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軸向活塞發(fā)動機和用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法

文檔序號:5157709閱讀:238來源:國知局
軸向活塞發(fā)動機和用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法
【專利摘要】為了改進軸向活塞發(fā)動機的效率,本發(fā)明提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸導(dǎo)引至工作缸的壓力管路,其中,在工作缸中設(shè)置有帶有工作連桿的工作活塞并且在壓縮機缸中設(shè)置有帶有壓縮機連桿的壓縮機活塞,并且其中,軸向活塞發(fā)動機特征在于,這兩個連桿中的至少一個具有橫向加強部。
【專利說明】軸向活塞發(fā)動機和用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法 本申請是國際申請日為2010年7月26日的已進入中國國家階段的PCT專利申請(中 國國家申請?zhí)枮?01080043188. 8,國際申請?zhí)枮镻CT/DE2010/000877,發(fā)明名稱為"軸向活 塞發(fā)動機、用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法W及用于制造軸向活塞發(fā)動機的熱交換器的方 法")的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] -方面,本發(fā)明設(shè)及一種軸向活塞發(fā)動機(Axia&oAenmotor),其帶有至 少一個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑 炬rennmittel)從壓縮機缸導(dǎo)引至工作缸的壓力管路,其中,在工作缸中設(shè)置有帶有工作連 桿(Arbeitspleuel)的工作活塞并且在壓縮機缸中設(shè)置有帶有壓縮機連桿的壓縮機活塞。
[0002] 另一方面,本發(fā)明設(shè)及一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少 一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸經(jīng)過燃燒室導(dǎo)引至工作 缸的壓力管路,其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個控制活塞來控制。
[0003] 此外,本發(fā)明設(shè)及一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少 一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸經(jīng)過燃燒室導(dǎo)引至工 作缸的壓力管路,其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流必要時經(jīng)由至少一個由控制驅(qū)動 (Steuertrieb)所驅(qū)動的控制活塞來控制。
[0004] 此外,本發(fā)明設(shè)及一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶 有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個W燃燒室壓力加載的構(gòu)件并且?guī)в杏糜跐?滑的油回路。
[0005] 此外,本發(fā)明設(shè)及一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶 有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在壓縮機級與膨脹器級之間的燃燒室并且 必要時帶有至少一個熱交換器OViirmeiibertrager),其中,熱交換器的吸收熱的部分布置 在壓縮機級與燃燒室之間,而熱交換器的放出熱的部分布置在膨脹器級與環(huán)境之間。
[0006] 本發(fā)明也設(shè)及一種帶有燃燒劑供給部炬rennmittelZU化虹)和廢氣排出部 (Abgas油化虹)的軸向活塞發(fā)動機,它們W熱交換的方式相互連結(jié)。
[0007] 本發(fā)明同樣設(shè)及一種用于操作帶有包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶有包括至少 一個氣缸的膨脹器級并且?guī)в兄辽僖粋€在壓縮機級與膨脹器級之間的燃燒室的軸向活塞 發(fā)動機的方法W及一種用于制造具有包括至少一個氣缸的壓縮機級和包括至少一個氣缸 的膨脹器級W及至少一個在壓縮機級與膨脹器級之間的燃燒室的軸向活塞發(fā)動機的熱交 換器的方法。

【背景技術(shù)】
[000引軸向活塞發(fā)動機從現(xiàn)有技術(shù)中充分已知并且標(biāo)記為能量轉(zhuǎn)化機器,其在輸出側(cè)在 至少一個活塞的幫助下提供機械的旋轉(zhuǎn)能,其中,活塞執(zhí)行線性的振動運動,其取向大致同 軸于旋轉(zhuǎn)能的旋轉(zhuǎn)軸線取向。
[0009] 除了例如僅僅w壓縮空氣來運行的軸向活塞發(fā)動機,也已知被供給燃燒劑的軸向 活塞發(fā)動機。該燃燒劑可多成分地(例如由燃料并且由空氣構(gòu)成)構(gòu)造,其中,成分共同地 或分離地被輸送給一個或多個燃燒室。由此,在當(dāng)前的情況中概念"燃燒劑"表示該樣的材 料,其參與燃燒或攜帶有參與燃燒的成分并且流經(jīng)軸向活塞發(fā)動機。那么,燃燒劑至少包括 燃燒物炬rennstoff)或燃料,其中,概念"燃料"就此而言燃燒物即描述該樣的材料,其通 過化學(xué)的或其它反應(yīng)、尤其通過氧化還原反應(yīng)放熱地反應(yīng)。此外,燃燒劑還可具有成分,例 如空氣,其提供用于燃料的反應(yīng)的原料。同樣,燃燒劑可包含另外的成分,例如化學(xué)的添加 劑狂usatz)或起催化作用的物質(zhì)。
[0010] 尤其地,軸向活塞發(fā)動機也可在內(nèi)部連續(xù)燃燒(ikv)的原理下來操作,根據(jù)該原 理,燃燒劑(即例如燃料和空氣)被連續(xù)地輸送給一個燃燒室或多個燃燒室。
[0011] 此外,軸向活塞發(fā)動機一方面可利用旋轉(zhuǎn)的活塞和相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)的氣缸工作,其接 連地(sukzessiv)旁經(jīng)燃燒室。另一方面,軸向活塞發(fā)動機可具有靜止的氣缸,其中,工作 介質(zhì)那么對應(yīng)于期望的負載順序被接連地分配到氣缸上。
[0012] 例如,從文件EP 1 035 310 A2和文件W0 2009/062473 A2中已知該樣的具有靜 止的氣缸的ikV軸向活塞發(fā)動機,其中,在文件EP 1 035 310 A2中公開了一種軸向活塞發(fā) 動機,在其中燃燒劑供給部和廢氣排出部W熱交換的方式相互連結(jié)。
[0013] 此外,在文件EP 1 035 310 A2和文件W0 2009/062473 A2中所公開的軸向活塞 發(fā)動機具有在工作缸與相應(yīng)的工作活塞和壓縮機缸與相應(yīng)的壓縮機活塞之間的分離部,其 中,壓縮機缸設(shè)置在軸向活塞發(fā)動機的背向工作缸的側(cè)面上。就此而言,該樣的軸向活塞發(fā) 動機可關(guān)聯(lián)有壓縮機側(cè)和工作側(cè)。
[0014] 應(yīng)理解的是,概念"工作缸"、"工作活塞"和"工作側(cè)"與概念"膨脹缸"、"膨脹活塞" 和"膨脹側(cè)"或"膨脹器缸"、"膨脹器活塞"和"膨脹器側(cè)"W及與概念"膨脹級"或"膨脹器 級"同義地來使用,其中,"膨脹器級"或"膨脹級"表示所有存在于其中的"膨脹缸"或"膨 脹器缸"的整體。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的目的是改進軸向活塞發(fā)動機的效率。
[0016] 該目的通過帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過 其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸導(dǎo)引至工作缸的壓力管路的軸向活塞發(fā)動機來實現(xiàn),其中, 在工作缸中設(shè)置有帶有工作連桿的工作活塞而在壓縮機缸中設(shè)置有帶有壓縮機連桿的壓 縮機活塞,在其中該兩個連桿中的至少一個具有橫向加強部(Querverstei化ng)。
[0017] 如果該樣的橫向加強部至少設(shè)置在該兩個連桿中的一個處,則連桿總地可顯 著更小的質(zhì)量來構(gòu)造,由此該連桿有利地可在重量上更輕地設(shè)計。就此而言,在配備有該樣 的橫向加強部的連桿方面,更小的質(zhì)量必須被移動或加速,由此可更有效地操作該軸向活 塞發(fā)動機。由此軸向活塞發(fā)動機的總效率有利地改進。
[0018] 橫向加強部尤其可應(yīng)用在輕型結(jié)構(gòu)中,W便盡管減少或節(jié)省材料能夠足夠硬地且 穩(wěn)定地設(shè)計構(gòu)件。當(dāng)前,只要加強部的主延伸具有垂直于例如連桿的主延伸方向或垂直于 軸向活塞發(fā)動機的(在軸向上觀察)主軸線的分量,那么使用名稱"橫向"。
[0019] 本發(fā)明的目的還尤其由帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄?少一個通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸導(dǎo)引至工作缸的壓力管路的軸向活塞發(fā)動機來 實現(xiàn),其中,在工作缸中設(shè)置有帶有工作連桿的工作活塞而在壓縮機缸中設(shè)置有帶有壓縮 機連桿的壓縮機活塞,并且工作活塞具有橫向加強部。
[0020] 工作活塞也可通過設(shè)置合適的橫向加強部在重量上顯著更輕地來構(gòu)建,使得在軸 向活塞發(fā)動機處更小的質(zhì)量必須利用工作活塞本身來移動,由此可進一步改進軸向活塞發(fā) 動機的效率。
[0021] 就此而言,本發(fā)明的目的也由該樣的軸向活塞發(fā)動機實現(xiàn),在其中增加地或備選 地,壓縮機活塞具有橫向加強部。當(dāng)壓縮機活塞由于橫向加強部可更小的質(zhì)量來提供 時,軸向活塞發(fā)動機那么也必須更少地做內(nèi)部功。
[0022] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的,此外提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個壓縮機 缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸導(dǎo)引至工作 缸的壓力管路,其中,在工作缸中設(shè)置有帶有工作連桿的工作活塞并且在壓縮機缸中設(shè)置 有帶有壓縮機連桿的壓縮機活塞,并且該軸向活塞發(fā)動機特別地特征在于,該兩個連桿中 的至少一個由侶構(gòu)成。
[0023] 由于使用侶或其合金,可能有利地減小運動的構(gòu)件的質(zhì)量,由此軸向活塞發(fā)動機 可附加地更有效地工作。就此而言,由此也獲得軸向活塞發(fā)動機的效率的提高。應(yīng)理解的 是,代替?zhèn)H有利地也可使用任何其它輕質(zhì)材料,只要它經(jīng)受住運行溫度或其它邊界條件。必 要時也可使用合適的措施(例如在合適的部位處的熱絕緣),W便使輕質(zhì)材料的應(yīng)用成為 可能。
[0024] 應(yīng)理解的是,軸向活塞發(fā)動機的另外的尤其運動的構(gòu)件也可由輕質(zhì)材料制成,只 要其那么總是還具有足夠的強度和/或剛度。
[0025] 就此而言,除了它的可直接與熱的介質(zhì)接觸的熱的區(qū)域之外,軸向活塞發(fā)動機的 活塞也可借助于侶或其合金來設(shè)計。就此而言,概念"熱的區(qū)域"尤其描述活塞的面對燃燒 劑的區(qū)域,其可被嚴(yán)重?zé)嶝撦d。
[0026] 鑒于此,本發(fā)明的目的也由帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)?有至少一個通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸導(dǎo)引至工作缸的壓力管路的軸向活塞發(fā)動 機來實現(xiàn),其中,在工作缸中設(shè)置有帶有工作連桿的工作活塞并且在壓縮機缸中設(shè)置有帶 有壓縮機連桿的壓縮機活塞,并且其中,該軸向活塞發(fā)動機特征在于由侶制成的工作活塞, 其在工作缸側(cè)具有優(yōu)選地由鐵構(gòu)成的燃燒保護部。
[0027] 由此可保證工作活塞(除了其熱的區(qū)域)的非常輕的結(jié)構(gòu)形式,由此可進一步改 進軸向活塞發(fā)動機的效率。
[002引必要時該燃燒保護部也可利用其它材料、例如利用陶瓷覆層來實現(xiàn)。在此,也可考 慮由陶瓷材料制成的工作活塞。
[0029] 獨立于本發(fā)明的其余特征,本發(fā)明的目的也由該樣的軸向活塞發(fā)動機實現(xiàn),其特 征在于由侶制成的壓縮機活塞,因為由此可相應(yīng)有利地改進軸向活塞發(fā)動機的W上所描述 的輕型結(jié)構(gòu)。
[0030] 當(dāng)已經(jīng)在壓縮機缸處利用熱的燃燒劑來工作時,必要時在壓縮機活塞處在壓縮機 缸側(cè)還必須設(shè)置有燃燒保護部。在此,燃燒保護部也可由抗熱的材料制成。例如燃燒保護 部由鐵或由陶瓷制成,其中,在此可靠地也可應(yīng)用由陶瓷材料制成的壓縮機活塞。
[0031] 由此,在該里描述的和使用的工作活塞和壓縮機活塞方面,活塞底部有利地可由 鐵或鋼而活塞裙化0化enschaft)有利地由侶或由其合金構(gòu)成。
[0032] 該樣重量減小的或重量優(yōu)化的活塞未從開頭所描述的相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中已知,使 得從該相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中不可明顯地得出當(dāng)前的有利的進一步改進,雖然開頭所描述的現(xiàn) 有技術(shù)的發(fā)明的目的是在其效率方面進一步改進軸向活塞發(fā)動機。
[0033] 本發(fā)明的目的的備選的解決方案提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個壓縮 機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸導(dǎo)引至工 作缸的壓力管路,其中,在工作缸中設(shè)置有帶有工作連桿的工作活塞并且在壓縮機缸中設(shè) 置有帶有壓縮機連桿的壓縮機活塞,并且其中,不僅工作連桿和壓縮機連桿而且工作活塞 和壓縮機活塞由鋼形成。
[0034] 如果兩個活塞由鋼制成,則活塞一方面特別耐熱,并且另一方面不必考慮在唯一 的構(gòu)件處的不同的材料特性。此外,活塞的一件式的結(jié)構(gòu)成本更有利,其中,由于鋼的較高 的強度并且通過另外的結(jié)構(gòu)上的措施(例如W上所提及的橫向加強部)活塞的質(zhì)量可減小 到最小。相對于侶活塞的重量缺點由此也可被相對化。尤其也可能,相應(yīng)的連桿同樣由鋼 設(shè)計,使得由工作活塞和工作連桿W及壓縮機連桿和壓縮機活塞構(gòu)成的整體組件可由相同 相同的材料并且必要時甚至由一件形成。前者必要時簡化了相應(yīng)的部件的連接,因為不同 的材料特性可不出現(xiàn)并且不損害連接,而后者自然才完全不會出現(xiàn)可能的連接問題。
[0035] 因為在壓縮機活塞側(cè)通常作用有與在工作活塞側(cè)不同的力,與工作活塞的連桿相 比,壓縮機活塞的連桿尤其可重量更減小地設(shè)計。就此而言,本發(fā)明的目的也由帶有至少一 個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸導(dǎo) 引至工作缸的壓力管路的軸向活塞發(fā)動機實現(xiàn),其中,在工作缸中設(shè)置有帶有工作連桿的 工作活塞并且在壓縮機缸中設(shè)置有帶有壓縮機連桿的壓縮機活塞,并且其中,壓縮機連桿 比工作連桿更輕地構(gòu)造。工作活塞在此尤其也可不同于壓縮機活塞來構(gòu)造。例如壓縮機活 塞更輕地構(gòu)造,因為其在軸向活塞發(fā)動機的工作介質(zhì)方面不暴露于如此大的力。由此,軸向 活塞發(fā)動機可被非常準(zhǔn)確地匹配于它的特定的負載并且相應(yīng)地被優(yōu)化。
[0036] 此外,本發(fā)明的目的也由該樣的軸向活塞發(fā)動機實現(xiàn),即,在其中將能量從連桿中 的至少一個傳遞到輸出軸上的輸出軸承在壓縮機連桿側(cè)比在工作連桿側(cè)更弱地構(gòu)造。因為 在壓縮機活塞側(cè)與在工作活塞側(cè)不同的力(通常更小的力)作用到相應(yīng)的連桿上,連桿在 壓縮側(cè)在其重量方面有利地可更輕地構(gòu)造。然而該尤其也可取決于所使用的材料,但是也 是結(jié)構(gòu)或質(zhì)量比的問題。如果工作連桿和壓縮機連桿一件式地構(gòu)造,其可非常成本有利地 制造。當(dāng)工作連桿和壓縮機連桿彼此同軸地構(gòu)造時,是有利的。由此,尤其也可在軸向活塞 發(fā)動機的罩殼處提供特別有利的負載比。
[0037] 獨立于本發(fā)明的其余特征,該目的也由帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少一個工 作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸經(jīng)過燃燒室導(dǎo)引至工作缸的壓 力管路的軸向活塞發(fā)動機實現(xiàn),其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個控制活 塞來控制并且其中,控制活塞在燃燒室側(cè)由鐵或鋼形成。因為控制活塞也與軸向活塞發(fā)動 機的非常熱的工作介質(zhì)或燃燒劑接觸,當(dāng)控制活塞的至少關(guān)于此的區(qū)域耐高溫地來設(shè)計 時,是有利的。就此而言,代替鐵或鋼也可應(yīng)用任何其它耐高溫的材料,例如陶瓷。有利地, 控制活塞其余由侶或其合金形成,從而控制活塞特別輕并且由此可實現(xiàn)極端短的控制時 間。
