DE10120027B4

DE10120027B4 - Heizung mit Verbrennung

Info

Publication number: DE10120027B4
Application number: DE10120027A
Authority: DE
Inventors: Masashi Kariya Takagi; Masakazu Kariya Ozaki; Hirohito Nishio Matsui; Sadahisa Nishio Onimaru; Yuichi Nishio Sakajo; Toshio Kariya Morikawa; Kouji Kariya Mori
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: JP3792116B2; US20010035463A1; US6427924B2; JP2002013706A; DE10120027A1

Abstract

Heizung mit Verbrennung, umfassend
eine Verbrennungskammer,
eine Luftzuführungseinrichtung zum Zuführen von Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer,
eine Kraftstoffzuführungseinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu der Verbrennungskammer und
ein Wärmeaustauschteil für den Wärmeaustausch zwischen Verbrennungsabgas und einem Wärmeaustauschfluid,
wobei die Heizung
einen in der Verbrennungskammer angeordneten Docht (10) mit einer flachen Oberfläche, und
ein Kraftstoffausbreitungsmittel (12, 15, 16a, 21a, 30, 32), zum Ausbreiten des Kraftstoffes von der Kraftstoffzuführungseinrichtung zu dem Docht umfasst, wobei
das Kraftstoffausbreitungsmittel in einem stromaufwärts des Dochtes vorgesehenen Kraftstoffdurchgang angeordnet ist, und eine Fläche (12, 21a) umfasst, in der eine Ausbreitungsnut (15, 30) zum Verteilen des Kraftstoffs über die gesamte flache Oberfläche des Dochts (10) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kraftstoffausbreitungsmittel eine Vielzahl von Ausbreitungsnuten (15) aufweist, die sich radial von der Mitte der Fläche des Kraftstoffausbreitungsmittels aus erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizung mit Verbrennung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 3, 8 und 9.

Eine derartige Heizung ist in DE 37 28 667 A1 beschrieben. Diese Heizung weist in der Verbrennungskammer einen Docht auf, dem von der Kraftstoffzuführeinrichtung auf der der Verbrennungskammer abgewandten Seite Kraftstoff zugeführt wird, wobei auf der Seite der Kraftstoffzuführung am Docht eine Fläche ausgebildet ist, in der ein Raster von Ausbreitungsnuten zum Verteilen des Kraftstoffs vorgesehen ist. Bei dieser Heizung erfolgt die Verbrennung unmittelbar nach der Zündung nicht über die geamte Fläche des Dochts.

Eine andere Heizung dieser Art für ein Kraftfahrzeug ist aus der ungeprüften japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung (Kokai) Nr. 6-16 112 bekannt. Wie in 15 dargestellt ist, weist der Wärmetauscher 1 für eine Heizung eines Personenwagens eine Luftkammer 2 für den Durchtritt von Verbrennungsluft und eine Verbrennungskammer 3 zum Verbrennen eines Luft/Kraftstoff-Gemischs auf. Der Wärmetauscher 1 weist weiter innerhalb der Luftkammer 2 einen Motor 4 und ein Gebläse 5 für die Verbrennungsluft auf, das durch den Motor 4 in Umlauf versetzt wird. Wenn der Motor 4 das Gebläse 5 antreibt, wird Luft in die Verbrennungskammer 3 durch einen Luftdurchtritt 2-1 hindurch eingeführt. Eine Glühkerze 6, deren distales Ende in die Verbrennungskammer 3 vorsteht, ist an der Außenwand des Wärmetauschers 1 angebracht. Ein Fluiddurchtritt 7, durch den hindurch ein Fluid für den Wärmeaustausch strömt, ist innenseitig der Außenwand angeordnet. Eine Kraftstoffpumpe 8 ist getrennt von dem Wärmetauscher 1 angeordnet. Eine Kraftstoffleitung 9 ist in solcher Weise angeordnet, dass sie sich von der Kraftstoffpumpe 8 aus zu der Verbrennungskammer 3 hin erstreckt. Ein planarer Docht 10 ist am Boden 12 der Verbrennungskammer 3 angeordnet und mit dem distalen Ende der Kraftstoffleitung 9 verbunden.

Der von der Kraftstoffpumpe 8 aus zugeführte Kraftstoff wird mittels des Dochts 10 ausgebreitet und mit der Verbrennungsluft, die durch das Gebläse 5 eingeblasen wird, zu einem Luft/Kraftstoff-Gemisch gemischt. Die Glühkerze 6 zündet und verbrennt dieses Luft/Kraftstoff-Gemisch.

Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Wärmetauscher 1 für die Heizung eines Fahrzeugs ist die Kraftstoffleitung 9 in der Mitte des planaren Dochts 10 angeordnet, und es wird der Kraftstoff von dem zentralen Teil des Dochts 10 aus zugeführt. Nach diesem Verfahren sickert jedoch der Kraftstoff in den Docht 10 von der Mitte aus ein, und er verteilt sich allmählich über den gesamten Teil, wie in 16 typischerweise dargestellt ist. Daher nimmt es eine gewisse Zeit in Anspruch, bis der Kraftstoff von dem Docht insgesamt verdampft wird. Dadurch wird die Startzeit des Betriebs des Wärmetauschers für die Beheizung des Fahrzeugs verzögert.

