CN110014804A - 燃烧室结构组合件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于燃料运行的车辆加热器的燃烧室结构组合件，其包括燃烧室壳体(14)，燃烧室壳体具有通过周向壁(30)限界的燃烧室(28)和焰管(32)，焰管沿壳体纵轴线(L)的方向接着设置到所述周边壁(30)上且包围沿壳体纵轴线(L)方向开放的排气流空间(46)，其中，在焰管(32)与包围该焰管的壳体(12)之间形成排气回流空间(50)，其中，在排气回流空间(50)的第一轴向端部区域(48)中所述排气流空间(46)朝向排气回流空间(50)开放，并且在排气回流空间(50)中设置有能被在排气回流空间(50)中流动的燃烧排气穿流的催化器装置(54)，其特征在于，设置有用于加热所述催化器装置(54)的加热装置(60)。

Description

燃烧室结构组合件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的燃烧室结构组合件，该燃烧室结构组合件在燃料运行的车辆加热器中用于通过燃烧燃料/空气混合物来提供输送热量的燃烧排气，以便将所述热量传递到要加热介质上、例如传递到要引入到车辆内部空间中的空气或在载热介质回路中循环的液体载热介质上。
背景技术
这种燃烧室结构组合件由公开的德国专利申请DE 10 2016 117408已知。通过在排气回流空间中设置催化器装置，通过在催化器装置上进行的催化反应尤其是可明显减少在燃烧排气中的CO份额和HC份额。
发明内容
本发明的任务是，改进一种这样的燃烧室结构组合件，使得设置在排气回流空间中的催化器装置能够在减少有害物质方面提供提高的效率。
根据本发明，所述任务通过一种用于燃料运行的车辆加热器的燃烧室结构组合件来解决，该燃烧室结构组合件包括燃烧室壳体，该燃烧室壳体具有通过周向壁限界的燃烧室和焰管，所述焰管沿壳体纵轴线的方向接着设置到所述周边壁上且包围沿壳体纵轴线的方向开放的排气流空间，其中，在所述焰管与包围该焰管的壳体之间形成排气回流空间，其中，在排气回流空间的第一轴向端部区域中所述排气流空间朝向排气回流空间开放，并且在排气回流空间中设置有能被在排气回流空间中流动的燃烧排气穿流的催化器装置。
所述燃烧室结构组合件的特征在于，设置有用于加热催化器装置的加热装置。
通过设置配设给催化器装置的加热装置可实现：不仅在稳态运行中(即在基本上燃烧室结构组合件的所有系统部件通过穿流所述催化器装置的燃烧排气被带到或被保持在运行温度的状态中)高效地运行所述催化器装置，并且因此减少在燃烧排气中的CO含量或者说HC含量直到接近指示极限，并且也尤其在将构造有这种燃烧室结构组合件的车辆加热器关停的情况下明显减少出现的CO和HC排放的关机峰值。而利用按照本发明的构造提供如下可行性：尤其是即使在低环境温度情况下在运行开始之前或者说在运行开始时已经加热催化器装置并且带到在例如大约200℃的起燃温度的范围内或超过该起燃温度的温度者说被保持在所述温度，直到随着燃烧开始并且在此穿流燃烧室结构组合件和催化器装置的燃烧排气也在没有继续激励加热装置的情况下在催化器装置的区域中确保高效催化反应所需的温度。
为了非常高效地运行加热装置，建议：该加热装置至少局部地与催化器装置传热接触。以这种方式确保直接将热量通过热传导直接传递到催化器装置上，从而也可尽可能排除热损失。
为了尽可能高效地使用在加热器或者说燃烧室结构组合件中为此可用的安装空间，所述催化器装置可构造成环状包围壳体纵轴线，并且，加热装置可具有环状包围壳体纵轴线的加热区域。
确保催化器装置紧凑且高效运行的构型方案可通过如下方式实现，在壳体上设置有伸出到排气回流空间中的传热肋，并且催化器装置在排气回流空间中接着设置到所述传热肋上，或/和，催化器装置设置在排气回流空间的第二轴向端部区域中。
为了利用加热装置能够不仅预加热催化器装置而且预加热燃烧室结构组合件的直接连接到催化器装置上的区域，建议：所述加热区域设置在催化器装置与传热肋之间并且与催化器装置和传热肋传热接触。在此，催化器装置可朝向排气回流空间的第一轴向端部区域的方向相对于传热肋在轴向上被支撑。
此外，可通过如下方式确保限定地定位所述催化器装置，即该催化器装置沿背离第一轴向端部区域的方向相对于燃烧室壳体支架在轴向上被支撑。
为了能够以简单的方式实现在加热装置与定位在排气回流空间中的催化器装置之间的热接触，建议：设置有气密封闭排气回流空间的密封装置，并且，该密封装置具有用于加热装置的引线留空部。所述密封装置例如可设置在燃烧室壳体支架与壳体之间。
