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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammerbaugruppe für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät, umfassend ein eine Brennkammer umgrenzendes Brennkammergehäuse und stromabwärts des Brennkammergehäuses einen zu einem Abgasauslass führenden Abgasströmungsweg, wobei im Abgasströmungsweg oder/und im Abgasauslass eine Katalysatoranordnung vorgesehen ist, und wobei der Katalysatoranordnung eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Katalysatoranordnung zugeordnet ist.
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Eine derartige Brennkammerbaugruppe ist aus der
DE 10 2018 100 216 B3 bekannt. Bei dieser bekannten Brennkammerbaugruppe ist in einem zwischen einem Flammrohr und einem dieses umgebenden Wärmetauschergehäuse gebildeten Bereich eines Abgasströmungswegs anschließend an ein stromabwärtiges Ende von am Wärmetauschergehäuse vorgesehenen Wärmeübertragungsrippen eine Katalysatoranordnung vorgesehen. Um auch in Betriebsphasen, in welchen die Katalysatoranordnung durch diese durchströmendes Abgas nicht derart erwärmt ist, dass die zur Durchführung der katalytischen Reaktion erforderliche Temperatur erreicht ist, einen übermäßigen Schadstoffausstoß zu vermeiden, ist der Katalysatoranordnung eine Heizeinrichtung zur Erwärmung derselben zugeordnet. Die Heizeinrichtung umfasst einen an einer den Wärmeübertragungsrippen zugewandten stromaufwärtigen Seite der Katalysatoranordnung angeordneten elektrisch erregbaren Heizleiter. Bei Erregung des Heizleiters wird dieser erwärmt, und die durch den Heizleiter generierte Wärme wird durch Wärmeleitung auf die Katalysatoranordnung übertragen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Brennkammerbaugruppe derart weiterzubilden, dass bei verringerter Beeinträchtigung der Abgasströmung eine verbesserte Erwärmung der Katalysatoranordnung erreicht werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Brennkammerbaugruppe für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät, umfassend ein eine Brennkammer umgrenzendes Brennkammergehäuse und stromabwärts des Brennkammergehäuses einen zu einem Abgasauslass führenden Abgasströmungsweg, wobei im Abgasströmungsweg oder/und im Abgasauslass eine Katalysatoranordnung vorgesehen ist, und wobei wenigstens einer Katalysatoranordnung eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Katalysatoranordnung zugeordnet ist.
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Bei dieser Brennkammerbaugruppe ist die Heizeinrichtung zur Erwärmung der Katalysatoranordnung vermittels elektromagnetischer Strahlung ausgebildet.
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Die Erwärmung der Katalysatoranordnung durch den Einsatz elektromagnetischer Strahlung vermeidet die Notwendigkeit einer unmittelbaren körperlichen Wechselwirkung einer im Abgasströmungsweg positionierten Heizeinrichtung und der Katalysatoranordnung. Es existieren daher keine Bereiche der Katalysatoranordnung, welche durch die Heizeinrichtung abgeschirmt und somit von Abgas nicht oder nur erschwert durchströmbar sind. Da der zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung vorgesehene Systembereich der Heizeinrichtung nicht unmittelbar im Bereich der Katalysatoranordnung bzw. des Abgasströmungswegs oder des Abgasauslasses positioniert ist bzw. sein muss, ist dieser Systembereich nicht dem Abgas und der durch dieses generierten thermischen bzw. chemischen Belastung ausgesetzt. Dieser Systembereich kann so positioniert werden, dass eine großflächige Bestrahlung der Katalysatoranordnung erreicht wird, so dass eine gleichmäßigere und somit intensivere Erwärmung derselben erhalten werden kann.
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Die Heizeinrichtung kann wenigstens eine Strahlungsquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung und einen Einkoppelbereich zum Einkoppeln der vermittels der wenigstens einen Strahlungsquelle erzeugten elektromagnetischen Strahlung in den Abgasströmungsweg oder/und den Abgasauslass umfassen.
