专利名称：轴向活塞发动机以及用于操作轴向活塞发动机的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有燃烧室的轴向活塞发动机。本发明还特别涉及一种轴向活塞 发动机，其具有利用陶瓷组件来绝缘的燃烧室。本发明还涉及一种进行连续燃烧的轴向活 塞发动机，在该连续燃烧中从燃烧室流出的工作介质经由至少一个点火通道被相继地供应 到至少两个工作汽缸。本发明最后还涉及用于操作轴向活塞发动机的方法。
背景技术：
一般的轴向活塞发动机及方法例如公开在EP 1035310A2中，因此已经是现有技 术中已知的。
发明内容
本发明的目的在于提供具有优化效率的轴向活塞发动机。作为第一个解决方案，提出了一种轴向活塞发动机，其具有以两级燃烧方式工作 的燃烧室。提出以如下方式构建燃烧室，即要使得燃烧室可以两级燃烧方式进行工作，这一 事实意味着燃料中存在的化学能在根据本发明的轴向活塞发动机中可被更加有效地使用 或转化成可用能量，结果使得该轴向活塞发动机的效率得到了提高。为此，如果燃烧室具有两个区域(燃料和/或空气被喷射进这两个区域)，则从设 计的观点来看是尤其有利的。在这种情况下，燃料和空气可被一起或者独立地喷射进燃烧 室的不同区域内。就此而言，特别地，一个优选实施例所提供的燃烧室具有第一区域，燃烧空气的一 部分被引入第一区域内，并且预备喷嘴将相应量的燃料喷射到第一区域内。燃料在预备喷 嘴中已经混合有非常小部分的燃烧空气从而已经为燃烧作好了准备，燃烧过程因这样的预 备喷嘴以及因额外供应燃烧空气，而被特别有效地启动，结果燃料的燃烧在总体上可进行 得更加有效。尤其有利的是，被引入第一区域作为额外部分的燃烧空气部分要小于总燃烧空气 的50%，优选小于15%，特别是小于10%。如果燃烧空气部分处于这样的限制之内，那么就 因此可以利用两级燃烧来改善燃料的燃烧。如果轴向活塞发动机具有主喷嘴和辅助喷嘴，则特别地，燃料可被特别充分地喷 射进轴向活塞发动机的燃烧室。根据燃料或者相应燃料/空气混合物的燃烧配置不同，燃 料/空气混合物也可借助于这种主喷嘴被喷洒进燃烧室。该主喷嘴从而确保燃料的实质部 分沿限定的前进方向进入轴向活塞发动机的燃烧室，而一定部分的燃料或燃料/空气混合 物通过辅助喷嘴进入燃烧室，该部分燃料或燃料/空气混合物可用于例如后燃烧、预备或 调温之类的支持性目的，该辅助喷嘴可被构造成例如作为预备喷嘴。特别地就此而言，本发明的目的通过具有燃烧室的轴向活塞发动机也得以实现， 其中可用主喷嘴将燃料喷射进入所述燃烧室并且可用预备喷嘴将混合有空气的燃料喷射 进入燃烧室。实际上，可有利地利用这种预备喷嘴将任何期望的燃料/空气混合物喷射进燃烧室，而理想地，仅燃料是用主喷嘴喷射的。轴向活塞发动机的效率通过这种分配得到了 提高。如果对于应用是有利的，那么也可提供多于一个的预备喷嘴。特别地，实现上述优点 可独立于两级燃烧或具有两个区域的燃烧室的使用。如果主喷嘴被对准成平行于燃烧室内的主燃烧方向，则燃料可以如下方式被特别 充分地喷射进入燃烧室，即，要使得燃料可被点燃并且格外有效地燃烧。如果燃料被喷射出 主喷嘴并沿主燃烧方向进入燃烧室，则点燃的或燃烧的燃料/空气混合物可特别通过整个 燃烧室并且带着较高的动能经由点火通道被进一步引导出燃烧室并进入轴向活塞发动机 的工作汽缸。这样，燃料或燃料/空气混合物可被快速地供应到轴向活塞发动机中实施其 工作的区域，例如汽缸。如果主喷嘴被对准成与燃烧室的对称轴线共轴，则也是有利的，其中该对称轴线 与燃烧室内的主燃烧方向平行。如果主喷嘴被对中地放置在燃烧室的对称轴线上，则发生 的相应实质性燃烧要使得然后也可按照相应地对称的方式将燃烧气体从燃烧室去除以便 另外使用，即使是在通过辅助或预备喷嘴供应了不能如此大部分地通过的其他成分的情况 下亦是如此。一个有利的实施例提供了预备喷嘴，使其以一个角度与主喷嘴对准。从而，主喷嘴 和预备喷嘴均可被有利地设置在燃烧室内的狭窄空间内且被连接。如果预备喷嘴的喷射方向与主喷嘴的喷射方向相交，则是进一步有利的，其使得 通过主喷嘴被喷射进入燃烧室的燃料以及通过预备喷嘴被喷射进入燃烧室的燃料/空气 混合物可例如在预备室的预燃室的区域内发生特别充分的涡旋混搅，并混合在一起。