Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkammerbaugruppe für ein
Heizgerät, insbesondere Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Gehäuse mit
einer Gehäusewandung und einer Brennstoffzuführung durch die Gehäusewandung
hindurch.
Bei brennstoffbetriebenen Fahrzeugheizgeräten, die als Standheizung bzw.
als Zuheizer in Fahrzeugen oder Anhängern einzubauen sind, hängt die
Einbaulage derselben im Allgemeinen vom speziellen Fahrzeugtyp ab.
Unabhängig von der Einbaulage sollten jedoch die Heizleistung, die Geräuschemission
und die Abgasemission gleichbleibend sein. Bei Verdampferbrennern,
bei welchen der Brennstoff über ein poröses Verdampfermedium
in eine Brennkammer abgegeben wird, besteht das Problem, dass
durch Verändern der Einbaulage die Einleitung des Brennstoffs in dieses
poröse Verdampfermedium beeinträchtigt werden kann, da der Brennstoff
sich im Allgemeinen vor Einleitung und nach Einleitung in dieses poröse
Medium schwerkraftbedingt verteilen wird. Eine sehr ungleichmäßige
Verteilung führt zu einer entsprechend ungleichmäßigen Abdampfung von
Brennstoff in die Brennkammer, was zur Folge haben kann, dass die in der
Brennkammer ablaufende Verbrennung zu einer erhöhten Abgasemission
führt, dass das Startverhalten einer derartigen Brennkammer beeinträchtigt
ist und dass eine übermäßige Ablagerung von Verbrennungsrückständen in
der Brennkammer auftritt, was im Extremfall bis zum Ausfall der Brennkammer
führen kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkammerbaugruppe
für ein Heizgerät, insbesondere für ein Fahrzeugheizgerät, bereitzustellen,
bei welcher für eine im Wesentlichen von der Einbaulage unabhängige
Brennstoffverteilung gesorgt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine
Brennkammerbaugruppe für ein Heizgerät, insbesondere Fahrzeugheizgerät,
umfassend ein Gehäuse mit einer Gehäusewandung und einer Brennstoffzuführung
durch die Gehäusewandung hindurch, ein die Gehäusewandung
an der einer Brennkammer zugewandten Seite überdeckendes Brennstoffverteilungselement,
das zusammen mit der Gehäusewandung eine
Brennstoffverteilungskanalanordnung begrenzt, wobei in dem Brennstoffverteilungselement
eine Mehrzahl von Brennstoffeinleitöffnungen ausgebildet
ist zum Leiten von Brennstoff aus der Brennstoffverteilungskanalanordnung
in Richtung zur Brennkammer.
Es wird der Brennstoff also nicht direkt von der Brennstoffzuführung in
Richtung zur Brennkammer abgegeben, sondern es findet eine Vorverteilung
statt, was eine Vergleichmäßigung der Brennstoffeinleitung in die
Brennkammer und somit eine deutlich verbesserte Unabhängigkeit von der
Einbaulage zur Folge hat. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zum
Bilden der Brennstoffverteilungskanalanordnung in der Gehäusewandung
oder/und dem Brennstoffverteilungselement eine nutartige Vertiefung
ausgebildet ist.
Um dafür zu sorgen, dass der durch die Brennstoffzuführung herangeförderte
Brennstoff nicht direkt weiter durch zumindest eine der Brennstoffeinleitöffnungen
hindurch zur Brennkammer gelangen kann, wird vorgeschlagen,
dass die Brennstoffzuführung wenigstens eine in die Brennstoffverteilungskanalanordnung
einmündende Brennstoffzuführöffnung in der
Gehäusewandung umfasst und dass die wenigstens eine Brennstoffzuführöffnung
bezüglich der Brennstoffeinleitöffnungen versetzt ist. Hier ist es
besonders vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Brennstoffzuführöffnung
in die Brennstoffverteilungskanalanordnung im Bereich zwischen zwei
Brennstoffeinleitöffnungen einmündet.
