CZ285670B6

CZ285670B6 - Hořák topného zařízení vozidla

Info

Publication number: CZ285670B6
Application number: CZ953195A
Authority: CZ
Inventors: Herbert Langen; Fritz Mohring; Stefan Ottenbacher; Wolfgang Schaffert
Original assignee: J. Eberspächer Gmbh & Co.
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1999-10-13
Also published as: CZ319595A3; US5707227A; CN1125477A; DE4328789C2; EP0714493A1; DE4328789A1; WO1995006223A1

Abstract

Hořák má dmýchadlo (8) spalovacího vzduchu, spalovací komoru (2), která má na své části vnitřní povrchové plochy obložené části (36, 38), které jsou alespoň částečně porovité, přiváděcí ústrojí (6) paliva pro přívod paliva k porovitým oblastem obložených částí (36, 38), a elekrickou žhavicí svíčku (4) pro zapalování od obložení odpařovaného paliva. Vzhledem k výstupu horkého plynu protilehlá koncová oblast (14) spalovací komory (2) má v podstatě válcovou stěnu (20) a dno (22) spalovací komory (2), dále je upravena obložená část (38) dna (22) spalovací komory (2) a nejméně na ní navazující část délky stěny (20) spalovací komory (2) a žhavicí oblast (44) žhavicí svíčky (4) je uspořádána ve vyhloubeném prostoru (50) obložených částí (36, 38), přičemž vyhloubený prostor (50) je prostřednictvím otevřeného přechodového otvoru (52) spojen s vnitřkem spalovací komory (2).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká hořáku topného zařízení vozidla, kteiý má dmýchadlo spalovacího vzduchu, spalovací komoru, která je na části své vnitřní povrchové plochy opatřena obloženou částí, která je nejméně v částečné oblasti pórovitá, přiváděči ústrojí paliva pro přívod paliva k pórovité oblasti obložení, a elektrickou žhavicí svíčku pro zapalování paliva, případně směsi paliva se vzduchem, která se odpařuje od obložené části.

Dosavadní stav techniky

U takových hořáků má velmi podstatný význam pro zapalování poloha žhavicí svíčky.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol vytvořit hořák tak, aby se jednak vytvořily příznivé podmínky pro zapalování a jednak aby byla žhavicí svíčka chráněna proti nepříznivému ovlivňování podmínkami, panujícími ve spalovací komoře, zejména z hlediska ovlivňování plamene a z hlediska znečištění.

Vytčený úkol se řeší hořákem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že koncová oblast spalovací komory protilehlá k výstupu horkého plynu je vytvořena v podstatě s válcovou stěnou a se dnem spalovací komory, že obložení je upraveno na dnu spalovací komory a nejméně na té části délky stěny spalovací komory, která na dno navazuje, a že žhavicí oblast žhavicí svíčky je uspořádána ve vyhloubeném prostoru obložené části, přičemž vyhloubený prostor je prostřednictvím otevřeného přechodu spojen s vnitřkem spalovací komory.

Tím, že je žhavicí oblast žhavicí svíčky upravena ve vyhloubeném prostoru obložené části, se vytváří odpařováním paliva v bezprostřední blízkosti žhavicí oblasti směs paliva se vzduchem vhodná pro zapalování. Vzhledem ktomu, že žhavicí oblast žhavicí svíčky není prostě volně upravena uvnitř spalovací komory, není vystavena bezprostřednímu působení nepříznivých vlivů uvedených druhů z vnitřku spalovací komory. Mimoto lze hořák z hlediska okolí žhavicí svíčky zvláště výhodně vyrábět.

Otevřený přechodový otvor mezi vyhloubeným prostorem a mezi vnitřkem spalovací komory má být tak velký, aby se zažehnutí směsi paliva se vzduchem mohlo dobře rozšiřovat do vnitřku spalovací komory. Přitom by přechodový otvor neměl být příliš velký, aby se v zamýšleném rozsahu dosáhlo ochranného zastínění vyhloubeného prostoru. S výhodou má otevřený přechodový otvor průřezovou plochu, která má hodnotu 0,5 až 10%, s výhodou 1 až 5 % plochy dna spalovací komory.

