DE3244405C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufbereitung eines Gemisches aus flüssigem Brennstoff und Brennluft für eine motorunabhängige Fahrzeugheizung, mit einem Brennkammervorraum, der mit der Brenn­ kammer der Heizung zusammenwirkt, mit einer Zündeinrichtung für das Gemisch und mit einem Ultraschallzerstäuber mit einem Schwingteller zur Brennstoffzerstäubung, auf den der Brennstoff aufbringbar ist.

Bei motorunabhängigen Heizgeräten ist eine gute Gemischaufbereitung zur Zündung und Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches besonders wichtig, weil naturgemäß von ihr die Betriebsfähigkeit des Heizgerätes abhängt. An solche Heizgeräte werden insbesondere die Forderungen gestellt, daß sie in einem großen Temperaturbereich betriebsfähig sind und mit möglichst geringem Stromverbrauch betrieben werden können, da die Stromversorgung aus der fahrzeugeigenen Batterie erfolgt. Ferner besteht die Forderung, daß die relativ geringen Brennstoff­ mengen zuverlässig zugeführt und mit einem entsprechenden Verbren­ nungs- bzw. Startluftanteil für den Betrieb aufbereitet werden.

Aus der DE 24 50 801 B2 ist eine gattungsgemäße Einrichtung bekannt, bei der durch eine entsprechende Gebläseluftzuführung unmittelbar am Ort der Vernebelung eine große Menge Ölnebel weggeführt werden kann und gleichzeitig eine intensive Mischung des Ölnebels mit der Gebläseluft zu einem Aerosol stattfindet und bei der die Ölzufuhr über eine unmittelbar in das Zentrum des Schwing­ tellers des Ultraschallzerstäubers reichende Leitung erfolgt, wäh­ rend die Mischluft im Bereich des Schwingtellers zentripedal zugeführt wird.

Eine solche Gemischaufbereitung ist sehr aufwendig, da sie neben einem Gebläseteil einen gesonderten Zerstäuberabschnitt mit einem nach­ folgenden Mischabschnitt vor der eigentlichen Brennkammer, in der das zündfähige Gemisch gezündet wird, benötigt. Der Zerstäuberabschnitt weist dabei einen komplizierten Aufbau mit drei unterschiedlichen Luftführungen auf. In Heizungen für Kraftfahrzeuge, bei denen bei engen Einbauverhältnissen mit geringen Brennstoffmengen regelbar gute Heizleistungen erzielt werden sollen, ist eine solche Anordnung, da zu platzaufwendig, nicht geeignet.

Aus der GB-PS 11 15 154 ist eine auch für Fahrzeuge geeignete Heizung bekannt, bei welcher der Brennstoff mittels eines Ultraschallzerstäu­ bers ohne Schwingteller zerstäubt wird. Bei dieser bekannten Anordnung erfolgt die Brennstoffzuführung durch eine Bohrung im Horn des Ultra­ schallschwingers und die Abstrahlung in die parallel zum Horn des Ultraschallschwingers zugeführte Mischluft. Die Zündung erfolgt in Axialrichtung im Abstand vor dem Ende des Ultraschallschwingerhorns. Diese Anordnung weist den Nachteil auf, daß die Zerstäubungsfläche klein ist und daß Brennstofftröpfchen am Ende des Schwingerhorns abtropfen können, ferner, daß die Zünd­ elektroden von dem Gemisch unmittelbar angeblasen werden, weshalb eine hohe Zündenergie und damit ein höherer Strombedarf erforderlich ist. Gerade der letztgenannte Nachteil ist für motorunabhängige Heizungen in Fahrzeugen gravierend, da diese Heizungen über die oft schwache Bordbatterie bei zudem unterschiedlicher Spannung betrieben werden. Außerdem weist diese Anordnung den Nachteil einer schnelleren Ver­ kokung der Zündeinrichtung auf.

Man hat gemäß der auf eine prioritätsältere Anmeldung zurück­ gehenden DE-OS 33 18 054 bereits versucht, die Zündeinrichtung vor der direkten Anblasung zu schützen und hat sie, bei Brennstoff­ zufuhr durch das Horn eines Ultraschallzerstäubers, über einem Schwingteller seitlich der Gemischaufbereitung angeordnet und durch eine in der Brennkammer angeordneten Wand abgegrenzt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß ein Betrieb im Brennstoffbereich von etwa 0,3 l/h bis 2,5 l/h bei geringem Stromver­ brauch der Zündeinrichtung gewährleistet ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Anspruches 1. Mit dieser Einrichtung ist es möglich, geringe Mengen Brennstoff von etwa 0,3 l/h bis 2,5 l/h so aufzubereiten, daß eine zuverlässige Zündung erfolgen kann, wobei ein geringer Stromverbrauch sich als besonderer Vorteil ergibt. Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist der aus zwei keramischen Scheiben mit dazwischenliegendem gemeinsamen elektrischen Kontakt und in Richtung Schwingteller einer Flanschplatte und nachfolgendem Über­ tragungselement zum Schwingteller bestehende Ultraschallschwinger mit seiner Flanschplatte in einem auf dem Brennkammervorraum angesetzten Tragteil eingespannt. Hiermit ist eine besonders gute Einspannung des Ultraschallschwingers erreicht, was zum Betrieb des Schwingers wichtig ist. Es hat sich dabei als vorteilhaft herausgestellt, daß die Brenn­ stoffzufuhr zu dem Ultraschallschwinger über einen in dem Brennkammer­ vorraum ragenden völlig unproblematischen Stutzen erfolgt, wobei der Brennstoff über eine Dosierpumpe zugeführt und auf den Schwingteller gespritzt wird.

