燃烧室结构组合件的制作方法

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合件。

背景技术：

这样的利用燃料、例如柴油或汽油、亦即尤其是液体的燃料例如作为停车采暖装置或辅助加热器运行的车辆加热器用于加热要引入车辆内部空间中的空气或在内燃机的冷却剂回路中循环的液体的冷却剂。因为对于这样的车辆加热器通常只有较少的结构空间可供使用，所以车辆加热器必须紧凑地构造，尽管如此对此能够提供需要的加热功率。为了在足够高的效率时实现这一点，这样的车辆加热器以非常高的燃烧温度运行，这虽然一方面确保提供大的热能，然而另一方面导致高的氮氧化物排放。

技术实现要素：

本发明的任务是，设置一种用于燃料运行的车辆加热器的燃烧室结构组合件，其在紧凑的结构型式情况下实现在减少的氮氧化物排放情况下的高的加热功率。

按照本发明，该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合件解决，其具有：沿壳体纵轴线方向细长延伸的燃烧室壳体，所述燃烧室壳体包括径向向外限定燃烧室的燃烧室周壁和轴向限定燃烧室的燃烧室底部；以及通过多个穿透开口朝燃烧室敞开的燃烧用空气输送容积部，此外具有冷却介质输送布置结构，以用于输送液体的冷却介质至燃烧用空气输送容积部。

通过将液体的冷却介质、例如水引入引导至燃烧室的燃烧用空气中，基于通过液体的冷却介质提供的高的蒸发焓，实现在燃烧室或连接到其上的并且例如在焰管中形成的容积范围的区域中的燃烧温度的降低。燃烧温度的降低导致排气中的减少的氮氧化物份额，但原则上降低车辆加热器的效率，因为在热交换器装置中与要加热的介质置于热的相互作用中的排气具有对应较小的温度。然而因为在按照本发明构造的燃烧室结构组合件中，离开燃烧室或焰管的排气运输冷却介质蒸汽并且这样的热蒸汽具有比干燥的烟气显著较高的传热系数，所以运输冷却介质蒸汽的排气可以在热交换器装置中将显著更多热量传输给要加热的介质，由此补偿燃烧温度的通过引入液体的冷却介质导致的降低。

为了能够实现靠近燃烧室引入液体的冷却介质，提出，设置在外面包围燃烧室周边壁的外周边壁，其中，在燃烧室周边壁和外周边壁之间形成燃烧用空气输送容积部的燃烧用空气输送室并且燃烧用空气输送室通过穿透开口的至少一部分朝燃烧室敞开，并且冷却介质输送布置结构具有至少一个冷却介质输送管路，以用于将液体的冷却介质释放到燃烧用空气输送室中。尤其是可以在此设置为，冷却介质输送管路通入燃烧用空气输送室中。

冷却介质输送管路可以具有至少一个朝燃烧用空气输送室敞开的冷却介质释放开口。

为了分布要引入的液体冷却介质提出，在冷却介质输送管路的延伸到燃烧用空气输送室中的管路区段的一个端部上设置包括至少一个、优选多个冷却介质释放开口的冷却介质释放喷嘴。

在此，管路区段可以基本上沿壳体纵轴线的方向延伸。

在一种备选的设计型式中，为了冷却介质到燃烧室中的均匀的引入可以设置为，燃烧用空气输送室至少局部地径向在外面包围燃烧室，并且冷却介质输送管路具有在燃烧用空气输送室中沿周向至少局部地围绕燃烧室周边壁延伸的管路区段，其中，在管路区段中设置至少一个、优选多个冷却介质释放开口。

冷却介质均匀的引入可以通过如下方式辅助，即，设置多个冷却介质释放开口，并且冷却介质释放开口沿管路区段沿周向相继地设置。

至少一个、优选每个冷却介质释放开口可以设置在管路区段的轴向朝向燃烧室底部的侧上。从冷却介质输送管路释放的冷却介质在此基本上相反于环流该管路的燃烧用空气的流动方向释放到燃烧用空气中，从而已经在该过程中进行液体的冷却介质在燃烧用空气中的分布。备选或附加地可以设置为，至少一个、优选每个冷却介质释放开口设置在管路区段的与燃烧室底部轴向背离的侧上。从这样取向的冷却介质释放开口释放的冷却介质由环流冷却介质输送管路的燃烧用空气有效率地一起引导并且朝燃烧室方向引导。

