AXIALKOLBENMOTOR

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einerseits einen Axialkolbenmotor. Andererseits betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers eines Axialkolbenmotors.

[0002] Axialkolbenmotoren sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und kennzeichnen sich als energiewandelnde Maschinen, welche ausgangsseitig mechanische Rotationsenergie unter Zuhilfenahme wenigstens eines Kolbens bereitstellen, wobei der Kolben eine lineare Schwingbewegung durchführt, deren Ausrichtung im Wesentlichen koaxial zu der Drehachse der Rotationsenergie ausgerichtet ist.

[0003] 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. 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.

[0004] 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.

[0005] Axialkolbenmotoren können darüber hinaus einerseits mit rotierenden Kolben, und entsprechend rotierenden Zylindern, arbeiten, die sukzessive an einer Brennkammer vorbeigeführt werden. Andererseits können Axialkolbenmotoren stationäre Zylinder aufweisen, wobei das Arbeitsmedium dann sukzessive auf die Zylinder entsprechend der gewünschten Belastungsreihenfolge verteilt wird.

[0006] 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 wärmetauschend miteinander gekoppelt sind.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, den Wirkungsgrad eines Axialkolbenmotors zu verbessern.

[0010] Die Aufgabe der Erfindung wird von einem 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, gelöst, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird, der von einem Steuerantrieb angetrieben wird, und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass der Steuerkolben zusätzlich zu der vom Steuertrieb aufgebrachten Kraft an seiner der Brennkammer abgewandten Seite mit einer dem Brennkammerdruck entgegen gerichteten Kompensationskraft beaufschlagt wird.

[0011] Vorteilhafter Weise kann an der Brennkammer mittels einer derartigen zusätzlichen Kompressionskraft eine Abdichtung hinsichtlich des Steuerkolbens wesentlich verbessert werden, wobei zur Abdichtung zu der Brennkammer hin bzw. zu einem den Brennmittelstrom führenden Schusskanal hin dann idealerweise lediglich eine reine Ölabstreifung ausreicht, sodass eine aus der internationalen Patentanmeldung WO 2009/062473 A2 bekannte diesbezügliche Abdichtung wesentlich vereinfacht ist.

[0012] An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass speziell der Steuertrieb vielseitig ausgelegt sein kann.

[0013] Besonders vorteilhaft ist es, dass die vom Steuertrieb aufgebrachte Kraft von der erfindungsgemäß dem Brennkammerdruck entgegengerichteten Kompensationskraft verschieden ist.

[0014] Im Allgemeinen kann der gesamte Steuertrieb wesentlich kompakter gebaut werden, da er im Wesentlichen lediglich Führungskräfte aufnehmen muss. Darüber hinausgehende erforderliche Kräfte können erfindungsgemäß von der Kompensationskraft aufgebracht werden, sodass der Steuertrieb durch Kräfte zum Abdichten am Steuerkolben nicht oder nur in einem zu vernachlässigenden Maße belastet ist. Insbesondere ermöglicht diese Kompensationskraft kürzere Steuerzeiten, da sowohl die Steuerkolben als der Steuertrieb wesentlich leichter aufgebaut werden können, da sie weniger belastet werden.

[0015] Es versteht sich, dass eine derartige Kompensationskraft konstruktiv auf verschiedene Weise aufgebracht werden kann. Eine bevorzugte Ausführungsvariante sieht hierzu vor, dass die Kompensationskraft mechanisch, beispielsweise über Federn, aufgebracht wird, da eine mechanische Anordnung baulich sehr einfach an dem Axialkolbenmotor umgesetzt werden kann.

[0016] Alternativ bzw. kumulativ hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Kompensationskraft hydraulisch, beispielsweise über einen Öldruck, aufgebracht wird. Ein derartiger Öldruck kann beispielsweise über eine Ölpumpe, insbesondere auch über eine separate Ölpumpe, bereitgestellt werden. Der erforderliche Öldruck kann derart gewählt, dass ein üblicherweise am Axialkolbenmotor vorhandener Öldruck zum Erzeugen der Kompensationskraft ausreicht und für diese genutzt werden kann. Allerdings kann auch eine separate Ölpumpe vorgesehen sein.

[0017] Hinsichtlich einer weiteren Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Kompensationskraft kumulativ oder alternativ hierzu pneumatisch, insbesondere über den Verdichterdruck, aufgebracht wird. Diese pneumatische Variante hat besonders den Vorteil, dass der Druck zum Erzeugen der Kompensationskraft ohnehin am Axialkolbenmotor vorliegt und zudem vorteilhafter Weise in etwa dem Brennkammerdruck entspricht, da die eigentliche Arbeit zum Erzeugen des Drucks bereits im Arbeitskolben ausgeführt wird. Insofern braucht lediglich eine kleine Abdichtung vorgesehen sein, die lediglich einen geringen Druckunterschied abdichten braucht. Ergänzend hierzu kann eine Ölpumpe einen entsprechenden Ölfilm erzeugen, wobei diese dann vorteilhaft das Öl in einem separaten Kreislauf führt, damit diese Ölpumpe lediglich einen besonders geringen Gegendruck ausgesetzt ist. Insofern braucht die Ölpumpe dann nicht gegen den Verdichterdruck anzuarbeiten, was nachfolgend noch im Detail erläutert wird.

[0018] Vorteilhafter Weise kann die pneumatisch erzeugte Kompensationskraft mittels eines vorgesehenen Brennmitteldrucks von ca. 30 bar erzeugt werden. Hierzu sollte insbesondere der Steuerraum entsprechend gegen die Atmosphäre oder gegen die übrigen Räume des Axialkolbenmotors abgedichtet werden, sodass lediglich eine Ölabstreifung zur Abdichtung zwischen Brennkammer bzw. einem entsprechenden Schusskanal und dem Steuerraum erforderlich ist. Ggf. kann noch eine ergänzende, aber entsprechend schwach dimensionierte Zusatzdichtung vorgesehen sein.

[0019] Insofern sieht eine weitere Lösung vorliegender Aufgabe einen 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, vor, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird, der von einem Steuertrieb angetrieben wird und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass der Steuerkolben in einem Druckraum angeordnet ist. Dieses kann insbesondere dadurch umgesetzt werden, dass der Steuerraum bzw. die Steuerkammer, also der Raum, in welchem die Steuerkolben und zumindest ein Teil, vorzugsweise die wesentlichen Teile, der Baugruppen des Steuertriebes angeordnet sind, als Druckraum ausgebildet ist.

[0020] In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff "Druckraum" jeden umschlossenen Raum des Axialkolbenmotors, der gegenüber der Umgebung einen deutlichen Überdruck, vorzugsweise von mindestens 10 bar, aufweist.

[0021] Auf Grund der Tatsache, dass der Steuerkolben an sich in einem Druckraum angeordnet ist, ist vorteilhafter Weise keine aufwändige Abdichtung erforderlich, sodass mit weniger Verlusten am Axialkolbenmotor gearbeitet werden kann, wodurch wiederum der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors verbessert werden kann. Aus dem Stand der Technik ist bisher nur bekannt, dass die Brennkammerseite in einem Druckraum vorgesehen ist, jedoch nicht der Steuerkolben.

[0022] Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem 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, gelöst, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird, der von einem Steuertrieb angetrieben wird, und wobei sich der Axialkolbenmotor speziell dadurch auszeichnet, dass der Steuertrieb eine Steuerwelle umfasst, welche den Steuerkolben antreibt und mit einer Wellendichtung zusammenwirkt, welche einerseits mit Verdichterdruck beaufschlagt ist.

[0023] Ist die Wellendichtung einerseits mit Verdichterdruck beaufschlagt, ist im Idealfall keine weitere Abdichtung erforderlich, und der Axialkolbenmotor kann vorteilhafter Weise mit einem geringeren Verlust betrieben werden. Die Wellendichtung dient dann vorzugsweise als Dichtung für einen Druckraum des Axialkolbenmotors, der insbesondere den Verdichterdruck aufweisen kann.

[0024] Es kann bei einer entsprechend ausgestalteten Wellendichtung jedoch auch mit Atmosphärendruck oder mit einem sonstigen Motorendruck, welcher niedriger als der Verdichterdruck ist, gearbeitet werden.

[0025] Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung von einem 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, gelöst, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird, der von einem Steuertrieb angetrieben wird, und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass der Steuerkolben mit Öl benetzt und das den Steuerkolben benetzende Öl in einem separaten Ölkreislauf geführt wird.

[0026] Zwar sind zwei Ölpumpen erforderlich, um das den Steuerkolben benetzende Öl in einem separaten Ölkreislauf führen zu können. Jedoch können die Ölpumpen gegen unterschiedliche Drücke arbeiten. Insofern können sie sehr verlustarm betrieben werden.

[0027] Der Begriff "separat" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass mindestens ein weiterer Ölkreislauf für weitere Bauteile und/oder Bauteilgruppen an dem Axialkolbenmotor existiert.

[0028] Insofern ist es vorteilhaft, wenn der Axialkolbenmotor einen Hauptölkreislauf zur Schmierung und/oder Kühlung von Baugruppen des Axialkolbenmotors umfasst, der von dem separaten Ölkreislauf getrennt ist.

[0029] Um komfortabel und präzise einen Abgleich bzw. eine Kontrolle der Ölstände der beiden Ölkreisläufe vornehmen zu können, ist es von Vorteil, wenn sich der Axialkolbenmotor durch eine öffen- und schließbare Verbindung zwischen dem Hauptölkreislauf und dem separaten Ölkreislauf auszeichnet.

[0030] Je nach konkreter Umsetzung vorliegender Erfindung können der separate Ölkreislauf und der Verdichterdruck derart aufeinander abgestimmt sein, dass diese gemeinsam den vorstehend beschriebenen Kompensationsdruck zum Aufbau der Kompensationskraft bereitstellen.

[0031] Der Axialkolbenmotor kann noch verlustärmer betrieben werden, wenn der Steuerkolben spritzgekühlt ist. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors weiter verbessert werden.

[0032] Eine Kühlung insbesondere des Steuerkolbens gelingt selbst bei extrem hohen Arbeitstemperaturen hervorragend, wenn die Spritzkühlung über Öl erfolgt.

[0033] Um einen kritischen Verlust von Öl am Steuerkolben verhindern zu können, ist es vorteilhaft, wenn an dem Steuerkolben ein Ölabstreifer vorgesehen ist. Insbesondere kann hierdurch ein Abwandern von Öl in die Schusskanäle und in die Arbeitszylinder verhindert werden.

[0034] Des Weiteren wird, um die Aufgabe der Erfindung zu lösen, alternativ oder kumulativ ein Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe, mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe, mit wenigstens einem mit Brennkammerdruck beaufschlagten Bauteil und mit einem Ölkreislauf zur Schmierung vorgeschlagen, wobei der Ölkreislauf einen Motorölkreislauf und einen Druckölkreislauf mit einem vom Motorölkreislauf verschiedenen Druckniveau aufweist. Hierdurch wird, auch entsprechend der vorstehend erläuterten Lösungen zur Aufgabe der Erfindung, der Vorteil umgesetzt, dass in einem jeweiligen Ölkreislauf mit einem verschiedenen Druckniveau die Ölpumpe dieses Kreislaufes, beispielsweise eine Druckölpumpe des Druckölkreislaufes, lediglich den zur Förderung des Öles erforderlichen Gegendruck aufbringen muss und der zur Erreichung eines in diesem Kreislauf aus sonstigen Gründen möglicherweise erforderlichen, den zur Förderung des Öles übersteigenden, höheren Druck nicht durch die Druckölpumpe aufgebracht werden muss.

[0035] Dadurch, dass der Druckölkreislauf Bauteile aufweisen kann, welche gegen einen in der Brennkammer befindlichen Brennkammerdruck arbeiten, ist es entsprechend vorteilhaft, wenn das Druckniveau des Druckölkreislaufes dem Brennkammerdruck entspricht. Alternativ bzw. kumulativ hierzu kann es auch von Vorteil sein, dass das Druckniveau des Druckölkreislaufes einem Verdichterdruck entspricht. Durch ein dem Brennkammerdruck bzw. dem Verdichterdruck entsprechendes Druckniveau des Druckölkreislaufes kann eine an einem mit Brennkammerdruck beaufschlagten Bauteil, beispielsweise an einem Steuerkolben, wirkende Gaskraft pneumatisch weitgehend kompensiert werden. Die Aufgabe, einen Axialkolbenmotor hinsichtlich seines Wirkungsgrades weiter zu verbessern, wird insofern dadurch gelöst, dass eine am Steuerkolben wirkende Kolbenarbeit minimiert und somit die am Axialkolbenmotor abgegebene Arbeit bzw. Leistung bei gleichem Brennstoffeinsatz maximiert wird.

[0036] In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung, "das Druckniveau entspricht einem Druck", auch einen Druckunterschied bis zu 40% zwischen dem Druckniveau und dem Druck, sei es der Verdichterdruck oder sei es der Brennkammerdruck, tolerierend erlaubt. Vorzugsweise jedoch soll eine Druckdifferenz von maximal 7 bar durch die Bezeichnung, "das Druckniveau entspricht einem Druck" erfasst werden. Derartige Druckunterschiede können noch ohne zu große Wirkungsgradverluste von Dichtungen abgefangen werden, die auch höheren Temperaturen standhalten.