为了能够将燃料从主喷嘴以及将燃料/空气混合物从预备喷嘴引入燃烧室，如果 主喷嘴和预备喷嘴均指向轴向活塞发动机具有的预备室并且该预备室通向主燃烧室，则是 有利的。因此，总是能确保来自主喷嘴的燃料以及来自预备喷嘴的燃料/空气混合物可在 进入燃烧室的第二区域(例如进入燃烧室的主燃烧室)之前充分地混合。为了能够将已经预加热的燃料引入燃烧室，如果将排气或燃料/空气混合物从预 备喷嘴引入轴向活塞发动机的预备室并且从主喷嘴将燃料引入而不供应空气到轴向活塞 发动机的预备室中，则是有利的。此外，作为本发明目的的额外性或替代性解决方案，提出了一种进一步的轴向活 塞发动机，其具有燃烧室和布置在燃烧室上游的预备室，燃料经由主喷嘴被加入其内，该燃 料在预备室内被加热(优选是已被热分解)。已知的轴向活塞发动机可借助于这种预备室 而得到有利的改进，因为燃料能够在预备室内至少已经被加热，从而能够更加有效地燃烧。 特别地，由此，可在长时间内实现并确保轴向活塞发动机内充分且有利的两级燃烧。这里，应当指出的是，本发明的目的也相应地通过操作轴向活塞发动机的方法 得以实现，在该轴向活塞发动机中，燃料在第一步骤中被分解，然后与处理空气(process air)接触以便燃烧。有利地，被分解的燃料可与处理空气更有效地发生反应，使得燃烧过程 以相应更有效的方式进行。如果燃料的分解以热的方式发生，则是进一步有利的。可在轴向活塞发动机内直 接产生并提供为此所需的热，而没有问题。另一方面，在相应的预备室内也显然可附加地或 替代性地使用诸如电解或催化工艺之类的其他分解工艺。显然，这种用于燃料的热分解的热量可以不同方式产生。如果通过预备火焰提供用于分解的热能，那么从工艺技术的观点来看，燃料可以特别简单的方式在轴向活塞发动 机内进行热分解，特别是可同时使用用于任何燃料燃烧情况的技术。如果利用燃料/空气混合物产生预备火焰，那么从设计的观点来看，可以相应简 单的方式在轴向活塞发动机内产生并提供预备火焰。如果由燃料/空气混合物带入燃烧室或者带入预备室的燃料部分小于被引入燃 烧室的燃料总量的10%，则轴向活塞发动机可按照特别节省燃料的方式工作，因为在这种 方式中，只有最小量的燃料被用于燃烧的预备(即预备分解)，而其余的燃料都可用于执行 期望的工作。在这种情况下，必须特别考虑到从能量的角度看，用于预备处理的燃料也同 样最终可用于该过程，并且相应地用于该过程。然而，两级式方案确保用于执行工作的燃料 的分解能够发生或者已经进行直到其被点燃，这提高了整个过程的有效性。还进一步提出使预备喷嘴通向预备室，借助于该喷嘴，预备室内的燃料可被加热。 特别地，如果借助于预备喷嘴将燃烧空气或燃烧空气/燃料混合物加入预备室，则从设计 的角度看，同样经由主喷嘴加入预备室的燃料可按照特别简单的方式被加热(优选是被均 勻热分解)，并且被供应到主燃烧室。根据实际过程的不同，被引导出预备喷嘴并进入预备 室的燃烧空气/燃料混合物或其他气体混合物或气体的剂量可被设置成使得在预备室内 获得足够温度以确保对其余燃料的预备(例如热分解)。为了能够以特别无损且相应有利的方式将燃料/空气混合物引入或喷射进入轴 向活塞发动机的燃烧室，如果预备室被对准成平行于燃烧室内的主燃烧方向，则是有利的。 这特别导致了均勻地形成燃烧气体的流并且可以将它们以相应均勻的方式分布在不同汽 缸内。如果预备室被对准成与燃烧室的对称轴线(其平行于燃烧室内的主燃烧方向)共 轴，则可相应均勻地形成燃烧气体的流。特别有利地，如果预备室具有小于燃烧室的直径，则来自预备室的空气/燃料混 合物可在主燃烧室内与燃烧空气混合。在这种情况下，主燃烧室的体积应当比预备室的体 积大，从而使得来自预备室的不受阻碍的流以及额外供应的燃烧空气可通过主燃烧室进入 汽缸，以防止主燃烧室内出现不必要的膨胀，由于工作实际上是在汽缸内执行的，这种不必 要的膨胀本身可能产生损耗。这种预备室可按照各种方式进行设计，这是不言而喻的。理想地，预备室包括预燃 室和主室。虽然例如主喷嘴和/或预备喷嘴可通向预备室的预燃室，但点燃和/或预燃烧 也可在预备室的主室内发生。如果主喷嘴和预备喷嘴均优选地通向预备室的预燃室区域，则被加入预备室的混 合物可格外充分预备地提供在预备室的主室内。如果预备室的预燃室具有圆锥形构造并且朝向主室变宽，则主喷嘴和预备喷嘴均 可有利地在小安装空间内通向预备室或进入预备室的预燃室。在这种情况下也考虑了这样 的事实，即气体量因为加入了来自主喷嘴和预备喷嘴的体积流而增加。一个有利地进一步实施例相应地提供了朝向主室变宽的预燃室，这并非仅适于这 一实施例。借助于这种变宽，可进一步改善对主喷嘴以及预备喷嘴加入的混合物进行的混
