Axialkolbenmotor, Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors sowie Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers eines Axialkolbenmotors

[01] Die Erfindung betrifft einerseits einen Axialkolbenmotor. Andererseits betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors sowie ein Verfahren zur Herstel- lung eines Wärmeübertragers eines Axialkolbenmotors.

[02] 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 Drehach- se der Rotationsenergie ausgerichtet ist.

[03] Neben Axialkolbenmotoren, die beispielsweise nur mit Druckluft betrieben werden, sind auch Axialkolbenmotoren bekannt, denen Brennmittel zugeführt wird. Dieses Brennmittel kann mehrkomponentig, beispielsweise aus einem Kraftstoff und aus Luft, ausgebildet sein, wobei die Komponenten gemeinsam oder getrennt einer oder mehreren Brennkammern zuge- führt werden. In vorliegendem Fall bezeichnet somit der Begriff„Brennmittel" jegliches Material, welches an der Verbrennung teilnimmt oder mit den an der Verbrennung teilnehmenden Komponenten mitgefühlt wird und den Axialkolbenmotor durchströmt. Das Brennmittel um- fasst 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.

[04] 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. [05] 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 Belastungsrei- henfolge verteilt wird.

[06] 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. [07] 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 Ar- beitsseite zugeordnet werden.

[08] 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.

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

[10] 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 auszeich- net, 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.

[11] 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. [12] An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass speziell der Steuertrieb vielseitig ausgelegt sein kann, beispielsweise als hydraulischer, elektrischer, magnetischer oder mechanischer Steuertrieb.

[13] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die vom Steuertrieb aufgebrachte Kraft von der erfindungsgemäß dem Brennkammerdruck entgegen gerichteten Kompensationskraft verschieden ist. [14] 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.

[15] 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.

[16] Alternativ bzw. kumulativ hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Kompensationskraft hydraulisch, beispielsweise über einen Öldruck, aufgebracht wird. Ein derartiger Öldruck kann bei- spielsweise 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. [17] 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 Erzeu- gen 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.

[18] 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.

[19] 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.

[20] In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff „Druckraum" jeden umschlossenen Raum des Axialkolbenmotors, der gegenüber der Umgebung einen deutlichen Überdruck, vor- zugsweise von mindestens 10 bar, aufweist.

[21] 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.

[22] 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. [23] 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. [24] Es kann bei einer entsprechend ausgestalteten Wellendichtung jedoch auch mit Atmosphärendruck oder mit einem sonstigen Motorendruck, welcher niedriger als der Verdichterdruck ist, gearbeitet werden. [25] 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.

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

[27] Der Begriff„separat" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass mindestens ein weiterer Ölkreislauf für weitere Bauteile und/oder Bauteilgruppen an dem Axialkolbenmotor existiert. [28] 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.

[29] 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 offen- und schließbare Verbindung zwischen dem Hauptölkreislauf und dem separaten Ölkreislauf auszeichnet.

[30] 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. [31] Der Axialkolbenmotor kann noch verlustärmer betrieben werden, wenn der Steuerkolben spritzgekühlt ist. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors weiter verbessert werden. [32] Eine Kühlung insbesondere des Steuerkolbens gelingt selbst bei extrem hohen Arbeitstemperaturen hervorragend, wenn die Spritzkühlung über Öl erfolgt.

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

[34] 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 Brenn- kammerdruck beaufschlagten Bauteil und mit einem Ölkreislauf zur Schmierung vorgeschlagen, wobei der Ölkreislauf einen Motorölkreislauf und einen Druckölkreislauf mit einem vom Mo- torölkreislauf 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 Kreis- laufes, beispielsweise eine Druckölpumpe des Druckölkreislauf es, 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.

[35] 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 Brennkam- merdruck 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. [36] 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 Be- Zeichnung,„das Druckniveau entspricht einem Druck" erfasst werden. Derartige Druckunterschiede können noch ohne zu große Wirkungsgradverluste von Dichtungen abgefangen werden, die auch höheren Temperaturen standhalten.

[37] Um bei einer variablen Leistungsabgabe des Axialkolbenmotors diesem wirkungsgradverbessernden Vorteil nicht entgegen zu stehen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Druck- ölkreislauf 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 weiter- hin 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 Auf- rechterhaltung 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, wo- durch wiederum eine nicht oder schwächer wirkungsgradgünstige Verdichterleistung zur Erzeugung des Kompensationsdruckes an der Verdichterstufe abgerufen werden würde.

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

[39] Die Aufgabe der Erfindung, einen Axialkolbenmotor hinsichtlich seines Wirkungsgrades, durch die Trennung des Ölkreislaufes in einen Motorölkreislauf und einen Druckölkreis- lauf, zu verbessern, wird insbesondere ergänzend dadurch gelöst, dass der Motorölkreislauf einen Motorölsumpf und eine Motorölpumpe aufweist und der Druckölkreislauf einen Drucköl- sumpf 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. [40] 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 Öl- stand 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 Öl- schäumung, Ölwerfen oder ein anderweitig nicht gewünschter Ölaustritt aus dem Druckölkreislauf verhindert werden. [41] 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.

[42] 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 bei- spielsweise 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. [43] 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.

[44] 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.

[45] 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.

[46] 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.

[47] 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.

[48] 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. [49] 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.

[50] 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.

[51] 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 ausgeschie- den 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 abge- schiedene 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.

[52] Eine wirkungsgradgünstige Verwendung eines gegenüber dem Motorölkreislauf höheren Druckniveaus im Druckölkreislauf kann durch das bestehende Druckgefälle zu einer höhe- ren 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 Unter- schreiten 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. [53] 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.

[54] 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 Notlauf signal oder einem Wartungssignal, ansteuert, um beispielsweise ein Austauschen des im Druckölkreislauf befindlichen Öls zu erreichen.

[55] 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.

[56] 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. [57] 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 Druckölkreis- laufes bei einer Fehlfunktion des Ausgleichsventils verhindert werden.

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

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

[60] 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.

[61] Zusätzlich hierzu wird vorgeschlagen, dass der auf den Steuerkolben wirkende Brennkammerdruck durch ein in einer Steuerkammer bestehendes und dem Brennkammerdruck entsprechenden Druckniveau kompensiert wird. [62] Diese vorgeschlagenen Verfahren für einen Axialkolbenmotor tragen wiederum zu einer Wirkungsgradverbesserung des Axialkolbenmotors bei, indem einerseits die beiden Teilkreisläufe des Ölkreislauf es jeweils für sich genommen auf einem minimal erforderlichen Druckniveau arbeiten und somit die Leistungsaufnahme der in diesen Teilkreisläufen befindlichen Öl- pumpen 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.

[63] 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 Ver- dichterstufe bereitgestellte Druck bzw. das Druckniveau auch in einer Größenordnung liegt, welche dem zu kompensierenden Brennkammerdruck entspricht.

[64] Vorzugsweise wird bei Unterschreiten eines minimalen Ölstandes in einem Drucköl- sumpf 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. [65] 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 Überwin- düng 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. [66] Die vorliegende Aufgabe wird auch unabhängig von den übrigen Merkmalen 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 und wobei der Steuerkolben brennkammerseitig aus Eisen oder Stahl gebildet ist.

[67] Da der Steuerkolben mit sehr heißen Arbeitsmedien bzw. Brennmitteln des Axialkolbenmotors in Kontakt kommt, ist es vorteilhaft, wenn zumindest diesbezügliche Bereiche des Steuerkolbens hitzebeständig ausgestaltet sind. [68] Vorteilhafter Weise ist der Steuerkolben im Übrigen aus Aluminium oder aus einer Legierung hiervon gebildet, sodass der Steuerkolben besonders leicht ist und hierdurch extrem kurze Steuerzeiten realisiert werden können.

[69] Alternativ hierzu könnte der gesamte Steuerkolben aus Eisen oder Stahl gebildet sein, da die Steuerkolben in der Regel meist klein bauen und somit wenig Masse aufweisen. Dies ist insbesondere dann eine gute Lösung, wenn extrem kurze Steuerzeiten keine vordergründige Rolle spielen oder - gerade wegen der niedrigen Gewichts der Steuerkolben - trotzdem realisiert werden können.

[70] Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zur Lösung der Eingangs gestellten Aufgabe ein 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, vorgeschlagen, 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 einen mit einem bei Betriebstemperatur des Axialkolbenmotors flüssigem Metall gefüllten Hohlraum oder einen mit einer bei Betriebstemperatur des Axialkolbenmotors flüssigen Metalllegierung gefüllten Hohlraum aufweist. Die Verwendung einer bei Betriebstemperatur flüssigen Metalllegierung oder eines flüssigen Metalls kann zur intensiven Kühlung des Steuerkolbens beitragen, wodurch vorteilhaft der Steuerkolben auch bei höheren Temperaturen mit ausreichender Lebensdauer und Festigkeit verwendet werden kann.

[71] Es wird kumulativ hierzu vorgeschlagen, dass das Metall oder die Metalllegierung wenigstens Natrium aufweist. Natrium hat mit seiner sehr geringen Schmelztemperatur und seiner guten Handhabbarkeit im Verbrennungsmotor den Vorteil in heißen Bauteilen eingesetzt wer- den zu können. Es versteht sich, dass auch jegliches Metall aus der Alkali-Gruppe des Periodensystems verwendet werden kann, sofern die Schmelztemperatur des Metalls unterhalb der Betriebstemperatur des Axialkolbenmotors liegt. Ferner versteht es sich, dass ebenso die Werkstoffe Quecksilber, Gallium, Indium, Zinn, Blei oder Legierungen aus diesen Werkstoffen sowie andere flüssige Metalle oder bei Betriebstemperatur des Axialkolbenmotors flüssige Metalle für diese Zwecke verwendet werden können.

[72] Die eingangs erläuterte Aufgabe wird auch - insbesondere in Abgrenzung gegen die WO 2009/062473 A2 - von einem 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 we- nigstens einem Steuerkolben sowie einem Kanal zwischen der Brennkammer und der Expanderstufe gelöst, wobei der Steuerkolben und der Kanal einen durch eine Bewegung des Steuerkolbens freigegebenen Strömungsquerschnitt mit einer Hauptstromrichtung und der Steuerkolben eine Leitfläche parallel zu der Hauptstromrichtung und/oder eine Prallfläche senkrecht zu der Hauptstromrichtung aufweist sowie bei welchem der Steuerkolben sowie der Kanal einen durch eine Bewegung des Steuerkolbens freigegebenen Strömungsquerschnitt aufweist und die Bewegung des Steuerkolben entlang einer Längsachse des Steuerkolbens erfolgt und der Steuerkolben eine Leitfläche und/oder eine Prallfläche in einem spitzen Winkel zu der Längsachse des Steuerkolbens aufweist.