[0037] Um bei einer variablen Leistungsabgabe des Axialkolbenmotors diesem wirkungsgradverbessernden Vorteil nicht entgegen zu stehen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Druckölkreislauf bei einer Volllast des Axialkolbenmotors ein Druckniveau größer als 20 bar aufweist. Kumulativ bzw. alternativ wird vorgeschlagen, dass der Druckölkreislauf bei einer Teillast des Axialkolbenmotors ein Druckniveau zwischen 5 bar und 20 bar aufweist. Dieses gewährleistet bei einem großen Teil aller Betriebssituationen ein ausgewogenes Druckverhältnis, durch welches der Wirkungsgrad optimiert wird. Alternativ bzw. kumulativ hierzu wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Druckölkreislauf bei einem Leerlauf des Axialkolbenmotors und/oder bei einem Stillstand des Axialkolbenmotors ein Druckniveau unter 5 bar aufweist. Dieses ermöglicht insbesondere bei diesen Betriebszuständen eine geringe Belastung der entsprechenden Dichtungen, so dass insbesondere auch etwaige Leckströme, die über einen längeren Zeitraum wirksam werden könnten, keine wesentlichen störenden Einflüsse haben. Die Aufrechterhaltung eines Druckes im Druckölkreislauf kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn ein Stop-Start-System einen kurzzeitigen Stillstand des Axialkolbenmotors bewirkt und somit nach einem Starten des Axialkolbenmotors ein Druck im Druckölkreislauf nicht erneut aufgebaut werden muss, da dieser Druck auch bei einem kurzfristigen Stillstand aufrecht erhalten werden kann. In einem lastabhängigen und instationären Betrieb des Axialkolbenmotors kann durch die vorstehend erläuterten Maßnahmen insbesondere der Vorteil umgesetzt werden, dass eine Kompensation des Brennkammerdruckes an einem mit Brennkammerdruck beaufschlagten Bauteil stets dem Brennkammerdruck bzw. dem Lastpunkt des Axialkolbenmotors entspricht. Ein unter verschiedenen Betriebsbedingungen optimierter Wirkungsgrad wird sichergestellt, indem die zur Kompensation des Brennkammerdrucks benötigte Gaskraft an den mit Brennkammerdruck beaufschlagten Bauteilen bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt wird. Eine stets höher ausfallende Gaskraft kann ggf. zu einer Überkompensation des Brennkammerdruckes führen, wodurch wiederum eine nicht oder schwächer wirkungsgradgünstige Verdichterleistung zur Erzeugung des Kompensationsdruckes an der Verdichterstufe abgerufen werden würde.

[0038] Mit "Leerlauf" ist an dieser Stelle der Betriebszustand gemeint, bei welchem die indizierte Leistung des Axialkolbenmotors im Wesentlichen der Reibleistung des Axialkolbenmotors entspricht, also sich die effektive Leistung zu null ergibt.

[0039] Die Aufgabe der Erfindung, einen Axialkolbenmotor hinsichtlich seines Wirkungsgrades, durch die Trennung des Ölkreislaufes in einen Motorölkreislauf und einen Druckölkreislauf, zu verbessern, wird insbesondere ergänzend dadurch gelöst, dass der Motorölkreislauf einen Motorölsumpf und eine Motorölpumpe aufweist und der Druckölkreislauf einen Druckölsumpf und eine Druckölpumpe aufweist. Dies hat den wirkungsgradsteigernden Vorteil, dass die Motorölpumpe und die Druckölpumpe einen für den Motorölkreislauf und den Druckölkreislauf unabhängigen Ölvolumenstrom zur Verfügung stellen kann, und somit der Leistungsbedarf der Motorölpumpe und der Druckölpumpe den Erfordernissen des Motorölkreislaufes und des Druckölkreislaufes entspricht.

[0040] Um das Benetzen der mit Brennkammerdruck beaufschlagten Bauteile, wie etwa des Steuerkolbens und anderer mit dem Steuerkolben in Wechselwirkung stehender Bauteile, sicherzustellen, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass der Druckölsumpf Mittel zum Erfassen eines Ölstandes aufweist. Vorteilhafterweise sind diese Mittel zum Erfassen eines Ölstandes dadurch ausgezeichnet, dass der durch die Mittel zum Erfassen eines Ölstandes ermittelte Ölstand des Druckölsumpfes ein minimaler und/oder ein maximaler Ölstand ist. Dieser Vorteil trägt dazu bei, dass nicht nur eine Mangelschmierung betriebssicher verhindert wird sondern auch dass ein Überfüllen des Druckölkreislaufes und damit einhergehende Effekte wie Ölschäumung, Ölwerfen oder ein anderweitig nicht gewünschter Ölaustritt aus dem Druckölkreislauf verhindert werden.

[0041] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein als Steuerkammer ausgebildeter Druckraum Bestandteil des Druckölkreislaufes ist. Der Vorteil dieser Anordnung ergibt sich daraus, dass die Steuerkammer, welche an der der Brennkammer abgewandten Seite des Steuerkolbens gebildet wird, den auf den Steuerkolben wirkenden Brennkammerdruck, durch das dem Brennkammerdruckniveau entsprechende Druckniveau des Druckölkreislaufes, kompensieren kann.

[0042] Mit "Steuerkammer" wird hierbei ein entsprechender Hohlraum beschrieben, der auf einer der Brennkammer abgewandten Seite des Steuerkolbens oder der Steuerkolben angeordnet ist. Die der Brennkammer abgewandte Seite definiert sich zusätzlich hierzu durch die Bewegungsrichtung des Steuerkolbens. Somit entspricht die der Brennkammer abgewandte Seite der Seite des Steuerkolbens, auf welcher ein aufgebrachter Gasdruck in seiner Resultierenden dem auf den Steuerkolben wirkenden Brennkammerdruck entgegensteht. In der Steuerkammer können auch weitere Baugruppen, die mit dem oder den Steuerkolben wechselwirken, wie beispielsweise steuernd wirksame Kurvenscheiben oder Lageranordnungen, vorgesehen sein. Insofern beinhaltet der Druckölkreislauf des Ölkreislaufes ggf. auch Teile des oder der Steuerkolben, wobei das zur Schmierung des Steuerkolbens umlaufende Öl nach Benetzen der an dem Steuerkolben befindlichen Reibpaarungen in diese Steuerkammer fließen und von hier aus in einem Ölsumpf gesammelt werden kann.

[0043] Um den wirkungsgradoptimierenden Vorteil der Kompensation eines an verschiedenen Bauteilen wirkenden Brennkammerdrucks umzusetzen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Druckölkreislauf über eine Ladeleitung mit wenigstens einem Zylinder der Verdichterstufe verbunden ist. Die Verwendung einer derartigen Ladeleitung bringt den Vorteil, dass stets ein Druckniveau im Druckölkreislauf betriebssicher und einfach bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden kann, welcher in ähnlicher Höhe auch in der Brennkammer vorliegt. Zweckmäßig und vorteilhaft wird ein über diese Ladeleitung betriebspunktabhängig gesteuerter bzw. geregelter Druckaufbau zur Verfügung gestellt.

[0044] Um den Erfordernissen wechselnder Lastpunkte des Axialkolbenmotors gerecht zu werden, wird vorgeschlagen, dass zwischen wenigstens einem Zylinder der Verdichterstufe und dem Druckölkreislauf ein Ladeventil angeordnet ist, um einen betriebspunktabhängig gesteuerten bzw. geregelten Druckaufbau zur Verfügung zu stellen. Dieses Ladeventil kann insbesondere in der vorstehend bereits beschriebenen Ladeleitung vorgesehen sein.

[0045] Dem regelungstechnischen Aufwand wird das Ladeventil vorzugsweise dadurch gerecht, dass das Ladeventil schaltbar ausgeführt ist, insbesondere dadurch dass das Ladeventil über den Verdichterdruck schaltbar ausgeführt ist. Hierzu kann das Ladeventil mit der Verdichterstufe wirkverbunden sein und eine entsprechende Steuereinrichtung mit Mitteln zum Schalten aufweisen.

[0046] In einer geeigneten Ausführungsform kann das Ladeventil beispielsweise ein elektrisch oder elektronisch betätigtes oder aber auch ein pneumatisch betätigtes Ventil sein. So kann das Ladeventil mittelbar durch ein Steuergerät bzw. durch die Steuereinrichtung betätigt werden oder aber auch unmittelbar durch den am Ventil anliegenden Verdichterdruck. Übersteigt der Verdichterdruck beispielsweise einen bestimmten Wert, kann das Ladeventil öffnen und die Verdichterstufe mit dem Druckölkreislauf verbunden werden, wodurch es zu einer Aufladung des Druckölkreislaufes mit verdichteter Luft oder einem sonstigen in der Verdichterstufe vorhandenen Medium kommt.

[0047] Entsprechend den im Betrieb des Axialkolbenmotors vorliegenden Lastpunkten kennzeichnet sich das Ladeventil vorteilhaft dadurch aus, dass das Ladeventil bei einem Ladedruck von 5 bar, bevorzugter bei 10 bar, am bevorzugtesten bei 30 bar schaltet. Dies hat den Vorteil, dass im Druckölkreislauf ein Druck zur Verfügung gestellt werden kann, welcher zur Kompensation eines an einem Bauteil wirkenden Brennkammerdruckes erforderlich ist oder diesem weitestgehend entspricht. Ferner wird durch das oben beschriebene Ladeventil wirksam ein Entweichen des Druckes aus dem Druckölkreislauf verhindert, sofern der Verdichterdruck unter ein Druckniveau fällt, welches im Druckölkreislauf vorliegt. Vorteilhaft kann ein Ladeventil als ein pneumatisches, druckgesteuertes Mehrwegeventil ausgeführt sein, so dass eine aktive Steuerung des Ladeventils möglich ist.

[0048] Es ist darüber hinaus auch denkbar, dass das Ladeventil ein Rückschlagventil, insbesondere ein druckgesteuertes Rückschlagventil, ist. Dieses ermöglicht eine baulich besonders einfache Schaltung des Ladeventils, ohne dass weitere Maßnahmen notwendig sind.

[0049] Die Verwendung eines durch eine Verdichterstufe das Axialkolbenmotors bereitgestellten Druckes, wobei eine zur Aufbringung dieses Druckes bereitgestellte Luft oder ein bereitgestelltes Brennmittel bei einer Verdichtung aus Umgebungsbedingungen heraus in der Regel ein über den Umgebungsbedingungen stehendes Temperaturniveau aufweist, kann zur Folge haben, dass ein Druckabfall nach einer Drosselstelle, wie sie ein Ventil darstellt, oder eine Kühlung an einer Wandung der Ladeleitung eine Kondensation eines Fluides zur Folge haben kann. Als weitere Ausgestaltung des Druckölkreislaufes wird daher vorgeschlagen, dass zwischen dem Ladeventil und dem Druckölkreislauf ein Ölabscheider angeordnet ist.

[0050] Da sich ein an diesem Ölabscheider abgeschiedenes Öl bereits auf hohem Druckniveau befindet, wird ferner vorgeschlagen, dass ein Ablauf des Ölabscheiders mit dem Druckölsumpf verbunden ist.

[0051] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Ladeventil und dem Druckölkreislauf ein Wasserabscheider angeordnet ist. Hierdurch kann möglicherweise in der verdichteten Luft befindlicher Wasserdampf bereits vor Einleiten dieser Druckluft wirkungsvoll ausgeschieden werden, so dass ein Auskondensieren des Wasserdampfes im Druckölkreislauf verhindert wird und hierüber die Lebensdauer des Axialkolbenmotors nicht durch auftretende Korrosion begrenzt wird. Auch kann für den Fall eines Rückströmens von der Druckölleitung zur Verdichterstufe hin ein Verlust von Öl aus dem Druckölkreislauf wirksam verhindert werden, wenn, wie vorgeschlagen, ein Ölabscheider verwendet wird und ein Ablauf des Ölabscheiders das abgeschiedene Öl dem Druckölkreislauf wieder zuführt. Mittels des Ölabscheiders können insbesondere auch Schäden am Axialkolbenmotor verhindert werden, welche in der Verdichterstufe durch Selbstzündung von ölhaltiger Luft hervorgerufen werden könnten.

[0052] Eine wirkungsgradgünstige Verwendung eines gegenüber dem Motorölkreislauf höheren Druckniveaus im Druckölkreislauf kann durch das bestehende Druckgefälle zu einer höheren Ölleckage aus dem Druckölkreislauf in den Motorölkreislauf führen. Um den wirkungsgradsteigernden Vorteil eines Druckölkreislaufes dauerhaft während des ganzen Betriebes des Axialkolbenmotors aufrecht zu erhalten, ist es daher zweckmäßig, dass zwischen dem Druckölsumpf und der Druckölpumpe sowie zwischen dem Motorölsumpf bzw. der Motorölpumpe und der Druckölpumpe ein Ausgleichsventil angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Unterschreiten eines minimalen notwendigen Ölstandes im Druckölsumpf dadurch verhindert werden kann, dass die Druckölpumpe Öl aus dem Motorölsumpf bezieht, so lange bis der Ölstand des Druckölsumpfes ein Maximum erreicht, mindestens aber ein Minimum überschreitet. Diese wirkungsgraderhaltende Ausgestaltung des Ölkreislaufes wird ferner dadurch umgesetzt, dass das Ausgleichsventil den Mitteln zum Erfassen eines Ölstandes wirkverbunden ist.

[0053] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Ausgleichventil mit einer Steuereinrichtung wirkverbunden ist. Eine derartige Steuereinrichtung kann beispielsweise ein Steuergerät des Axialkolbenmotors sein, in welchem Kennfelder oder Algorithmen abgelegt sind, nach welchen ebenfalls ein Verbinden des Druckölkreislaufes mit dem Motorölkreislauf erfolgen soll, um ein Ausgleich des Ölstandes im Druckölkreislauf zu erreichen. Folglich kann das Ausgleichsventil unmittelbar mit den Mitteln zum Erfassen eines Ölstandes oder aber mittelbar über eine Steuereinrichtung mit den Mitteln zum Erfassen eines Ölstandes verbunden sein.