所述加热装置优选包括能电激励的加热导体。这种能电激励的加热导体一方面构成紧凑且能高效运行的结构组合件，该结构组合件另一方面也能以多样化的且可容易适配于结构上给定条件的配置被集成到燃烧室结构组合件中。
所述加热导体例如可以是罩式加热导体(Mantel-Heizleiter)。在这种罩式加热导体中，包围内置加热元件的罩可电联接到加热元件上并且因此形成加热导体的导体区域。
此外，本发明涉及一种装备有按照本发明构造的燃烧室结构组合件的车辆加热器。
附图说明
下面将借助附图详细描述本发明。其中：
图1以纵剖视图示出用于车辆加热器的燃烧室结构组合件；
图2单独示出图1的燃烧室结构组合件的提供热交换器装置一部分的壳体；
图3示出具有焰管和燃烧室壳体支架的燃烧室壳体；
图4示出图1的燃烧室结构组合件的催化器装置的剖面图；
图5示出图1的燃烧室结构组合件的加热装置，沿图6中的视线方向V观察；
图6示出图5的加热装置，沿图5中的视线方向VI观察；
图7示出图1的燃烧室结构组合件的构造有两个密封垫圈的密封装置；
图8示出沿视线方向VIII观察在图7中示出的密封装置的密封垫圈。
具体实施方式
在图1中，总体用10标绘用于燃料运行的车辆加热器的燃烧室结构组合件。在图1中以纵剖面视图、沿燃烧室结构组合件的纵向中心轴线L剖切示出的燃烧室结构组合件10包括在图2中同样以纵剖面示出的壳体12以及在图3中以纵剖面示出的燃烧室壳体14，作为基本的组成部分。
在图1和2中示出的壳体12具有基本上罐状的结构，该罐状的结构具有周向壁16和衔接到周向壁上的底壁18。在所述周向壁16的背离底壁18的轴向端部区域上，设置有在周向壁16上相对于纵向中心轴线L向径向外部延伸的环状固定凸缘20。在朝向壳体12的内部空间22的侧上例如基本上朝向纵向中心轴线L延伸的传热肋24从周向壁16伸出。所述传热肋从底壁18出发延伸直到靠近周向壁16的如下轴向端部区域，在所述轴向端部区域上固定凸缘20向径向外部伸出。由此，在底壁18的区域中例如也可设置有延续所述传热肋24的传热肋26。
尤其是也出于热稳定性的原因由金属材料(例如铝)构造的壳体12可构成热交换器装置的一部分，该热交换器装置例如可具有一个另外的包围壳体12的罐状壳体，使得在壳体12与所述另外的壳体之间形成用于要加热的液体载热介质的流动空间。替代地，壳体12可在其外侧上例如由要加热的且要引导到车辆内部空间中的空气环流。
在图3中示出的燃烧室壳体14一方面提供在径向外部包围限定燃烧室28的周向壁30以及提供衔接到该周向壁30上的、在该示出的实施例中与所述周向壁整体构造的焰管32。在燃烧室28或者说周向壁30到焰管32的过渡部中设置有火焰隔板34。大致在将所述火焰隔板34附接到周向壁30上或者说焰管32上的区域中，在外侧上设置有燃烧室壳体支架36，该燃烧室壳体支架提供向径向外部延伸的固定凸缘区域38。
在图3中未示出要设置在周向壁30的背离焰管32的轴向端部区域上的底部结构组合件，该底部结构组合件轴向封闭燃烧室28。在这种底部结构组合件上例如可设置有多孔的蒸发器介质，液体燃料被供给到所述蒸发器介质中并且液体燃料可从所述蒸发器介质中以蒸气形式输出到燃烧室28中。这种多孔的蒸发器介质可与能电激励的加热器相关联，以便尤其是在燃烧运行的开始阶段中辅助燃料蒸发。此外，例如为了燃烧而要与燃料蒸气混合的燃烧空气也可通过未示出的底部结构组合件或者说底壁或者说设施在其上的空气导入接管被引入。替代地或附加地，所述燃烧空气可经由设置在周向壁30中的空气引入开口流入到燃烧室28中。
周向壁30或者说与之例如整体构造的焰管32、火焰隔板34以及燃烧室壳体支架36例如可由板材材料构建。
图1示出，在组装状态下燃烧室壳体14装入到壳体12中，使得这两个向径向外部延伸的固定凸缘区域20、38沿轴向并排设置。燃烧室结构组合件10可利用未示出的并且贯穿所述固定凸缘20、38的螺栓或类似物被附接到例如也限定通向燃料室28的空气流动空间的壳体上。为了在燃烧室壳体支架36邻接到壳体12上的区域中、即在并排设置的固定凸缘区域20、38的区域中实现密封封闭防止排气逸出，在图7和图8中详细示出的并且利用两个环状构造的密封垫圈40、42构造的密封装置44设置在所述两个固定凸缘区域20、38之间。
所述密封垫圈40、42优选由柔性的、即能变形的且耐热的材料构造成，使得密封垫圈40、42通过相应的力引入经由上文已经提到的螺栓(形成密封封闭地)能够被夹紧在所述两个固定凸缘区域20、38之间。