I=I O此外，如果预备喷嘴的喷射方向以及主喷嘴的喷射方向在预燃室内相交，则是有利的。从而，可实现一方面由主喷嘴加入另一方面由预备喷嘴加入的混合物的特别良好且 充分的混合。在一个优选实施例中，一定量的空气在预备室的下游被引入主燃烧室，被引入的 空气量对应于通过主喷嘴被引入主燃烧室的燃料量。如此确保了在不发生通过主喷嘴被加 入主燃烧室的空气燃烧的情况下，燃料的预备过程可在预备室内可靠地执行。就此而言，如果轴向活塞发动机具有通向燃烧室的独立的空气供应(或称空气供 应源)，则是特别有利的。从结构的角度看，如果喷嘴(优选地，预备喷嘴)具有用于空气供 应的有孔缘边，则可按照特别简单的方式提供独立的空气供应。然而，空气供应也可通过燃 烧室内的通向对应开口的独立通道或者独立喷嘴来实现。此处应当强调的是，每种情况中，术语“上游”和“下游”参照的是主燃烧方向或者 通过喷嘴或室的体积流方向。同样应当强调的是，就当前而言，问题在于每种情况中的燃烧 空气或将要引起燃料燃烧的空气。另一方面，对于与第二成分在氧化还原反应中进行放热 反应的所有燃料，本发明均可按照相应有利的方式实施，这是不言而喻的。本发明目的的进一步的解决方案提出了一种具有燃烧室的轴向活塞发动机，该燃 烧室借助于陶瓷组件而绝缘，该陶瓷组件被空气冷却。如果陶瓷组件被空气冷却，则轴向活 塞发动机的燃烧室的热条件可得到更好的控制。在这点上，轴向活塞发动机的服务寿命也 从而可得到提高。如此，被加热的空气可特别用于燃烧，结果，相比相应的水冷却燃烧室，效 率可进一步得到提高。在燃烧室特别是陶瓷燃烧室的区域内的空气冷却也可得到更容易地 控制。特别地就此而言，本发明的目的通过具有燃烧室的轴向活塞发动机得以进一步实 现，该燃烧室借助于陶瓷组件而绝缘，其中该陶瓷组件具有管状构造并且被具有成形特征 (profiling)的管包围，该成形特征优选为螺纹。这种成形特征可实现表面积的增大，结果， 陶瓷组件的冷却可得到很大改善。由于轴向活塞发动机内的热条件可得到改善，从而特别 地，轴向活塞发动机的服务寿命也可得到提高。在这点上进行改进的一个实施例所提供的成形管在两侧均有成形特征，为了简单 起见，其两侧均设置有螺纹。由此，成形管可以更大的接触面积与轴向活塞发动机的陶瓷燃 烧室接触，并且有必要被螺丝紧固。此外，螺纹具有下述优点其可按照结构简单的方式确 保均勻的空气流。不拘于根据上文所给出的本发明的其他特征，本发明的目的通过轴向活塞发动机 (在该轴向活塞发动机中压缩的处理空气被用于冷却，特别是对燃烧室进行冷却)也得以 实现。例如，该压缩的处理空气可围绕上述成形管流动并且在过程中对其进行额外的冷却。 如此，被压缩的处理空气可在轴向活塞发动机内已经额外的存有足够的量，以便有利地用 于冷却轴向活塞发动机。如果向处理空气中加入水，则冷却效果可得到进一步提高。如果提供合适的手段 或装置用于将水加入轴向活塞发动机的处理空气，则水也可按照可容易按量加入的方式与 处理空气混合。用于冷却的处理空气可被充分利用，而不仅仅是直接围绕燃烧室。特别地，在处理 空气或者燃料/空气混合物被压缩之前或期间，水可被额外地或替代性地加入处理空气。 然后，保持足够时间以加热富含水的处理空气，以便最大化轴向活塞的效率，其中特别地，来自燃烧过程(例如来自冷却过程)的废热可于是被用来进行这项工作。排气的余热也可 相应地被利用。有利地，水可被喷洒进入压缩汽缸，结果，可确保水的均勻分布。此外，如果水量还被控制成与燃料量成比例，则水也可在燃烧过程中以相应有利 的方式得到利用。在这点上，可防止喷洒过量的水，从而使得可降低轴向活塞发动机在相对 较低输出的情况下被过度冷却的风险。特别地，水也可用作燃烧过程中的反应物或催化剂， 以便例如确保不期望的排气成分的化学转换。在每种情况下，为此所需的水量也有利地对 应于被转换的燃料量。根据实际过程的需要，水也可在其进入主燃烧室之前已经被热分解。这例如也可 同样发生在预备室内。另一方面，该分解也可化学地或催化地发生和/或发生在另一个位 置，例如在供给通道内或者紧挨着进入燃烧室的流入开口。