[0054] Denkbar ist auch, dass die Steuereinrichtung das Ausgleichsventil nicht nur über den Ölstand im Druckölkreislauf, sondern auch über die Temperatur oder eine andere Kenngröße, wie etwa einem Notlaufsignal oder einem Wartungssignal, ansteuert, um beispielsweise ein Austauschen des im Druckölkreislauf befindlichen Öls zu erreichen.

[0055] Die Verwendung eines gegenüber dem Motorölkreislauf höheren Druckniveaus im Druckölkreislauf ist dann energetisch besonders vorteilhaft, wenn das Ausgleichsventil vorzugsweise in einem ersten Betriebszustand den Druckölsumpf mit der Druckölpumpe verbindet und in einem zweiten Betriebszustand den Motorölsumpf oder die Motorölpumpe mit der Druckölpumpe verbindet. Dies hat den Vorteil, den Wirkungsgrad durch Verwendung des Druckölkreislaufes dahingehend sicherzustellen, dass lediglich bei geringen Druckdifferenzen zwischen dem Motorölkreislauf und dem Druckölkreislauf diese beiden Teilkreisläufe verbunden werden, sodass die Leistungsaufnahme der Druckölpumpe durch eine Überwindung eines hohen Druckunterschiedes nicht zu Wirkungsgradeinbußen führt.

[0056] Für eine wirkungsgraderhaltende Ausgestaltung des Ausgleichsventils wird kumulativ hierzu vorgeschlagen, dass der erste Betriebszustand der Teillast und/oder der Volllast des Axialkolbenmotors entspricht und der zweite Betriebszustand dem Leerlauf und/oder einem Stillstand des Axialkolbenmotors entspricht. Diese Ausgestaltung des Ausgleichsventils stellt sicher, dass das Ausgleichsventil nur bei geringen Druckunterschieden zwischen dem Motorölkreislauf und dem Druckölkreislauf geschaltet wird, um ein Rücklaufen des Öls aus dem Druckölkreislauf in den Motorölkreislauf wegen eines negativen Druckgefälles wirksam zu verhindern. Eine Entleerung des Druckölkreislaufes könnte ggf. durch Mangelschmierung den Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors erheblich verschlechtern.

[0057] Alternativ bzw. kumulativ wird daher darüber hinaus vorgeschlagen, dass zwischen dem Motorölsumpf und dem Ausgleichsventil oder zwischen der Motorölpumpe und dem Ausgleichsventil ein als Rückschlagventil ausgebildetes Rücklaufventil angeordnet ist. Mittels dieses Rücklaufventils kann weiterhin vorteilhaft ein unbeabsichtigtes Entleeren des Druckölkreislaufes bei einer Fehlfunktion des Ausgleichsventils verhindert werden.

[0058] Insbesondere wird dementsprechend vorgeschlagen, dass das Rücklaufventil eine Strömungsrichtung vom Motorölkreislauf zum Druckölkreislauf aufweist.

[0059] Die Sicherungsfunktion des Rückschlagventils wird in dieser Anordnung vorteilhaft dadurch umgesetzt, dass hierdurch ein weiteres Befüllen des Druckölkreislaufes bei einem positiven Druckgefälle möglich ist, ein Entleeren bei negativem Druckgefälle jedoch unterbunden wird.

[0060] Für die Umsetzung eines wirkungsgradverbesserten Axialkolbenmotors wird zudem dementsprechend ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe vorgeschlagen, wobei ein Brennmittelstrom von der Brennkammer unter Brennkammerdruck zum Zylinder der Expanderstufe über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird und der Axialkolbenmotor einen Ölkreislauf zur Schmierung aufweist und wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass der Ölkreislauf in einen Motorölkreislauf und in einen Druckölkreislauf aufgeteilt wird und mit Brennkammerdruck beaufschlagte Bauteile des Axialkolbenmotors durch den Druckölkreislauf geschmiert werden.

[0061] Zusätzlich hierzu wird vorgeschlagen, dass der auf den Steuerkolben wirkende Brennkammerdruck durch ein in einer Steuerkammer bestehendes und dem Brennkammerdruck entsprechenden Druckniveau kompensiert wird.

[0062] Diese vorgeschlagenen Verfahren für einen Axialkolbenmotor tragen wiederum zu einer Wirkungsgradverbesserung des Axialkolbenmotors bei, indem einerseits die beiden Teilkreisläufe des Ölkreislaufes jeweils für sich genommen auf einem minimal erforderlichen Druckniveau arbeiten und somit die Leistungsaufnahme der in diesen Teilkreisläufen befindlichen Ölpumpen bedarfsgerecht, minimal und damit wirkungsgradoptimiert ist. Andererseits wird durch die Kompensation eines Brennkammerdruckes an den mit Brennkammerdruck beaufschlagten Bauteilen insbesondere an dem mit Brennkammerdruck beaufschlagten Steuerkolben eine nicht dem Wirkungsgrad des Kreisprozesses dienliche Kolbenarbeit an dem Steuerkolben verhindert bzw. minimiert, sodass der thermodynamische Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors maximiert wird.

[0063] Vorteilhaft kann das dem Brennkammerdruck entsprechende Druckniveau in der Steuerkammer durch die Verdichterstufe bereitgestellt werden. Dies bringt den Vorteil, dass ein zusätzliches Aggregat bzw. eine zusätzliche Baugruppe zur Erzeugung eines entsprechenden Druckniveaus nicht erforderlich ist und weiterhin hat dies den Vorteil, dass der durch die Verdichterstufe bereitgestellte Druck bzw. das Druckniveau auch in einer Größenordnung liegt, welche dem zu kompensierenden Brennkammerdruck entspricht.

[0064] Vorzugsweise wird bei Unterschreiten eines minimalen Ölstandes in einem Druckölsumpf der Druckölkreislauf mit Öl aus dem Motorölkreislauf befüllt. Dies hat den Vorteil, dass stets ausreichend Öl zur Schmierung der durch Brennkammerdruck beaufschlagten Bauteile zur Verfügung steht, indem durch den erhöhten Druck aus dem Druckölkreislauf austretendes Öl durch Öl aus dem Motorölkreislauf ersetzt wird. Hierfür kann der Druckölkreislauf mit dem Motorölkreislauf insbesondere bei Leerlauf und/oder bei Stillstand des Axialkolbenmotors verbunden werden, da dann die Druckunterschiede verhältnismäßig gering sind. Eine hohe, zu überbrückende Druckdifferenz zwischen dem Druckölkreislauf und dem Motorölkreislauf kann durch dieses vorgeschlagene Verfahren vorteilhaft umgangen werden, indem die Entnahme von Öl aus dem Motorölkreislauf insbesondere dann erfolgt, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Motorölkreislauf und dem Druckölkreislauf minimal ist, so dass die durch diese Druckdifferenz bewirkte Leistungsaufnahme der zwei Druckölpumpen minimal ist und hierüber der Gesamtwirkungsgrad des Axialkolbenmotors maximiert wird.

[0065] Alternativ oder ergänzend zu dem letztgenannten Verfahren kann der Druckölkreislauf mit dem Motorölkreislauf bei einem Druckunterschied kleiner als 5 bar zwischen dem Druckölkreislauf und dem Motorölkreislauf verbunden werden. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass der Druckölkreislauf mit Öl aus dem Motorölkreislauf befüllt werden kann, wenn ein Druckunterschied zwischen dem Motorölkreislauf und dem Druckölkreislauf, unabhängig von der Drehzahl des Axialkolbenmotors, einen Wert angenommen hat, bei welchem die Überwindung des zum Befüllen des Druckölkreislaufes nötigen Druckunterschiedes eine minimale Leistungsaufnahme der dazu verwendeten Ölpumpe erfordert. Somit kann der Druckölkreislauf auch während des Betriebes des Axialkolbenmotors betriebssicher bei günstigen Wirkungsgraden befüllt werden.

[0066] Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft verschiedene Axialkolbenmotoren und deren Baugruppen dargestellt sind.

[0067] Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Axialkolbenmotors zur Erläuterung des allgemeinen technologischen Hintergrunds der Erfindung;

Figur 2

eine schematische Aufsicht auf den Axialkolbenmotor nach Fig. 1;

Figur 3

eine schematische Aufsicht auf einen zweiten Axialkolbenmotor in ähnlicher Darstellung wie Fig. 2 zur Erläuterung des allgemeinen technologischen Hintergrunds der Erfindung;

Figur 4

eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Axialkolbenmotors in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 zur Erläuterung des allgemeinen technologischen Hintergrunds der Erfindung;

Figur 5

eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Axialkolbenmotors mit einem Vorbrennertemperatursensor und zwei Abgastemperatursensoren zur Erläuterung des allgemeinen technologischen Hintergrunds der Erfindung;

Figur 6

eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Axialkolbenmotors mit einer als Druckraum ausgebildeten Steuerkammer, einem Ausschnitt des Ölkreislaufes und eine alternative Ausgestaltung der Steuerkolben;

Figur 7

eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Axialkolbenmotors mit einer als Druckraum ausgebildeten Steuerkammer, einem Ausschnitt des Ölkreislaufes und eine alternative Ausgestaltung der Steuerkolben;

Figur 8

eine schematische Darstellung eines Ölkreislaufes für einen Axialkolbenmotor mit einem Druckölkreislauf;

Figur 9

eine schematische Darstellung eines Flansches für einen Wärmeübertrager mit einer hierin angeordneten Matrize zur Aufnahme für Rohre eines Wärmeübertragers;

Figur 10

eine schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils mit einer Ventilfeder und einer Prallfeder; und

Figur 11

eine weitere schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils mit einer Ventilfeder und einer Prallfeder.

[0068] Der in Figuren 1 und 2 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.

[0069] Die Brennkammer 210 weist zwei voneinander verschiedene Verbrennungslufteingänge (hier nicht dargestellt) auf, um das Aufgeben von Verbrennungsluft in die Brennkammer 210 besonders gut variieren und einstellen zu können. Insbesondere kann hierdurch der LambdaWert außerordentlich gut an dem Axialkolbenmotor 201 eingestellt werden, wodurch die Verbrennung innerhalb der Brennkammer 210 sehr exakt und schnell an Echtzeit-Leistungsanforderungen des Axialkolbenmotors 201 angeglichen werden kann. Vorteilhafter Weise kann über die zwei Verbrennungslufteingänge auch unterschiedlich temperierte Verbrennungsluft in die Brennkammer 210 eingeleitet werden, wodurch die Verbrennung einfacher kontrolliert werden kann.

[0070] Ein Arbeitsmediumstrom bzw. Brennmittelstrom innerhalb eines der Schusskanäle 215 von der Brennkammer 210 zu dem jeweiligen Arbeitszylinder 220 hin wird mittels eines Steuerkolbens (hier nicht explizit gezeigt) gesteuert, der von einem Steuertrieb (hier nicht explizit gezeigt) angetrieben wird.

[0071] Vorteilhafter Weise wird der Steuerkolben neben der vom Steuertrieb aufgebrachten Kraft zusätzlich noch mit einer einem Brennkammerdruck entgegen gerichteten Kompensationskraft beaufschlagt, sodass der Steuertrieb konstruktiv besonders einfach ausgeführt werden kann. Die Kompensationskraft kann pneumatisch anhand des vorliegenden Verdichterzylinderdrucks konstruktiv mit besonders geringem Aufwand erzeugt werden.

[0072] Insbesondere die Abdichtung an dem jeweiligen Steuerkolben kann außergewöhnlich einfach vorgenommen werden, wenn sich der Steuerkolben in einem Druckraum befindet, in welchem ähnliche Druckverhältnisse vorliegen wie in der Brennkammer 210. Idealerweise wird hierbei eine ausreichende Dichtigkeit bereits mittels einer reinen Ölabstreifung erzielt.

[0073] Der Steuerkolben wird auch hierzu stets mit Öl benetzt, wodurch er zugleich geschmiert und gekühlt wird, wobei der Steuerkolben hierbei vorzugsweise spritzgekühlt wird. Zum Abstreifen des Öls ist der Steuerkolben mit einem hier nicht näher gezeigten Ölabstreifer versehen, mittels welchem das Öl in einen separaten Ölkreislauf zurückgeführt werden kann.

[0074] Um die bewegten Massen auch hinsichtlich des vorliegenden Steuerkolbens vorteilhaft reduzieren zu können, ist der Steuerkolben zumindest hinsichtlich seines Kolbenschaftes aus Aluminium hergestellt. Im Bereich des Kolbenbodens besteht der Steuerkolben brennkammerseitig jedoch aus einer Eisenlegierung, um selbst sehr hohen Brennmitteltemperaturen besser standhalten zu können.

[0075] Alternativ kann der Steuerkolben auch aus einer Stahllegierung hergestellt sein, sodass Festigkeits- und/oder Steifigkeitsprobleme sowie thermische Schwierigkeiten noch unwahrscheinlicher auftreten können als hinsichtlich einer Aluminiumlegierung.

[0076] 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.

[0077] Nachdem das Arbeitsmedium in dem Arbeitszylinder 220 seine Arbeit geleistet und den Arbeitskolben 230 entsprechend belastet hat, wird das Arbeitsmedium aus dem Arbeitszylinder 220 über Abgaskanäle 225 ausgestoßen. An den Abgaskanälen 225 sind nicht dargestellte Temperatursensoren vorgesehen, welche die Temperatur des Abgases messen.

[0078] 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.

[0079] Die Wärmeübertrager 270 dienen dazu Brennmittel, welches in den Verdichterzylindern 260 durch die Verdichterkolben 250 verdichtet und durch eine Druckleitung 255 zu der Brennkammer 210 geleitet wird, vorzuwärmen. Die Verdichtung erfolgt dabei in an sich bekannter Weise, indem Zuluft über Zuleitungen 257 (exemplarisch beziffert) von den Verdichterkolben 250 angesaugt und in den Verdichterzylindern 260 verdichtet wird. Hierzu finden an sich bekannte und ohne Weiteres entsprechend einsetzbare Ventilsysteme Anwendung.