Bei diesem Wärmetauscher ist die Kraftstoffverteilung in dem Docht sogar während einer konstanten Verbrennung mäßig. Dies führt zu einer Ungleichmäßigkeit der Verdampfung des Kraftstoffs. Wenn die Zuführungsmenge des Kraftstoffs groß ist, breitet sich der Kraftstoff gelegentlich aus, indem er durch den Docht strömt.

Bei diesem herkömmlichen Wärmetauscher für die Heizung eines Fahrzeugs ist nur eine Glühkerze 6 in der Nähe des planaren Dochts 10 angeordnet. Der Docht wird durch die Strahlungsenergie der Glühkerze erhitzt, um den Kraftstoff zu verdampfen, und der verdampfte Kraftstoff wird durch die Glühkerze gezündet. Weiter ist die Glühkerze 6 in die Verbrennungskammer 3 eingesetzt, wobei sie in den Verbrennungsgas-Durchtritt ragt. Bei dieser Anordnung der Glühkerze geht etwa die Hälfte der Strahlungsenergie der Glühkerze verloren, es ist eine lange Zeit dafür erforderlich, dass der Kraftstoff von dem Docht aus verdampft wird, und es wird der Start des Betriebs des Wärmetauschers für die Heizung verzögert.

Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Heizung mit Verbrennung ist die Verbrennungskammer in Längsrichtung angeordnet. Eine Heizung mit Verbrennung, bei der die Verbrennungskammer in Querrichtung angeordnet ist, ist ebenfalls bekannt, wie beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 7-215 043 beschrieben ist. Bei dieser herkömmlichen Heizung 1, bei der die Verbrennungskammer 3 quer angeordnet ist (17), breitet sich der von der Kraftstoffleitung 9 aus zu dem Docht 10 zugeführte Kraftstoff als Ganzes infolge Kapillarwirkung aus. Jedoch tropft der Kraftstoff, der nicht vollständig verdampfen kann, allmählich zu dem unteren Teil des Dochts 10 infolge der Schwerkraft. Folglich ist die Dichte des Kraftstoffs am unteren Teil des Dochts hoch, und es bildet der Kraftstoff eine Pfütze. In einem extremen Fall strömt der als Pfütze gesammelte Kraftstoff in die Verbrennungskammer des Verbrennungszylinders aus. Wenn die Kraftstoffpfütze erzeugt wird, dringt der als Pfütze gesammelte Kraftstoff allmählich in den Docht ein, und er breitet sich in diesem aus. Wenn der Kraftstoff in die Verbrennungskammer ausströmt, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis während der Verbrennung angereichert, wodurch eine Beeinträchtigung bzw. Verschlechterung der Abgasemission hervorgerufen wird.

Zur Lösung dieser Probleme macht die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 7-215 043 beschriebene Heizung 1 von einer Bauweise gebraucht, bei der sich der Docht 10 innerhalb der Verbrennungskammer an dem untersten äußeren Umfangsrand erstreckt, wie in 17 dargestellt ist. Bei dieser Bauweise nimmt der Verlängerungsteil 10a des Dochts 10 Strahlungswärme auf, und er wird ständig durch die Flamme der Verbrennungskammer 3 erhitzt. Es wird seine Hitze an den Kraftstoff übertragen, der sich in der untersten Position sammelt. Daher sickert sogar dann, wenn der Kraftstoff, der in den Docht 10 eindringt, jedoch nicht vollständig verdampfen kann, infolge der Schwerkraft nach unten, und er sammelt sich an der untersten Position des Dochts 10. Wird seine Verdampfung begünstigt, kann das Auftreten einer Kraftstoffpfütze verhindert werden, und es kann die Abgabe von nicht-verbranntem Kraftstoff und eine Beeinträchtigung der Abgasemission vermieden werden.

Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Heizung mit Verbrennung wird jedoch die Verdampfung des Kraftstoffs an der untersten Position des Dochts 10, d.h., des Kraftstoffs, der sich an dem untersten Teil der Verbrennungskammer als Pfütze gesammelt hat, begünstigt. Daher ist das Mischen des Kraftstoffs und der Verbrennungsluft zwischen dem oberen und dem unteren Bereich der Verbrennungskammer 3 nicht gleichmäßig. Folglich wird keine vollständige Verbrennung an dem unteren Bereich der Verbrennungskammer erreicht, sodass eine Pfütze erzeugt wird und die Abgasemission beeinträchtigt wird. Weiter breitet sich der Kraftstoff infolge des Einflusses der Schwerkraft nicht in seiner Gesamtheit durch den Docht hindurch aus, sondern es strömt eine größere Menge in Richtung zu dem unteren Bereich. Somit gibt es Probleme, wonach eine lange Zeit dafür notwendig ist, dass der Kraftstoff von dem Docht aus verdampft und es wird der Start des Betriebs der Heizung verzögert.