本发明的目的另外还通过进行连续燃烧的轴向活塞发动机而得以实现，其中，流 出燃烧室的工作介质经由至少一个点火通道被相继地导引到至少两个工作汽缸，其中，每 个工作汽缸设置一个点火通道，该通道可借助于控制活塞而关闭或打开。点火通道可借助 于控制活塞一方面特别紧密地关闭而另一方面非常快速地再次打开，这在例如使用现有技 术中已知的旋转滑道或旋转点火通道时是不可能的。在这点上，轴向活塞发动机的效率可 单独由此而得到提高。从结构的角度看，这种控制活塞可另外关闭并且可按照特别简单且 耐用的方式开放点火通道，结果使得轴向活塞发动机的服务寿命可进一步得到提高。例如，控制活塞可执行基本上径向取向的冲程运动(strokemovement)，以便能够 开放点火通道。在从这点看是优选的实施例中，控制活塞执行基本上径向取向的冲程运动， 使得可轴向地节省安装空间。如果控制活塞替代性地执行基本上轴向取向的冲程运动，也 就是基本上轴向取向的冲程运动，则对控制活塞的冷却可按照更简单的方式实现。在这点 上，根据实际实施方式的需要，在这两个解决方案之间进行选择，其中，也可在轴向和径向 冲程运动之间进行选择，也即以一个角度，不过从结构的角度看这总体上导致更加复杂并 因此成本更高。就此而言，由于控制活塞在点火通道内被暴露于特别高的温度，一个进一步优选 的实施例提供的控制活塞是水冷却的，结果可特别有效地防止过度加热。在一个优选实施例中，控制活塞可被液压或气压地致动使得可实现活塞非常快速 的关闭时间或者运动曲线(movement profile) 0替代性地，控制活塞可被连控轨道方式致 动。在连控轨道方式致动(desmodromic actuation)下，控制活塞可格外紧密地关闭点火 通道并且总是处于一种操作性可靠的方式，即使在高速情况下。如果控制活塞在弯曲路径上被致动，则其可被特别快速地加速及延迟。特别地在 这种情况下，从实际的角度看，可特别充分地实施连控轨道方式致动。如果控制活塞的活塞盖具有大于点火通道的直径，则可按照有利得多的方式降低 控制活塞的热载荷。特别地，在一个优选实施例中，对控制活塞的简单紧固和导引可特别通过滑动块 或滑动轴承得以实现，结果，控制活塞可同时被固定防止旋转。如果控制活塞支承着控制活 塞环，则可实现相对于控制活塞的格外良好的密封。如果控制活塞环具有缝槽，则控制活塞 环的密封功能可进一步得到改善，因为控制活塞环可更好地适应于结构性条件，特别地适应于控制活塞汽缸，特别在其载有压力时。此外，如果控制活塞环也被固定防止旋转，则是有利的，因为对控制活塞的密封功 能可进一步得到改善。通过下面对附图的说明描述了本发明其他的优点、目的和性质，在附图中以示例 的方式示出了轴向活塞发动机的第一示例性实施例。
附图中，图1示意性地示出了轴向活塞发动机的纵向剖面；图2示意性地示出了根据图1的轴向活塞发动机沿线H-H的剖面；图3示意性地示出了图1的点火通道环的放大图；图4示意性地示出了贯穿控制活塞的纵向剖面，该控制活塞可作为根据图1和图 2的控制活塞的替代物；并且图5示意性地示出了沿线V-V获取的贯穿根据图4的控制活塞的剖面。
具体实施例方式图1所示的轴向活塞发动机1具有燃烧室2，燃料/空气混合物可在燃烧室2内被 点燃并且燃烧。轴向活塞发动机1有利地以两级燃烧方式工作。为此，燃烧室2具有第一 区域3和第二区域4，燃料和/或空气可被喷射进其内。特别地，轴向活塞发动机1的燃烧 空气的一部分可被引入第一区域3内，其中，在该示例性实施例中，燃烧空气的该部分可被 设定为小于总燃烧空气的15%。轴向活塞发动机1的燃烧室2可被两个区域3和4分为预备室5和主燃烧室6。预备室5具有小于主燃烧室6的直径，其中，预备室5被进一步分为预燃室7和主 室8。预燃室7具有圆锥形构造并且朝向主室8变宽。主喷嘴9在一侧而预备喷嘴10在另一侧连接到预备室5，具体地是连接到预备室 5的预燃室7。燃料可借助于主喷嘴9和预备喷嘴10被引入燃烧室2，其中利用预备喷嘴 10喷射的燃料已经混合有空气。主喷嘴9被对准成平行于轴向活塞发动机1的燃烧室2内的主燃烧方向11。进一 步，主喷嘴9被对准成与燃烧室2的对称轴线12共轴，该对称轴线12平行于燃烧室2内的 主燃烧方向11。预备喷嘴10被对准成相对于主喷嘴9成一角度13。