АВТОМОБИЛЬНЫЙ ОТОПИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР Российский патент 2021 года по МПК B60H1/00 

Настоящее изобретение относится к автомобильному отопительному прибору, включающему конструктивную группу горелки и конструктивную группу теплообменника, причем конструктивная группа горелки включает камеру сгорания, в которую подаются воздух, необходимый для сгорания, и топливо и отводящую из камеры сгорания продукты сгорания, простирающуюся в направлении продольной оси жаровую трубу, причем конструктивная группа теплообменника включает внутренний корпус теплообменника с простирающейся в направлении продольной оси внутренней периферийной стенкой, и, например, примыкающей к ней в осевой концевой области внутренней периферийной стенки внутренней стенки днища, а также наружный корпус теплообменника с простирающейся в направлении продольной оси наружной периферийной стенкой и, например, примыкающей к ней в осевой концевой области наружной периферийной стенки наружной стенкой днища, причем между внутренним корпусом теплообменника и наружным корпусом теплообменника образовано пространство для потока средства теплоносителя, причем между внутренней периферийной стенкой и жаровой трубой образовано пространство для обратного потока продуктов сгорания, причем в пространстве для обратного потока продуктов сгорания предусмотрен каталитический нейтрализатор, через который могут протекать продукты сгорания.

Подобного вида автомобильные отопительные приборы применяются в автомобилях в качестве независимых систем отопления или дополнительных подогревателей и рассчитаны главным образом на то, чтобы нагревать, например, жидкую среду теплоносителя, как-то жидкое средство охлаждения, предусмотренное в кругообороте жидкого средства охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Задачей настоящего изобретения является создание автомобильного отопительного прибора, который при компактной конструкции может эксплуатироваться эффективно и с небольшим выбросом вредных веществ.

Согласно изобретению эта задача решается с помощью автомобильного отопительного прибора, включающего конструктивную группу горелки и конструктивную группу теплообменника, причем конструктивная группа горелки включает камеру сгорания, в которую должны подаваться воздух, необходимый для сгорания, и топливо и отводящую из камеры сгорания продукты сгорания простирающуюся в направлении продольной оси жаровую трубу, причем конструктивная группа теплообменника включает внутренний корпус теплообменника с простирающейся в направлении продольной оси внутренней периферийной стенкой, и, например, примыкающей к ней в осевой концевой области внутренней периферийной стенки стенкой днища, а также наружный корпус теплообменника с простирающейся в направлении продольной оси наружной периферийной стенкой и, например, примыкающей к ней в осевой концевой области наружной периферийной стенки наружной стенкой днища, причем между внутренним корпусом теплообменника и наружным корпусом теплообменника образовано пространство для потока средства теплоносителя, причем между внутренней периферийной стенкой и жаровой трубой образовано открытое к выпуску продуктов сгорания пространство для обратного потока продуктов сгорания, причем в пространстве для обратного потока продуктов сгорания предусмотрен каталитический нейтрализатор, через который могут протекать продукты сгорания.

Автомобильный отопительный прибор, согласно изобретению, характеризуется тем, что в привязке к каталитическому нейтрализатору предусмотрен возбуждаемый электрически нагревательный блок и/или что на наружном корпусе теплообменника на его обращенной от пространства для потока средства теплоносителя наружной стороне предусмотрен перекрывающий, по меньшей мере, местами изоляционный материал.

Благодаря интегрированию каталитического нейтрализатора, например, 3-ходового катализатора, в пространство для обратного потока продуктов сгорания, при том, что отпадает необходимость предоставления в распоряжение дополнительного пространство для установки подобного рода каталитического нейтрализатора, в продуктах сгорания может снижаться содержание вредных веществ. Если в автомобильном отопительном приборе наружный корпус теплообменника термически изолирован по направлению наружу с помощью изоляционного материала, обеспечивается, что, в частности, даже при начале сгорания и еще холодном вначале автомобильном отопительном приборе, в частности, холодном каталитическом нейтрализаторе, температура которого быстро поднимается, так что каталитическая реакция может запускаться уже почти сразу после начала сгорания и промежуток времени, в котором продукты сгорания остаются без активности каталитического нейтрализатора, сокращается. Наличие нагревательного блока в привязке к каталитическому нейтрализатору дает возможность предварительно нагревать или поддерживать теплым каталитический нейтрализатор независимо от режима сгорания, так что промежуток времени, в котором при режиме сгорания каталитический нейтрализатор вследствие слишком низкой температуры может быть не активным, может устраняться или может, по меньшей мере, сокращаться.