Zvláště příznivé podmínky z hlediska výroby a z hlediska polohy žhavicí oblasti žhavicí svíčky se vytvářejí tehdy, když je žhavicí svíčka uspořádána v podstatě v tangenciálním směru relativně vzhledem ke stěně spalovací komory. Toto uspořádání je však jen výhodné. Jiná uspořádání jsou možná, aniž by zhoršovala řešení vytčeného úkolu.

S výhodou má obložení obloženou část dna spalovací komory a na ni čelní plochou navazující, v podstatě válcovou obloženou část stěny spalovací komory. Zvláště výhodný materiál pro obloženou část dna spalovací komory je kovová příze nebo kovová tkanina. Zvláště výhodný materiál je pro obloženou část stěny spalovací komory je keramika. Vyhloubený prostor lze

-1 CZ 285670 B6 zvláště výhodně vytvořit tak, že se nevytvoří obložená část dna spalovací komory jako úplný kotouč, ale že v oblasti tohoto kotouče, která je omezená, není žádný materiál obložení. Toto vypuštění materiálu nejlépe vychází od okraje obložené části dna spalovací komory. Je však samozřejmě také možné místo toho nebo případně materiál obložené části stěny spalovací komory vybrat.

S výhodou je otevřený přechodový otvor při pohledu v axiálním směru koncové oblasti spalovací komory vytvořen v podstatě ve tvaru kruhového úseku. To je zvláště dobře přizpůsobeno geometrickým poměrům koncové oblasti spalovací komoiy a umožní se tak zvláště jednoduchá výroba.

Žhavicí svíčka je vytvořena s výhodou jako kohcková žhavicí svíčka, nazývaná také tyčková svíčka. Žhavicí kolíčkové svíčky mají na rozdíl od konvenčních žhavicích svíček navíc opláštěnou žhavicí spirálu. V podstatě válcový, na svém volném konci zaoblený žhavicí kolík sestává z keramického nebo z kovového materiálu. Žhavicí kolíčková svíčka dosahuje velmi rychle vysokých teplot a je necitlivá. Mimoto je spotřeba proudu pro zapalovací proces menší.

Topná zařízení vozidel, pro která je určen hořák podle vynálezu, jsou upravena zejména pro zamontování v osobních automobilech, nákladních automobilech, lodích, obytných automobilech, obytných přívěsech, buldozerech a podobně. Při montáži topných zařízení vozidel do vozidel poháněných spalovacím motorem lze zapojit topné zařízení do kapalinového obvodu, který je obvykle určen pro chlazení spalovacího motoru a pro vytápění vnitřního prostoru vozidla. Obecně může být topné zařízení vozidla vytvořeno jako tak zvané vodní topné zařízení, které předává vytvořené teplo na kapalinový obvod, nebo jako tak zvané vzduchové topné zařízení, které předává vytvořené teplo bezprostředně na topný vzduchový proud. Jako palivo přichází v první řadě v úvahu benzin nebo nafta.

Hořák podle vynálezu lze využít také pro vytváření tepla při tepelné regeneraci částicových filtrů, zejména ve výfukovém proudění naftových motorů.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn svislý podélný řez oblastí hořáku topného zařízení vozidla v rovině podle čáry I -1 na obr. 2. Na obr. 2 je znázorněn příčný řez v rovině podle čáry Π - Π na obr. 1, a to v té oblasti hořáku, kde je upravena žhavicí svíčka.

Příklad provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna oblast hořáku topného zařízení vozidla, které má jako podstatné součásti spalovací komoru 2 se žhavicí svíčkou 4 a s později ještě popsaným přiváděcím ústrojím 6 paliva, jakož i dmýchadlo 8 spalovacího vzduchu. Skříň topného zařízení není pro přehlednost zakreslena. Mimoto má topné zařízení na obr. 1 vpravo na spalovací komoru 2 navazující výměník tepla pro přenos tepla z horkých spalovaných plynů na kapalinu nebo vzduch.