[0080] Wie unmittelbar aus Figur 2 ersichtlich, weist der Axialkolbenmotor 201 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.

[0081] 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.

[0082] Besonders bevorzugt erfolgt die Aufgabe von Wasser in den Verdichterzylinder 260 während eines Saughubes des entsprechenden Verdichterkolbens 250, was eine isotherme Verdichtung bzw. eine einer isothermen Verdichtung möglichst angenäherte Verdichtung bedingt. Wie unmittelbar ersichtlich umfasst ein Arbeitszyklus des Verdichterkolbens 250 jeweils einen Saughub und einen Verdichtungshub, wobei während des Saughubs Brennmittel in den Verdichterzylinder 260 gelangt, welcher dann während des Verdichtungshubes komprimiert, also verdichtet, und in die Druckleitung 255 gefördert wird. Durch die Aufgabe von Wasser während des Saughubes kann eine gleichförmige Verteilung des Wassers auf betrieblich einfache Weise gewährleistet werden.

[0083] Ebenso ist es denkbar, bereits den Kraftstoff entsprechend zu temperieren, wobei dieses nicht zwingend notwendig ist, da die Kraftstoffmenge im Bezug auf die Verbrennungsluft in der Regel verhältnismäßig gering ist und somit sehr schnell auf hohe Temperaturen gebracht werden kann.

[0084] Ebenso kann die Aufgabe von Wasser in dieser Ausgestaltung in die Druckleitung 255 erfolgen, wobei innerhalb des Wärmetauschers durch eine geschickte Umlenkung der Strömung sich das Wasser gleichmäßig mit dem Brennmittel vermischt. Auch kann der Abgaskanal 225 für die Aufgabe von Wasser oder einem anderen Fluid, wie Kraftstoff oder Mittel zur Abgasnachbehandlung, gewählt werden, um eine homogene Durchmischung innerhalb des Wärmeübertragers 270 zu gewährleisten. Die Ausgestaltung des gezeigten Wärmeübertragers 270 erlaubt weiterhin die Nachbehandlung des Abgases im Wärmeübertrager selbst, wobei durch die Nachbehandlung freigesetzte Wärme unmittelbar dem in der Druckleitung 255 befindlichen Brennmittel zugeführt wird. Im Auslass 227 ist ein nicht dargestellter Wasserabscheider angeordnet, welcher das im Abgas befindliche kondensierte Wasser dem Axialkolbenmotor 201 für eine erneute Aufgabe zurückführt. Der Wasserabscheider kann in Verbindung mit einem Kondensator ausgeführt werden. Weiterhin ist die Verwendung bei ähnlich ausgeführten Axialkolbenmotoren möglich, wobei die übrigen vorteilhaften Merkmale an dem Axialkolbenmotor 201 oder an ähnlichen Axialkolbenmotoren auch ohne Verwendung eines Wasserabscheiders im Auslass 227 vorteilhaft sind.

[0085] Der in Figur 3 dargestellte Axialkolbenmotor 301 entspricht in seinem Aufbau und in seiner Funktionsweise im Wesentlichen dem Axialkolbenmotor 201 nach Figuren 1 und 2. Aus diesem Grunde wird auf eine Detailbeschreibung verzichtet, wobei in Figur 3 ähnlich wirkende Baugruppen auch mit ähnlichem Bezugszeichen versehen sind und lediglich in der ersten Ziffer voneinander abweichen. Auch der Axialkolbenmotor 301 weist eine zentrale Brennkammer 310 auf, aus welcher über Schusskanäle 315 (exemplarisch beziffert) Arbeitsmedium im Arbeitszylinder 320 entsprechend der Arbeitsfolge des Axialkolbenmotors 301 geleitet werden kann. Das Arbeitsmedium wird, nachdem es seine Arbeit geleistet hat, über Abgaskanäle 325 jeweils Wärmeübertragern 370 zugeführt.

[0086] Hierbei weist der Axialkolbenmotor 301 in Abweichung von dem Axialkolbenmotor 201 je einen Wärmeübertrager 370 für genau zwei Arbeitszylinder 320 auf, wodurch sich die Länge der Kanäle 325 auf ein Minimum reduzieren lässt. Wie unmittelbar ersichtlich, sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Wärmeübertrager 370 teilweise in den Gehäusekörper 305 des Axialkolbenmotors 301 eingelassen, was zu einer noch kompakteren Bauweise als die Bauweise des Axialkolbenmotors 201 nach Figuren 1 und 2 führt. Hierbei ist das Maß, wie weit die Wärmeübertrager 370 in den Gehäusekörper 305 eingelassen werden können, durch die Möglichkeit der Anordnung weiterer Baugruppen, wie beispielsweise einer Wasserkühlung für die Arbeitszylinder 220 begrenzt.

[0087] Auch der in Figur 4 dargestellte Axialkolbenmotor 401 entspricht im Wesentlichen den Axialkolbenmotoren 201 und 301 nach Figuren 1 bis 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 Figuren 1 und 2 geschehen ist.

[0088] Der Axialkolbenmotor 401 umfasst ebenfalls einen Gehäusekörper 405, an welchem eine kontinuierlich arbeitende Brennkammer 410 mit zwei Verbrennungslufteingängen (hier nicht abgebildet), 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.

[0089] Die Schusskanäle 415 können mittels hier nicht weiter gezeigten Steuerkolben geöffnet oder verschlossen werden. Angetrieben und gesteuert werden die Steuerkolben durch jeweils einen Steuertrieb, wobei auf jeden der Steuerkolben zusätzlich noch eine Kompensationskraft wirkt, welche einem Brennkammerdruck entgegen gerichtet ist. Die Steuerkolben sind zudem in einem Druckraum angeordnet, in welchem ein Druck eingestellt ist, der im Wesentlichen dem Brennkammerdruck entspricht. Hierdurch gelingt eine besonders einfache Abdichtung an dem jeweiligen Steuerkolben in Gestalt einer Ölabstreifung. Eine ausreichende Menge an Öl wird an den Steuerkolben gewährleistet, indem jeder der Steuerkolben ständig mit Öl spritzgekühlt wird. Somit ist neben der Kühlung stets für eine gute Schmierung und Abdichtung an dem jeweiligen Steuerkolben gesorgt. Die Steuerkolben sind in Leichtbauweise aus Aluminium ausgebildet und weisen zumindest brennkammerseitig einen Brennschutz aus Eisen auf, wodurch sie sehr temperaturstabil ausgelegt sind.

[0090] 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 Figuren 1 und 2 (siehe insbesondere Figur 2) angeordnet sind. Das Arbeitsmedium verlässt die Wärmeübertrager 470 durch Auslässe 427 (exemplarisch beziffert).

[0091] In den Arbeitszylindern 420 bzw. den Verdichterzylindern 460 sind jeweils Arbeitskolben 430 bzw. Verdichterkolben 450 angeordnet, welche über eine starre Pleuelstange 435 mit einander verbunden sind. Die Pleuelstange 435 umfasst in an sich bekannter Weise eine Kurvenbahn 440, welche auf einem Abstandhalter 424 vorgesehen ist, welcher letztlich eine Abtriebswelle 441 antreibt.

[0092] 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.

[0093] 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.

[0094] Die Ventile 482 und 485 können je nach Betriebszustand des Axialkolbenmotors 401 geöffnet oder geschlossen werden. So ist es beispielsweise denkbar, eines der Ventile 485 zu schließen, wenn der Axialkolbenmotor 401 weniger Brennmittel benötigt. Ebenso ist es denkbar, sämtliche Ventile 485 in derartigen Betriebssituationen teilweise zu schließen und diese als Drossel wirken zu lassen. Der Überschuss an Brennmittel kann dann dem Brennmittelspeicher 480 bei geöffnetem Ventil 482 zugeführt werden. Letzteres ist insbesondere auch dann möglich, wenn der Axialkolbenmotor 401 im Schubbetrieb läuft, d. h. überhaupt kein Brennmittel benötigt sondern über die Abtriebswelle 441 angetrieben wird. Der durch die in einer derartigen Betriebssituation auftretende Bewegung der Verdichterkolben 450 bedingte Überschuss an Brennmittel kann dann ebenfalls ohne Weiteres in den Brennmittelspeicher 480 gespeichert werden.

[0095] 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.

[0096] 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.

[0097] In einer dem Axialkolbenmotor 401 alternativen Ausführungsform kann auf den Ringkanal 456 verzichtet werden, wobei dann - ggf. über ein Ringkanalteilstück - die Auslässe der Verdichterzylinder 460 entsprechend der Zahl der Druckleitungen 455 zusammengefasst werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann es ggf. sinnvoll sein, lediglich eine der Druckleitungen 455 bzw. nicht sämtliche Druckleitungen 455 mit dem Brennmittelspeicher 480 zu verbinden bzw. verbindbar vorzusehen. Eine derartige Ausgestaltung bedingt zwar, dass im Schubbetrieb nicht sämtliche Verdichterkolben 450 den Brennmittelspeicher 480 befüllen können. Andererseits steht dann für die Brennkammer 410 ohne weitere regelungs- bzw. steuerungstechnische Maßnahmen ausreichend Brennmittel zur Verfügung, dass eine Verbrennung aufrecht erhalten werden kann. Parallel hierzu wird der Brennmittelspeicher 480 über die übrigen Verdichterkolben 450 befüllt, so dass entsprechend Brennmittel bevorratet und insbesondere für Start- bzw. Anfahr- oder Beschleunigungsphasen unmittelbar zur Verfügung steht.

[0098] 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. Vorzugsweise ist hierbei eine Druckregelung vorgesehen, die für den ersten Brennmittelspeicher 480 eine erste Druckuntergrenze und eine erste Druckobergrenze und für den zweiten Brennmittelspeicher (hier nicht gezeigt) eine zweite Druckuntergrenze und eine zweite Druckobergrenze festlegt, innerhalb derer ein Brennmittelspeicher 480 mit Drücken beladen wird, wobei die erste Druckobergrenze unter der zweiten Druckobergrenze und die erste Druckuntergrenze unter der zweiten Druckuntergrenze liegt. Speziell kann die erste Druckobergrenze kleiner oder gleich der zweiten Druckuntergrenze eingestellt werden.

[0099] In den Figuren 1 bis 4 nicht dargestellt sind Temperatursensoren zur Temperaturmessung des Abgases bzw. in der Brennkammer. Als derartige Temperatursensoren kommen alle Temperatursensoren in Frage, die betriebssicher Temperaturen zwischen 800 °C und 1.100 °C messen können. Insbesondere wenn die Brennkammer eine Vorbrennkammer und eine Hauptbrennkammer umfasst, kann über derartige Temperatursensoren auch die Temperatur der Vorbrennkammer gemessen werden. Insoweit können die vorstehend beschriebenen Axialkolbenmotoren 201, 301 und 401 jeweils über die Temperatursensoren derart geregelt werden, dass die Abgastemperatur bei Verlassen der Arbeitszylinder 220, 320, 420 ungefähr 900 °C und - falls vorhanden - die Temperatur in der Vorbrennkammer ungefähr 1.000 °C beträgt.

[0100] Bei dem gemäß der Darstellung nach der Figur 5 gezeigten weiteren Axialkolbenmotor 501 sind derartige Temperatursensoren jeweils als Eingangssensoren in Gestalt eines Vorkammertemperatursensors 592 und zweier Abgastemperatursensoren 593 einer Brennkammerregelung (hier nicht explizit gezeigt) vorhanden und entsprechend schematisch dargestellt.

[0101] 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 Betriebszustände an dem weiteren Axialkolbenmotor 501 regeln zu können.

[0102] 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.

[0103] 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.

[0104] Die Brennkammer 510 hat zwei hier nicht näher gezeigte Verbrennungslufteingänge. Unterschiedlich temperierte Verbrennungsluft für diese zwei Verbrennungslufteingänge können mittels entsprechend vorgeschalteter Wärmeübertrager (hier nicht explizit dargestellt) bereitgestellt werden, beispielsweise indem eine erste Verbrennungsluft im Kreuz- und/oder Gegenstrom zu einem Abgas durch den Wärmeübertrager geführt wird, eine zweite Verbrennungsluft für den zweiten Verbrennungslufteingang jedoch nicht.

[0105] Innerhalb der Brennkammer 510 können Brennmittel sowohl gezündet als auch verbrannt werden, wobei die Brennkammer 510 mit Brennmitteln in der vorstehend beschriebenen Weise beschickt werden kann. Vorteilhafterweise arbeitet der weitere Axialkolbenmotor 501 mit einer Zweistufenverbrennung, wozu die Brennkammer 510 den vorstehend schon erwähnten Vorbrenner 517 und einen Hauptbrenner 518 aufweist. In den Vorbrenner 517 und in den Hauptbrenner 518 können Brennmittel eingespritzt werden, wobei insbesondere in den Vorbrenner 517 auch ein Anteil einer Verbrennungsluft des Axialkolbenmotors 501 eingeleitet werden kann, der speziell in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als 15% der gesamten Verbrennungsluft betragen kann.

[0106] 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.

[0107] 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 bereits mit Verbrennungsluft vermischt werden bzw. sind.

[0108] Die Hauptdüse 511 ist im Wesentlichen parallel zu einer Hauptbrennrichtung 502 der Brennkammer 510 ausgerichtet. Darüber hinaus ist die Hauptdüse 511 koaxial zu einer Symmetrieachse 503 der Brennkammer 510 ausgerichtet, wobei die Symmetrieachse 503 parallel zur Hauptbrennrichtung 502 liegt.

[0109] 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.