为了馈给冷却介质，冷却介质输送布置结构可以具有冷却介质泵，以用于从冷却介质贮器中输送液体的冷却介质至燃烧用空气输送容积部。

在燃烧室结构组合件作为所谓的蒸发器燃烧器的设计中，燃烧室底部可以具有多孔的蒸发器介质和将液体燃料引导至多孔的蒸发器介质的燃料输送管路。

本发明此外涉及一种车辆加热器，其具有按照本发明构造的燃烧室结构组合件。

氮氧化物排放的进一步减少可以在一种有利的进一步构成中由此实现，即，在排气流容积部中设置可由排气环流的还原催化器布置结构、例如scr催化器布置结构，并且冷却介质输送布置结构构成用于输送作为液体的冷却介质的还原剂。因此不只利用通过还原剂的蒸发降低的火焰温度的效果，而且也利用在使用该蒸发的并且在排气流中输送的还原剂的情况下在scr催化器布置结构中进行的选择性的催化还原，以便引起在排气中的氮氧化物份额的实质减少。

为了在此利用在车辆加热器中可供使用的结构空间，提出，在燃烧室结构组合件和热交换器壳体之间形成提供排气流容积部的至少一部分的排气流空间，并且还原催化器布置结构设置在排气流空间中。

此外可以为了在排气流容积部中的排气处理设置氧化催化器布置结构。

为了简单可构造的紧凑的结构型式在此提出，还原催化器布置结构集成到氧化催化器布置结构中。这例如可以由此实现，在氧化催化器布置结构的基体的表面区域上施加还原催化器布置结构的催化器材料。

附图说明

接着参考附图说明本发明。其中：

图1示出用于燃料运行的车辆加热器的燃烧室结构组合件的纵剖面视图；

图2示出冷却介质释放喷嘴的纵剖面视图；

图3示出沿图2的观察方向iii的图2的冷却介质释放喷嘴；

图4示出沿图2的观察方向iv的图2的冷却介质释放喷嘴；

图5示出燃烧室结构组合件的一种备选的设计型式的对应于图1的视图；

图6示出沿图5的观察方向vi的图5的燃烧室结构组合件；

图7示出图5的燃烧室结构组合件的冷却介质输送管路；

图8示出沿图7的观察方向viii的图7的冷却介质输送管路；

图9示出包括如在图1中示出的燃烧室结构组合件的车辆加热器。

具体实施方式

在图1中，总体以12表示用于燃料运行的车辆加热器10的燃烧室结构组合件。燃烧室结构组合件12具有燃烧室壳体14，所述燃烧室壳体沿壳体纵轴线l的方向细长延伸并且具有径向向外限定燃烧室16的燃烧室周边壁18。在燃烧室周边壁18上固定燃烧室底部20。所述燃烧室底部轴向限定燃烧室16并且在支架布置结构22上具有多孔的蒸发器介质24、例如金属编织层、泡沫陶瓷或类似物。

燃料泵26、例如计量泵将液体的燃料从燃料贮器28通过燃料输送管路30输送到多孔的蒸发器介质24中。在多孔的蒸发器介质24中，液态输送的燃料通过毛细输送作用分布并且在朝向燃烧室16的表面上作为燃料蒸汽朝燃烧室方向释放。

对燃烧室周边壁18径向在外面、亦即在其外侧上进行包围的外周边壁32在燃烧室壳体14上例如通过焊接固定并且与燃烧室周边壁18一起限定总体以36表示的燃烧用空气输送容积部的对燃烧室周边壁优选在其整个周边区域上进行环状包围的燃烧用空气输送室34。燃烧用空气鼓风机37、例如侧向通道鼓风机将燃烧用空气输送到燃烧用空气输送容积部36中并且借此输送到包围燃烧室周边壁18的燃烧用空气输送室34中。在燃烧用空气输送室34的区域中，在燃烧室周边壁18中设置多个穿透开口38，穿过所述穿透开口，具有沿壳体纵轴线l的主要的流动方向分量的燃烧用空气可以径向向内流入燃烧室16中并且在那里与燃料蒸汽混合，以便提供可点火的或可燃烧的混合物。所述混合物可以通过在图1中未示出的点火机构点火，以便以该方式开始在燃烧室结构组合件12中的燃烧。在该燃烧中在燃烧室中产生的并且离开燃烧室的排气穿过在火焰隔板42中的开口40进入焰管44中，所述焰管连接到燃烧室周边壁18中，在示出的设计示例中借此集成地构成。离开焰管44的排气可以在图1中未示出的热交换器装置中将热量传输到要加热的介质、例如要引入车辆内部空间中的空气或在车辆的内燃机的冷却剂回路中循环的液体冷却剂上，然后所述排气喷出至环境。

