cylinder in which this firing channel opens, a volume of 3% or less of the displacement of the working cylinder in which this firing channel opens, or of 5 cm 3 or less. This ensures that the dead space behind the cover valve is correspondingly small, so that the advantages explained above also come to bear accordingly.
  • the cover valve In order to be able to hold the cover valve securely in position while it is being opened and closed in a controlled manner, the cover valve can be pressed against its valve seat by means of at least one valve spring, but can be opened in a desmodromic manner and also desmodromically accelerated to close in the direction of the valve seat. This allows particularly short and precise shutter and opening times to be ensured, the spring pressure then ensuring good adaptation to tolerances, thermal expansion effects and the like.
  • the combustion chamber can also have a combustion chamber wall and the cover valve that opens and closes the at least one of the firing channels
  • the cover valve is preferably a pot or piston valve which has properties which are particularly advantageous for the overall arrangement, such as, for example, that the piston valve can be cooled particularly well and can therefore withstand the elevated temperatures.
  • Lid valves sit in the combustion chamber wall and each have valve seats formed by a common assembly.
  • the two cover valves are preferably pot or piston valves, which have particularly advantageous properties, as already explained in detail above.
  • the common valve seat forms a combustion chamber floor
  • Combustion chamber wall or a pressure chamber floor of the pressure chamber wall in order to provide the shot of the working gas through the shot channels on the side of the combustion chamber opposite the air nozzle and fuel supply. Since the shot takes place on the named side, a uniformly distributed temperature can form in the combustion chamber beforehand, the combustion chamber volume being fully utilized.
  • the valve stem preferably extends into a working space which extends away from the combustion chamber along the central axis in the direction of the output shaft or spanned by the working cylinders. In this way, an increase in volume when opening the pot or piston valve is reduced to a minimum or completely prevented. In addition, a simple cooling of the pot or piston valve can also take place, since the pot or piston valve can be cooled inside.
  • the associated firing channel has a kink behind the cover valve to the associated working cylinder.
  • the flow direction through the firing channel runs perpendicular to the opening direction of the valve.
  • the kink appears advantageous since it diverts the flow direction accordingly or directs it away from the valve stem, so that the flow through the firing channel is operationally reliable by means of the cover valve or the pot or piston valve can be released or closed.
  • the cover valve can have a water-filled valve seat.
  • a cover valve is arranged in each of the firing channels and the cover valves are arranged in a circular shape with respect to one another. In this way, a symmetrical arrangement of the shot channels is achieved, which enables the respective shot to be carried out in an optimized manner through the respective shot channel, since the shot can be carried out very evenly overall via the shot channels and thus a reliable control of the individual shot channels is achieved.
  • the cam disk preferably has openings which can be used as conduit paths, for example for oil, which can be used for lubrication and / or cooling purposes.
  • the axial piston motor can comprise a number of compression cylinders with reciprocating compression pistons in this, the compression cylinders, like the working cylinders, being arranged around the central axis.
  • each of the compression pistons is connected to a working piston via a connecting rod, the connecting rod preferably driving the output shaft via a flywheel with a cam track.
  • the connecting rod preferably driving the output shaft via a flywheel with a cam track.
  • at least one feed line is arranged between the compressor cylinders and the combustion chamber, the feed line and a discharge line coming from the work cylinders preferably being interactively connected to one another via a heat exchanger. This provides a heat exchange which increases the efficiency of the axial piston motor in a manner known per se.
  • the combustion chamber preferably has a fuel supply which is used for
  • the fuel is used so that it can be combined with the air emerging from the air nozzle.
  • the firing channel is preferably stationary with respect to the valve seat of the
  • Cover valve or arranged in relation to the working cylinder connected to the corresponding cover valve by the firing channel. This enables a simple and compact construction of the axial piston motor. It is particularly advantageous here if this stationary firing channel is arranged between the valve seat of the corresponding cover valve and the associated working cylinder. This also enables the axi piston engine to be as compact as possible with very short flow channels. [39] In particular, as already explained above, the corresponding cover valve can be seated directly in a combustion chamber wall, which accordingly requires short shot channels or no shot channels between the combustion chamber and the corresponding cover valve.
  • combustion chamber is designed to be movable, for example rotating, or that between the combustion chamber and the cover valve or
  • Cover valves a movable, for example rotating, firing channel is arranged. This causes thermal relief of the cover valves, since they are then only directly exposed to the hot working gas for a short time.
  • the cover valves can then be arranged accordingly in a wall of a pressure chamber which at least partially surrounds the moving or rotating combustion chamber or a body carrying the moving or rotating firing channel.
  • Figure 1 shows an axial piston motor in a view of the combustion chamber
  • Figure 2 shows a section through the axial piston engine of FIG. 1 along the line II-II
  • Figure 3 is an enlargement of the representation of Fig. 2;
  • FIG. 4 shows a perspective view of the control body according to FIGS. 2 and 3;
  • FIG. 5 shows a section through a cover valve of an alternative axial piston motor with the cover valve closed, the valve stem of which is directed opposite the working stroke of the working piston;
  • FIG. 6 shows the section of FIG. 6 with the cover valve open.
  • the axial piston motor 10 shown in FIGS. 1 to 4 has a continuously operating combustion chamber 20 as well as six working cylinders 30 and six compression cylinders 40 and an output drive device 50. It goes without saying that, in different embodiments, other numbers of working cylinders 30 and compressed cylinders n 40 can also be provided without further notice.
  • the working cylinders 30 are each held by cylinder supports 36, which in turn are connected to a cylinder head 37, which then meets the combustion chamber 20.
  • combustion chamber 20 and the output flue 50 are arranged coaxially to one another on a central axis 11, which represents a main axis of symmetry of the respective axial piston motor 10.
  • the working cylinder 30 and the compressor cylinder 40 are also arranged rotationally symmetrically to one another around the central axis 11.
  • Working pistons 31 run in the working cylinders 30 and compressor pistons 41 run back and forth in the compression cylinders 40.
  • a working piston 31 and a compression piston 41 are connected to each other via a connecting rod 59, so that energy can be transferred directly from the respective working piston 31 to the respective compression piston 41. It goes without saying that, in different exemplary embodiments, such a direct connection between the working piston 31 and the compression piston 41 does not necessarily have to be provided, since ultimately it does not play a raw role in which compressed air can be made available to the combustion chamber 20. On the other hand, the present arrangement is structurally packaged and energetically advantageous.
  • the output shaft 50 carries a flywheel 53 with a cam track 54, which is comprised of rollers 58, which are each arranged on one of the connecting rods 59. In this way, the back and forth movement of the connecting rods 59 can be coupled with the rotary movement of the output shaft 50.
  • Alternative outputs for example via a swash plate, are also conceivable here.
  • the axial piston motor 10 also has two heat exchangers 70, through which, on the one hand, a feed line 71 from a compressor-side collecting space 74 to the combustion chamber 20 and, on the other hand, exhaust gas from a working-piston side collecting pipe 73, which is connected to the working cylinders 30 via leads 72 , In this way The exhaust gas 75 from the working cylinders 30 can be used to heat the compressed air from the compressor cylinder 40.
  • the air for the compressor cylinders 40 is sucked in by them from a supply air 76 in a manner known per se.
  • outlet valves 32 are arranged, which are designed as plate valves in a manner known per se.
  • the outlet valves 32 are actuated hy draulically and by means of suitable and closing pressure springs, wherein mechanical or pneumatic actuation can also be readily provided in different embodiments.
  • the working pistons 31 run back and forth with a working stroke 39 and with a return stroke 38. This movement is followed by the sealing piston 41.
  • firing channels 21 are provided between the combustion chamber 20 and the working cylinders, which can be opened and closed by means of cover valves 60, also referred to as thermal valves, so that hot working gas from the combustion chamber 20 is specifically supplied to the working cylinders 30 and does its work there can.
  • the working gas is then expelled via the outlet valves 32 from the working piston 31 and passes through the discharge lines 72 into the heat exchanger 70, where it receives a large part of its thermal energy in compressed air from the compressor 40 or from the compressor-side collecting space
  • the compressed air is fed to the combustion chamber 20, and here, in a manner known per se, further heating can take place after the heat exchanger 70 via a combustion chamber carrier 28 which is to be cooled by this air itself.