Aus US 5 722 588 ist weiterhin eine Heizung mit Verbrennung bekannt, die einen Docht und eine Sprühdüse zum Verteilen des Kraftstoffs auf der Oberfläche des Dochts aufweist. Da der Sprühwinkel der Sprühdüse begrenzt ist, muss ein gewisser Abstand zwischen Düse und Docht vorgesehen werden, damit der Kraftstoff über eine größere Fläche des Dochts verteilt wird. Hierdurch wird der gesamte Aufbau der Heizung größer.

US 3 653 796 beschreibt eine Heizvorrichtung, die einen ringförmigen Docht mit einer Nut auf der Rückseite aufweist, durch die der Kraftstoff über den Dochtring verteilt wird. Da die Nut in der Bodenfläche des Dochtrings ausgebildet ist, muss ein relativ dicker Dochtring verwendet werden, in dem eine solche Nut ausgebildet werden kann. Auch bei dieser Ausführungsform erhält der Heizungsaufbau durch den relativ groß ausgelegten Docht eine gewisse Baugröße.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, dass der zugeführte Kraftstoff schnell über die Fläche des Dochts verteilt wird und die Heizung dadurch schnell anspringt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1, 3, 8 und 9 gelöst.

Bei der Heizung ist als Kraftstoffausbreitungsmittel eine Fläche am Docht vorgesehen, in der eine Vielzahl von Ausbreitungsnuten zum Verteilen des Kraftstoffs über die gesamte Fläche des Dochts ausgebildet sind.

Gemäss Anspruch 1 erstrecken sich die Ausbreitungsnuten radial von der Mitte der Fläche aus, gemäss Anspruch 8 weist das Ausbreitungsmittel eine ringförmige Nut auf und gemäss Anspruch 9 sind mehrere Nuten konzentrisch in der Fläche des Kraftstoffausbreitungsmittels ausgebildet.

Dadurch wird eine schnelle Ausbreitung des Kraftstoffs über die gesamte Fläche des Dochts und damit ein schnelles Anspringen der Heizung erhalten und die Verbrennung beginnt unmittelbar von der gesamten Fläche des Dochts aus nach der Zündung. Zudem ist eine sehr kompakte Bauform der Heizung möglich. Sogar dann, wenn die Menge des zugeführten Kraftstoffs groß ist, verhindert die Kraftstoffausbreitungsplatte, dass der Kraftstoff durch den Docht hindurch strömt oder abtropft.