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Für eine effiziente Erwärmung wird weiter vorgeschlagen dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Strahlungsquelle zur Erzeugung von Infrarotstrahlung ausgebildet ist.
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Als besonders effektiv hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, bei welcher wenigstens eine, vorzugsweise jede Strahlungsquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung im Frequenzbereich von 300 MHz bis 300 GHz ausgebildet ist.
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Um eine Abschirmung der durch Strahlung zu erwärmenden Katalysatoranordnung gegen die elektromagnetische Strahlung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Einkoppelbereich wenigstens ein für von der wenigstens einen Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässiges Einkoppelfenster umfasst.
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Bei einer thermisch, chemisch und mechanisch stabilen Ausgestaltung kann wenigstens ein, vorzugsweise jedes Einkoppelfenster mit Quarzglas ausgebildet sein.
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Eine effiziente Bestrahlung der Katalysatoranordnung kann dadurch unterstützt werden, dass wenigstens ein, vorzugsweise jeder Einkoppelbereich ein wenigstens eine Strahlungsquelle von dem Abgasströmungsweg oder dem Abgasauslass trennendes Einkoppelvolumen umfasst. In dem Einkoppelvolumen kann die von einer oder mehreren Strahlungsquellen abgegebene elektromagnetische Strahlung beispielsweise mehrfach reflektiert werden, so dass die elektromagnetische Strahlung gezielt auf die zu erwärmende Katalysatoranordnung gerichtet wird.
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Dabei kann wenigstens ein, vorzugsweise jedes Einkoppelvolumen durch wenigstens ein Einkoppelfenster vom Abgasströmungsweg oder von Abgasauslass getrennt sein.
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Bei der Brennkammerbaugruppe können ein Flammrohr und ein das Flammrohr umgebendes Wärmetauschergehäuse vorgesehen sein, wobei in dem Flammrohr ein Verbrennungsabgas aus der Brennkammer aufnehmender erster Abgasströmungswegbereich und zwischen dem Flammrohr und dem Wärmetauschergehäuse ein an den ersten Abgasströmungswegbereich anschließender und zu dem Abgasauslass führender zweiter Abgasströmungswegbereich vorgesehen sind. Bei derartiger Ausgestaltung der Brennkammerbaugruppe kann die Katalysatoranordnung im zweiten Abgasströmungswegbereich angeordnet sein.
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Für eine verbesserte thermische Wechselwirkung von im Abgasströmungsweg strömendem Abgas können an einer dem zweiten Abgasströmungswegbereich zugewandten Innenseite des Wärmetauschergehäuses im zweiten Abgasströmungswegbereich sich erstreckende Wärmeübertragungsrippen vorgesehen sein. Dabei ist die Katalysatoranordnung vorzugsweise so ausgestaltet, dass sie stromabwärts der Wärmeübertragungsrippen angeordnet werden kann.
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Um bei derartiger Ausgestaltung bzw. Positionierung der Katalysatoranordnung diese ohne Beeinträchtigung durch die Wärmeübertragungsrippen effizient bestrahlen zu können, wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Strahlungsquelle zum Richten der von dieser abgegebenen elektromagnetischen Strahlung auf eine von den Wärmeübertragungsrippen abgewandte stromabwärtige Seite der Katalysatoranordnung angeordnet ist.
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Die elektromagnetische Strahlung kann dabei effizient auf die Katalysatoranordnung gerichtet werden, wenn wenigstens eine, vorzugsweise jede Strahlungsquelle zum Einkoppeln der von dieser abgegebenen elektromagnetischen Strahlung in den Abgasströmungsweg durch eine den zweiten Abgasströmungswegbereich an seinem stromabwärtigen Ende begrenzende Stirnwand angeordnet ist.