[003引對此替代地,整個控制活塞可由鐵或鋼形成,因為控制活塞通常大多較小地構(gòu)建 并且因此較小地具有質(zhì)量。當(dāng)極端短的控制時間不扮演重要作用或者(剛好因為控制活塞 的較低的重量)仍然可被實現(xiàn)時,該尤其是好的解決方案。
[0039] 此外,為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的,備選地或增加地提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有 至少一個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮 機缸導(dǎo)引至工作缸的壓力管路,其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個控制活 塞來控制,該軸向活塞發(fā)動機特征在于,即,控制活塞的至少一個燃燒室側(cè)的表面是反射性 的。通過該樣的反射性(Verspiegelung)可能W有利的方式減小相應(yīng)的部件尤其通過熱負 載的福射的反射而引起的熱負載。
[0040] 對此替代地或增加地,本發(fā)明的目的相應(yīng)地可通過帶有至少一個壓縮機缸、帶有 至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸導(dǎo)引至工作缸的壓 力管路的軸向活塞發(fā)動機實現(xiàn),其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個控制活 塞來控制,該軸向活塞發(fā)動機特征在于,燃燒室具有由反射性的金屬構(gòu)成的燃燒室底部。
[0041] 此外,金屬的表面的反射性帶來該優(yōu)點,即可減小通過在燒盡的(verbrannt)燃 燒劑與金屬的表面之間的高的溫度差而產(chǎn)生的壁熱流(Wand wiirmeslTom),至少對于由 熱福射引起的壁熱流。在內(nèi)燃機中的效率損失的很大份額通過該提及的壁熱流產(chǎn)生,因此 通過減小壁熱流給出存在通過本發(fā)明的所提出的解決方案提高軸向活塞發(fā)動機的熱力學(xué) 效率的可能性。
[0042] 應(yīng)理解的是,一方面通過反射性,非金屬的表面也可在熱力學(xué)效率上帶來優(yōu)點,并 且另一方面增加地或備選地可由此實現(xiàn)在熱力學(xué)效率上的該優(yōu)點,即,只要燃燒劑的溫度 高于壁溫度,軸向活塞發(fā)動機的每個與燃燒劑處于接觸的構(gòu)件變得有反射性。
[0043] 此外應(yīng)理解的是,可應(yīng)用任何其它能夠提高構(gòu)件表面的光譜的反射度的表面覆 層。此外,當(dāng)然可想象該樣的表面覆層,其對此替代地或增加地減小構(gòu)件表面的導(dǎo)熱系數(shù), W便通過對流減小熱力學(xué)損失的份額。
[0044] 此外,為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的,備選地或增加地提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有 包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在壓縮 機級與膨脹器級之間的燃燒室、帶有至少一個W燃燒室壓力加載的構(gòu)件并且?guī)в杏糜跐櫥?的油循環(huán),其中,油循環(huán)具有發(fā)動機油循環(huán)和帶有與發(fā)動機油循環(huán)不同的壓力水平的壓力 油循環(huán)。由此實現(xiàn)該優(yōu)點,即,在帶有不同的壓力水平的相應(yīng)的油循環(huán)中,該循環(huán)的油累 (例如壓力油循環(huán)的壓力油累)僅僅必須施加為了輸送油所需的背壓,并且不必通過壓力 油累施加在該循環(huán)中為了達到出于其它原因可能需要的、超過用于輸送油的壓力的更高的 壓力。通過壓力油循環(huán)可具有克服位于燃燒室中的燃燒室壓力工作的構(gòu)件,當(dāng)壓力油循環(huán) 的壓力水平對應(yīng)于燃燒室壓力時,相應(yīng)是有利的。
[0045] 對此替代地或增加地,也可W是有利的是,壓力油循環(huán)的壓力水平對應(yīng)于壓縮機 壓力。通過壓力油循環(huán)的對應(yīng)于燃燒室壓力或壓縮機壓力的壓力水平,可W氣動地盡可能 補償作用在W燃燒室壓力加載的構(gòu)件處(例如在控制活塞處)的氣體力。就此而言由此實 現(xiàn)在其效率方面進一步改進軸向活塞發(fā)動機的目的,即,使作用在控制活塞處的活塞功最 小化并且因此在相同的燃燒物應(yīng)用時使在軸向活塞發(fā)動機處發(fā)出的功或功率最大化。
[0046] 就此而言應(yīng)指出的是,說法"壓力水平對應(yīng)于壓力"也W寬容地允許在壓力水平與 應(yīng)是壓縮機壓力或硬石燃燒室壓力的壓力之間直至40%的壓力差。然而優(yōu)選地,通過說法 "壓力水平對應(yīng)于壓力"應(yīng)獲取最大化ar的壓差。在沒有過大的效率損失的情況下該樣的 壓力差還可由也經(jīng)受更高的溫度的密封部截獲。
[0047] 為了在軸向活塞發(fā)動機的可變的功率輸出時不與該改進效率的優(yōu)點相對立,此外 提出,在軸向活塞發(fā)動機全負荷時壓力油循環(huán)具有大于20bar的壓力水平。增加地或備選 地提出,在軸向活塞發(fā)動機的部分負荷時壓力油循環(huán)具有在化ar與2化ar之間的壓力水 平。在所有運行情況的大部分中該確保均衡的壓縮比,通過該壓縮比優(yōu)化效率。對此替代地 或增加地提出,在軸向活塞發(fā)動機的怠速運轉(zhuǎn)時和/或在軸向活塞發(fā)動機的停止時,壓力 油循環(huán)具有在化ar之下的壓力水平。尤其在該些運行狀態(tài)中,該使相應(yīng)的密封部的小的負 載成為可能,從而可在更長的時間段上有效的可能的泄漏流尤其也不具有明顯的干擾的影 響。在軸向活塞發(fā)動機的與負載相關(guān)的且非靜態(tài)的運行中,通過該措施尤其可實現(xiàn)該優(yōu)點, 即,在W燃燒室壓力加載的構(gòu)件處的燃燒室壓力的補償始終對應(yīng)于軸向活塞發(fā)動機的燃燒 室壓力或負荷點。通過符合需要地在W燃燒室壓力加載的構(gòu)件處提供為了補償燃燒室壓力 所需的氣體力,由此保證在不同的運行條件下優(yōu)化的效率。始終更大地顯出的氣體力導(dǎo)致 燃燒室壓力的過補償,由此又引起用于產(chǎn)生在壓縮機級處的補償壓力的不利于效率的壓縮 機功率。
[0048] "怠速運轉(zhuǎn)"指在運行狀態(tài)的該部位處,在其處軸向活塞發(fā)動機的指示功率大致對 應(yīng)于軸向活塞發(fā)動機的摩擦功率,即有效的功率產(chǎn)生為零。
[0049] 本發(fā)明通過將油循環(huán)分離成發(fā)動機油循環(huán)和壓力油循環(huán)在其效率方面改進軸向 活塞發(fā)動機的目的尤其補充地由此實現(xiàn),即,發(fā)動機油循環(huán)具有發(fā)動機油底殼和發(fā)動機油 累,而壓力油循環(huán)具有壓力油底殼和壓力油累。該具有提高效率的優(yōu)點,即發(fā)動機油累和壓 力油累可提供對于發(fā)動機油循環(huán)和壓力油循環(huán)獨立的油體積流,并且因此發(fā)動機油累和壓 力油累的功率需求對應(yīng)于發(fā)動機油循環(huán)和壓力油循環(huán)的要求。
[0化0] 為了保證濕潤加載W燃燒室壓力的構(gòu)件(諸如控制活塞和其它與控制活塞處于 相互作用的構(gòu)件),此外提出,壓力油底殼具有用于獲取油位的器件。有利地,該用于獲取油 位的器件特征在于,壓力油底殼的通過用于獲取油位的器件所獲得的油位是最小的和/或 最大的油位。該優(yōu)點有助于,不僅在運行可靠上阻止了潤滑不良,而且阻止壓力油循環(huán)的過 填充(Uber化lien)和與此伴隨的效應(yīng),如油起泡、油噴出(Olwerfen)或另外不期望的油從 壓力油循環(huán)中流出。
[0化1] 此外提出,至少一個控制腔為壓力油循環(huán)的組成部分。該布置的優(yōu)點由此得出,即 在控制活塞的背對燃燒室的側(cè)面處形成的控制腔可通過壓力油循環(huán)的對應(yīng)于燃燒室壓力 水平的壓力水平補償作用到控制活塞上的燃燒室壓力。
[005引在此,利用"控制腔"描述相應(yīng)的空腔,其布置在一個或多個控制活塞的背對 燃燒室的側(cè)面上。背對燃燒室的側(cè)面對此附加地通過控制活塞的運動方向限定。由 此,背對燃燒室的側(cè)面對應(yīng)于控制活塞的該側(cè)面,在其上,所施加的氣體壓力在其合力 巧esultierenden)上與作用到控制活塞上的燃燒室壓力相反。在控制腔中也可設(shè)置有另外 的部件,其與一個或多個控制活塞相互作用,例如控制地起作用的凸輪盤(Kurvenscheibe) 或軸承組件。就此而言,油循環(huán)的壓力油循環(huán)必要時還包含一個或多個控制活塞的部分,其 中,為了潤滑控制活塞而循環(huán)的油可在濕潤位于控制活塞處的摩擦副之后流入該控制腔中 并且從該處起被收集在油底殼中。
[0053] 為了實現(xiàn)作用在不同的構(gòu)件處的燃燒室壓力的補償?shù)膬?yōu)化效率的優(yōu)點,此外提 出,壓力油循環(huán)經(jīng)由增壓管路與壓縮機級的至少一個氣缸相連接。使用該樣的增壓管路帶 來該優(yōu)點,可始終運行可靠地且簡單地滿足需要提供在壓力油循環(huán)中的壓力水平,該壓力 水平也W相似的高度存在于燃燒室中。適宜地且有利地,經(jīng)由該增壓管路提供根據(jù)運行點 控制的或調(diào)節(jié)的壓力建立。
[0054] 為了滿足軸向活塞發(fā)動機的交變的負荷點的要求,提出,在壓縮機級的至少一個 氣缸與壓力油循環(huán)之間布置有增壓閥,W便提供根據(jù)運行點控制的或調(diào)節(jié)的壓力建立。該 增壓閥尤其可設(shè)置在W上已經(jīng)描述的增壓管路中。
[0化5] 增壓閥優(yōu)選地由此滿足調(diào)節(jié)技術(shù)上的花費,即,增壓閥可接通地實施,尤其由此即 增壓閥實施成可經(jīng)由壓縮機壓力接通。為此,增壓閥可與壓縮機級有效連接并且具有帶有 用于接通的器件的控制裝置。
[0056] 在合適的實施形式中,增壓閥例如可W是電地或電子地操縱的或者而還有氣動地 操縱的閥。因此可間接地通過控制器操縱增壓閥,或者而還直接地通過出現(xiàn)在閥處的壓縮 機壓力。如果壓縮機壓力超過一定的值,則增壓閥打開并且壓縮機級與壓力油循環(huán)相連接, 由此導(dǎo)致壓力油循環(huán)利用壓縮的空氣或其它存在于壓縮機級中的介質(zhì)增壓。
[0057] 有利地,對應(yīng)于在軸向活塞發(fā)動機的運行中存在的負荷點,增壓閥特征在于,在 化ar、更優(yōu)選地lObar、最優(yōu)選地30bar的增壓壓力下接通增壓閥。該具有該優(yōu)點,即在壓力 油循環(huán)中可提供對于補償作用在構(gòu)件處的燃燒室壓力所需的或者很大程度上對應(yīng)于其的 壓力。此外,如果壓縮機壓力下降到在壓力油循環(huán)中存在的壓力水平之下,通過W上描述的 增壓閥有效地阻止壓力從壓力油循環(huán)中漏出。有利地,增壓閥可實施為氣動的、壓力控制的 多路閥(Me虹wegeventil),使得增壓閥的主動的控制是可能的。
[0化引此外,可考慮的是,增壓閥是止回閥(Rilckschlagventil),尤其壓力控制的止回 閥。該使在不需要另外的措施的情況下增壓閥的在結(jié)構(gòu)上特別簡單的開關(guān)成為可能。
[0059] 應(yīng)用通過軸向活塞發(fā)動機的壓縮機級所提供的壓力(其中,為了施加該壓力所提 供的空氣或所提供的燃燒劑在從環(huán)境條件中壓縮時通常具有處于環(huán)境條件之上的溫度水 平)可導(dǎo)致,在節(jié)流部位(例如其是閥)之后的壓力降或在增壓管路的壁處的冷卻可引起 流體的冷凝。
[0060] 因此,作為壓力油循環(huán)的另一設(shè)計方案提出,在增壓閥與壓力油循環(huán)之間布置有 油分離器。因為在該油分離器處所分離的油已經(jīng)位于高的壓力水平上,此外提出,油分離器 的出口(Ablauf)與壓力油底殼相連接。此外提出,在增壓閥與壓力油循環(huán)之間布置有脫水 器。由此,位于壓縮的空氣中的水蒸氣可能已經(jīng)在引入該壓縮空氣之前被高效地分離出,從 而阻止水蒸氣在壓力油循環(huán)中的凝出并且關(guān)于此,軸向活塞發(fā)動機的使用壽命不由出現(xiàn)的 腐蝕限制。當(dāng)如所提出的那樣使用油分離器并且油分離器的出口將分離的油又供應(yīng)給壓力 油循環(huán)時,對于從壓力油管路朝向壓縮機級的回流的情況也可有效地阻止從壓力油循環(huán)中 的油的損失。借助于油分離器尤其也可阻止軸向活塞發(fā)動機的損壞,其在壓縮機級中可通 過含油的空氣的自燃引起。
[0061] 有利于效率地在壓力油循環(huán)中使用與發(fā)動機油循環(huán)相比更高的壓力水平通過存 在的壓力降可導(dǎo)致從壓力油循環(huán)到發(fā)動機油循環(huán)中更高的油泄漏。為了在軸向活塞發(fā)動機 的整個運行期間持續(xù)地維持壓力油循環(huán)的提高效率的優(yōu)點,因此適宜的是,在壓力油底殼 與壓力油累之間W及在發(fā)動機油底殼或發(fā)動機油累與壓力油累之間布置有平衡閥。該具有 該優(yōu)點,即可由此阻止低于在壓力油底殼中的最小的必要的油位,即壓力油累從發(fā)動機油 底殼中吸取化eziehen)油,直至壓力油底殼的油位達到最大值。此外,油循環(huán)的該維護效 率的設(shè)計方案由此實現(xiàn),即平衡閥有效連接用于獲取油位的器件。
[0062] 此外提出,平衡閥與控制裝置有效連接。該樣的控制裝置例如可W是軸向活塞發(fā) 動機的控制器,在其中儲存有特性場或算法,應(yīng)根據(jù)其同樣實現(xiàn)壓力油循環(huán)與發(fā)動機油循 環(huán)的連接,W便達到在壓力油循環(huán)中油位的平衡。因此,平衡閥可直接與用于獲取油位的器 件相連接或者而間接地經(jīng)由控制裝置與用于獲取油位的器件相連接。
[0063] 也可考慮,控制裝置不僅經(jīng)由在壓力油循環(huán)中的油位而且經(jīng)由溫度或其它參數(shù) (諸如緊急運轉(zhuǎn)信號(Notlaufsignal)或維護信號)操控平衡閥,W便例如實現(xiàn)位于壓力油 循環(huán)中的油的更換。
[0064] 當(dāng)平衡閥優(yōu)選地在第一運行狀態(tài)中將壓力油底殼與壓力油累連接并且在第二運 行狀態(tài)中將發(fā)動機油底殼或發(fā)動機油累與壓力油累連接時,那么在壓力油循環(huán)中使用與發(fā) 動機油循環(huán)相比更高的壓力水平在能量上是特別有利的。該具有該優(yōu)點,通過使用壓力油 循環(huán)如此保證效率使得僅僅在發(fā)動機油循環(huán)和壓力油循環(huán)之間壓差較小時連接該兩個分 循環(huán),從而壓力油累的功率消耗通過克服高的壓力差不導(dǎo)致效率下降。
[00化]對此增加地,對于平衡閥的維護效率的設(shè)計方案提出,第一運行狀態(tài)對應(yīng)于軸向 活塞發(fā)動機的部分負荷和/或全負荷,而第二運行狀態(tài)對應(yīng)于軸向活塞發(fā)動機的怠速運轉(zhuǎn) 和/或停止。平衡閥的該設(shè)計方案保證,平衡閥僅僅在發(fā)動機油循環(huán)與壓力油循環(huán)之間壓 力差較小時接通,W便有效地阻止由于負的壓力降油從壓力油循環(huán)回流到發(fā)動機油循環(huán) 中。壓力油循環(huán)的排空可能通過潤滑不良可使軸向活塞發(fā)動機的效率顯著惡化。
[0066] 因此此外備選地或增加地提出,在發(fā)動機油底殼與平衡閥之間或在發(fā)動機油累與 平衡閥之間布置有構(gòu)造為止回閥的單向閥(Rilcklaufventil)。此外,借助于該單向閥可有 利地阻止在平衡閥功能故障時無意地排空壓力油循環(huán)。
[0067] 尤其相應(yīng)地提出,單向閥具有從發(fā)動機油循環(huán)至壓力油循環(huán)的流動方向。
[0068] 止回閥的保險功能在該布置中有利地由此實現(xiàn),即由此在正的壓力降時壓力油循 環(huán)的進一步填充是可能的,然而在負的壓力降時排空被阻止。
[0069] 此外,為了實現(xiàn)改進效率的軸向活塞發(fā)動機,相應(yīng)地提出一種用于操作軸向活塞 發(fā)動機的方法,該軸向活塞發(fā)動機帶有包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶有包括至少一個 氣缸的膨脹器級并且?guī)в兄辽僖粋€在壓縮機級與膨脹器級之間的燃燒室,其中,從燃燒室 中在燃燒室壓力下至膨脹器級的氣缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個控制活塞來控制,并且軸向 活塞發(fā)動機具有用于潤滑的油循環(huán),該方法特征在于,油循環(huán)被劃分成發(fā)動機油循環(huán)和壓 力油循環(huán)并且軸向活塞發(fā)動機的W燃燒室壓力加載的構(gòu)件通過壓力油循環(huán)來潤滑。
[0070] 對此附加地提出,作用到控制活塞上的燃燒室壓力由存在于控制腔中的且對應(yīng)于 燃燒室壓力的壓力水平補償。
[0071] 通過一方面油循環(huán)的兩個分循環(huán)相應(yīng)本身W最小所需的壓力水平工作并且由此 位于該些分循環(huán)中的油累的功率消耗是符合需要的、最小的并且因此效率優(yōu)化的,該所提 出的用于軸向活塞發(fā)動機的方法又有助于改進軸向活塞發(fā)動機的效率。另一方面,通過在 W燃燒室壓力加載的構(gòu)件、尤其在W燃燒室壓力加載的控制活塞處的燃燒室壓力的補償, 阻止或使在控制活塞處的對于循環(huán)過程的效率無益的活塞功最小化,從而使軸向活塞發(fā)動 機的熱力學(xué)效率最大化。
[0072] 有利地,在控制腔中的對應(yīng)于燃燒室壓力的壓力水平可通過壓縮機級來提供。該 帶來該優(yōu)點,即不需要用于產(chǎn)生相應(yīng)的壓力水平的附加的設(shè)備或附加的部件,并且此外具 有該優(yōu)點,即通過壓縮機級所提供的壓力或壓力水平也處于對應(yīng)于待補償?shù)娜紵覊毫Φ?數(shù)量級。