[0110] In den Hauptbrenner 518 wird bei diesem Ausführungsbeispiel ohne weitere Luftzufuhr Brennstoff bzw. Kraftstoff aus der Hauptdüse 511 eingespritzt, wobei der Brennstoff in dem Hauptbrenner 518 bereits vorerhitzt und idealerweise thermisch zerlegt werden kann. Hierzu wird die der die Hauptdüse 511 durchströmenden Brennstoffmenge entsprechende Verbrennungsluftmenge in einen Brennraum 526 hinter dem Vorbrenner 517 bzw. dem Hauptbrenner 518 eingeleitet, wozu eine separate Verbrennungsluftzufuhr 504 vorgesehen ist, die in den Brennraum 526 mündet.

[0111] Die separate Verbrennungsluftzufuhr 504 ist hierzu an eine Prozessluftzufuhr 521 angeschlossen, wobei von der separaten Verbrennungsluftzufuhr 504 eine weitere Verbrennungsluftzufuhr 522 mit Verbrennungsluft versorgt werden kann, welche hierbei einen Löcherkranz 523 mit Verbrennungsluft versorgt. Der Löcherkranz 523 ist hierbei der Aufbereitungsdüse 512 zugeordnet. Insofern kann der mit der Aufbereitungsdüse 512 eingespritzte Brennstoff zusätzlich mit Prozessluft vermischt in den Vorbrenner 517 bzw. in die konische Kammer 513 des Hauptbrenners 518 eingespritzt werden.

[0112] Des Weiteren umfasst die Brennkammer 510, insbesondere der Brennraum 526, eine keramische Baugruppe 506, welche vorteilhafter Weise luftgekühlt ist. Die keramische Baugruppe 506 umfasst hierbei eine keramische Brennkammerwand 507, welche wiederum von einem profilierten Rohr 508 umgeben ist. Um dieses profilierte Rohr 508 erstreckt sich eine Kühlluftkammer 509, die über eine Kühlluftkammerzufuhr 524 mit der Prozessluftzufuhr 521 verbunden ist.

[0113] Die an sich bekannten Arbeitszylinder 520 führen entsprechende Arbeitskolben 530, die jeweils mittels Pleuelstangen 535 mit Verdichterkolben 550 mechanisch verbunden sind.

[0114] Die Pleuelstangen 535 umfassen in diesem Ausführungsbeispiel Pleuellaufräder 536, welche entlang einer Kurvenbahn 540 laufen, während die Arbeitskolben 530 bzw. die Verdichterkolben 550 bewegt werden. Hierdurch wird eine Abtriebswelle 541 in Rotation versetzt, welche mit der Kurvenbahn 540 mittels eines Antriebskurvenbahnträgers 537 verbunden ist. Über die Abtriebswelle 541 kann eine durch den Axialkolbenmotor 501 erzeugte Leistung abgegeben werden.

[0115] 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 Wassers 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.

[0116] Hierdurch können gegebenenfalls Abgase in einem oder mehreren hier nicht dargestellten Wärmeübertragern wesentlich tiefer abgekühlt werden, wenn die Prozessluft über einen oder mehrerer derartiger Wärmeübertrager vorgewärmt und als Brennmittel zur Brennkammer 510 geführt werden soll, wie dies beispielsweise bereits in den vorstehend erläuternden Ausführungsbeispielen hinsichtlich der Figuren 1 bis 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.

[0117] 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.

[0118] 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.

[0119] Insofern kann das aus der Brennkammer 510 ausströmende Arbeitsmedium über wenigstens einen Schusskanal 515 sukzessive wenigstens zwei Arbeitszylindern 520 zugeführt werden, wobei je Arbeitszylinder 520 ein Schusskanal 515 vorgesehen ist, der über einen Steuerkolben 531 geschlossen und geöffnet werden kann. Vorteilhafter Weise hat der Steuerkolben 531 voneinander abweichende Öffen- und Schließzeiten, wobei der Steuerkolben 531 idealerweise schneller geschlossen als geöffnet werden kann. Insofern kann der Betrieb des Axialkolbenmotors 501 außerordentlich flexibel an unterschiedliche Erfordernisse angepasst werden.

[0120] Die Anzahl der Steuerkolben 531 des weiteren Axialkolbenmotors 501 ist von der Anzahl der Arbeitszylinder 520 vorgegeben. Ein Verschließen des Schusskanals 515 geschieht hierbei über den Steuerkolben 531 auch mit seinem Steuerkolbendeckel 532. Angetrieben wird der Steuerkolben 531 mittels eines Steuertriebs mit einer Steuerkolbenkurvenbahn 533, wobei ein Abstandhalter 534 für die Steuerkolbenkurvenbahn 533 zu der Antriebwelle 541 vorgesehen ist, der insbesondere auch einer thermischen Entkopplung dient. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel des weiteren Axialkolbenmotors 501 kann der Steuerkolben 531 eine im Wesentlichen axial gerichtete Hubbewegung 543 durchführen. Jeder der Steuerkolben 531 ist hierzu mittels nicht weiter bezifferter Gleitsteine, die in der Steuerkolbenkurvenbahn 533 gelagert sind, geführt, wobei die Gleitsteine jeweils einen Sicherungsnocken aufweisen, der in einer nicht weiter bezifferten Führungsnut hin und her läuft und ein Drehen in dem Steuerkolben 531 verhindert.

[0121] Vorteilhafter Weise wird der Steuerkolben 531 neben der vom Steuertrieb aufgebrachten Kraft zusätzlich noch mit einer einem Brennkammerdruck entgegen gerichteten Kompensationskraft beaufschlagt, sodass der Steuertrieb konstruktiv besonders einfach ausgeführt werden kann. Die Kompensationskraft wird pneumatisch anhand des vorliegenden Verdichterzylinderdrucks konstruktiv mit besonders geringem Aufwand erzeugt.

[0122] Insbesondere die Abdichtung an dem jeweiligen Steuerkolben 531 kann außergewöhnlich einfach vorgenommen werden, wenn sich der Steuerkolben 531 in einem Druckraum befindet, in welchem ähnliche Druckverhältnisse vorliegen wie in der Brennkammer 510. Idealerweise wird hierbei eine ausreichende Dichtigkeit bereits mittels einer reinen Ölabstreifung erzielt.

[0123] Um die bewegten Massen auch hinsichtlich des vorliegenden Steuerkolbens 531 vorteilhaft reduzieren zu können, weist der Steuerkolben 531 ebenfalls Querverstrebungen auf und ist zumindest hinsichtlich seines Kolbenschaftes aus Aluminium hergestellt. Im Bereich des Kolbenbodens besteht der Steuerkolben 531 brennkammerseitig jedoch aus einer Eisenlegierung, um selbst sehr hohen Brennmitteltemperaturen besser standhalten zu können.

[0124] Alternativ kann der Steuerkolben 531 auch aus einer Stahllegierung hergestellt sein, sodass Festigkeits- und/oder Steifigkeitsprobleme sowie thermische Schwierigkeiten noch unwahrscheinlicher auftreten können als hinsichtlich einer Aluminiumlegierung.

[0125] 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.

[0126] Weiterhin sind die mit Brennmittel in Kontakt stehenden Oberflächen des Steuerkolbens 531 verspiegelt bzw. mit einer spiegelnden Beschichtung versehen, so dass ein über Wärmestrahlung auftretender Wärmeeintrag in die Steuerkolben 531 minimiert wird. Auch die weiteren mit Brennmittel in Kontakt stehenden Oberflächen der Schusskanäle 515 und der Brennkammer 510 sind in diesem Ausführungsbeispiel (ebenfalls nicht dargestellt) mit einer Beschichtung mit erhöhtem spektralen Reflexionsgrad versehen. Dieses gilt insbesondere für den Brennkammerboden (nicht explizit beziffert) aber auch für die keramische Brennkammerwand 507. Es versteht sich, dass diese Ausgestaltung der mit Brennmittel in Kontakt stehenden Oberflächen auch unabhängig von der übrigen Ausgestaltungsmerkmalen in einem Axialkolbenmotor vorliegen können. Es versteht sich, dass in abgewandelten Ausführungsformen auch weitere Baugruppen verspiegelt sein können oder aber auf die vorgenannten Verspiegelungen zumindest teilweise verzichtet werden kann.

[0127] Die Schusskanäle 515 und die Steuerkolben 531 können konstruktiv besonders einfach bereitgestellt werden, wenn der weitere Axialkolbenmotor 501 einen Schusskanalring 539 aufweist. Der Schusskanalring 539 weist hierbei eine Mittelachse auf, um welche konzentrisch herum insbesondere die Teile der Arbeitszylinder 520 und der Steuerkolbenzylinder angeordnet sind. Zwischen jedem Arbeitszylinder 520 und Steuerkolbenzylinder ist ein Schusskanal 515 vorgesehen, wobei jeder Schusskanal 515 räumlich mit einer Ausnehmung (hier nicht beziffert) eines Brennkammerbodens 548 der Brennkammer 510 verbunden ist. Insofern kann das Arbeitsmedium aus der Brennkammer 510 heraus über die Schusskanäle 515 in die Arbeitszylinder 520 hinein gelangen und dort Arbeit verrichten, mittels welcher auch die Verdichterkolben 550 bewegt werden können. Es versteht sich, dass je nach konkreter Ausgestaltung noch Beschichtungen und Einsätze vorgesehen sein können, um insbesondere den Schusskanalring 539 bzw. sein Material vor einem direkten Kontakt mit korrosiven Verbrennungsprodukten oder mit zu hohen Temperaturen zu schützen. Der Brennkammerboden 548 wiederum kann auch 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.

[0128] 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 6 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.

[0129] Abschließend sei noch angemerkt, dass eine Wasseraufgabe in den Brennmittelkreislauf des Axialkolbenmotors 501 auch an anderen Bereichen des Axialkolbenmotors 501 erfolgen kann, beispielsweise in die vorliegende Brennkammer 510 hinein, speziell in die Vorbrennkammer und/oder Hauptbrennkammer der Brennkammer 510 hinein. Idealerweise wird eine solche Wasseraufgabe mittels einer Brennkammerregelung geregelt, etwa wenn hierdurch die Abgastemperatur geregelt werden soll.

[0130] Die in Figuren 6 und 7 dargestellten weiteren Axialkolbenmotoren entsprechen im Wesentlichen dem Axialkolbenmotor 501, so dass diesbezüglich auf eine erneute Erläuterung der Wirkungs- und Arbeitsweise verzichtet wird. Wesentlicher Unterschied zwischen den Axialkolbenmotoren aus den Figuren 6 und 7 einerseits und dem Axialkolbenmotor 501 andererseits ist die Kühlung des über die zylindrische Kammer 1314 mit Brennmittel beschickten Brennraumes 1326, die bei den dargestellten Axialkolbenmotoren ergänzend über Wasser erfolgt. Es versteht sich, dass eine derartige oder ähnliche Wasserkühlung auch bei dem Axialkolbenmotor 501 bzw. den anderen hier dargestellten Axialkolbenmotoren vorgesehen sein kann. Hierzu weisen beide Axialkolbenmotoren jeweils eine Wasserkammer 1309A auf, welche den Brennraum 1326 umgibt und über eine Zufuhrleitung mit flüssigem Wasser gespeist wird. Hierzu wird über die nicht bezifferte Zufuhrleitung jeweils Wasser mit Brennkammerdruck zugeführt.

[0131] Dieses Wasser wird über Stichkanäle jeweils einem Ringkanal 1309D aufgegeben, der mit einem Stahlrohr (nicht beziffert) in Kontakt steht, das seinerseits das profilierte Rohr 1308 des jeweiligen Brennraumes 1326 umgibt und derart dimensioniert ist, dass sowohl zwischen dem profilierten Rohr 1308 und dem Stahlrohr einerseits als auch zwischen dem Stahlrohr und dem die Stichkanäle aufweisenden Gehäuseteil andererseits jeweils ein Ringspalt (nicht beziffert) verbleibt und dass die beiden Ringspalten über das dem Ringkanal 1309D abgewandte Ende des Stahlrohres miteinander verbunden sind. Es versteht sich hierbei, dass die Rohre auch aus einem anderen Material als aus Stahl gebildet sein können.

[0132] Oberhalb der profilierten Rohre 1308 sind bei den dargestellten Axialkolbenmotoren jeweils weitere Ringkanäle 1309E vorgesehen, die einerseits mit dem jeweilig radial innen liegenden Ringspalt verbunden sind und andererseits sich über Kanäle 1309F zu einer Ringdüse (nicht beziffert) öffnen, die in den jeweiligen Brennraum 1326 führt. Die Ringdüse ist hierbei axial zur Brennkammerwand bzw. zur keramischen Brennkammerwand 1307 ausgerichtet, so dass das Wasser die keramische Brennkammerwand 1307 auch brennkammerseitig schützen kann.

[0133] Es versteht sich, dass das Wasser auf seinem Weg von der Zufuhrleitung zu der Brennkammer 1326 jeweils verdampfen und dass das Wasser ggf. mit weiteren Zusätzen versehen sein kann. Auch versteht es sich, dass das Wasser ggf. aus dem Abgas des jeweiligen Axialkolbenmotors wiedergewonnen und wiederverwendet werden kann.