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Bei einer weiteren Ausgestaltungsart kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Strahlungsquelle zum Einkoppeln der von dieser abgegebenen elektromagnetischen Strahlung in den Abgasströmungsweg durch den Abgasauslass hindurch angeordnet ist. Diese Positionierung bietet sich dann ein, wenn am stromabwärtigen Endbereich des zweiten Abgasströmungswegbereichs andere Systembereiche der Brennkammerbaugruppe, beispielsweise ein Verbrennungsluftgebläse oder ein Verbrennungsluft zur Brennkammer leitendes Volumen, das Positionieren einer oder mehrerer Strahlungsquellen nicht zulassen.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung kann wenigstens eine, vorzugsweise jede Strahlungsquelle zum Richten der von dieser abgegebenen elektromagnetischen Strahlung auf eine den Wärmeübertragungsrippen zugewandte stromaufwärtige Seite der Katalysatoranordnung angeordnet sein. Bei dieser Ausgestaltung können die Wärmeübertragungsrippen dazu genutzt werden, die elektromagnetische Strahlung durch ein- oder mehrfache Reflexion gezielt auf die stromaufwärtige Seite der Katalysatoranordnung zu richten.
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Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass wenigstens eine, vorzugsweise jede Strahlungsquelle im Bereich einer Bodenwandung des mit einer Umfangswandung und der an diese anschließenden Bodenwandung ausgebildeten Wärmetauschergehäuses angeordnet ist.
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Bei einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe kann der Abgasauslass eine an den Abgasströmungsweg anschließende Auslassleitung umfassen, und die Katalysatoranordnung kann in der Auslassleitung angeordnet sein. Bei dieser Ausgestaltung wird die Katalysatoranordnung von Abgas erst dann durchströmt, wenn dieses beim Strömen entlang des Abgasströmungswegs Wärme auf ein zu erwärmendes Medium übertragen hat und somit bereits abgekühlt ist. Da durch die erfindungsgemäß vorgesehene Bestrahlung der Katalysatoranordnung diese mit hoher Effizienz der eingesetzten Energie erwärmt bzw. auf der erforderlichen Temperatur gehalten werden kann, ist sichergestellt, dass während aller Betriebsphasen der Brennkammerbaugruppe die zur Durchführung der katalytischen Reaktion erforderliche Temperatur im Bereich der Katalysatoranordnung erreicht wird.
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Bei dieser Ausgestaltung kann wenigstens eine, vorzugsweise jede Strahlungsquelle zum Einkoppeln der von dieser abgegebenen elektromagnetischen Strahlung in die Auslassleitung angeordnet sein.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine schematische Längsschnittansicht einer Brennkammerbaugruppe eines brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgeräts;
- 2 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart einer Brennkammerbaugruppe;
- 3 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart einer Brennkammerbaugruppe;
- 4 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausgestaltungsart einer Brennkammerbaugruppe.
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In 1 ist eine Brennkammerbaugruppe für ein brennstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät allgemein mit 10 bezeichnet. Die Brennkammerbaugruppe 10 umfasst ein Brennkammergehäuse 12 mit einer Umfangswandung 14 und einer Bodenwandung 16. Die Umfangswandung 14 und die Bodenwandung 16 umgrenzen eine Brennkammer 18, in welche durch ein nicht dargestelltes Verbrennungsluftgebläse Verbrennungsluft eingespeist wird und in welche durch eine nicht dargestellte Brennstoffpumpe Brennstoff eingespeist wird. Der Brennstoff kann beispielsweise in der Brennkammer verdampft und mit der Verbrennungsluft gemischt werden, um ein verbrennungsfähiges Gemisch zu erzeugen bzw. zu verbrennen.
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In einem beispielsweise an die Umfangswandung 14 des Brennkammergehäuses 12 anschließenden Flammrohr 20 ist ein im Bereich einer Flammblende 22 von der Brennkammer 18 getrennter erster Abgasströmungswegbereich 24 eines allgemein mit 26 bezeichneten Abgasströmungswegs gebildet. Bei der Verbrennung entstehendes Abgas A strömt im Wesentlichen in Richtung einer Gehäuselängsachse L im ersten Abgasströmungswegbereich 24 zu einem axial offenen Ende 28 des Flammrohrs 20.
