CN111152624A - 燃烧室结构组件 - 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件，所述燃烧室结构组件包括燃烧室壳体(14)、在所述燃烧室壳体(14)中构成的燃烧室(18)、用于容纳液态燃料并且用于将燃料蒸汽释放到所述燃烧室(18)中的蒸发器介质(28)、用于加热所述蒸发器介质(28)或/和给在所述燃烧室(18)中构成的包括燃料和燃烧用空气的混合物点火的加热/点火布置系统(36)，其中，所述加热/点火布置系统(38)包括至少一个用于将电磁辐射释放到所述燃烧室(18)中的辐射源(38)和至少一个用于吸收释放到所述燃烧室(18)中的电磁辐射的吸收体(29、46)。

Description

燃烧室结构组件
技术领域
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件。
背景技术
在车辆中例如能作为停车采暖装置或作为加热器使用的燃料运行的车辆加热器一般包括燃烧室结构组件，所述燃烧室结构组件具有在其中提供的燃烧室。向燃烧室中供给燃烧用空气和燃料，以便产生可点火的包括燃烧用空气和燃料的混合物。在按照所谓的蒸发器燃烧器的原理工作的燃烧室结构组件中，燃料被液态地输送并且另外通过毛细输送作用被分布在由多孔材料构成的蒸发器介质中并且在蒸发器介质的面对燃烧室的一侧上以蒸汽形式被释放到燃烧室中。为了特别是在起动阶段中辅助支持燃料蒸汽的释放，给这种蒸发器介质配设一般通过热导体的电激励提供热的加热装置。此外，为了起动燃烧设置有一般以炽热头的形式提供的点火元件，所述点火元件被电激励并且由此例如在定位在燃烧室中的区域中被加热到足以给混合物点火的温度。
发明内容
本发明的任务在于，设置一种用于燃料运行的车辆加热器的燃烧室结构组件，其中，要设置用于辅助支持燃料蒸发或/和用于起动燃烧的结构措施技术简单地、尽管如此可靠作用地设置并且在燃烧运行中进行的燃烧通过这样的结构措施基本上不受影响。
按照本发明，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件得以解决，所述燃烧室结构组件包括燃烧室壳体、在所述燃烧室壳体中构成的燃烧室、用于容纳液态燃料并且用于将燃料蒸汽释放到所述燃烧室中的优选多孔的蒸发器介质、用于加热所述蒸发器介质或/和给在所述燃烧室中构成的包括燃料和燃烧用空气的混合物点火的加热/点火布置系统，其中，所述加热/点火布置系统包括至少一个用于将电磁辐射释放到所述燃烧室中的辐射源和至少一个用于吸收释放到所述燃烧室中的电磁辐射的吸收体。
通过使用电磁辐射和至少一个吸收该电磁辐射的吸收体可能的是：对于辅助支持蒸发必需的加热或对于给在燃烧室中存在的包括燃料和燃烧用空气的混合物点火必需的局部非常高的温度非接触地在燃烧室的区域中提供。亦即，不必存在引导到燃烧室中的电导线，并且设置用于与要蒸发的燃料或/和包括燃料和燃烧用空气的混合物进行热相互作用的结构措施可以关于其实体结构这样提供，使得所述结构措施一方面优化这个相互作用，另一方面尽可能少地影响在燃烧室的内部中形成的流动。
在按照本发明构造的燃烧室结构组件中，所述燃烧室壳体可以包括围绕壳体纵轴线的且沿壳体纵轴线的方向延伸的周壁和连接到所述周壁上的且沿壳体纵轴线的方向界定所述燃烧室的燃烧室底部。在此，所述蒸发器介质可以在面对所述燃烧室的一侧上以至少局部覆盖所述燃烧室底部或/和所述周壁的方式设置。
特别是关于辅助支持燃料蒸发特别有利的是：所述蒸发器介质提供吸收体。
备选地或附加地，主要是可以为了提供用于起动燃烧的局部高温而规定：在所述燃烧室中与所述蒸发器介质隔开间距地设置有至少一个提供吸收体的点火体。这种点火体于是可以在燃烧室中完全由包括燃料和燃烧用空气的混合物包围并且因此以此提供非常有效的热相互作用。
