Fahrzeugheizgerät

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugheizgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Zuheizer oder Standheizung eingesetzt wird, um bei vergleichsweise niedrigen Umgebungstemperaturen durch Verbrennung eines Gemisches aus Brennstoff und Luft Wärme bereitzustellen. Dabei kommt auf Grund der steigenden Brennstoffpreise alternativen Brennstoffen, wie z.B. PME (Pflanzenmethylester), beispielsweise Rapsmethylester, immer größere Bedeutung zu. Da diese vermehrt auch als Kraftstoff für Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen eingesetzt werden und im Allgemeinen brennstoffbetriebene Fahrzeugheizgeräte aus dem gleichen Tank und mithin mit dem gleichen Brennstoff gespeist werden, wie die Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug, besteht auch für derartige Fahrzeugheizgeräte die Anforderung der Anpassung an derartige alternative Brennstoffe.

[0002] Ein Problem bei Fahrzeugheizgeräten, die an sich für Brennstoffe wie Diesel oder Benzin ausgelegt sind, ist, dass die im Bereich derjenigen Baugruppen, in welchen die Verbrennung stattfindet, vorhandene Temperatur so hoch ist, dass vor allem bei Einsatz von PME als Brennstoff in den Brennstoff führenden Baugruppen unerwünschte Reaktionen dieses Brennstoffs mit dem Luftsauerstoff auftreten können. Dies kann die Betriebslebensdauer derartiger Baugruppen beeinträchtigen und zu einem ungewünschten Verbrennungsverhalten führen.

[0003] Ein Fahrzeugheizgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US 6 929 467 B2 bekannt. Bei diesem bekannten Fahrzeugheizgerät ist an einer Umfangswandung eines Brennkammergehäuses ein Zündorganaufnahmeansatz mit im Wesentlichen kreisrunder Innenkontur vorgesehen, in welchem ein Zündorgan aufgenommen ist, das in seinem Tragebereich eine entsprechende Umfangskontur aufweist. Im Zündorganaufnahmeansatz ist eine in diesem langgestreckte, kanalartige Ausbauchung vorgesehen, durch welche hindurch die zum Zünden erforderliche Luft eingeleitet werden kann.

[0004] Die US 2 404 841 A offenbart eine Zündkerze, welche in einem Tragebereich mit Außengewinde ausgebildet und damit in eine entsprechende Aufnahmeaussparung eines Brennkammergehäuses einzuschrauben ist. Im Inneren der Zündkerze befindet sich ein wendelartig geformter Heizdraht, dessen Wendelkontur vieleckartig gestaltet ist. Damit ergeben sich an mehreren Umfangs- bzw. Längenbereichen Anlagepunkte, mit welchen der Heizdraht zum Minimieren des Wärmeverlusts an einem diesen umgebenden Bauteil anliegt.

[0005] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugheizgerät bereitzustellen, bei welchem die Temperatur derjenigen Baugruppen, in deren Bereich die Verbrennung stattfindet, gesenkt werden kann.

[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Brennkammerbaugruppe mit einem Brennkammergehäuse, wobei das Brennkammergehäuse eine Umfangswandung und eine Bodenwandung und in der Umgangswandung oder Bodenwandung wenigstens eine Aufnahmeaussparung für ein Zündorgan aufweist, wobei das Zündorgan mit einem Tragebereich in der Aufnahmeaussparung deart getragen ist, dass zwischen einer die Aufnahemaussparung begrenzenden Oberfläche des Brennkammergehäuses und dem Tragebereich ein Durchtritt für in das Brennkammergehäuse zu leitende Luft gebildet ist, wobei der Tragebereich mit der Oberfläche an mehreren in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Berührungsbereichen in punktartigem oder linienartigem Tragekontakt steht. Der Durchlass umfasst zwischen den Berührungsbereichen gebildete Durchtrittskanäle.