[73] Üblicherweise ist ein Ladungswechsel zwischen zwei mit Volumen behafteten Bautei- len eines Verbrennungsmotors, durch eine Drosselstelle hindurch, mit Strömungsverlusten ver- bunden. Eine derartige Drosselstelle, welche in der vorliegenden Situation durch den Kanal und den Steuerkolben gebildet wird, verursacht durch diese Strömungsverluste einen Verlust an Wirkungsgrad. Die strömungstechnisch günstige Ausgestaltung dieses Kanals und/oder des Steuerkolbens bewirken somit eine Wirkungsgradsteigerung. [74] Demnach hat eine parallel zu der Hauptstromrichtung ausgerichtete Leitfläche des Steuerkolbens den Vorteil Strömungsverluste zu vermeiden und den Wirkungsgrad zu maximieren. Insbesondere wenn die Strömung so ausgebildet ist, dass sie gerade nicht senkrecht zur Längsachse des Steuerkolbens erfolgt, kann durch eine im spitzen Winkel zu der Längsachse des Steuerkolbens ausgerichtete Leitfläche die Leitfläche in einem günstigen Winkel zu einer über diese Leitfläche strömenden Strömung stehen. Vorteilhaft wird auch durch diese Maßnahme der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors erhöht, indem die Strömungsverluste an der Leitfläche bzw. am Steuerkolben minimiert werden.

[75] Mit„Hauptstromrichtung" ist vorliegend die Strömungsrichtung des Brennmittels durch den Kanal gemeint, welche bei laminarer oder auch bei turbulenter Strömung des Brennmittels messbar und auch grafisch darstellbar ist. Das Merkmal„parallel" bezieht sich somit auf diese Hauptstromrichtung und ist im mathematischen bzw. geometrischen Sinne zu verstehen, wobei eine zu der Hauptstromrichtung parallele Leitfläche eines Steuerkolbens gerade durch die Strömung des Brennmittels keinen Impuls aufnimmt oder den Impuls der Strömung gerade nicht ändert. [76] Sofern der Steuerkolben eine Position erreicht hat, bei welcher der Steuerkolben den freigegebenen Strömungsquerschnitt verschließt, steht vorteilhaft diese senkrecht zur Hauptstromrichtung ausgebildete Prallfläche mit einer minimalen Oberfläche zur Brennkammer, so- dass in dieser Brennkammer befindliches Brennmittel auch einen minimalen Wärmestrom in den Steuerkolben bewirkt. Somit werden durch diese gegenüber der Hauptstromrichtung mini- mal ausgeführte Prallfläche auch möglichst geringe Wandwärmeverluste erzielt, wodurch wiederum der thermodynamische Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors maximiert wird.

[77] Ähnlich wie die bereits vorstehend beschriebene Leitfläche kann wiederum die Prallfläche unter Zuhilfenahme des spitzen Winkels angeordnet und derart in die Strömung des Brennmittels gesetzt werden, dass die Prallfläche, sofern die Strömung nicht senkrecht zum Steuer- kolben bzw. zur Längsachse des Steuerkolbens erfolgt, eine minimale Oberfläche gegenüber der Strömung aufweist. Eine minimal ausgeführte Prallfläche ergibt wiederum den Vorteil, dass Wandwärmeverluste einerseits verringert werden und das ungünstige Umlenkungen der Strömung unter Bildung von Wirbeln minimiert werden und der thermodynamische Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors entsprechend maximiert wird.

[78] Die Leitfläche und/oder die Prallfläche können eine ebene Fläche, eine sphärische Fläche, eine zylindrische Fläche oder eine kegelige Fläche sein. Eine ebene Ausgestaltung der Leitfläche und/oder der Prallfläche bringt den Vorteil, dass einerseits der Steuerkolben besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann, und dass andererseits eine mit der Leitfläche zusammenwirkende Dichtfläche ebenfalls konstruktiv einfach ausgeführt werden kann und eine maximale Dichtwirkung an dieser Leitfläche erfolgt. Eine sphärische Ausgestaltung der Leitfläche und/oder der Prallfläche bringt weiterhin den Vorteil, dass diese Leitfläche an den hieran folgenden Kanal geometrisch besonders gut angepasst ist, sofern der Kanal ebenfalls einen kreisförmigen oder aber auch elliptischen Querschnitt aufweist. Somit entstehen an dem Über- gang vom Steuerkolben bzw. von der Leitfläche des Steuerkolbens zum Kanal keine ungewünschten Abrissströmungen oder Turbulenzen. Ebenso kann eine zylindrische Leitfläche und/oder Prallfläche den Vorteil umsetzen, dass an einem Übergang zwischen dem Steuerkolben und dem Kanal oder aber auch einem Übergang zwischen dem Steuerkolben und der Brennkammer eine Strömung unter Vermeidung von Strömungsabrissen oder Turbulenzen er- folgen kann. Alternativ kann eine kegelige Fläche an der Leitfläche und/oder an der Prallfläche ebenso vorteilhaft sein, sofern der an den Steuerkolben folgende Kanal einen über die Länge des Kanals veränderlichen Querschnitt aufweist. Sollte der Kanal als Diffusor oder als Düse ausgebildet sein, kann durch eine kegelig ausgebildete Leifläche am Steuerkolben die Strömung wie- derrum ohne Abriss oder ohne Turbolenzen erfolgen. Es versteht sich, dass jede vorherstehend erläuterte Maßnahme für sich auch unabhängig von den anderen Maßnahmen entsprechend wirkungsgradmaximierend eingesetzt werden kann.

[79] Der Axialkolbenmotor kann zwischen der Brennkammer und der Expanderstufe eine Leitflächendichtfläche aufweisen, wobei die Leitflächendichtfläche parallel zur Leitfläche ausgebildet ist und in einem oberen Totpunkt des Steuerkolbens mit der Leitfläche zusammenwirkt. Da dem Steuerkolben in seinem oberen Totpunkt auch eine Dichtwirkung zufällt, ist die Leitflächendichtfläche vorteilhaft so ausgebildet, dass diese im oberen Totpunkt des Steuerkolbens 00878

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großflächig mit der Leitfläche zusammenwirkt und somit eine Dichtwirkung erfolgt. Die maximale Dichtwirkung der Leitflächendichtfläche ist dann gegeben, wenn jeder Punkt der Leitflä- chendichtfläche denselben Abstand zur Leitfläche, vorzugsweise keinen Abstand zur Leitfläche, aufweist. Eine komplementär zur Leitfläche ausgebildete Leitflächendichtflächte erfüllt diese Anforderungen unabhängig davon, welche Geometrie die Leitfläche aufweist.

[80] Kumulativ hierzu wird vorgeschlagen, dass die Leitflächendichtfläche kanalseitig in eine Oberfläche senkrecht zur Längsachse des Steuerkolbens übergeht. Der Übergang der Leitflächendichtfläche in eine senkrecht zur Längsachse des Steuerkolbens stehende Oberfläche kann in einer einfachsten Ausführung auch in einem Knick bestehen, wodurch die Strömung, welche über die Leitflächendichtfläche strömt, an diesem Knick bzw. an diesem Überhang abreißen kann, sodass die Strömung des Brennmittels mit möglichst geringen Strömungsverlusten in den an den Steuerkolben folgenden Kanal übergehen kann. Es versteht sich, dass eine Leitfläche des Steuerkolbens nicht notwendigerweise parallel zur Leitflächendichtfläche ausgebildet sein muss, sofern die Leitflächendichtfläche eine Abrisskante aufweist. In diesem Falle ist es auch denkbar die Leitfläche auch ohne Knick bzw. Überhang auszubilden.

[81] Alternativ bzw. kumulativ zu den vorstehenden Merkmalen wird vorgeschlagen, dass der Axialkolbenmotor zwischen der Brennkammer und der Expanderstufe eine Schaftdichtfläche aufweist, wobei die Schaftdichtfläche parallel zur Längsachse des Steuerkolbens ausgebildet ist und mit einer Oberfläche eines Schaftes des Steuerkolbens zusammenwirkt. Sofern der Steuerkolben seinen oberen Totpunkt erreicht, fällt dem Steuerkolben nicht nur die Aufgabe zu, zur Brennkammer hin abzudichten, sondern es erfolgt vorteilhaft auch eine Abdichtung gegenüber der Expanderstufe, welche durch das Zusammenwirken des Schaftes des Steuerkolbens und der entsprechenden Schaftdichtfläche erfolgt. Verluste durch Leckage über den Steuerkolben werden hierdurch nochmals verringert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Axialkol- benmotors wiederum maximiert werden kann.

[82] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Leitfläche, die Prallfläche, die Leitflächendichtfläche, die Schaftdichtfläche und/oder die Oberfläche des Schaftes des Steuerkolbens eine verspiegelte Oberfläche aufweist. Da jede dieser Oberflächen mit Brennmittel in Kontakt stehen kann, kann auch über jede dieser Flächen ein Wandwärmestrom und mithin ein Wirkungsgrad- Verlust erfolgen. Eine verspiegelte Oberfläche verhindert somit unnötige Verluste durch War- mestrahlung und setzt somit den Vorteil um den thermodynamischen Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors entsprechend zu steigern.

[83] Um die Aufgabe der Erfindung weiterhin zu lösen, wird alternativ bzw. kumulativ ein Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichtungszylinder, mit wenigstens einem Arbeits- zylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, vorgeschlagen, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass wenigstens eine brennkammerseitige Oberfläche des Steuerkolbens verspiegelt ist. Durch eine derartige Ver- Spiegelung ist es möglich, die Wärmebelastung der jeweiligen Baugruppe insbesondere durch die Reflektion der wärmebelastenden Strahlung in vorteilhafter Weise zu reduzieren.

[84] Alternativ bzw. kumulativ hierzu kann dementsprechend die Aufgabe der Erfindung durch einen Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichtungszylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, gelöst werden, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass die Brennkammer einen Brennkammerboden aus verspiegeltem Metall aufweist.

[85] Die Verspiegelung einer metallenen Oberfläche bringt darüber hinaus den Vorteil, dass der durch die hohe Temperaturdifferenz zwischen dem verbrannten Brennmittel und der metallenen Oberfläche entstehende Wandwärmestrom, zumindest für den durch Wärmestrahlung bewirkten Wandwärmestrom, verringert werden kann. Ein großer Anteil an Wirkungsgradeinbußen in einem Verbrennungsmotor entsteht durch diesen genannten Wandwärmestrom, weswegen durch eine Verringerung des Wandwärmestromes eine effiziente und einfache Möglich- keit gegeben ist, den thermodynamischen Wirkungsgrad des Axialkolbenmotor durch die vorgeschlagenen Lösungen der Erfindung zu steigern.