  • the side wall 25 of the respective combustion chamber 20 is designed as a ceramic tube in all of the execution examples, in order in this way to serve corresponding insulation, it being understood that other solutions can also be provided here.
  • the combustion chamber 20 itself is fed, on the one hand, via a burner 15 which has an air nozzle 17, so that the actual combustion takes place in the combustion chamber 20.
  • fuel is supplied via a fuel supply 19.
  • Hot gas can be fed back from the combustion chamber 20 into the burner via a hot gas return 16.
  • a side wall 25 and a combustion chamber base 23 form the combustion chamber wall 22 in this embodiment, for example a combustion chamber cover, in which the burner 15 and possibly also inclined supply openings with heated compressed air are arranged, may also be added here.
  • Embodiment is shown by several, preferably made of ceramic, individual rings 27 and through which the compressed air on the side wall 25 is fed to the burner via the oblique supply openings in the combustion chamber cover, whereby on the other hand cooling of the side wall 25 and on the other hand a further pre-heating of the air can be achieved can.
  • a combustion chamber support 28 is arranged around the combustion chamber insulation 26, which ultimately ensures the structural integration of this arrangement.
  • the combustion chamber support 28 and in particular also the combustion chamber testicle 23 are water-cooled via water cooling 69. This also applies to a valve guide 68, along which the cover valves 60 are guided.
  • the cover valves 60 each have a valve stem 61 and a valve cover 63, which is seated in a valve seat 62 in the closed state.
  • valve cover 63 is pulled against the valve seat 62 via a valve spring 64 seated on the valve guide 68 and a support 65 against which the valve spring 64 acts, the cover valve 60 Embodiment is designed as a piston valve 60B.
  • FIGS. 2 and 3 To control and apply this force, the exemplary embodiment shown in FIGS. 2 and 3 has a camshaft 55 which is seated on the output shaft 50, so that the former is synchronized with the rotational movement of the output shaft 50.
  • the camshaft 55 carries a control body 52 with openings 56, through which lubricant or coolant, such as oil, can also reach the piston valves 60B or cover valves 60.
  • the valve stems 61 of the cover valves 60 carry valve cam followers 66, which in this exemplary embodiment carry a role and can engage with them in a cam track of the control body 52 that is not separately numbered.
  • the control body 52 and the valve cam follower 66 is designed in such a way that it opens the cover valves 60 and the piston valves 60B in a desmodromic manner and accelerates them in their closing direction. The final closing then takes place through the valve spring 64.
  • a cam disk or a cam rod or the like can also be used, if appropriate, and other suitable cam followers instead of the valve cam follower 66.
  • Embodiment each transmitted via a plunger 67 from the support 65 to the respective valve stem 61, which in particular facilitates the assembly of the overall arrangement. Possibly. such a separate plunger can also be dispensed with.
  • the valve seats 62 are arranged in a common and not separately numbered body. It goes without saying that the respective valve seats 62 can optionally also be arranged in a separate body, which are held, for example, by a common carrier.
  • Axial piston engine 10 the piston valves 60B in the combustion chamber wall 22 or in the combustion chamber floor 23 and ensure that the firing channels 21 can be opened and closed. Flinter of the cover valve 60 or the piston valve 60B there is a kink 24 of the firing channel 21, so that the respective firing is hampered as little as possible by the firing channel 21.
  • the firing channels 21 each have a kink 24, through which the path of the firing channel 21 from the combustion chamber wall 22 or from the combustion chamber testicle 23 to the working cylinder 30 is shaped.
  • This kink 24 is seen from the combustion chamber 20 behind the cover valves 60 in the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 4, so that the respective valve stem 61 can be designed in a straight line.
  • valve stems 61 of the piston valves 60B in the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 4 are oriented in the opposite direction to the valve stems of the exhaust valves 62 and in particular in the direction of the working stroke 39 of the working piston, and not in the direction of the return stroke 38 , [75]
  • the kink 24 can also be made weaker, in particular if the working cylinders 30 are placed even closer to the central axis 11.
  • the valve stems 61 can also be inclined at an angle of inclination, so that the kink 24 can also be made weaker, as a result of which any reductions in the flow can be reduced to a minimum.
  • the piston valves 60B can also be arranged in the side wall 25 of the combustion chamber, which, however, may be of a less compact construction or else make more complex demands with regard to the actuation of the piston valves 60B. It is also conceivable that the cover valves 60 or piston valves 60B in one
  • Cylinder wall 33 of the working cylinder 30 are seated, similar to the exhaust valves 32 as shown in FIG Figures 5 and 6 is shown as an example.
  • the cover valves 60 or piston valves 60B are designed to be standing so as to impair the shot of the working gas in the respective working piston 31 as little as possible, and thus extend in the direction of a side 34 of the working cylinder 30 facing away from the working piston Bend 24 of the firing channel 21, which then extends in particular from the combustion chamber 20 to the respective cover valve 60 or piston valve 60B, is arranged between the combustion chamber 20 and the valve seat 62, and, as exemplarily shown in FIGS Shot channel 21 between the cover valve 60 or the piston valve 60B and the working cylinder 30 can be dispensed with.
  • a cam 116 is rotatably connected to the output shaft via a vertical shaft, not shown, and thus synchronized with the latter. This drive can then also be used to control the exhaust valves 32.
  • valve carrier 115 On the side 34 of the working cylinder 30 facing away from the working piston 31, a valve carrier 115 is arranged, which carries the cam 116 and further assemblies of the corresponding valve control.
  • the hold-down device 117 in turn holds down the valve spring 64 so that it can press the piston valve 60B against the valve seat 62.
  • the valve carrier 115 also carries a lever carrier 112, which in turn carries a rocker arm 11, via which the respective cam 116 can open the respective cover valve 60.
  • the closing takes place purely by the spring force, it being understood that, in different embodiments, a desmodromic acceleration in the closing direction can also take place here.
  • the interaction between cam 116 and valve stem 61 can be adapted to the respective requirements via a calibration screw 114.
  • oil cooling 113 extends into a recess of the piston valve 60 B, so that this piston valve 60B can be actively cooled with oil. In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 4, active oil cooling is not provided, here flying oil is used for cooling.
  • active oil cooling as exemplarily illustrated with reference to FIGS. 5 and 6, can also be used.
  • an active oil cooling 113 can be dispensed with if this permits the cooling caused by the piston valve 60B anyway.

Abstract

Um einen gattungsgemäßen Axialkolbenmotor bereitzustellen, der auch bei höheren Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad aufweist, kann sich ein Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindern mit in diesen hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer über mittels Deckelventile offen- und schließbare Schusskanäle mit den Arbeitszylindern verbunden ist, dadurch auszeichnen, dass wenigstens einer der Schusskanäle über ein stehendes und/oder als Kolbenventil ausgebildetes Deckelventil offen- und schließbar ist, ein Schusskanalvolumen von 3 % oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders, in welchen sich dieser Schusskanal öffnet, bzw. von 5 cm3 oder weniger aufweist bzw. gemeinsam mit dem Totraum des Arbeitszylinders, in welchen sich dieser Schusskanal öffnet, ein Volumen von 5 % oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders, in welchen sich dieser Schusskanal öffnet, bzw. von 10 cm3 oder weniger aufweist.

Description

Axialkolbenmotor
[01] Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher V erbrennung, welcher eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindem mit in diesen hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle aufweist, wobei die Brenn- kammer und die Abtriebs welle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer über mittels eines De ckelventils offen- und schließbare Schusskanäle mit dem Arbeitszylinder verbunden ist.
[02] Entsprechende Axi alkolbenmotoren mit innerer kontinuierlicher Verbrennung finden sich beispielsweise in der EP 1 035 310 A2, der EP 2 711 499 A2, der WO 2011/009455 A2, der WO 2012/107013 A2 und auch in der DE 10 2016 119 889 Al, wobei dort jeweils Schieber, seien es Drehschieber oder linear verlagerbare Schieberkolben, zum Öffnen bzw. Schließen der Schusskanäle benutzt werden. Aus der DE 10 2017 124 411 Al ist erstmals die Verwendung von Tellerventilen zum Öffnen bzw. Schließen der Schusskanäle zwischen der Brennkammer und dem jeweiligen Arbeitszylindem bekannt. [03] Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Axialkolbenmotor bereitzustehen, der auch bei höheren Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad aufweist.