图1示出，在焰管32的内部形成朝向壳体12底壁18开放的排气流空间46。在燃烧室28中燃烧时产生的燃烧排气沿排气流空间46朝向底壁18流动并且在那里在从焰管32中排出时向径向外部转向。然后，燃烧排气进入到总体用50标绘的并且在焰管32的外侧与壳体12的周向壁16之间形成的排气回流空间的第一轴向端部区域48中。在此，排气沿传热肋24流动通过排气回流空间50并且通过与传热肋24以及周向壁16的内表面接触将热量传输到壳体10上。
在排气回流空间50中沿传热肋24流动的燃烧排气朝向排气回流空间50的第二轴向端部区域52的方向流动。传热肋24在所述第二轴向端部区域52中结束，并且在排气回流空间50中设置有总体用54标绘的催化器装置。例如总体构造为氧化催化器的催化器装置54可构造有原则上能被排气穿流的环状支架，在环状支架表面上设置有催化作用的涂层。例如，所述支架可构造成多孔的或构造有蜂窝状结构，以便能够提供大的催化作用表面积。在图4中也可看出的催化器装置54具有适配于排气回流空间50的环状横截面几何形状的环状结构，使得该催化器装置基本上在没有径向运动间隙的情况下能够定位在焰管32或者说燃烧室14周向壁30与壳体10周向壁16之间。沿背离排气回流空间50的第一轴向端部区域48的方向，催化器装置54可在轴向上支撑在燃烧室壳体支架36的径向扩展区域56上并且因此保持在限定的定位结构中。催化器装置54可朝向第一轴向端部区域48的方向通过从周向壁16向内突出的传热肋24在轴向上被支撑并且因此保持在限定的定位结构中。
为了获得所述支撑相互作用，在环状催化器装置54与传热肋24之间可设置有总体用60标绘的能电激励的加热装置的同样环状的成形加热区域58。所述加热装置60例如可构造有加热导体62，其中，该加热导体62优选可构造为罩式加热导体。在这种罩式加热导体中，在罩式加热导体内部延伸的热作用的加热元件由同样导电的罩包围，从而该罩形成加热导体的线路区域。为了向外部避免电短路，所述罩可在其外侧上并且当然也相对于加热元件向内部利用电绝缘材料覆盖。
所述加热导体36可在适配于催化器装置54或者说排气回流空间50的环状结构的情况下弯曲成圆形结构，使得加热导体62的端部区域64闭合所述环状结构。在所述区域中，加热导体可利用首先径向向外、然后轴向并且然后继续径向向外延伸的连接区段从排气回流空间50的区域中被导出。
为了设定尤其是环状加热区域58的限定的定位结构，在传热肋24的轴向端部区域中设置有轴向开放的并且不完全容纳加热区域58的定位下沉部66。在加热区域58容纳在所述定位下沉部66中的情况下，所述加热区域在轴向上经由传热肋24伸出，使得在加热区域58与经由所述加热区域支撑到传热肋24上的催化器装置54之间存在直接的传热接触。在图2中上部示出的传热肋24的区域中，所述定位下沉部66向径向外部延长直到周向壁16上，以便在所述区域中容纳加热导体62的向径向外部延伸的区段68。为了引导加热导体62的随后的并且基本上沿轴向延伸的区段70，催化器装置54在周缘区域中可具有相应的轴向贯穿该催化器装置的留空部。
图7和图8结合图1示出，密封装置44这样设置，使得加热导体62能够被向外引导穿过所述密封装置。为此目的，直接衔接到固定凸缘区域20上的并且因此沿轴向直接封闭排气回流空间50的密封垫圈42具有用于加热导体62的基本上沿轴向延伸区段70的穿通孔72。轴向开放的留空部74从所述穿通孔72向径向外部延伸，另一个密封垫圈40的对应沿轴向并且向径向外部开放的留空部76与所述留空部74在轴向上相对置。因此，加热导体62利用其径向延伸的并且衔接到轴向延伸区段70上的区段78在两个密封垫圈40、42之间保持或者说容纳在密封垫圈的相应留空部74、76中。由于密封垫圈40、42的柔性以及在将壳体12与燃烧室壳体支架36通过已经提到的螺栓固定在一起的情况下，所述两个密封垫圈40、42这样变形，使得它们也气密地包围加热导体62的贯穿密封垫圈的区域。通过在此尤其是也沿轴向施加到壳体12上的力，所述壳体在密封装置44变形的情况下朝向燃烧室壳体支架36移动，从而提供如下可行性：将催化器装置54在燃烧室壳体支架36的径向扩展区域56与壳体12的传热肋24或者说加热装置60的在轴向上支撑在其上的加热区域58之间夹紧在限定的定位结构中。
通过设置配设给催化器装置54的加热装置提供如下可行性：在燃烧运行的开始阶段中或者说之前通过激励加热装置60而预加热催化器装置54，使得该催化器装置在燃烧开始时已经具有高于起燃温度的温度，并且也在燃烧运行的开始阶段中确保尤其是通过减少在排气中的CO含量和HC含量可实现低的有害物质排放。因为在按照本发明的构型方案中通过加热装置的加热区域58不仅催化器装置54而且传热肋24的支撑该催化器装置的轴向端部区域能够被预加热，在燃烧运行开始时通过穿流排气回流空间50的排气存储在传热肋24中的热量被携带到催化器装置24上并且因此进一步高效地用于加热催化器装置54。