[86] Es versteht sich, dass einerseits auch nichtmetallische Oberflächen durch eine Verspiegelung einen Vorteil im thermodynamischen Wirkungsgrad erbringen können, und das andererseits dieser Vorteil im thermodynamischen Wirkungsgrad kumulativ oder alternativ dadurch erreicht werden kann, dass jedes mit Brennmittel in Kontakt stehende Bauteil des Axialkolbenmotors, sofern die Temperatur des Brennmittels höher ist als die Wandtemperatur, verspiegelt wird.

[87] Weiterhin versteht es sich, dass jede andere Oberflächenbeschichtung, welche in der Lage ist den spektralen Reflexionsgrad der Bauteiloberflächen zu erhöhen zum Einsatz kommen kann. Selbstverständlich ist ferner jegliche Oberflächenbeschichtung denkbar, welche alternativ oder kumulativ hierzu den Wärmeübergangskoeffizienten einer Bauteiloberfläche verringert, um den Anteil an thermodynamischen Verlusten durch Konvektion zu verringern.

[88] Auch wird die Aufgabe der Erfindung unabhängig von den übrigen Merkmalen der Erfindung von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder gelöst, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, wobei die Brennkammer vorteilhafter Weise zwei Verbrennungslufteingänge aufweist.

[89] Mittels mehrerer Verbrennungslufteingänge kann das Verbrennungsluftverhältnis Lambda (λ), also das Verhältnis von Sauerstoff zu Kraftstoff, besonders unproblematisch einge- stellt werden. Bekannter Weise lässt sich bei einem Wert λ = 1 der gesamte Kraftstoff gut verbrennen, da genauso viel Sauerstoff zur Verfügung steht, wie zum Verbrennen des gesamten Kraftstoffs erforderlich ist. Oder aber es wird ein magereres Verbrennungsgemisch mit einem Wert λ > 1 mit einem Sauerstoffüberstoff eingestellt. Aber auch ein fetteres Verbrennungsgemisch mit λ < 1 und einem Sauerstoffdefizit kann besonders gleichmäßig und schnell eingestellt werden, wenn zwei Verbrennungslufteingänge vorgesehen sind. Insofern ist eine Verbrennungsluftzufuhr über die beiden Verbrennungslufteingänge auf zwei unterschiedlichen Ebenen vorteilhaft.

[90] Hierbei spielt es keine Rolle, wie die vorliegende Brennkammer des Axialkolbenmotors gestaltet ist. Beispielsweise kann die Brennkammer mit einer Vorbrennkammer und einer Hauptbrennkammer ausgestattet sein und so über eine vorteilhafte Zweistufenverbrennung verfügen.

[91] Eine Regelung der beiden Verbrennungslufteingänge kann vorteilhafter Weise drehzahlabhängig erfolgen. Alternativ kann eine Regelung aber auch leistungsabhängig vorgenommen werden, sodass in beiden Fällen eine wesentlich bessere Regelung der Verbrennungsluftzu- fuhr erzielt werden kann. Beispielsweise wird der zweite oder ein weiterer Verbrennungslufteingang zugeschaltet, wenn dies bei einem Betriebszustand des Axialkolbenmotors vorteilhaft ist.

[92] Sind zudem die beiden Verbrennungslufteingänge für unterschiedlich temperierte Ver- brennungsluft ausgebildet, kann eine leichte Temperierung der Flamme in der Brennkammer ermöglicht werden, wodurch die Verbrennung einfacher kontrolliert werden kann.

[93] An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass nicht immer dieselben Verbrennungslufteingänge zur Brennkammer benutzt werden müssen. Vielmehr können vorteilhafter Weise auch Verbrennungslufteingänge verwendet werden, die beispielsweise in ein vorgelagertes Mischrohr zum Mischen von Brennmittel führen.

[94] Verfügt der Axialkolbenmotor über wenigstens einen Wärmeübertrager, ist es vorteilhaft, wenn ein erster Verbrennungslufteingang von Verbrennungsluft vor einem Wärmeübertrager und ein zweiter Verbrennungslufteingang von Verbrennungsluft hinter diesem oder einem anderen Wärmeübertrager gespeist wird. Hierdurch gelingt es auf baulich besonders einfache Weise unterschiedlich temperierte Verbrennungsluft bereitzustellen. Speziell hierbei kann eine Regelung der Verbrennungsluftzugänge auch anhand des Wirkungsgrads erfolgen.

[95] Gegebenenfalls kann auch eine separate Verbrennungsluftheizung, insbesondere für Anfahrvorgänge, vorgesehen sein, so dass Kraftstoff, der mit der Verbrennungsluft in Kontakt kommt, nicht unnötig abgekühlt wird. [96] Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder gelöst, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird und der einen Abgasauslass aufweist, wobei sich der Axialkolbenmotor durch einen Brennkammertemperatursensor zur Bestimmung der Temperatur in der Brennkammer auszeichnet. [97] Ein derartiger Temperatursensor liefert auf einfache Weise einen aussagekräftigen Wert hinsichtlich der Qualität der Verbrennung bzw. hinsichtlich der Lauf Stabilität des Axialkolbenmotors. [98] Als Temperatursensor kann jeder Sensor, beispielsweise ein Widerstandstemperaturfühler, ein Thermoelement, ein Infrarotsensor oder ähnliches zur Anwendung kommen.

[99] Vorzugsweise ist der Brennkammertemperatursensor derart ausgelegt bzw. angeordnet, dass er eine Flammtemperatur in der Brennkammer misst. Dieses ermöglicht es, besonders aus- sagekräftige Werte über die Verbrennung innerhalb der Brennkammer zu ermitteln.

[100] Der Brennkammertemperatursensor kann hierbei an einer nahezu beliebigen Stelle innerhalb der Brennkammer angeordnet sein. Beispielsweise können Brennkammertemperatursensoren im Bereich einer Vorbrennkammer und/oder einer Hauptbrennkammer vorgesehen sein. [101] Der Axialkolbenmotor kann insbesondere eine Brennkammerregelung umfassen, welche den Brennkammertemperatursensor als Eingangssensor umfasst und die Brennkammer derart regelt, dass die Brennkammertemperatur zwischen 1.000 ⁰ C und 1.500 °C liegt. Auf diese Weise kann über einen verhältnismäßig einfachen und mithin betriebssicheren und sehr schnellen Regelkreis gewährleistet werden, dass der Axialkolbenmotor äußerst wenig Schadstoffe produziert. Insbesondere die Gefahr, dass Ruß entsteht, lässt sich auf ein Minimum reduzieren. Die Brennkammertemperatur kann besonders schnell und damit vorteilhaft geregelt werden, wenn zwei oder auch mehr Verbrennungsluftzufuhren, insbesondere mit unterschiedlich temperierter Verbrennungsluft, genutzt werden.

[102] Darüber hinaus kann der Axialkolbenmotor kumulativ bzw. alternativ hierzu einen Ab- gastemperatursensor zur Bestimmung der Abgastemperatur umfassen. Durch einen derartigen Abgastemperatursensor kann ebenfalls auf technisch einfache Weise der Betriebszustand einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer überprüft und geregelt werden.

[103] Eine derartige Regelung stellt insbesondere auf einfache Weise eine ausreichende und vollständige Verbrennung von Kraftstoff sicher, so dass der Axialkolbenmotor einen optimalen Wirkungsgrad bei minimalem Schadstoffausstoß aufweist.

[104] Vorteilhafter Weise umfasst die Brennkammerregelung den Abgastemperatursensor als Eingangssensor. Bevorzugt wird die Brennkammer derart geregelt, dass die Abgastemperatur in einem Betriebszustand, vorzugsweise im Leerlauf, zwischen 850° C und 1.200 ⁰ C liegt. Letzte- res kann beispielsweise durch die geeignete Aufgabe von Wasser und/oder ein geeignetes Vorwärmen des Brennmittels, insbesondere von Luft, geschehen, indem beispielsweise die Wassertemperatur oder Wassermenge oder aber der Anteil an in einem Wärmeübertrager vorgewärmter bzw. an nicht vorgewärmter Luft entsprechend des vorgenannten Erfordernisses gesteuert wird. Eine derartige Regelung anhand einer Wasserkühlung ist aus dem eingangs relevanten Stand der Technik nicht bekannt.

[105] Ein solcher Betriebszustand ist vorteilhafter Weise ein Leerlauf des Axialkolbenmotors, wodurch eine weitere Schadstoffreduzierung erreicht werden kann.

[106] Um vorliegend insbesondere auch eine Vorbrennkammertemperatur vorteilhaft regeln zu können, kann der Brennkammertemperatursensor kumulativ oder alternativ auch ein Vorkammertemperatursensor umfassen.

[107] Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer gespeist wird, gelöst, wobei der Axialkolbenmotor eine Brennkammerregelung aufweist, die eine Was- seraufgabe in die Brennkammer umfasst.

[108] Eine erweiterte Regelungsmöglichkeit kann erzielt werden, wenn die Wasseraufgabe unabhängig von einer Wasseraufgabe in oder vor einem Brennmittelverdichter vorgesehen ist. Hierbei wird zur Kühlung Wasser idealerweise direkt in die Brennkammer aufgegeben.

[109] Ist die Wasseraufgabe unabhängig von einer Wasseraufgabe in oder vor einem Brenn- mittelverdichter vorgesehen, können hierdurch weitere vielfältige und damit vorteilhafte Rege- lungs- und Kühlungsvariationen realisiert werden.

[110] Die Wasseraufgabe kann in die Vorbrennkammer erfolgen.

[111] Kumulativ oder alternativ hierzu kann die Wasseraufgabe auch in die Hauptbrennkammer vorteilhaft erfolgen, was besonders vorteilhaft ist. Insbesondere kann die Wasseraufgabe derart erfolgen, dass das Wasser zuvor als Kühlmittel, insbesondere für einen Brennraum, genutzt wurde. Auch kann das Wasser bzw. der Wasserdampf derart in eine Brennkammer aufge- geben werden, dass es bzw. er an einer Wandung der Brennkammer entlang strömt, so dass auch auf diese Weise die Brennkammerwandung möglichst geschont wird.

[112] Wird die Wasseraufgabe zur Regelung einer Abgastemperatur genutzt, kann insbesondere der Wärmeübergang an einem Wärmeübertrager auf die Verbrennungsluft vorteilhaft gere- gelt werden.

[113] Der Wasseranteil kann ergänzend - je nach konkreter Umsetzung - zur Temperaturregelung in der Brennkammer und/oder auch zur Schadstoffreduktion über chemische oder kataly- tische Reaktionen des Wassers genutzt werden.