Dmýchadlo 8 spalovacího vzduchu sestává z elektromotoru JO a z dmýchadlového kola 12, které je na obr. 1 zakresleno schematicky. V praxi se často používají boční kanálová dmýchadla, která mají pevný kanál a v nepatrném odstupu vzhledem k němu rotující dmýchadlové kolo 12.

Spalovací komora 2 sestává v podstatě z na obr. 1 vlevo znázorněné koncové oblasti 14 a na obr. 1 vpravo navazující hlavní spalovací oblasti 16. Na ni navazuje směrem vpravo podle obr. 1

-2CZ 285670 B6 plamenec 18, ve kterém se uskutečňuje dokončení spalování paliva. Koncová oblast 14 spalovací komory 2 má válcovou stěnu 20 spalovací komory 2 a na obr. 1 vlevo uzavírající dno 22 spalovací komory 2, které je až na dále popsané vydutí 46 vytvořeno v podstatě ve tvaru kruhového kotouče. Na přechodu od stěny 20 spalovací komoiy 2 ke dnu 22 spalovací komory 2 je v jednom místě upraveno hrdlo 24 s vnitřním závitem.

Hlavní spalovací oblast 16 spalovací komory 2 je vytvořena ve tvaru válce a je upravena souose vzhledem k popsané koncové oblasti 14. Hlavní spalovací oblast 16 má větší průměr než koncová oblast 14. Stěna hlavní spalovací oblasti 16 má axiálně za sebou uspořádané obvodové řady otvorů 26, skrz které proudí spalovací vzduch zvnějšku do hlavní spalovací oblasti 16. Na obr. 1 vpravo je hlavní spalovací oblast 16 uzavřena napříč upravenou plamennou clonou 28, která má uprostřed upravený velký průchozí otvor 30 pro vystupující horký plyn. Uspořádání spalovací komory 2 je prostřednictvím nálevkovité nebo válcové konstrukční součásti 32 upevněno na příčné stěně 34 topného zařízení.

Na vnitřní straně válcové stěny 20 spalovací komory 2 koncové oblasti 14 spalovací komory 2 je upravena obložená část 36 stěny 20 spalovací komory 2 z keramického materiálu. Na vnitřní straně je na dnu 22 spalovací komory 2 upravena obložená část 38 dna 22 spalovací komory 2, která je s výjimkou vypuštěného materiálu, jak bude popsáno v dalším vytvořena ve tvaru kruhového kotouče. Na obr. 1 vlevo znázorněná čelní strana obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2 dosedá proti obložené části 38 dna 22 spalovací komory 2. Ve stěně 20 spalovací komory 2 a v obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2 je upraveno více radiálních otvorů 40, kterými dovnitř proudí spalovací vzduch. Obložená část 38 dna 22 spalovací komory 2 sestává u popsaného příkladu provedení z kovové příze.

Z obr. 2 je patrno, že žhavicí svíčka 4 je upravena svou podélnou osou v tangenciálním směru relativně vzhledem ke stěně 20 spalovací komory 2. Alternativně by mohla být žhavicí svíčka 4 uspořádána také radiálně nebo v libovolném úhlu mezi tangenciálním a radiálním uspořádáním šikmo. U znázorněného příkladu provedení je podélná osa žhavicí svíčky 4 upravena kolmo. Alternativně by mohla být žhavicí svíčka 4 uspořádána tangenciálně také vjiném místě stěny 20 spalovací komory, což si lze představit pootočením žhavicí svíčky 4 kolem podélné střední osy spalovací komory 2.

Z hlediska pojmu dále navenek, tedy podle obr. 2 vlevo, a pojmu dále dovnitř, tedy podle obr. 2 vpravo, je žhavicí svíčka 4 u znázorněného příkladu provedení uspořádána tak, že je upravena přesně před čelní stranou 42 obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2. Alternativně by mohla být žhavicí svíčka 4 upravena podle obr. 2 dále vpravo, takže by malá část její žhavicí oblasti 44 přesahovala dovnitř přes vnitřní obvod obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2. Podle další alternativy by mohla být žhavicí svíčka uspořádána také o kousek dále posunutá vlevo podle obr. 2, takže by se vytvořil určitý odstup mezi vnitřním obvodem obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2 a mezi žhavicí oblastí 44 žhavicí svíčky 4.