[0073] 優(yōu)選地,在低于壓力油底殼中的最小油位時,壓力油循環(huán)利用來自發(fā)動機油循環(huán) 的油來填充。該具有該優(yōu)點,即通過由來自發(fā)動機油循環(huán)的油代替由于提高的壓力從壓力 油循環(huán)離開的油,始終提供足夠的油用于潤滑通過燃燒室壓力加載的構(gòu)件。為此,尤其在軸 向活塞發(fā)動機的怠速運轉(zhuǎn)時和/或在停止時壓力油循環(huán)可與發(fā)動機油循環(huán)相連接,因為壓 力差那么相對很小。通過當(dāng)在發(fā)動機油循環(huán)與壓力油循環(huán)之間的壓差最小時那么尤其實現(xiàn) 從發(fā)動機油循環(huán)中取出油,壓力油循環(huán)與發(fā)動機油循環(huán)之間的高的壓力差通過所提出的方 法可有利地被避開(umgehen),從而使兩個壓力油累的由該壓力差所引起的功率消耗最小 化并且關(guān)于此使軸向活塞發(fā)動機的總效率最大化。
[0074] 對最后提及的方法替代地或補充地,在壓力油循環(huán)與發(fā)動機油循環(huán)之間的壓力差 小于化ar時壓力油循環(huán)可被與發(fā)動機油循環(huán)相連接。該操作方法提供該優(yōu)點,即當(dāng)發(fā)動機 油循環(huán)與壓力油循環(huán)之間的壓力差與軸向活塞發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關(guān)地假設(shè)為該樣的值,在該 值時克服為了填充壓力油循環(huán)所需的壓力差要求用于此的油累的最小功率消耗,壓力油循 環(huán)可利用來自發(fā)動機油循環(huán)的油來填充。因此在軸向活塞發(fā)動機的運行期間也可在有利的 效率下運行可靠地填充壓力油循環(huán)。
[0075] 對于本發(fā)明的其余特征附加地或備選地,本發(fā)明的目的通過帶有W傳遞熱的方式 相互連結(jié)的燃燒劑供給部和廢氣排出部的軸向活塞發(fā)動機來實現(xiàn),其特征在于至少一個熱 交換器絕緣部。W該方式可確保,盡可能多的熱能保留在軸向活塞發(fā)動機中并且經(jīng)由熱交 換器到燃燒劑處又被利用。就此而言應(yīng)理解,熱交換器絕緣部不必強制地完全包圍熱交換 器,因為必要時一些余熱也可有利地利用在軸向活塞發(fā)動機的其它部位處。然而尤其地,朝 向外應(yīng)設(shè)置有熱交換器絕緣部。
[0076] 優(yōu)選地,該樣設(shè)計熱交換器絕緣部,使得其在軸向活塞發(fā)動機的熱交換器與環(huán)境 之間保留400°C、尤其至少380°C的最大溫度梯度。尤其利用前進的(fortsc虹eitend)熱 交換(即朝向壓縮機側(cè))溫度梯度那么可快速地明顯變小。對此增加地或備選地,熱交換 器絕緣部優(yōu)選地可該樣設(shè)計,使得在熱交換器絕緣部的區(qū)域中軸向活塞發(fā)動機的外部溫度 不超過500°C或480°C。W該方式保證,通過熱福射和熱傳遞失去的能量被減小到最小值, 因為在更高的溫度或溫度梯度下?lián)p失W過大的比例化be巧ropcxrtional)升高。此外,僅僅 在小的部位處出現(xiàn)最大溫度或最大的溫度梯度,因為此外熱交換器的溫度向壓縮側(cè)逐漸減 小。
[0077] 優(yōu)選地,熱交換器絕緣部包括至少一個由與熱交換器不同的材料制成的部件。那 么該材料可在其目的上最佳地設(shè)計為絕緣體并且例如包括石棉、石棉替代物、水或空氣,其 中,尤其為了使通過材料運動的熱導(dǎo)出最小化,對于流態(tài)的絕緣材料,熱交換器絕緣部必須 具有罩殼,而對于固態(tài)的絕緣材料可設(shè)置有用于穩(wěn)定化的罩殼或設(shè)置為保護部。罩殼尤其 可由與熱交換器的護罩材料相同的材料形成。
[007引獨立于此,本發(fā)明的目的也由一種軸向活塞發(fā)動機實現(xiàn),其特征在于至少兩個熱 交換器。在此,軸向活塞發(fā)動機主要包括燃燒劑供給部和廢氣排出部,其W熱傳遞的方式相 互連結(jié)。尤其對于每個工作缸多個排出閥,當(dāng)例如第一熱交換器后置于并關(guān)聯(lián)于第一排出 閥,而第二熱交換器后置于并關(guān)聯(lián)第二排出閥時,廢氣可更快地被從相應(yīng)的工作缸中運走。 雖然通過兩個熱交換器首先引起更大的費用和更復(fù)雜的流動情況(其實際上必然減小效 率),但是應(yīng)用兩個熱交換器使至熱交換器的明顯更短的路徑W及它的能量上更有利的布 置成為可能。由此,軸向活塞發(fā)動機的效率可令人吃驚地顯著提高。
[0079] 該尤其適用于帶有靜止的氣缸(活塞相應(yīng)在其中工作)的軸向活塞發(fā)動機,與在 其中氣缸和因此活塞同樣繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的軸向活塞發(fā)動機不同,因為后者的布置需要僅 僅一個旁經(jīng)氣缸的排氣系。
[0080] 優(yōu)選地,熱交換器大致軸向地布置,其中,概念"軸向"就此而言表示平行于軸向活 塞發(fā)動機的主旋轉(zhuǎn)軸線或平行于旋轉(zhuǎn)能的旋轉(zhuǎn)軸線的方向。該使特別緊湊的且因此節(jié)省 能量的結(jié)構(gòu)形式成為可能,當(dāng)應(yīng)用僅僅一個熱交換器、尤其絕緣的熱交換器時,該尤其也適 用。
[0081] 如果軸向活塞發(fā)動機具有至少四個活塞,則當(dāng)至少兩個鄰近的活塞的廢氣相應(yīng)被 導(dǎo)引到一個熱交換器中,是有利的。由此,可使在活塞與用于廢氣的熱交換器之間的路徑最 小化,從而可將不能經(jīng)由熱交換器回收的W廢熱的形式的損失減小到最小。當(dāng)S個鄰近的 活塞的廢氣相應(yīng)被導(dǎo)引到共同的熱交換器中時,后者也還可實現(xiàn)。
[0082] 另一方面也可考慮,軸向活塞發(fā)動機包括至少兩個活塞,其中,每個活塞的廢氣相 應(yīng)被導(dǎo)引到熱交換器中。就此而言,如果每個活塞設(shè)置有熱交換器,那么(根據(jù)本發(fā)明的具 體的實現(xiàn)方案)可W是有利的。雖然該引起提高的結(jié)構(gòu)成本;另一方面熱交換器相應(yīng)可更 小地并且因此結(jié)構(gòu)上可能更簡單地構(gòu)造,由此軸向活塞發(fā)動機總體更緊湊地并且由此負載 更小的損失地構(gòu)建。尤其在該設(shè)計方案中,而即使當(dāng)對于每兩個活塞設(shè)置由一個熱交換器 時,(必要時)可將相應(yīng)的熱交換器集成到兩個活塞之間的模部狂wickel)中,由此,整個 軸向活塞發(fā)動機可相應(yīng)緊湊地來構(gòu)造。
[0083] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸的壓 縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級并且?guī)в兄辽僖粋€熱交換器,其中,熱交換器的 吸收熱的部分布置在壓縮機級與燃燒室之間,而熱交換器的放出熱的部分布置在膨脹器級 與環(huán)境之間,該軸向活塞發(fā)動機特征在于,熱交換器的吸收熱的和/或放出熱的部分在下 游和/或上游具有用于配給(Aufg油e)至少一個流體的器件。
[0084] 通過例如通過配給合適的流體可將燃燒劑流的特有的熱容量與廢氣流的特有的 熱容量相平衡或者而可將其提高到廢氣流的特有的熱容量之上,流體配給到燃燒劑流中可 有助于熱交換器的交換效率的提高。從廢氣流到燃燒劑流的由此例如有利地影響的熱交換 有助于此,即在熱交換器的結(jié)構(gòu)尺寸保持不變的情況下可將更高的熱量接入燃燒劑流中并 且因此到循環(huán)過程中,由此可提高熱力學(xué)的效率。備選地或增加地,也可給廢氣流配給流 體。在此,所配給的流體例如可W是對于后置的廢氣后處理所需的輔助介質(zhì),其可通過構(gòu)造 在熱交換器中的禍旋的(化rbulent)流動理想地與廢氣流相混合,W便由此能夠W最大效 率運行后置的廢氣后處理系統(tǒng)。
[0085] 在該情況中,在下游"表示熱交換器的相應(yīng)的流體從其離開的側(cè),或表示排氣 系的或引導(dǎo)燃燒劑的管系(Verro虹ung)的流體在離開熱交換器之后所進入的部分。
[0086] 與此相似地,W "在上游"表示熱交換器的相應(yīng)的流體所進入的側(cè),或表示排氣系 或引導(dǎo)燃燒劑的管系的流體從其進入熱交換器的部分。
[0087] 就此而言,是否直接在熱交換器的更靠近的空間環(huán)境中實現(xiàn)流體的配給或者是否 空間上進一步相間隔地實現(xiàn)流體的配給并不重要。
[008引作為流體例如可相應(yīng)地配給水和/或燃燒物。該具有該優(yōu)點,燃燒劑流一方面具 有之前所描述的通過配給水和/或燃燒物而提高的特有的熱容量的優(yōu)點,并且另一方面可 已經(jīng)在熱交換器中或在燃燒室之前實現(xiàn)混合氣準(zhǔn)備(Gemischau化ere;Uung),并且在燃燒 室中的燃燒可盡可能局部均勻的空燃比實現(xiàn)。該尤其也具有該優(yōu)點,該燃燒方法不含 有或僅僅非常少地含有損害效率的、不完全的燃燒。
[0089] 對于軸向活塞發(fā)動機的另一設(shè)計方案提出,在熱交換器的放出熱的部分中或在熱 交換器的放出熱的部分下游布置有脫水器。蒸汽狀的水可通過存在于熱交換器處的溫度下 降凝出,并且通過腐蝕損害后續(xù)的排氣系。有利地,可通過該措施減少排氣系的損害。
[0090] 此外,提出一種用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法,該軸向活塞發(fā)動機帶有包括至 少一個氣缸的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在壓縮機級與 膨脹器級之間的燃燒室并且?guī)в兄辽僖粋€熱交換器,其中,熱交換器的吸收熱的部分布置 在壓縮機級與燃燒室之間,并且熱交換器的放出熱的部分布置在膨脹器級與環(huán)境之間,在 該方法中,給流過熱交換器的燃燒劑流和/或流過熱交換器的廢氣流配給至少一個流體。 通過由配給流體提高燃燒劑流的特有的熱容量并且由此也提高至燃燒劑流的熱流,由此 (如W上已經(jīng)示出的那樣)可改進從導(dǎo)引至環(huán)境中的廢氣流到燃燒劑流的提高效率的熱交 換。在此,在合適的方法指導(dǎo)中,能量流到軸向活塞發(fā)動機的循環(huán)過程中的反饋在此又可引 起效率提高、尤其熱力學(xué)效率的提高。
[0091] 有利地該樣運行軸向活塞發(fā)動機,使得水和/或燃燒物被配給。該方法引起,通過 在熱交換器中和在燃燒室之前的理想的混合又可提高效率、尤其燃燒方法的效率。
[0092] 同樣,如果該對于廢氣后處理有益,可給廢氣流配給燃燒物,從而可進一步提高在 熱交換器中或在熱交換器之后的廢氣溫度。必要時,由此也可實現(xiàn)后燃,其W有利的方式對 廢氣進行后處理并且使污染物最少。由此,在熱交換器的放出熱的部分中釋放的熱也可間 接地用于燃燒劑流的進一步加熱,從而由此幾乎不負面地影響軸向活塞發(fā)動機的效率。
[0093] 此外為了實現(xiàn)該優(yōu)點,此外提出用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法,其特征在于,在 熱交換器下游和/或上游配給流體。
[0094] 對此增加地或備選地,給燃燒劑流和/或廢氣流重新配給分離出的水。由此,在最 有利的情況中實現(xiàn)封閉的水循環(huán),不必再從外面為其輸送水。因此,由此產(chǎn)生另一優(yōu)點,即 配備有根據(jù)該結(jié)構(gòu)類型的軸向活塞發(fā)動機的車輛不必裝滿水、尤其不必裝滿蒸饋水。
[0095] 有利地,在軸向活塞發(fā)動機停止之前在限定的時刻停止水和/或燃燒物的配給, 并且軸向活塞發(fā)動機在沒有水和/或燃燒物的配給的情況下運行直至停止。可通過該方法 避免對于排氣系可能有害的水(其可沉積在排氣系中,尤其當(dāng)其冷卻時)。有利地,在軸向 活塞發(fā)動機停止之前也從軸向活塞發(fā)動機本身移除該樣的水,從而尤其在停止?fàn)顟B(tài)期間不 促進軸向活塞發(fā)動機的部件由水或水蒸氣的損害。
[0096] 此外,本發(fā)明的目的由帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄?少一個通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸經(jīng)過燃燒室導(dǎo)引至工作缸的壓力管路的軸向活 塞發(fā)動機實現(xiàn),其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流通過至少一個由控制驅(qū)動所驅(qū)動的控 制活塞來控制,并且其中,軸向活塞發(fā)動機特征在于,除了由控制驅(qū)動所施加的力之外,控 制活塞在它的背向燃燒室的側(cè)面處W與燃燒室壓力相反地指向的補償力加載。
[0097] 有利地,在燃燒室處借助于該樣的附加的壓縮力可明顯改進在控制活塞方面的密 封,其中,對于密封理想地僅僅一個純粹簡單的刮油部(知abs化ifung)就足夠,使得從國 際專利申請文件WO 2009/062473 A2中已知的關(guān)于此的密封明顯簡化。在該處應(yīng)指出,特別 地可多樣地設(shè)計控制驅(qū)動,例如作為液壓的、電氣的、磁性的或機械的控制驅(qū)動。當(dāng)由控制 驅(qū)動所施加的力與根據(jù)本發(fā)明與燃燒室壓力相反地指向的補償力不同時,是特別有利的。 [009引那么通常整個控制驅(qū)動可明顯更緊湊地構(gòu)建,因為其基本上僅須吸收引導(dǎo)力。根 據(jù)本發(fā)明,可由補償力施加此外所需的力,從而不通過用于在控制活塞處密封的力或者僅 僅W待忽略的程度加載控制驅(qū)動??刂苹钊鄳?yīng)地也被更少地加載并且相應(yīng)可更輕且更簡 單地來設(shè)計。因為僅僅需要簡單的刮油器,由此控制驅(qū)動的負載也下降。
[0099] 應(yīng)理解的是,結(jié)構(gòu)上可不同的方式施加該樣的補償力。優(yōu)選的實施方案變體 為此設(shè)置成,機械地、例如經(jīng)由彈黃施加補償力,因為機械的布置方案在結(jié)構(gòu)上可非常簡單 地在軸向活塞發(fā)動機處實現(xiàn)。
[0100] 對此備選地,當(dāng)液壓地例如通過油壓力施加補償力,是有利的。例如,可通過油累、 尤其也通過分離的油累來提供該樣的油壓力。即所需的油壓力可該樣選擇,使得通常存在 于軸向活塞發(fā)動機處的油壓力足夠用于產(chǎn)生補償力并且可用于它。然而,獨立的油累和獨 立的油循環(huán)是有利的,其從其它在軸向活塞發(fā)動機中的壓力開始工作,尤其例如克服壓縮 機壓力,從而該油累僅僅必須施加小的功率。必要時,該解決方案可補充應(yīng)用于之前所描述 的、在提高的壓力下運行的油循環(huán)。
[0101] 關(guān)于另一實施方案變體設(shè)置成,氣動地、尤其經(jīng)由壓縮機壓力施加補償力。該氣動 的變體特別具有該優(yōu)點,用于產(chǎn)生補償力的壓力總歸存在于軸向活塞發(fā)動機處并且此外有 利地大致對應(yīng)于燃燒室壓力,因為用于產(chǎn)生該壓力的實際的功已經(jīng)在工作活塞中實現(xiàn)。就 此而言,僅僅需要設(shè)置有小的密封,其僅需要密封小的壓力差。對此補充地,油累可產(chǎn)生相 應(yīng)的油膜,其中那么該油膜有利地在獨立的循環(huán)中引導(dǎo)油,W便該油累僅僅暴露于特別小 的背壓中,如該之前已經(jīng)描述的那樣。就此而言,那么油累不需要施加克服壓縮機壓力的累 功。
[0102] 有利地,如之前已經(jīng)示出的那樣,借助于所設(shè)置的大約3化ar的燃燒劑壓力產(chǎn)生 氣動地產(chǎn)生的補償力。由此,尤其可有利地密封控制腔,從而(如之前已經(jīng)指出的那樣)僅 僅需要用于密封的刮油部。
[0103] 就此而言,該目的的另一解決方案設(shè)置有一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個 壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸經(jīng)過 燃燒室導(dǎo)引至工作缸的壓力管路,其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個由控 制驅(qū)動所驅(qū)動的控制活塞來控制,并且其中,該軸向活塞發(fā)動機特征在于,控制活塞布置在 壓力室、例如之前已經(jīng)詳細闡述的控制腔中。
[0104] 由于控制活塞本身布置在壓力室或控制腔中的事實,有利地,不需要昂貴的密封, 從而在軸向活塞發(fā)動機處可較小的損失工作,由此又可改進軸向活塞發(fā)動機的效率。 從現(xiàn)有技術(shù)中迄今僅僅已知,燃燒室側(cè)而非控制活塞設(shè)置在壓力室中。
[0105] 就此而言,概念"壓力室"表示軸向活塞發(fā)動機的每個被包圍的空間,其相對于環(huán) 境具有優(yōu)選地至少lObar的明顯的過壓,該尤其可能適用于之前所闡述的控制腔。
[0106] 此外,本發(fā)明的目的也由一種軸向活塞發(fā)動機來實現(xiàn),其帶有至少一個壓縮機缸、 帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從壓縮機缸經(jīng)過燃燒室導(dǎo) 引至工作缸的壓力管路,其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個由控制驅(qū)動所 驅(qū)動的控制活塞來控制,并且其中,該軸向活塞發(fā)動機特別地特征在于,控制驅(qū)動包括控制 軸,其驅(qū)動控制活塞并且其與一方面加載W壓縮機壓力的軸密封共同作用。
[0107] 如果一方面軸密封加載W壓縮機壓力,在理想情況中不需要另外的密封,并且有 利地可更小的損失運行軸向活塞發(fā)動機。軸密封那么優(yōu)選地用作對具有壓縮機壓力的 軸向活塞發(fā)動機的壓力室的密封。
[0108] 然而,在相應(yīng)地設(shè)計的軸密封中,也可大氣壓力或W低于壓縮機壓力的其它 的發(fā)動機壓力來工作。
[0109] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸的 壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級并且?guī)в兄辽僖粋€在壓縮機級與膨脹器級之 間的燃燒室,其特征在于,壓縮機級具有與膨脹器級不同的排量。