[0007] Im Bereich des Zündorgans werden durch elektrische Erregung desselben zumindest in der Startphase eines Fahrzeugheizgerätes vergleichsweise hohe Temperaturen erzeugt, um die Verbrennung zu starten. Durch thermischen Kontakt des Zündorgans mit dem Brennkammergehäuse wird auch dieses erwärmt, insbesondere in einem Bereich, in welchem zumindest auch in der Startphase verstärkt flüssiger Brennstoff eingespeist wird. Durch den nur punktartigen oder linienartigen Tragekontakt zwischen dem Zündorgan bzw. dem Tragebereich desselben und dem Brennkammergehäuse wird der Wärmeübertrag auf ein Minimum begrenzt und mithin die Erwärmung des Brennkammergehäuses deutlich verringert.

[0008] Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Tragebereich oder die Aufnahmeaussparung eine im Wesentlichen kreisrunde Umfangskontur aufweist und die jeweils andere Baugruppe eine vieleckartige Umfangskontur aufweist, wobei in Eckbereichen der vieleckartigen Umfangskontur Berührungsbereiche gebildet sind. Auf Grund der baulich einfachen Realisierbarkeit wird dabei vorgeschlagen, dass die Aufnahmeaussparung die im Wesentlichen kreisrunde Umfangskontur aufweist und der Tragebereich die vieleckartige Umfangskontur aufweist.

[0009] Die vieleckartige Umfangskontur kann eine Dreieckkontur sein.

[0010] Um für die Aufnahme des Zündorgans ausreichend Raum bereitzustellen, wird vorgeschlagen, dass an der Umfangswandung des Brennkammergehäuses wenigstens ein sich von dieser weg erstreckender Zündorganaufnahmeansatz ausgebildet ist, welcher die Aufnahmeaussparung mit der Oberfläche bereitstellt.

[0011] Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Brennkammergehäuse wenigstens bereichsweise von einem Druckraum umgeben ist, welcher Luft von einem Gebläse aufnimmt und zu welchem der Durchtritt offen ist.

[0012] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1

einen Ausschnitt eines teilweise im Schnitt dargestellten Fahrzeugheizgerätes;

Fig. 2

eine Axialansicht eines mit einem Wärmetauschergehäuse verbundenen Brennkammergehäuses des Fahrzeugheizgerätes der Fig. 1;

Fig. 3

eine vereinfachte Schnittdarstellung des Zündorganaufnahmeansatzes, geschnitten längs einer Linie III - III in Fig. 2.

[0013] Das in Fig. 1 abschnittsweise dargestellte Fahrzeugheizgerät 10 umfasst als zentrale Baugruppe eine Brennkammerbaugruppe 12 mit einem Brennkammergehäuse 14. Dieses Brennkammergehäuse 14 wiederum ist aufgebaut mit einer Umfangswandung 16 und einer Bodenwandung 18, in welcher ein Lufteintrittsbereich mit einer Luftleiteinrichtung 20 zum Einleiten von zur Verbrennung erforderlicher Luft in eine im Brennkammergehäuse 14 gebildete Brennkammer vorgesehen ist. An das Brennkammergehäuse 14 bzw. die Umfangswandung 16 desselben schließt ein Flammrohr 22 an, entlang welchem die bei der Verbrennung in der Brennkammer entstehenden Verbrennungsabgase strömen. An einem in der Fig. 1 nicht dargestellten offenen Ende treten die Verbrenungsabgase aus dem Flammrohr aus und strömen zurück entlang der Außenseite des Flammrohrs 22 in einem zwischen dem Flammrohr 22 und einem Brennkammergehäuse 24 gebildeten Abgasströmungsraum 26. Ein Abgabestutzen 28 führt die Verbrennungsabgase aus dem Abgasströmungsraum 26 heraus und zu einem Abgasführungssystem bzw. zur Umgebung.