Wie bereits vorangehend angeführt, ist die erfindungsgemäße Anordnung
insbesondere dann vorteilhaft, wenn an der der Brennkammer zugewandten
Seite des Brenstoffverteilungselements ein Brennstoff von den Brennstoffeinleitöffnungen
aufnehmendes Verdampfermedium vorgesehen ist. Dieses
Verdampfermedium, im Allgemeinen also poröses Verdampfermedium, kann
beispielsweise Vliesmaterial, Gewebematerial, Gespinstmaterial, Geflechtmaterial,
Schaumkeramikmaterial oder jedwedes Material umfassen, das
aufgrund seiner strukturellen Zusammensetzung oder seiner Porosität für
die Förderung bzw. Verteilung von in dieses eingeleitetem Brennstoff durch
Kapillarwirkung sorgen kann.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass das
Gehäuse topfartig ausgebildet ist mit einer Bodenwandung und einer ringartigen
Umfangswandung, wobei das Brennstoffverteilungselement ringartig
ausgebildet ist und die Umfangswandung des Gehäuses wenigstens
bereichsweise überdeckt.
Um für eine gute Durchmischung des in die Brennkammer abgegebenen
verdampften Brennstoffs mit Verbrennungsluft sorgen zu können, wird
vorgeschlagen, dass an einem von dem Brennstoffverteilungselement nicht
überdeckten Bereich der Umfangswandung wenigstens eine Verbrennungslufteinleitöffnung
ausgebildet ist.
Um die Verdampfung des Brennstoffs zu fördern, was insbesondere das
Startverhalten bei niedrigen Umgebungstemperaturen verbessert, wird
vorgeschlagen, dass das Brennstoffverteilungselement wenigstens einen
Teil einer Heizanordnung bildet oder enthält.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeugheizgerät mit einer erfindungsgemäßen
Brennkammerbaugruppe. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es
zeigt:
- Fig. 1
- eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Brennkammerbaugruppe;
- Fig. 2
- eine Schnittansicht der Brennkammerbaugruppe der Fig. 1,
geschnitten längs einer Linie II-II in Fig. 1.
In den Figuren ist eine erfindungsgemäße Brennkammerbaugruppe mit dem
Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Brennkammerbaugruppe 10 umfasst ein
Gehäuse 12, das im Allgemeinen eine Wandung 14 mit topfartiger Struktur
bildet. Diese Wandung 14 umfasst einen Wandungsboden 16 und an
diesen anschließend eine im Wesentlichen zylindrische bzw. auch ringartige
Umfangswandung 18. An einer eine Brennkammer 20 umgebenden Innenseite
22 der Umfangswandung ist ein ebenfalls zylindrisches bzw. ringartiges
Brennstoffverteilungselement 24 angeordnet, das an der Innenseite
22 der Umfangswandung 18 bündig anliegt und im dargestellten Beispiel
anschließend an die Bodenwandung 16 positioniert ist. In der Umfangswandung
18 ist an deren Innenseite 22 eine beispielsweise durch Ausfräsen
gebildete ringartige Vertiefung 26 vorgesehen, welche einen Brennstoffverteilungskanal
bildet. Durch eine Brennstoffzuführöffnung 28 in der
Umfangswandung 18 kann über eine nicht dargestellte Brennstoffzuführleitung
Brennstoff in diese ringartige Vertiefung 26 eingeleitet werden.
Bezogen auf eine Längsachse L nach radial innen hin ist diese Vertiefung
26 durch das Brennstoffverteilungselement 24 abgeschlossen. Im Brennstoffverteilungselement
24 sind jedoch an mehreren Umfangspositionen
Brennstoffeinleitöffnungen 30 vorgesehen. Der in die Vertiefung 26 bzw. in
den Brennstoffverteilungskanal eingeleitete Brennstoff kann, nachdem er
sich bei relativ geringem Strömungswiderstand in dieser Vertiefung 26 in
Umfangsrichtung um die Längsachse L verteilt hat, durch diese Brennstoffeinleitöffnungen
30 in Richtung zur Brennkammer 20 weiterströmen. Dabei
tritt der durch die Brennstoffeinleitöffnungen 30 hindurchströmende Brennstoff
in ein an der Innenseite 32 des Brennstoffverteilungselements 24
vorgesehenes poröses Verdampfermedium 34 ein. Dieses bedeckt vorzugsweise
die Innenseite 32 des Brennstoffverteilungselements 24 vollflächig,
d.h. es ist im Wesentlichen ebenfalls ringartig ausgebildet und weist die
gleiche axiale Erstreckungslänge auf, wie das Brennstoffverteilungselement
24. Durch die bereits vermittels der Vertiefung 26 vorbereitete Vergleichmäßigung
der Brennstoffeinleitung und weiterhin durch die Verteilung des
flüssigen Brennstoffs in dem Verdampfermedium 34 unter Kapillarwirkung
wird eine sehr gleichmäßige Abgabe des Brennstoffs an der Innenseite 36
des Verdampfermediums 34 in Richtung zur Brennkammer 20 hin erlangt.