Следует учесть, что в настоящем изобретении под изоляционным материалом следует понимать любой материал, который затрудняет передачу тепла наружу в окружающий воздух или к другим компонентам системы и, например, имеет более низкую теплопроводность, чем изолирующие в части тела по отношению друг к другу области, то есть, например, наружный корпус теплообменника и окружающий его воздух. Например, может применяться намотанный вокруг наружного корпуса теплообменника волокнистый или матированный изоляционный материал или вспененный изоляционный материал.

При осуществлении предложенного в соответствии с изобретением автомобильного отопительного прибора в виде отопительного прибора с жидким теплоносителем, соответственно отопительного прибора с теплоносителем в виде воды, для предоставления пространства под поток протекающего жидкого средства теплоносителя внутренний корпус теплообменника может иметь в осевой концевой области внутренней периферийной стенки примыкающую к ней внутреннюю стенку днища, наружный корпус теплообменника может иметь примыкающую к ней в осевой концевой области наружную стенку днища части и пространство для потока средства теплоносителя в осевой удаленной от внутренней стенки днища и наружной стенки днища концевой области может быть ограничено торцевой стенкой.

Чтобы при подобного рода осуществлении области теплообменника для жидкого средства теплоносителя обеспечить лучшую тепловую изоляцию, торцевая стенка на ее обращенной от пространства для потока средства теплоносителя наружной стороне может быть снабжена, по меньшей мере, местами перекрывающим изоляционным материалом.

Особенно эффективное использование тепла, предоставляемого нагревательным блоком, достигается благодаря тому, что нагревательный блок предусмотрен на внутренней периферийной стенке.

Например, нагревательный блок может быть предусмотрен на обращенной к пространству для потока средства теплоносителя наружной стороне внутренней периферийной стенки.

При предпочтительном, в частности, для теплового взаимодействия нагревательного блока с каталитическим нейтрализатором осуществлении предлагается, что нагревательный блок предусмотрен на обращенной к пространству для обратного потока продуктов сгорания внутренней стороне внутренней периферийной стенки.

Для эффективного нагревания каталитического нейтрализатора является предпочтительным, если нагревательный блок предусмотрен, по меньшей мере, в перекрывающей по оси каталитический нейтрализатор продольной области внутренней периферийной стенки.

Согласно другому аспекту осуществления может быть предусмотрен омываемый продуктами сгорания лямбда-зонд. Посредством подобного рода лямбда-зонда может предоставляться информация о качестве сгорания, чтобы таким способом иметь возможность с помощью воздействия на количественное соотношение воздух, необходимый для сгорания/топливо устанавливать нужную характеристику сгорания. Дальше подобного рода лямбда-зонд может использоваться также в качестве датчика пламени, так как запуск, соответственно завершение, сгорания непосредственно отражается в выходном сигнале лямбда-зонда.

Кроме того, изобретение относится к эксплуатации разработанного согласно изобретению автомобильного отопительного прибора, причем автомобильный отопительный прибор в привязке к каталитическому нейтрализатору имеет электрически возбуждаемый нагревательный блок. При этом электрически возбуждаемый приданный каталитическому нейтрализатору нагревательный блок приводится в действие в начальной фазе режима сгорания и/или в фазе завершения режима сгорания и/или после срыва пламени.

При этом с помощью тепла, предоставляемого при работе нагревательного блока, каталитический нейтрализатор перед запуском сгорания может нагреваться таким образом, что непосредственно при наступлении сгорания, возникающие при этом продукты сгорания, могут подвергаться в каталитическом нейтрализаторе каталитической реакции. В фазе отключения автомобильного отопительного прибора или при наступлении срыва пламени с помощью приведения в действия нагревательного блока в каталитическом нейтрализаторе может поддерживаться температура, при которой обеспечивается, что выход не обработанных каталитически продуктов сгорания предотвращается. При предложенном в соответствии с изобретением способе в начальной фазе режима сгорания и/или при перезапуске после срыва пламени мощность, идущая на нагрев, предусмотренного в привязке к каталитическому нейтрализатору электрически возбуждаемого нагревательного блока может снижаться. С запускающимся сгоранием каталитический нейтрализатор может нагреваться, соответственно поддерживаться теплым только благодаря теплу, транспортируемому продуктами сгорания, так что нет необходимости в дополнительном подводе тепла с помощью нагревательного блока.

Дальше может быть предусмотрено, что в конечной фазе режима сгорания и/или при срыве пламени мощность, идущая на нагрев, предусмотренного в привязке к каталитическому нейтрализатору электрически возбуждаемого нагревательного блока после окончания сгорания повышается.

Настоящее изобретение ниже детально описывается со ссылкой на прилагающиеся чертежи, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - продольный разрез бензинового автомобильного отопительного прибора;

фиг. 2 - на изображениях а), b) и с) тепло, генерированное в различных фазах режима работы бензинового автомобильного отопительного прибора при процессе сгорания, соответственно электрически возбуждаемым нагревательным блоком.