在这一方面上，预备喷嘴10 的喷射方向14与主喷嘴9的喷射方向15在交点16处相交。主喷嘴9和预备喷嘴10均被定向成朝向预备室5内，并且预备室5通向主燃烧室 6。在没有额外空气供应的情况下，燃料从主喷嘴9喷射出来进入预备室5。燃料在预备室 5内是已经被预加热过的，理想地是被热分解的。为此，对应于流过主喷嘴9的燃料量的空气量被引入预备室5下游的主燃烧室6， 为了该空气量提供了独立的空气供应17，该独立的空气供应17基本通向主燃烧室6。为此， 独立的空气供应17被连接到处理空气供应18，其中，进一步的空气供应19可被供应有空 气，其向有孔缘边20供应空气。有孔缘边20被分配给预备喷嘴10，从而使得预备喷嘴10所喷射的燃料可与处理空气一起被另外喷射进入预备室5的预燃室7。燃烧室2，特别是燃烧室2的主燃烧室6，具有空气冷却的陶瓷组件21。在这种情 况下，陶瓷组件21包括陶瓷燃烧室壁22，该陶瓷燃烧室壁22被成形管23包围。冷却空气 室24围绕该成形管23延伸，该冷却空气室通过冷却空气室供应25可操作地连接到处理空 气供应18。此外，轴向活塞发动机1具有工作汽缸30，该工作汽缸30本身是已知的(具体参 见图2)，工作活塞31可在工作汽缸30内前后运动。轴向活塞发动机1的压缩活塞32借助于工作活塞31而被驱动，该压缩活塞可在 轴向活塞发动机1的合适的压缩汽缸33内相应地运动。在每种情况下，工作活塞31借助 于连接杆34连接到压缩活塞32，其中，在每种情况下连接杆轮(rod wheel) 35被布置在工 作活塞31和连接杆34之间以及压缩活塞32和连接杆34之间。在每种情况下，两个连接 杆轮35之间包括驱动弯曲路径36，该驱动弯曲路径在驱动弯曲路径支撑37上被导引。在 燃烧室2的对面，轴向活塞发动机1具有驱动轴38，由轴向活塞发动机1产生的功率可借助 于驱动轴38输出。处理空气在压缩活塞32内以已知方式被压缩(包括适用于被喷射的水 的方式)，而这可导致额外的冷却，结果，如果处理空气将被导引到由换热器预加热的燃烧 室2，则在可应用的情况下排气可在这种换热器内被更加冷却，其中处理空气可通过与轴向 活塞发动机1的必须被冷却的其他组件接触而被加热或预加热，如上所述。这样，已被压缩 和加热的处理空气然后以已经解释过的方式被加入燃烧室2。每个工作汽缸30均借助于点火通道39连接到轴向活塞发动机1的燃烧室2，使得 燃料/空气混合物可经由点火通道39流出燃烧室2并进入工作汽缸30，从而可在那里驱动 工作活塞31。在这点上，流出燃烧室2的工作介质可经由至少一个点火通道39被相继地供应到 至少两个工作汽缸30，其中，每个工作汽缸30设置一个点火通道39，该点火通道可借助于 控制活塞40而关闭或打开。因此，轴向活塞发动机1的控制活塞40的数量也由工作汽缸 30的数量被预先确定。在这种情况下，点火通道39借助于控制活塞40及其活塞盖41被基本关闭。控制 活塞40借助于控制活塞弯曲路径42被驱动，其中，提供了用于控制活塞弯曲路径42到驱 动轴38的隔离器43，其也特别用于热解耦。在当前的示例性实施例中，控制活塞40可执行 基本上轴向取向的冲程运动44。为此，每个控制活塞40均借助于固定在控制活塞弯曲路径 42内的滑动块(未标附图标记)被导引，其中在每种情况下，滑动块均具有固定凸轮，该固 定凸轮在导引槽(未标附图标记)内前后运行并且防止控制活塞40的旋转。随着控制活塞40在点火通道39的区域内形成与来自燃烧室2的热工作介质的接 触，如果控制活塞40是水冷却的，则是有利的。为此，轴向活塞发动机1具有水冷却系统 45 (特别地在控制活塞40的区域内)，其中，水冷却系统45包括内冷却通道46、中间冷却通 道47和外冷却通道48。以这种方式被充分冷却后，控制活塞40可按照有操作性的可靠方 式在对应的控制活塞汽缸49内运动。如果如图3所特别示出的，轴向活塞发动机1具有点火通道环50，则从设计的角度 看，点火通道39和控制活塞40可按照特别简单的方式设置在轴向活塞发动机1内。点火通道环50具有中心轴线51，特别地，轴向活塞发动机1的工作汽缸30和控制活塞汽缸49的零件围绕该中心轴线51并且同心布置。点火通道39设置在每个工作汽 缸30和控制活塞汽缸49之间，其中，每个点火通道39均在空间上与轴向活塞发动机1的 燃烧室2的燃烧室底部53 (见图1)的凹口 52 (见图3)连接。