MISCHANORDNUNG MIT KRAFTSTOFFVERDAMPFUNGSANORDNUNG

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischanordnung zur Durchmischung von Kraftstoffdampf mit Luft, vorzugsweise für ein kraftstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Kraftstoffverdampfungsanordnung zur Abgabe von verdampftem Kraftstoff an einer Abdampfungsseite der Kraftstoffverdampfungsanordnung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Eine Mischeranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2005 001 900 A1 bekannt. Der von einer an einer Bodenwandung vorgesehenen Kraftstoffverdampfungsanordnung abgegebene Kraftstoffdampf wird in einer an die Abdampfungsseite der Kraftstoffverdampfungsanordnung anschließenden Mischkammer mit Luft vermischt, welche durch in einer die Mischkammer umgebenden Umfangswandung vorgesehene Öffnungen hindurchströmt. Das in der Mischkammer gebildete Gemisch aus Luft und Kraftstoffdampf wird in einer auf die Mischkammer folgenden, heißen gepackten Struktur oder durch ein dieser in der Mischkammer vorgelagertes Zündelement gezündet.

[0003] Derartige, aus dem Stand der Technik bekannte Mischanordnungen sind im Allgemeinen Teil einer Brennkammer, etwa eines kraftstoffbetriebenen Fahrzeugheizgeräts. Dabei wird verdampfter Kraftstoff unmittelbar in die Brennkammer abgegeben und mit ebenfalls in die Brennkammer zugeführter Brennluft durchmischt. Bei diesem herkömmlichen Aufbau wird das in der Brennkammer erzeugte Luft-Kraftstoff-Gemisch sofort gezündet, sobald ein für eine Verbrennung geeignetes Luft-Kraftstoff-Verhältnis vorliegt. Dies bedeutet jedoch, dass weder ein definiertes noch ein homogenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis hierdurch sichergestellt werden kann. Da aber die Zusammensetzung der von einem Heizgerät abgegebenen Abgase von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des verbrennenden Luft-Kraftstoff-Gemisches abhängt, kann folglich bei einem derartigen Heizgerät auch nicht der Schadstoffanteil in den Emissionen kontrolliert werden.

[0004] Die EP 1 338 450 A2 offenbart ein Heizgerät für ein Fahrzeug mit einer Brennkammeranordnung, die mit einer Umfangswandung und einer Bodenwandung ausgebildet ist. Die Umfangswandung ist an ihrer Innenseite mit porösem Verdampfermedium ausgekleidet. Von der Bodenwandung erstreckt sich ein zentraler Ansatz, der, der Umfangswandung gegenüberliegend, schlitzartige Öffnungen aufweist. Durch diese tritt Luft in den zwischen der Umfangswandung und dem Ansatz gebildeten Zwischenraum und vermischt sich dort mit dem von dem porösen Verdampfermedium abgegebenen Brennstoffdampf.

[0005] Die EP 0 166 329 A2 offenbart eine Verdampferkammer, in welcher ein mit Schaufeln versehener Rotor vorgesehen ist. Ein Brennstoffzufuhrkanal ist in radial äußeren Bereichen von Abzweigungen desselben in geringem Abstand vor einer beheizten Umfangswandung offen. Der auf die beheizte Umfangswandung zu geschleuderte Brennstoff verdampft an der Innenoberfläche der Umfangswandung und wird mit in den von der Umfangswandung umgebenen Raum eingeleiteter Luft vermischt.

[0006] Angesichts der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mischanordnung bereitzustellen, mit welcher das Luft-Kraftstoff-Verhältnis definiert einstellbar ist.

[0007] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Mischanordnung zur Durchmischung von Kraftstoffdampf mit Luft, vorzugsweise für ein kraftstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät, gemäß Anspruch 1. Diese umfasst eine Kraftstoffverdampfungsanordnung zur Abgabe von verdampftem Kraftstoff an einer Abdampfungsseite der Kraftstoffverdampfungsanordnung sowie eine der Kraftstoffverdampfungsanordnung an der Abdampfungsseite wenigstens teilweise gegenüberliegend angeordnete Luft-Kraftstoff-Mischeinheit zur Durchmischung von an der Abdampfungsseite abgegebenem Kraftstoff mit Luft.

[0008] Bei einer erfindungsgemäßen Mischanordnung wird zunächst dafür gesorgt, dass an der Abdampfungsseite der Mischanordnung abgegebener Kraftstoffdampf wenigstens teilweise in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit gelangt und in dieser mit Luft durchmischt wird. Hierdurch kann also zunächst in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit für ein definiertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesorgt werden, bevor das Luft-Kraftstoff-Gemisch nachgeschalteten Funktionsbereichen, etwa einer Brennkammer, zugeführt wird. Durch die definierte Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses kann letztlich auch die Zusammensetzung der Abgase und somit der Schadstoffanteil eines eine derartige Mischanordnung aufweisenden Heizgerätes präzise eingestellt werden.