[04] Die Aufgabe der Erfindung wird durch Axialkolbenmotoren mit den Merkmalen des
Hauptanspruchs gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den U nteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. [05] Hierbei geht die Erfindung von der Grunderkenntnis aus, dass der Schusskanal hinter dem Deckelventil einen entscheidenden Einfluss auf den Wirkungsgrad hat. Durch die Verwen dung von Kolben- bzw. Topfventilen zum Öffnen und Schließen des jeweiligen Schusskanals bzw. die Vermeidung von Toträumen zwischen dem jeweiligen Deckelventil und den Arbeits- zylindem kann dann diese Grundidee umgesetzt werden. [06] Insbesondere durch die Vermeidung von Toträumen aber auch durch die Verwen dung von Kolben- bzw. Topfventilen zum Öffnen und Schließen des jeweiligen Schusskanals lässt sich bei einer geeigneten Ausgestaltung des Axialkolbenmotors insbesondere auch das Risiko der Erzeugung von Kohlenmonoxid (CO) bzw. der Menge unverbrannter bzw. nicht vollständig verbrannter Kohlenwasserstoffe (CH) reduzieren. [07] Es hat sich nämlich herausgestellt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten
Anordnungen, bei denen, wie sie beispielsweise in der DE 10 2017 124 411 Al offenbart sind, Tellerventile zum Einsatz kommen, hinsichtlich des Wirkungsgrades nicht einmal im Ansatz die gewünschten und insbesondere auch rechnerisch vorhergesagten Ergebnisse erzielen können. Durch geeignete Maßnahmen im Bereich des Schusskanals hinter dem Deckelventil, wie beispielsweise eine Reduktion des Totraums und/oder der Einsatz von Kolben- oder Topfventilen, scheinen hier erhebliche und nicht vorhersagbare Fortschritte erzielbar, wobei dieses in Hinblick auf die an sich besser untersuchten und bekannten Lösungen mit Schiebern, wahrscheinlich wegen der im Vergleich zu Ventilen, insbesondere zu Deckventilen, um Größenordnungen lang- sameren Verschluss- und Öffenzeiten, nicht übertragbar zu sein scheint.
[08] Um einen gattungsgemäßen Axialkolbenmotor bereitzustellen, der auch bei höheren
Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad aufweist, kann sich ein Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindem mit in diesen hin- und her laufenden Arbeitskolben und einer Ab triebswelle, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentral achse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brenn kammer über mittels eines Deckelventils offen- und schließbare Schusskanäle mit den Arbeits zylindem verbunden sind, dadurch auszeichnen, dass wenigstens einer der Schusskanäle über ein als Kolbenventil oder als Topfventil ausgebildetes Deckelventil offen- und schließbar ist. [09] Durch die Ausgestaltung als Kolben- bzw. Topfventil, welches sich in
Strömungsrichtung öffnet, wird sich das jeweilige Deckelventil zwangsweise in Richtung des jeweiligen Ventilschafts öffnen, so dass der Totraum, der in Strömungsrichtung hinter dem jeweiligen Deckelventil zu finden ist, entsprechend klein gewählt werden kann, wobei gleichzeitig der gesamte Ventildurchmesser für ein Durchströmen des Gases durch das Ventil hindurch zur Verfügung steht, ohne dass ein Ventilschaft der Strömung hindernd im Wege steht. Insbesondere ist der Ventilschaft eines Kolben- oder Topfventils verhältnismäßig breit, so dass auch hierdurch ein Totraum, der in Strömungsrichtung unmittelbar hinter dem entsprechenden Topf- oder Kolbenventil zu finden sein könnte, auf ein Minimum reduziert werden kann. Öffnet sich das entsprechende Deckelventil mit der Strömungsrichtung, so muss zwar für den Öffnungsweg, welchen das Deckventil zum Öffnen durchläuft, ein Totraum zur Verfügung gestellt werden. Da jedoch sich das Deckelventil in diesen Totraum hinein öffnet, kann dessen nachteilige Wirkung auf den Wirkungsgrad bei geeigneter baulicher Ausgestaltung minimiert werden. Hierbei kann es insbesondere von Vorteil sein, wenn das Deckelventil in einer Wandung der Brennkammer angeordnet ist, da dann die Schusskanallänge insgesamt auf ein Minimum reduziert werden kann.
[10] Öffnet sich das entsprechende Deckelventil entgegen der Strömungsrichtung, mit welcher der entsprechende Gasstrom durch das Deckelventil strömt, so kann der Totraum dahinter auf ein Minimum reduziert werden, da in Strömungsrichtung für das sich öffnende Ventil keinerlei Bauraum bereitgestellt werden braucht. Insbesondere kann dann ggf. das entsprechende Deckelventil in der Wandung des Arbeitszylinders angeordnet sein, so dass wegen des Deckelventils überhaupt kein Totraum in Strömungsrichtung hinter dem Deckelventil bereitgestellt werden braucht. [11] Obgleich, wie vorstehend angedeutet, ein sich in Strömungsrichtung des durch das
Deckelventil strömenden Gasstroms öffnendes Deckelventil den Nachteil aufweist, dass in Öffnungsrichtung ein Totraum für den Öffnungsweg bereitgestellt werden muss, ist es von Vorteil, wenn das Deckelventil einen sich mit einer Komponente in Richtung des Arbeitshubs der Arbeitskolben erstreckenden Ventilschaft aufweist, was demensprechend ein sich in Strömungsrichtung öffnendes Deckelventil bedingt. Wie nachfolgend noch im Detail erläutert wird, ermöglicht eine geeignete Ausgestaltung, den Totraum hinter dem entsprechenden Deckventil auf ein geeignetes Maß zu reduzieren, wobei diese Anordnung j edoch den Vorteil hat, dass auch der Schusskanal in Strömungsrichtung vor dem Deckelventil entsprechend auf ein Minimum reduziert werden kann, um so thermische Verluste zu minimieren. [12] Alternativ oder kumulativ hierzu kann sich, um einen Axialkolbenmotor bereitzu stellen, der auch bei höheren Drehzahl einen guten Wirkungsgrad aufweist, ein Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brenn kammer, eine Anzahl von Arbeitszylindem mit in diesem hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer über mittels eines Deckelventils offen- bzw. schließbare Schusskanäle mit den Arbeitszylindem verbunden ist, dadurch auszeichnen, dass wenigstens einer der Schusskanäle ein Schusskanalvolumen von 3% oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders , in welchen sich der Schusskanal öffnet, bzw. von 5 cm3 oder weniger aufweist. [13] Auch kann sich, um einen Axialkolbenmotor bereitzustellen, der auch bei höheren
Drehzahlen einen guten Wirkungsgrad aufweist, kumulativ oder alternativ hierzu auch ein Axialkolbenmotor mit innerer kontinuierlicher Verbrennung und umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer, eine Anzahl von Arbeitszylindern mit in diesem hin- und her laufenden Arbeitskolben und eine Abtriebswelle, wobei die Brennkammer und die Abtriebswelle koaxial zueinander auf einer Zentralachse und die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer über mittels eines Deckelventils offen- bzw. schließbare Schusskanäle mit den Arbeitszylindem verbunden ist, dadurch auszeichnen, dass wenigstens einer der Schusskanäle gemeinsam mit dem Totraum des Arbeitszylinders, in welchen sich dieser Schusskanal öffnet, ein Volumen von 5% oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders , in welchem sich der Schusskanal öffnet, bzw. von 10cm3 oder weniger aufweist.
[14] Deckelventile weisen, naturgemäß, einen Ventildeckel auf, welcher im Zusammen- spiel mit einem zugehörigen Ventilsitz den jeweiligen Schusskanal öffnen und schließen können.