[114] Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einem Wärmeübertrager vorgeschlagen, wobei der wärmeaufnehmende Teil Wärmeübertragers zwischen der Verdichterstufe und der Brennkammer angeordnet ist und der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Expanderstufe und einer Umgebung angeordnet ist und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass der wärmeaufnehmende und/oder der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers stromabwärts und/oder stromaufwärts Mittel zur Aufgabe wenigstens eines Fluides aufweist.

[115] Die Aufgabe eines Fluides in den Brennmittelstrom kann zu einer Erhöhung der Übertragungsleistung des Wärmeübertragers beitragen, indem beispielsweise durch die Aufgabe eines geeigneten Fluides die spezifische Wärmekapazität des Brennmittelstromes der spezifischen Wärmekapazität des Abgasstromes angeglichen werden kann oder aber über die spezifische Wärmekapazität des Abgasstromes hinaus angehoben werden kann. Die hierdurch beispielsweise vorteilhaft beeinflusste Wärmeübertragung vom Abgasstrom auf den Brennmittelstrom trägt dazu bei, dass eine höhere Wärmemenge in den Brennmittelstrom und somit in den Kreisprozess bei gleichbleibender Baugröße des Wärmeübertragers eingekoppelt werden kann, wodurch sich der thermodynamische Wirkungsgrad steigern lässt. Alternativ oder kumulativ kann auch dem Abgasstrom ein Fluid aufgegeben werden. Das aufgegebene Fluid kann hierbei beispielswiese ein erforderliches Hilfsmittel für eine nachgeschaltete Abgasnachbehandlung sein, welches durch eine im Wärmeübertrager ausgebildete turbulente Strömung ideal mit dem Abgasstrom vermischt werden kann, so dass somit ein nachgeschaltetes Abgasnachbehandlungssystem mit maximalem Wirkungsgrad betrieben werden kann.

[116] Mit„stromabwärts" wird in diesem Fall diejenige Seite des Wärmeübertrager bezeichnet, aus welcher das jeweilige Fluid austritt, bzw. derjenigen Teil des Abgasstranges oder der Brennmittel führenden Verrohrung bezeichnet, in welche das Fluid nach Verlassen des Wärmeübertragers eintritt.

[117] In Analogie hierzu wird mit„stromaufwärts" diejenige Seite des Wärmeübertrager bezeichnet, in welche das jeweilige Fluid eintritt, bzw. derjenigen Teil des Abgasstranges oder der Brennmittel führenden Verrohrung bezeichnet, aus welcher das Fluid in den Wärmeübertragers eintritt.

[118] Insofern spielt es keine Rolle, ob die Aufgabe des Fluides unmittelbar in der näheren räumlichen Umgebung des Wärmeübertragers erfolgt oder ob die Aufgabe des Fluides räumlich weiter beabstandet erfolgt.

[119] Als Fluid kann beispielsweise Wasser und/oder Brennstoff entsprechend aufgegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass der Brennmittelstrom einerseits die zuvor beschriebenen Vorteile einer erhöhten spezifischen Wärmekapazität durch die Aufgabe von Wasser und/oder Brennstoff aufweist und andererseits die Gemischaufbereitung bereits im Wärmeübertrager bzw. vor der Brennkammer erfolgen kann und die Verbrennung in der Brennkammer mit einem möglichst örtlich homogenen Verbrennungsluftverhältnis erfolgen kann. Dies hat insbesondere auch den Vorteil, dass das Brennverfahren nicht oder nur sehr gering mit einer wirkungsgradverschlechternden, unvollständigen Verbrennung behaftet ist.

[120] Für eine weitere Ausgestaltung eines Axialkolbenmotors wird vorgeschlagen, dass im wärmeabgebenden Teil des Wärmeübertragers oder stromabwärts des wärmeabgebenden Teils des Wärmeübertragers ein Wasserabscheider angeordnet ist. Durch die am Wärmeübertrager bestehende Temperatursenke könnte dampfförmiges Wasser auskondensieren und den nachfolgenden Abgasstrang durch Korrosion schädigen. Eine Schädigung des Abgasstranges kann durch diese Maßnahme vorteilhaft vermindert werden. [121] Es wird zudem ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe, mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe und mit wenigstens einem Wärmeübertrager vorgeschlagen, wobei der wär- meaufnehmende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Verdichterstufe und der Brennkammer angeordnet ist und der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Expanderstufe und einer Umgebung angeordnet ist und wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass dem durch den Wärmeübertrager strömende Brennmittelstrom und/oder dem durch den Wärmeübertrager strömende Abgasstrom wenigstens ein Fluid aufgegeben wird. Hierdurch kann - wie bereits vorstehend dargestellt - die wirkungsgradsteigernde Wärmeübertragung von einem in eine Umgebung geleiteten Abgasstrom zu einem Brennmittelstrom verbessert werden, indem die spezifische Wärmekapazität des Brennmittelstromes durch die Aufgabe eines Fluides erhöht und somit auch der Wärmestrom zum Brennmittelstrom erhöht wird. Die Rückkopplung eines Energiestromes in den Kreisprozess des Axialkolbenmotors kann hierbei bei geeigneter Verfahrensführung wiederum eine Wirkungsgradsteigerung, insbesondere eine Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgerades, bewirken.

[122] Vorteilhaft wird der Axialkolbenmotor derart betrieben, dass Wasser und/oder Brennstoff aufgegeben werden. Dieses Verfahren bewirkt, dass wiederum der Wirkungsgrad, insbesondere der Wirkungsgrad des Brennverfahrens, durch ideale Mischung im Wärmeübertrager und vor der Brennkammer erhöht werden kann.

[123] Ebenso kann dem Abgasstrom, falls dies für eine Abgasnachbehandlung zweckdienlich ist, Brennstoff aufgegeben werden, sodass die Abgastemperatur im Wärmeübertrager oder nach dem Wärmeübertrager weiter angehoben werden kann. Ggf. kann hierdurch auch eine Nachverbrennung erfolgen, welche das Abgas in vorteilhafter Weise nachbehandelt und Schadstoffe minimiert. Eine im wärmeabgebenden Teil des Wärmeübertragers freigesetzte Wärme könnte somit auch mittelbar zur weiteren Erwärmung des Brennmittelstroms genutzt werden, so dass der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors hierdurch kaum negativ beeinflusst wird.

[124] Um diesen Vorteil weiterhin umzusetzen, wird ferner vorgeschlagen, dass das Fluid stromabwärts und/oder stromaufwärts des Wärmeübertragers aufgegeben wird. [125] Kumulativ oder alternativ hierzu kann abgeschiedenes Wasser dem Brennmittelstrom und/oder dem Abgasstrom erneut aufgegeben werden. Im günstigsten Fall wird hierdurch ein geschlossener Wasserkreislauf realisiert, welchem von außen kein Wasser mehr zugeführt werden muss. Somit entsteht ein weiterer Vorteil dadurch, dass ein mit einem Axialkolbenmotor nach dieser Bauart ausgerüstetes Fahrzeug oder eine stationäre Anlage nicht mit Wasser, insbesondere nicht mit destilliertem Wasser, betankt werden muss.

[126] Vorteilhaft wird die Aufgabe von Wasser und/oder Brennstoff zu einem definierten Zeitpunkt vor einem Stillstand des Axialkolbenmotors gestoppt und der Axialkolbenmotor bis zum Stillstand ohne eine Aufgabe von Wasser und/oder Kraftstoff betrieben. Das für einen Ab- gasstrang möglicherweise schädliche Wasser, welches sich in dem Abgasstrang absetzen kann, insbesondere wenn dieser erkaltet, kann durch dieses Verfahren vermieden werden. Vorteilhaft wird auch jegliches Wasser aus dem Axialkolbenmotor selbst vor dem Stillstand des Axialkolbenmotors entfernt, sodass keine Schädigung von Bauteilen des Axialkolbenmotors durch Wasser oder Wasserdampf, insbesondere während des Stillstandes, begünstigt wird. [127] Die Aufgabe wird ebenfalls durch einen Axialkolbenmotor mit einer Brennmittelzufuhr und einer Abgasabfuhr, die wärmeübertragend miteinander gekoppelt sind, gelöst, welcher sich durch wenigstens zwei Wärmeübertrager auszeichnet.

[128] Obgleich durch zwei Wärmeübertrager zunächst ein größerer Aufwand und komplexere Strömungsverhältnisse bedingt sind, ermöglicht der Einsatz zweier Wärmeübertrager wesentlich kürzere Wege zu dem Wärmeübertrager sowie eine energetisch günstigere Anordnung derselben. Hierdurch lässt sich der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors überraschenderweise erheblich erhöhen.

[129] Dieses gilt insbesondere für Axialkolbenmotoren mit stationären Zylindern, in welchen die Kolben jeweils arbeiten, in Abweichung von Axialkolbenmotoren, bei denen die Zylinder, und mithin auch die Kolben, ebenfalls um die Drehachse rotieren, da letztere Anordnung lediglich eine Abgasleitung benötigen, an welcher die Zylinder vorbeigeführt werden.

[130] Vorzugsweise sind die Wärmeübertrager im Wesentlichen axial angeordnet, wobei der Begriff„axial" in vorliegendem Zusammenhang eine Richtung parallel zur Hauptrotationsachse des Axialkolbenmotors bzw. parallel zur Drehachse der Rotationsenergie bezeichnet. Dieses ermöglicht eine besonders kompakte und mithin energiesparende Bauweise.

[131] Die Wärmeübertrager können darüber hinaus isoliert sein, was jedoch auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft ist. [132] Weist der Axialkolbenmotor wenigstens vier Kolben auf, so ist es von Vorteil, wenn die Abgase wenigstens zweier benachbarter Kolben in jeweils einen Wärmeübertrager geleitet werden. Hierdurch können die Wege zwischen Kolben und Wärmeübertrager für die Abgase minimiert werden, so dass Verluste in Form von Abwärme, die nicht über die Wärmeübertrager zurückgewonnen werden kann, auf ein Minimum reduziert werden können. [133] Letzteres kann auch noch erreicht werden, wenn die Abgase dreier benachbarter Kolben jeweils in einen gemeinsamen Wärmeübertrager geleitet werden.

[134] Andererseits ist es auch denkbar, dass der Axialkolbenmotor wenigstens zwei Kolben umfasst, wobei die Abgase jedes Kolbens in jeweils einen Wärmeübertrager geleitet werden. Insoweit kann es - je nach konkreter Umsetzung vorliegender Erfindung - vorteilhaft sein, wenn je Kolben ein Wärmeübertrager vorgesehen ist. Zwar bedingt dieses einen erhöhten baulichen Aufwand; andererseits können die Wärmeübertrager jeweils kleiner, und mithin baulich möglicherweise einfacher, ausgebildet sein, wodurch der Axialkolbenmotor insgesamt kompakter und somit mit geringeren Verlusten belastet baut.