为了将电磁辐射耦入到燃烧室中，至少一个辐射源可以包括发射器和入射单元，所述入射单元用于使从所述发射器释放的电磁辐射入射到所述燃烧室中。
在一种不仅确保发射器与燃烧室的区域中的相对高温有效热脱耦而且确保电磁辐射向燃烧室中可靠耦入的设计方案中，所述入射单元可以包括空心管，其中，所述空心管是敞开的，以用于将由所述发射器释放的电磁辐射释放到所述燃烧室中。这种空心管是敞开的以用于将电磁辐射释放到燃烧室中的情况仍然不意味着：所述空心管允许燃烧排气或在燃烧室中构成的包括燃料和燃烧用空气的混合物朝向与该空心管配合作用的发射器排出。因此，这种空心管原则上可以利用对于由发射器释放的电磁辐射可穿透的结构措施、例如由石英玻璃或类似物构成的封闭元件相对于燃烧排气或类似物朝向发射器的排出而封闭。
为了有效的辐射耦入而提出：至少一个辐射源设置用于沿朝向所述燃烧室底部的方向释放电磁辐射。
为此例如可以规定：至少一个辐射源设置用于释放具有基本上沿壳体纵轴线的方向朝向所述燃烧室底部取向的主辐射方向的电磁辐射。在允许辐射源更靠近燃烧室的定位的设计方案中，至少一个辐射源可以设置用于释放关于壳体纵轴线弯角地朝向所述燃烧室底部取向的主辐射方向的电磁辐射。
在另一种备选设计方案中提出：至少一个辐射源设置用于释放具有基本上正交于壳体纵轴线取向的主辐射方向的电磁辐射。
一种对于避免影响燃烧室中的排气流动有利的设计方案可以规定：至少一个辐射源设置用于沿背离所述燃烧室底部的方向释放电磁辐射。
特别是当在这种设计方案中蒸发器介质也应通过电磁辐射加热时，可以设置有反射器布置系统，所述反射器布置系统用于将由所述至少一个辐射源释放的电磁辐射沿朝向所述蒸发器介质或/和至少一个吸收体的方向反射。
为了有效利用耦入到燃烧室中的电磁辐射而提出：至少一个辐射源设置用于释放具有基本上朝向至少一个吸收体指向的主辐射方向的电磁辐射。
至少一个吸收体可以以碳化硅(SiC)材料构成，这特别是当至少一个辐射源构造用于释放具有300MHz至300GHz范围内的频率的电磁辐射时可以有助于有效加热。
此外，本发明涉及一种车辆加热器，所述车辆加热器包括按照本发明构成的燃烧室结构组件，所述车辆加热器还包括用于将燃烧用空气输送到所述燃烧室的燃烧用空气输送布置系统以及用于将液态燃料输送到所述蒸发器介质的燃料输送布置系统。
附图说明
下面参考附图详细描述本发明。附图中：
图1示出车辆加热器的原理图；
图2示出车辆加热器的一种备选设计型式的对应于图1的图示；
图3示出车辆加热器的一种备选设计型式的对应于图1的图示；
图4示出车辆加热器的一种备选设计型式的对应于图1的图示。
具体实施方式
在图1中，以原理方式示出的车辆加热器一般以10表示。加热器10包括燃烧室结构组件12，该燃烧室结构组件具有一般以14表示的燃烧室壳体。燃烧室壳体14构造有包围壳体纵轴线A的且沿壳体纵轴线L的方向延伸的周壁15和连接到该周壁15上的底壁16。周壁15和底壁16环绕燃烧室18，该燃烧室经由火焰隔板20或者说在其中构造的开口朝由焰管22包围的空间区域敞开。焰管22连接到周壁15上并且例如可以与其集成地构造。在焰管22的轴向敞开的端部上，在燃烧室18中形成的燃烧排气可以从焰管22排出并且转向到排气回流空间24中，经由该排气回流空间，所述燃烧排气可以流动到未示出的排气出口。排气回流空间24可以向外由热交换器壳体26环绕，该热交换器壳体在其背离排气回流空间24的外侧上能由要加热的介质、例如液体环流。
在按照蒸发器燃烧器的原理构成的燃烧室结构组件12的示出的设计实例中，在底壁16上设置有多孔的蒸发器介质28。一般以32表示的燃料输送布置系统的燃料输送管路30在底壁16的区域中通入到燃烧室壳体12中。由燃料输送布置系统32的燃料泵、例如计量泵以液态形式输送的燃料B在底壁16的区域中进入到多孔的蒸发器介质28中并且以通过由蒸发器介质28的多孔性生成的毛细输送作用辅助支持的方式分布在蒸发器介质28的内部容积区域中。