Представленный на фиг. 1 бензиновый отопительный автомобильный прибор 10 включает в целом обозначенную позицией 12 конструктивную группу горелки, а также в целом обозначенную позицией 14 конструктивную группу теплообменника. Показанная в максимально возможном приближении к принципиальному представлению конструктивная группа 12 горелки включает образованную в корпусе 16 камеры сгорания камеру 18 сгорания, в которую с помощью не представленного блока для подачи воздуха, необходимого для сгорания, например, воздуходувки с боковым каналом, подается воздух V, необходимый для сгорания, и с помощью точно также не представленного блока для подачи топлива, например, дозирующего насоса, подается топливо В. При осуществлении конструктивной группы 12 горелки в виде горелки с испарением топливо В может подаваться в предусмотренное в камере 18 сгорания пористое средство для испарения и через это пористое средство для испарения в газообразной, соответственно парообразной форме, направляться в камеру 18 сгорания. Воздух V, необходимый для сгорания, может подаваться в камеру 18 сгорания через окружающий корпус 16 камеры сгорания объем 20 и образованные в корпусе 16 камеры сгорания проходные отверстия.

Образованная в камере 18 сгорания смесь из воздуха V, необходимого для сгорания и топлива В может зажигаться с помощью не представленного устройства зажигания, например, штифтовой свечи накаливания, так что потом возникающие при сгорании в камере 18 сгорания продукты А сгорания через бленду 22 могут поступать образованное в жаровой трубе 24 пространство 26, для потока продуктов сгорания. Также в пространстве 26 для потока продуктов сгорания может осуществляться сгорание части смеси из воздуха, V, необходимого для сгорания, и топлива В.

Жаровая труба 24 простирается в предоставленную в основном с подобной емкости структурой конструктивную группу 14 теплообменника. Конструктивная группа 14 теплообменника включает внутренний корпус 28 теплообменника с внутренней периферийной стенкой 30, которая точно также как жаровая труба 24 простирается в направлении продольной оси L. В осевой концевой области к внутренней периферийной стенке 30 примыкает внутренняя стенка 32 днища внутреннего корпуса 28 теплообменника. Предпочтительным образом внутренняя периферийная стенка 30 и внутренняя стенка 32 днища образованы друг с другом едино. Например, внутренний корпус 28 теплообменника может быть подготовлен в виде металлической отливки.

Дальше конструктивная группа 14 теплообменника включает наружный корпус 34 теплообменника. Наружный корпус 34 теплообменника также представлен в основном с подобной емкости структурой и включает наружную периферийную стенку 36 и примыкающую к ней в осевой концевой области наружную стенку 38 днища. Наружный корпус 34 теплообменника также со своей наружной периферийной стенкой 36 и своей наружной стенкой 38 днища преимущественным образом предоставлен в виде единой детали конструкции и может быть равным образом предоставлен в виде металлической отливки. Так как в области наружного корпуса 34 теплообменника тепловая нагрузка меньше, чем в области внутреннего корпуса 28 теплообменника, наружный корпус 34 теплообменника в принципе может быть подготовлен также в виде детали из синтетического материала.

Между внутренним корпусом 28 теплообменника и наружным корпусом 34 теплообменника образовано пространство 40 для потока средства теплоносителя. Подлежащее нагреванию средство М теплоносителя через входной патрубок 42 может поступать в пространство 40 для потока средства теплоносителя, проходить через него и выходить из пространства 40 для потока средства теплоносителя через выпускной патрубок, который нельзя видеть на фиг. 1.

Между внутренней стенкой 30 объема и жаровой трубой 24 образовано пространство 44 для обратного потока продуктов сгорания. Продукты А сгорания, выходящие из жаровой трубы 24 на ее противоположном внутренней стенке 32 днища конце, отклоняются у внутренней стенки 32днища радиально наружу и направляются в основном противоположном потоку в пространстве 26 для потока продуктов сгорания направлении потока вдоль внутренней стороны 46 внутренней периферийной стенки 30 в направлении к выпускному патрубку 48. Через выпускной патрубок 48 продукты А сгорания после прохода пространства 44 для обратного потока продуктов сгорания и передачи тепла внутреннему корпусу 28 теплообменника и через нее проходящему пространство 40 для потока средства теплоносителя средству М теплоносителя могут выходить из конструктивной группы 14 теплообменника.