[0014] In seinem im Bereich des Brennkammergehäuses 14 liegenden Bereich weist das Wärmetauschergehäuse 24 eine stufenartige, radiale Erweiterung 30 mit einer daran gebildeten Stirnfläche 32 auf. An dieser Stirnfläche liegt unter Zwischenlagerung eines Zwischenlagerelements 34 ein nach radial außen greifender, ringartiger bzw. flanschartiger Befestigungsbereich 36 des Brennkammergehäuses 14 an. Dieser erstreckt sich von der Umfangswandung 16 und ist beispielsweise integral mit dieser ausgebildet. Durch eine Mehrzahl nicht dargestellter Befestigungsbolzen, beispielsweise Schraubbolzen, ist der Befestigungsbereich 36 an der stufenartigen Erweiterung 30 des Wärmetauschergehäuses 24 befestigt. Auf diese Art und Weise ist durch diesen Befestigungsbereich 36 der Abgasströmungsraum 26 von einem das Brennkammergehäuse bzw. die Umfangswandung 16 und den Bodenbereich 18 umgebenden Druckraum 38 getrennt. Nach radial außen, radial bezogen auf eine Brennkammerlängsachse L, ist der Druckraum 38 begrenzt durch eine Außenwand 40, die in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel integral ausgebildet ist mit dem Wärmetauschergehäuse 24 und an den radial äußeren Bereich der stufenartigen Erweiterung 30 anschließt.

[0015] An dem von der stufenartigen Erweiterung 30 entfernt liegenden Ende der Außenwand 40 ist mit dem Wärmetauschergehäuse 24 ein Gebläse 42, z.B. Seitenkanalgebläse, verbunden. Dieses nimmt die in den Druckraum 40 einzuleitende Luft im Bereich einer Ansaugöffnung 44 auf und gibt es unter der Föderwirkung eines Förderrads 46 in den Druckraum 38 ab. Durch das Gebläse 42 ist also der Druckraum 38 an seinem von dem Abgasströmungsraum 26 entfernten Ende axial abgeschlossen.

[0016] Um im Brennkammergehäuse 14 bzw. der darin gebildeten Brennkammer ein verbrennungsfähiges Gemisch mit der in den Druckraum 38 eingeleiteten und über die Luftleiteinrichtung 20 in die Brennkammer geführten Luft zu erzeugen, führt eine Zuführleitung 48 durch den Druckraum 38 und die Umfangswandung 16 des Brennkammergehäuses 14 hindurch und speist den zunächst flüssigen Brennstoff, also beispielsweise Pflanzenmethlyester, in das Brennkammergehäuse 14 ein. Dort kann ein poröses Verdampfermedium vorgesehen sein, das den flüssigen Brennstoff aufnimmt, durch Kapillarförderwirkung verteilt und zur Brennkammer abdampft, um das Gemisch aus Luft Brennstoffdampf zu erzeugen.

[0017] Weiterhin ist an dem Brennkammergehäuse 14 ein an der Umfangswandung 16 nach außen sich weg erstreckender Zündorganaufnahmeansatz 50 vorgesehen. Dieser näherungsweise tangential von der Umfangswandung 16 sich weg erstreckende Zündorganaufnahmeansatz trägt ein in der Fig. 1 nur mit seinem außerhalb dieses Ansatzes sich erstreckenden, rückwärtigen Teil dargestelltes Zündorgan 52, beispielsweise einen Glühzündstift. Durch Erregung desselben werden im Zündorganaufnahmeansatz lokal derart hohe Temperaturen erzeugt, dass das dort vorhandene Gemisch aus Luft und Brennstoffdampf zündet und somit die Verbrennung gestartet wird.