因此，工作介质可从燃烧室 2经由点火通道39流入工作汽缸30，并在那里执行工作，轴向活塞发动机1的压缩汽缸33 也可借助于该工作介质运动。根据实际构造的需要，也可提供涂层和插入件，以便保护点火 通道环50或其材料免于与腐蚀性燃烧产物或过度的温度接触。 在图4和图5中以示例的方式示出了替代性的控制活塞60，其具有用于轴向活塞 发动机1的控制活塞弯曲路径37的轮61。轮61设置在控制活塞60的端部64上，端部64 面向远离活塞盖41的方向，旋转固定装置63以同样的方式面向远离活塞盖41的方向，该 旋转固定装置63被构造成球62。在当前情况下，球62也可有利地被用作控制活塞60的纵 向导引。此外，控制活塞60包括活塞环65，该活塞环65挨着活塞盖41下面安置。活塞环 65借助于活塞环固定装置66被固定在控制活塞60上。用于控制活塞60的压力补偿装置 67被设置在活塞环65和球62之间。附图标记列表
1轴向活塞发动机
2燃烧室
3第一区域
4第二区域
5预备室
6主燃烧室
7预燃室
8主室
9主喷嘴
10预备喷嘴
11主燃烧方向
12对称轴线
13角度
14预备喷嘴的喷射方向
15主喷嘴的喷射方向
16夺占 ^x—/、、、
17独立的空气供应
18处理空气供应
19进一步的空气供应
20有孔缘边
21陶瓷组件
22陶瓷燃烧室壁
23成形管
24冷却空气室
25冷却空气室供应
30工作汽缸31工作活塞32压缩活塞33压缩汽缸34连接杆35连接杆轮36驱动弯曲路径37驱动弯曲路径支撑38驱动轴39点火通道40控制活塞41控制活塞的活塞盖42控制活塞弯曲路径43用于控制活塞弯曲路径的隔离器44轴向取向的冲程运动45水冷却系统46内冷却通道47中间冷却通道48外冷却通道49控制活塞汽缸50点火通道环51中心轴线52凹口53燃烧室底部60替代性的控制活塞61轮62球63旋转固定装置64面向远离方向的端部65活塞环66活塞环固定装置67压力补偿装置
1权利要求
一种轴向活塞发动机(1)，其具有以两级燃烧方式工作的燃烧室(2)。
2.如权利要求1所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述燃烧室(2)具有两个区 域(3、4)，燃料和/或空气被喷射进入所述两个区域(3、4)。
3.如权利要求1或2所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述燃烧室(2)具有第 一区域(3)，一部分燃烧空气被引入所述第一区域(3)，而预备喷嘴(10)将相应量的燃料喷 射进入所述第一区域(3)。
4.如权利要求3所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述燃烧空气的部分小于总 燃烧空气的50%，优选地小于15%，特别地小于10%。
5.如权利要求1到4中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于主喷嘴(9)和 辅助喷嘴，其中所述辅助喷嘴例如为预备喷嘴(10)。
6.特别地如前述权利要求中任一项所述的具有燃烧室(2)的轴向活塞发动机(1)，燃 料可通过主喷嘴(9)喷射进入所述燃烧室(2)，而混合有空气的燃料可通过预备喷嘴(10) 喷射进入所述燃烧室(2)。
7.如权利要求5或6所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述主喷嘴(9)被对准 成平行于所述燃烧室(2)内的主燃烧方向(11)。
8.如权利要求7所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述主喷嘴(9)被对准成与 所述燃烧室(2)的对称轴线(12)共轴，所述对称轴线(12)平行于所述燃烧室(2)内的主 燃烧方向(11)。
9.如权利要求6到8中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，预备喷嘴(10) 被对准成相对于所述主喷嘴(9)成一角度(13)。
10.如权利要求9所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述预备喷嘴(10)的喷射 方向(14)与所述主喷嘴(9)的喷射方向(15)相交。