[0110] 對此增加地尤其提出,壓縮機級的排量小于膨脹器級的排量。
[0111] 此外,提出一種用于操作帶有包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶有包括至少一個 氣缸的膨脹器級并且?guī)в兄辽僖粋€在壓縮機級與膨脹器級之間的燃燒室的軸向活塞發(fā)動 機的方法,其特征在于,與在壓縮期間在壓縮機級中存在的壓縮比相比,燃燒劑或作為廢氣 存在的燃燒了的燃燒劑在膨脹期間在膨脹器級中W更大的壓縮比膨脹。
[0112] 軸向活塞發(fā)動機的熱力學(xué)效率可通過該些措施相應(yīng)特別有利地被最大化,因為與 迄今的現(xiàn)有技術(shù)(諸如文件W0 2009/062473)相比,在軸向活塞發(fā)動機中執(zhí)行的循環(huán)過程 的理論的熱力學(xué)的勢能(Potential)可通過由此成為可能的延長的膨脹被最大化地利用。 在從環(huán)境中吸氣并且排放到同一環(huán)境中的發(fā)動機中,當(dāng)膨脹實現(xiàn)至環(huán)境壓力時,熱力學(xué)的 效率通過該些措施達到其在該方面的最大效率。
[0113] 因此,此外提出一種用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法,借助于該方法,燃燒劑在膨 脹器級中近似膨脹直至環(huán)境壓力。
[0114] 近似"來指最大提高了軸向活塞發(fā)動機的摩擦功率的量的環(huán)境壓力。對于區(qū) 別于化ar的平均摩擦壓力,膨脹至精確的環(huán)境壓力與膨脹至平均摩擦壓力的量相比在效 率上不具有明顯的優(yōu)點。平均摩擦壓力的量可理解為作用到活塞上的平均的恒定的壓力, 其中,當(dāng)作用到活塞上側(cè)的氣缸內(nèi)壓力等于作用到活塞下側(cè)的環(huán)境壓力加上平均摩擦壓力 時,活塞可視為不受力的化raftefrei)。因此,已經(jīng)在達到相對的膨脹壓力(其處于平均摩擦 壓力的水平上)的情況下存在內(nèi)燃機的有利的總效率。
[0115] 有利地,此外可W該形式實施軸向活塞發(fā)動機用于實現(xiàn)該優(yōu)點,即壓縮機級的至 少一個氣缸的單個排量小于膨脹器級的至少一個氣缸的單個排量。尤其可考慮,如果膨脹 器級與壓縮機級的氣缸數(shù)量應(yīng)保持相同,通過膨脹器級的氣缸的較大的單個排量,通過面 積體積比的有利的影響(由此實現(xiàn)在膨脹器級中更小的壁熱損失)有利于熱力學(xué)效率。在 此應(yīng)理解的是,對于帶有包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器 級并且?guī)в兄辽僖粋€在壓縮機級W及膨脹器級之間的燃燒室的軸向活塞發(fā)動機,也獨立于 本發(fā)明的其余特征,該設(shè)計方案是有利的。
[0116] 備選地或增加地同樣提出,壓縮機級的氣缸的數(shù)量等于或小于膨脹器級的氣缸的 數(shù)量。
[0117] 除了 W上優(yōu)點之外,通過為了實現(xiàn)延長的膨脹取消壓縮機級的至少一個氣缸并且 由此同樣不必再施加所取消的氣缸的摩擦功率,在膨脹器級和壓縮機級的氣缸的單個排量 相同的情況下通過選擇合適的氣缸數(shù)量、尤其氣缸的減少的數(shù)量可使軸向活塞發(fā)動機的機 械的效率和因此還有軸向活塞發(fā)動機的總效率最大化。可通過活塞組件或氣缸組件的該樣 的非對稱引起的可能的不平衡可在一些情況下被容忍或通過補充的措施來避免。
[0118] 為了解決開頭所提的目的,此外提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個 氣缸的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級并且?guī)в兄辽僖粋€在壓縮機級與膨脹 器級之間的燃燒室,其特征在于,至少一個氣缸具有至少一個由輕金屬制成的換氣閥。尤其 在應(yīng)用在運動的構(gòu)件處時,輕金屬減小由該輕金屬構(gòu)成的構(gòu)件的慣量并且由于其小的密度 可減小軸向活塞發(fā)動機的摩擦功率使得對應(yīng)于更小的慣性力設(shè)計換氣閥的控制驅(qū)動。通過 使用由輕金屬構(gòu)成的構(gòu)件減小摩擦功率又導(dǎo)致在軸向活塞發(fā)動機處更小的總損失并且同 時導(dǎo)致總效率的提高。
[0119] 對此增加地提出,該軸向活塞發(fā)動機特征在于,輕金屬是侶或侶合金、尤其硬侶 值ural)。侶、尤其強的或高強的侶合金特別提供用于換氣閥的設(shè)計,因為在此通過材料的 密度不僅可使換氣閥的重量而且可使換氣閥的強度提高或保持在高的水平上。顯然也可考 慮的是,代替?zhèn)H或侶合金也可使用材料鐵或儀或由侶、鐵和/或儀構(gòu)成的合金。與重的換氣 閥已經(jīng)由于更大的慣性可實現(xiàn)的相比,相應(yīng)輕的換氣閥尤其可相應(yīng)更快地跟隨負載變換。
[0120] 換氣閥尤其可W是進氣閥。尤其在使用由輕的材料制成的進氣閥時可實現(xiàn)軸向活 塞發(fā)動機的伴隨的更小的平均摩擦壓力或更小摩擦功率的和輕的換氣閥的優(yōu)點,因為在軸 向活塞發(fā)動機的該部位處存在較低的溫度,其與侶或侶合金的烙化溫度具有足夠的距離。
[0121] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面,為了解決開頭所提的目的,提出一種軸向活塞發(fā)動機,其 帶有至少一個壓縮機缸、帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從 壓縮機缸經(jīng)過燃燒室導(dǎo)引至工作缸的壓力管路,其中,從燃燒室至工作缸的燃燒劑流經(jīng)由 至少一個由控制驅(qū)動所驅(qū)動的控制活塞來控制,該軸向活塞發(fā)動機特征在于,控制活塞具 有利用在軸向活塞發(fā)動機的運行溫度下液態(tài)的金屬填充的空腔或利用在軸向活塞發(fā)動機 的運行溫度下液態(tài)的金屬合金填充的空腔。在運行溫度下液態(tài)的金屬合金或液態(tài)的金屬的 使用可用于控制活塞的集中冷卻,由此有利地,在更高的溫度下控制活塞也可足夠的 使用壽命和強度來使用。
[0122] 對此增加地提出,金屬或金屬合金至少具有鋼。鋼W其非常小的烙化溫度和它的 在內(nèi)燃機中良好的可操控性具有可應(yīng)用在熱的構(gòu)件中的優(yōu)點。應(yīng)理解的是,同樣可使用由 周期系(Perioden-System)中的堿族中的任何金屬,只要該金屬的烙化溫度在軸向活塞發(fā) 動機的運行溫度之下。此外應(yīng)理解的是,為了該目的同樣可使用材料隸、嫁、銅、鋒、鉛或該 些材料的合金W及其它液態(tài)的金屬。
[0123] 開頭所闡述的目的也(尤其與文件WO 2009/062473 A2不同)由一種軸向活塞發(fā) 動機實現(xiàn),其帶有包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有 至少一個在壓縮機級與膨脹器級之間的燃燒室、帶有至少一個控制活塞W及在燃燒室與膨 脹器級之間的通道,在該軸向活塞發(fā)動機中,控制活塞和通道具有帶有主流向的通過控制 活塞的運動所開啟的流動橫截面,并且控制活塞具有平行于主流向的導(dǎo)向面和/或垂直于 主流向的碰撞面(Pmllfl沁he),并且在該軸向活塞發(fā)動機中,控制活塞W及通道具有通過 控制活塞的運動所開啟的流動橫截面,并且控制活塞的運動沿著控制活塞的縱軸線實現(xiàn), 并且控制活塞具有與控制活塞的縱軸線成銳角的導(dǎo)向面和/或碰撞面。
[0124] 通常在內(nèi)燃機的兩個含有體積的構(gòu)件之間的充量交換(La化ngswechsel)通過節(jié) 流部位與流動損失相聯(lián)系。在當(dāng)前情況中由通道和控制活塞形成的該樣的節(jié)流部位通過該 流動損失引起效率損失。由此,該通道和/或活塞的在流動技術(shù)上有利的設(shè)計方案引起效 率提局。
[01巧]相應(yīng)地,控制活塞的平行于主流向取向的導(dǎo)向面具有避免流動損失和使效率最大 化的優(yōu)點。尤其當(dāng)流動該樣構(gòu)造使得其剛好不垂直于控制活塞的縱軸線時,通過與控制活 塞的縱軸線成銳角地取向的導(dǎo)向面,導(dǎo)向面可與流經(jīng)該導(dǎo)向面的流動成有利的角度。有利 地,通過使在導(dǎo)向面處或在控制活塞處的流動損失最小化,通過該措施也提高軸向活塞發(fā) 動機的效率。
[0126] 當(dāng)前主流向"指燃燒劑通過通道的流動方向,其可在燃燒劑的層流的情況下或 也在禍流的情況下測得并還可圖示示出。由此,特征"平行"設(shè)及該主流向并且應(yīng)在數(shù)學(xué)幾 何的意義上理解,其中,控制活塞的平行于主流向的導(dǎo)向面就由于燃燒劑的流動不吸收沖 量或者就不改變流動的沖量。
[0127] 如果控制活塞到達在其中控制活塞關(guān)閉所開啟的流動橫截面的位置,有利地,該 垂直于主流向構(gòu)造的碰撞面帶有相對于燃燒室的最小的表面,從而位于該燃燒室中的燃燒 劑也引起到控制活塞中的最小的熱流。由此,通過該相對于主流向最小地實施的碰撞面也 獲得盡可能小的壁熱損失,由此又使軸向活塞發(fā)動機的熱力學(xué)效率最大化。
[0128] 與之前已經(jīng)描述的導(dǎo)向面類似,碰撞面又可借助于銳角布置并且該樣置于燃燒劑 的流動中,使得如果流動不垂直于控制活塞或控制活塞的縱軸線,則碰撞面具有相對于流 動的最小的表面。最小地實施的碰撞面又得出該優(yōu)點,一方面壁熱損失被減小并且在縱禍 形成時使流動的不利的轉(zhuǎn)向最小化并且相應(yīng)地使軸向活塞發(fā)動機的熱力學(xué)效率最大化。
[0129] 導(dǎo)向面和/或碰撞面可W是平的面、球形的面、柱形的面或錐形的面。導(dǎo)向面和 /或碰撞面的平的設(shè)計帶來該優(yōu)點,一方面可特別簡單地且成本有利地制造控制活塞,并 且另一方面,與導(dǎo)向面共同作用的密封面同樣在結(jié)構(gòu)上可簡單地實施,并且在該導(dǎo)向面處 實現(xiàn)最大的密封效果。此外,導(dǎo)向面和/或碰撞面的球形的設(shè)計帶來該優(yōu)點,如果通道同 樣具有圓形的或者而還楠圓形的橫截面,該導(dǎo)向面幾何上特別好地匹配于緊隨該處的通 道。由此,在從控制活塞或控制活塞的導(dǎo)向面至通道的過渡處不產(chǎn)生不期望的流動中斷 (Abrissst巧mung)或禍流。同樣,柱形的導(dǎo)向面和/或碰撞面可實現(xiàn)該優(yōu)點,即在控制活 塞與通道之間的過渡處或者而還在控制活塞與燃燒室之間的過渡處可在避免流動中斷或 禍流的情況下實現(xiàn)流動。備選地,如果緊隨在控制活塞處的通道具有在通道的長度上可變 的橫截面,在導(dǎo)向面和/或碰撞面處錐形的面同樣可W是有利的。如果通道應(yīng)構(gòu)造為擴散 器或為噴嘴,則流動又可通過在控制活塞處錐形地構(gòu)造的導(dǎo)向面在沒有流動中斷或禍流的 情況下實現(xiàn)。應(yīng)理解的是,每個之前所闡述的措施本身也獨立于其它措施地效率最大化地 起作用。
[0130] 軸向活塞發(fā)動機在燃燒室與膨脹器級之間可具有導(dǎo)向面密封面,其中,導(dǎo)向面密 封面平行于導(dǎo)向面構(gòu)造并且在控制活塞的上止點中與導(dǎo)向面共同作用。因為控制活塞在其 上止點中也具有密封作用,導(dǎo)向面密封面有利地該樣構(gòu)造,使得其在控制活塞的上止點中 大面積地與導(dǎo)向面共同作用并且由此實現(xiàn)密封作用。如果導(dǎo)向面密封面的每個點具有與導(dǎo) 向面相同的間距、優(yōu)選地與導(dǎo)向面沒有間距,那么存在導(dǎo)向面密封面的最大的密封作用。平 行于導(dǎo)向面構(gòu)造的導(dǎo)向面密封面與導(dǎo)向面具有何種幾何形狀無關(guān)地滿足該要求。
[0131] 對此增加地提出,導(dǎo)向面密封面在通道側(cè)過渡到垂直于控制活塞的縱軸線的表面 中。在最簡單的實施方案中,導(dǎo)向面密封面至垂直于控制活塞的縱軸線的表面中的過渡也 可彎折的方式存在,由此,流經(jīng)導(dǎo)向面密封面的流動在該彎折即該突出部可中斷,使得 燃燒劑的流動可盡可能小的流動損失過渡到緊隨在控制活塞處的通道中。
[0132] 對于前述的特征備選地或增加地提出,軸向活塞發(fā)動機在燃燒室與膨脹器級之間 具有裙密封面(Schaftdichtf化che),其中,裙密封面平行于控制活塞的縱軸線構(gòu)造并且與 控制活塞的裙的表面共同作用。如果控制活塞達到其上止點,控制活塞不僅具有朝向燃燒 室密封的作用,而且有利地也實現(xiàn)相對于膨脹器級的密封,其通過控制活塞的裙與相應(yīng)的 裙密封面的共同作用實現(xiàn)。由此再次減小經(jīng)由控制活塞的泄漏損失,由此,又可使軸向活塞 發(fā)動機的總效率最大化。
[0133] 此外提出,導(dǎo)向面、碰撞面、導(dǎo)向面密封面、裙密封面和/或控制活塞的桿的表面 具有反射性的表面。因為該些表面中的每個可與燃燒劑相接觸,也可經(jīng)由該些面中的每個 實現(xiàn)壁熱流和因此效率損失。由此,反射性的表面因此阻止不必要的通過熱福射的損失并 且由此實現(xiàn)相應(yīng)地提高軸向活塞發(fā)動機的熱力學(xué)效率的優(yōu)點。
[0134] 開頭提及的目的同樣通過用于制造軸向活塞發(fā)動機的熱交換器的方法來實現(xiàn),該 軸向活塞發(fā)動機具有包括至少一個氣缸的壓縮機級、包括至少一個氣缸的膨脹器級和至少 一個在壓縮機級W及膨脹器級之間的燃燒室,其中,熱交換器的吸收熱的部分布置在壓縮 機級與燃燒室之間,而熱交換器的放出熱的部分布置在膨脹器級與環(huán)境之間,其中,熱交換 器包括至少一個將熱交換器的吸收熱的部分與放出熱的部分隔開的管壁用于分離兩個物 質(zhì)流,并且其中,該制造方法特征在于,管布置在至少一個由相應(yīng)于管的材料構(gòu)成的基體 (Matrize)中并且材料配合地和/或力配合地與該基體相連接。
[01巧]熱交換器在之前所闡述的軸向活塞發(fā)動機中的使用可通過一方面在熱交換器的 入口與出口之間的并且另一方面在熱交換器的吸收熱的與放出熱的部分之間的特別高的 溫度差的產(chǎn)生導(dǎo)致由于限制使用壽命的材料損壞的缺點。為了克服由此引起的熱應(yīng)力和通 過損壞所產(chǎn)生的燃燒劑或廢氣損失,根據(jù)之前所描述的建議,在合適的設(shè)計方案中熱交換 器有利地在它的經(jīng)受關(guān)鍵應(yīng)力的部位處幾乎僅僅由僅僅一種材料制成。甚至當(dāng)后者不是該 情況時,通過之前所描述的解決方案有利地減小材料應(yīng)力。
[0136] 應(yīng)理解的是,尤其那么當(dāng)不設(shè)及帶有高的熱應(yīng)力或帶有對密封性的高要求的區(qū)域 時,所使用的焊料或其它用于固定或裝配熱交換器所使用的器件可由其它材料構(gòu)成。
[0137] 也可考慮使用兩個或多個帶有相同的熱膨脹系數(shù)的材料,由此,可相似的方 式克服在材料中產(chǎn)生熱應(yīng)力。
[0138] 為了建立管與基體之間的材料配合和/或力配合的連接,此外提出一種用于制造 熱交換器的方法,其特征在于,通過焊接或纖焊(L如en)實現(xiàn)管與基體之間的材料配合。通 過該樣的方法,W簡單的方式且特別有利地保證熱交換器的密封性。在此,也可能又使用相 應(yīng)于管或基體的材料作為焊接或纖焊材料。
[0139] 對此備選地或增加地,通過收縮實現(xiàn)管與基體之間的力配合。該又具有該優(yōu)點,通 過避免使用與管或基體的材料不同的材料(例如在材料配合的連接中),可防止管與基體 之間的熱應(yīng)力。那么,也可快速地且運行可靠地提供相應(yīng)的連接。
[0140] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提出一種軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸的 壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在壓縮機級與膨脹器級之間 的燃燒室,其中,該軸向活塞發(fā)動機包括振蕩的W及開啟流動橫截面的換氣閥,并且該換氣 閥借助于閥彈黃的作用在換氣閥處的彈黃力關(guān)閉該流動橫截面,并且其中,該軸向活塞發(fā) 動機特征在于,換氣閥具有碰撞彈黃。當(dāng)存在的壓差引起非常高的打開力時,自動的、即非 凸輪操縱的換氣閥(其在出現(xiàn)壓差時打開)可被該樣強烈地加速,換氣閥的閥彈黃壓縮到 一塊(auf Block gehen),閥彈黃盤(Ventilfederteller)而或也可比的支撐環(huán)撞到另一構(gòu) 件。該樣在兩個構(gòu)件之間的不允許的且不期望的接觸可非??斓貙?dǎo)致該構(gòu)件的破壞。為了 有效地避免閥彈黃盤的撞上(Aufsetzen),由此有利地設(shè)置有另一實施為碰撞彈黃的彈黃, 其消除換氣閥的多余的動能并且將換氣閥制動至停止。
[0141] 尤其地,碰撞彈黃可具有比閥彈黃的彈黃長度更小的彈黃長度。如果該兩個彈黃、 閥彈黃和碰撞彈黃具有共同的支承面,該碰撞彈黃有利地該樣實施,使得所安裝的閥彈黃 的彈黃長度始終比碰撞彈黃的彈黃長度短,從而在換氣閥打開時,閥彈黃首先僅僅施加對 于關(guān)閉換氣閥所需的力,并且在達到最大設(shè)置的閥行程之后,碰撞彈黃與換氣閥相接觸,W 便立刻阻止換氣閥的繼續(xù)打開。
[0142] 對此增加地,碰撞彈黃的彈黃長度對應(yīng)于閥彈黃的減小了換氣閥的閥行程的彈黃 長度。在此,適宜地且有利地,利用該狀態(tài),即,兩個彈黃的彈黃長度之差剛好對應(yīng)于閥行程 的量。
[0143] 在此,概念"閥行程"表示換氣閥的行程,從該行程,由換氣閥所開啟的流動橫截面 近似達到最大。在發(fā)動機制造中通常使用的盤閥通常在打開較小時具有線性上升的幾何的 流動橫截面,然后在閥繼續(xù)打開時該流動橫截面過渡到帶有恒定的值的直線中。當(dāng)閥行程 達到內(nèi)部的閥座直徑的25%時,通常達到最大的幾何的打開橫截面。內(nèi)部的閥座直徑是最 小的在閥座處存在的直徑。
[0144] 在此,概念"彈黃長度"表示碰撞彈黃或閥彈黃在安裝的狀態(tài)中的最大可能的長 度。因此,碰撞彈黃的彈黃長度剛好對應(yīng)于在未張緊的狀態(tài)中的彈黃長度,而閥彈黃的彈黃 長度剛好對應(yīng)于閥彈黃在安裝的狀態(tài)中在換氣閥關(guān)閉時所具有的長度。