Gemäss dem Anspruch 3 ist eine Anzahl von Glühkerzen in der Verbrennungskammer angeordnet ist und eine oder mehrere der Glühkerzen so angeordnet, dass sie mit dem Docht in Berührung stehen, während die verbleibenden Glühkerzen nahe der Vorderseite des Dochts angeordnet sind. Auch hiermit wird ein schnelles Anspringen der Heizung erhalten und die Verbrennung beginnt unmittelbar von der gesamten Fläche des Dochts aus nach der Zündung.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische Schnittansicht zur Erläuterung des Kraftstoffausbreitungsmittels, das an der Kraftstoffzuführungsseite eines Dochts bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
2A einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1;
2B einen Schnitt entlang der Linie B-B in 1;
3 eine schematische Schnittansicht und eine Draufsicht mit der Anordnung von Glühkerzen;
4 eine schematische Ansicht mit der Darstellung einer anderen Ausführungsform, bei der ein Wärmeübertragungselement für die Glühkerze zum Beheizen des Dochts vorgesehen ist;
5 eine schematische Ansicht mit der Darstellung einer modifizierten Ausführungsform;
6 eine schematische Ansicht mit der Darstellung einer anderen modifizierten Ausführungsform;
7 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform, bei der eine planare Heizung für den Docht vorgesehen ist;
8 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführungsform;
9 eine schematische Ansicht mit einem zylindrischen Docht;
10 eine schematische Ansicht mit der Anordnung der Glühkerze zum Beheizen des Dochts, wenn ein zylindrischer Docht verwendet wird;
11 eine Schnittansicht mit der Darstellung der Gesamtbauweise einer Heizung mit Verbrennung, wenn die Verbrennungskammer in Querrichtung angeordnet ist;
12 eine Teil-Schnittansicht und eine Draufsicht, wenn eine ringförmige Nut in der Bodenfläche einer Verbrennungskammer ausgebildet ist, die mit einem Docht in Verbindung steht;
13A, 13B und 13C schematische Ansichten zur Erläuterung von drei modifizierten Ausführungsformen;
14 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Kraftstoffausbreitungs-Zustandes (a), (b) und (c) im Vergleich mit einem Kraftstoffausbreitungs-Zustand (d) beim Stand der Technik;
15 eine Schnittansicht mit der Darstellung der Gesamtbauweise einer Heizung mit Verbrennung gemäß Stand der Technik, wobei eine Verbrennungskammer in Längsrichtung angeordnet ist;
16 eine schematische Ansicht mit der Darstellung der Art der Ausbreitung des Kraftstoffs innerhalb des Dochts der herkömmlichen Heizung mit Verbrennung, die in 15 dargestellt ist; und
17 eine Schnittansicht mit der Darstellung der Gesamtbauweise einer Heizung mit Verbrennung gemäß Stand der Technik, bei der eine Verbrennungskammer in Querrichtung angeordnet ist.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Heizung der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Bauweise der Luftzuführungseinrichtung, der Kraftstoffzuführungseinrichtung und des Wärmetauscherteils ist grundsätzlich die gleiche wie diejenige der in 15 dargestellten Heizung, und daher wird auf ihre Erläuterung verzichtet.
Zunächst ist gemäß 1 ein Gehäuse 12 zum Halten eines Dochts 10 als im Inneren einer Verbrennungskammer der Heizung angeordnet dargestellt. Dieses Gehäuse 12 besitzt eine beispielsweise zylindrische Gestalt und ist an seiner vorderen Fläche offen. Das Gehäuse 12 ist im Wesentlichen in der Mitte seiner Bodenfläche mit einer Kraftstoffleitung 13 verbunden. Eine Zündzwecken dienende Glühkerze 14 ist in der Nähe der vorderen Fläche des Dochts 10 angeordnet.
Die erste Ausführungsform besitzt ein Kraftstoffausbreitungsmittel 11 zum Zuführen des Kraftstoffs von der Kraftstoffleitung 13 aus zu dem gesamten Teil des Dochts 10. Das Kraftstoffausbreitungsmittel 11 umfasst Kraftstoffausbreitungsnuten 15, die in der inneren Fläche des Bodens des Gehäuses 12 ausgebildet sind und sich im Wesentlichen von der Mitte aus erstrecken, und eine Kraftstoffausbreitungsplatte 16 mit einer großen Zahl von Bohrlöchern 16a, die den Kraftstoffausbreitungsnuten 15 entsprechen. Der von der Kraftstoffleitung 13, die mit dem unteren Zentrum des Gehäuses 12 verbunden ist, zugeführte Kraftstoff tritt zuerst durch die Kraftstoffausbreitungsnut 15 hindurch, dann durch die Löcher 16a der Kraftstoffausbreitungsplatte 16 und strömt danach in den Docht 10 ein. Weil das Kraftstoffausbreitungsmittel vorgesehen ist, breitet sich der Kraftstoff schnell an der gesamten Fläche des Dochts 10 unmittelbar nach Beginn des Zuführens des Kraftstoffs aus, und es beginnt die Verbrennung unmittelbar von der gesamten Fläche des Dochts 10 aus nach der Zündung.