[0009] In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit wenigstens einen in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit führenden Einströmbereich zur Zufuhr von Luft in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit aufweist. Der Einströmbereich kann hierbei derart angeordnet sein, dass einströmende Luft im Wesentlichen parallel zu der Abgabeseite der Kraftstoffverdampfungsanordnung strömt. Eine besonders homogene Durchmischung von Luft und Kraftstoffdampf kann insbesondere dann sichergestellt werden, wenn die Abdampfungsseite eine im Wesentlichen plane Abdampfungsfläche aufweist, da dann parallel zu der Abdampfungsfläche zugeführte Luft gleichmäßig über die gesamte Abdampfungsfläche strömen und sich dabei mit abgegebenem Kraftstoffdampf durchmischen kann.

[0010] Um sowohl die Strömung zugeführter Luft als auch von abgegebenem Kraftstoffdampf gezielt innerhalb der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit beeinflussen zu können, weist die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit mehrere Leitelemente zum Leiten von Luft und Kraftstoffdampf auf. Hierdurch kann auch gezielt für Verwirbelungen im Strömungsfeld von zugeführter Luft und abgegebenem Kraftstoffdampf gesorgt werden, wodurch eine homogene Luft-Kraftstoff-Mischung in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit erzeugt werden kann. Eine besonders präzise Strömungsführung von zugeführter Luft und abgegebenem Kraftstoffdampf wird mit der Mehrzahl von Leitelementen erlangt. Hierdurch kann für einen hohen Verwirbelungsgrad und dadurch für eine besonders effiziente Durchmischung von Luft und Kraftstoffdampf gesorgt werden.

[0011] Dabei ist der Aufbau derart, dass die Leitelemente um einen Zentralbereich aufeinanderfolgend angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, Luft durch die Leitelemente aus mehreren Richtungen zum Zentralbereich hin zu leiten und dadurch im Zentralbereich für einen besonders hohen Verwirbelungsgrad zu sorgen, was letztlich zu einer effektiven Durchmischung von Luft mit Kraftstoffdampf führt. Durch entsprechende Anordnung der jeweiligen Leitelemente kann auch eine rotatorische Strömung des Luft-Kraftstoff-Gemisches um den Zentralbereich innerhalb der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit erzeugt werden.

[0012] Dabei kann vorgesehen sein, dass zwischen wenigstens zwei unmittelbar benachbarten Leitelementen, vorzugsweise zwischen allen unmittelbar benachbarten Leitelementen, ein Einströmbereich bereitgestellt ist. Hierdurch kann für einen insgesamt kompakten Gesamtaufbau gesorgt werden, da zur Bereitstellung des Einströmbereichs die ohnehin schon vorhandenen Leitelemente genutzt werden können.

[0013] Um an der Abdampfungsseite der Kraftstoffverdampfungsanordnung abgegebenen Kraftstoffdampf besonders einfach in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit einleiten zu können oder/und um in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit erzeugtes Luft-Kraftstoff-Gemisch einfach aus dieser ausleiten zu können, kann vorgesehen sein, dass die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit wenigstens bereichsweise zu der Kraftstoffverdampfungsanordnung hin oder/und von der Kraftstoffverdampfungsanordnung weg offen ist. Bevorzugt ist die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit im Zentralbereich zu der Kraftstoffverdampfungsanordnung hin oder/und von der Kraftstoffverdampfungsanordnung weg offen. Dieser Aufbau gestattet insbesondere bei einer Mehrzahl von um den Zentralbereich aufeinanderfolgend angeordneten Leitelementen mit einem Einströmbereich zwischen unmittelbar benachbarten Leitelementen eine Lufteinleitung in radialer Richtung bezogen auf eine Flächennormale einer planen Abdampfungsfläche und eine Gemischabführung aus der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit im Wesentlichen in Richtung der Flächennormalen.

[0014] Um eine definierte Strömungsführung innerhalb der Luft-Kraftstoff-Mischanordnung erzielen zu können, kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Leitelement wenigstens eine gerade oder/und gekrümmte Strömungsablenkfläche aufweist.

[0015] In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Leitelemente einstückig miteinander ausgebildet sind. Hierdurch kann im Betrieb stets für eine definierte Relativpositionierung der jeweiligen Leitelemente und somit für eine definierte Strömungsführung gesorgt werden. Erstrecken sich wenigstens zwei Leitelemente bis in den Zentralbereich der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit, ist es bevorzugt, wenn diese im Zentralbereich einstückig miteinander ausgebildet sind. Hierdurch kann auf wirksame Weise sichergestellt werden, dass zum Zentralbereich hin strömende Luft oder/und strömender Kraftstoffdampf nicht durch etwaige Verbindungsstellen zwischen zwei Leitelementen beeinflusst wird.

[0016] Um das in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit gebildete Luft-Kraftstoff-Gemisch gezielt nachfolgenden Funktionsbereichen, wie etwa einer Brennkammer, zuführen zu können, weist die Mischanordnung eine Gemischführungsanordnung zum Abführen eines in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisches von der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit weg auf. Die Gemischführungsanordnung kann einstückig mit der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit oder gesondert von dieser ausgebildet sein.