11.如前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于预备室(5)，所 述主喷嘴(9)和所述预备喷嘴(10)均被定向成朝向所述预备室(5)内，并且所述预备室 (5)通向所述主燃烧室(6)。
12.如前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于预备室(5)，排 气或燃料/空气混合物从预备喷嘴被引入所述预备室(5)，并且燃料在无空气供应的情况 下从所述主喷嘴(9)被喷射进入所述预备室(5)。
13.一种轴向活塞发动机(1)，其具有具有燃烧室(2、6)和布置在所述燃烧室(2、6)上 游的预备室(5)，燃料利用主喷嘴(9)被加入所述预备室内，所述燃料在所述预备室(5)内 被加热，优选是在所述预备室(5)内被热分解。
14.如权利要求12或13所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，预备喷嘴(10)通向 所述预备室(5)，燃料可利用所述预备喷嘴(10)在所述预备室(5)内被加热。
15.如权利要求11到14中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述预备 室(5)被对准成平行于所述燃烧室(2)内的主燃烧方向(11)。
16.如权利要求15所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述预备室(5)被对准成 与所述燃烧室(2、6)的对称轴线(12)共轴，所述对称轴线(12)平行于所述燃烧室(2、6) 内的主燃烧方向(11)。
17.如权利要求11到16中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述预备室(5)具有小于所述燃烧室(2、6)的直径。
18.如权利要求11到17中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述预备 室(5)包括预燃室(7)和主室(8)。
19.如权利要求18所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述预备喷嘴(10)的喷 射方向(14)与所述主喷嘴(9)的喷射方向(15)在所述预燃室(7)内相交。
20.如权利要求18或19所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述预燃室(7)朝 向所述主室(8)变宽。
21.如前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，一定量的空气 在所述预备室(7)的下游引入所述主燃烧室(6)，被引入的这一空气量对应于通过主喷嘴 (9)引入所述主燃烧室(6)的燃料量。
22.如前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于通向所述燃烧 室(2)的独立的空气供应(17)。
23.如前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述两个喷嘴 (9,10)中的一个，优选是预备喷嘴(10)，具有用于空气供应(19)的有孔缘边(20)。
24.具有燃烧室(2)的轴向活塞发动机(1)，所述燃烧室(2)借助于陶瓷组件(21)被 绝缘，其特征在于，所述陶瓷组件(21)是空气冷却的。
25.具有燃烧室(2)的轴向活塞发动机(1)，所述燃烧室(2)借助于陶瓷组件(21)被 绝缘，其特征在于，所述陶瓷组件(21)具有管状构造并且被具有成形特征的管(23)包围， 所述成形特征优选为螺纹。
26.如权利要求25所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述成形管(23)在两侧 均有成形特征，优选是在两侧均设置有螺纹。
27.轴向活塞发动机(1)，其特征在于，压缩的处理空气被用于冷却，特别是对燃烧室 ⑵进行冷却。
28.轴向活塞发动机(1)，其特征在于，水被加入处理空气中。