[0018] Die Fig. 3 zeigt im Schnitt den Zündorganaufnahmeansatz 50, der eine im Wesentlichen kreisrunde bzw. zylindrische Gestaltung aufweist und mithin an seiner Innenseite eine Oberfläche 54 bereitstellt, die eine kreisrunde bzw. zylindrische Umfangskontur aufweist und eine Aufnahmeaussparung 55 für das Zündorgan 52 begrenzt. Im Inneren des Zündorganaufnahmeansatzes 50 erstreckt sich das Zündorgan 52 und ist zur stabilen Halterung mit einem Tragebereich 56 am Zündorganaufnahmeansatz 50 getragen bzw. abgestützt. Es ist selbstverständlich, dass, wie beispielsweise in Fig. 1 erkennbar, am rückwärtigen, außerhalb des Zündorganaufnahmeansatzes 50 liegenden Bereich des Zündorgans 52 dieses beispielsweise auch noch durch Verschraubung an diesem Zündorganaufnahmeansatz arretiert sein kann. Der Tragebereich 56 hat primär die Funktionalität der seitlichen Abstützung des Zündorgans 52 bezüglich des Zündorganaufnahmeansatzes 50.

[0019] Man erkennt in Fig. 3 weiter, dass der Tragebereich 56 mit einer dreieckigen Umfangskontur ausgestaltet ist und im Bereich der Ecken 58, 60, 62 an der inneren Oberfläche 54 des Zündorganaufnahmeansatzes 50 anliegt. Hier sind also drei Berührungsbereiche 64, 66, 68 gebildet, in welchen zwischen dem Tragebereich 56 und dem Zündorganaufnahmeansatz 50 lediglich ein linienartiger Tragekontakt besteht. Zwischen jeweiligen in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Berührungsbereichen 64, 66, 68 sind durch den Zündorganaufnahmeansatz 50 und den Tragebereich 56 Durchtrittskanäle 70, 72, 74 gebildet, durch welche hindurch im Druckraum 38 vorhandene und unter Überdruck stehende Luft strömen kann. Diese Luft kann sich mit dem durch die Zuführleitung 48 beispielsweise auch im Bereich des Zündorganaufnahmeansatzes 50 eingeleiteten Brennstoff bzw. Brennstoffdampf vermischen und bei Erregung des Zündorgans 52 dann gezündet werden. Zum Eintritt der Luft in den Zündorganaufnahmeansatz 50 kann dieser beispielsweise an seinem rückwärtigen Ende teilweise offen sein, kann jedoch eine oder mehrere Öffnungen 76 aufweisen, die eine Verbindung zwischen dem Druckraum 38 und dem Innenbereich des Zündorganaufnahmeansatzes 50 herstellen.

[0020] Durch den vorangehend beschriebenen nur linienartigen Kontakt zwischen dem Tragebereich 56 des Zündorgans 52 und dem Zündorganaufnahmeansatz 50 wird der unmittelbare körperliche Kontakt zwischen diesen beiden Bauteilen auf ein Minimum begrenzt. Somit besteht auch nur eine entsprechend beschränkte Möglichkeit des Wärmeeintrags vom Zündorgan 52 in den Zündorganaufnahmeansatz 50, so dass auch dessen Erwärmung auf ein Minimum reduziert werden kann. Dies kombiniert mit der Tatsache, dass die in den Druckraum eingeleitete und von diesem in den Zündorganaufnahmeansatz 50 strömende Luft die Durchtrittskanäle 70, 72, 74 durchströmt und mithin auch Wärme aus diesem Bereich abträgt und in den Bereich der im Brennkammergehäuse 14 gebildeten Brennkammer mitnimmt, sorgt dafür, dass insbesondere in der Startphase die Temperatur im Bereich des Zündorganaufnahmeansatzes und auch der an diesen angrenzenden Zuführleitung 48 sehr nieder gehalten werden kann und somit insbesondere bei Einsatz von PME als flüssiger Brennstoff die Gefahr ungeeigneter Reaktionen bzw. ungünstiger Verbrennungsverhältnisse beseitigt werden kann.