[0017] Dabei kann vorgesehen sein, dass die Gemischführungsanordnung schalenartig und sich von der Abdampfungsseite der Kraftstoffverdampfungsanordnung weg wenigstens bereichsweise erweiternd ausgebildet ist. Die bereichsweise Erweiterung der Gemischführungsanordnung bedingt einerseits Verwirbelungen erzeugende Geschwindigkeitsänderungen des strömenden Luft-Kraftstoff-Gemisches, die wiederum eine weitere Durchmischung von Luft und Kraftstoffdampf zur Folge haben. Andererseits kann durch die bereichsweise Erweiterung der Gemischführungsanordnung die Dichte des Luft-Kraftstoff-Gemisches beeinflusst und an Betriebsparameter nachgeschalteter Funktionsbereiche, etwa einer Brennkammer, angepasst werden. Darüber hinaus kann die Gemischführungsanordnung hierbei als Adapter zwischen einem Austrittsbereich der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit und einem im Vergleich hierzu größeren oder kleineren Einströmbereich eines nachgeschalteten Funktionsbereichs dienen.

[0018] Es soll hierdurch jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass die Gemischführungsanordnung nicht auch sich bereichsweise verjüngende Abschnitte aufweisen kann. Ein sich verjüngender Abschnitt kann beispielsweise in einem Anschlussbereich zwischen Luft-Kraftstoff-Mischeinheit und Gemischführungsanordnung vorgesehen sein. Ein derartiger Abschnitt kann zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des aus der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit austretenden Luft-Kraftstoff-Gemisches beitragen und dadurch durch Verwirbelungen zu einer weiteren Durchmischung von Luft und Kraftstoffdampf beitragen. Alternativ zu einem sich verjüngenden Abschnitt im Anschlussbereich von Luft-Kraftstoff-Mischeinheit und Gemischführungsanordnung kann auch ein Abschnitt mit einem gleichmäßigen Strömungsquerschnitt vorgesehen sein, etwa ein zylindrischer Abschnitt.

[0019] In Abhängigkeit der gewünschten Strömungsgeschwindigkeit in einer von der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit wegführenden Richtung, kann die Gemischführungsanordnung mit unterschiedlicher Gestalt ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Gemischführungsanordnung wenigstens bereichsweise konisch oder/und wenigstens bereichsweise konvex oder/und wenigstens bereichsweise konkav sich erweiternd ausgebildet.

[0020] Die Mischanordnung weist ein Gehäuse mit einer Bodenwandung und einer sich an die Bodenwandung anschließenden Umfangswandung auf, wobei die Kraftstoffverdampfungsanordnung an der Bodenwandung vorgesehen ist.

[0021] Ein kompakter Aufbau wird dadurch bereitgestellt, dass eine Gemischführungswandung der Gemischführungsanordnung wenigstens teilweise von der Umfangswandung umgeben ist, wobei zwischen Umfangswandung und Gemischführungswandung ein Luftanströmraum vorgesehen ist. Bei dieser Ausgestaltung kann dafür gesorgt werden, dass beispielsweise mittels eines Seitenkanalgebläses herangeförderte Luft entlang der Gemischführungswandung strömt, so dass bei niedrigen Umgebungstemperaturen die Luft erwärmt werden kann, bevor sie in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit eintritt. Hierdurch kann insbesondere dafür gesorgt werden, dass die Verdampfung von Kraftstoff in der Kraftstoffverdampfungsanordnung durch entlang der Abdampfungsseite strömende kalte Luft nicht beeinträchtigt wird.

[0022] Eine zuverlässige Verdampfung von Kraftstoff, welche zudem weitestgehend unabhängig von der Positionierung der Mischanordnung ist, kann dadurch sichergestellt werden, dass die Kraftstoffverdampfungsanordnung einen flüssigen Kraftstoff aus einer Kraftstoffzufuhrleitung aufnehmenden und durch Kapillarförderwirkung zur Abdampfungsseite transportierenden porösen Verdampfungskörper umfasst.

[0023] Um insbesondere in einer Betriebsstartphase der Mischanordnung oder des Heizgeräts, in welchem die Mischanordnung eingebaut ist, für eine zuverlässige Verdampfung sorgen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Kraftstoffverdampfungsanordnung eine Heizanordnung umfasst. Diese kann beispielsweise spiralförmig ausgebildet und an einer von der Abdampfungsseite der Kraftstoffverdampfungsanordnung gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit zwischen Heizanordnung und Kraftstoffverdampfungsanordnung kann durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kraftstoffverdampfungsanordnung und Heizanordnung bereitgestellt werden.

[0024] Die vorliegende Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine erfindungsgemäße Mischanordnung.

[0025] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend durch Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigt:

Figur 1

eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Mischanordnung,

Figur 2

eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Mischanordnung mit einer abgewandelten Gemischführungsanordnung,

Figur 3

eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Mischanordnung mit einer gegenüber den Mischanordnungen der Figuren 1 und 2 abgewandelten Gemischführungsanordnung,

Figur 4

eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Mischanordnung mit einer gegenüber den Mischanordnungen der Figuren 1 bis 3 abgewandelten Gemischführungsanordnung,

Figur 5

eine Schnittansicht gemäß der in Figur 1 gezeigten Linie V-V,

Figur 6

eine alternative Ausgestaltung des in Figur 5 gezeigten Bereichs der Mischanordnung und

Figur 7

eine weitere alternative Ausgestaltung des in Figur 5 gezeigten Bereichs der Mischanordnung.