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Das Flammrohr 20 ist an seiner Außenseite von einem topfartig ausgebildeten Wärmetauschergehäuse 30 umgeben. Das Wärmetauschergehäuse 30 weist eine dem axial offenen Ende 28 des Flammrohrs 20 gegenüberliegende Bodenwandung 32 und eine daran anschließende Umfangswandung 34 auf. Die Umfangswandung 34 kann sich beispielsweise bis in den Bereich der Umfangswandung 14 des Brennkammergehäuses 12 erstrecken. Zwischen der Umfangswandung 34 und dem Flammrohr 20 ist ein zweiter Abgasströmungswegbereich 36 gebildet, der somit eine die Gehäuselängsachse L umgebende ringartige Struktur aufweist. Aus dem Flammrohr 20 bzw. dem darin gebildeten ersten Abgasströmungswegbereich 24 im Bereich des axial offenen Endes 28 austretendes Abgas A wird an der Bodenwandung 32 nach radial außen umgelenkt und strömt somit in den zweiten Abgasströmungswegbereich 36, in welchem es im Wesentlichen einer der Strömungsrichtung im ersten Abgasströmungswegbereich 24 entgegengesetzten Strömungsrichtung strömt und dabei Wärme auf das an seiner Außenseite von dem zu erwärmenden Wärmeträgermedium, beispielsweise Luft oder eine Flüssigkeit, überträgt.
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An seinem von der Bodenwandung 32 des Wärmetauschergehäuses 30 entfernten axialen Ende 38 ist der zweite Abgasströmungswegbereich 36 durch eine Stirnwand 40 begrenzt. Im Bereich der Stirnwand 40 wird das im zweiten Abgasströmungswegbereich 36 strömende Abgas A in Umfangsrichtung umgelenkt zu einem allgemein mit 42 bezeichneten Abgasauslass. Der Abgasauslass 42 umfasst eine Auslassleitung 44, die beispielsweise einen vom Wärmetauschergehäuse 30 bzw. dessen Umfangswandung 34 sich erstreckenden Auslassstutzen 46 und ein daran anschließendes Auslassrohr 48 umfassen kann. Über die Auslassleitung 44 wird das den Abgasströmungsweg 26 verlassende Abgas beispielsweise über einen Schalldämpfer oder dergleichen zur Umgebung hin abgegeben.
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An einer dem Abgasströmungsweg 26 zugewandten Innenseite des Wärmetauschergehäuses 30 sind sich im zweiten Abgasströmungswegbereich 36 erstreckende Wärmeübertragungsrippen 50 vorgesehen. Diese vergrößern die zur Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Oberfläche. Anschließend an die Wärmeübertragungsrippen 50 ist im zweiten Abgasströmungswegbereich 36 eine allgemein mit 52 bezeichnete Katalysatoranordnung vorgesehen. Die Katalysatoranordnung 52 ist zwischen der Umfangswandung 34 des Wärmetauschergehäuses 30 und beispielsweise der Umfangswandung 14 des Brennkammergehäuses 12 oder/und dem Flammrohr 20 gehalten, so dass das im zweiten Abgasströmungswegbereich 36 strömende Abgas A die Katalysatoranordnung 52 durchströmt. Die beispielsweise als Oxidationskatalysator ausgebildete Katalysatoranordnung 52 umfasst ein beispielsweise mit Metallgeflecht oder Metallgewirk aufgebautes Substrat, das an seiner durch die Porenstruktur gebildeten Oberfläche mit katalytisch wirksamen Material beschichtet ist. Auch ein monolithisces, poröses, z. B. mit geschäumtem Material aufgebautes Substrat kann zum Aufbau der Katalysatoranordnung 52 genutzt werden.
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Das die Katalysatoranordnung 52 durchströmende Abgas A verlässt den zweiten Abgasströmungswegbereich 36 zum Abgasauslass 42.