Sogar dann, wenn die Menge des zugeführten Kraftstoffs groß ist, verhindert die Kraftstoffausbreitungsplatte 16, dass der Kraftstoff durch den Docht 10 hindurch strömt oder abtropft.
Die zweite Ausführungsform macht von mehreren Glühkerzen 4 Gebrauch, wie in 3 bis 7 dargestellt ist. Diese Glühkerzen sind aufgeteilt in die Glühkerze 14a für die Zündung und den Kerzen 14b zum Beheizen des Dochts. Die Zündzwecken dienende Glühkerze 14a ist in der Nähe der vorderen Fläche des Dochts 10 angeordnet, und die übrigen Glühkerzen 14 zum Beheizen des Dochts sind so angeordnet, dass sie mit dem Docht 10 in Berührung stehen. In diesem Falle kann eine oder können mehrere Glühkerzen 14b zum Beheizen des Dochts 10 verwendet werden. Die übrigen Kerzen werden für die Zündung verwendet. Die in 3 und 4 dargestellten Beispiele machen von einer Glühkerze 14a für die Zündung und von zwei Kerzen 14b für das Beheizen des Dochts 10 Gebrauch. Die Zahl der Glühkerzen kann in geeigneter Weise gewählt werden.
Die Glühkerze 14b zum Beheizen kann in den Docht 10 eingebettet bzw. eingesetzt sein, wie in 3 dargestellt ist, oder sie kann so angeordnet sein, dass sie mit der Fläche des Dochts 10 in Berührung steht, wie in 4 dargestellt ist.
Weiter kann ein Wärmeübertragungselement 7 derart angeordnet sein, dass es jede Glühkerze 14b für das Beheizen des Dochts abdeckt, wie in 4 dargestellt ist. Das Wärmeübertragungselement 7 umfasst eine Platte, ein Metallnetz, eine Spule o. dgl., und mindestens ein Teil des Wärmeübertragungselements 7 steht mit dem Docht 10 in Berührung.
5 und 6 zeigen modifizierte Ausführungsformen der zweiten Ausführungsform. Mehrere Glühkerzen 14 (drei Kerzen in 5 und 6) sind zum Beheizen in der Nähe der vorderen Fläche des Dochts 10 angeordnet. Um jede Glühkerze 14 abzudecken, ist eine Wärmeübertragungsplatte als Wärmeübertragungselement 17 in 5 und eine Wärmeübertragungsspule in 6 angeordnet. Mindestens ein Teil jedes Wärmeübertragungselements 17 ist mit dem Docht 10 in Berührung gebracht. Jedes Wärmeübertragungselement 17 (die Wärmeübertragungsplatte oder die Wärmeübertragungsspule) nimmt von diesen Glühkerzen 14 zu der dem Docht 10 gegenüberliegenden Seite abgestrahlte Wärmeenergie auf und überträgt diese Energie im Wege der Wärmeleitung an den Docht 10. Folglich kann die Strahlungsenergie der Glühkerzen 14 wirksam zum Beheizen des Dochts 10 verwendet werden. Auf diese Weise dienen die Glühkerzen 14, die in 5 und 6 dargestellt sind, als Glühkerzen für die Zündung und auch als Glühkerzen zum Beheizen des Dochts.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die Glühkerzen zum Beheizen des Dochts wie oben beschrieben angeordnet. Daher verdampft die Strahlungsenergie der Glühkerzen für die Zündung den Kraftstoff von dem Docht in der Nähe der Glühkerzen für die Zündung. Sogar dann, wenn das Kraftstoffgas gezündet wird, erhitzt die Wärme der Glühkerze zum Beheizen schnell den Docht insgesamt, und es wird verdampftes Gas an der gesamten Fläche des Dochts erzeugt, was zu einer Verbrennung an der gesamten Fläche des Dochts führt. Weil das Wärmeübertragungselement derart angeordnet ist, dass es jede Glühkerze abdeckt, kann die Strahlungsenergie der Glühkerzen weiter effektiv für das Beheizen des Dochts genutzt werden.
Bei der dritten Ausführungsform ist eine planare Heizung 18 derart angeordnet, dass sie mit dem Docht 10 in Berührung gehalten ist, wie in 7 und 8 dargestellt ist. Die planare Heizung 18 kann in den Docht 10 eingebettet bzw. eingesetzt sein, wie in 7 dargestellt ist, oder kann so angeordnet sein, dass sie mit der vorderen Fläche des Dochts 10 in Berührung gehalten ist, wie in 8 dargestellt ist. Die planare Heizung 18 umfasst beispielsweise ein Drahtmaterial und nutzt elektrischen Strom für das Beheizen. In diesem Fall kann eine Zündzwecken dienende Glühkerze 14a als Glühkerze ausreichen.
Bei der dritten Ausführungsform kann die planare Heizung 18 die gesamte Fläche des Dochts 10 wirksam beheizen. Daher wird die Zündung, die durch die Zündzwecken dienende Glühkerze 14 rund um diese herum erzeugt wird, schnell an den Kraftstoff übertragen, der von der gesamten Fläche des Dochts aus verdampft, sodass die Verbrennung entlang der gesamten Fläche des Dochts beginnt.