对于燃烧必需的燃烧用空气L通过燃烧用空气输送布置系统34、例如风机、如侧向通道风机导入到燃烧室18中。为此，例如可以利用设置在周壁15中的开口。导入到燃烧室18中的燃烧用空气L在燃烧室18中与作为燃料蒸汽从蒸发器介质18排出的燃料B混合并且因此与该燃料提供可点火的混合物。
要指出的是：先前燃烧室结构组件或车辆加热器的构造仅在原理方面阐述。不言而喻，这种构造可以以非常不同的方式变化。
为了辅助支持燃料B从蒸发器介质28蒸发或在燃烧室18的区域中提供对于给燃料B和燃烧用空气L的混合物点火必需的高温，设置有一般以36表示的加热/点火布置系统。加热/点火布置系统36包括用于产生电磁辐射或将电磁辐射释放到燃烧室18中的辐射源38。辐射源38又包括产生辐射的发射器40以及在示出的设计实例中构造为空心管42的入射单元44。如在图1中示出的那样，以发散的辐射锥的形式由辐射源40释放的电磁辐射在空心管42的内部中基本上沿在示出的实例中正交于壳体纵轴线A的、基本上也对应于空心管42的延伸方向的主辐射方向H的方向传播，必要时通过在空心管42的内表面上的反射来辅助支持。然后，辐射进入到燃烧室18中并且部分地也在界定所述燃烧室的表面上反射。
在燃烧室18中，吸收体46例如经由支承结构48支承在底壁16上。吸收体46提供点火体47并且如此定位，使得辐射主方向H朝向所述吸收体指向。这意味着：由发射器40释放的辐射或至少该辐射的大部分射到吸收体46上并且由该吸收体吸收。这引起对吸收体46的加热、特别是到这样高的温度，使得一方面给在燃烧室18中构成的包括燃料和燃烧用空气的混合物点火。另一方面通过也靠近蒸发器介质28定位的吸收体46将热传递到蒸发器介质28上，由此辅助支持燃料蒸发。
吸收体46与由发射器40释放的电磁辐射相协调地以良好适用于吸收该辐射的材料构成。如果例如使用释放300MHz至300GHz频率范围内、例如大约2.45GHz的辐射的发射器40，则吸收体46可以由碳化硅(SiC)构成或者由这样的材料构成，该材料包含碳化硅或向该材料中置入由碳化硅构成的颗粒。
为了一方面允许由发射器40释放的辐射朝燃烧室18的方向排出，另一方面然而阻止在燃烧室18中构成的包括燃料和燃烧用空气的混合物或/和在燃烧室18中形成的燃烧排气经由空心管42到达发射器40，空心管42例如可以在其邻接到燃烧室18上的区域中通过辐射可穿透的封闭元件50封闭。该封闭元件例如可以由石英玻璃构成。
备选或附加于提供在图1中示出的吸收体46或点火体47，蒸发器介质28可以用作吸收体29。为此，蒸发器介质28可以利用吸收由发射器40释放的辐射的材料构成或者包含由所述材料构成的颗粒作为置入颗粒。为了提供多孔结构，在这种情况下，提供吸收体29的蒸发器介质28特别是可以以开孔的发泡的碳化硅构成。也在图1中示出的布置系统中，其中，主辐射方向H大致正交于壳体纵轴线A并且因此大致平行于蒸发器介质28的面对燃烧室18的表面，从空心管42排出的辐射直接或通过反射也到达蒸发器介质28的区域中并且可以因此由该蒸发器介质吸收。因此，实现对蒸发器介质28的基本上均匀的加热和向燃烧室18中的对应均匀的燃料蒸发。
图2示出辐射源38关于燃烧室壳体14的备选定位。因此，在图2中示出的辐射源38、38'之一如此定位，使得其辐射主方向H大致对应于壳体纵轴线A的延伸方向，从而由发射器40释放的辐射基本上朝向底壁16或在其上设置的蒸发器介质28指向。这确保对蒸发器介质28以由发射器40释放的辐射的还更均匀的加载，从而在图2中基于吸收体29的通过蒸发器介质28提供的功能性，示出的吸收体46可以省去并且用于给在燃烧室18中提供的包括燃烧用空气和燃料的混合物点火的功能性也可以通过蒸发器介质28提供。