最后，对此要指出的是，与所示出的构型方案不同，在保持本发明主旨的情况下可设置结构上的改变。因此，加热装置60的加热区域58例如可具有与精确的圆形几何结构不同的结构。例如，加热区域62可构造有多个螺旋状延伸的线圈或者可利用波浪状结构或锯齿状结构围绕纵向中心轴线延伸。也可设想沿周向方向或/和沿径向方向曲折状的走向。
此外，在传热肋24相应较短的构型方案中催化器装置54可靠近排气回流空间50的第一轴向端部区域58，使得例如催化器装置54大致能够定位在排气回流空间50的长度中部区域中。原则上，多个这种催化作用的装置也可沿流动方向相继地设置，其中，因此例如一个或多个所述催化器装置可配设有这种加热装置。另外的部件(例如碳氢化合物存储器)例如也可相对于催化器装置在上游设置在排气回流空间中。

Claims (12)

1.用于燃料运行的车辆加热器的燃烧室结构组合件，所述燃烧室结构组合件包括燃烧室壳体(14)，该燃烧室壳体具有通过周向壁(30)限界的燃烧室(28)和焰管(32)，所述焰管沿壳体纵轴线(L)的方向接着设置到所述周边壁(30)上且包围沿壳体纵轴线(L)方向开放的排气流空间(46)，其中，在所述焰管(32)与包围该焰管的壳体(12)之间形成排气回流空间(50)，其中，在排气回流空间(50)的第一轴向端部区域(48)中所述排气流空间(46)朝向排气回流空间(50)开放，并且在排气回流空间(50)中设置有催化器装置(54)，所述催化器装置能被在排气回流空间(50)中流动的燃烧排气穿流，其特征在于，设置有用于加热所述催化器装置(54)的加热装置(60)。
2.根据权利要求1所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述加热装置(60)至少局部地与所述催化器装置(54)传热接触。
3.根据上述权利要求之一所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述催化器装置(54)构造成环状包围壳体纵轴线(L)，并且，所述加热装置(60)具有环状包围壳体纵轴线(L)的加热区域(58)。
4.根据上述权利要求之一所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，在所述壳体(12)上设置有伸出到排气回流空间(50)中的传热肋(24)，并且，所述催化器装置(54)在排气回流空间(50)中接着设置到所述传热肋(24)上，或/和，所述催化器装置(54)设置在排气回流空间(50)的第二轴向端部区域(52)中。
5.根据权利要求3和权利要求4所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述加热区域(58)设置在所述催化器装置(54)与所述传热肋(24)之间并且与所述催化器装置(54)和所述传热肋(24)传热接触。
6.根据权利要求4或5所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述催化器装置(54)朝向排气回流空间(50)的第一轴向端部区域(48)的方向相对于所述传热肋(24)在轴向上被支撑。
7.根据上述权利要求之一所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述催化器装置(54)朝向背离第一轴向端部区域(48)的方向相对于燃烧室壳体支架(36)在轴向上被支撑。
8.根据上述权利要求之一所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，设置有气密封闭所述排气回流空间(50)的密封装置(44)，并且，所述密封装置(44)具有用于所述加热装置(60)的引线留空部(72、74、76)。
9.根据权利要求7和权利要求8所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述密封装置(44)设置在所述燃烧室壳体支架(36)与所述壳体(12)之间。
10.根据上述权利要求之一所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述加热装置(60)包括能电激励的加热导体(62)。
11.根据权利要求10所述的燃烧室结构组合件，其特征在于，所述加热导体(62)是罩式加热导体。
12.车辆加热器，所述车辆加热器具有根据上述权利要求之一所述的燃烧室结构组合件(10)。
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