[0021] Es ist selbstverständlich, dass in der Geometrie des Tragebereichs 56 bzw. der Oberfläche 54 des Zündorganaufnahmeansatzes 50 verschiedene Variationen vorgenommen werden können. So könnte selbstverständlich auch die Oberfläche 54 eine vieleckartige, beispielsweise dreieckartige Oberflächenkontur aufweisen, während dann beispielsweise der Tragebereich 56 kreisrund sein könnte, was ebenfalls zur Erzeugung linienartiger Berührungsbereiche führen würde. Auch eine vieleckartige Kontur mit mehr als drei Ecken ist denkbar, wobei ein Minimum an Ecken auch zu einem Minimum an Berührungsbereichen führt. Selbstverständlich ist es auch möglich, im Bereich der Ecken 64, 66, 68 den linienartigen Anlagekontakt durch entsprechendes Zuspitzen der Ecken auf einen punktartigen Kontakt zu reduzieren. Auch andere Geometrien, wie z.B, pyramidenartige Erhöhungen an der Oberfläche 54 oder am Tragebereich 56 können einend derartigen punktartigen Kontakt erzeugen.

[0022] Ein weiterer vorteilhafter Effekt ist bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugheizgerät, dass durch die verminderte Wärmeübertragung vom Zündorgan 52 auf den Zündorganaufnahmeansatz 50 die zum Zünden erforderliche elektrische Energie effizienter genutzt werden kann und eine Verkürzung der Startphase durch stärkere Konzentration der Wärme im Bereich des Zündorgans erlangt werden kann. Dies ist selbstverständlich unabhängig davon, welcher Brennstoff eingesetzt wird, von Vorteil.

Ansprüche

1. Fahrzeugheizgerät, umfassend eine Brennkammerbaugruppe (12) mit einem Brennkammergehäuse (14), wobei das Brennkammergehäuse (14) eine Umfangswandung (16) und eine Bodenwandung (18) und in der Umfangswandung (16) oder Bodenwandung (18) wenigstens eine Aufnahmeaussparung (55) für ein Zündorgan (52) aufweist, wobei das Zündorgan (52) mit einem Tragebereich (56) in der Aufnahmeaussparung (55) derart getragen ist, dass zwischen einer die Aufnahmeaussparung (55) begrenzenden Oberfläche (54) des Brennkammergehäuses (14) und dem Tragebereich (56) ein Durchtritt (70, 72, 74) für in das Brennkammergehäuse (14) zu leitende Luft gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Tragebereich (56) mit der Oberfläche (54) an mehreren in Umfangrichtung aufeinander folgenden Berührungsbereichen (64, 66, 68) in punktartigem oder linienartigen Tragekontakt steht und dass der Durchtritt (70, 72, 74) zwischen den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Berührungsbereichen (64, 66, 68) gebildete Durchtrittskanäle (70, 72, 74) umfasst.

2. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Tragebereich (56) oder die Aufnahmeaussparung (55) eine im Wesentlichen kreisrunde Umfangskontur aufweist und die jeweils andere Baugruppe eine vieleckartige Umfangskontur aufweist, wobei in Eckbereichen (60, 62, 64) der vieleckartigen Umfangskontur Berührungsbereiche (64, 66, 68) gebildet sind.

3. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeaussparung (55) die im Wesentlichen kreisrunde Umfangskontur aufweist und der Tragebereich (56) die vieleckartige Umfangskontur aufweist.

4. Fahrzeugheizgerät nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die vieleckartige Umfangskontur eine Dreieckkontur ist.

5. Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass an der Umfangswandung (16) des Brennkammergehäuses (14) wenigstens ein sich von dieser weg erstreckender Zündorganaufnahmeansatz (50) ausgebildet ist, welcher die Aufnahmeaussparung (55) mit der Oberfläche (54) bereitstellt.

6. Fahrzeugheizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Brennkammergehäuse (14) wenigstens bereichsweise von einem Druckraum (38) umgeben ist, welcher Luft von einem Gebläse (42) aufnimmt und zu welchem der Durchtritt , (70, 72, 74) offen ist.