[0026] In Figur 1 ist eine ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehene Mischanordnung gezeigt. Die Mischanordnung 10 kann beispielsweise in einem kraftstoffbetriebenen Fahrzeugheizgerät eingebaut sein und ist zur Durchmischung von Kraftstoffdampf mit Luft vorgesehen.

[0027] Die Mischanordnung 10 umfasst eine Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 zur Abgabe von verdampftem Kraftstoff an einer Abdampfungsseite 14 der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12. Die Abdampfungsseite 14 der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 kann, wie in Figur 1 dargestellt, eine plane Abdampfungsfläche umfassen, deren Flächennormale A in Figur 1 dargestellt ist. Die Flächennormale A definiert in diesem Ausführungsbeispiel eine axiale Richtung.

[0028] Die Mischanordnung 10 kann ein Gehäuse 16 mit einer Bodenwandung 18 und einer sich an die Bodenwandung 18 anschließenden Umfangswandung 20 aufweisen. Die Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 kann an der Bodenwandung 18 derart positioniert sein, dass sich die Umfangswandung 20 im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen A erstreckt.

[0029] Die Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 kann einen flüssigen Kraftstoff aus einer Kraftstoffzufuhrleitung 22 aufnehmenden und durch Kapillarförderwirkung zur Abdampfungsseite 14 transportierenden, porösen Verdampfungskörper 24 umfassen.

[0030] Hierdurch kann für eine zuverlässige Verdampfung von Kraftstoff gesorgt werden, welche zudem weitestgehend unabhängig von der Positionierung der Mischanordnung 10 ist.

[0031] Um insbesondere in einer Betriebsstartphase der Mischanordnung 10 bzw. eines Heizgeräts, in welchem die Mischanordnung 10 eingebaut ist, für eine zuverlässige Verdampfung sorgen zu können, kann die Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 eine Heizanordnung 13 umfassen. Diese kann beispielsweise spiralförmig ausgebildet und an einer von der Abdampfungsseite 14 der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Eine hohe Wärmeleitfähigkeit zwischen Heizanordnung 13 und Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 kann durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 und Heizanordnung 13 bereitgestellt werden.

[0032] Die Mischanordnung 10 umfasst zudem eine der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 an der Abdampfungsseite 14 wenigstens teilweise gegenüberliegend angeordnete Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 zur Durchmischung von an der Abdampfungsseite 14 abgegebenem Kraftstoff mit Luft. Mit einer derartigen Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 kann zunächst für ein definiertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis gesorgt werden, bevor das Luft-Kraftstoff-Gemisch nachgeschalteten Funktionsbereichen, wie etwa einer in Figur 1 nicht dargestellten Brennkammer, zugeführt wird. Da die Zusammensetzung der im Verbrennungsprozess freigesetzten Abgase maßgeblich von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis abhängt, kann durch eine definierte Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses letztlich auch die Zusammensetzung der Abgase und somit auch der Schadstoffanteil kontrolliert werden.

[0033] Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Mischanordnung 10 eine Gemischführungsanordnung 28 mit einer Gemischführungswandung 30 zum Abführen eines in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisches von der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 weg aufweisen. Die Gemischführungswandung 30 der Gemischführungsanordnung 28 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel teilweise von der Umfangswandung 20 des Gehäuses 16 der Mischanordnung 10 umgeben. Zwischen Umfangswandung 20 und Gemischführungswandung 30 ist ein Luftanströmraum 31 vorgesehen, über welchen Luft, beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Seitenkanalgebläses, entlang einer Anströmrichtung S zur Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 herangefördert und dieser über einen Einströmbereich 32 zugeführt wird. Bei dieser Ausgestaltung kann dafür gesorgt werden, dass bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen kalte Luft an der Gemischführungswandung 30 der Gemischführungsanordnung 28 entlangströmt und hierdurch vor dem Eintritt in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 aufgewärmt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel strömt zugeführte Luft innerhalb der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 im Wesentlichen orthogonal zur Flächennormalen A und somit im Wesentlichen parallel zur Abdampfungsseite 14 der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12. Hierdurch kann für eine effektive Durchmischung von zugeführter Luft mit abgegebenem Kraftstoffdampf gesorgt werden.

[0034] Um Kraftstoffdampf besonders einfach in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 einführen zu können und um in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 erzeugtes Luft-Kraftstoff-Gemisch besonders einfach aus dieser abführen zu können, kann die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26, wie in Fig. 1 dargestellt, zu der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 hin und von dieser weg in einem Zentralbereich Z offen sein. Diese Ausgestaltung gestattet somit eine Luftzufuhr in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 bezogen auf die Flächennormale A nach radial innen zum Zentralbereich Z in jeweiligen, zwischen unmittelbar benachbarten Leitelementen 34 begrenzten Strömungskanälen 33 und eine Gemischabführung aus der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 in axialer Richtung A.