[0134] Der im Übrigen im Wesentlichen den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entsprechende Axialkolbenmotor umfasst einem Brennraum 1326, Steuerkolben 1331, Schusskanälen 1315 und Arbeitskolben 1330. Der um die Symmetrieachse 1303 rotationssymmetrisch angeordnete Brennraum 1326 weist, wie vorstehend beschrieben, eine keramische Baugruppe 1306 mit einer keramischen Brennkammerwand 1307 und einem profilierten Stahlrohr 1308 auf. Entlang der Symmetrieachse 1303 ergibt sich die Hauptbrennrichtung 1302 in welcher Brennmittel in Richtung der Schusskanäle 1315 und Arbeitszylinder 1320 strömt. Der Brennraum 1326 ist zum Arbeitszylinder 1320 durch die parallel zur Symmetrieachse 1303 angeordneten Steuerkolben 1331 abgegrenzt. Durch die oszillierende Bewegung der Steuerkolben 1331 entlang ihrer Längsachsen 1315B wird periodisch jeweils ein zu einem Steuerkolben gehöriger Schusskanal 1315 freigegeben, sobald der in dem Arbeitszylinder 1320 befindliche Arbeitskolben 1330 eine Bewegung in Richtung seines oberen Totpunktes ausführt oder bereits im oberen Totpunkt steht. Der Schusskanal 1315 weist die Symmetrieachse 1315A auf, entlang welcher eine Leitfläche 1332A ausgerichtet ist. Die zu dieser Symmetrieachse 1315A parallel ausgerichtete Leitfläche 1332A fluchtet somit mit einer Wandung des Schusskanals 1315, sobald der Steuerkolben 1331 sich in seinem unteren Totpunkt befindet, und ermöglicht hierdurch eine umlenkungsfreie Strömung des Brennmittels in Richtung des Arbeitszylinders 1320. Eine Leitflächendichtfläche 1332E ist wiederum parallel zur Leitfläche 1332A ausgerichtet, so dass diese Leitflächendichtfläche 1332E annähernd mit der Leitfläche 1332A abschließt, sobald der Steuerkolben 1331 seinen oberen Totpunkt erreicht hat. Die zylindrische Mantelfläche des Steuerkolbens 1331 schließt weiterhin mit einer Schaftdichtfläche 1332D ab und vergrößert hiermit die Dichtwirkung zwischen dem Brennraum 1326 und dem Arbeitszylinder 1320. Der Steuerkolben 1331 weist zudem eine Prallfläche 1332B auf, welche annähernd rechtwinklig zur Symmetrieachse des Schusskanals 1315A ausgerichtet ist. Diese Ausrichtung erfolgt somit annähernd normal zur Strömungsrichtung des Brennmittels, wenn dieses aus dem Brennraum 1326 austritt und in den Schusskanal 1315 eintritt. Folglich wird dieser Teil des Steuerkolbens 1331 möglichst gering durch einen Wärmestrom belastet, da die Prallfläche 1332B eine minimale Oberfläche zum Brennraum 1326 aufweist.

[0135] Der Steuerkolben 1331 wird über die Steuerkolbenkurvenbahn 1333 gesteuert. Diese Steuerkolbenkurvenbahn 1333 beinhaltet nicht notwendiger Weise ein sinusförmig ausgeprägtes Profil. Eine von einer Sinusform abweichende Steuerkolbenkurvenbahn 1333 erlaubt es, den Steuerkolben 1331 für eine definierte Zeitspanne im jeweiligen oberen oder unteren Totpunkt zu halten und hierdurch einerseits bei geöffnetem Schusskanal 1315 den Öffnungsquerschnitt möglichst maximal zu halten und andererseits die thermische Beanspruchung der Steuerkolbenoberflächen während des Öffnens und des Schließens des Schusskanals in Folge einer kritischen Strömungsgeschwindigkeit des Brennmittels möglichst niedrig zu halten, indem zum Zeitpunkt des Öffnens eine maximal mögliche Öffnungsgeschwindigkeit über die Ausgestaltung der Steuerkolbenkurvenbahn 1333 gewählt wird.

[0136] Auch weist das in die Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel einen im Steuerkolben 1331 befindlichen Steuerkolbenölraum 1362, welcher die Steuerkolbendichtung 1363 mit Öl bedient bzw. aus der Steuerkolbendichtung 1363 zurücldließendes Öl wieder aufnimmt. Der Steuerkolbenölraum 1362 wird gespeist über den Druckölkreislauf 1361. Die Unterseite des Steuerkolbens 1331 zeigt in Richtung der als Druckraum ausgebildeten Steuerkammer 1364. Zugleich sammelt die Steuerkammer 1364 aus dem Steuerkolben 1331 und dem Druckölkreislauf 1361 austretendes Öl. Auch können optional die inneren Kühlkanäle 1345 über den Druckölkreislauf 1361 anstatt über einen Wasserkreislauf mit Öl beschickt werden, um die Unterseite des Brennraumes 1326 zu kühlen.

[0137] Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind eine erste Steuerkammerdichtung 1365 und eine zweite als Radialwellendichtring ausgeführte Steuerkammerdichtung 1366 vorgesehen, welche die möglicherweise unter höherem Druck befindliche Steuerkammer 1364 gegenüber dem unter annäherndem Umgebungsdruck befindlichen Rest des Axialkolbenmotors abdichten. Die erste Steuerkammerdichtung 1365 und zweite Steuerkammerdichtung 1366 dichten die Steuerkammer 1364 über eine Dichthülse 1367 ab. Diese Dichthülse 1367 sitzt mittels eines Pressverbandes auf einer rotierenden zentralen Welle des Axialkolbenmotors, welche teilweise den Druckölkreislauf 1361 beinhaltet. Wie unmittelbar ersichtlich kann die Dichthülse 1367 auch in einer anderen Art und Weise mit der rotierenden Welle verbunden werden. Denkbar ist auch eine stoffschlüssige Verbindung oder eine zusätzliche Dichtung zwischen der Welle und der Dichthülse 1367. Wie weiterhin unmittelbar ersichtlich sitzen diese Dichtungen auf einem verhältnismäßig geringen Radius, so dass Wirkungsgradverluste minimiert werden können. Ebenso befinden sich diese Dichtungen in einem verhältnismäßig kühlen Bereich des Axialkolbenmotors, so dass hier konventionelle Dichtungen zur Anwendung kommen können.

[0138] Die Figur 7 zeigt auch eine weitere Ausgestaltung der zur Abdichtung der Schusskanäle 1315 dienenden Steuerkolbenoberflächen. Hierin wird deutlich, dass die Prallfläche 1332B nicht zwangsläufig eine ebene Fläche sein muss, sondern auch einen Ausschnitt aus einer Kugel-, Zylinder- oder Kegeloberfläche und somit beispielsweise rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse 1303 ausgebildet sein kann. Auch die Leitfläche 1332A und die Leitflächendichtfläche 1332E können abweichend von einer Ebene ausgebildet sein. Die Figur 7 zeigt hierbei eine Ausgestaltung der Leitfläche 1332A und der Leitflächendichtfläche 1332E, wobei diese Flächen zumindest in einer Schnittebene eine abgewinkelte Gerade darstellen.

[0139] Auch sind die in dieser Ausführungsform dargestellten Oberflächen des Steuerkolbens 1331, wie etwa die Leitfläche 1332A oder die Prallfläche 1332E, sowie die Dichtflächen, wie die Leitflächendichtfläche 1332E oder die Schaftdichtfläche 1332D, verspiegelt, um durch Wärmestrahlung auftretende Wärmeverluste über den Steuerkolben zu unterbinden bzw. zu minimieren. Die aufgebrachte Verspiegelung dieser Oberflächen kann darüber hinaus auch aus einer keramischen Beschichtung bestehen, welche die Wärmeleitfähigkeit bzw. den Wandwärmeübergang zum Steuerkolben herabsetzt. Ebenso wie die Oberflächen des Steuerkolbens 1331 ist die Oberfläche des Brennkammerbodens 1348 (exemplarisch gezeigt in Figur 6) verspiegelt, um einen Wandwärmeverlust zu minimieren. An der Unterseite des Brennkammerbodens 1348 befindet sich zusätzlich zur Kühlung innere Kühlkanäle, welche optional mit Wasser oder Öl Wärme aus dem Brennraum 1326 abführen.

[0140] Die in der Figur 7 dargestellte Kühlkammer 1334 des Steuerkolbens 1331 ist teilweise mit einem bei Betriebstemperatur des Axialkolbenmotors flüssig vorliegenden Metall, bei diesem Ausführungsbeispiel Natrium, gefüllt, welches durch Konvektion und Wärmeleitung Wärme von den Oberflächen des Steuerkolbens abführen und an das im Druckölkreislauf 1361 befindliche Öl weitergeben kann.

[0141] Der den Steuerkolben 1331 mit Öl versorgende Druckölkreislauf 1361 ist schematisch in Figur 8 dargestellt. Hierin wird die Verschaltung des Motorölkreislaufes 2002 mit dem Druckölkreislauf 2003 und der Verdichterstufe 2011 innerhalb des Ölkreislaufes 2001 dargestellt. Der über das Ladeventil 2016 und Ausgleichsventil 2026 abschließbare Druckölkreislauf 2003 beinhaltet im Wesentlichen einen Druckölsumpf 2022, aus welchem die Druckölpumpe 2021 über den zweiten Zulauf 2033 und dem gemeinsamen Zulauf 2034 Öl ansaugen und über die zweite Zuleitung 2025 der Steuerkammer 2023 zur Verfügung stellen kann. Durch den Ölrücklauf 2031wird sodann der Ölkreislauf geschlossen, indem das rücklaufende Öl durch diesen Ölrücklauf 2031 dem Druckölsumpf 2022 wieder zugeführt wird. Sofern der Druckölkreislauf 2003 gegenüber seiner Umgebung abgeschlossen ist, benötigt die Druckölpumpe 2021 lediglich eine minimale Leistungsaufnahme zur Förderung des Öls. Es werden hierbei lediglich die durch das Umwälzen des Öls im Druckölkreislauf 2003 hervorgerufenen Strömungsverluste über die Pumpenleistung aufgebracht. Die zur Kompensation eines auf den Steuerkolben 1331 wirkenden Brennkammerdruckes benötigte Kraft wird über einen durch die Verdichterstufe 2011 aufgebrachten Druck kompensiert. Die Verdichterstufe 2011 ist hierzu über den Zulauf 2035 und die Druckleitungen 2015 und 2030 ebenfalls mit der Steuerkammer 2023 verbunden. Das Ladeventil 2016 befindet sich zwischen der Zuleitung 2035 und der Druckleitung 2015, um den Druckölkreislauf 2003 gegenüber der Verdichterstufe 2011 abzugrenzen, sobald keine weitere Aufladung des Druckölkreislaufes 2003 erforderlich ist. Das Ladeventil 2016 ist hierbei als Mehrwegeventil ausgeführt. Die Ansteuerung des Ladeventils 2016 erfolgt zudem über die Steuerleitung 2036, welche ebenfalls mit der Verdichterstufe 2011 über den Zulauf 2035 verbunden ist. Die Steuerung erfolgt in einer Ausführungsform derart, dass das Ladeventil 2016 den Zulauf 2036 mit der Druckleitung 2015 dann verbindet, wenn der durch die Verdichterstufe aufgebrachte Verdichterdruck dem in der Steuerkammer 2023 befindlichen Druck entspricht oder diesen übersteigt. Möglich ist auch eine Ausgestaltung des Ladeventils 2016 mit einem definierten Öffnungsdruck. So kann beispielswiese das Ventil auch derart eingestellt werden, dass dieses erst bei etwa 30 bar Verdichterdruck öffnet. Auch ist es möglich, dass das Ladeventil 2016 über ein im Steuergerät des Axialkolbenmotors befindliches Kennfeld angesteuert wird und somit Last- oder Drehzahlabhängig öffnet. Mit Last- oder Drehzahlabhängigkeit ist in diesem Falle der Betriebszustand des Axialkolbenmotors gemeint.

[0142] Das Befüllen des Druckölkreislaufes 2003 erfolgt in dieser Ausführungsform durch Schalten des Ausgleichsventils 2026, welches über die Steuerleitung 2024 mit dem Druckölsumpf 2022 verbunden ist, so dass wenigstens bei minimalem Ölstand im Druckölsumpf 2022, solange es der Betriebspunkt des Axialkolbenmotors zulässt, Öl aus dem Motorölsumpf 2012 über die den ersten Zulauf 2032 dem Druckölkreislauf 2003 zugeführt werden kann. Das im ersten Zulauf 2032 befindliche Rücklaufventil 2027 verhindert ein unbeabsichtigtes Entleeren des Druckölkreislaufes 2003 in den Motorölkreislauf 2002, sofern die Druckölpumpe 2021 kein ausreichendes Druckgefälle zwischen dem Druckölkreislauf 2003 und dem Motorölkreislauf 2002 erzeugen kann.

[0143] In die Druckleitungen 2015 und 2030 ist ebenfalls ein Ölabscheider 2028 zwischengeschaltet. Einerseits dient dieser Ölabscheider 2028 dazu, die Steuerkammer 2023 mit ölfreier, komprimierter Luft zu versorgen, andererseits ist es auch möglich, dass über das Ladeventil 2016 eine Druckentladung des zweiten Teilkreislaufes 2003 möglich ist und somit der Verdichterstufe 2011 ölfreie Luft zurückgeführt wird. Im Falle eines Rückströmens aus dem Druckölkreislauf 2003 in die Verdichterstufe 2011 kann somit wirksam das selbstständige Zünden des mit Öl angereicherten Brennmittels während der Verdichtung oder nach der Verdichtung verhindert werden. Der Rücklauf 2029 verbindet hierbei den Ölabscheider 2028 mit dem Druckölsumpf 2022.

[0144] Der Druckölsumpf 2022 verfügt zudem über Mittel zur Ermittlung eines Ölstandes, welche über eine Steuerleitung 2024 mit dem Ausgleichsventil 2026 verbunden sind. Dem Ausgleichsventil 2026 fällt hierbei die Aufgabe zu, den Motorölkreislauf 2002 mit dem Druckölkreislauf 2002 bzw. mit dem Motorölsumpf 2012 des Motorölkreislaufes 2002 zu verbinden. Dem Ausgleichsventil 2026 fällt somit weiterhin die Aufgabe zu, den Druckölkreislauf 2003 mit einer ausreichend großen Menge Öl zu versorgen, indem die Druckölpumpe 2021 über den ersten Zulauf 2032 fehlendes Öl aus dem Motorölsumpf 2012 beziehen kann. Vorzugsweise erfolgt die Verbindung des Motorölkreislaufes 2002 mit dem Druckölkreislauf 2003 über das Ausgleichsventil 2026 erst dann, wenn das Druckniveau im Druckölkreislauf 2003 besonders gering ist, um eine erhöhte Leistungsaufnahme der Druckölpumpe 2021 wegen eines höheren Druckunterschiedes zu vermeiden.