Zu den Deckelventilen zählen insbesondere auch Kolbenventile, bei denen der Ventildeckel von einem Ventilschaft mit einem im Wesentlichen dem Durchmesser des Ventildeckels entsprechenden Ventilschaft getragen wird, sodass insbesondere ein von Seiten des Ventilschafts auf den Ventildeckel wirkender Druck einem von der entgegengesetzten Seite auf den Ventildeckel wirkenden Druck entgegenwirken kann. Auch zählen zu den Deckel- bzw. Kolben ventilen Topfventile, bei denen der Ventildeckel durch den Boden des Topfes gebildet ist, wobei die Topfwand dann den Ventilschaft darstellt und einer Führung bzw. einem Antrieb dienen kann. Kolbenventile und Topfventile sind insoweit sehr ähnlich zueinander und unterscheiden sich eigentlich nur dadurch, dass bei Topfventilen eine innere Ausnehmung bis zu dem Ventilen reicht, während die innere Ausnehmung bei Kolbenventilen nicht so tief reicht oder nicht vorhanden ist.
[15] Zudem wird bei Ventilen definitionsgemäß ein Verschlussteil, nämlich bei Deckelventilen der Ventildeckel, parallel zur Strömungsrichtung des Fluids bewegt, um die jeweiligen Ventile zu öffnen bzw. zu schließen. Hierdurch kann einerseits eine sehr hohe Dichtigkeit und andererseits auch eine schnelles Öffnen und Schließen erreicht werden, da bei geeigneter Ausgestaltung die gesamte Dichtfläche nahezu gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Bei einem Schieber bzw. Steuerkolben ist dies gerade nicht der Fall, weil das Verschlussteil bei Schiebern naturgemäß quer zur Strömungsrichtung bewegt wird, was verhältnismäßig lange Offen- und Schließzeiten bedingt und es schwierig gestaltet, eine hohe Dichtigkeit zu gewährleisten. [16] Zur Erläuterung sei hier betont, dass ein Ventil ein Bauteil zur Absperrung oder
Steuerung des Durchflusses von Fluiden ist, wobei jedoch nicht jedes Absperrorgan als Ventil bezeichnet wird. Armaturen wie Absperrschieber, Absperrklappen und Kugelhähne sind keine Ventile. Bei Ventilen an sich wird ein Verschlussteil, wie z.B. ein Teller bei Tellerventilen, ein Deckel bei Deckelventilen, ein Kolben bei Kolbenventilen oder ein Topf bei Topfventilen, ungefähr parallel zur Strömungslichtung des Fluids bewegt. Die Strömung wird unterbrochen, indem das Verschlussteil mit seiner Dichtfläche an eine passend geformten Öffnung, den Ventil oder Dichtungssitz, gepresst wird. Insofern wird bei Ventilen definitionsgemäß ein Verschlussteil parallel zur Strömungsrichtung des Fluids bewegt. Bei einem Schieber bzw. Steuerkolben ist dies gerade nicht der Fall, da bei diesen Absperrorganen das Verschlussteil naturgemäß quer zur Strömungsrichtung bewegt wird.
[17] An sich ist die Verwendung von auch als Thermoventile bezeichneten Deckelventilen, insbesondere von Kolbenventilen, bei gattungsfremden Kurbelwellenmotoren, und nicht bei Axialkolbenmotoren, mit innerer kontinuierlicher Verbrennung seit 1910 aus der US 972,504 oder seit 1971 aus der US 3,577,729 bzw. seit 1996 aus der US 3, 973, 393 bekannt. Jedoch lassen die dort vorgesehenen, langen Schusskanäle zwischen Brennkammer und Arbeitszylinder hohe Wirkungsgrade in keinster Weise vermuten. Auch lassen die durch die Bauart bedingten Unterschiede in der Länge der Schusskanäle bzw. in den zu den Schusskanälen führenden Strömungsfäden eine gleichförmige Arbeit und mithin einen gleichförmigen Wirkungsgrad dieser Kurbelwellenmotoren nicht erwarten. Anders sieht dieses bei der DE 10 2017 124 411 Al aus, bei welcher unmittelbar in der Brennkammerwand vorgesehene Deckelventile zum Einsatz kommen.
[18] Die zwischen der Brennkammer und den Arbeitszylindem vorgesehenen Schusskanäle verbinden diese, so dass die Deckelventile an sich sowohl als Eingangs ventile für die Arbeitszylinder als auch als Ausgangsventile für die Brennkammer bezeichnet werden können. Wegen dieser Doppelfunktion werden diese Deckelventile auch als Thermoventile bezeichnet.
[19] Da die Deckelventile einem Heißgasstrom ausgesetzt sind, der, je nach konkreter Ausgestaltung durchaus weit über 1.000°C betragen kann, weil die Temperatur an der Brenn kammerwand durchaus ungefähr 2.200°C beträgt, ist es technisch oft nicht umsetzbar, dass die Ventile nicht überhitzen. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass bei diesen hohen Temperaturen Kolben- oder Topfventile sehr geeignet sind, da bei diesen besonders gut die Wärme zunächst über den Ventilschaft abgeführt werden und zusätzlich über den Ventilschaft von außen gekühlt werden können. Die praktischen Versuche haben gezeigt, dass insbesondere Kolbenventile den hohen Temperaturen besser standhalten als beispielsweise anders ausgestaltete Tellerventile. [20] Vorzugsweise weist das Deckelventil, also insbesondere auch das Topf- bzw.
Kolbenventil, einen sich mit einer Komponente in Richtung des Arbeitshubs der Arbeitskolben erstreckenden Ventilschaft auf. Dieses ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung aus Brennkammer, Arbeitszylinder, Schusskanälen und den Deckelventilen. Andererseits lässt sich der Abstand zwischen den Arbeitszylindern minimieren, wenn die Deckel ventile, also insbesondere auch die Topf- bzw. Kolbenventile, einen sich mit einer Komponente entgegen der Richtung des Arbeitshubs der Arbeitskolben erstreckenden Ventilschaft aufweisen, da sie dann in einer Wandung des Arbeitszylinders und die Brennkammer zwischen diesen Deckelventilen angeordnet sein können. [21] Vorzugsweise weist das Kolbenventil einen hohlen Ventil schaft auf, damit der
Ventilschaft von innen gekühlt werden kann, was zu einer guten Kühlung des Kolbenventils führt.
[22] Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Kolbenventil von seinem Ventildeckel ausgehend bis zu einer Ventilführung weniger als 10% des Durchmessers des Ventildeckels zurückspringt, um eine V olumen Vergrößerung zu vermeiden. [23] Es ist von Vorteil, wenn der wenigstens eine Schusskanal ein Schusskanalvolumen von 2% oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders , in welchen sich dieser Schusskanal öffnet, bzw. von 3 cm3 oder weniger bzw. gemeinsam mit dem Totraum des Arbeitszylinders in welchen dieser Schusskanal öffnet, ein Volumen von 3% oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders, in welchen sich dieser Schusskanal öffnet, bzw. von 5 cm3 oder weniger aufweist. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Totraum hinter dem Deckelventil entsprechend klein ist, so dass die vorstehend erläuterten Vorteile dementsprechend auch gut zum Tragen kommen.
[24] Um das Deckelventil sicher in Position halten zu können, während dieses kontrolliert geöffnet und geschlossen wird, kann das Deckelventil mittels wenigstens einer Ventilfeder gegen sein Ventilsitz gedrückt, jedoch desmodromisch geöffnet und auch zum Schließen in Richtung auf den Ventilsitz desmodromisch beschleunigt werden. Hierdurch lassen sich besonders kurze und präzise Verschluss- und Öffenzeiten gewährleisten, wobei der Federdruck dann für eine gute Anpassung an Toleranzen, an thermisch bedingte Ausdehnungseffekte und ähnliches sorgt.