[0145] 此外,在此備選地或增加地提出,碰撞彈黃的彈黃長度對應(yīng)于閥引導(dǎo)部的提高了 碰撞彈黃的彈黃行程的高度。該具有該優(yōu)點,即閥引導(dǎo)部(而還有每個其它靜止的可與閥 控制部的運動的構(gòu)件相接觸的構(gòu)件)剛好不與閥控制部的運動的構(gòu)件相接觸,因為即使在 到達所設(shè)置的彈黃行程時,碰撞彈黃也就未被壓到進入接觸的程度。
[0146] 在此,概念"彈黃行程"表示減去在最大的負載時所存在的彈黃長度的彈黃長度。 最大的負載而經(jīng)由閥驅(qū)動的計算上的設(shè)計在包括安全系數(shù)的情況下限定。由此,當(dāng)在軸向 活塞發(fā)動機的運行中產(chǎn)生的最大負載或在軸向活塞發(fā)動機的運行中最大地設(shè)置的閥行程 (在不尋常的負載下)出現(xiàn)時,彈黃行程剛好為彈黃壓縮的長度。在此,最大的閥行程表示 上面所限定的閥行程加上換氣閥的在運動的構(gòu)件與靜止的構(gòu)件之間剛好產(chǎn)生接觸的行程。
[0147] 代替閥引導(dǎo)部,也可出現(xiàn)可與閥驅(qū)動的運動的部分相接觸的任何其它構(gòu)件。
[0148] 此外,在到達碰撞彈黃的彈黃行程時,碰撞彈黃可具有勢能,其對應(yīng)于在開啟流動 橫截面時換氣閥的最大的由運行引起的動能。有利地,剛好那么當(dāng)在兩個構(gòu)件之間恰好不 接觸時,剛好在滿足該物理的或動力學(xué)的條件時實現(xiàn)換氣閥的制動。如上面另外所實施的 那樣,最大的由運行引起的動能是換氣閥的運動能,其可在閥驅(qū)動的計算上的設(shè)計中在包 括安全性的情況下得到。由最大地鄰近換氣閥處的壓力或壓差引起最大的由運行引起的動 能,由此,換氣閥由于其質(zhì)量被加速并且在該加速消退后獲得最大的運動速度。多余的、儲 存在換氣閥中的動能由碰撞彈黃吸收,從而碰撞彈黃被壓縮并且具有勢能。在達到碰撞彈 黃的彈黃行程或在碰撞彈黃的最大地設(shè)置的壓縮量時,換氣閥或閥組的動能減少到零是有 利的,W便在兩個構(gòu)件之間剛好不產(chǎn)生接觸。因此,概念"最大的、由運行引起的的動能"同 樣包含所有與換氣閥一起運動的構(gòu)件(諸如氣口鎖銷、閥彈黃盤或閥彈黃)的動能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0149] 根據(jù)附圖的接下來的描述闡述本發(fā)明的另外的優(yōu)點、目的和特性,在附圖中示例 性地示出不同的軸向活塞發(fā)動機及其部件。 其中: 圖1顯示了第一軸向活塞發(fā)動機的示意性的剖面圖; 圖2顯示了根據(jù)圖1的軸向活塞發(fā)動機的示意性的俯視圖; 圖3 W與圖2類似的圖示顯示了第二軸向活塞發(fā)動機的示意性的俯視圖; 圖4 W與圖1類似的圖示顯示了第S軸向活塞發(fā)動機的示意性的剖面圖; 圖5顯示了帶有預(yù)燃燒器溫度傳感器和兩個廢氣溫度傳感器的另一軸向活塞發(fā)動機 的示意性的剖面圖; 圖6顯示了帶有構(gòu)造為壓力室的控制腔、油循環(huán)的部段的另一軸向活塞發(fā)動機的示意 性的剖面圖和控制活塞的備選的設(shè)計方案; 圖7顯示了帶有構(gòu)造為壓力室的控制腔、油循環(huán)的部段的另一軸向活塞發(fā)動機的示意 性的剖面圖和控制活塞的備選的設(shè)計方案; 圖8顯示了帶有壓力油循環(huán)的用于軸向活塞發(fā)動機的油循環(huán)的示意圖; 圖9顯示了帶有布置在其中的用于容納熱交換器的管的基體的用于熱交換器的法蘭 的不意圖; 圖10顯示了帶有閥彈黃和碰撞彈黃的換氣閥的示意性的剖面圖;W及 圖11顯示了帶有閥彈黃和碰撞彈黃的換氣閥的另一示意性的剖面圖。

【具體實施方式】
[0150] 在圖1和2中示出的軸向活塞發(fā)動機201具有連續(xù)地做功的燃燒室210,從其中連 續(xù)的工作介質(zhì)經(jīng)由噴射道215 (示例性地編號)被輸送給工作缸220 (示例性地編號)。
[0151] 借助于由控制驅(qū)動(在此未詳細顯示)所驅(qū)動的控制活塞(在此未詳細顯示)來 控制在從燃燒室210朝向相應(yīng)的工作缸220的噴射道215之內(nèi)的關(guān)于此的工作介質(zhì)流或燃 燒劑流。
[0152] 有利地,除了由控制驅(qū)動所施加的力,附加地還W與燃燒室壓力相反地指向的補 償力加載控制活塞531,從而控制驅(qū)動在結(jié)構(gòu)上可特別簡單地實施。根據(jù)存在的壓縮機缸壓 力在結(jié)構(gòu)上W特別小的花費氣動地產(chǎn)生補償力。
[0153] 尤其地,當(dāng)控制活塞位于壓力室(在其中存在與在燃燒室210中相似的壓縮比) 中時,在相應(yīng)的控制活塞處的密封可極其簡單地進行。在此理想地,借助于純粹的刮油部已 經(jīng)獲得足夠的密封性。
[0154] 有利地,為了也可在存在的控制活塞方面減小運動的質(zhì)量,控制活塞此外具有橫 向支撐部(Querverstrebung)并且至少在其活塞裙方面由侶制成。然而,在活塞底部的區(qū) 域中,控制活塞在燃燒室側(cè)由鐵合金制成,W便自身可更好地經(jīng)受非常高的燃燒劑溫度。
[0巧5] 備選地,控制活塞也可由鋼合金制成,從而與在侶合金方面相比,更不可能產(chǎn)生強 度和/或剛度問題W及熱的問題。
[0156] 在工作缸220中相應(yīng)布置有工作活塞230 (示例性地編號),其一方面經(jīng)由直線的 連桿235與輸出部相連接,在該實施例中,輸出部實現(xiàn)為承載有彎道(Kurvenb址n) 240的、 布置在輸出軸241上的隔離物(Abstan化alter) 242,另一方面與壓縮機活塞250相連接,壓 縮機活塞250相應(yīng)W下面進一步詳細產(chǎn)生的方式在壓縮機缸260中運行。
[0157] 連桿235具有橫向加強部(在此未編號),從而其總體非常細長地或與迄今在軸向 活塞發(fā)動機處所應(yīng)用的連桿相比質(zhì)量更小地構(gòu)造。通過橫向加強部可平衡在連桿235處所 進行的質(zhì)量減小,由此在其剛性和強度方面未不利地影響連桿235。此外,連桿235由侶合 金制成,由此實現(xiàn)進一步的重量減小。如可直接看出,連桿235在驅(qū)動活塞側(cè)被稱為驅(qū)動連 桿而在壓縮機側(cè)被稱為壓縮機連桿,其中,工作連桿和壓縮機連桿一件式地相互連接。
[0158] 但是,不僅連桿235而且同樣工作活塞230和壓縮機活塞250配備有橫向加強部, 從而在軸向活塞發(fā)動機201的運動的質(zhì)量方面可獲得進一步的顯著的重量減小。為了可更 好地面對化egegnen)甚至更高的熱負載,工作活塞230在其氣缸底部處相應(yīng)具有由鐵合金 構(gòu)成的燃燒保護部。
[0159] 借助于橫向加強的連桿235、橫向加強的工作活塞230和橫向加強的壓縮機活塞 250,結(jié)果在軸向活塞發(fā)動機201處實現(xiàn)在傳統(tǒng)的軸向活塞發(fā)動機中至今尚未已知的輕型 結(jié)構(gòu)。在此,所有橫向加強部構(gòu)造為加強支柱(Verstiirkungsstrebe)。
[0160] 在工作缸220中的工作介質(zhì)提供了其功且相應(yīng)地加載工作活塞230之后,經(jīng)由排 氣道225將工作介質(zhì)從工作缸220中排出。在排氣道225處設(shè)置有未示出的溫度傳感器, 其測量廢氣的溫度。
[0161] 排氣道225相應(yīng)通到熱交換器270中并且接下來在相應(yīng)的排出口 227處W已知的 方式離開軸向活塞發(fā)動機201。排出口 227尤其在它方面又可與未示出的環(huán)形通道相連接, 使得廢氣最終僅僅在一個或兩個部位處離開發(fā)動機201。根據(jù)尤其熱交換器270的具體的 設(shè)計,必要時也可取消消聲器,因為熱交換器270本身已經(jīng)具有消聲的效果。
[0162] 熱交換器270用于預(yù)熱燃燒劑,其在壓縮機缸260中由壓縮機活塞250壓縮并且 通過壓力管路255被導(dǎo)引至燃燒室210。在此,通過經(jīng)由輸入管路257(示例性地編號)從 壓縮機活塞250處抽吸進入的空氣狂uluft)并在壓縮機缸260中進行壓縮,壓縮W本身已 知的方式實現(xiàn)。為此,應(yīng)用本身已知的且可無問題地相應(yīng)使用的閥系統(tǒng)。
[0163] 如可直接從圖2中看出的那樣,軸向活塞發(fā)動機201具有兩個熱交換器270,其相 應(yīng)關(guān)于軸向活塞發(fā)動機201軸向地布置。通過該布置方案,與現(xiàn)有技術(shù)的軸向活塞發(fā)動機 相比可明顯減少廢氣通過排氣道225直至熱交換器270相應(yīng)必須經(jīng)過的路徑。該導(dǎo)致,最 終帶有明顯更高的溫度的廢氣到達相應(yīng)的熱交換器270,從而最終也可將燃燒劑預(yù)熱到相 應(yīng)更高的溫度上。在實踐中證實,通過該樣的設(shè)計方案可節(jié)省至少20%的燃料。在此從此 出發(fā),通過優(yōu)化的設(shè)計甚至節(jié)約直至30%或更高是可能的。
[0164] 此外,利用該里未示出的由石棉替代物構(gòu)成的隔熱部來隔絕熱交換器。由此確保, 在該實施例中,在幾乎所有運行狀態(tài)中在熱交換器270的區(qū)域中軸向活塞發(fā)動機的外部溫 度不超過450°C。僅僅過載情況形成例外,其總歸僅短暫地出現(xiàn)。在此,隔熱部設(shè)計成在熱 交換器的最熱的部位處確保350°C的溫度梯度。
[01化]就此而言應(yīng)理解的是,可通過另外的措施提高軸向活塞發(fā)動機201的效率。因 此,為了燃燒室210的冷卻或熱絕緣例如可本身已知的方式使用燃燒劑,由此,在燃燒 劑到達燃燒室210中之前,還可進一步提高其溫度。在此應(yīng)強調(diào)的是,一方面相應(yīng)的調(diào)溫 (Temperi erung)僅僅可限制于燃燒劑的成分,如該在該實施例中參考燃燒用空氣的情況。 也可考慮已經(jīng)在壓縮之前或期間給燃燒用空氣配給水,然而該毫無疑問在之后(例如在壓 力管路255中)也是可能的。
[0166] 特別優(yōu)選地,在相應(yīng)的壓縮機活塞250的吸氣沖程期間實現(xiàn)水配給到壓縮機缸 260中,該引起等溫壓縮或盡可能接近等溫壓縮的壓縮。如可直接看出的那樣,壓縮機活塞 250的工作循環(huán)相應(yīng)包括吸氣沖程和壓縮行程,其中,在吸氣沖程期間燃燒劑到達壓縮機缸 260中,然后其在壓縮行程期間被擠壓(即壓縮)并且被輸送到壓力管路255中。通過在吸 氣沖程期間配給水,可W W操作上簡單的方式確保水的均勻的分布。
[0167] 同樣可考慮已經(jīng)相應(yīng)地調(diào)溫燃料,其中,該不一定是必要的,因為相對于燃燒用空 氣,燃料量通常相對較小并且由此可被非常快速地帶到較高的溫度。
[0168] 在該設(shè)計方案中,同樣可將水配給到壓力管路255中,其中,在熱交換器之內(nèi)通過 流動的合適的轉(zhuǎn)向使水均勻地與燃燒劑混合。也可選擇排氣道225用于配給水或其它流體 (如燃料或用于廢氣后處理的介質(zhì)),W便確保在熱交換器270之內(nèi)的均勻的混合。此外, 所顯示的熱交換器270的設(shè)計方案允許廢氣在熱交換器自身中的后處理,其中,通過后處 理釋放的熱直接被輸送給位于壓力管路255中的燃燒劑。在排出口 227中布置有未示出的 脫水器,其將位于廢氣中的冷凝的水引回軸向活塞發(fā)動機201用于重新配給。脫水器當(dāng)然 可實施成與冷凝器相連接。此外,在相似地實施的軸向活塞發(fā)動機中該應(yīng)用當(dāng)然是可能的, 其中,即使在排出口 227中未使用脫水器的情況下,在軸向活塞發(fā)動機201處或在相似的軸 向活塞發(fā)動機處的其余的有利的特征是有利的。
[0169] 在圖3中示出的軸向活塞發(fā)動機301在其結(jié)構(gòu)上并且在其工作原理上大致對應(yīng)于 根據(jù)圖1和2的軸向活塞發(fā)動機201。出于該原因,取消細節(jié)的描述,其中,在圖3中相似地 起作用的部件也設(shè)有相似的附圖標(biāo)記并且僅僅在第一個數(shù)字中相互區(qū)別。
[0170] 軸向活塞發(fā)動機301也具有中央的燃燒室310,從其中經(jīng)由噴射道315 (示例性地 編號)可對應(yīng)于軸向活塞發(fā)動機301的工作順序來導(dǎo)引工作缸320中的工作介質(zhì)。利用相 應(yīng)的控制活塞和控制驅(qū)動來控制穿過噴射道315的燃燒劑流,如該在活塞發(fā)動機201方面 所描述的那樣。
[0171] 在其提供其功之后,工作介質(zhì)經(jīng)由排氣道325相應(yīng)被輸送給熱交換器370。在此, 與軸向活塞發(fā)動機201不同,軸向活塞發(fā)動機301對于剛好兩個工作缸320各具有一個熱 交換器370,由此,通道325的長度可減小到最小。如可直接看出的那樣,在該實施例中,熱 交換器370部分地進入軸向活塞發(fā)動機301的罩殼體305中,該導(dǎo)致比根據(jù)圖1和2的軸 向活塞發(fā)動機201的結(jié)構(gòu)形式還更緊湊的結(jié)構(gòu)形式。在此,通過另外的部件(例如用于工 作缸220的水冷卻部)的布置方案的可能性來限制熱交換器370可被多大程度放入罩殼體 305中的度量。
[0172] 在圖4中示出的軸向活塞發(fā)動機401也大致對應(yīng)于根據(jù)圖1至3的軸向活塞發(fā)動 機201和301。相應(yīng)地,相同的或相似地起作用的部件也相似地編號并且僅僅通過第一位相 區(qū)別。此外,相應(yīng)地在該實施例中也取消工作原理的詳細解釋,因為該已經(jīng)參考根據(jù)圖1和 2的軸向活塞發(fā)動機201進行過。
[0173] 軸向活塞發(fā)動機401同樣包括罩殼體405,在其處設(shè)置有連續(xù)地工作的燃燒室 410、六個工作缸420 W及六個壓縮機缸460。在此,燃燒室410相應(yīng)經(jīng)由噴射道415與工作 缸420相連接,使得后來可對應(yīng)于軸向活塞發(fā)動機401的動作順序?qū)⒐ぷ鹘橘|(zhì)輸送到工作 缸 420。
[0174] 在做功之后,工作介質(zhì)相應(yīng)通過引導(dǎo)至熱交換器470的排氣道425離開工作缸 420,其中,該熱交換器470布置成與根據(jù)圖1和2(尤其參見圖2)的軸向活塞發(fā)動機201 的熱交換器270相同。工作介質(zhì)通過排出口 427(示意性地編號)離開熱交換器470。
[01巧]在工作缸420或壓縮機缸460中相應(yīng)布置有工作活塞430或壓縮機活塞450,其經(jīng) 由剛性的連桿435相互連接。
[0176] 工作活塞430和壓縮機活塞450在重量上優(yōu)化,因此其負有更小的質(zhì)量并且出于 強度原因相應(yīng)地配備有橫向加強部(在此未詳細顯示),如該已經(jīng)在圖1和2中的第一軸向 活塞發(fā)動機201方面充分地描述的那樣。
[0177] 為了進一步減小重量,活塞430和450由侶合金制成。尤其地,工作活塞430相應(yīng) 在燃燒室側(cè)包括由鐵構(gòu)成的燃燒保護部(在此未詳細編號),從而其特別耐高溫。壓縮機活 塞450相應(yīng)也可制造有該樣的燃燒保護部。
[0178] 連桿435 W本身已知的方式包括彎道440,其設(shè)置在隔離物424上,其最終驅(qū)動輸 出軸441。有利地,連桿435設(shè)有橫向加強部(在此未詳細顯示),從而其也W較少的材料 并且由此W重量減小地來構(gòu)建。
[0179] 也在該實施例中,燃燒用空氣經(jīng)由輸入管路457被抽吸并且在壓縮機缸460中被 壓縮,W便經(jīng)由壓力管路455配給到燃燒室410,其中,根據(jù)具體的實現(xiàn)方案,同樣可設(shè)置在 上述實施例中所提及的措施。
[0180] 補充地,在軸向活塞發(fā)動機401中,壓力管路455經(jīng)由環(huán)形通道456相互連接,由 此,可已知的方式在所有壓力管路455中確保均勻的壓力。在環(huán)形通道456與壓力管 路455之間相應(yīng)設(shè)置有閥485,由此,可調(diào)節(jié)或調(diào)整通過壓力管路455的燃燒劑的流入。此 夕F,燃燒劑存儲器480經(jīng)由存儲器管路481聯(lián)接在環(huán)形通道456處,在存儲器管路481中同 樣布置有閥482。
[0181] 閥482和485可根據(jù)軸向活塞發(fā)動機401的運行狀態(tài)來打開或關(guān)閉。因此例如可 考慮當(dāng)軸向活塞發(fā)動機401需要更少的燃燒劑時關(guān)閉閥485之一。同樣可考慮在該樣的運 行情況中部分地關(guān)閉所有閥485并且其可作為節(jié)流部起作用。在閥482打開時那么可將過 量的燃燒劑輸送給燃燒劑存儲器480。尤其地,當(dāng)軸向活塞發(fā)動機401在慣性運行中時(也 就是說,完全不需要燃燒劑,而是經(jīng)由輸出軸441來驅(qū)動),那么后者也是可能的。那么,由 壓縮機活塞450的在該樣的運行情況中所產(chǎn)生的運動引起的過量燃燒劑同樣可毫無疑問 地儲存在燃燒劑存儲器480中。
[0182] W該方式儲存的燃燒劑在需要時(即,尤其在發(fā)動或加速情況中W及為了起動) 可W被補充地輸送給軸向活塞發(fā)動機401,從而在沒有壓縮機活塞450的附加的或更快的 運動的情況下提供過量的燃燒劑。
[0183] 為了確保后者,必要時也可取消閥482和485。由于不可避免的泄漏,取消該樣的 閥對于壓縮的燃燒劑的持續(xù)儲存顯得不適合。
[0184] 在對于軸向活塞發(fā)動機401備選的實施形式中,可取消環(huán)形通道456,其中,那么 (必要時經(jīng)由環(huán)形通道部件)對應(yīng)于壓力管路455的數(shù)量綜合(zusammenfassen)壓縮機 缸460的排出口。在該樣的設(shè)計方案中,必要時將壓力管路455中的僅僅一個或不是所有 的壓力管路455與燃燒劑存儲器480相連接或設(shè)置成可與其相連接可W是有意義的。雖然 該樣的設(shè)計方案引起,在慣性運行中不是所有的壓縮機活塞450可填充燃燒劑存儲器480。 那么另一方面,在沒有另外的調(diào)節(jié)技術(shù)或控制技術(shù)上的措施的情況下為燃燒室410提供足 夠的燃燒劑,從而燃燒可被充分地維持。與此并行地,經(jīng)由其余壓縮機活塞450填充燃燒劑 存儲器480,從而燃燒劑相應(yīng)地儲備并且尤其地可直接供起動或發(fā)動或或者加速階段使用。 [0化5] 應(yīng)理解的是,在另一在此未詳細顯示的實施變型方案中,軸向活塞發(fā)動機401可 配備有兩個燃燒劑存儲器480,那么其中,也可W不同的壓力加載兩個燃燒劑存儲器480, 從而可實時地始終W不同的壓力水平利用兩個燃燒劑存儲器480工作。優(yōu)選地,在此設(shè)置 壓力調(diào)節(jié)部,其確定第一壓力下限和第一壓力上限用于第一燃燒劑存儲器480并且確定第 二壓力下限和第二壓力上限用于第二燃燒劑存儲器(在此未顯示),在壓力下限和壓力上 限之間利用壓力加載燃燒劑存儲器480,其中,第一壓力上限在第二壓力上限之下,并且第 一壓力下限在第二壓力下限之下。特別地,可調(diào)整第一壓力上限小于或等于第二壓力下限。