Claims

1. Vehicle heating device, comprising a combustion chamber assembly (12) with a combustion chamber housing (14), said combustion chamber housing (14) comprising a circumferential wall (16) and a bottom wall (18) and in the circumferential wall (16) or bottom wall (18) at least one receiving recess (55) for an ignition element (52), said ignition element (52) being supported with a support area (56) in the receiving recess (55) in such a way that a passage (70, 72, 74) for air to be inserted into said combustion chamber housing (14) is formed between a surface (54) of said combustion chamber housing (14), which defines the receiving recess (55), and the support area (56), characterized by said support area (56) being in point-type or line-type support contact with the surface (54) at several subsequent contact areas (64, 66, 68) and by said passage (70, 72, 74) comprising passage channels (70, 72, 74) formed between said subsequent contact areas (64, 66, 68) in the circumferential direction.

2. Vehicle heating device according to claim 1,
characterized by said support area (56) or the receiving recess (55) comprising a substantially circular perimeter and by the respective other assembly having a polygon-type perimeter, contact areas (64, 66, 68) being formed in corner areas (60, 62, 64) of the polygon-type perimeter.

3. Vehicle heating device according to claim 2,
characterized by said receiving recess (55) having the substantially circular perimeter and said support area (56) having the polygon-type perimeter.

4. Vehicle heating device according to claim 2 or 3,
characterized by the polygon-type perimeter being a triangle perimeter.

5. Vehicle heating device according to one of claims 1 to 4,
characterized in that at least one ignition element receiving connection (50) providing the receiving recess (55) together with the surface (54) is formed at the circumferential wall (16) of the combustion chamber housing (14) extending away from the latter.

6. Vehicle heating device according to one of claims 1 to 5,
characterized by said combustion chamber housing (14) being at least partially surrounded by a pressure chamber (38) which takes up air from a blower (42) and towards which the passage (70, 72, 74) is open.

Revendications

1. Dispositif de chauffage pour un véhicule, comprenant un module de chambre de combustion (12) avec un boîtier de chambre de combustion (14), le boîtier de chambre de combustion (14) comprenant une paroi circonférentielle (16) et une paroi de fond (18) et dans la paroi circonférentielle (16) ou la paroi de fond (18) au moins un évidement de réception (55) pour un élément d'allumage (52), l'élément d'allumage (52) étant supporté avec une zone de support (56) dans l'évidement de réception (55) de sorte qu'un passage (70, 72, 74) pour l'air à insérer dans le boîtier de chambre de combustion (14) soit formé entre une surface (54) du boîtier de chambre de combustion (14) définissant l'évidement de réception (55) et la zone de support (56), caractérisé par la zone de support (56) étant en contact de support sous forme de point ou de ligne avec la surface (54) à plusieurs zones de contact (64, 66, 68) et par le passage (70, 72, 74) comprenant des canaux de passage (70, 72, 74) entre les zones de contact (64, 66, 68) en succession dans la direction circonférentielle.

2. Dispositif de chauffage pour un véhicule selon la revendication 1,
caractérisé par la zone de support (56) ou l'évidement de réception (55) ayant un périmètre substantiellement circulaire et l'autre module respectif ayant un périmètre polygonal, des zones de contact (64, 66, 68) étant formées dans des parties de coin (60, 62, 64) du périmètre polygonal.

3. Dispositif de chauffage pour un véhicule selon la revendication 2,
caractérisé par l'évidement de réception (55) ayant le périmètre substantiellement circulaire et la zone de support (56) ayant le périmètre polygonal.

4. Dispositif de chauffage pour un véhicule selon la revendication 2 ou 3,
caractérisé par le périmètre polygonal étant un périmètre triangulaire.

5. Dispositif de chauffage pour un véhicule selon une des revendications 1 à 4,
caractérisé en ce que au moins une connexion de réception d'élément d'allumage (50) prévoyant l'évidement de réception (55) avec la surface (54), est formé à la paroi circonférentielle (16) du boîtier de chambre de combustion (14) et s'étend à l'écart de cette dernière.

6. Dispositif de chauffage pour un véhicule selon une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que le boîtier de chambre de combustion (14) est au moins partiellement entouré d'un espace de pression (38) recevant de l'air d'une soufflerie (42) et envers lequel le passage (70, 72, 74) est ouvert.

Zeichnung