利用辐射源38'，图2示出另一种备选定位，其中，辐射源38如此取向，使得其主辐射方向H相对于壳体纵轴线A倾斜，从而但是仍然(以及也在图2中的辐射源38中)沿相应的主辐射方向H释放的电磁辐射朝向吸收体46或蒸发器介质28指向并且因此可以有效地用于加热吸收体46或/和蒸发器介质28。
另一种备选设计方案在图3中示出。在这里，辐射源38如此定位，使得经由其入射单元44或空心管42将辐射在底壁16或蒸发器介质28的区域中导入到燃烧室18中，并且更确切地说是沿背离底壁16的方向。一方面吸收体46对置于空心管42的开口，并且另一方面例如也经由支架布置系统48支承的反射器布置系统52对置于所述空心管的开口。因此，从空心管42朝燃烧室的方向入射的电磁辐射一方面射到吸收体46上并且部分地由该吸收体吸收，另一方面部分地射到反射器布置系统52上并且由该反射器布置系统不仅朝向吸收体46而且朝向蒸发器介质28反射。因此，在这种设计方案中也可以不仅通过吸收体46而且通过蒸发器介质28吸收辐射并且将其转化成热，以便一方面辅助支持燃料蒸发，另一方面提供对于点火必需的高温。
反射器布置系统52例如可以包括以反射的材料、例如金属材料构成的反射器54，该反射器与不同功能性相协调地也可以如此成形，使得从空心管42排出的电磁辐射反射到要利用它的地方。如果吸收体46例如首要通过辐射来加热，则反射器54可以按照抛物面镜的型式构成，其中，吸收体46定位在焦点中。如果也沿朝向蒸发器介质28的方向进行尽可能均匀的辐射或反射，则反射器54可以以沿背离底壁16的方向弯曲的反射表面构成。
图4形象地说明一种构造，其中，多个吸收体46、46'、46"设置在燃烧室18中并且在彼此上或在燃烧室壳体14、特别是底壁16上经由支架布置系统48支承。通过在燃烧室18中提供多个这种吸收体46、46'、46"可能的是：在多个区域上同时通过加热吸收体46、46'、46"提供非常高的温度，从而在起动阶段中可以确保较快的点火或较均匀的火焰蔓延。不言而喻，这种具有多个吸收体46、46’、46"的设计方案也可以在上述设计方式中使用。
在燃烧室的按照本发明的构造中，确保对这样的系统区域非接触加热，所述系统区域应辅助支持燃料的蒸发或在所述系统区域上应提供对于起动燃烧必需的高点火温度。因此，电导线的输送或相对大地构造的部件、例如炽热头的定位在燃烧室的内部中不是必需的。
在燃烧室中要定位的吸收体可以如此构造，使得所述吸收体一方面确保与包围其的包括燃料和燃烧用空气的混合物的有效的热相互作用，另一方面尽量不影响在燃烧室的内部中产生的流。吸收体或点火体例如可以以球状的或滴状的结构设计。因为用于提供高温的能源、亦即发射器处于热强烈加载的区域外部，所以也不存在在这种燃烧室结构组件的运行寿命上出现的对点火或加热功能性的影响。
使用电磁辐射用于产生对于燃料蒸发或点火必需的温度不仅辅助支持通过较均匀地加热特别是蒸发器介质的较均匀的燃料蒸发，这也有助于对所述蒸发器介质的热卸载，而且辅助支持对在燃烧运行中可能形成的沉积物、特别是在环绕燃烧室的壁或构件的区域中的积炭的烧尽。
燃料的均匀蒸发可以进一步通过以下方式辅助支持，即，如在图3中形象地说明的那样，经由燃料输送布置系统输送的燃料经由多个燃料管路或分支管路在不同位置上供给到蒸发器介质中。这也减少对液体燃料在蒸发器介质的内部容积区域中的分布的重力影响。

Claims (15)