[0186] 在圖1至4中未示出用于測量廢氣的或在燃燒室中的溫度的溫度傳感器。作為該 樣的溫度傳感器可考慮所有能夠運行可靠地測量800°C與llOOC之間的溫度的溫度傳感 器。尤其地,當(dāng)燃燒室包括預(yù)燃燒器和主燃燒器時,經(jīng)由該樣的溫度傳感器也可測量預(yù)燃燒 器的溫度。就此而言,相應(yīng)經(jīng)由溫度傳感器可該樣調(diào)節(jié)之前所描述的軸向活塞發(fā)動機201、 301和401,使得在離開工作缸220、320、420時廢氣溫度為大約900°C并且(如果存在)在 預(yù)燃燒器中的溫度為大約l〇〇〇°C。
[0187] 在根據(jù)圖5的圖示顯示的另一軸向活塞發(fā)動機501中,該樣的溫度傳感器W預(yù)燃 室溫度傳感器592和兩個廢氣溫度傳感器593的設(shè)計方案存在并且相應(yīng)示意性地示出。尤 其地,借助于預(yù)燃室溫度傳感器592 (其在該實施例中由于其接近該另一軸向活塞發(fā)動機 501的預(yù)燃燒器517,也可被稱為預(yù)燃燒器溫度傳感器592)可獲得關(guān)于燃燒的質(zhì)量的或在 另一軸向活塞發(fā)動機501的運行穩(wěn)定性方面的有說服力的值。例如,可測量在預(yù)燃燒器517 中的火焰溫度,W便可借助于燃燒室調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)另一軸向活塞發(fā)動機501的不同的運行狀 態(tài)。借助于位于相應(yīng)的工作缸520的排出口或排氣道525處的廢氣溫度傳感器593,增加地, 燃燒室510的運行狀態(tài)可特別地來檢測并且必要時進行調(diào)節(jié),從而始終確保燃燒劑的優(yōu)化 的燃燒。
[0188] 此外,另一軸向活塞發(fā)動機501的結(jié)構(gòu)和工作原理對應(yīng)于之前所描述的軸向活塞 發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和工作原理。就此而言,該另一軸向活塞發(fā)動機501具有罩殼體505,在該處 設(shè)置有連續(xù)地工作的燃燒室510、六個工作缸520 W及六個壓縮機缸560。
[0189] 在燃燒室510之內(nèi),既可點燃也可燃燒燃燒劑,其中,燃燒室510可之前所描 述的方式裝W燃燒劑。有利地,該另一軸向活塞發(fā)動機501 W兩階段燃燒的方式工作,為 此,燃燒室510具有之前已經(jīng)提及的預(yù)燃燒器517和主燃燒器518??蓪⑷紵齽﹪娚涞筋A(yù)燃 燒器517和主燃燒器518中,其中,尤其也可將軸向活塞發(fā)動機501的燃燒用空氣的一定份 額導(dǎo)入預(yù)燃燒器517中,特別在該實施例中,該份額可小于全部燃燒用空氣的15%。
[0190] 預(yù)燃燒器517具有比主燃燒器518更小的直徑,其中,燃燒室510具有過渡區(qū)域, 其包括錐形的腔513和柱形的腔514。
[0191] 為了輸入燃燒劑或燃燒用空氣,一方面主噴嘴511而另一方面處理噴嘴 (Au化ere;Uungs加se) 512通到燃燒室510中、尤其到所關(guān)于此的錐形的腔513中。借助于 主噴嘴511和處理噴嘴512可將燃燒劑或燃燒物噴入燃燒室510中,其中,在該實施例中, 借助于處理噴嘴512噴入的燃燒劑已經(jīng)與燃燒用空氣混合。
[0192] 主噴嘴511大致平行于燃燒室510的主燃燒方向502取向。此外,主噴嘴511同 軸于燃燒室510的對稱軸線503取向,其中,對稱軸線503平行于主燃燒方向502。
[0193] 此外,處理噴嘴512相對于主噴嘴511成角度(為了清晰性起見在此未詳細繪出) 布置,使得主噴嘴511的福射方向516與處理噴嘴512的福射方向519在錐形的腔513之 內(nèi)的共同的交點中相交。
[0194] 在該實施例中,在沒有另外的空氣供給的情況下將燃燒物或燃料從主噴嘴511中 噴入主燃燒器518中,其中,燃燒物已經(jīng)由預(yù)燃燒器517預(yù)熱并且理想地可被熱分解。為了 燃燒,將對應(yīng)于流經(jīng)主噴嘴511的燃燒物量的燃燒用空氣量導(dǎo)入在預(yù)燃燒器517或主燃燒 器518之后的燃燒室526中,為此,設(shè)置有獨立的燃燒用空氣供給部504,其通到燃燒室526 中。
[01巧]為此,獨立的燃燒用空氣供給部504聯(lián)接到過程空氣供給部521處,其中,從獨立 的燃燒用空氣供給部504可供應(yīng)另一燃燒用空氣供給部522 W燃燒用空氣,在此,其W燃燒 用空氣供應(yīng)孔圈(LScherkranz) 523。在此,孔圈523與處理噴嘴512相關(guān)聯(lián)。就此而言, 可將利用處理噴嘴512噴入的燃燒物附加地與過程空氣相混合地噴入預(yù)燃燒器517或到主 燃燒器518的錐形的腔513中。
[0196] 此外,燃燒室510、尤其燃燒室526包括陶瓷的部件506,有利地,其是水冷的。在 此,陶瓷的部件506包括陶瓷的燃燒室壁507,其又由成型的管508包圍。圍繞該成型的管 508延伸有冷卻空氣腔509,其經(jīng)由冷卻空氣腔供給部534與過程空氣供給部521相連接。
[0197] 本身已知的工作缸520引導(dǎo)相應(yīng)的工作活塞530,其相應(yīng)借助于連桿535與壓縮機 活塞550機械地連接。不僅工作活塞530而且壓縮機活塞550重量減少并且相應(yīng)地比已知 的軸向活塞發(fā)動機的傳統(tǒng)的活塞質(zhì)量更小地構(gòu)造。然而,此外為了能夠達到足夠的剛度值 W及強度值,活塞530和550具有橫向加強部(在此未詳細顯示),在該實施例中,其特征也 在于垂直于相應(yīng)的連桿535的主延伸方向的部分。由此,活塞530和550極其堅固地構(gòu)建, 盡管其非常輕。為了進一步減少重量,活塞530、550 W侶實施。然而,為了能確保高的耐熱 性,工作活塞530在相應(yīng)的活塞底部W燃燒保護部(在此未詳細編號)來加強。然而,相應(yīng) 的活塞裙由侶構(gòu)造。
[0198] 此外,連桿535也W輕型結(jié)構(gòu)實施,其中,其還具有相應(yīng)的橫向加強部(未顯示), W便因此盡管質(zhì)量減少也獲得足夠的強度和剛度。
[0199] 總地來說,由于輕型結(jié)構(gòu),軸向活塞發(fā)動機501已經(jīng)可改進的效率運行。
[0200] 在該實施例中,連桿535包括連桿工作輪(Pleuellau化ad) 536,在工作活塞530或 壓縮機活塞550被移動時,其沿著彎道540行進。由此,輸出軸541被置于旋轉(zhuǎn)中,其借助 于驅(qū)動彎道支架(Antriebskurveiibahnt巧ger) 537與彎道540相連接。經(jīng)由輸出軸541可 發(fā)出由軸向活塞發(fā)動機501所產(chǎn)生的功率。
[0201] 借助于壓縮機活塞550 W本身已知的方式進行過程空氣、必要時還包括噴入的水 (其必要時可被用于附加的冷卻)的壓縮。如果在相應(yīng)的壓縮機活塞550的吸氣沖程期間 實現(xiàn)水或水蒸汽的配給,則可特別有利于燃燒劑的等溫壓縮。伴隨吸氣沖程的水配給可W W運行上簡單的方式確保水在燃燒劑之內(nèi)的特別均勻的分布。
[0202] 由此,當(dāng)應(yīng)經(jīng)由一個或多個該樣的熱交換器預(yù)熱過程空氣并且將其作為燃燒劑引 導(dǎo)至燃燒室510時,必要時可明顯更深度地冷卻在一個或多個在此未示出的熱交換器中的 廢氣,如該例如已經(jīng)在之前所闡述的關(guān)于圖1至4的實施例中詳盡地描述的那樣。對應(yīng)于 軸向活塞發(fā)動機201,在軸向活塞發(fā)動機501 (此外,也如在軸向活塞發(fā)動機301和401中那 樣)中也可設(shè)置有熱交換器隔絕部。
[0203] 廢氣可經(jīng)由之前提及的排氣道535被輸送給一個或多個熱交換器,其中,熱交換 器關(guān)于該另一軸向活塞發(fā)動機501軸向地布置。
[0204] 附加地,可通過與軸向活塞發(fā)動機501的另外的部件(其必須被冷卻)的接觸進 一步預(yù)熱或加熱過程空氣,如該同樣已經(jīng)所闡述的那樣。W該方式壓縮并加熱的過程空氣 然后W已經(jīng)解釋的方式配給到燃燒室510,由此,可進一步提高該另一軸向活塞發(fā)動機501 的效率。
[02化]軸向活塞發(fā)動機501的每個工作缸520經(jīng)由噴射道515與燃燒室510相連接,從 而點燃的燃燒劑-燃燒用空氣混合物從燃燒室510中出來經(jīng)由噴射道515到達相應(yīng)的工作 缸520中并且可作為工作介質(zhì)做功到工作活塞530處。
[0206] 就此而言,從燃燒室510中流出的工作介質(zhì)可經(jīng)由至少一個噴射道515被連續(xù)輸 送到至少兩個工作缸520,其中,工作缸520各設(shè)置有一個噴射道515,其可經(jīng)由控制活塞 531來關(guān)閉或打開。由此,該另一軸向活塞發(fā)動機501的控制活塞531的數(shù)量由工作缸520 的數(shù)量規(guī)定。在此,經(jīng)由控制活塞531還利用其控制活塞蓋532封閉或密封噴射道515。借 助于帶有控制活塞彎道533的控制驅(qū)動(在此未詳細編號)來驅(qū)動控制活塞531,其中,設(shè) 置有用于控制活塞彎道533與輸出軸541的隔離物534,其尤其也用于熱隔絕。在該另一 軸向活塞發(fā)動機501的該實施例中,控制活塞531可執(zhí)行大致軸向地指向的沖程運動543。 為此,控制活塞531中的每個借助于未另外編號的支承在控制活塞彎道533中的滑塊(其 支承在控制活塞彎道533中)來引導(dǎo),其中,滑塊相應(yīng)具有安全凸輪,其在未另外編號的引 導(dǎo)槽中來回行進并且阻止在控制活塞531中的旋轉(zhuǎn)。
[0207] 為了一方面進一步改進在控制活塞531處的密封并且另一方面有利地卸載控制 驅(qū)動,不僅由控制驅(qū)動所施加的力而且附加地還有補償力(其與燃燒室壓力相反地指向) 作用到控制活塞531上。該補償力在控制活塞的背向燃燒室的側(cè)面處作用在控制活塞處。 就此而言,在控制活塞531方面補償力可有利地支持密封。
[020引對此,軸向活塞發(fā)動機501在控制活塞531的區(qū)域中設(shè)有壓力室,使得控制活塞 531在燃燒室側(cè)在相應(yīng)的背壓環(huán)境中工作,由此密封再次更簡單地實現(xiàn)。為此,在未編號的 軸承(其設(shè)置在輸出軸541的燃燒室側(cè)和隔離物534的壓縮機側(cè))處設(shè)置有相應(yīng)的軸密封。
[0209] 有利地,為了在控制活塞531方面也可減小運動的質(zhì)量,控制活塞531同樣具有橫 向支撐部并且至少在其活塞裙方面由侶制成。然而,在活塞底部的區(qū)域中,控制活塞531由 鐵合金構(gòu)成,W便自身可更好地經(jīng)受非常高的燃燒劑溫度。
[0210] 備選地,控制活塞531也可由鋼合金制成,使得與在侶合金方面相比強度和/或剛 度問題W及熱的問題還可更少地出現(xiàn)。
[0211] 因為控制活塞531在噴射道515的區(qū)域中與來自燃燒室510的熱的工作介質(zhì)相接 觸,當(dāng)控制活塞531水冷時,是有利的。為此,該另一軸向活塞發(fā)動機501尤其在控制活塞 531的區(qū)域中具有水冷卻部538,其中,水冷卻部538包括內(nèi)冷卻道545、中間冷卻道546和 外冷卻道547。如此良好地冷卻可使控制活塞531運行可靠地在相應(yīng)的控制活塞缸中運動。 備選地或增加地還可設(shè)置有油冷卻。
[0212] 此外,控制活塞531的與燃燒劑接觸的表面是反射性的或設(shè)有反射的覆層,從而 可使經(jīng)由熱福射出現(xiàn)到控制活塞531中的熱引入最小化。在該實施例中(同樣未示出)噴 射道515和燃燒室510的另外的與燃燒劑接觸的表面還設(shè)有帶有提高的光譜的反射度的覆 層。該尤其適用于燃燒室底部(未詳細編號),但是也適用于陶瓷的燃燒室壁507。應(yīng)理解 的是,與燃燒劑接觸的表面的設(shè)計方案也可W獨立于其余的設(shè)計方案存在于軸向活塞發(fā)動 機中。應(yīng)理解的是,在變型的實施形式中,其它的部件也可W是反射性的,或者但是可至少 部分地取消上述的反射涂覆。
[0213] 當(dāng)該另一軸向活塞發(fā)動機501具有噴射道環(huán)539時,可結(jié)構(gòu)上特別簡單地提供噴 射道515和控制活塞531。在此,噴射道環(huán)539具有中軸線,尤其工作缸520和控制活塞缸 的部件同屯、地圍繞該中軸線布置。在每個工作缸520與控制活塞缸之間設(shè)置有噴射道515, 其中,每個噴射道515空間上與燃燒室510的燃燒室底部548的凹口(在此未編號)相連 接。就此而言,工作介質(zhì)可從燃燒室510中出來經(jīng)由噴射道515到達工作缸520中并且在 該處做功,借助于該功也可使壓縮機活塞550運動。應(yīng)理解的是,根據(jù)具體的設(shè)計方案還可 設(shè)置有覆層和插入物,W便尤其保護噴射道環(huán)539或其材料不與腐蝕性的燃燒產(chǎn)物或與太 高的溫度直接接觸。另一方面,燃燒室底部548也可在其表面上附有另外的陶瓷的或金屬 的覆層、尤其反射涂覆,其一方面通過反射度的提高減小從燃燒室510中出現(xiàn)的熱福射并 且另一方面通過減小導(dǎo)熱性減小熱傳導(dǎo)。
[0214] 應(yīng)理解的是,該另一軸向活塞發(fā)動機501同樣可配備有至少一個燃燒劑存儲器和 相應(yīng)的閥,然而其中,該在根據(jù)圖5的具體的實施例中未詳細顯示。在該另一軸向活塞發(fā)動 機中燃燒劑存儲器也可雙重的實施方案設(shè)置,W便能夠W不同的壓力儲存壓縮的燃燒 劑。
[0215] 在此,該兩個存在的燃燒劑存儲器可聯(lián)接到燃燒室510的相應(yīng)的壓力管路處,其 中,燃燒劑存儲器可經(jīng)由閥與壓力管路流體地相連接或相分離。尤其地,在工作缸520或壓 縮機缸560與燃燒劑存儲器之間可設(shè)置有阻斷閥或者節(jié)流閥或調(diào)節(jié)或控制閥。例如,上述 閥可在發(fā)動或加速情況W及用于起動被相應(yīng)地打開或關(guān)閉,由此可至少在限定的時間段上 給燃燒室510提供過量的燃燒劑。
[0216] 優(yōu)選地,燃燒劑存儲器流體地置于壓縮機缸與熱交換器之間。理想地,W不同的壓 力運行兩個燃燒劑存儲器,W便由此可非常好地利用由該另一軸向活塞發(fā)動機501 W壓力 的形式提供的能量。此外,可借助于相應(yīng)的壓力調(diào)節(jié)部將在第一燃燒劑存儲器處設(shè)置的壓 力上限和壓力下限調(diào)整到第二壓力介質(zhì)存儲器的壓力上限和壓力下限之下。應(yīng)理解的是, 在此在燃燒劑存儲器處可利用不同的壓力間隔來工作。
[0217] 在圖6和7中示出的另外軸向活塞發(fā)動機大致對應(yīng)于軸向活塞發(fā)動機501,從而就 此而言不重新解釋工作原理。在一方面圖6和7中的軸向活塞發(fā)動機與另一方面軸向活塞 發(fā)動機501之間的主要區(qū)別是經(jīng)由柱形的腔1314供給W燃燒劑的燃燒室1236的冷卻,在 所示出的軸向活塞發(fā)動機中補充地通過水進行冷卻。應(yīng)理解的是,該樣的或類似的水冷卻 也可設(shè)置在軸向活塞發(fā)動機501或其它在此示出的軸向活塞發(fā)動機中。為此,兩個軸向活 塞發(fā)動機相應(yīng)具有水室1309A,其包圍燃燒室1326并且經(jīng)由輸送管路被供應(yīng)W液態(tài)的水。 為此,相應(yīng)經(jīng)由未編號的輸送管路W燃燒室壓力供給水。
[0218] 經(jīng)由分支通道(Stichkanal)相應(yīng)給環(huán)形通道1309D配給水,環(huán)形通道1309D與鋼 管(未編號)接觸,鋼管在它方面包圍相應(yīng)的燃燒室1326的成型的管1308并且該樣設(shè)計 尺寸,使得不僅一方面在成型的管1308與鋼管之間而且另一方面在鋼管與具有分支通道 的罩殼部件之間相應(yīng)保留有環(huán)形間隙(未編號)并且該兩個環(huán)形間隙經(jīng)由鋼管的背向環(huán)形 通道1309D的端部相互連接。在此應(yīng)理解的是,管也可由不同于鋼的其它材料形成。
[0219] 在所示出的軸向活塞發(fā)動機中,在成型的管1308之上相應(yīng)設(shè)置有其它環(huán)形通道 130犯,其一方面與相應(yīng)徑向上位于內(nèi)部的環(huán)形間隙相連接并且另一方面經(jīng)由通道1309F 打開至環(huán)形噴嘴(未編號),環(huán)形噴嘴引導(dǎo)至相應(yīng)的燃燒室1326中。在此,環(huán)形噴嘴軸向于 燃燒室壁或陶瓷的燃燒室壁1307取向,從而水也可在燃燒室側(cè)保護陶瓷的燃燒室壁1307。
[0220] 應(yīng)理解的是,水相應(yīng)在它的從輸入管路至燃燒室1326的路徑上蒸發(fā)并且水必要 時可設(shè)有另外的添加劑。也應(yīng)理解的是,必要時可從相應(yīng)的軸向活塞發(fā)動機的廢氣中回收 水并且再次利用。
[0221] 其余大致對應(yīng)于之前描述的實施例的軸向活塞發(fā)動機包括燃燒室1236、控制活塞 1331、噴射道1315和工作活塞1330。如W上描述的那樣,圍繞對稱軸線1303旋轉(zhuǎn)對稱地布 置的燃燒室1326具有陶瓷的部件1306,其帶有陶瓷的燃燒室壁1307和成型的鋼管1308。 沿著對稱軸線1303得到主燃燒方向1302,在該主燃燒方向1302上燃燒劑在噴射道1315和 工作缸1320的方向上流動。燃燒室1326與工作缸1320經(jīng)由平行于對稱軸線1303布置的 控制活塞1331隔開。一旦位于工作缸1320中的工作活塞1330實施在其上止點的方向上的 運動或已經(jīng)處于其上止點中,通過控制活塞1331沿著其縱軸線1315B的振蕩的運動相應(yīng)周 期性地開啟屬于控制活塞的噴射道1315。噴射道1315具有對稱軸線1315A,導(dǎo)向面1332A 沿著其取向。由此,一旦控制活塞1331位于其下止點中,平行于對稱軸線1315A取向的導(dǎo) 向面1332A與噴射道1315對準(zhǔn),并且由此使燃燒劑在工作缸1320的方向上無轉(zhuǎn)向的流動 成為可能。另一方面,導(dǎo)向面密封面1332E平行于導(dǎo)向面1332A取向,從而,一旦控制活塞 1331達到其上止點,該導(dǎo)向面密封面1332E近似W導(dǎo)向面1332A封閉。此外,控制活塞1331 的柱形的側(cè)面W裙密封面1332D封閉,并且由此增大在燃燒室1326與工作缸1320之間的 密封作用。此外,控制活塞1331具有碰撞面1332B,其近似垂直于噴射道1315A的對稱軸 線取向。由此,當(dāng)燃燒劑從燃燒室1326中離開并且進入噴射道1315中時,該取向近似垂直 于燃燒劑的流動方向。因此,控制活塞1331的該部分盡可能小地由熱流加載,因為碰撞面 1332B具有相對于燃燒室1326的最小的表面。