[25] Auch kann die Brennkammer eine Brennkammerwandung aufweisen und das den wenigstens einen der Schusskanäle öffnende und schließende Deckelventil in der
Brennkammerwandung oder, falls eine sich bewegende, beispielsweise rotierende, Brennkammer zu Einsatz kommt, in einer die Brennkammer umgebenden Druckraumwandung sitzen. Auf diese Weise kann ein betriebssicheres Steuern des Ausschusses gewährleistet werden. Vorzugsweise ist das Deckelventil ein Topf- oder Kolbenventil, welches für die Gesamtanordnung besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweist, wie beispielsweise, dass das Kolbenventil besonders gut gekühlt werden kann und den erhöhten Temperaturen somit standhalten kann. [26] Für eine baulich einfache und kostengünstige Umsetzung, können zumindest zwei
Deckelventile in der Brennkammerwandung sitzen und jeweils durch eine gemeinsame Baugruppe gebildete Ventilsitze aufweisen. Vorzugsweise sind die beiden Deckelventile Topf- oder Kolbenventile, welche besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, wie vorstehend bereits im Detail erläutert. [27] Vorzugsweise bildet der gemeinsame Ventilsitz einen Brennkammerboden der
Brennkammerwandung oder einen Druckraumboden der Druckraumwandung, um den Schuss des Arbeitsgases durch die Schusskanäle an der der Luftdüse und Kraftstoffzufuhr gegenüber liegenden Seite der Brennkammer vorzusehen. Da der Schuss an der genannten Seite stattfindet, kann sich zuvor eine gleichmäßig verteilte Temperatur in der Brennkammer bilden, wobei das Brennkammervolumen vollständig ausgenutzt wird.
[28] Vorzugsweise erstreckt sich der Ventilschaft in einen sich von der Brennkammer weg entlang der Zentralachse in Richtung Abtriebswelle erstreckenden bzw. von den Arbeitszylindem aufgespannten Arbeitsraum. Auf diese Weise wird eine V olumenvergrößerung heim Öffnen des Topf- bzw. Kolbenventils auf ein Minimum reduziert bzw. gänzlich verhindert. Außerdem kann so zusätzlich eine einfache Kühlung des Topf- oder Kolbenventils erfolgen, da das Topf- bzw. Kolbenventil im Inneren gekühlt werden kann.
[29] V orteilhafterweise weist der zugehörige Schusskanal hinter dem Deckelventil einen Knick zu dem zugehörigen Arbeitszylinder auf. Bei der Verwendung eines Deckelventils oder insbesondere eines Topf- oder Kolbenventils verläuft die Strömungsrichtung durch den Schusskanal senkrecht zur Öffnungsrichtung des Ventils. Um jedoch einen betriebssicheren Schuss durch das Ventil zu ermöglichen, erscheint der Knick vorteilhaft, da dieser die Strömungs richtung entsprechend umleitet bzw. ihn von dem Ventilschaft wegleitet, sodass betriebssicher die Strömung durch den Schusskanal hindurch mittels des Deckel ventils bzw. des Topf- oder Kolbenventil freigegeben bzw. geschlossen werden kann. [30] Um das Deckelventil vor einem Überhitzen oder gar damit verbundenen Schmelz prozessen zu schützen sowie einen betriebssicheren Lauf des Motors zu gewährleisten, kann das Deckelventil einen wassergefüllten Ventilsitz aufweisen. [31] Es ist besonders vorteilhaft, wenn in jedem der Schusskanäle ein Deckelventil angeordnet ist und die Deckelventile in einer Kreisform zu einander angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine symmetrische Anordnung der Schusskanäle erreicht, welche eine optimierte Durchführung des jeweiligen Schusses durch den jeweiligen Schusskanal ermöglicht, da der Schuss über die Schusskanäle insgesamt sehr gleichmäßig erfolgen kann und so it auch eine betriebssichere Regelung der einzelnen Schusskanäle erzielt wird.
[32] Es ist von Vorteil, wenn das Deckelventil über einen Nockenarm oder eine Nockenscheibe angesteuert ist, da hierdurch die Steuerung des Deckelventils betriebssicher erfolgen kann. Vorzugsweise weist die Nockenscheibe Durchbrechungen auf, welche als Leitungswege, beispielsweise für Öl, das zu Schmier- und/oder Kühlungszwecken genutzt werden kann, genutzt werden können.
[33] Für eine optimale Kraftübertragung und betriebssichere Energieumwandlung kann der Axialkolbenmotor eine Anzahl von V erdichter zylindem mit in diesem hin- und her laufenden V erdichterkolben umfassen, wobei verzugsweise die V erdichterzylinder ebenso wie die Arbeitszylinder um die Zentralachse herum angeordnet sind.
[34] Die Kraftübertragung von den Arbeitskolben kann dadurch bereit gestellt werden, dass jeder der V erdichterkolben über ein Pleuel mit einem Arbeitskolben verbunden ist, wobei der Pleuel vorzugsweise die Abtriebswelle über eine Schwungscheibe mit einer Kurvenbahn antreibt. Hierdurch wird die Kraftübertragung effizient gestaltet. [35] V orteilhafterweise ist zwischen den V erdichterzylindem und der Brennkammer zumindest eine Zuleitung angeordnet, wobei vorzugsweise die Zuleitung und einer von den Arbeitszylindem ausgehende Ableitung über einen Wärmetauscher wechselwirkend miteinander verbunden sind. Hierdurch wird ein Wärmeaustausch bereitgestellt, der den Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors in an sich bekannter Weise anhebt. [36] Vorzugweise weist die Brennkammer eine Kraftstoffzufuhr auf, welche zum
Zuführen des Kraftstoffes dient, damit dieser mit der aus der Luftdüse austretenden Luft zusammengeführt werden kann.
[37] Der Schusskanal ist vorzugsweise ortsfest in Bezug auf den Ventilsitz des
Deckelventils bzw. in Bezug auf den durch den Schusskanal mit dem entsprechenden Deckelventil verbundenen Arbeitszylinder angeordnet. Dieses ermöglicht einen einfachen und kompakten Aufbau des Axialkolbenmotors. [38] Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn dieser ortsfeste Schusskanal zwischen dem Ventilsitz des entsprechenden Deckelventils und dem zuggehörigen Arbeitszylinder angeordnet. Auch dieses ermöglicht einen möglichst kompakten Aufbau des Axi alkolbenmotors mit sehr kurzen Strömungskanälen. [39] Insbesondere kann, wie bereits vorstehend erläutert, das entsprechende Deckelventil unmittelbar in einer Brennkammerwandung sitzen, was dementsprechend kurz Schusskanäle bzw. keine Schusskanäle zwischen der Brennkammer und dem entsprechenden Deckelventil bedingt.
[40] Andererseits ist es denkbar, dass die Brennkammer beweglich, beispielsweise rotierend, ausgebildet bzw. dass zwischen der Brennkammer und dem Deckelventil bzw. den
Deckelventilen ein beweglich, beispielsweise rotierender, Schusskanal angeordnet ist. Dieses bedingt eine thermische Entlastung der Deckelventile, da diese dann nur kurzzeitig direkt dem heißen Arbeitsgas ausgesetzt sind. Die Deckelventile können dann entsprechend in einer Wandung eines die sich bewegende bzw. rotierende Brennkammer bzw. einen den sich bewegenden bzw. rotierenden Schusskanal tragenden Körper wenigstens teilweise umgebenden Druckraums angeordnet sein.
[41] Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
[42] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargesteht sind. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen Axialkolbenmotor in einer Ansicht auf die Brennkammer;
Figur 2 einen Schnitt durch den Axialkolbenmotor nach Fig. 1 entlang der Linie II-II aus
Fig. 1;
Figur 3 eine Vergrößerung der Darstellung nach Fig. 2;
Figur 4 eine perspektivische auf den Steuerkörper nach Fign. 2 und 3;
Figur 5 einen Schnitt durch ein Deckelventil eines alternativen Axialkolbenmotors bei geschlossenem Deckelventil, dessen Ventilschaft dem Arbeitshub des Arbeitskolbens entgegengerichtet ist; und
Figur 6 den Schnitt nach Fig. 6 bei geöffnetem Deckelventil. [43] Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Axialkolbenmotor 10 weist eine kontinuier lich arbeitende Brennkammer 20 sowie sechs Arbeitszylinder 30 und sechs V erdichterzy linder 40 und eine Abtriebswehe 50 auf. Es versteht sich, dass in abweichenden A usführungsformen ohne Weiteres auch andere Zahlen von Arbeitszylindern 30 und V erdichter Zylinder n 40 vorgesehen sein können.