Pokud se jedná o polohu žhavicí svíčky 4 z hlediska axiálního směru spalovací komory 2, která je patrná z obr. 1, má žhavicí oblast 44 malý axiální odstup od čelní strany 42 obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2 a malý odstup od vydutí 46 dna 22 spalovací komory 2.

Žhavicí svíčka 4 je zašroubována do hrdla 24. Prostřednictvím dvou nezakreslených proudových vodičů je žhavicí svíčka 4 spojena s nezakresleným ovládacím ústrojím, ze kterého dostává proud, pokud má dojít k zapálení v topném zařízení.

Vydutí 46 dna 22 spalovací komory 2, o kterém již byla zmínka, je upraveno tak, že je možné uspořádat žhavicí svíčku 4 v předpokládané poloze z hlediska vpravo/vlevo na obr. 2 a z hlediska axiálního směru spalovací komory 2.

-3CZ 285670 B6

Obložená část 38 dna 22 spalovací komory 2 se liší od tvaru úplného kruhového kotouče tím, že materiál vlevo a nahoře od mezního okraje 48, zakresleného na obr. 2, který má pravoúhlá ramena, je vypuštěn, to znamená, že zde není materiál. Tím se vytvoří vyhloubený prostor 50, který má zhruba řečeno válcový tvar ve směru svislé osy a který má dostatečnou velikost pro vytvoření žhavicí oblasti 44 žhavicí svíčky 4. Vyhloubený prostor 50 je axiálně vzadu, to je vlevo na obr. 1, a na vnější straně, to je vlevo na obr. 2, vymezen vydutím dna 22 spalovací komory 2. Axiálně vpředu, to je vpravo na obr. 1, je vyhloubený prostor 50 vymezen čelní stranou 42 obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2. Na vnitřní straně, to je vpravo na obr. 2, a dole je vyhloubený prostor 50 vymezen již popsaným mezním okrajem 48.

Protože svislá část mezního okraje 48 je dále dovnitř k podélné ose spalovací komory 2 než tamnější oblast vnitřního obvodu obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2, je vytvořen v axiálním směru upravený, v podstatě ve tvaru kruhového úseku vytvořený přechodový otvor 52 mezi vyhloubeným prostorem 50 a mezi vnitřkem koncové oblasti 14 spalovací komory 2.

Je třeba uvést, že žhavicí svíčka 4 může být alternativně upravena podle obr. 1 více vpravo, přičemž v takovém případě musí být čelní strana 42 obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2 v této oblasti upravena poněkud nazpět. V takovém případě je vyhloubený prostor 50 vytvořen nejen materiálovým vypuštěním obložené části 38 dna 22 spalovací komory 2, ale případně také ještě materiálovým vypuštěním na obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2.

Na obr. 1 je dále na zadní straně dna 22 spalovací komory 2 patrné přiváděči ústrojí 6 paliva v podobě nástavce, který má v podstatě válcový tvar. Tento nástavec je bočně přesazen proti vydutí 46, jak je to patrno z obr. 2, kde je přiváděči ústrojí 6 paliva v podobě nástavce zakresleno, i když je před rovinou výkresu. V místě přiváděcího ústrojí 6 paliva v podobě nástavce má dno 22 spalovací komory 2 na výkrese neznázoměný otvor. Přiváděči ústrojí 6 paliva v podobě nástavce je naplněno kovovou přízí, která navazuje na kovovou přízi obložené části 38 dna 22 spalovací komory 2. Do vnitřku přiváděcího ústrojí 6 paliva v podobě nástavce vyúsťuje palivové potrubí 54. Tak lze prostřednictvím neznázoměného palivového čerpadla a prostřednictvím palivového potrubí 54 přivádět palivo kovové příze obložené části 38 dna 22 spalovací komory 2, odkud se palivo odpařuje do vnitřku koncové oblasti 14 spalovací komory 2, ale také do vyhloubeného prostoru 50. Pro obloženou část 36 stěny 20 spalovací komory 2 je možné zvolit, ale nemusí tomu tak být, například pórovitý materiál, tedy například pórovitou keramiku nebo kovovou přízi. V takovém případě se dostává palivo prostřednictvím kapilárního účinku také do obložené části 36 stěny 20 spalovací komory 2, odkud se odpařuje směrem dovnitř do vnitřku koncové oblasti 14 spalovací komory 2.