[0035] In der in Fig. 1 dargestellten Mischanordnung 10 umfasst die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 eine Mehrzahl von Leitelementen 34 zum Leiten von Luft oder/und Kraftstoffdampf. Hierdurch kann die Strömung sowohl von zugeführter Luft als auch von abgegebenem Kraftstoffdampf gezielt innerhalb der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 beeinflusst werden. Zudem kann hierdurch gezielt für Verwirbelungen im Strömungsfeld von zugeführter Luft und abgegebenem Kraftstoffdampf gesorgt werden, wodurch eine homogene Luft-Kraftstoff-Mischung in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 erzeugt werden kann.

[0036] Die Anordnung der Leitelemente 34 in einer zu der Flächennormalen A orthogonalen Ebene ist in der Schnittdarstellung der Fig. 5 gezeigt. Diese Darstellung entspricht dem durch die Linie V-V in Fig. 1 angedeuteten Schnitt. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Leitelemente 34 um einen Zentralbereich Z aufeinanderfolgend angeordnet, wobei zwischen zwei unmittelbar benachbarten Leitelementen 34 jeweils ein Einströmbereich 32 bzw. ein Strömungskanal 33 für Luft zu der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 definiert ist. Die Leitelemente 34 weisen in dieser Ausführungsform eine konkave und eine konvexe Strömungsablenkfläche 36a, 36b auf. Durch Einstellung der Krümmung der jeweiligen Strömungsablenkflächen 36a bzw. 36b kann gezielt Einfluss auf die Ablenkung einströmender Luft genommen werden. Hierbei besteht insbesondere die Möglichkeit, durch die Ausrichtung eines bestimmten Leitelements 34 in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 eintretende Luft auf eine konkave oder konvexe Strömungsablenkfläche 36a, 36b strömen zu lassen. Ein Leitelement 34' mit einer alternativen Anordnung innerhalb der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 ist in Fig. 5 gestrichelt dargestellt.

[0037] Eine alternativ ausgestaltete Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 126 mit alternativ ausgestalteten Leitelemente 134 ist in Fig. 6 dargestellt. Die in Figur 6 gezeigten Leitelemente 134 unterscheiden sich von den Leitelementen 34 gemäß Fig. 5 durch die Gestalt der Strömungsablenkflächen 136a, 136b. Im Gegensatz zu den in Fig. 5 gezeigten Leitelementen 34 weisen die Leitelemente 134 zwei gerade Strömungsablenkflächen 136a und 136b auf. Durch die Leitelemente 134 kann in dieser Ausführungsform insbesondere der Eintrittswinkel einströmender Luft in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 126 eingestellt werden.

[0038] Eine weitere, alternativ ausgestaltete Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 226 ist in Fig. 7 gezeigt. Ähnlich den Leitelementen 134 gemäß Fig. 5 weisen auch die in Fig. 7 gezeigten Leitelemente 234 der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 226 jeweils eine konvexe und eine konkave Strömungsablenkfläche 236a bzw. 236b auf. Im Gegensatz zu den in den Figuren 5 und 6 gezeigten Leitelementen 134 erstrecken sich die Leitelemente 234 bis in den Zentralbereich Z und sind dort einstückig miteinander verbunden. Hierdurch kann eine definierte Relativpositionierung der jeweiligen Leitelemente 234 zueinander sichergestellt werden. Da sich die einzige Verbindungsstelle im Zentralbereich Z befindet, wird zudem die Strömung von Luft und Kraftstoff zum Zentralbereich Z hin nicht behindert.

[0039] Zu den Luft-Kraftstoff-Mischeinheiten 126 und 226 sei noch angemerkt, dass auch bei ihnen zwischen unmittelbar benachbarten Leitelementen 134 bzw. 234 Einströmbereiche 132 bzw. 232 bzw. Strömungskanäle 133 bzw. 233 vorgesehen sein können. Im Übrigen sei darauf hingewiesen, dass in einer Luft-Kraftstoff-Mischeinheit nicht alle Leitelemente identisch sein müssen. Beispielsweise können in einer Luft-Kraftstoff-Mischeinheit Leitelemente mit geraden Strömungsablenkflächen mit Leitelementen mit einer konvexen oder/und einer konkaven Strömungsablenkfläche kombiniert werden.

[0040] Die Gemischführungsanordnung 28 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, schalenartig und sich von der Abdampfungsseite 14 der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 weg wenigstens bereichsweise erweiternd ausgebildet sein. Die bereichsweise Erweiterung der Gemischführungsanordnung 28 bedingt einerseits Verwirbelungen erzeugende Geschwindigkeitsänderungen des strömenden Luft-Kraftstoff-Gemisches, die wiederum eine weitere Durchmischung von Luft und Kraftstoffdampf zur Folge haben. Andererseits kann durch die bereichsweise Erweiterung der Gemischführungsanordnung 28 die Dichte des Luft-Kraftstoff-Gemisches beeinflusst und an Betriebsparameter nachgeschalteter Funktionsbereiche, etwa einer Brennkammer, angepasst werden. Darüber hinaus kann eine derart ausgebildete Gemischführungsanordnung 28 als Adapter zwischen einem Austrittsbereich der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 und einem im Vergleich hierzu größeren oder kleineren Einströmbereich eines nachgeschalteten Funktionsbereichs dienen.