[44] Hierbei sind die Arbeitszylinder 30 jeweils von Zylinderträgem 36 gehalten, welche ihrerseits mit einem Zylinderkopf 37 verbunden sind, der dann auf die Brennkammer 20 trifft.
[45] Die Brennkammer 20 und die Abtriebswehe 50 sind bei diesem Ausführungsbeispiel koaxial zueinander auf einer Zentralachse 11 angeordnet, welche eine Hauptsymmetrieachse des jeweiligen Axialkolbenmotors 10 darstellt.
[46] Die Arbeitszylinder 30 und die V erdichterzylinder 40 sind ebenfalls um die Zentral achse 11 herum rotationssymmetrisch zueinander angeordnet.
[47] In den Arbeitszylindern 30 laufen Arbeitskolben 31 und in den V erdichter Zylindern 40 laufen V erdichterkolben 41 hin- und her. [48] Jeweils ein Arbeitskolben 31 und ein V erdichterkolben 41 sind über ein Pleuel 59 miteinander verbunden, sodass hierdurch unmittelbar Energie von dem jeweiligen Arbeitskolben 31 auf die jeweiligen V erdichterkolben 41 übertragen werden kann. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsbeispielen eine derartige unmittelbare Verbindung zwischen dem Arbeitskolben 31 und dem V erdichterkolben 41 nicht zwingend vorgesehen sein muss, da es letztlich keine Rohe spielt, auf welche Weise verdichtete Luft der Brennkammer 20 zur Verfügung gesteht werden kann. Andererseits ist die vorliegende Anordnung baulich verpackt und energetisch vorteilhaft.
[49] Die Abtriebswelle 50 trägt eine Schwungscheibe 53 mit einer Kurvenbahn 54, welche von Laufrollen 58 umfasst ist, die jeweils an einem der Pleuel 59 angeordnet sind. Auf diese Weise kann die hin- und her Bewegung der Pleuel 59 mit der Drehbewegung der Abtriebswelle 50 gekoppelt werden. Auch hier sind alternative Abtriebe, beispielsweise über eine Taumelscheibe, denkbar.
[50] Der Axialkolbenmotor 10 weist darüber hinaus zwei Wärmetauscher 70 auf, durch welche einerseits eine Zuleitung 71 von einem verdichterseitigen Sammelraum 74 zu der Brennkammer 20 und andererseits Abgas aus einem arbeitskolbenseitigen Sammelrohr 73, welches über Ableitungen 72 mit den Arbeitszylindern 30 verbunden ist, führt. Auf diese Weise kann das Abgas 75 aus den Arbeitszylindem 30 zum Erhitzen der verdichteten Luft aus den V er dichterzy lindem 40 genutzt werden. Die Luft für die V erdichterzylinder 40 wird von diesen aus einer Zuluft 76 in an sich bekannter Weise angesaugt.
[51] Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch mehr als zwei derartiger Zuleitungen 71 bzw. derartiger Wärmerauscher 70 oder lediglich ein Wärmetauscher 70 vorgesehen sein können, wobei hierdurch insbesondere etwaige Verluste über das arbeitskolbenseitige Sammelrohr 73 in an sich bekannter Weise weiter minimiert oder in Kauf genommen werden können. Derartige abweichende Anordnungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. [52] Zwischen den Arbeitszylindem 30 und den Ableitungen 72 sind Auslassventile 32 angeordnet, die in an sich bekannter Weise als Teller ventile ausgebildet sind. Bei dem in Liguren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt die Ansteuerung der Auslassventile 32 hy draulisch sowie über geeignete und schließend wirkende Druckfedem, wobei in abweichenden Ausführungsformen ohne weiteres auch eine mechanische oder pneumatische Ansteuerung vorgesehen sein kann.
[53] In den Arbeitszylindem 30 laufen die Arbeitskolben 31 mit einem Arbeitshub 39 hin und mit einem Rückhub 38 her. Dieser Bewegung folgen die V er dichterkolben 41 dementsprechend.
[54] Darüber hinaus sind zwischen der Brennkammer 20 und den Arbeitszylindem 30 Schusskanäle 21 vorgesehen, die über auch als Thermoventile bezeichnete Deckelventile 60 offen- und schließbar sind, sodass heißes Arbeitsgas aus der Brennkammer 20 gezielt den Arbeitszylindem 30 zugeführt werden und dort seine Arbeit verrichten kann. Das Arbeitsgas wird dann über die Auslassventile 32 von den Arbeitskolben 31 ausgestoßen und gelangt durch die Ableitungen 72 in den Wärmetauscher 70, wo es einen Großteil seiner thermischen Energie an verdichteter Luft aus den V erdichterzy lindem 40 bzw. aus dem verdichterseitigen Sammelraum
74 abgibt und diese erwärmt.
[55] Die verdichtete Luft wird der Brennkammer 20 zugeführt, wobei hier in an sich bekannter Weise nach dem Wärmetauscher 70 noch eine weitere Erwärmung über einen Brenn - kammerträger 28 der durch diese Luft an sich gekühlt werden soll, erfolgen kann. [56] Die Seitenwand 25 der jeweiligen Brennkammer 20 ist bei allen Ausführungs beispielen als keramische Röhre ausgebildet, um auf diese Weise entsprechend Isolation zu dienen, wobei es sich versteht, dass hier auch andere Lösungen vorgesehen sein können.
[57] Die Brennkammer 20 selbst wird einerseits über einen Brenner 15 gespeist, der eine Luftdüse 17 aufweist, sodass die eigentliche Verbrennung in der Brennkammer 20 stattfindet. Der
Kraftstoff wird hierbei über eine Kraftstoffzufuhr 19 aufgegeben. Über eine Heißgasrückführung 16 kann heißes Gas aus der Brennkammer 20 zurück in den Brenner geführt werden.
[58] Durch diese Anordnung kann die Gefahr einer unvollständigen Verbrennung und insbesondere die Gefahr der Bildung von Schadstoffen auf ein Minimum reduziert werden, wobei eine derartige zweistufige Verbrennung in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist. Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen der vorliegende und in den Figuren dargestellte Axialkolbenmotor 10 mit alternativen Brenner anordnungen versehen werden kann, ohne dass hierdurch die Grundfunktionalität und insbesondere die Vorteile vorliegender Erfindung in Frage gestellt werden. [59] Eine Seitenwand 25 und ein Brennkammerboden 23 bilden bei diesem Ausführungs beispiel die Brennkammerwandung 22, wobei hier ggf. auch ein Brennkammerdeckel, in welchem der Brenner 15 und ggf. auch schrägen Zufuhröffnungen mit erhitzter verdichteter Luft angeordnet sind, hinzuzuzählen ist.
[60] Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, dass radial außerhalb der Seitenwand 25 der Brennkammer 20 noch eine Brennkammerisolation 26 vorgesehen ist, die bei diesem
Ausführungsbeispiel durch mehrere, vorzugsweise aus Keramik ausgebildete, Einzelringe 27 dargestellt ist und durch welche die verdichtete Luft an der Seitenwand 25 über die schrägen Zufuhröffnungen im Brennkammerdeckel dem Brenner zugeführt wird, wodurch andererseits eine Kühlung der Seitenwand 25 und andererseits eine weitere Vortemperierung der Luft erzielt werden kann.
[61] Um die Brennkammerisolation 26 ist ein Brennkammerträger 28 angeordnet, der letztlich die bauliche Integration dieser Anordnung gewährleistet.
[62] Der Brennkammerträger 28 und insbesondere auch der Brennkammerhoden 23 sind über eine Wasserkühlung 69 wassergekühlt. Dieses gilt auch für eine Ventilführung 68, entlang welcher die Deckelventile 60 geführt sind. [63] Die Deckelventile 60 weisen jeweils einen Ventilschaft 61 und einen Ventildeckel 63 auf, der in geschlossenem Zustand in einem Ventilsitz 62 sitzt.