Ve vydutí 46 je upraven zpravidla v axiálním směru uspořádaný otvor s relativně malým průměrem, prostřednictvím kterého může do vyhloubeného prostoru 50 proudit spalovací vzduch, potřebný pro zažehnutí na žhavicí oblasti 44 žhavicí svíčky 4.

Na obr. 1 je šipkami znázorněno, jak spalovací vzduch, dopravovaný dmýchadlem 8 spalovacího vzduchu, proudí skrz radiální otvory 40 do koncové oblasti 14 a skrz otvory 26 do hlavní spalovací oblasti 16 spalovací komory 2 a jak malé množství spalovacího vzduchu proudí skrz díru 56 do vyhloubeného prostoru 50.

Z obr. 2 je patrno, že přechodový otvor 52 má takovou velikost, která činí jen malý procentní podíl plochy dna 22 spalovací komory 2, případně obložené části 38 dna 22 spalovací komory 2.

Claims

1. Hořák topného zařízení vozidla, které má dmýchadlo spalovacího vzduchu, spalovací komoru, u které je koncová oblast spalovací komory, protilehlá k výstupu horkého plynu, vytvořena v podstatě válcovou stěnou a dnem spalovací komory, nejméně v částečných oblastech pórovité vytvořené obložení pro dno spalovací komory, přiváděči ústrojí paliva pro přívod paliva k pórovité oblasti obložení, a elektrickou žhavicí svíčku pro zapalování od obložení se odpařujícího paliva, přičemž žhavicí svíčka není uspořádaná v souladu s průběhem průsečnice mezi podélnou střední rovinou spalovací komory a mezi rovinou, upravenou kolmo k podélné ose spalovací komory, vyznačující se tím, že obložení je upraveno také na té části délky stěny (20) spalovací komory (2), která navazuje na dno (22) spalovací komory (2), a žhavicí oblast (44) žhavicí svíčky (4) je uspořádána ve vyhloubeném prostoru (50) obložených částí (36, 38), přičemž tento vyhloubený prostor (50) je spojen prostřednictvím otevřeného přechodového otvoru (52) s vnitřkem spalovací komory (2).

2. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že žhavicí svíčka (4) je uspořádána v podstatě v tangenciálním směru relativně vzhledem ke stěně (20) spalovací komory (2).

3. Hořák podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obložení je vytvořeno obloženou částí (38) dna (22) spalovací komory (2) a čelní plochou na ní navazující, v podstatě válcovou obloženou částí (36) stěny (20) spalovací komory (2), a vyhloubený prostor (50) je vytvořen v kotoučové podobě v podstatě místním vynecháním materiálu v obložené části (38) dna (22) spalovací komory (2).

4. Hořák podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že obložení je vytvořeno obloženou částí (38) dna (22) spalovací komory (2) a čelní plochou na ní navazující, v podstatě válcovou obloženou částí (36) stěny (20) spalovací komory (2), a otevřený přechodový otvor (52) je vytvořen v kotoučové podobě v podstatě místním vynecháním materiálu v obložené části (38) dna (22) spalovací komory (2).

5. Hořák podle jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že otevřený přechodový otvor (52) je při pohledu v axiálním směru koncové oblasti spalovací komory (2) vytvořen v podstatě ve tvaru kruhového úseku.

6. Hořák podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že žhavicí svíčka (4) je vytvořena jako kolíčková žhavicí svíčka.

7. Hořák podle jednoho z nároků laž6, vyznačující se tím, že obložení má obloženou část (38) dna (22) spalovací komory (2) z kovové příze.

8. Hořák podle jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že obložení má obloženou část (36) stěny (20) spalovací komory (2) z keramiky.