Die erste bis dritte Ausführungsform machen von einem scheibenförmigen Docht Gebrauch, jedoch macht die vierte Ausführungsform von einem zylindrischen Docht 10 Gebrauch, wie in 9 und 10 dargestellt ist. In diesem Fall ist die Kraftstoffleitung 13 mit der umfangsseitigen Fläche des Gehäuses 12 verbunden, und es wird der Kraftstoff dem zentralen Teil der umfangsseitigen Fläche des zylindrischen Dochts 10 zugeführt. Gemäß 9 ist die Zündzwecken dienende Glühkerze 14a parallel zur Axialrichtung des zylindrischen Dochts 10 in der Nähe der inneren Umfangsfläche des Dochts 10 angeordnet, und es sind zwei zum Beheizen des Dochts dienende Glühkerzen 14b in den Docht 10 in der gleichen Richtung eingebettet bzw. eingesetzt. 10 zeigt die Anordnung, bei der die Glühkerze 14b zum Beheizen des Dochts nicht in den Docht 10 eingebettet bzw. eingesetzt ist, sondern an der inneren Umfangsfläche des Dochts 10 in solcher Weise angeordnet ist, dass sie mit der inneren Umfangsfläche in Axialrichtung in Berührung gehalten ist. Ein Wärmeübertragungselement 17 aus einem Metallnetz ist weiter in solcher Weise angeordnet, dass es die Glühkerze 14b zum Beheizen des Dochts abdeckt.
Die vierte Ausführungsform kann ebenfalls eine Funktion und eine Wirkung gleich denjenigen der in 3 und 4 dargestellten Ausführungsform aufweisen.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist es effektiv, das Kraftstoffausbreitungsmittel 11 vorzusehen, wenn die Verbrennungskammer der Heizung vertikal, d.h. in Längsrichtung, angeordnet ist. Die Bauweise der fünften Ausführungsform ist besonders für eine Heizung geeignet, bei der die Verbrennungskammer in Querrichtung angeordnet ist, wie in 11 dargestellt ist.
Die in 11 dargestellte Heizung hat eine bekannte Bauform. Eines der Enden der zylindrischen Verbrennungskammer, die in der Querrichtung in der Heizung 20 angeordnet ist, ist offen, während das andere Ende geschlossen ist. Ein Kraftstoffzuführungsanschluss 22 ist im Wesentlichen am Zentrum der Verbrennungskammer 21 als Bohrung ausgebildet und mit einer Kraftstoffzuführungsleitung 23 verbunden. Eine große Zahl von Bohrungen 24 ist in der Seitenfläche der Verbrennungskammer 21 ausgebildet, um Verbrennungsluft anzusaugen. Ein Docht 25 ist so angeordnet, dass er mit der Bodenfläche 21a als dem geschlossenen Ende der Verbrennungskammer 21 in Berührung steht, und eine Glühkerze 26 für die Zündung ist an der Seitenfläche der Verbrennungskammer 21 angebracht.
Ein Führungszylinder 27 für Verbrennungsluft ist in solcher Weise angeordnet, das er die Verbrennungskammer umgibt. Die von der Seite des unteren Bereichs der Verbrennungskammer 21 aus angesagte Verbrennungsluft wird in den Führungszylinder 27 geführt, tritt dann durch die Löcher 24 in der Seitenfläche der Verbrennungskammer hindurch und wird in die Verbrennungskammer 21 eingeführt. Ein Verbrennungszylinder 28 ist mit dem offenen Ende der Verbrennungskammer 21 verbunden. Ein Gehäuse 29, durch das hindurch Kühlwasser strömt, ist in solcher Weise angeordnet, dass es die Verbrennungskammer 21 und den Verbrennungszylinder 28 abdeckt. Daher erfahren das Verbrennungsgas und das Kühlwasser einen Wärmeaustausch durch die Wand des Gehäuses 29 hindurch.
Bei der fünften Ausführungsform sind ringförmige Nuten 30 an der Bodenfläche 21a als dem geschlossenen Ende der Verbrennungskammer 21, wie in 12 dargestellt ist, ausgebildet. Die ringförmige Nut 30 besitzt eine Tiefe von etwa 0,1 bis etwa 0,5 mm. Je geringer die Tiefe der ringförmigen Nut 30 ist, desto kleiner wird die Heizkapazität des Kraftstoffs und desto besser wird die Zündeigenschaft, solange die Kapillarwirkung des Kraftstoffs, wie noch zu beschreiben ist, unterbrochen ist. In diesem Fall wird die Nachbrennzeit zu der Zeit der Abschaltung kürzer, und es können Kraftstoffkosten eingespart werden. Die ringförmige Nut 30 steht nicht direkt mit der Kraftstoffzuführungsleitung 23 in Verbindung. Ein Docht 25 ist so angeordnet, dass er mit der Bodenfläche 21a der Verbrennungskammer 21 in Berührung gehalten ist und er wird durch eine ringförmige Halteplatte 31 gehalten. Der Docht 25 kann aus einem porösen Material hergestellt sein, ist jedoch vorzugsweise aus einem Metallfasermaterial hergestellt, sodass die Wärmeleitung in der planaren Richtung gewährleistet werden kann, jedoch nicht in der Richtung der Dicke, die Temperatur an der gesamten Fläche des Dochts gemittelt und die Verdampfung des Kraftstoffs gleichmäßig erreicht werden kann.