[64] Über eine an der Ventilführung 68 sitzende Ventilfeder 64 und eine Abstützung 65, gegen welche die Ventilfeder 64 wirkt, wird bei dem in Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungs- beispiel der Ventildeckel 63 gegen Ventilsitz 62 gezogen, wobei das Deckelventil 60 bei diesem Ausführungsbeispiel als Kolbenventil 60B ausgebildet ist.
[65] Zum Öffnen des Kolbenventils 60B bzw. Deckelventils 60 muss bei diesem Ausführungsbeispiel auf den Ventilschaft 61 eine in Richtung des Ventildeckels 63 wirkende Kraft aufgebracht werden, wobei das Kolbenventil 60B bzw. Deckelventil 60 jeweils in der Ventilführung 68 für die zugehörige Bewegung geführt ist.
[66] Zur Ansteuerung und zum Aufbringen dieser Kraft weist das in Figuren 2 und 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Nockenwelle 55 auf, welche auf der Abtriebswelle 50 sitzt, sodass erstere mit der Drehbewegung der Abtriebswelle 50 synchronisiert ist.
[67] Bei dem in Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel trägt die Nockenwelle 55 einen Steuerkörper 52 mit Durchbrechungen 56, durch welche Schmier- bzw. Kühlmittel, wie beispielsweise Öl, auch zu den Kolben Ventilen 60B bzw. Deckel Ventilen 60 gelangen kann. Die Ventilschäfte 61 der Deckelventile 60 tragen V entilnockenfolger 66, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine Rolle tragen und mit dieser in eine nicht separat bezifferte Kurvenbahn des Steuerkörpers 52 eingreifen können. [68] Der Steuerkörpers 52 und die V entilnockenfolger 66 ist derart ausgestaltet, dass er die Deckelventile 60 bzw. die Kolbenventile 60B sowohl desmodromisch öffnet als auch in ihre Schließrichtung beschleunigt. Das letztendliche Schließen erfolgt dann durch die Ventil feder 64. Dieses ermöglicht sehr kurze Offen- und Schließzeiten, wobei dennoch einem notwendigen Spiel bzw. unvermeidbaren Toleranzen Rechnung getragen werden kann. [69] Statt eines derartigen Steuerkörpers 52 können ggf. auch eine Nockenscheibe oder ein Nockenstab oder ähnliches sowie entsprechend statt der V entilnockenfolger 66 andere geeignete Nockenfolger zur Anwendung kommen.
[70] Die Federkraft der Ventilfedern 64 wird bei dem in Figuren 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel jeweils über einen Stößel 67 von der Abstützung 65 auf den jeweiligen Ventil schaft 61 übertragen, was insbesondere die Montage der Gesamtanordnung erleichtert. Ggf. kann auf einen derartigen separaten Stößel auch verzichtet werden. [71] Bei dem in Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ventilsitze 62 in einem gemeinsamen und nicht separat bezifferten Körper angeordnet. Es versteht sich, dass die die jeweiligen Ventilsitze 62 ggf. auch in einem separaten Körper, die beispielsweise von einem gemeinsamen Träger gehalten werden, angeordnet sein können. [72] Wie unmittelbar ersichtlich sitzen bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestelltem
Axialkolbenmotor 10 die Kolbenventile 60B in der Brennkammerwandung 22 bzw. in dem Brennkammerboden 23 und gewährleisten, dass die Schusskanäle 21 offen- und schließbar sind. Flinter dem Deckelventil 60 bzw. dem Kolbenventil 60B ist ein Knick 24 des Schusskanals 21 vorgesehen, so dass der jeweilige Schuss durch den Schusskanal 21 möglichst wenig behindert wird.
[73] Insbesondere weisen die Schusskanäle 21 jeweils einen Knick 24, durch welchen der Weg des Schusskanals 21 von der Brennkammerwandung 22 bzw. von dem Brennkammerhoden 23 zu dem Arbeitszylinder 30 geprägt ist. Dieser Knick 24 befindet sich von der Brennkammer 20 aus gesehen bei den in Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen hinter den Deckelventilen 60, sodass der jeweilige Ventilschaft 61 geradlinig ausgebildet sein kann.
[74] In Abweichung von herkömmlichen Kolbenmotoren sind die Ventilschäfte 61 der Kolbenventile 60B bei den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen den Ventil schäften der Auslassventile 62 entgegengerichtet ausgerichtet und insbesondere in Richtung des Arbeitshubs 39 der Arbeitskolben, und nicht in Richtung des Rückhubs 38, gerichtet. [75] Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsbeispielen der Knick 24 auch schwächer ausgebildet werden kann, insbesondere wenn die Arbeitszylinder 30 noch dichter an die Zentralachse 11 gesetzt werden. Je nach konkreter Umsetzung können auch die Ventilschäfte 61 mit einem Neigungswinkel geneigt sein, sodass der Knick 24 ebenfalls schwächer ausgebildet sein kann, wodurch etwaige V erminderungen in der Strömung auf ein Minimum reduziert werden können.
[76] Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen die Kolbenventile 60B auch in der Seitenwand 25 der Brennkammer angeordnet sein können, was ggf. jedoch weniger kompakt baut oder aber hinsichtlich der Ansteuerung der Kolbenventile 60B komplexere Anforderung stellt. [77] Auch ist denkbar, dass die Deckelventile 60 bzw. Kolbenventile 60B in einer
Zylinderwandung 33 der Arbeitszylinder 30 sitzen, ähnlich der Auslassventile 32, wie diese in Figuren 5 und 6 exemplarisch dargestellt ist. Auch hier sind die Deckelventile 60 bzw. Kolbenventile 60B stehend ausgebildet, um den Schuss des Arbeitsgases in den jeweiligen Arbeitskolben 31 möglichst wenig zu beeinträchtigen, und erstre3cken sich somit in Richtung einer den Arbeitskolben abgewandten Seite 34 der Arbeitszylinder 30. Bei dieser Ausgestaltung ist dann der Knick 24 des Schusskanals 21, welcher insbesondere dann von der Brennkammer 20 bis zu dem jeweiligen Deckelventil 60 bzw. Kolbenventil 60B reicht, zwischen der Brennkammer 20 und dem Ventilsitz 62 angeordnet, und es kann, wie in Figuren 5 und 6 exemplarisch dargestellt, auf einen Schusskanal 21 zwischen dem Deckelventil 60 bzw. dem Kolbenventil 60B und dem Arbeitszylinder 30 verzichtet werden. [78] Bei dem in Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Nocken 116 über eine nicht näher dargestellte Königswelle mit der Abtriebswelle drehverbunden und somit mit dieser synchronisiert. Dieser Antrieb kann dann auch für die Ansteuerung der Auslassventile 32 genutzt werden.
[79] Flierbei ist an der den Arbeitskolben 31 abgewandten Seite 34 der Arbeitszylinder 30 ein Ventilträger 115 angeordnet, der den Nocken 116 und weitere Baugruppen der entsprechenden V entilan Steuerung trägt. Der Niederhalter 117 hält seinerseits die Ventilfeder 64 nieder, so dass diese das Kolbenventil 60B gegen den Ventilsitz 62 drücken kann.
[80] Auch trägt der Ventil träger 115 einen Hebelträger 112, der seinerseits einen Kipphebel 11 trägt, über welchen der jeweilige Nocken 116 das jeweilige Deckelventil 60 öffnen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Schließen rein durch die Federkraft, wobei es sich versteht, dass in abweichenden Ausführungsformen auch hier eine desmodromische Beschleunigung in Schließrichtung erfolgen kann. Über eine Kalibrierschraube 114 kann die Wechselwirkung zwischen Nocken 116 und Ventilschaft 61 an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. [81] Bei diesem Ausführungsbeispiel reicht in eine Ausnehmung des Kolbenventils 60 B eine Ölkühlung 113, so dass dieses Kolbenventil 60B aktiv mit Öl gekühlt werden kann. Bei dem in Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine aktive Ölkühlung nicht vorgesehen, hier dient umherfliegendes Öl der Kühlung.