[0222] 控制活塞1331經(jīng)由控制活塞彎道1333來控制。該控制活塞彎道1333不必包含W 正弦形表現(xiàn)的輪廓。不同于正弦形的控制活塞彎道1333允許在限定的時間段上保持控制 活塞1331在相應(yīng)的上止點或下止點中,并且由此通過在打開時刻經(jīng)由控制活塞彎道1333 的設(shè)計方案選擇最大可能的打開速度,一方面在打開噴射道1315時盡可能大地保持打開 橫截面并且另一方面在打開和關(guān)閉噴射道期間由于燃燒劑的關(guān)鍵的流動速度保持控制活 塞表面的熱應(yīng)力盡可能低。
[0223] 圖6還顯示了位于控制活塞1331中的控制活塞油室1362,其W油操縱控制活塞密 封1363或又容納從控制活塞密封1363中流回的油??刂苹钊褪?362經(jīng)由壓力油循環(huán) 1361來供給??刂苹钊?331的下側(cè)顯示構(gòu)造為壓力室的控制腔1364的方向。同時,控制 腔1364收集從控制活塞1331和壓力油循環(huán)1361中離開的油??蛇x地,代替經(jīng)由水循環(huán), 內(nèi)冷卻道1345也可經(jīng)由壓力油循環(huán)1361供W油,W便冷卻燃燒室1326的下側(cè)。
[0224] 在圖7中示出的實施例中,設(shè)置有第一控制腔密封1365和實施成徑向軸密封的第 二控制腔密封1366,其相對于軸向活塞發(fā)動機的處于近似的環(huán)境壓力下的剩余部分密封可 能處于更高的壓力下的控制腔1364。第一控制腔密封1365和第二控制腔密封1366經(jīng)由密 封套1367密封控制腔1364。該密封套1367借助于壓力結(jié)合(Pressverband)位于軸向活 塞發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)的中央的軸上,其部分地包含壓力油循環(huán)1361。密封套1367當(dāng)然也可 其它方式與旋轉(zhuǎn)的軸相連接。也可考慮材料配合的連接或在軸與密封套1367之間的附加 的密封。如可直接看出的那樣,該密封處于相對小的半徑上,從而可使效率損失最小化。同 樣,該密封位于軸向活塞發(fā)動機的相對冷的區(qū)域中,從而在此可應(yīng)用傳統(tǒng)的密封。
[02巧]圖7也顯示了用于密封噴射道1315的控制活塞表面的另一設(shè)計方案。其中表明, 碰撞面1332B不必強制為平的面,而是也可構(gòu)造由球表面、柱表面或椎表面構(gòu)成的部段并 且由此相對于對稱軸線1303旋轉(zhuǎn)對稱。導(dǎo)向面1332A和導(dǎo)向面密封面1332E也可不同于 平面地構(gòu)造。在此,圖7顯示了導(dǎo)向面1332A和導(dǎo)向面密封面1332E的設(shè)計方案,其中,該 些面至少在剖面中示出彎曲的直線。
[0226] 控制活塞1331的在該實施形式中示出的表面(諸如導(dǎo)向面1332A或碰撞面 1332B) W及密封面(如導(dǎo)向面密封面1332E或裙密封面1332D)是反射性的,W便抑制或使 經(jīng)由控制活塞通過熱福射出現(xiàn)的熱損失最小化。此外,該些表面的所施加的反射涂覆也可 由陶瓷的覆層構(gòu)成,其降低至控制活塞的壁的熱傳遞或?qū)嵝?。同樣如控制活?331的表 面那樣,燃燒室底部1348 (在圖6中示例性地顯示)的表面是反射性的,W便使壁熱損失最 小化。在燃燒室底部1348的下側(cè)處為了冷卻附加地存在內(nèi)冷卻道,其可選地利用水或油從 燃燒室1326中導(dǎo)出熱量。
[0227] 在圖7中示出的控制活塞1331的冷卻室1334利用在軸向活塞發(fā)動機的運行溫度 時液態(tài)地存在的金屬(在該實施例中為鋼)填充,其通過對流和熱傳導(dǎo)將熱從控制活塞的 表面導(dǎo)出并且可將熱傳遞到位于壓力油循環(huán)1361中的油中。
[022引在圖8中示意性地示出利用油供應(yīng)控制活塞1331的壓力油循環(huán)1361。在此,示 出發(fā)動機油循環(huán)2002與壓力油循環(huán)2003和在油循環(huán)2001之內(nèi)的壓縮機級2011的互連 (Verschaltung)。經(jīng)由增壓閥2016和平衡閥2026可完全切斷的壓力油循環(huán)2003主要包 含壓力油底殼2022,在壓力油底殼2022上壓力油累2021經(jīng)由第二輸入2033和共同的輸入 2034吸入油,并且經(jīng)由第二輸入管路2025給控制腔2023提供油。通過流回的油由油回流 (Olmcklauf) 2031又輸送給壓力油底殼2022,然后油循環(huán)由油回流2031封閉。如果相對 于其環(huán)境封閉壓力油循環(huán)2003,壓力油累2021僅僅需要最小的功率消耗用于輸送油。在 此,僅僅經(jīng)由累功率施加通過在壓力油循環(huán)2003中的油的循環(huán)所引起的流動損失。經(jīng)由由 壓縮機級2011所施加的壓力來補償為了補償作用到控制活塞1331上的燃燒室壓力所需的 力。為此,壓縮機級2011經(jīng)由輸入2035和壓力管路2015和2030同樣與控制腔2023相連 接。增壓閥2016位于輸入2035與壓力管路2015之間,W便一旦壓力油循環(huán)2003的進一 步的增壓不需要時,將壓力油循環(huán)2003與壓縮機級2011隔開。在此,增壓閥2016實施為 多路閥。此外,經(jīng)由控制管路2036(其同樣經(jīng)由輸入2035與壓縮機級2011相連接)實現(xiàn) 增壓閥2016的操控??刂圃谝粚嵤┬问街性摌訉崿F(xiàn),使得當(dāng)由壓縮機級所施加的壓縮機壓 力對應(yīng)于位于控制腔2023中的壓力或超過該壓力時,增壓閥2016將輸入2035與壓力管路 2015相連接。帶有限定的打開壓力的增壓閥2016的設(shè)計方案也是可能的。因此,例如閥也 可該樣調(diào)整,使得其例如在30bar的壓縮機壓力下才打開。也可能的是,經(jīng)由位于軸向活塞 發(fā)動機的控制器中的特性場來操控增壓閥2016,并且由此與負載和轉(zhuǎn)速相關(guān)地打開增壓閥 2016。在該情況中,負載或轉(zhuǎn)速相關(guān)性指軸向活塞發(fā)動機的運行狀態(tài)。
[0229] 在該實施形式中,通過接通經(jīng)由控制管路2024與壓力油底殼2022相連接的平衡 閥2026實現(xiàn)壓力油循環(huán)2003的填充,從而至少在壓力油底殼2022中的最小油位,只要其 允許軸向活塞發(fā)動機的運行點,油可從發(fā)動機油底殼2012經(jīng)由第一輸入2032被輸送給壓 力油循環(huán)。如果壓力油累2021不可在壓力油循環(huán)2003與發(fā)動機油循環(huán)2002之間產(chǎn)生足 夠的壓力降,位于第一輸入中的單向閥2027阻止壓力油循環(huán)2003到發(fā)動機油循環(huán)2002中 的無意排空。
[0230] 同樣油分離器2028置于壓力管路2015和2030中。一方面,該油分離器2028用 于W無油的、壓縮的空氣供應(yīng)控制腔2023,另一方面當(dāng)然也可能的是,第二分循環(huán)2003的 壓力卸載經(jīng)由增壓閥2016是可能的并且由此將無油的空氣引回給壓縮機級2011。由此,在 從壓力油循環(huán)2003中流回到壓縮機級2011的情況中,可有效地阻止在壓縮期間或壓縮之 后積聚有油的燃燒劑自動地點燃。在此,回流2029將油分離器2028與壓力油底殼2022相 連接。
[0231] 此外,壓力油底殼2022具有用于獲取油位的器件,其經(jīng)由控制管路2024與平衡閥 2026相連接。在此,平衡閥2026具有將發(fā)動機油循環(huán)2002與壓力油循環(huán)2003或與發(fā)動機 油循環(huán)2002的發(fā)動機油底殼2012相連接的目的。由此,通過壓力油累2021可經(jīng)由第一輸 入2032從發(fā)動機油底殼2012中吸取缺少的油,平衡閥2026此外具有W足夠大的油量供應(yīng) 壓力油循環(huán)2003的目的。優(yōu)選地,如果壓力油循環(huán)2003中的壓力水平特別低,那么才經(jīng)由 平衡閥2026實現(xiàn)發(fā)動機油循環(huán)2002與壓力油循環(huán)2003的連接,W便避免由于更高的壓力 差而提高壓力油累2021的功率消耗。
[0232] 圖9顯示了熱交換器頂板3020,其適合用于軸向活塞發(fā)動機所用的熱交換器。 為了在軸向活塞發(fā)動機的排氣管(Auslasskrilmmer)處的裝配和聯(lián)接目的,熱交換器頂板 3020包括法蘭3021,其在熱交換器頂板3020的在徑向上在外部的區(qū)域中帶有相應(yīng)的W孔 圈的形式布置的孔3022。在法蘭3021的在徑向上在內(nèi)部的區(qū)域中存在基體3023,其具有 多個實施為管座3024的孔用于容納管。
[0233] 整個熱交換器頂板3020優(yōu)選地由管也由其形成的同一材料制成,W便確保,在整 個熱交換器中熱膨脹系數(shù)盡可能均勻,并且由此使在熱交換器中的熱的熱應(yīng)力最小化。對 此增加地,熱交換器的套殼(Maiwelgel佔use)同樣可由對應(yīng)于熱交換器頂板3020或管的材 料制成。例如,管座3024可實施有配合(Passung),從而裝配在該些管座3024中的管借助 于壓配合來插入。
[0234] 對此備選地,也可該樣實施管座3024,使得實現(xiàn)間隙配合或過渡配合。由此,代替 力配合的連接,也可通過材料配合的連接實現(xiàn)管到管座3024中的裝配。在此,優(yōu)選地,通過 焊接或纖焊實現(xiàn)材料配合,其中,使用對應(yīng)于熱交換器頂板3020或管的材料作為焊料或焊 接材料。該同樣具有該優(yōu)點,通過均勻的熱膨脹系數(shù)可使到在管座3024中的熱應(yīng)力最小 化。
[02巧]在該解決方案中也可能通過壓配合將管裝配到管座3024中并且對此附加地進行 纖焊或焊接。如果使用不同的材料用于管和熱交換器頂板3020,則通過該樣的裝配也可確 保熱交換器的密封性,因為存在該可能性,即由于非常高的所出現(xiàn)的超過l〇〇〇°C的溫度,唯 一使用的壓配合由于不同的熱膨脹系數(shù)可能會失效。
[0236] 圖10顯示了帶有閥彈黃1411和碰撞彈黃1412的換氣閥1401的示意性的剖面 圖。在此,換氣閥1401實施為沒有凸輪控制的自動地打開的閥,其在一定的壓力差下打開, 其中,在氣缸的吸氣過程中氣缸內(nèi)壓力小于在進氣通道中的壓力,相應(yīng)的氣缸從進氣通道 中抽吸燃燒劑。優(yōu)選地,使用換氣閥1401作為在壓縮機級中的進氣閥。在此,閥彈黃1411 提供在換氣閥1401處的關(guān)閉力,借助于該關(guān)閉力,打開時刻可經(jīng)由閥彈黃1411的設(shè)計來確 定。在此,包圍換氣閥1401的閥桿1404的閥彈黃1411位于閥引導(dǎo)部1405中,并且支撐在 閥彈黃盤1413處。
[0237] 另一方面,閥彈黃盤1413利用至少兩個錐形件1414形狀配合地固定在換氣閥 1401的閥桿1404處。
[023引閥彈黃1411的設(shè)計(其中,該閥彈黃1411剛好該樣設(shè)計,使得在小的壓力差下 已經(jīng)發(fā)生換氣閥1041的打開)在一定的運行條件時可導(dǎo)致,換氣閥1401通過出現(xiàn)在閥盤 1402處的壓力差實現(xiàn)該樣高的加速,該壓力差導(dǎo)致?lián)Q氣閥1401超過確定的閥行程的過度 打開。
[0239] 在換氣閥1401打開時閥盤1402在其閥座1403處開啟流動橫截面,其從一定的閥 行程起在幾何形狀上不再明顯增加。通常經(jīng)由閥盤1402的直徑限定在閥座1403處的最大 流動橫截面。在最大流動橫截面時換氣閥1401的行程對應(yīng)于在其內(nèi)閥座處的閥盤1402的 直徑的大約四分之一。在最大流動橫截面時在超過閥行程或計算上的閥行程時,一方面在 閥座1403與閥盤1402之間的流動橫截面處的空氣質(zhì)量流不再明顯增加并且另一方面可能 的是,閥彈黃盤1413與氣缸蓋的靜止的構(gòu)件(在此例如閥彈黃引導(dǎo)部1406)進入接觸并且 由此閥彈黃盤1413或閥彈黃引導(dǎo)部1406被破壞。
[0240] 為了阻止或限制換氣閥1401的該種過度打開,閥座1403靠到碰撞彈黃1412,由 此,總彈黃力(由閥彈黃1411和碰撞彈黃1412構(gòu)成)跳躍式地上升并且換氣閥1401經(jīng)受 強的延遲。在該實施例中,碰撞彈黃1412的剛度該樣選擇,使得在換氣閥1401的最大打開 速度時換氣閥1401通過置于碰撞彈黃1412上剛好被該樣強地延遲,使得不實現(xiàn)在閥組的 運動的構(gòu)件(例如閥彈黃盤1413)與靜止的構(gòu)件(例如閥彈黃引導(dǎo)部1406)之間的接觸。
[0241] 此外在該實施形式中,該兩級地施加的彈黃力帶來該優(yōu)點,即在換氣閥1401的關(guān) 閉過程期間換氣閥1401不過度地被加速到逆向中并且在閥盤1402中不W過度的速度撞擊 到閥座1403中,因為負責(zé)打開和關(guān)閉換氣閥1401的閥彈黃1411剛好該樣設(shè)計,使得其不 提供過高的彈黃力。
[0242] 圖11顯示了帶有閥彈黃1411和碰撞彈黃1412的換氣閥1401的另一示意性的剖 面圖,在其中使用與支撐環(huán)1415相連接的兩件式的閥彈黃盤1413。在該實施形式中,在不 使用錐形件1414的情況下將分體式的閥彈黃盤1413與閥桿1404帶入接觸并且在該處形 狀配合地吸收閥彈黃1411和碰撞彈黃1412的彈黃力。在此,一方面支撐環(huán)1415代表固定 部(Verliersicherung),并且另一方面支撐環(huán)1415吸收在徑向(從閥桿的軸線觀察)上的 力。而保險環(huán)1416防止支撐環(huán)1415脫出。
[0243] 此外,為了實現(xiàn)迅速地打開和關(guān)閉換氣閥,根據(jù)該實施例的換氣閥1401(即使用 在壓縮機級中并且作為自動打開的閥)由輕金屬制成。在此,由輕金屬制成的換氣閥1401 的更小的慣性不但有利于換氣閥1401的快速打開也有利于其快速地且柔和地關(guān)閉。通過 小的慣性還保護閥座1403,因為在該實施形式中換氣閥1401在裝到閥座1403中時不釋放 過高的動能。優(yōu)選地,所顯示的換氣閥1401由硬侶、高強的侶合金制成,由此,盡管其密度 較小,換氣閥1401具有足夠高的強度。 附圖標(biāo)記清單 201 軸向活塞發(fā)動機 205 罩殼體 210 燃燒室 215 噴射道 220 工作缸 225 排氣道 227 排出口 230 工作活塞 235 連桿 240 彎道 241 輸出軸 242 隔離物 250 壓縮機活塞 255 壓力管路 257 輸入管路 260 壓縮機缸 270 熱交換器 301 軸向活塞發(fā)動機 305 罩殼體 310 燃燒室 315 噴射道 320 工作缸 325 排氣道 370 熱交換器 401 軸向活塞發(fā)動機 405 罩殼體 410 燃燒室 415 噴射道 420 工作缸 425 排氣道 427 排出口 430 工作活塞 435 連桿 440 彎道 441 輸出軸 442 隔離物 450 壓縮機活塞 455 壓力管路 456 環(huán)形通道 457 輸入管路 460 壓縮機缸 470 熱交換器 480 燃燒劑存儲器 481 存儲器管路 485 閥 501 軸向活塞發(fā)動機 502 主燃燒方向 503 對稱軸線 504 燃燒用空氣供給部 505 罩殼體 506 陶瓷的部件 507 陶瓷的燃燒室壁 508 成型的管 509 冷卻腔 510 燃燒室 511 主噴嘴 512 處理噴嘴 513 錐形的腔 514 柱形的腔 515 噴射道 516 第一福射方向 517 預(yù)燃燒器 518 主燃燒器 519 另一福射方向 520 工作缸 521 過程空氣供給部 522 另一燃燒用空氣供給部 523 孔圈 524 冷卻空氣腔供給部 525 排氣道 526 燃燒室 530 工作活塞 531 控制活塞 532 控制活塞蓋 533 控制活塞彎道 534 隔離物 535 連桿 536 連桿工作輪 537 驅(qū)動彎道支架 538 水冷卻部 539 噴射道環(huán) 540 彎道 541 輸出軸 543 沖程運動 545 內(nèi)冷卻道 546 中間冷卻道 547 外冷卻道 548 燃燒室底部 550 壓縮機活塞 560 壓縮機缸 592 預(yù)燃室溫度傳感器 593 廢氣溫度傳感器 1302 主燃燒方向 1303 對稱軸線 1306 陶瓷的部件 1307 陶瓷的燃燒室壁 1308 成型的鋼管 1309A 水室 1309D環(huán)形通道 1309E環(huán)形通道 1309F通道 1314 柱形的腔 1315 噴射道 1315A噴射道的對稱軸線 1315B控制活塞的縱軸線 1320 工作缸 1326 燃燒室 1330 工作活塞 1331 控制活塞 1332A 導(dǎo)向面 1332B碰撞面 1332D裙密封面 1332E 導(dǎo)向面密封面 1333 控制活塞彎道 1334 冷卻室 1345 內(nèi)冷卻道 1348 燃燒室底部 1361 壓力油循環(huán) 1362 控制活塞油腔 1363 控制活塞密封 1364 控制腔 1365 第一控制腔密封 1366 第二控制腔密封 1367 密封套 1401 換氣閥 1402 閥盤 1403 閥座 1404 閥桿 1405 閥引導(dǎo)部 1406 閥彈黃引導(dǎo)部 1411 閥彈黃 1412 碰撞彈黃 1413 閥彈黃盤 1414 錐形件 1415 支撐環(huán) 1416 保險環(huán) 2001 油循環(huán) 2002 發(fā)動機油循環(huán) 2003 壓力油循環(huán) 2011 壓縮機級 2012 發(fā)動機油底殼 2015 壓力管路 2016 增壓閥 2021 壓力油累 2022 壓力油底殼 2023 控制腔 2024 控制管路油位 2025 第二輸入管路 2026 平衡閥 2027 單向閥 2028 油分離器 2029 回流 2030 壓力管路 2031 油回流 2032 第一輸入 2033 第二輸入 2034 共同的輸入 2035 輸入 2036 控制管路 3020 熱交換器頂板 3021 法蘭 3022 裝配孔 3023 基體 3024 管座