13B zeigt einen Abstand D zwischen dem Docht 25 und der Bodenfläche 21a. Dieser Abstand D ist praktisch ein extrem kleiner Abstand, der durch den bloßen Kontakt zwischen unterschiedlichen Materialarten gebildet ist. Bei der in 12 dargestellten Ausführungsform ist eine kreisförmige Aussparung 32, die mit dem Kraftstoffzuführungsanschluss 22 verbunden ist und einen Durchmesser größer als derjenige des Zuführungsanschlusses 22 besitzt, als in der Bodenfläche 21a der Verbrennungskammer 21 zusätzlich zu der ringförmige Nut 30 ausgebildet dargestellt.
13A, 13B und 13C zeigen modifizierte Ausführungsformen der fünften Ausführungsform. Bei der in 13A dargestellten Ausführungsform sind der Kraftstoffzuführungsanschluss 22 und die kreisförmige Aussparung 32 um den Kraftstoffzuführungsanschluss 22 herum an Positionen ausgebildet, die von dem Zentrum der Bodenfläche 21a der Verbrennungskammer abweichen. Diese modifizierte Ausführungsform ist geeignet, wenn es schwierig ist, die Kraftstoffzuführungsleitung 23 am Zentrum der Bodenfläche 21 der Verbrennungskammer aus Gründen der Installation der Heizung anzuordnen.
Bei der in 13B dargestellten modifizierten Ausführungsform sind eine große und eine kleine ringförmige Nut 30 ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist die kreisförmige Aussparung 32 in der Nähe des Kraftstoffzuführungsanschlusses 22 nicht vorgesehen. Stattdessen ist eine Vielzahl von ringförmigen Nuten 30 vorgesehen, um die Verteilung des Kraftstoffs weiter zu begünstigen.
Bei der in 13C dargestellten Ausführungsform bildet die ringförmige Nut 30 keinen vollständigen Kreis, vielmehr ist ein Teil der ringförmigen Nut 30 weggelassen, um einen verbindungsfreien Teil 33 zu bilden. In diesem Fall ist es im Wesentlichen notwendig, diesen verbindungsfreien Teil 33 an der oberen Position vorzusehen. Weil der obere Teil der ringförmigen Nut 30 keinen großen Beitrag für die Ausbreitung des Kraftstoffs leistet, kann ein ausreichender Effekt der Ausbreitung des Kraftstoffs sogar dann erwartet werden, wenn der verbindungsfreie Teil 33 an der oberen Position angeordnet ist.
14 zeigt den Ausbreitungszustand des Kraftstoffs, wenn die ringförmige Nut 30 in der Bodenfläche 21a der Verbrennungskammer bei der fünften Ausführungsform ausgebildet ist, dies im Vergleich mit einem Beispiel des Standes der Technik, bei dem die ringförmige Nut nicht vorgesehen ist. Der flüssige Kraftstoff, der von dem Kraftstoffzuführungsanschluss 22 aus eintritt, enthält den Kraftstoff, der in den Docht 25 eintritt, und den Kraftstoff, der durch den äußerst kleinen Abstand D zwischen dem Docht 25 und der Bodenfläche 21a der Verbrennungskammer durchtritt. Der Kraftstoff, der durch den sehr kleinen Abstand D infolge von Kapillarwirkung strömt, strömt infolge des Gewichts des Kraftstoffs leichter nach unten. 14(a) zeigt diesen Zustand.
Als Nächstes entwickelt sich, wenn der Kraftstoff die ringförmige Nut 30 der Bodenfläche 21a der Verbrennungskammer erreicht, eine Oberflächenspannung. Weil diese Oberflächenspannung den Kraftstoff festhält, bewegt sich der Kraftstoff zu der Seitenfläche und zu dem oberen Bereich entlang der ringförmigen Nut 30. 14(b) zeigt diesen Zustand. Als eine Folge breitet sich der Kraftstoff im Wesentlichen zu der gesamten Fläche des Docht 25 aus, wie in 14(b) dargestellt ist, und es wird der Kraftstoff zufriedenstellend ohne Austritt zu dem unteren Bereich der Verbrennungskammer verbrannt. Wie oben beschrieben, ist bei dieser Ausführungsform die ringförmige Nut 30 in der Bodenfläche 21a der Verbrennungskammer angeordnet und es macht diese Ausführungsform von dem Vorgang des Haltens des Kraftstoffs durch die Oberflächenspannung des Kraftstoffs Gebrauch.
Im Gegensatz hierzu zeigt 14(d) den Zustand der Kraftstoffausbreitung beim Stand der Technik, wo die ringförmige Nut nicht vorgesehen ist. Der Kraftstoff breitet sich nicht zu der gesamten Fläche des Dochts 25 aus, sondern verbleibt an dem unteren Bereich der Verbrennungskammer.
Es ist selbstverständlich, dass die erste bis fünfte Ausführungsform in geeigneten Kombination miteinander verwendet werden können.
Die Umfangswand der Verbrennungskammer an dem Anbringungsbereich der Glühkerze oder Glühkerzen kann selbstverständlich so ausgespart sein, dass der Kopf der Glühkerze von dem äußeren Umfangskreis der Verbrennungskammer aus nach außen vorsteht.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird die Zeit zum Beheizen des Dochts selbst und die Startzeit der Heizung verkürzt.