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In Zuordnung zu der Katalysatoranordnung 52 ist eine allgemein mit 54 bezeichnete Heizeinrichtung vorgesehen. Vermittels der Heizeinrichtung 54 kann die Katalysatoranordnung 52 insbesondere in Betriebsphasen, in welchen diese durch das die Katalysatoranordnung 52 durchströmende Abgas A nicht zum Erhalt oder Beibehalt der für die katalytische Reaktion erforderlichen Temperatur erwärmt wird, auf diese Temperatur gebracht bzw. bei dieser Temperatur gehalten werden, so dass insbesondere auch am Beginn des Verbrennungsbetriebs im Wesentlichen keine Phase entsteht, in welcher den Abgasströmungsweg 26 durchströmendes Abgas A nicht einer katalytischen Reaktion unterzogen wird. Die der Katalysatoranordnung 52 zugeordnete Heizeinrichtung 54 ist dazu ausgebildet, die Katalysatoranordnung 52 durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung S zu erwärmen. Dabei kann für einen effizienten Erwärmungsbetrieb vorgesehen sein, dass die elektromagnetische Strahlung Infrarotstrahlung ist, wobei die Frequenz im Bereich zwischen 300 MHz und 300 GHz liegen kann.
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Die Heizeinrichtung 54 umfasst eine außerhalb des Abgasströmungswegs 26 bzw. auch außerhalb des Abgasauslasses 42 positionierte Strahlungsquelle 56, welche dazu ausgebildet ist, die Strahlung mit der gewünschten Frequenz bzw. mit dem gewünschten Frequenzspektrum zu erzeugen. Eine derartige Strahlungsquelle 56, welche insbesondere zur Erzeugung bzw. zur Abgabe von Infrarotstrahlung ausgebildet ist, kann mit sehr kompakter Baugröße mit einer Größe im Bereich einer Kreditkarte bereitgestellt werden und somit im Bereich der Brennkammerbaugruppe angeordnet werden.
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Um die von der Strahlungsquelle 56 abgegebene elektromagnetische Strahlung zur Katalysatoranordnung 52 leiten zu können, ist ein allgemein mit 58 bezeichneter Einkoppelbereich vorgesehen. Der Einkoppelbereich 58 umfasst ein Einkoppelvolumen 60, das von einer die Strahlung S reflektierenden, beispielsweise mit Metallmaterial aufgebauten und die Strahlungsquelle 56 tragenden Wandung 61 umgeben ist, und umfasst ferner in dem in 1 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel im Bereich des Abgasauslasses 42 ein Einkoppelfenster 62. Das Einkoppelfenster 62 ist beispielsweise mit Quarzglas ausgebaut und in eine Wandung der Abgasleitung 44 eingesetzt. Durch das Einkoppelfenster 62 hindurch gelangt die von der Strahlungsquelle 56 abgegebene elektromagnetische Strahlung S in den Bereich des Abgasauslasses 42 und des zweiten Abgasströmungswegbereichs 36. Da im Allgemeinen der Abgasauslass 42 und das Wärmetauschergehäuse 30 sowie auch die Umfangswandung 14 des Brennkammergehäuses 12 und das Flammrohr 20 mit Metallmaterial aufgebaut sind, wird die Strahlung S auch an diesen Systembereichen reflektiert und gelangt somit in den Bereich der von den Wärmeübertragungsrippen 50 abgewandt positionierten stromabwärtigen Seite 64 der Katalysatoranordnung 52. An dieser stromabwärtigen Seite 64 wird die Katalysatoranordnung 52 durch die elektromagnetische Strahlung S großflächig und sehr gleichmäßig erwärmt, ohne dass durch irgendwelche Systembereiche der Heizeinrichtung 54 die Durchströmbarkeit der Katalysatoranordnung 52 beeinträchtigt ist. Alle insbesondere thermisch sensiblen Systembereiche der Heizeinrichtung 54 liegen außerhalb des Abgasströmungswegs 26 bzw. des Abasauslasses 42 und sind somit dem thermisch und chemisch stark belastenden Abgas A nicht ausgesetzt. Es sind auch keine Bauteile erforderlich, welche beispielsweise elektrische Energie durch den Abgasströmungsweg 26 oder den Abgasauslass 42 hindurch in Richtung zur Katalysatoranordnung 52 leiten.