[135] Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Axialkolbenmotor mit einer we- nigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe vorgeschlagen, welcher sich dadurch auszeichnet, dass die Verdichterstufe ein von der Expanderstufe verschiedenes Hubvolumen aufweist.

[136] Insbesondere wird kumulativ hierzu vorgeschlagen, dass das Hubvolumen der Verdich- terstufe kleiner ist als das Hubvolumen der Expanderstufe.

[137] Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfas- senden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, dass ein Brennmittel oder ein als Abgas vorliegendes verbranntes Brennmittel während der Expansion in der Expanderstufe mit einem größeren Druckverhältnis als ein während der Verdichtung in der Verdich- terstufe vorliegendes Druckverhältnis expandiert wird.

[138] Der thermodynamische Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors kann durch diese Maßnahmen jeweils besonders vorteilhaft maximiert werden, da das theoretische thermodynamische Potential eines in einem Axialkolbenmotor umgesetzten Kreisprozesses im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik, wie etwa der WO 2009/062473, durch die hierdurch ermöglichte verlängerte Expansion maximal ausgenutzt werden kann. In einem aus der Umgebung ansaugenden und in dieselbe Umgebung ausstoßenden Motor erreicht der thermodynamische Wirkungsgrad durch diese Maßnahme seinen in dieser Hinsicht maximalen Wirkungsgrad, wenn die Expansion bis Umgebungsdruck erfolgt.

[139] Daher wird weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Axialkolbenmotors vorgeschla- gen, mittels welchem das Brennmittel in der Expanderstufe annähernd bis zu einem Umgebungsdruck expandiert wird.

[140] Mit„annähernd" ist ein maximal um den Betrag des Reibmitteldruckes des Axialkolbenmotors erhöhter Umgebungsdruck gemeint. Eine Expansion bis zum exakten Umgebungsdruck bewirkt bei einem von 0 bar verschiedenen Reibmitteldruck keinen wesentlichen Vorteil im Wirkungsgrad gegenüber einer Expansion bis zum Betrag des Reibmitteldruckes. Der Betrag des Reibmitteldruckes kann als ein auf den Kolben angreifender im Mittel konstanter Druck aufgefasst werden, wobei der Kolben als kräftefrei zu betrachten ist, wenn der auf die Kolbenoberseite angreifende Zylinderinnendruck gleich dem auf die Kolbenunterseite angreifenden Umgebungsdruck zuzüglich des Reibmitteldruckes ist. Daher ist ein günstiger Gesamtwir- kungsgrad eines Verbrennungsmotors bereits bei Erreichen eines relativen Expansionsdruckes gegeben, welcher auf Niveau des Reibmitteldruckes liegt.

[141] Vorteilhaft kann ein Axialkolbenmotor zur Umsetzung dieses Vorteils weiterhin in der Art ausgeführt werden, dass ein Einzelhubvolumen wenigstens eines Zylinders der Verdichterstufe kleiner ist als das Einzelhubvolumen wenigstens eines Zylinders der Expanderstufe. Insbe- sondere ist es denkbar, durch ein großes Einzelhubvolumen der Zylinder der Expanderstufe, falls die Zylinderzahl der Expanderstufe und der Verdichterstufe identisch bleiben soll, den thermodynamische Wirkungsgrad durch eine günstige Beeinflussung des Oberflächen- Volumen-Verhältnisses, wodurch geringere Wandwärmeverluste in der Expanderstufe erreicht werden, zu beeinflussen. Hierbei versteht es sich, dass diese Ausgestaltung bei einem Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe sowie der Expanderstufe auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft ist, [142] Alternativ bzw. kumulativ wird ebenfalls vorgeschlagen, dass die Anzahl der Zylinder der Verdichterstufe gleich oder geringer ist als die Anzahl der Zylinder der Expanderstufe.

[143] Zusätzlich zu den vorherstehenden Vorteilen kann durch die Wahl einer geeigneten Anzahl von Zylindern, insbesondere einer verringerten Anzahl von Zylindern, bei identischem Einzelhubvolumen eines Zylinders der Expander- und Verdichterstufe, der mechanische Wir- kungsgrad des Axialkolbenmotors und somit auch der Gesamtwirkungsgrad des Axialkolbenmotors maximiert werden, indem zur Realisierung einer verlängerten Expansion wenigstens ein Zylinder der Verdichterstufe entfällt und somit die Reibleistung des entfallenen Zylinders ebenfalls nicht mehr aufgebracht werden muss. Etwaige Unwuchten, welche durch eine derartige Asymmetrie der Kolben- bzw. Zylinderanordnung bedingt sein könnten, können unter Umstän- den in Kauf genommen bzw. durch ergänzende Maßnahmen vermieden werden.

[144] Zur Lösung der Eingangs gestellten Aufgabe wird weiterhin ein Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe, mit einer wenigstens einer Zylinder umfassenden Expanderstufe und mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe vorgeschlagen, welcher sich dadurch auszeichnet, dass we- nigstens ein Zylinder wenigstens ein Gaswechselventil aus einem Leichtmetall aufweist. Leichtmetall, insbesondere bei Verwendung an bewegten Bauteilen, reduziert die Massenträgheit der aus diesem Leichtmetall bestehenden Bauteile und kann wegen seiner geringen Dichte die Reibleistung des Axialkolbenmotors dahingehend verringern, dass der Steuertrieb der Gaswechselventile entsprechend der geringeren Massenkräfte ausgelegt wird. Die Verringerung der Reibleistung durch Verwendung von Bauteilen aus Leichtmetall führt wiederum zu einem ge- ringeren Gesamtverlust am Axialkolbenmotor und gleichzeitig zu einer Erhöhung des Gesamt- wirkungsgerades.

[145] Kumulativ hierzu wird vorgeschlagen, dass der Axialkolbenmotor sich dadurch auszeichnet, dass das Leichtmetall Aluminium oder ein eine Aluminiumlegierung, insbesondere Dural, ist. Aluminium, insbesondere eine feste bzw. hochfeste Aluminiumlegierung wie etwa Dural bzw. Duraluminium, bietet sich für eine Ausgestaltung eines Gaswechselventils besonders an, da hierbei nicht nur das Gewicht eines Gaswechselventils über die Dichte des Werkstoffes sondern auch die Festigkeit eines Gaswechselventils erhöht werden kann bzw. auf hohem Niveau gehalten werden kann. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass anstatt Alumi- nium oder einer Aluminiumlegierung auch der Werkstoff Titan oder Magnesium oder eine Legierung aus Aluminium, Titan, Magnesium und/oder weiterer Bestandteile verwendet werden kann. Ein entsprechend leichtes Gaswechselventil kann insbesondere Lastwechseln entsprechend schneller folgen, als dieses schon aufgrund der größeren Trägheit ein schweres bzw. dichteres Gaswechselventil umsetzen kann. [146] Das Gaswechselventil kann insbesondere ein Einlassventil sein. Den Vorteil eines leichten Gaswechselventils und eines einhergehenden geringeren Reibmitteldruckes bzw. einer geringeren Reibleistung des Axialkolbenmotors kann insbesondere bei Verwendung eines Einlassventils aus einem leichten Werkstoff umgesetzt werden, da an dieser Stelle des Axialkolbenmotors niedrige Temperaturen vorliegen, welche eine ausreichende Distanz zur Schmelz- temperatur von Aluminium oder Aluminiumlegierungen haben. Andererseits versteht es sich, dass die Vorteile eines Gaswechselventils aus einem Leichtmetall auch kumulativ zu den vorstehend in Bezug auf die Verdichterzylinderauslassventile und die Verdichterzylindereinlass- ventile genannten Ausgestaltungen entsprechend vorteilhaft eingesetzt werden können.

[147] Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, gelöst, wobei der Brennmittelstrom von der Brennkammer zu dem Arbeitszylinder durch einen Schusskanal über wenigstens einen Steuerkolben gesteuert wird, der von einem Steuertrieb angetrieben den Schusskanal öffnet und schließt, und der Steuerkol- ben voneinander abweichende Offen- und Schließzeiten aufweist. [148] Durch die voneinander abweichenden Offen- und Schließzeiten kann eine besonders hohe Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Betriebssituationen am vorliegenden Axialkolbenmotor erzielt werden. Insofern sind derartige unsymmetrische Steuerzeiten vorteilhaft.

[149] Eine diesbezüglich bevorzugte Ausführungsvariante kann vorliegend vorteilhafter Wei- se verwirklichen, dass der Steuerkolben schneller geschlossen als geöffnet wird. Hierdurch kann betriebssicher erreicht werden, dass stets eine ausreichende Zeit zum Befüllen des jeweiligen

Zylinders zur Verfügung steht. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass es hinsichtlich der zu verrichtenden Expansionsarbeit nicht zu einem Rückstoß in die Brennkammer kommt, was durch derartig asymmetrische Steuerzeiten gewährleistet werden kann. Darüber hinaus kann die Gefahr verringert werden, dass insbesondere der Arbeitszylinder mit Brennmittel kritisch befüllt wird, was am Arbeitskolben zu einer Überlastung führen kann.

[150] Die Aufgabe vorliegender Erfindung wird auch durch einen Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Arbeitszylinder, der aus einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer, die eine Vorbrennkammer und eine Hauptbrennkammer umfasst, gespeist wird und der einen Abgasaus- lass aufweist, gelöst, wobei sich der Axialkolbenmotor durch einen Vorbrennkammertempera- tursensor zur Bestimmung einer Temperatur in der Vorbrennkammer auszeichnet.

[151] Ein derartiger Temperatursensor liefert auf einfache Weise einen aussagekräftigen Wert hinsichtlich der Qualität der Verbrennung bzw. hinsichtlich der Lauf Stabilität des Axialkolbenmotors. Als Temperatursensor kann jeder Sensor, beispielsweise ein Widerstandstemperaturfüh- ler, ein Thermoelement, ein Infrarotsensor oder ähnliches zur Anwendung kommen.

[152] Vorzugsweise ist der Vorbrennkammertemperatursensor derart ausgelegt bzw. angeordnet, dass er die Temperatur einer Flamme in der Vorbrennkammer bestimmt. Dieses ermöglicht ganz besonders entsprechend aussagekräftige Werte.

[153] Der Axialkolbenmotor kann insbesondere eine Brennkammerregelung umfassen, wel- che den Vorbrennkammertemperatursensor als Eingangssensor umfasst und die Brennkammer derart regelt, dass die Vorkammertemperatur zwischen 1.000 ⁰ C und 1.500 ⁰ C liegt. Auf diese Weise kann über einen verhältnismäßig einfachen und mithin betriebssicheren und sehr schnellen Regelkreis gewährleistet werden, dass der Axialkolbenmotor äußerst wenig Schadstoffe produziert. Insbesondere die Gefahr, dass Ruß entsteht, lässt sich auf ein Minimum reduzieren. [154] Darüber hinaus kann der Axialkolbenmotor kumulativ bzw. alternativ hierzu einen Abgastemperatursensor zur Bestimmung der Abgastemperatur umfassen.