[0145] Figur 9 zeigt eine Wärmeübertragerkopfplatte 3020, welche für die Verwendung für einen Wärmeübertrager für einen Axialkolbenmotor geeignet ist. Die Wärmeübertragerkopfplatte 3020 umfasst zwecks Montage und Anschluss an einem Auslasskrümmer eines Axialkolbenmotors einen Flansch 3021 mit entsprechenden in einem Lochkreis angeordneten Bohrungen 3022 im radial außen liegenden Bereich der Wärmeübertragerkopfplatte 3020. Im radial innen liegenden Bereich des Flansches 3021 befindet sich die Matrize 3023, welche zahlreiche als Rohrsitze 3024 ausgeführte Bohrungen zur Aufnahme von Rohren aufweist.

[0146] Die gesamte Wärmeübertragerkopfplatte 3020 ist vorzugsweise aus demselben Werkstoff gefertigt, aus welchem auch die Rohre gebildet sind, um zu gewährleisten, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient im gesamten Wärmeübertrager möglichst homogen ist und hiermit thermische Wärmespannungen im Wärmeübertrager minimiert werden. Kumulativ hierzu kann das Mantelgehäuse des Wärmeübertragers ebenfalls aus einem der Wärmeübertragerkopfplatte 3020 oder den Rohren entsprechenden Werkstoff hergestellt werden. Die Rohrsitze 3024 können beispielsweise mit einer Passung ausgeführt werden, sodass die in diesen Rohrsitzen 3024 montierten Rohre mittels einer Presspassung eingesetzt werden.

[0147] Alternativ hierzu können die Rohrsitze 3024 auch derart ausgeführt werden, dass eine Spielpassung oder eine Übergangspassung realisiert wird. Somit kann auch eine Montage der Rohre in den Rohrsitzen 3024 durch eine stoffschlüssige statt einer kraftschlüssigen Verbindung erfolgen. Der Stoffschluss wird hierbei vorzugsweise durch Schweißen oder Löten bewerkstelligt, wobei als Lot oder Schweißwerkstoff ein der Wärmeübertragerkopfplatte 3020 oder den Rohren entsprechender Werkstoff verwendet wird. Dies hat ebenfalls den Vorteil, dass Wärmespannungen in den Rohrsitzen 3024 durch homogene Wärmeausdehnungskoeffizienten minimiert werden können.

[0148] Es ist bei dieser Lösung auch möglich, Rohre in den Rohrsitzen 3024 per Presssitz zu montieren und zusätzlich hierzu zu verlöten oder zu verschweißen. Durch diese Art der Montage kann auch eine Dichtigkeit des Wärmeübertragers gewährleistet werden, sofern unterschiedliche Werkstoffe für die Rohre und die Wärmeübertragerkopfplatte 3020 verwendet werden, da die Möglichkeit besteht, dass durch die sehr hohen auftretenden Temperaturen von über 1000°C eine alleinige Verwendung einer Presspassung wegen unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten unter Umständen versagen kann.

[0149] Figur 10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils 1401 mit einer Ventilfeder 1411 und einer Prallfeder 1412. Das Gaswechselventil 1401 ist hierbei als selbsttätig öffnendes Ventil ohne Nockensteuerung ausgeführt, welches bei einem gegebenen Druckunterschied öffnet, wobei der Zylinderinnendruck bei einem Ansaugvorgang des Zylinders geringer ist als der Druck im Einlasskanal, aus welchem der entsprechende Zylinder ein Brennmittel ansaugt. Das Gaswechselventil 1401 findet vorzugsweise als Einlassventil in der Verdichterstufe Verwendung. Die Ventilfeder 1411 stellt hierbei eine Schließkraft am Gaswechselventil 1401 zur Verfügung, mittels welcher der Öffnungszeitpunkt über die Ausgestaltung der Ventilfeder 1411 bestimmt werden kann. Die Ventilfeder 1411, welche den Ventilschaft 1404 des Gaswechselventils 1401 umgreift, sitzt hierbei in einer Ventilführung 1405 und stützt sich an dem Ventilfederteller 1413 ab.

[0150] Der Ventilfederteller 1413 wiederum ist mit wenigstens zwei Keilstücken 1414 formschlüssig am Ventilschaft 1404 des Gaswechselventils 1401 befestigt.

[0151] Die Ausgestaltung der Ventilfeder 1411, wobei diese Ventilfeder 1411 gerade so ausgelegt ist, dass ein Öffnen des Gaswechselventils 1401 bereits bei geringen Druckunterschieden stattfindet, kann bei bestimmten Betriebsbedingungen dazu führen, dass das Gaswechselventil 1401 eine derart hohe Beschleunigung durch die an dem Ventilteller 1402 anliegenden Druckunterschied erfolgt, welche zu einem übermäßigen Öffnen des Gaswechselventils 1401 über den festgelegten Ventilhub hinaus führt.

[0152] Der Ventilteller 1402 gibt bei einem Öffnen des Gaswechselventils 1402 an seinem Ventilsitz 1403 einen Strömungsquerschnitt frei, welcher ab einem gewissen Ventilhub geometrisch nicht wesentlich weiter ansteigt. Der maximale Strömungsquerschnitt am Ventilsitz 1403 wird üblicherweise über den Durchmesser des Ventiltellers 1402 definiert. Der Hub des Gaswechselventils 1401 bei maximalem Strömungsquerschnitt entspricht in etwa einem Viertel des Durchmessers des Ventiltellers 1402 an seinem inneren Ventilsitz. Bei Überschreiten des Ventilhubes bzw. des rechnerischen Ventilhubes bei maximalem Strömungsquerschnitt, erfolgt einerseits kein weiterer wesentlicher Zuwachs des Luftmassenstroms am Strömungsquerschnitt zwischen dem Ventilsitz 1403 und den Ventilteller 1402 und andererseits ist es möglich, dass der Ventilfederteller 1413 mit einem feststehenden Bauteil des Zylinderkopfes, hier beispielsweise die Ventilfederführung 1406, in Kontakt gerät und somit der Ventilfederteller 1413 oder die Ventilfederführung 1406 zerstört werden.

[0153] Um dieses übermäßige Öffnen des Gaswechselventils 1401 zu verhindern bzw. zu begrenzen, kommt der Ventilfederteller 1403 auf der Prallfeder 1412 zu liegen, wodurch sprunghaft die Gesamtfederkraft, bestehend aus der Ventilfeder 1411 und der Prallfeder 1412, ansteigt und das Gaswechselventil 1402 einer starken Verzögerung unterliegt. Die Steifigkeit der Prallfeder 1412 ist in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass bei einer maximalen Öffnungsgeschwindigkeit des Gaswechselventils 1401 das Gaswechselventil 1401 durch Aufliegen auf der Prallfeder 1412 gerade so stark verzögert wird, dass kein Kontakt zwischen bewegten Bauteilen der Ventilgruppe, wie etwa dem Ventilfederteller 1413, und feststehenden Bauteilen, wie etwa der Ventilfederführung 1406, zustande kommt.

[0154] Die zweistufig aufgebrachte Federkraft in dieser Ausführungsform bringt weiterhin den Vorteil, dass während des Schließvorgangs des Gaswechselventils 1401 dieses Gaswechselventil 1401 nicht im Übermaß in die Gegenrichtung beschleunigt wird und im Ventilteller 1402 nicht mit einer übermäßigen Geschwindigkeit in den Ventilsitz 1403 prallt, da die zum Öffnen und Schließen des Gaswechselventils 1401 zuständige Ventilfeder 1411 gerade so ausgelegt ist, dass sie keine übermäßig hohen Federkräfte bereitstellt.

[0155] Eine weitere schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils 1401 mit einer Ventilfeder 1411 und einer Prallfeder 1412 zeigt die Figur 11, in welcher ein zwei stückiger Ventilfederteller 1413 in Verbindung mit einem Stützring 1415 verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird der geteilte Ventilfederteller 1413 ohne Verwendung von Kegelstücken 1414 mit dem Ventilschaft 1404 in Kontakt gebracht und nimmt dort formschlüssig die Federkräfte der Ventilfeder 1411 und der Prallfeder 1412 auf. Der Stützring 1415 stellt hierbei einerseits eine Verliersicherung dar und andererseits nimmt der Stützring 1415 Kräfte in radialer Richtung, gesehen von der Achse des Ventilschaftes, auf. Ein Sicherungsring 1416 wiederum sichert den Stützring 1415 vor einem Herausfallen.

[0156] Um weiterhin ein zügiges Öffnen und Schließen des Gaswechselventils zu erreichen, sind Gaswechselventile 1401 nach dieser Ausführungsform, also bei Verwendung in der Verdichterstufe und als selbsttätig öffnendes Ventil, aus einem Leichtmetall gefertigt. Die geringere Massenträgheit eines Gaswechselventils 1402 aus Leichtmetall begünstigt hierbei das schnelle Öffnen aber auch das schnelle und sanfte Schließen des Gaswechselventils 1401. Auch wird durch die geringe Massenträgheit der Ventilsitz 1403 geschont, da das Gaswechselventil 1401 in dieser Ausführungsform keine übermäßig hohen kinetischen Energien beim Aufsetzen in den Ventilsitz 1403 freisetzt. Das gezeigte Gaswechselventil 1401 ist vorzugsweise aus Dural, einer hochfesten Aluminiumlegierung, gefertigt, wodurch das Gaswechselventil 1401 trotz seiner geringen Dichte eine ausreichend hohe Festigkeit aufweist.

Bezugszeichenliste:

201	Axialkolbenmotor	420	Arbeitszylinder
205	Gehäusekörper	425	Abgaskanal
210	Brennkammer	427	Auslass
215	Schusskanal	430	Arbeitskolben
220	Arbeitszylinder	435	Pleuelstange
225	Abgaskanal	440	Kurvenbahn
227	Auslass	441	Abtriebswelle
230	Arbeitskolben	442	Abstandhalter
235	Pleuelstange	450	Verdichterkolben
240	Kurvenbahn	455	Druckleitung
241	Abtriebswelle	456	Ringkanal
242	Abstandhalter	457	Zuleitung
250	Verdichterkolben	460	Verdichterzylinder
255	Druckleitung	470	Wärmeübertrager
257	Zuleitung	480	Brennmittelspeicher
260	Verdichterzylinder	481	Speicherleitung
270	Wärmeübertrager	485	Ventil
301	Axialkolbenmotor	501	Axialkolbenmotor
305	Gehäusekörper	502	Hauptbrennrichtung
310	Brennkammer	503	Symmetrieachse
315	Schusskanal	504	Verbrennungsluftzufuhr
320	Arbeitszylinder	505	Gehäusekörper
325	Abgaskanal	506	keramische Baugruppe
370	Wärmeübertrager	507	keramische Brennkammerwand
		508	profiliertes Rohr
401	Axialkolbenmotor	509	Kühlluftkammer
405	Gehäusekörper	510	Brennkammer
410	Brennkammer	511	Hauptdüse
415	Schusskanal	512	Aufbereitungsdüse
513	konische Kammer	560	Verdichterzylinder
514	zylindrische Kammer	592	Vorkammertemperatursensor
515	Schusskanal	593	Abgastemperatursensor
516	erste Strahlrichtung
517	Vorbrenner	1302	Hauptbrennrichtung
518	Hauptbrenner	1303	Symmetrieachse
519	weitere Strahlrichtung	1306	keramische Baugruppe
520	Arbeitszylinder	1307	keramische Brennkammerwand
521	Prozessluftzufuhr	1308	profiliertes Stahlrohr
522	weitere Verbrennungsluftzufuhr	1309A	Wasserkammer
523	Löcherkranz	1309D	Ringkanal
524	Kühlluftkammerzufuhr	1309E	Ringkanal
525	Abgaskanal	1309F	Kanal
526	Brennraum	1314	zylindrische Kammer
530	Arbeitskolben	1315	Schusskanal
531	Steuerkolben	1315A	Symmetrieachse des Schusskanal
532	Steuerkolbendeckel	1315B	Längsachse des Steuerkolbens
533	Steuerkolbenkurvenbahn	1320	Arbeitszylinder
534	Abstandhalter	1326	Brennraum
535	Pleuelstange	1330	Arbeitskolben
536	Pleuellaufräder	1331	Steuerkolben
537	Antriebskurvenbahnträger	1332A	Leitfläche
538	Wasserkühlung	1332B	Prallfläche
539	Schusskanalring	1332D	Schaftdichtfläche
540	Kurvenbahn	1332E	Leitflächendichtfläche
541	Abtriebswelle	1333	Steuerkolbenkurvenbahn
543	Hubbewegung	1334	Kühlkammer
545	innere Kühlkanäle	1345	innere Kühlkanäle
546	mittlere Kühlkanäle	1348	Brennkammerboden
547	äußere Kühlkanäle	1361	Druckölkreislauf
548	Brennkammerboden	1362	Steuerkolbenölraum
550	Verdichterkolben	1363	Steuerkolbendichtung
1364	Steuerkammer	2021	Druckölpumpe
1365	erste Steuerkammerdichtung	2022	Druckölsumpf
1366	zweite Steuerkammerdichtung	2023	Steuerkammer
1367	Dichthülse	2024	Steuerleitung Ölstand
		2025	zweite Zuleitung
1401	Gaswechselventil	2026	Ausgleichsventil
1402	Ventilteller	2027	Rücklaufventil
1403	Ventilsitz	2028	Ölabscheider
1404	Ventilschaft	2029	Rücklauf
1405	Ventilführung	2030	Druckleitung
1406	Ventilfederführung	2031	Ölrücklauf
1411	Ventilfeder	2032	erster Zulauf
1412	Prallfeder	2033	zweiter Zulauf
1413	Ventilfederteller	2034	gemeinsamer Zulauf
1414	Kegelstück	2035	Zulauf
1415	Stützring	2036	Steuerleitung
1416	Sicherungsring	3020	Wärmeübertragerkopfplatte
		3021	Flansch
2001	Ölkreislauf	3022	Montagebohrung
2002	Motorölkreislauf	3023	Matrize
2003	Druckölkreislauf	3024	Rohrsitz
2011	Verdichterstufe
2012	Motorölsumpf
2015	Druckleitung
2016	Ladeventil

Ansprüche

1. 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, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird, der von einem eine Steuerwelle umfassenden Steuertrieb angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben zusätzlich zu der vom Steuertrieb aufgebrachten Kraft an seiner der Brennkammer abgewandten Seite mit einer dem Brennkammerdruck entgegen gerichteten Kompensationskraft beaufschlagt wird.

2. Axialkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationskraft mechanisch aufgebracht wird.

3. Axialkolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationskraft hydraulisch aufgebracht wird.

4. Axialkolbenmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationskraft pneumatisch aufgebracht wird.

5. 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, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird, der von einem Steuertrieb angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben in einer als Druckraum ausgebildeten Steuerkammer angeordnet ist und der Steuertrieb eine Steuerwelle umfasst, welche den Steuerkolben antreibt und mit einer Wellendichtung zusammenwirkt, welche einerseits mit Verdichterdruck beaufschlagt ist.

6. Axialkolbenmotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben mit Öl benetzt wird, wobei das den Steuerkolben benetzende Öl in einem separaten Ölkreislauf geführt wird.

7. Axialkolbenmotor nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Hauptölkreislauf zur Schmierung und/oder Kühlung von Baugruppen des Axialkolbenmotors, der von dem separaten Ölkreislauf getrennt ist.

8. Axialkolbenmotor nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine öffen- und schließbare Verbindung zwischen dem Hauptölkreislauf und dem separaten Ölkreislauf.

9. 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, mit wenigstens einem mit Brennkammerdruck beaufschlagten Bauteil und mit einem Ölkreislauf zur Schmierung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölkreislauf einen Motorkreislauf und einen Druckölkreislauf mit einem vom Motorölkreislauf verschiedenen Druckniveau aufweist.

10. Axialkolbenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckniveau des Druckölkreislaufes dem Brennkammerdruck entspricht.

11. Axialkolbenmotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckniveau des Druckölkreislaufes einem Verdichterdruck entspricht.

12. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckölkreislauf bei einer Volllast des Axialkolbenmotors ein Druckniveau größer als 20 bar aufweist.

13. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckölkreislauf bei einer Teillast des Axialkolbenmotors ein Druckniveau zwischen 5 bar und 20 bar aufweist.

14. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckölkreislauf bei einem Leerlauf des Axialkolbenmotors und/oder bei einem Stillstand des Axialkolbenmotors ein Druckniveau unter 5 bar aufweist.

15. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorölkreislauf einen Motorölsumpf und eine Motorölpumpe aufweist und der Druckölkreislauf einen Druckölsumpf und eine Druckölpumpe aufweist.

16. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuerkammer Bestandteil des Druckölkreislaufes ist.

17. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckölkreislauf über eine Ladeleitung mit wenigstens einem Zylinder der Verdichterstufe verbunden ist.

18. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens einem Zylinder der Verdichterstufe und dem Druckölkreislauf ein Ladeventil angeordnet ist.

19. Axialkolbenmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladeventil ein Rückschlagventil ist.

20. Axialkolbenmotor nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ladeventil und dem Druckölkreislauf ein Wasserabscheider angeordnet ist.

21. Axialkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckölsumpf und der Druckölpumpe sowie zwischen der Motorölpumpe und der Druckölpumpe ein Ausgleichsventil angeordnet ist.

22. Axialkolbenmotor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsventil in einem ersten Betriebszustand den Druckölsumpf mit der Druckölpumpe verbindet und in einem zweiten Betriebszustand den Motorölsumpf oder die Motorölpumpe mit der Druckölpumpe verbindet, wobei der erste Betriebszustand der Teillast und/oder der Volllast des Axialkolbenmotors entspricht und der zweite Betriebszustand dem Leerlauf und/oder einem Stillstand des Axialkolbenmotors entspricht.

Claims

1. An axial piston motor having at least one compressor cylinder, having at least one working cylinder and having at least one pressure line, through which compressed fuel is conducted from the compressor cylinder via a combustion chamber to the working cylinder, wherein the fuel flow from the combustion chamber to the working cylinder is controlled via at least one control piston, which is driven by a control drive comprising a control shaft, characterized in that the control piston, in addition to the force generated by the control drive, is subjected, on its side facing away from the combustion chamber, to a compensation force that is directed opposite to the combustion chamber pressure.

2. The axial piston motor according to Claim 1, characterized in that the compensation force is generated mechanically.

3. The axial piston motor according to Claim 1 or 2, characterized in that the compensation force is generated hydraulically.

4. The axial piston motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the compensation force is generated pneumatically.

5. The axial piston motor having at least one compressor cylinder, having at least one working cylinder and having at least one pressure line, through which compressed fuel is conducted from the compressor cylinder via a combustion chamber to the working cylinder, wherein the fuel flow from the combustion chamber to the working cylinder is controlled via at least one control piston, which is driven by a control drive, characterized in that the control piston is arranged in a control chamber designed as pressure chamber and the control drive comprises a control shaft, which drives the control piston and interacts with a shaft seal, which on the one hand is subjected to compressor pressure.

6. The axial piston motor according to any one of the preceding claims, characterized in that the control piston is wetted with oil, wherein the oil wetting the control piston is conducted in a separate oil circuit.

7. The axial piston motor according to Claim 6, characterized by a main oil circuit for lubricating and/or cooling assemblies of the axial piston motor which is separate from the separated oil circuit.

8. The axial piston motor according to Claim 7, characterized by an openable and closeable connection between the main oil circuit and the separate oil circuit.

9. The axial piston motor having a compressor stage comprising at least one cylinder, having an expander stage comprising at least one cylinder, having at least one combustion chamber between the compressor stage and the expander stage, having at least one component subjected to combustion chamber pressure and having an oil circuit for lubricating according to any one of the preceding claims, characterized in that the oil circuit comprises a motor circuit and a pressure oil circuit with a pressure level that is distinct from the motor oil circuit.

10. The axial piston motor according to Claim 9, characterized in that the pressure level of the pressure oil circuit corresponds to the combustion chamber pressure.

11. The axial piston motor according to Claim 9 or 10, characterized in that the pressure level of the pressure oil circuit corresponds to a compressor pressure.

12. The axial piston motor according to any one of the Claims 9 to 11, characterized in that the pressure oil circuit at a full load of the axial piston motor has a pressure level greater than 20 bar.

13. The axial piston motor according to any one of the Claims 9 to 12, characterized in that the pressure oil circuit with a part load of the axial piston motor has a pressure level between 5 bar and 20 bar.

14. The axial piston motor according to any one of the Claims 9 to 13, characterized in that the pressure oil circuit upon idling of the axial piston motor and/or upon a standstill of the axial piston motor has a pressure level below 5 bar.

15. The axial piston motor according to any one of the Claims 9 to 14, characterized in that the motor oil circuit comprises a motor oil sump and a motor oil pump and the pressure oil circuit comprises a pressure oil sump and a pressure oil pump.

16. The axial piston motor according to any one of the Claims 9 to 15, characterized in that at least one control chamber is part of the pressure oil circuit.

17. The axial piston motor according to any one of the Claims 9 to 16, characterized in that the pressure oil circuit is connected via a charge line with at least one cylinder of the compressor stage.

18. The axial piston motor according to any one of the Claims 9 to 17, characterized in that between at least one cylinder of the compressor stage and the pressure oil circuit a charge valve is arranged.

19. The axial piston motor according to Claim 18, characterized in that the charge valve is a non-return valve.

20. The axial piston motor according to Claims 18 or 19, characterized in that between the charge valve and the pressure oil circuit a water separator is arranged.

21. The axial piston motor according to any one of the Claims 9 to 20, characterized in that between the pressure oil sump and the pressure oil pump and between the motor oil pump and the pressure oil pump a compensation valve is arranged.

22. The axial piston motor according to Claim 21, characterized in that the compensation valve in a first operating state connects the oil pressure sump with the pressure oil pump and in a second operating state connects the motor oil sump or the motor oil pump with the pressure oil pump, wherein the first operating state corresponds to the part load and/or the full load of the axial piston motor and the second operating state corresponds to the idling and/or a standstill of the axial piston motor.

Revendications

1. Moteur à pistons axiaux avec au moins un cylindre de compresseur, avec au moins un cylindre de travail et avec au moins une conduite sous pression à travers laquelle du combustible comprimé par le cylindre de compresseur est acheminé par une chambre de combustion vers le cylindre de travail, l'écoulement du combustible de la chambre de combustion au cylindre de travail est commandé par au moins un piston de commande qui est entraîné par un mécanisme de commande comprenant un arbre de commande,caractérisé en ce que le piston de commande subit en plus de la force appliquée par le mécanisme de commande sur son côté opposé à la chambre de combustion, une force de compensation orientée à l'opposé de la pression de la chambre de combustion.

2. Moteur à pistons axiaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force de compensation est appliquée de manière mécanique.

3. Moteur à pistons axiaux selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la force de compensation est appliquée de manière hydraulique.

4. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la force de compensation est appliquée de manière pneumatique.

5. Moteur à pistons axiaux avec au moins un cylindre de compresseur, avec au moins un cylindre de travail et avec au moins une conduite sous pression à travers laquelle du combustible comprimé par le cylindre de compresseur est acheminé par une chambre de combustion vers le cylindre de travail, l'écoulement du combustible de la chambre de combustion au cylindre de travail étant commandé par au moins un piston de commande qui est entraîné par un mécanisme de commande, caractérisé en ce que le piston de commande est disposé dans une chambre de commande et le mécanisme de commande comprend un arbre de commande qui entraîne le piston de commande et coopère avec une garniture d'étanchéité d'arbre qui subit d'un côté une pression de compresseur.

6. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston de commande est humecté avec de l'huile, l'huile humectant le piston de commande étant guidée dans un circuit d'huile séparé.

7. Moteur à pistons axiaux selon la revendication 6, caractérisé par un circuit d'huile principal destiné à lubrifier et/ou refroidir des composants du moteur à pistons axiaux, qui est séparé du circuit d'huile séparé.

8. Moteur à pistons axiaux selon la revendication 7, caractérisé par une liaison pouvant être ouverte et fermée entre le circuit d'huile principal et le circuit d'huile séparé.

9. Moteur à pistons axiaux avec un étage de compresseur comprenant au moins un cylindre, avec un étage d'expansion comprenant au moins un cylindre, avec au moins une chambre de combustion entre l'étage de compresseur et l'étage d'expansion, avec au moins un composant subissant la pression de la chambre de combustion et avec un circuit d'huile destiné à la lubrification selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d'huile comporte un circuit moteur et un circuit d'huile sous pression avec un niveau de pression différent du circuit d'huile moteur.

10. Moteur à pistons axiaux selon la revendication 9, caractérisé en ce que le niveau de pression du circuit d'huile sous pression correspond à la pression de la chambre de combustion.

11. Moteur à pistons axiaux selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le niveau de pression du circuit d'huile sous pression correspond à une pression de compresseur.

12. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le circuit d'huile sous pression présente un niveau de pression supérieur à 20 bars à une pleine charge du moteur à pistons axiaux.

13. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le circuit d'huile sous pression présente un niveau de pression entre 5 et 20 bars à une charge partielle du moteur à pistons axiaux.

14. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le circuit d'huile sous pression présente un niveau de pression inférieur à 5 bars pour un fonctionnement au ralenti du moteur à pistons axiaux et/ou lors d'un arrêt du moteur à pistons axiaux.

15. Moteur à piston axiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le, circuit d'huile moteur comporte un carter d'huile et une pompe à huile du moteur et le circuit d'huile sous pression comporte un carter d'huile et une pompe à huile sous pression.

16. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisé en ce qu'au moins une chambre de commande fait partie intégrante du circuit d'huile sous pression.

17. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que le circuit d'huile sous pression est relié par une conduite de charge à au moins un cylindre de l'étage de compresseur.

18. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 17, caractérisé en ce qu'une soupape de charge est disposée entre au moins un cylindre de l'étage de compresseur et le circuit d'huile sous pression.

19. Moteur à pistons axiaux selon la revendication 18, caractérisé en ce que la soupape de charge est un clapet anti-retour.

20. Moteur à pistons axiaux selon la revendications 18 ou 19, caractérisé en ce qu'un séparateur d'eau est disposé entre la soupape de charge et le circuit d'huile sous pression.

21. Moteur à pistons axiaux selon l'une quelconque des revendications 9 à 20, caractérisé en ce qu'une soupape d'équilibrage est disposée entre le carter d'huile sous pression et la pompe d'huile sous pression ainsi qu'entre la pompe à huile du moteur et la pompe d'huile sous pression.

22. Moteur à pistons axiaux selon la revendication 21, caractérisé en ce que la soupape d'équilibrage relie le carter d'huile sous pression à la pompe à huile sous pression dans un premier état de fonctionnement et relie le carter d'huile du moteur ou la pompe à huile du moteur à la pompe d'huile sous pression dans un deuxième état de fonctionnement, le premier état de fonctionnement correspondant à la charge partielle et/ou à la pleine charge du moteur à pistons axiaux et le deuxième état de fonctionnement correspondant au ralenti et/ou à l'arrêt du moteur à pistons axiaux.

Zeichnung