[82] Es versteht sich, dass auch bei dem in Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungs- beispiel ähnelnden Ausführungsformen eine aktive Ölkühlung, wie sie anhand der Figuren 5 und 6 exemplarisch dargestellt ist, zur Anwendung kommen kann. Ebenso kann bei dem in Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel auf eine aktive Ölkühlung 113 verzichtet werden, wenn dieses die durch das Kolbenventil 60B ohnehin bedingte Kühlung erlaubt.
[83] Es versteht sich des Weiteren, dass statt der Kolbenventile 60B auch Topfventile, bei denen die Ausnehmung dass bis zu dem Ventildeckel recht, oder auch Kolbenventile ohne eine Ausnehmung zur Anwendung kommen können, wenn dieses thermisch erforderlich bzw. thermisch umsetzbar erscheint.
Bezugszeichenliste:
10 Axialkolbenmotor 54 Kurvenbahn
1 1 Zentral ach se 55 Nockenwelle
15 Brenner 56 Durchbrechung
16 Heißgasrückführung 58 Laufrolle
17 Luftdüse 40 59 Pleuel
19 Kraftstoffzufuhr
60 Deckel ventil
20 Brennkammer 60B Kolbenventil
21 Schusskanal 61 Ventilschaft
22 Brennkammerwandung 45 62 Ventilsitz
23 Brennkammerhoden 63 Ventildeckel
24 Knick des Schusskanals 21 64 Ventilfeder
25 Seitenwand der Brennkammer 20 65 Abstützung
26 Brennkammerisolation 66 V entilnockenfolger
27 Einzelring 50 67 Stößel
28 Brennkammerträger 68 Ventilführung
69 Wasserkühlung
30 Arbeitszylinder
31 Arbeitskolben 70 Wärmetauscher
32 Auslassventil 55 71 Zuleitung
33 Zylinderwandung 72 Ableitung
34 den Arbeitskolben 31 abgewandte 73 arbeitskolbenseitiges Sammelrohr Seite der Arbeitszylinder 30 74 verdichterseitiger Sammelraum
36 Zylinderträger 75 Abgas
37 Zylinderkopf 60 76 Zuluft
38 Rückhub
39 Arbeitshub 111 Kipphebel
112 Hebelträger
40 V erdichterzy linder 113 Ölkühlung
41 V erdichterkolben 65 114 Kalibrierschraube
115 Ventil träger
50 Abtriebswelle 116 Nocken
52 Steuerkörper 118 Niederhalter
53 Schwungscheibe

Claims

Patentansprüche :
1. Axialkolbenmotor (10) mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, umfassend eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer (20), eine Anzahl von Arbeitszylindern (30) mit in diesen hin- und her laufenden Arbeitskolben (31) und eine Abtriebswelle (50), wobei die Brennkammer (20) und die Abtriebswelle (50) koaxial zueinander auf einer Zentralachse (11) und die Arbeitszylinder (30) um die Zentralachse (11) herum angeordnet sind und wobei die Brennkammer (20) über mittels eines Deckelventils (60) offen- und schließbare Schusskanäle (21) mit den Arbeitszylindem (30) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Schusskanäle (21)
(i) über ein als Topf- oder Kolbenventil (60B) ausgebildetes Deckel ventil (60) öffen- und schließbar ist; und/oder
(ii) ein Schusskanalvolumen von 3 % oder weniger des Hubraums des Arbeitszylin ders (30), in welchen sich dieser Schusskanal (21) öffnet, bzw. von 5 cm3 oder weniger aufweist; und/oder
(iii) gemeinsam mit dem Totraum des Arbeitszylinders (30), in welchen sich dieser Schusskanal (21) öffnet, ein Volumen von 5 % oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders (30), in welchen sich dieser Schusskanal (21) öffnet, und/oder von 10 cm3 oder weniger aufweist.
2. Axialkolbenmotor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelventil (60) einen sich mit einer Komponente in Richtung des Arbeitshubs (39) der Arbeitskolben (31) erstreckenden Ventilschaft (61) aufweist.
3. Axialkolbenmotor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenventil (60B) einen hohlen Ventilschaft (61) aufweist und/oder von seinem Ventildeckel (63) ausgehend bis zu einer Ventilführung (68) weniger als 10 % des Durchmessers des Ventildeckels (63) zurückspringt.
4. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schusskanal (21) ein Schusskanalvolumen von 2 % oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders (30), in welchen sich dieser Schusskanal (21) öffnet, bzw. von 3 cm3 oder weniger und/oder gemeinsam mit dem Totraum des Arbeitszylinders (30), in welchen sich dieser Schusskanal (21) öffnet, ein Volumen von 3 % oder weniger des Hubraums des Arbeitszylinders (30), in welchen sich dieser Schusskanal (21) öffnet, bzw. von 5 cm3 oder weniger aufweist.
5. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schusskanal (21) ortsfest in Bezug auf einen Ventilsitz (62) des Deckel ventils
(60) bzw. in Bezug auf den durch den Schusskanal (21) mit dem entsprechenden Deckelventil (60) verbundenen Arbeitszylinder (30), vorzugsweise zwischen dem Ventilsitz (62) des Deckventils (60) und diesem Arbeitszylinder (30), angeordnet ist.
6. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelventil (60) mittels wenigstens einer Ventilfeder (64) gegen seinen
Ventilsitz (62) gedruckt jedoch desmodromisch geöffnet und auch zum Schließen in Richtung auf seinen Ventilsitz (62) desmodromisch beschleunigt wird.
7. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (20) eine Brennkammerwandung (22) oder eine die Brennkammer (20) umgebende Druckraumwandung aufweist und das den wenigstens einen der Schusskanäle (21) öffnende und schließende Deckelventil (60), insbesondere das Topf- oder Kolbenventil (60B), in der Brennkammerwandung (22) bzw. der Druckraumwandung sitzt.
8. Axialkolbenmotor (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Deckelventile (60), insbesondere zwei Kolbenventile (60B), in der Brennkammer wandung (22) bzw. der Druckraumwandung sitzen und jeweils durch eine gemeinsame Baugruppe gebildete Ventilsitze (62) aufweisen.
9. Axialkolbenmotor (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gemein same Ventilsitz (62) einen Brennkammerboden (23) der Brennkammerwandung (22) oder einen Druckraumboden der Druckraumwandung bildet.
10. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschaft (61) sich in einen sich von der Brennkammer (20) weg entlang der Zentralachse (11) in Richtung der Abtriebswelle (50) erstreckenden und/oder von den Arbeitszylindern (30) aufgespannten Arbeitsraum (12) ersteckt.
11. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Deckelventil (60), insbesondere dem Kolbenventil (60B) oder dem Topfventil, der zugehörige Schusskanal (21) einen Knick (24) zu dem zugehörigen
Arbeitszylinder (30) aufweist.
12. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelventil (60) einen wassergekühlten Ventilsitz (62) aufweist.
13. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem der Schusskanäle (21) ein Deckelventil (60) angeordnet ist und die
Deckelventile (60) in einer Kreisform zueinander angeordnet sind.
14. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelventil (60) über einen Nockenarm (51) oder eine Nockenscheibe (52), vorzugsweise mit Durchbrechungen (56), angesteuert ist. 15. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialkolbenmotor (10) eine Anzahl von V erdichterzylindern (40) mit in diesen hin- und her laufenden V erdichterkolben (41) umfasst, wobei vorzugsweise die V erdichterzylinder (40) ebenso wie die Arbeitszylinder (30) um die Zentralachse (11 ) herum angeordnet sind. 16. Axialkolbenmotor (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder
V erdichterkolben (41) über einen Pleuel (59) mit einem Arbeitskolben (31) verbunden ist, wobei der Pleuel (59) vorzugsweise die Abtriebswelle (50) über eine Schwungscheibe (53) mit einer Kurvenbahn (54) antreibt.
17. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den V erdichterzylindern (40) und der Brennkammer (20) zumindest eine Zuleitung (71) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Zuleitung (71) und eine von den Arbeitszylindern (30) ausgehende Ableitung (72) über einen Wärmetauscher (70) wechselwirkend miteinander verbunden sind.
18. Axialkolbenmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (20) eine Kraftstoffzufuhr (19) aufweist
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