[155] Durch einen derartigen Abgastemperatursensor kann ebenfalls auf technisch einfache Weise der Betriebszustand einer kontinuierlich arbeitenden Brennkammer überprüft und gere- gelt werden. Eine derartige Regelung stellt insbesondere auf einfache Weise eine ausreichende und vollständige Verbrennung von Kraftstoff sicher, so dass der Axialkolbenmotor einen optimalen Wirkungsgrad bei minimalem Schadstoffausstoß aufweist.

[156] Bevorzugt wird die Brennkammer derart geregelt, dass die Abgastemperatur in einem Betriebszustand, vorzugsweise im Leerlauf, zwischen 850° C und 1.200 ⁰ C liegt. Letzteres kann beispielsweise durch die geeignete Aufgabe von Wasser und/oder ein geeignetes Vorwärmen des Brennmittels, insbesondere von Luft, geschehen, indem beispielsweise die Wassertemperatur oder Wassermenge oder aber der Anteil an in einem Wärmeübertrager vorgewärmter bzw. an nicht vorgewärmter Luft entsprechend des vorgenannten Erfordernisses gesteuert wird.

[157] Die Aufgabe vorliegender Erfindung wird kumulativ bzw. alternativ zu den vorgenann- ten Merkmalen von einem Axialkolbenmotor mit wenigstens einem Verdichterzylinder, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und mit wenigstens einer Druckleitung, durch welche verdichtetes Brennmittel von dem Verdichterzylinder zu dem Arbeitszylinder geleitet wird, gelöst, wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass dem Verdichterzylinder während eines Saughubs eines in dem Verdichterzylinder angeordneten Verdichterkolbens Wasser oder Wasserdampf aufgegeben wird.

[158] Zum einen wird hierdurch eine hervorragende Verteilung des Wassers in dem Brennmittel gewährleistet. Zum anderen kann die durch das Wasser geänderte Verdichtungsenthalpie unkritisch in das Brennmittel eingebracht werden, ohne dass die Energiebilanz des gesamten Axialkolbenmotors durch die Wasseraufgabe zu nachteilig beeinflusst wird. Insbesondere kann hierdurch der Verdichtungsprozess einer isothermen Verdichtung angenähert werden, wodurch sich die Energiebilanz bei der Verdichtung optimieren lässt. Der Wasseranteil kann ergänzend - je nach konkreter Umsetzung - zur Temperaturregelung in der Brennkammer und/oder auch zur Schadstoffreduktion über chemische oder katalytische Reaktionen des Wassers genutzt werden. [159] Die Aufgabe von Wasser kann, je nach konkreter Umsetzung vorliegender Erfindung beispielsweise durch eine Dosierpumpe erfolgen. Durch ein Rückstoßventil kann auf eine Dosierpumpe verzichtet werden, da dann der Verdichterkolben bei seinem Saughub auch Wasser durch das Rückstoßventil ansaugen kann, welches beim Verdichten dann schließt. Letztere Um- setzung ist besonders dann vorteilhaft, wenn in der Wasserzuleitung noch ein Sicherheitsventil, beispielsweise ein Magnetventil, vorgesehen ist, um Leckagen bei einem Motorstillstand zu vermeiden.

[160] Es versteht sich, dass ggf. auch noch an anderer Stelle dem Axialkolbenmotor Wasser aufgegeben werden kann. [161] Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Axialkolbenmotor mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Verdichterstufe mit einer wenigstens einen Zylinder umfassenden Expanderstufe, mit wenigstens einer Brennkammer zwischen der Verdichterstufe und der Expanderstufe vorgeschlagen, wobei der Axialkolbenmotor ein oszillierendes sowie einen Strömungsquerschnitt freigebendes Gas Wechsel ventil umfasst und das Gas Wechsel ventil diesen Strömungsquerschnitt mittels einer an dem Gas Wechsel Wechsel ventil angreifenden Federkraft der Ventilfeder verschließt und wobei sich der Axialkolbenmotor dadurch auszeichnet, dass das Gaswechselventil eine Prallfeder aufweist. Selbsttätige, also nicht nockenbetätigte, Gaswechselventile, welche bei einer anstehenden Druckdifferenz öffnen, können, wenn die anliegende Druckdifferenz eine sehr hohe Öffnungskraft bewirkt, derart stark beschleunigt werden, dass entweder die Ventilfeder des Gaswechselventils auf Block geht, der Ventilfederteller oder aber auch ein vergleichbarer Stützring auf ein anderes Bauteil aufprallt. Solch ein unzulässiger und unerwünschter Kontakt zwischen zwei Bauteilen kann sehr schnell zu der Zerstörung dieser Bauteile führen. Um ein Aufsetzen des Ventilfedertellers wirksam zu vermeiden, ist folglich vorteilhaft eine weitere als Prallfeder ausgeführte Feder vorgesehen, welche überschüssige kine- tische Energie des Gaswechselventils abbaut und das Gaswechselventil bis zum Stillsand abbremst.

[162] Insbesondere kann die Prallfeder eine kleinere Federlänge als eine Federlänge der Ventilfeder aufweisen. Sofern die beiden Federn, die Ventilfeder und die Prallfeder, eine gemeinsame Auflagefläche aufweisen wird die Prallfeder vorteilhaft so ausgeführt, dass die Federlänge der eingebauten Ventilfeder stets kürzer ist als die Federlänge der Prallfeder, sodass die Ventil- feder bei Öffnen des Gaswechselventils zunächst ausschließlich die zum Schließen des Gaswechselventils erforderlichen Kräfte aufbringt und nach Erreichen des maximal vorgesehenen Ventilhubes die Prallfeder in Kontakt mit dem Gaswechselventil kommt, um sogleich ein weiteres Öffnen des Gaswechselventils zu verhindern. [163] Kumulativ hierzu kann die Federlänge der Prallfeder der um einen Ventilhub des Gaswechselventils verringerten Federlänge der Ventilfeder entsprechen. Zweckmäßig und vorteilhaft wird hierbei der Umstand ausgenutzt, dass der Unterschied der Federlängen beider Federn gerade dem Betrag des Ventilhubes entspricht.

[164] Der Begriff „Ventilhub" bezeichnet hierbei den Hub des Gaswechselventils, ab wel- chem der durch das Gas Wechsel ventil freigegebene Strömungsquerschnitt annähernd ein Maximum erreicht. Ein im Motorenbau üblicherweise verwendetes Tellerventil weist in der Regel bei geringer Öffnung einen linear ansteigenden geometrischen Strömungsquerschnitt auf, welcher dann bei weiterer Öffnung des Ventils in eine Gerade mit konstantem Wert übergeht. Der maximale geometrische Öffnungsquerschnitt wird üblicherweise erreicht, wenn der Ventilhub 25 % des inneren Ventilsitzdurchmessers erreicht. Der innere Ventilsitzdurchmesser ist der kleinste am Ventilsitz vorhandene Durchmesser.

[165] Der Begriff„Federlänge" bezeichnet hierbei die maximal mögliche Länge der Prallfeder oder der Ventilfeder in eingebautem Zustand. So entspricht die Federlänge der Prallfeder genau der Federlänge im ungespannten Zustand und die Federlänge der Ventilfeder gerade der Länge, welche die Ventilfeder in eingebautem Zustand bei geschlossenem Gaswechselventil aufweist.

[166] Es wird alternativ oder kumulativ hierbei weiterhin vorgeschlagen, dass die Federlänge der Prallfeder einer um einen Federweg der Prallfeder erhöhten Höhe einer Ventilführung entspricht. Dies hat den Vorteil, dass eine Ventilführung, aber auch jedes andere feststehende Bauteil, welches in Kontakt mit einem bewegten Bauteil der Ventilsteuerung kommen kann, gerade nicht in Kontakt mit einem bewegten Bauteil der Ventilsteuerung kommt, da die Prallfeder auch bei Erreichen des vorgesehenen Federweges gerade nicht soweit gestaucht wird, dass es zu einem Kontakt kommt.

[167] Der Begriff „Federweg" bezeichnet hierbei die Federlänge abzüglich der Länge der Feder, welche bei maximaler Belastung vorliegt. Die maximale Belastung definiert sich wiede- rum über die rechnerische Auslegung des Ventiltriebes, inklusive einem Sicherheitsfaktor. Somit ist der Federweg gerade die Länge, um welche sich die Feder staucht, wenn die in Betrieb des Axialkolbenmotors auftretende maximale Belastung bzw. der im Betrieb des Axialkolbenmotors maximal vorgesehene Ventilhub, bei außergewöhnlicher Belastung, auftritt. Der maxi- male Ventilhub bezeichnet hierbei den oben definierten Ventilhub zuzüglich eines Hubes des Gaswechselventiles, bei welchem ein Kontakt zwischen einem bewegten Bauteil und einem feststehenden Bauteil gerade auftritt.

[168] Anstelle einer Ventilführung kann auch jedes andere Bauteil treten, welches in Kontakt mit bewegten Teilen des Ventiltriebes kommen kann. [169] Weiterhin kann die Prallfeder bei Erreichen des Federweges der Prallfeder eine potentielle Energie aufweisen, welche der maximalen betriebsbedingten kinetischen Energie des Gaswechselventils bei einem Freigeben des Strömungsquerschnittes entspricht. Vorteilhaft wird gerade bei Erfüllung dieser physikalischen bzw. kinetischen Bedingung ein Abbremsen des Gas Wechsel ventils erreicht, genau dann, wenn es zu einem Kontakt zwischen zwei Bauteilen gerade nicht kommt. Die maximale, betriebsbedingte kinetische Energie ist, wie weiter oben ausgeführt, die Bewegungsenergie des Gaswechselventils, welche bei rechnerischer Auslegung des Ventiltriebs inklusive eines Sicherheitsfaktors auftreten kann. Die maximale, betriebsbedingte kinetische Energie wird bedingt durch die maximal am Gaswechselventil anliegenden Drücke bzw. Druckdifferenzen, wodurch das Gaswechselventil aufgrund seiner Masse be- schleunigt wird und nach Abklingen dieser Beschleunigung eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit erhält. Überschüssige, im Gaswechselventil gespeicherte kinetische Energie wird über die Prallfeder aufgenommen, sodass die Prallfeder gestaucht wird und eine potentielle Energie aufweist. Bei Erreichen des Federweges der Prallfeder bzw. bei maximal vorgesehener Stauchung der Prallfeder ist ein Abbau der kinetischen Energie des Gaswechselventils bzw. der Ventilgruppe auf den Betrag null vorteilhaft, damit es gerade nicht zu einem Kontakt zwischen zwei Bauteilen kommt. Der Begriff„maximal, betriebsbedingte kinetische Energie" beinhaltet daher ebenfalls die kinetischen Energien aller mit dem Gas Wechsel ventile bewegten Bauteile, wie etwa den Ventilkeilen, Ventilfedertellern oder Ventilfedern.