【權(quán)利要求】
1. 一種通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(ice)操作的軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸 的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在所述壓縮機級與所述膨 脹器級之間的燃燒室、帶有至少一個控制活塞以及在所述燃燒室與所述膨脹器級之間的通 道,其中,所述控制活塞和所述通道具有帶有主流向的通過所述控制活塞的運動所開啟的 流動橫截面,其特征在于,所述控制活塞具有平行于所述主流向的導(dǎo)向面。
2. -種通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(ice)操作的軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸 的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在所述壓縮機級與所述膨 脹器級之間的燃燒室、帶有至少一個控制活塞以及在所述燃燒室與所述膨脹器級之間的通 道,其中,所述控制活塞和所述通道具有帶有主流向的通過所述控制活塞的運動所開啟的 流動橫截面,其特征在于,所述控制活塞具有垂直于所述主流向的碰撞面。
3. -種通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(ice)操作的軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸 的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在所述壓縮機級與所述膨 脹器級之間的燃燒室、帶有至少一個控制活塞以及在所述燃燒室與所述膨脹器級之間的通 道,其中,所述控制活塞以及所述通道具有通過所述控制活塞的運動所開啟的流動橫截面 并且所述控制活塞的運動沿著所述控制活塞的縱軸線實現(xiàn),其特征在于,所述控制活塞具 有與所述控制活塞的縱軸線成銳角的導(dǎo)向面。
4. 一種通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(ice)操作的軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸 的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在所述壓縮機級與所述膨 脹器級之間的燃燒室、帶有至少一個控制活塞以及在所述燃燒室與所述膨脹器級之間的通 道,其中,所述控制活塞以及所述通道具有通過所述控制活塞的運動所開啟的流動橫截面 并且所述控制活塞的運動沿著所述控制活塞的縱軸線實現(xiàn),其特征在于,所述控制活塞具 有與所述控制活塞的縱軸線成銳角的碰撞面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述導(dǎo)向面和/或所述碰 撞面是平的面、球形的面、柱形的面或錐形的面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述軸向活塞發(fā)動機在所 述燃燒室與所述膨脹器級之間具有導(dǎo)向面密封面,其中,所述導(dǎo)向面密封面構(gòu)造成平行于 所述導(dǎo)向面并且在所述控制活塞的上止點中與所述導(dǎo)向面共同作用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述導(dǎo)向面密封面在通道側(cè) 過渡到垂直于所述控制活塞的縱軸線的表面中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述軸向活塞發(fā)動機在所 述燃燒室與所述膨脹器級之間具有裙密封面,其中,所述裙密封面構(gòu)造成平行于所述控制 活塞的縱軸線并且與所述控制活塞的裙的表面共同作用。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述導(dǎo)向面、所述碰撞面、 所述導(dǎo)向面密封面、所述裙密封面和/或所述控制活塞的裙的表面具有反射性的表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述導(dǎo)向面和/或所述碰撞 面是平的面、球形的面、柱形的面或錐形的面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述導(dǎo)向面和/或所述碰撞 面是平的面、球形的面、柱形的面或錐形的面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述導(dǎo)向面和/或所述碰撞 面是平的面、球形的面、柱形的面或錐形的面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述導(dǎo)向面和/或所述碰撞 面是平的面、球形的面、柱形的面或錐形的面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述軸向活塞發(fā)動機在所述 燃燒室與所述膨脹器級之間具有裙密封面,其中,所述裙密封面構(gòu)造成平行于所述控制活 塞的縱軸線并且與所述控制活塞的裙的表面共同作用。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述軸向活塞發(fā)動機在所述 燃燒室與所述膨脹器級之間具有裙密封面,其中,所述裙密封面構(gòu)造成平行于所述控制活 塞的縱軸線并且與所述控制活塞的裙的表面共同作用。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述軸向活塞發(fā)動機在所述 燃燒室與所述膨脹器級之間具有裙密封面,其中,所述裙密封面構(gòu)造成平行于所述控制活 塞的縱軸線并且與所述控制活塞的裙的表面共同作用。
17. -種通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(icc)操作的軸向活塞發(fā)動機,其帶有包括至少一個氣缸 的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級、帶有至少一個在所述壓縮機級與所述膨 脹器級之間的燃燒室、帶有至少一個以燃燒室壓力加載的構(gòu)件并且?guī)в杏糜跐櫥挠脱?環(huán),其特征在于,所述油循環(huán)具有發(fā)動機油循環(huán)和帶有與所述發(fā)動機油循環(huán)不同的壓力水 平的壓力油循環(huán)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述壓力油循環(huán)的壓力水 平對應(yīng)于所述燃燒室壓力。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述壓力油循環(huán)的壓力水 平對應(yīng)于壓縮機壓力。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在所述軸向活塞發(fā)動機全 負荷時所述壓力油循環(huán)具有大于20bar的壓力水平。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在所述軸向活塞發(fā)動機部 分負荷時所述壓力油循環(huán)具有在5bar與20bar之間的壓力水平。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在所述軸向活塞發(fā)動機怠 速運轉(zhuǎn)時和/或在所述軸向活塞發(fā)動機停止時所述壓力油循環(huán)可具有低于5bar的壓力水 平。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一項所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述發(fā)動機 油循環(huán)具有發(fā)動機油底殼和發(fā)動機油泵,而所述壓力油循環(huán)具有壓力油底殼和壓力油泵。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述壓力油底殼具有用于 獲取油位的器件。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述壓力油底殼的通過所 述用于獲取油位的器件所確定的油位是最小的和/或最大的油位。
26. 根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一項所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,至少一個控 制腔為所述壓力油循環(huán)的組成部分。
27. 根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一項所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述壓力油 循環(huán)經(jīng)由增壓管路與所述壓縮機級的至少一個氣缸相連接。
28. 根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一項所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在所述壓縮 機級的至少一個氣缸與所述壓力油循環(huán)之間布置增壓閥。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述增壓閥與所述壓縮機 級有效連接并且具有帶有用于接通的器件的對應(yīng)控制裝置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在5bar、優(yōu)選地lObar、最為 優(yōu)選地30bar的增壓壓力下接通所述增壓閥。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述增壓閥為止回閥。
32. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在所述增壓閥與所述壓力 油循環(huán)之間布置有油分離器。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述油分離器的出口與所 述壓力油底殼相連接。
34. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在所述增壓閥與所述壓力 油循環(huán)之間布置有脫水器。
35. 根據(jù)權(quán)利要求17至22中任一項所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在所述壓力 油底殼與所述壓力油泵之間以及在所述發(fā)動機油底殼與所述壓力油泵之間布置有平衡閥。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述平衡閥與所述用于獲 取油位的器件有效連接。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述平衡閥與控制裝置有 效連接。
38. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述平衡閥在第一運行狀 態(tài)中將所述壓力油底殼與所述壓力油泵連接,而在第二運行狀態(tài)中將所述發(fā)動機油底殼或 所述發(fā)動機油泵與所述壓力油泵相連接。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述第一運行狀態(tài)對應(yīng)于 所述軸向活塞發(fā)動機的部分負荷和/或全負荷,而所述第二運行狀態(tài)對應(yīng)于所述軸向活塞 發(fā)動機的怠速運轉(zhuǎn)和/或停止?fàn)顟B(tài)。
40. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,在所述發(fā)動機油底殼與所 述平衡閥之間或在所述發(fā)動機油泵與所述平衡閥之間布置有構(gòu)造為止回閥的單向閥。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,所述單向閥具有從所述發(fā) 動機油循環(huán)至所述壓力油循環(huán)的流動方向。
42. -種通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(icc)操作的軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個壓縮機缸、 帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從所述壓縮機缸經(jīng)過燃燒 室導(dǎo)引至所述工作缸的壓力管路,其中,從所述燃燒室至所述工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少 一個由控制驅(qū)動所驅(qū)動的控制活塞來控制,其特征在于,除了由所述控制驅(qū)動所施加的力 之外,所述控制活塞在它的背向所述燃燒室的側(cè)面處加載有與燃燒室壓力相反地指向的補 償力。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,機械地、例如通過彈簧施加 所述補償力。
44. 根據(jù)權(quán)利要42所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,液壓地、例如通過油壓力施加 所述補償力。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的軸向活塞發(fā)動機,其特征在于,氣動地、例如通過壓縮機壓 力施加所述補償力。
46. -種通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(icc)操作的軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個壓縮機缸、 帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從所述壓縮機缸引至所述 工作缸的壓力管路,其中,從所述燃燒室至所述工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個由控制驅(qū) 動所驅(qū)動的控制活塞來控制,其特征在于,所述控制活塞布置在壓力室中。
47. -種通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(icc)操作的軸向活塞發(fā)動機,其帶有至少一個壓縮機缸、 帶有至少一個工作缸并且?guī)в兄辽僖粋€通過其將壓縮的燃燒劑從所述壓縮機缸導(dǎo)引至所 述工作缸的壓力管路,其中,從所述燃燒室至所述工作缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個由控制 驅(qū)動所驅(qū)動的控制活塞來控制,其特征在于,所述控制驅(qū)動包括控制軸,其驅(qū)動所述控制活 塞并且與軸密封共同作用,所述軸密封一方面以壓縮機壓力加載。
48. -種用于操作通過內(nèi)部連續(xù)燃燒(icc)操作的軸向活塞發(fā)動機的方法,該軸向活 塞發(fā)動機帶有包括至少一個氣缸的壓縮機級、帶有包括至少一個氣缸的膨脹器級并且?guī)в?至少一個在所述壓縮機級與所述膨脹器級之間的燃燒室,其中,從所述燃燒室在燃燒室壓 力下至所述膨脹器級的氣缸的燃燒劑流經(jīng)由至少一個控制活塞來控制并且所述軸向活塞 發(fā)動機具有用于潤滑的油循環(huán),其特征在于,所述油循環(huán)被劃分成發(fā)動機油循環(huán)和壓力油 循環(huán),并且所述軸向活塞發(fā)動機的以燃燒室壓力加載的構(gòu)件通過所述壓力油循環(huán)來潤滑。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法,其特征在于,作用到所 述控制活塞上的燃燒室壓力通過存在于控制腔中的且對應(yīng)于所述燃燒室壓力的壓力水平 來補償。
50. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法,其特征在于,在所述控 制腔中的對應(yīng)于所述燃燒室壓力的壓力水平通過所述壓縮機級來提供。
51. 根據(jù)權(quán)利要求48至50中任一項所述的用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法,其特征在 于,在降到低于壓力油底殼中的最小油位時,所述壓力油循環(huán)以來自所述發(fā)動機油循環(huán)的 油來填充。
52. 根據(jù)權(quán)利要求48至50中任一項所述的用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法,其特征在 于,在所述軸向活塞發(fā)動機的怠速運轉(zhuǎn)時和/或在停止時所述壓力油循環(huán)被與所述發(fā)動機 油循環(huán)相連接。
53. 根據(jù)權(quán)利要求48至50中任一項所述的用于操作軸向活塞發(fā)動機的方法,其特征在 于,在所述壓力油循環(huán)與所述發(fā)動機油循環(huán)之間的壓力差小于5bar時所述壓力油循環(huán)被 與所述發(fā)動機油循環(huán)相連接。
【文檔編號】F02B75/26GK104481728SQ201410503658
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2009年7月24日
【發(fā)明者】羅斯 U., 福伊格特 D. 申請人:熱力驅(qū)動系統(tǒng)有限責(zé)任公司
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