Man erkennt in der Fig. 2, dass die Brennstoffzuführöffnung 28 in Umfangsrichtung
an einer Position in die Vertiefung 26 einmündet, die versetzt
ist zu den Brennstoffeinleitöffnungen 30. Es wird somit verhindert, dass
Brennstoff direkt von der Brennstoffzuführöffnung 28 in eine der Brennstoffeinleitöffnungen
30 und dort dann verstärkt in das poröse Verdampfermedium
34 eintritt.
Die Verbrennungsluft wird im dargestellten Beispiel an zwei Bereichen in
die Brennkammer 20 eingeleitet. Zum einen ist im zentralen Bereich der
Bodenwandung 16 eine Verbrennungslufteinleitöffnung 38 vorgesehen,
zum anderen ist in dem nicht durch das Brennstoffverteilungselement 24
überdeckten Bereich 40 der Umfangswandung 18 in Umfangsrichtung
verteilt eine Mehrzahl von Verbrennungslufteinlassöffnungen 42 vorgesehen,
so dass ebenfalls eine sehr gleichmäßige Einleitung der Verbrennungsluft
in die Brennkammer 20 erfolgt. Es sei darauf hingewiesen, dass
selbstverständlich die Verbrennungsluft auch nur im Bereich der Bodenwandung
16 oder auch nur im Bereich der Umfangswandung 18 in die Brennkammer
20 eingeleitet werden kann.
Ferner ist an der Bodenwandung 16 ein beispielsweise in Form eines Glühzündstifts
ausgebildetes Zündorgan 44 vorgesehen, das die zum Starten
der Verbrennung erforderlichen hohen Temperaturen bereitstellen kann.
Auch dieses kann selbstverständlich an anderer Positionierung vorgesehen
sein, beispielsweise auch an der Umfangswandung 18 und durch das
Brennstoffverteilungselement 24 bzw. das Verdampfermedium 34 hindurchragend.
Um insbesondere in der Kaltstartphase, in welcher die Brennkammerbaugruppe
10 durch die ablaufende Verbrennung noch nicht vorerwärmt ist,
die Verdampfung des Brennstoffs beschleunigen zu können, ist es möglich,
im Brennstoffverteilungselement 24 eine Heizanordnung bereitzuhalten,
beispielsweise in Form einer Heizwendel o. dlg., bzw. das Brennstoffverteilungselement
24 als Teil einer derartigen Heizeinrichtung auszubilden, so
dass durch Erregung dieser elektrisch betreibbaren Heizeinrichtung dann
das poröse Verdampfermedium 34 und somit auch der darin enthaltene
flüssige Brennstoff erwärmt werden und somit die Verdampfungsrate
erhöht werden kann.
Es ist selbstverständlich, dass bei der vorangehend beschriebenen Brennkammerbaugruppe
10 verschiedene Änderungen möglich sind, ohne vom
Prinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen. So kann selbstverständlich
die Vertiefung 26 anstelle oder zusätzlich zum Vorsehen derselben in
der Umfangswandung 18 auch an der Außenumfangsseite des Brennstoffverteilungselements
24 vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, dass die
Vertiefung 26 mehrere Vertiefungsabschnitte aufweisen kann, um definiert
den Brennstoff in verschiedene Umfangsbereiche bzw. auch Axialbereiche
zu leiten. Auch ist es möglich, mehrere derartige ringartige Vertiefungen
axial aufeinander folgend bereitzuhalten und diese beispielsweise durch
eine einzige oder durch jeweils separate Brennstoffzuführöffnungen zu
versorgen.
Die in den Figuren dargestellte Brennkammerbaugruppe 10 bzw. ein diese
aufweisendes Heizgerät wird beispielsweise so eingebaut, dass grundsätzlich
die Brennstoffzuführöffnung an der Oberseite liegt. Auch wenn von
einer derartigen Einbaulage beispielsweise nach der einen oder der anderen
Seite in einem Winkelbereich von 90° abgewichen wird, wird weiterhin
durch das Bereithalten der Vertiefung 26 bzw. der Brennstoffeinleitöffnungen
30 für eine sehr gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs gesorgt.
Dies bedeutet, dass bei der Festlegung eines derartigen Gerätes in einem
Fahrzeug eine größere Freiheit besteht, ohne dass dadurch die Gemischbildung
und somit die Verbrennung wesentlich beeinträchtigt wird. All dies
ist bei einem sehr einfachen und somit auch kostengünstigen Aufbau
erreichbar.