[170] Die Eingangs aufgeführte Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers eines Axialkolbenmotors gelöst, welcher eine wenigstens einen Zylin- der umfassende Verdichterstufe, eine wenigstens einen Zylinder umfassende Expanderstufe und wenigstens eine Brennkammer zwischen der Verdichterstufe sowie der Expanderstufe aufweist, wobei der wärmeaufnehmende Teil des Wärmeübertragers zwischen der Verdichterstufe und der Brennkammer angeordnet ist und der wärmeabgebende Teil des Wärmeübertragers zwi- sehen der Expanderstufe und einer Umgebung angeordnet ist, wobei der Wärmeübertrager wenigstens eine den wärmeabgebenden Teil von dem wärmeaufnehmenden Teil des Wärmeübertragers abgrenzende Wandung eines Rohres zur Trennung zweier Stoffströme umfasst und wobei sich das Herstellungsverfahren dadurch auszeichnet, dass das Rohr in wenigstens einer aus einem dem Rohr entsprechenden Werkstoff bestehenden Matrize angeordnet und stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dieser Matrize verbunden wird.

[171] Die Verwendung eines Wärmeübertrages in einem vorstehend erläuterten Axialkolbenmotor kann durch das Auftreten besonders hoher Temperaturdifferenzen zwischen dem Eingang und zwischen dem Ausgang des Wärmeübertragers einerseits und zwischen dem wärmeaufnehmenden und wärmeabgebenden Teil des Wärmeübertrages andererseits zu Nachteilen auf- grund einer die Lebensdauer begrenzenden Schädigung des Werkstoffes führen. Um hieraus resultierenden Wärmespannungen und durch eine Schädigung auftretenden Verluste an Brennmittel oder Abgas zu begegnen, kann bei geeigneter Ausgestaltung ein Wärmeübertrager nach vorstehend beschriebenem Vorschlag vorteilhaft an seinen einer kritischen Spannung unterworfenen Stellen fast ausschließlich aus lediglich einem Werkstoff hergestellt werden. Selbst wenn letzteres nicht der Fall ist, werden durch die vorstehend beschriebene Lösung Materialspannungen vorteilhaft reduziert.

[172] Es versteht sich, dass ein verwendetes Lot oder andere zur Befestigung oder Montage des Wärmeübertragers verwendete Mittel aus einem anderen Werkstoff bestehen können, insbesondere dann, wenn es sich nicht um Bereiche mit einer hohen thermischen Beanspruchung oder mit einer hohen Anforderung an Dichtigkeit handelt.

[173] Denkbar ist auch die Verwendung zweier oder mehrerer Werkstoffe mit demselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wodurch in ähnlicher Weise dem Auftreten von thermischen Spannungen im Werkstoff begegnet werden kann. [174] Zur Erstellung einer Stoff schlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Rohr und der Matrize wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Stoffschluss zwischen dem Rohr und der Matrize durch Schweißen oder Löten erfolgt. Durch ein derartiges Verfahren wird in einfacher Art und Weise und besonders vorteilhaft die Dichtigkeit eines Wärmeübertrages sichergestellt. Es ist hierbei auch möglich als Schweiß- oder Lötwerkstoff wiederum einen dem Rohr oder der Matrize entsprechenden Werkstoff zu verwenden.

[175] Der Kraftschluss zwischen dem Rohr und der Matrize kann alternativ bzw. kumulativ hierzu durch Schrumpfen erfolgen. Dieses hat wiederum den Vorteil, dass Wärmespannungen zwischen dem Rohr und der Matrize verhindert werden können, indem die Verwendung eines vom Werkstoff des Rohres bzw. der Matrize unterschiedlichen Werkstoffes, beispielsweise bei einer stoffschlüssigen Verbindung, vermieden wird. Auch kann die entsprechende Verbindung dann schnell und betriebssicher bereitgestellt werden.

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

[177] Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Axialkolbenmotors;

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;

Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Axialkolbenmotors in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 ;

Figur 5 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Axialkolbenmotors mit einem Vorbrennertemperatursensor und zwei Abgastemperatursensoren;

Figur 6 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Axialkolbenmotors mit einer als Druckraum ausgebildeten Steuerkammer, einem Ausschnitt des Öl- kreislaufes und eine alternative Ausgestaltung der Steuerkolben; Figur 7 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Axialkolbenmotors mit einer als Druckraum ausgebildeten Steuerkammer, einem Ausschnitt des Öl- kreislaufes 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 Ventil- feder und einer Prallfeder; und

Figur 11 eine weitere schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils mit einer

Ventilfeder und einer Prallfeder.

[178] 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.

[179] 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 Lambda- Wert außerordentlich gut an dem Axialkolbenmotor 201 eingestellt werden, wodurch die Ver- brennung 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. [180] 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. [181] 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 Verdichterzylinder- drucks konstruktiv mit besonders geringem Aufwand erzeugt werden.

[182] 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. [183] 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.

[184] 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 brennkammer- seitig jedoch aus einer Eisenlegierung, um selbst sehr hohen Brennmitteltemperaturen besser standhalten zu können.

[185] 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.

[186] 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 Ab- triebs welle 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. [187] 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. [188] 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.

[189] 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.

[190] 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.

[191] In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass der Wirkungsgrad des Axialkolbenmotors 201 durch weitere Maßnahmen erhöht werden kann. So kann das Brennmittel beispielswei- se 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 vorlie- gendem 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.

[192] Besonders bevorzugt erfolgt die Aufgabe von Wasser in den Verdichterzylinder 260 während eines Saughubes des entsprechenden Verdichterkolbens 250, was eine isotherme Ver- dichtung 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.

[193] 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 wer- den kann.

[194] Ebenso kann die Aufgabe von Wasser in dieser Ausgestaltung in die Druckleitung 255 erfolgen, wobei innerhalb des Wärmetauschers durch eine geschickte Umlenkung der Strömung sich das Wasser gleichmäßig mit dem Brennmittel vermischt. Auch kann der Abgaskanal 225 für die Aufgabe von Wasser oder einem anderen Fluid, wie Kraftstoff oder Mittel zur Abgas- nachbehandlung, gewählt werden, um eine homogene Durchmischung innerhalb des Wärmeübertragers 270 zu gewährleisten. Die Ausgestaltung des gezeigten Wärmeübertragers 270 erlaubt weiterhin die Nachbehandlung des Abgases im Wärmeübertrager selbst, wobei durch die Nachbehandlung freigesetzte Wärme unmittelbar dem in der Druckleitung 255 befindlichen Brennmittel zugeführt wird. Im Auslass 227 ist ein nicht dargestellter Wasserabscheider ange- ordnet, 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.

[195] 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. [196] 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.

[197] 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. [198] 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.

[199] 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.

[200] 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).

[201] In den Arbeitszylindern 420 bzw. den Verdichterzylindern 460 sind jeweils Arbeitskol- ben 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. [202] 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. [203] 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.

[204] Die Ventile 482 und 485 können je nach Betriebszustand des Axialkolbenmotors 401 geöffnet oder geschlossen werden. So ist es beispielsweise denkbar, eines der Ventile 485 zu schließen, wenn der Axialkolbenmotor 401 weniger Brennmittel benötigt. Ebenso ist es denk- bar, sämtliche Ventile 485 in derartigen Betriebssituationen teilweise zu schließen und diese als Drossel wirken zu lassen. Der Überschuss an Brennmittel kann dann dem Brennmittelspeicher 480 bei geöffnetem Ventil 482 zugeführt werden. Letzteres ist insbesondere auch dann möglich, wenn der Axialkolbenmotor 401 im Schubbetrieb läuft, d. h. überhaupt kein Brennmittel benötigt sondern über die Abtriebswelle 44 langetrieben wird. Der durch die in einer derartigen Be- triebssituation auftretende Bewegung der Verdichterkolben 450 bedingte Überschuss an Brennmittel kann dann ebenfalls ohne Weiteres in den Brennmittelspeicher 480 gespeichert werden.

[205] 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.

[206] 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. [207] In einer dem Axialkolbenmotor 401 alternativen Ausführungsform kann auf den Ringkanal 456 verzichtet werden, wobei dann - ggf. über ein Ringkanalteilstück - die Auslässe der Verdichterzylinder 460 entsprechend der Zahl der Druckleitungen 455 zusammengefasst werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann es ggf. sinnvoll sein, lediglich eine der Drucklei- tungen 455 bzw. nicht sämtliche Druckleitungen 455 mit dem Brennmittelspeicher 480 zu verbinden bzw. verbindbar vorzusehen. Eine derartige Ausgestaltung bedingt zwar, dass im Schubbetrieb nicht sämtliche Verdichterkolben 450 den Brennmittelspeicher 480 befüllen können. Andererseits steht dann für die Brennkammer 410 ohne weitere regelungs- bzw. steuerungstechnische Maßnahmen ausreichend Brennmittel zur Verfügung, dass eine Verbrennung auf- recht erhalten werden kann. Parallel hierzu wird der Brennmittelspeicher 480 über die übrigen Verdichterkolben 450 befüllt, so dass entsprechend Brennmittel bevorratet und insbesondere für Start- bzw. Anfahr- oder Beschleunigungsphasen unmittelbar zur Verfügung steht.

[208] 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. [209] 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 ⁰ C und 1.100 ⁰ C messen können. Insbesondere wenn die Brennkammer eine Vorbrennkammer und eine Hauptbrennkammer umfasst, kann über derartige Temperatursensoren auch die Temperatur der Vor- brennkammer 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 ⁰ C und - falls vorhanden - die Temperatur in der Vorbrennkammer ungefähr 1.000 ⁰ C beträgt.

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

[211] 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 aussage- kräftiger Wert über die Qualität der Verbrennung bzw. hinsichtlich der Lauf Stabilität des weiteren Axialkolbenmotors 501 ermittelt. Beispielsweise kann eine Flammtemperatur im Vorbrenner 517 gemessen werden, um mittels einer Brennkammerregelung unterschiedliche Betriebszu- stände an dem weiteren Axialkolbenmotor 501 regeln zu können.

[212] 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.

[213] 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.