在图1中示出的燃烧室结构组合件10中，设置总体地以46表示的冷却介质输送布置结构，通过所述冷却介质输送布置结构，一旦在燃烧运行开始之后在燃烧室16中的燃烧已稳定，则液体的冷却介质、例如脱矿质的或蒸馏的水可以馈给到燃烧用空气输送容积部36、尤其是燃烧用空气输送室34中。冷却介质输送布置结构46具有输送来自冷却介质贮器48的液体的冷却介质的冷却介质泵50。所述冷却介质泵将冷却介质输送到冷却介质输送管路52中。冷却介质输送管路52的大致沿壳体纵轴线l的方向延伸到燃烧用空气输送室34中的管路区段54在其端部上具有总体地以56表示的冷却介质释放喷嘴。该在图2至4中较详细地示出的冷却介质释放喷嘴56具有多个冷却介质释放开口58，穿过所述冷却介质释放开口，在冷却介质输送管路52中流动的液体的冷却剂释放并且因此引入在燃烧用空气输送室34中流动的燃烧用空气中。

首先以液体的形式引入燃烧用空气中的液体的冷却剂部分已经在燃烧用空气流入燃烧室16之前、亦即在燃烧用空气输送室34中、部分在引入燃烧室16中之后蒸发。因为外周边壁32也通过在燃烧室16中进行的燃烧过程同样加热，所以已经在燃烧用空气引入燃烧室16中之前对燃烧用空气预热，从而已经在燃烧用空气输送室的区域中辅助液体的冷却介质的蒸发。为此需要的能量从在燃烧室16中进行的燃烧过程取走，从而燃烧温度降低并且与此对应以较小的温度离开燃烧室16或焰管44的、然而运输冷却介质蒸汽的排气朝热交换器装置方向流动。

因为在排气中运输的冷却介质蒸汽具有比干燥的、亦即不运输冷却介质蒸汽的排气显著较高的传热系数，所以尽管存在降低的排气温度，在下游跟随的热交换器装置中实现热量到要加热的介质上的显著更有效率的传输。因此在排气中的通过较小的燃烧温度也降低的氮氧化物份额情况下，基于高的效率能够实现提供高的加热功率。

要指出的是，当然在图1中示出的设计中，冷却介质输送管路52尤其是可以以其通入燃烧用空气输送室34中的管路区段54沿另一个方向延伸。这样所述冷却介质输送管路可以例如具有周向延伸分量并且因此以在其端部上带有的冷却介质释放喷嘴56在合适的定位中结束。也在处于冷却介质释放喷嘴56之前的区域中，管路区段54可以具有一个或多个冷却介质释放开口。

一种备选的设计型式在图5至8中示出。该设计型式关于燃烧室结构组合件的基本构造对应于在先所述的构造，从而可以参阅这些实施方式。

区别在于冷却介质输送管路52的设计。所述冷却介质输送管路在图5至8中示出的设计形式中这样构成，使得在燃烧用空气输送室34中沿周向围绕燃烧室周边壁18延伸的管路区段60连接到例如沿壳体纵轴线l的方向延伸的管路区段54上。冷却介质释放开口62沿周向围绕壳体纵轴线l相继地设置到该管路区段60上。以该方式，实现引入燃烧用空气中的液体的冷却介质在燃烧用空气输送室的环周上更好的分布并且因此也确保冷却介质到燃烧室中的更均匀的引入。