[0041] Die Gemischführungsanordnung kann mit unterschiedlicher Gestalt ausgebildet sein. Diese kann beispielsweise wenigstens bereichsweise konisch oder/und wenigstens bereichsweise konvex oder/und wenigstens bereichsweise konkav sich erweiternd ausgebildet sein. Sie kann jedoch auch sich verjüngende Abschnitte aufweisen, welche zu einer Geschwindigkeitszunahme des strömenden Luft-Kraftstoff-Gemisches führen. Hierdurch können Verwirbelungen im Strömungsfeld des Luft-Kraftstoff-Gemisches erzeugt werden, welche zu einer weiteren Durchmischung von Luft und Kraftstoffdampf beitragen.

[0042] Die Gemischführungswandung 30 der in Fig. 1 gezeigten Gemischführungsanordnung 28 weist ausgehend von der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 einen sich verjüngenden Abschnitt 35 auf. An den sich verjüngenden Abschnitt 35 schließen sich zwei sich erweiternde Abschnitte an: ein der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 näherer und sich konisch erweiternder erster Abschnitt 36 und ein der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit 26 fernerer und sich konkav erweiternder zweiter Abschnitt 38.

[0043] Eine alternativ ausgestaltete Gemischführungsanordnung 128 ist in Figur 2 gezeigt. Die Gemischführungswandung 130 dieser Gemischführungsanordnung 128 weist im Gegensatz zu der Gemischführungsanordnung 28 gemäß Fig. 1 ausgehend von der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 keinen sich verjüngenden Abschnitt auf, sondern einen zylindrischen Abschnitt 135 mit im Wesentlichen konstantem Querschnitt. An diesen zylindrischen Abschnitt schließt sich ein sich konisch erweiternder Abschnitt 136 an.

[0044] Eine weitere alternative Gemischführungsanordnung 228 ist in Fig. 3 gezeigt. Auch die Gemischführungswandung 230 der Gemischführungsanordnung 228 gemäß Fig. 3 weist, ähnlich der Ausführungsform gemäß Fig. 1, ausgehend von der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 einen sich verjüngenden Abschnitt 235 auf. An diesen schließt sich, abweichend von der in Fig. 1 gezeigten Gemischführungsanordnung 28, ein sich konvex erweiternder Abschnitt 236 an.

[0045] Eine weitere alternative Gemischführungsanordnung 328 ist in Fig. 4 gezeigt. Die Gemischführungswandung 330 dieser Gemischführungsanordnung 328 weist, ähnlich der Gemischführungsanordnung 28 gemäß Fig. 1, ausgehend von der Kraftstoffverdampfungsanordnung 12 einen sich verjüngenden Abschnitt 335 auf. An diesen schließt sich, abweichend von der in Fig. 1 gezeigten Gemischführungsanordnung 28, ein sich konkav erweiternder Abschnitt 336 an.

[0046] Angemerkt sei noch, dass die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Gemischführungsanordnungen 28, 128, 228, 328 mit den unterschiedlich ausgestalteten Luft-Kraftstoff-Mischeinheiten 26, 126 und 226 der Figuren 5 bis 7 beliebig kombiniert werden können.

[0047] Im Zusammenhang mit der vorangehend beschriebenen Gemischführungsanordnung kann im Sinne der vorliegenden Erfindung eine konvexe Erweiterung als eine progressive Erweiterung, beispielsweise als eine progressiv zunehmende Strömungsquerschnittsfläche, verstanden werden. Eine konkave Erweiterung kann als eine degressive Erweiterung, beispielsweise als eine degressiv zunehmende Strömungsquerschnittsfläche, verstanden werden. Eine konische Erweiterung kann als eine konstante Erweiterung, beispielsweise als eine konstant zunehmende Strömungsquerschnittsfläche, verstanden werden.

Ansprüche

1. Mischanordnung (10) zur Durchmischung von Kraftstoffdampf mit Luft, vorzugsweise für ein kraftstoffbetriebenes Fahrzeugheizgerät, umfassend ein Gehäuse (16) mit einer Bodenwandung (18) und einer sich an die Bodenwandung (18) anschließenden Umfangswandung (20), sowie eine an der Bodenwandung (18) vorgesehene Kraftstoffverdampfungsanordnung (12) zur Abgabe von verdampftem Kraftstoff an einer Abdampfungsseite (14) der Kraftstoffverdampfungsanordnung, wobei
eine der Kraftstoffverdampfungsanordnung (12) an der Abdampfungsseite (14) wenigstens teilweise gegenüberliegend angeordnete Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (26; 126; 226) zur Durchmischung von an der Abdampfungsseite (14) abgegebenem Kraftstoff mit Luft vorgesehen ist, wobei die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (26; 126; 226) eine Mehrzahl von um einen Zentralbereich (Z) aufeinanderfolgend angeordneten Leitelementen (34, 34'; 134; 234), zum Leiten von Luft und Kraftstoffdampf aufweist, und wobei eine Gemischführungsanordnung (28; 128; 238; 338) zum Abführen eines in der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (26; 126; 226) gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemisches von der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (26; 126; 226) weg vorgesehen ist, wobei eine Gemischführungswandung (30; 130; 230; 330) der Gemischführungsanordnung (28; 128; 228; 328) wenigstens teilweise von der Umfangswandung (20) umgeben ist, wobei zwischen Umfangswandung (20) und Gemischführungswandung (30; 130; 230; 330) ein Luftanströmraum (31) vorgesehen ist.