Claims

Heizung mit Verbrennung, umfassend eine Verbrennungskammer, eine Luftzuführungseinrichtung zum Zuführen von Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer, eine Kraftstoffzuführungseinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu der Verbrennungskammer und ein Wärmeaustauschteil für den Wärmeaustausch zwischen Verbrennungsabgas und einem Wärmeaustauschfluid, wobei die Heizung einen in der Verbrennungskammer angeordneten Docht (10) mit einer flachen Oberfläche, und ein Kraftstoffausbreitungsmittel (12, 15, 16a, 21a, 30, 32), zum Ausbreiten des Kraftstoffes von der Kraftstoffzuführungseinrichtung zu dem Docht umfasst, wobei das Kraftstoffausbreitungsmittel in einem stromaufwärts des Dochtes vorgesehenen Kraftstoffdurchgang angeordnet ist, und eine Fläche (12, 21a) umfasst, in der eine Ausbreitungsnut (15, 30) zum Verteilen des Kraftstoffs über die gesamte flache Oberfläche des Dochts (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffausbreitungsmittel eine Vielzahl von Ausbreitungsnuten (15) aufweist, die sich radial von der Mitte der Fläche des Kraftstoffausbreitungsmittels aus erstrecken.
Heizung nach Anspruch 1, wobei das Kraftstoffausbreitungsmittel eine flache, flächige Verteilungsplatte (16) mit einer Vielzahl von in diese gebohrten Bohrungen (16a) für den Durchtritt von Kraftstoff aufweist, wobei diese Platte (16) zwischen der Vielzahl den Nuten (15) und dem Docht (10) angeordnet ist.
Heizung mit Verbrennung, umfassend eine Verbrennungskammer, eine Luftzuführungseinrichtung zum Zuführen von Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer, eine Kraftstoffzuführungseinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu der Verbrennungskammer und ein Wärmeaustauschteil für den Wärmeaustausch zwischen Verbrennungsabgas und einem Wärmeaustauschfluid, wobei die Heizung einen in der Verbrennungskammer angeordneten Docht (10) mit einer flachen Oberfläche, und ein Kraftstoffausbreitungsmittel (12, 15, 16a, 21a, 30, 32), zum Ausbreiten des Kraftstoffes von der Kraftstoffzuführungseinrichtung zu dem Docht umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffausbreitungsmittel in einem stromaufwärts des Dochtes vorgesehenen Kraftstoffdurchgang angeordnet ist, und eine Fläche (12, 21a) umfasst, in der eine Ausbreitungsnut (15, 30) zum Verteilen des Kraftstoffs über die gesamte flache Oberfläche des Dochts (10) ausgebildet ist, wobei eine Anzahl von Glühkerzen in der Verbrennungskammer angeordnet ist und eine oder mehrere der Glühkerzen (14b) so angeordnet sind, dass sie mit dem Docht in Berührung stehen, während die verbleibenden Glühkerzen (14a) nahe der Vorderseite des Dochts angeordnet sind.
Heizung nach Anspruch 3, wobei ein Wärmeübertragungselement (17) die Glühkerze (14) abdeckt und ein Teil dieses Wärmeübertragungselements mit dem Docht (10) in Berührung steht.
Heizung nach Anspruch 4, wobei das Wärmeübertragungselement (17) aus einem Metallnetz oder einer Wärmeübertragungsspule ausgebildet ist.
Heizung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Glühkerze (14a) innerhalb der Verbrennungskammer und ein planares Element (18) im Docht eingebettet oder an der Vorderseite des Dochts angeordnet ist.
Heizung nach Anspruch 3, wobei der Docht (10) zylindrisch in der Verbrennungskammer angeordnet ist und der Kraftstoff dem Docht von der umfangsseitigen Seitenfläche aus zugeführt wird.
Heizung mit Verbrennung, umfassend eine Verbrennungskammer, eine Luftzuführungseinrichtung zum Zuführen von Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer, eine Kraftstoffzuführungseinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu der Verbrennungskammer und ein Wärmeaustauschteil für den Wärmeaustausch zwischen Verbrennungsabgas und einem Wärmeaustauschfluid, wobei die Heizung einen in der Verbrennungskammer angeordneten Docht (10) mit einer flachen Oberfläche, und ein Kraftstoffausbreitungsmittel (12, 15, 16a, 21a, 30, 32), zum Ausbreiten des Kraftstoffes von der Kraftstoffzuführungseinrichtung zu dem Docht umfasst, wobei das Kraftstoffausbreitungsmittel in einem stromaufwärts des Dochtes vorgesehenen Kraftstoffdurchgang angeordnet ist, und eine Fläche (12, 21a) umfasst, in der eine Ausbreitungsnut (15, 30) zum Verteilen des Kraftstoffs über die gesamte flache Oberfläche des Dochts (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffausbreitungsmittel eine ringförmige Nut (30) aufweist.
Heizung mit Verbrennung, umfassend eine Verbrennungskammer, eine Luftzuführungseinrichtung zum Zuführen von Verbrennungsluft zu der Verbrennungskammer, eine Kraftstoffzuführungseinrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zu der Verbrennungskammer und ein Wärmeaustauschteil für den Wärmeaustausch zwischen Verbrennungsabgas und einem Wärmeaustauschfluid, wobei die Heizung einen in der Verbrennungskammer angeordneten Docht (10) mit einer flachen Oberfläche, und ein Kraftstoffausbreitungsmittel (12, 15, 16a, 21a, 30, 32), zum Ausbreiten des Kraftstoffes von der Kraftstoffzuführungseinrichtung zu dem Docht umfasst, wobei das Kraftstoffausbreitungsmittel in einem stromaufwärts des Dochtes vorgesehenen Kraftstoffdurchgang angeordnet ist, und eine Fläche (12, 21a) umfasst, in der eine Ausbreitungsnut (15, 30) zum Verteilen des Kraftstoffs über die gesamte flache Oberfläche des Dochts (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere ringförmige Nuten (30) konzentrisch in der Fläche (21a) des Kraftstoffausbreitungsmittels ausgebildet sind.