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Durch die Erwärmung der Katalysatoranordnung 52 vermittels elektromagnetischer Strahlung S wird aufgrund der erreichbaren Wärmestromdichte nicht nur eine sehr gleichmäßige, sondern auch eine sehr intensive Erwärmung der Katalysatoranordnung 52 erreicht, wobei bei Aktivierung der Heizeinrichtung 54 diese Erwärmung nahezu verzögerungsfrei einsetzt. Aufgrund der Möglichkeit, eine sehr hohe Energiedichte zu erreichen bzw. in die Katalysatoranordnung 52 einzuleiten, besteht auch die Möglichkeit vermittels der Heizeinrichtung 54 die Katalysatoranordnung 52 so stark zu erwärmen, dass darin gebildete Rußablagerungen ausreichend erhitzt und damit abgebrannt werden können.
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Eine alternative Ausgestaltungsform der Brennkammerbaugruppe 10 ist in 2 dargestellt. Diese entspricht hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus und auch der Positionierung der Katalysatoranordnung 52 dem vorangehend mit Bezug auf die 1 beschriebenen Aufbau, so dass auf diese Ausführungen verwiesen werden kann.
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Ein Unterschied ist in der Ausgestaltung und der Positionierung der Heizeinrichtung 54 zu erkennen. Diese ist dazu ausgebildet, die elektromagnetische Strahlung über die den zweiten Abgasströmungswegbereich 36 axial begrenzende Stirnwand 40 in Richtung zur Katalysatoranordnung 52 einzukoppeln. Ferner weist die Heizeinrichtung 54 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Strahlungsquellen 56 auf. Jeder Strahlungsquelle 56 ist ein Einkoppelbereich 58 jeweils mit einem Einkoppelvolumen 60 und einem Einkoppelfenster 62 zugeordnet. Vermittels der Mehrzahl von Strahlungsquellen 56 wird es möglich, über den Umfang verteilt eine noch gleichmäßigere Bestrahlung der Katalysatoranordnung 52 an ihrer stromabwärtigen Seite 64 zu gewährleisten.
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Eine weitere Abwandlung der Brennkammerbaugruppe ist in 3 dargestellt. Auch diese Brennkammerbaugruppe 10 entspricht hinsichtlich des grundsätzlichen Aufbaus dem vorangehend mit Bezug auf die 10 beschriebenen Aufbau. Anders als bei den Ausgestaltungsformen der 1 und 2, ist bei der Ausgestaltungsform der 3 die Heizeinrichtung 54 derart angeordnet und ausgebildet, dass die Katalysatoranordnung 52 an ihrer den Wärmeübertragungsrippen 50 zugewandten stromaufwärtigen Seite 66 bestrahlt wird. Dazu kann in Zuordnung zu der beispielsweise einzigen Strahlungsquelle 56 an der Bodenwandung 32 ein die Bodenwandung 32 beispielsweise vollständig überdeckendes Einkoppelvolumen 60 des Einkoppelbereichs 58 vorgesehen sein. Jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Wärmeübertragungsrippen 50 kann ein Einkoppelfenster 62 des Einkoppelbereichs 58 vorgesehen sein, so dass in dem Bereich zwischen unmittelbar benachbarten Wärmeübertragungsrippen 50 die Strahlung S in den Abgasströmungsweg 26 eingekoppelt werden kann und durch Reflexion an den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Wärmeübertragungsrippen 50 bzw. auch der Innenumfangsfläche der Umfangswandung 34 bzw. der Außenumfangsfläche des Flammrohrs 20 in Richtung zur stromaufwärtigen Seite 66 der Katalysatoranordnung 52 geleitet werden kann, wobei die einander gegenüberliegenden und die elektromagnetische Strahlung S reflektierenden Oberflächen nach Art eines Hohlleiters die ggf. mehrfach reflektierte elektromagnetische Strahlung S zur Katalysatoranordnung 52 leiten.