2. Mischanordnung (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (26; 126; 226) wenigstens einen in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (26; 126; 226) führenden Einströmbereich (32; 132; 232) zur Zufuhr von Luft in die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (26; 126; 226) aufweist.

3. Mischanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens zwei unmittelbar benachbarten Leitelementen (34, 34'; 134; 234), vorzugsweise zwischen allen unmittelbar benachbarten Leitelementen (34, 34'; 134; 234), ein Einströmbereich (32; 132; 232) bereitgestellt ist.

4. Mischanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (26; 126; 226) wenigstens bereichsweise zu der Kraftstoffverdampfungsanordnung (12) hin oder/und von der Kraftstoffverdampfungsanordnung (12) weg offen ist.

5. Mischanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leitelement (34, 34'; 134; 234) wenigstens eine gerade Strömungsablenkfläche (136a, 136b) oder/und gekrümmte Strömungsablenkfläche (36a, 36b; 236a, 236b) aufweist.

6. Mischanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Leitelemente (234), vorzugsweise im Zentralbereich (Z) der Luft-Kraftstoff-Mischeinheit (226), einstückig miteinander ausgebildet sind.

7. Mischanordnung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischführungsanordnung (28; 128; 228; 328) schalenartig und sich von der Abdampfungsseite (14) der Kraftstoffverdampfungsanordnung (12) weg wenigstens bereichsweise erweiternd ausgebildet ist.

8. Mischanordnung (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gemischführungsanordnung (28; 128; 228; 328) wenigstens bereichsweise konisch oder/und wenigstens bereichsweise konvex oder/und wenigstens bereichsweise konkav sich erweiternd ausgebildet ist.

9. Mischanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffverdampfungsanordnung (12) einen flüssigen Kraftstoff aus einer Kraftstoffzufuhrleitung (22) aufnehmenden und durch Kapillarförderwirkung zur Abdampfungsseite transportierenden porösen Verdampfungskörper (24) umfasst.

10. Mischanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffverdampfungsanordnung (12) eine Heizanordnung (13) umfasst.

11. Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Mischanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Claims

1. Mixing arrangement (10) for mixing fuel vapour with air, preferably for a fuel-driven vehicle heating device, comprising a housing (16) with a bottom wall (18) and a circumferential wall (20) adjoining the bottom wall (18), and a fuel evaporation arrangement (12) provided at the bottom wall (18) for discharging evaporated fuel at an evaporation side (14) of the fuel evaporation arrangement, wherein an air-fuel mixing unit (26; 126; 226), arranged at least partially opposite the fuel evaporation arrangement (12) at the evaporation side (14) is provided for mixing fuel discharged at the evaporation side (14) with air, wherein the air-fuel mixing unit (26; 126; 226) comprises a plurality of guiding elements (34, 34'; 134; 234) arranged successively around a central region (Z) for guiding air and fuel vapor, and wherein a mixture guide arrangement (28; 128; 238; 338) for discharging an air-fuel mixture formed in the air-fuel mixing unit (26; 126; 226) away from the air-fuel mixing unit (26; 126; 226) is provided, wherein a mixture guide wall (30; 130; 230; 330) of the mixture guide arrangement (28; 128; 228; 328) is at least partially surrounded by the circumferential wall (20), wherein an air inflow space (31) is provided between the circumferential wall (20) and the mixture guide wall (30; 130; 230; 330).

2. Mixing arrangement (10) according to claim 1,
characterized in that the air-fuel mixing unit (26; 126; 226) comprises at least one inflow region (32; 132; 232) leading into the air-fuel mixing unit (26; 126; 226) for supplying air into the air-fuel mixing unit (26; 126; 226).

3. Mixing arrangement (10) according to claim 1 or 2,
characterized in that an inflow region (32; 132; 232) is provided between at least two directly adjacent guiding elements (34, 34'; 134; 234), preferably between all directly adjacent guiding elements (34, 34'; 134; 234).

4. Mixing arrangement (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that the air-fuel mixing unit (26; 126; 226) is open at least in regions towards the fuel evaporation arrangement (12) and/or away from the fuel evaporation arrangement (12).

5. Mixing arrangement (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one guide element (34, 34'; 134; 234) comprises at least one straight flow deflection surface (136a, 136b) or/and curved flow deflection surface (36a, 36b; 236a, 236b).

6. Mixing arrangement (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that at least two guiding elements (234), preferably in the central region (Z) of the air-fuel mixing unit (226), are formed in one piece with one another.