[214] 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. 0 000878

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[215] Innerhalb der Brennkammer 510 können Brennmittel sowohl gezündet als auch verbrannt werden, wobei die Brennkammer 510 mit Brennmitteln in der vorstehend beschriebenen Weise beschickt werden kann. Vorteilhafterweise arbeitet der weitere Axialkolbenmotor 501 mit einer Zweistufen Verbrennung, wozu die Brennkammer 510 den vorstehend schon erwähnten Vorbrenner 517 und einen Hauptbrenner 518 aufweist. In den Vorbrenner 517 und in den Hauptbrenner 518 können Brennmittel eingespritzt werden, wobei insbesondere in den Vorbrenner 517 auch ein Anteil einer Verbrennungsluft des Axialkolbenmotors 501 eingeleitet werden kann, der speziell in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als 15% der gesamten Verbrennungsluft betragen kann. [216] 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.

[217] 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.

[218] 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.

[219] 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.

[220] 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. [221] 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 zusätz- lieh mit Prozessluft vermischt in den Vorbrenner 517 bzw. in die konische Kammer 513 des Hauptbrenners 518 eingespritzt werden.

[222] 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.

[223] Die an sich bekannten Arbeitszylinder 520 führen entsprechende Arbeitskolben 530, die jeweils mittels Pleuelstangen 535 mit Verdichterkolben 550 mechanisch verbunden sind. [224] 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.

[225] 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.

[226] Hierdurch können gegebenenfalls Abgase in einem oder mehreren hier nicht dargestell- ten 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 zuge- führt werden, wobei die Wärmeübertrager axial im Bezug auf den weiteren Axialkolbenmotor 501 angeordnet sind.

[227] 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.

[228] 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.

[229] 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 Offen- 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.

[230] 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 Ausführungs- beispiel 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. [231] 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. [232] 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.

[233] Um die bewegten Massen auch hinsichtlich des vorliegenden Steuerkolbens 531 vor- teilhaft 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.

[234] 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.

[235] 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. [236] 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.

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

[238] 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. [239] 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. [240] 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.

[241] 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. [242] 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.

[243] 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 Axialkol- benmotors wiedergewonnen und wiederverwendet werden kann. [244] 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 ausgerich- tete 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 Leit- flächendichtfläche 1332E ist wiederum parallel zur Leitfläche 1332A ausgerichtet, so dass diese Leitflächendichtfläche 1332E annähernd mit der Leitfläche 1332A abschließt, sobald der Steu- erkolben 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 annä- hernd 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.

[245] 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 Steu- erkolbenkurvenbahn 1333 gewählt wird.

[246] 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 zurückfließendes 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 Druck- ölkreislauf 1361 anstatt über einen Wasserkreislauf mit Öl beschickt werden, um die Unterseite des Brennraumes 1326 zu kühlen.

[247] 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 Dicht- hülse 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. [248] 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 Symmetrie- achse 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.

[249] 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 Wandwär- meübergang 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. [250] 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. [251] 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 Öl- rücklauf 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. [252] 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.

[253] 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 ver- hindert werden. Der Rücklauf 2029 verbindet hierbei den Ölabscheider 2028 mit dem Drucköl- sumpf 2022.

[254] 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 Drucköl- kreislauf 2002 bzw. mit dem Motorölsumpf 2012 des Motorölkreislaufes 2002 zu verbinden. Dem Ausgleichs ventil 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.

[255] Figur 9 zeigt eine Wärmeübertragerkopfplatte 3020, welche für die Verwendung für einen Wärmeübertrager für einen Axialkolbenmotor geeignet ist. Die Wärmeübertragerkopf- platte 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. [256] 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.

[257] 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 Wärme- Spannungen in den Rohrsitzen 3024 durch homogene Wärmeausdehnungskoeffizienten minimiert werden können.

[258] 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 unterschied- liehe Werkstoffe für die Rohre und die Wärmeübertragerkopfplatte 3020 verwendet werden, da die Möglichkeit besteht, dass durch die sehr hohen auftretenden Temperaturen von über 1000 ⁰ C eine alleinige Verwendung einer Presspassung wegen unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten unter Umständen versagen kann.

[259] 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 Gas Wechsel ventil 1401 findet vorzugsweise als Einlassventil in der Verdichterstufe Verwendung. Die Ventilfeder 1411 stellt hierbei eine Schließkraft am Gas- Wechsel ventil 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. [260] Der Ventilfederteller 1413 wiederum ist mit wenigstens zwei Keilstücken 1414 formschlüssig am Ventilschaft 1404 des Gas Wechsel ventils 1401 befestigt.

[261] 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 Gaswechselven- til 1401 eine derart hohe Beschleunigung durch die an dem Ventilteller 1402 anliegenden Druckunterschied erfolgt, welche zu einem übermäßigen Öffnen des Gaswechsel ventils 1401 über den festgelegten Ventilhub hinaus führt.

[262] Der Ventilteller 1402 gibt bei einem Öffnen des Gaswechselventils 1402 an seinem Ventilsitz 1403 einen Strömungsquerschnitt frei, welcher ab einem gewissen Ventilhub geomet- risch 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 ei- nerseits 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. [263] 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 Gas Wechsel ventil 1402 einer starken Verzögerung unterliegt. Die Steifigkeit der Prallfeder 1412 ist in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass bei einer maximalen Öffnungs- gesch windigkeit des Gaswechselventils 1401 das Gaswechsel ventil 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. [264] 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.

[265] Eine weitere schematische Schnittdarstellung eines Gaswechselventils 1401 mit einer Ventilfeder 1411 und einer Prallfeder 1412 zeigt die Figur 11, in welcher ein zweistückiger Ventilfederteller 1413 in Verbindung mit einem Stützring 1415 verwendet wird. In dieser Ausführungsform wird der geteilte Ventilfederteller 1413 ohne Verwendung von Kegelstü- cken 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. [266] 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 Gas Wechsel ventils 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. Bezu| jszeichenliste:

201 Axialkolbenmotor 420 Arbeitszylinder

205 Gehäusekörper 425 Abgaskanal

210 Brennkammer 427 Auslass

5 215 Schusskanal 35 430 Arbeitskolben

220 Arbeitszylinder 435 Pleuelstange

225 Abgaskanal 440 Kurvenbahn

227 Auslass 441 Abtriebswelle

230 Arbeitskolben 442 Abstandhalter

10 235 Pleuelstange 40 450 Verdichterkolben

240 Kurvenbahn 455 Druckleitung

241 Abtriebswelle 456 Ringkanal

242 Abstandhalter 457 Zuleitung

250 Verdichterkolben 460 Verdichterzylinder

15 255 Druckleitung 45 470 Wärmeübertrager

257 Zuleitung 480 Brennmittelspeicher

260 Verdichterzylinder 481 Speicherleitung

270 Wärmeübertrager 485 Ventil

20 _, 301 Axialkolbenmotor 50 501 Axialkolbenmotor

305 Gehäusekörper 502 Hauptbrennrichtung

310 Brennkammer 503 Symmetrieachse

315 Schusskanal 504 Verbrennungsluftzufuhr

320 Arbeitszylinder 505 Gehäusekörper

25 325 Abgaskanal 55 506 keramische Baugruppe

370 Wärmeübertrager 507 keramische Brennkammerwand

508 profiliertes Rohr

401 Axialkolbenmotor 509 Kühlluftkammer

405 Gehäusekörper 510 Brennkammer

30 410 Brennkammer 60 511 Hauptdüse

415 Schusskanal 512 Aufbereitungsdüse 513 konische Kammer 560 Verdichterzylinder

514 zylindrische Kammer 592 Vorkammertemperatursensor

515 Schusskanal 35 593 Abgastemperatursensor

516 erste Strahlrichtung

5 517 Vorbrenner 1302 Hauptbrennrichtung

518 Hauptbrenner 1303 Symmetrieachse

519 weitere Strahlrichtung 1306 keramische Baugruppe

520 Arbeitszylinder 40 1307 keramische Brennkammerwand

521 Prozessluftzufuhr 1308 profiliertes Stahlrohr

10 522 weitere Verbrennungsluftzufuhr 1309A Wasserkammer

523 Löcherkranz 1309D Ringkanal

524 Kühlluftkammerzufuhr 1309E Ringkanal

525 Abgaskanal 45 1309F Kanal

526 Brennraum 1314 zylindrische Kammer

15 530 Arbeitskolben 1315 Schusskanal

531 Steuerkolben 1315A Symmetrieachse des Schusskanal

532 Steuerkolbendeckel 1315B Längsachse des Steuerkolbens

533 Steuerkolbenkurvenbahn 50 1320 Arbeitszylinder

534 Abstandhalter 1326 Brennraum

20 535 Pleuelstange 1330 Arbeitskolben

536 Pleuellaufräder 1331 Steuerkolben

537 Antriebskurvenbahnträger 1332A Leitfläche

538 Wasserkühlung 55 1332B Prallfläche

539 Schusskanalring 1332D Schaftdichtfläche

25 540 Kurvenbahn 1332E Leitflächendichtfläche

541 Abtriebswelle 1333 Steuerkolbenkurvenbahn

543 Hubbewegung 1334 Kühlkammer

545 innere Kühlkanäle 60 1345 innere Kühlkanäle

546 mittlere Kühlkanäle 1348 Brennkammerboden

30 547 äußere Kühlkanäle 1361 Druckölkreislauf

548 Brennkammerboden 1362 Steuerkolbenölraum

550 Verdichterkolben 1363 Steuerkolbendichtung 1364 Steuerkammer 2021 Druckölpumpe

1365 erste Steuerkammerdichtung 2022 Druckölsumpf

1366 zweite Steuerkammerdichtun 2023 Steuerkammer

1367 Dichthülse 2024 Steuerleitung Ölstand

5 30 2025 zweite Zuleitung

1401 Gaswechselventil 2026 Ausgleichsventil

1402 Ventilteller 2027 Rücklaufventil

1403 Ventilsitz 2028 Ölabscheider

1404 Ventilschaft 2029 Rücklauf

10 1405 Ventilführung 35 2030 Druckleitung

1406 Ventilfederführung 2031 Ölrücklauf

1411 Ventilfeder 2032 erster Zulauf

1412 Prallfeder 2033 zweiter Zulauf

1413 Ventilfederteller 2034 gemeinsamer Zulauf

15 1414 Kegelstück 40 2035 Zulauf

1415 Stützring 2036 Steuerleitung

1416 Sicherungsring 3020 Wärmeübertragerkopfplatte

3021 Flansch

2001 Ölkreislauf 3022 Montagebohrung

20 2002 Motorölkreislauf 45 3023 Matrize

2003 Druckölkreislauf 3024 Rohrsitz

2011 Verdichterstufe

2012 Motorölsumpf

2015 Druckleitung

25 2016 Ladeventil