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Eine weitere Abwandlung der Brennkammerbaugruppe 10 ist in 4 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung ist die Katalysatoranordnung 52 im Abgasauslass 42, insbesondere dem an den Auslassstutzen 46 anschließenden Auslassrohr 48 der Auslassleitung 44 angeordnet. In der Auslassleitung 44 ist ein Einkoppelfenster 62 des der Strahlungsquelle 56 zugeordneten Einkoppelbereichs 58 vorgesehen, so dass die durch das Einkoppelvolumen 60 hindurch in den Abgasauslass 42 eingekoppelte elektromagnetische Strahlung S auf die stromaufwärtige Seite 66 der Katalysatoranordnung 52 gerichtet wird und somit die Katalysatoranordnung 52 effizient erwärmt. Diese Ausgestaltung, bei welcher die Heizeinrichtung 54 beispielsweise abhängig von der Umgebungstemperatur auch während des normalen Verbrennungsbetriebs zu aktivieren ist, um die Katalysatoranordnung 52 ausreichend warm zu halten, eignet sich besonders für den Einsatz in Hybridfahrzeugen oder bei brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizungen in vollelektrischen Fahrzeugen, welche über eine höhere Batteriekapazität zur Versorgung auch der Heizeinrichtung 54 mit elektrischer Energie verfügen.
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Es ist abschließend darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich verschiedene der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsformen miteinander kombiniert werden können. So können beispielsweise Strahlungsquellen 56 der Heizeinrichtung 54 so positioniert sein, dass die Katalysatoranordnung 52 sowohl an ihrer stromaufwärtigen Seite 66, als auch an ihrer stromabwärtigen Seite 64 erwärmt wird. Beispielsweise kann die in 3 dargestellte Ausgestaltungsform kombiniert werden mit der Ausgestaltungsform der 1 oder/und der Ausgestaltungsform der 2. Auch ist es möglich, dass sowohl im zweiten Abgasströmungswegbereich 36, als auch im Abgasauslass 42 jeweils eine Katalysatoranordnung 52 angeordnet ist, so dass beispielsweise die Ausgestaltungsform der 4 mit einer oder mehreren der Ausgestaltungsformen der 1 bis 3 kombiniert werden kann. In diesem Falle können funktional unterschiedliche Katalysatoranordnungen 52 eingesetzt werden, um verschiedenen katalytische Reaktionen durchzuführen. Auch könnte eine der Katalysatoranordnungen 52 in Form eines Rußpartikelfilters ausgebildet sein bzw. einen Rußpartikelfilter bereitstellen.
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Bei Aufbau der Brennkammerbaugruppe 10 mit mehreren Katalysatoranordnungen 52 kann beispielsweise nur einer der Katalysatoranordnungen 52 eine Heizeinrichtung 54 zugeordnet sein, so dass beispielsweise in der Startphase des Verbrennungsbetriebs durch Erwärmung dieser Katalysatoranordnung 52 die Durchführung einer katalytischen Reaktion des in dieser Betriebsphase entstehenden Abgases A gewährleistet ist. Eine oder mehrere nicht in Zusammenwirkung mit einer Heizeinrichtung 54 vorgesehene Katalysatoranordnungen 52 können ihre katalytische Wirksamkeit dann entfalten, wenn im Verbrennungsbetrieb durch das diese durchströmende Abgas A deren Temperatur ausreichend angehoben wurde.
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Die Erfindung betrifft auch ein mit einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe 10 aufgebautes Fahrzeugheizgerät.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018100216 B3 [0002]