Dieser in den Brennkammervorraum ragende Stutzen ist gemäß einer Weiterführung der Erfindung gegenüber dem Schwingteller unter einem Winkel < 90°, vor­ zugsweise 40°-50°, geneigt angeordnet. Damit wird eine sichere Auf­ spritzung auf den Schwingteller erreicht und ein Abtropfen des Brenn­ stoffes aus dem Stutzen vermieden.

Durch die vorgeschlagene Anordnung des Stutzens wird außerdem erreicht, daß der Nebel, d. h. das aufberei­ tete Brennstoff/Luft-Gemisch, der zur Zündung erforderlichen Zündkerze in einer beruhigten Zone zugeführt wird, was den Zündvorgang besonders sicher und zuverlässig sein läßt. Es wird die zur Gemischbildung er­ forderliche Brennkammervorraumluft (Vorkammerluft) über das Tragteil, an dessen einem Ende der Ultraschallschwinger eingespannt ist, zuge­ führt. Hierzu bildet das Tragteil einen Kanal, in dessen Achse das Übertragungselement des Ultraschallschwingers liegt und der von der Vorkammerluft durchströmt wird. Durch das Umströmen des Schwingtellers beim Austritt der Vorkammerluft in den Brennkammervorraum ergeben sich für die Gemischaufbereitung besonders günstige Verhältnisse, die u. U. noch durch die Geometrie des Schwingtellers verbessert oder eventuel­ len Sonderheiten angepaßt werden können.

In der Zeichnung ist ein Aus­ führungsbeispiel der Erfindung dargestellt und wird im folgenden be­ schrieben:

Diese Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Einrichtung zur Ge­ mischaufbereitung mit "Geradeauszerstäubung", d. h. mit Zerstäubung des Brennstoffes in Achsrichtung des Brennkammervorraumes 9, der an die Brennkammer 13 tangential angeschlossen ist. Die Zündkerze 11 ragt unter einem Winkel von 40° in den Brennkammervorraum 9. Durch die Luftführung im Raum 9 mit bestimmter Luftgeschwindigkeit und Luftmenge wird das Brennstoff/Luft-Verhältnis bestimmt, das von der Zündkerze 11 gezündet wird. An den Raum 9 ist ein Tragteil 8 angesetzt. Dieses ist in seinem oberen Abschnitt mit einem Gewinde versehen zum Aufschrauben des Klemmelementes 14, über dem ein aus nichtmetallischem Werkstoff bestehender Deckel 15 angeordnet ist.

Zwischen dem Tragteil 8 und dem Klemmelement 14 ist der Ultraschallzerstäuber (-schwinger) 1 mit seiner Flanschplatte 6 eingespannt. Dieser Ultra­ schallschwinger 1 besteht aus zwei keramischen Scheiben 3 und 4, zwischen denen der gemeinsame elektrische Kontakt 5 angeordnet ist, und einem aufgesetzten Stahlteil 16. In Richtung Brennkammer 13 schließt sich an die Flanschplatte 6 das Übertragungselement 7 an, an dem der Schwingteller 2 den Abschluß bildet. Dieser Schwingteller 2 liegt in der Eintrittsebene des Brennkammervorraumes 9. Das Tragteil 8 ist als Rohrstück mit Flansch 17 und auf der anderen Seite mit Gewinde 18 ausgebildet. Über den Innenraum 19 des Tragelementes 8 wird die Vorkammerluft zugeführt, die den Schwingteller 2 umspülend dem Raum 9 zugeführt wird. Das Einbringen des Brennstoffes erfolgt über einen stirnseitig verschlossenen Stutzen 10, in dem eine Brennstoff­ austrittsöffnung 12 derart angebracht ist, daß die Brennstoffabgabe direkt auf den Schwingteller 2 erfolgt.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Aufbereitung eines Gemisches aus flüssigem Brenn­ stoff und Brennluft für eine motorunabhängige Fahrzeugheizung, mit einem Brennkammervorraum (9), der mit der Brennkammer (13) der Heizung zusammenwirkt, mit einer Zündeinrichtung (11) für das Gemisch und mit einem Ultraschallzerstäuber (1) mit einem Schwing­ teller (2) zur Brennstoffzerstäubung, auf den der Brennstoff auf­ bringbar ist, gekennzeichnet durch die Merkmale:

• - Der Schwingteller (2) des Ultraschallzerstäubers (1) liegt in der Eintrittsebene des Brennkammervorraumes (9), in den die Zündeinrichtung (11) ragt,
• - die Brennstoffzufuhr erfolgt über einen in den Brennkammer­ vorraum (9) ragenden Stutzen (10), der stirnseitig verschlossen ist und eine auf den Schwingteller (2) gerichtete Brennstoff­ austrittsöffnung (12) aufweist,
• - die in Axialrichtung des Ultraschallzerstäubers (1) und des Brennkammervorraumes (9) zugeführte Brennluft umspült als Vorkammerluft den Schwingteller (2).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Brennkammervorraum (9) ragende Stutzen (10) gegenüber dem Schwing­ teller (2) unter einem Winkel < 90°, vorzugsweise 40°-50°, ange­ ordnet ist.