尤其是在图6和8中可看出，在冷却介质输送管路52的管路区段60上，冷却介质释放开口62或其一部分设置在管路区段60的轴向朝向燃烧室底部22的侧上。这表示，冷却介质从所述冷却介质释放开口62沿一个方向释放，所述方向基本上与燃烧用空气在燃烧用空气输送室34中的流动方向相反指向。以这种方式，已经在冷却介质从管路区段60中喷出时，确保与环流管路区段60的燃烧用空气的有效率的混匀。备选或附加地，也可以在管路区段62的与燃烧室底部20背离的侧上设置这样的冷却介质释放开口。

要指出的是，当然管路区段60也可以在燃烧用空气输送室34的较大的周边区域上延伸。管路区段60也可以具有沿壳体纵轴线方向的延伸方向分量，从而管路区段60螺旋状地卷绕。

图9示出燃料运行的车辆加热器64，其中，使用如例如在图1中示出的那样的燃烧室结构组合件10。要指出的是，当然在图5中示出的燃烧室结构组合件也可以在图9中示出的车辆加热器64中使用。

车辆加热器64具有总体地以66表示的包括包围燃烧室结构组合件10的热交换器壳体68的热交换器装置。热交换器壳体68具有与焰管44的轴向敞开的端部对置的底壁70以及对燃烧室结构组合件10在其径向的外侧上进行包围的周边壁72。周边壁72可以例如与燃烧室结构组合件10的包围燃烧室壳体14的外周边壁32一起在支架上固定或与燃烧用空气鼓风机37连接。

在燃烧室结构组合件10、尤其是焰管44和外周边壁32的外侧和热交换器壳体68之间形成总体地以74表示的排气流容积部。从焰管44在其与底壁70轴向对置的敞开的端部上离开的排气a在底壁70上径向向外换向并且到达在周边壁72和焰管44或外周边壁32之间形成的排气流空间76中，所述排气流空间提供总排气流容积部70的一部分。在排气流空间76中，排气a基本上沿壳体纵轴线l的方向从底壁70流动离开并且在此环流在热交换器壳体68的内侧上设置的传热肋78。在此，排气a将热量传输到热交换器壳体68上，所述热交换器壳体可以将该热量或其最大的部分传输到对热交换器壳体68在其外侧上环流的、要加热的介质上。

在排气流空间76中，例如邻接到传热肋78上地轴向或沿流动方向相继地首先设置scr催化器布置结构82并且然后设置氧化催化器布置结构80。排气a环流两个催化器布置结构82、80或依次流经它们并且通过排气流空间76的然后跟随的部分到达排气排出部84。

在车辆加热器64的在图9中示出的设计中，冷却介质输送布置结构46构成用于，将还原剂、亦即例如尿素/水溶液从冷却介质贮器48中通过冷却介质输送管路52引入燃烧用空气输送室34中或总体地引入燃烧用空气输送容积部36中。基于在燃烧用空气输送室34区域中的高的温度，尿素/水溶液非常快速地蒸发并且由燃烧用空气接收并且运输到燃烧室16中。液体的冷却介质的已经在燃烧用空气输送室34中蒸发的份额的大小可以尤其是通过冷却介质输送管路52到燃烧用空气输送室34中的沉入深度的变化来适配。

如已经在先说明的，通过液体的冷却介质的蒸发或在燃烧用空气中的蒸发的或液体的冷却介质的运输，在燃烧室16中进行的燃烧的燃烧温度降低，伴随排气中的已经由此降低的氮氧化物份额。基于在燃烧用空气中运输的尿素/水溶液经受的非常高的温度，出现尿素热解为氨和异氰酸。通过水解，异氰酸然后转化成氨。通常在车辆中为此需要的水解催化器在车辆加热器64的按照本发明的构造中因此是不需要的。

在氧化催化器布置结构80中，排气中的co含量和hc含量可以减少直至指示极限，而通过在scr(选择性的催化还原)-催化器布置结构82中进行的催化还原，一氧化氮或二氧化氮连同在排气中输送的氨转化成氮气和水。离开车辆加热器64的排气流因此具有氮氧化物的进一步降低的份额。

最后要指出，在图9中示出的构造中，scr催化器布置结构82和氧化催化器布置结构80可以在结构上组合，其方式为，用于不同的催化反应要设置的表面涂层施加到一个并且相同的基体上，优选以在图9中示出的顺序沿流动方向，从而首先scr催化器布置结构82并且然后氧化催化器布置结构80再次被环流或流经。