1.用于燃料运行的车辆加热器的燃烧室结构组件，所述燃烧室结构组件包括燃烧室壳体(14)、在所述燃烧室壳体(14)中构成的燃烧室(18)、用于容纳液态燃料并且用于将燃料蒸汽释放到所述燃烧室(18)中的蒸发器介质(28)、用于加热所述蒸发器介质(28)或/和给在所述燃烧室(18)中构成的包括燃料和燃烧用空气的混合物点火的加热/点火布置系统(36)，其中，所述加热/点火布置系统(38)包括至少一个用于将电磁辐射释放到所述燃烧室(18)中的辐射源(38)和至少一个用于吸收释放到所述燃烧室(18)中的电磁辐射的吸收体(29、46)。
2.按照权利要求1所述的燃烧室结构组件，其特征在于，所述燃烧室壳体(14)包括围绕壳体纵轴线(A)的且沿壳体纵轴线(A)的方向延伸的周壁(15)和连接到所述周壁(15)上的且沿壳体纵轴线(A)的方向界定所述燃烧室(18)的燃烧室底部(16)，并且所述蒸发器介质(28)在面对所述燃烧室(18)的一侧上以至少局部覆盖所述燃烧室底部(16)或/和所述周壁(15)的方式设置。
3.按照权利要求1或2所述的燃烧室结构组件，其特征在于，所述蒸发器介质(28)提供吸收体(29)。
4.按照上述权利要求中任一项所述的燃烧室结构组件，其特征在于，在所述燃烧室(18)中与所述蒸发器介质(28)隔开间距地设置有至少一个提供吸收体(46)的点火体(47)。
5.按照上述权利要求中任一项所述的燃烧室结构组件，其特征在于，至少一个辐射源(38)包括发射器(40)和入射单元(44)，所述入射单元用于使从所述发射器(40)释放的电磁辐射入射到所述燃烧室(18)中。
6.按照权利要求5所述的燃烧室结构组件，其特征在于，所述入射单元(44)包括空心管(42)，其中，所述空心管(42)是敞开的，以用于将由所述发射器(40)释放的电磁辐射释放到所述燃烧室(18)中。
7.按照权利要求2或上述权利要求中只要回引权利要求2的任一项所述的燃烧室结构组件，其特征在于，至少一个辐射源(38)设置用于沿朝向所述燃烧室底部(16)的方向释放电磁辐射。
8.按照权利要求7所述的燃烧室结构组件，其特征在于，至少一个辐射源(38)设置用于释放具有基本上沿壳体纵轴线(A)的方向朝向所述燃烧室底部(16)取向的主辐射方向(H)的电磁辐射。
9.按照权利要求7或8所述的燃烧室结构组件，其特征在于，至少一个辐射源(38')设置用于释放具有关于壳体纵轴线(A)弯角地朝向所述燃烧室底部(16)取向的主辐射方向(H)的电磁辐射。
10.按照权利要求2或上述权利要求中只要回引权利要求2的任一项所述的燃烧室结构组件，其特征在于，至少一个辐射源(38)设置用于释放具有基本上正交于壳体纵轴线(A)取向的主辐射方向(H)的电磁辐射。
11.按照权利要求2或上述权利要求中只要回引权利要求2的任一项所述的燃烧室结构组件，其特征在于，至少一个辐射源(38)设置用于沿背离所述燃烧室底部(16)的方向释放电磁辐射。
12.按照上述权利要求中任一项所述的燃烧室结构组件，其特征在于，设置有反射器布置系统(52)，所述反射器布置系统用于将由所述至少一个辐射源(38)释放的电磁辐射沿朝向所述蒸发器介质(28)或/和至少一个吸收体(29、46)的方向反射。
13.按照上述权利要求中任一项所述的燃烧室结构组件，其特征在于，至少一个辐射源(38)设置用于释放具有基本上朝向至少一个吸收体(29、46)指向的主辐射方向(H)的电磁辐射。
14.按照上述权利要求中任一项所述的燃烧室结构组件，其特征在于，至少一个吸收体(29、46)以碳化硅材料构成，或/和至少一个辐射源(38)构造用于释放具有300MHz至300GHz范围内的频率的电磁辐射。
15.车辆加热器，所述车辆加热器包括按照上述权利要求中任一项所述的燃烧室结构组件(12)，所述车辆加热器还包括用于将燃烧用空气(L)输送到所述燃烧室(18)的燃烧用空气输送布置系统(34)以及用于将液态燃料(B)输送到所述蒸发器介质(28)的燃料输送布置系统(32)。
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