29.如权利要求28所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述水是在压缩之前或压 缩期间被加入的。
30.如权利要求29所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述水被喷洒进入压缩汽 缸(33)。
31.如权利要求28到30中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述水的 量被控制成与所述燃料的量成比例。
32.—种轴向活塞发动机(1)，其进行连续燃烧，在所述轴向活塞发动机中，流出燃烧 室(2)的工作介质通过至少一个点火通道(39)被相继供应到至少两个工作汽缸(30)，其 特征在于，每个工作汽缸(30)设置一个点火通道(39)，所述点火通道可利用控制活塞(40 ； 60)而被关闭或打开。
33.如权利要求32所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制活塞(40；60)执 行基本上径向取向的冲程运动。
34.如权利要求32所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制活塞(40；60)执 行基本上轴向取向的冲程运动(44)。
35.如权利要求32到34中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制活塞(40 ；60)是水冷却的。
36.如权利要求32到35中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制 活塞(40 ；60)被以连控轨道方式致动
37.如权利要求32到36中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制 活塞(40 ；60)在弯曲路径上被致动。
38.如权利要求32到37中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制 活塞(40 ；60)的活塞盖(41)具有大于所述点火通道(39)的直径。
39.如权利要求32到38中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制 活塞(40 ；60)被固定防止旋转。
40.如权利要求32到39中任一项所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制 活塞(40 ；60)支承着控制活塞环(65)。
41.如权利要求40所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制活塞环(65)具 有缝槽。
42.如权利要求40或41所述的轴向活塞发动机(1)，其特征在于，所述控制活塞环 (65)被固定防止旋转。
43.用于操作轴向活塞发动机(1)的方法，其特征在于，燃料在第一步骤中被分解，然 后与处理空气接触以便燃烧。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述燃料的分解以热的方式发生。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，用于所述分解的热能由预备火焰提供。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述预备火焰是利用燃料/空气混合物产 生的。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，由所述燃料/空气混合物带入燃烧室(2) 或者带入预备室(5)的那部分燃料小于引入燃烧室(2)的燃料总量的10%。
全文摘要
为了提高轴向活塞发动机的效率，本发明提出了一种轴向活塞发动机，其具有以两级燃烧方式工作的燃烧室。
文档编号F02B75/26GK101932792SQ200880115699
公开日2010年12月29日 申请日期2008年11月10日 优先权日2007年11月12日
发明者U·罗斯 申请人:格塔斯热力学驱动系统有限责任公司