7. Mixing arrangement (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that the mixture guide arrangement (28; 128; 228; 328) is of shell-like design and is adapted at least partially enlarging away from the evaporation side (14) of the fuel evaporation arrangement (12).

8. Mixing arrangement (10) according to claim 7,
characterized in that the mixture guide arrangement (28; 128; 30; 228; 328) is adapted at least partially enlarging in a conical or/and convex or/and concave manner.

9. Mixing arrangement (10) according to one of the preceding claims,
characterized in that the fuel evaporation arrangement (12) comprises a porous evaporation body (24) receiving a liquid fuel from a fuel supply line (22) and transporting it to the evaporation side by capillary conveying action.

10. Mixing arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel evaporation arrangement (12) comprises a heating arrangement (13).

11. Vehicle heating device comprising a mixing arrangement (10) according to one of the preceding claims.

Revendications

1. Agencement de mélange (10) pour mélanger de la vapeur de carburant avec de l'air, de préférence pour un agencement de chauffage de véhicule à carburant, comprenant un boîtier (16) avec une paroi de fond (18) et une paroi circonférentielle (20) adjacente à la paroi de fond (18), et un agencement d'évaporation de carburant (12) prévu sur la paroi de fond (18) pour décharger du carburant évaporé à un côté d'évaporation (14) de l'agencement d'évaporation du carburant,
dans laquelle une unité de mélange air-carburant (26 ; 126 ; 226), qui est disposée au moins partiellement en face de l'agencement d'évaporation de carburant (12) du côté évaporation (14), est prévue sur la paroi de fond (18) pour mélanger le carburant déchargé du côté évaporation (14) à de l'air, l'unité de mélange air-carburant (26 ; 126 ; 226) comporte une pluralité d'éléments de guidage (34, 34' ; 134 ; 234) disposés successivement autour d'une région centrale (Z) pour guider de l'air et de la vapeur de carburant, et dans lequel un agencement de guidage de mélange (28 ; 128 ; 238 ; 338) est prévu pour décharger un mélange air-carburant adapté dans l'unité de mélange air-carburant (26 ; 126 ; 226) depuis l'unité de mélange air-carburant (26 ; 126 ; 226), dans lequel une paroi de guidage de mélange (30 ; 130 ; 230 ; 330) de l'agencement de guidage de mélange (28 ; 128 ; 228 ; 328) est au moins partiellement entourée par la paroi circonférentielle (20), dans lequel un espace d'entrée d'air (31) est prévu entre la paroi circonférentielle (20) et la paroi de guidage du mélange (30 ; 130 ; 230 ; 330).

2. Agencement de mélange (10) selon la revendication 1,
caractérisé en ce que l'unité de mélange air-carburant (26 ; 126 ; 226) comporte au moins une région d'entrée (32 ; 132 ; 232) menant dans l'unité de mélange air-carburant (26 ; 126 ; 226) pour alimenter en air l'unité de mélange air-carburant (26 ; 126 ; 226).

3. Agencement de mélange (10) selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce qu'une région d'entrée (32 ; 132 ; 232) est prévue entre au moins deux éléments de guidage directement adjacents (34, 34' ; 134 ; 234), de préférence entre tous les éléments de guidage directement adjacents (34, 34' ; 134 ; 234).

4. Agencement de mélange (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'unité de mélange air-carburant (26 ; 126 ; 226) est ouverte au moins dans des régions vers l'agencement d'évaporation de carburant (12) et/ou à l'écart de l'agencement d'évaporation de carburant (12).

5. Agencement de mélange (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'au moins un élément de guidage (34, 34' ; 134 ; 234) comprend au moins une surface de déflection d'écoulement droite (136a, 136b) et/ou une surface de déflection d'écoulement courbe (36a, 36b ; 236a, 236b).

6. Agencement de mélange (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'au moins deux éléments de guidage (234), de préférence dans la région centrale (Z) de l'unité de mélange air-carburant (226), sont adaptés en une pièce l'un avec l'autre.

7. Agencement de mélange (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'agencement de guidage de mélange (28 ; 128 ; 228 ; 328) est adapté en forme de coque et s'élargit au moins partiellement à l'écart du côté évaporation (14) de l'agencement d'évaporation de carburant (12).

8. Agencement de mélange (10) selon la revendication 7,
caractérisé en ce que l'agencement de guidage de mélange (28 ; 128 ; 30 ; 228 ; 328) est adapté en s'élargissant au moins partiellement d'une manière conique et/ou convexe et/ou concave.

9. Agencement de mélange (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'agencement d'évaporation de carburant (12) comprend un corps d'évaporation poreux (24) qui reçoit un carburant liquide d'une conduite d'alimentation en carburant (22) et le transporte vers le côté évaporation par transport capillaire.

10. Agencement de mélange (10) selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'agencement d'évaporation de carburant (12) comprend un agencement de chauffage (13).

11. Dispositif de chauffage de véhicule comprenant un agencement de mélange (10) selon l'une des revendications précédentes.

Zeichnung