Пространство 40 для потока средства теплоносителя и пространство 44 для обратного потока продуктов сгорания могут быть герметически закрыты с помощью общей торцевой стенки 50 на их удаленных от внутренней стенки 32 днища, соответственно наружной стенки 38 днища, осевых концевых областях. Следует указать на то, что для пространства 40 для потока средства теплоносителя и пространства 44 для обратного потока продуктов сгорания, разумеется, могут быть предусмотрены также образованные отдельно друг от друга торцевые стенки, чтобы их герметически закрыть. На торцевой стенке 50, соответственно одной из этих торцевых стенок, может быть оперт, например, корпус 16 камеры сгорания или оперта жаровая труба 24. Ограничивающая по оси пространство 40 для потока средства теплоносителя торцевая стенка может быть подготовлена в виде интегральной составной части одного из обоих корпусов 28, 34 теплообменника, в частности, внутреннего корпуса 28 теплообменника.

В пространстве 44 для обратного потока продуктов сгорания предусмотрен в целом обозначенный позицией 52 каталитический нейтрализатор. Он включает образованный с отверстиями или пористым, например, монолитный носитель, поверхность которого подготовлена с каталитически активным материалом. Проходящие пространство 44 для обратного потока продуктов сгорания продукты А сгорания таким образом в принудительном порядке проходят через каталитический нейтрализатор 52 и при этом подвергаются каталитической реакции, чтобы снизить долю вредных веществ в продуктах А сгорания. Например, каталитический нейтрализатор 52 может быть образован в виде 3-х ходового катализатора.

Чтобы улучшить передачу тепла внутреннему корпусу 28 теплообменника, он, в частности, может иметь на внутренней стороне 46 внутренней периферийной стенки 30 большое количество 54 ребер для теплопередачи. При этом с одной стороны фиг. 1 в своей верхней половине и с другой стороны в своей нижней половине показывает различные конфигурации ребер 54 для теплопередачи. В то время как в верхней половине фиг. 1 ребра 54 для теплопередачи распространяются только по частичной области осевой протяженности внутренней периферийной стенки 30 и каталитический нейтрализатор 52 позиционирован прилегающим по оси к ребрам 54 для теплопередачи, в представленном в нижней половине фиг. 1 варианте ребра 54 для теплопередачи распространены, например, по всей осевой длине внутренней периферийной стенки 30, и каталитический нейтрализатор 52 имеет в привязке к ребрам 54 для теплопередачи углубления, так что каталитический нейтрализатор 52 может входить в зацепление в промежуточные пространства между следующими друг за другом ребрами 54 для теплопередачи и не существует возможности того, что продукты А сгорания не пройдут через каталитический нейтрализатор 52 на пути к выпускному патрубку 48.

На выпускном патрубке 48 установлен лямбда-зонд 56. Генерированный им сигнал может направляться в не представленный блок управления, так что с помощью обработки этого выходного сигнала лямбда-зонда может определяться с каким качеством происходит сгорание в камере 18 сгорания, соответственно в пространстве 26 для потока продуктов сгорания, то есть, например, осуществляется ли сгорание бедной смеси из воздуха V, необходимого для сгорания и топлива В, осуществляется ли сгорание нестехиометрической смеси из воздуха V, необходимого для сгорания и топлива В, или является ли сгоревшая смесь стехиометрической, так что сгорание происходит при показателя лямбда-зонда около 1. Благодаря предоставленной с помощью лямбда -зонда информации становится возможным с помощью соответствующего регулирования подводимого к камере 18 сгорания количества воздуха V, необходимого для сгорания, соответственно топлива В, создание предусмотренной для нужной характеристики сгорания смеси.

Так как выходной сигнал лямбда-зонда зависит от состава омывающих его продуктов А сгорания, соответственно в общем омывающего его газа, этот сигнал может использоваться также, чтобы предоставлять информацию о том, проходит ли вообще сгорание в камере 18 сгорания. Это означает, что лямбда-зонд может использоваться также в качестве датчика пламени, чтобы таким образом предоставлять информацию о том, что в камере 18 сгорание происходит сгорание или, что сгорание в камере 18 сгорания закончено.

В привязке к каталитическому нейтрализатору 52 дальше предусмотрен в целом обозначенный позицией 58 электрически возбуждаемый нагревательный блок. Также здесь фиг. 1 показывает с одной стороны в своей верхней половине и с другой стороны в своей нижней половине два различных варианта осуществления. В обоих вариантах осуществлении электрически возбуждаемый нагревательный блок 58 предусмотрен на внутренней периферийной стенке 30 объема внутреннего корпуса 28 теплообменника. В представленном на фиг. 1 вверху варианте электрически возбуждаемый нагревательный блок 58 расположен на обращенной к пространству 40 для потока средства теплоносителя наружной стороне 60 внутренней периферийной стенки 30 и находится таким образом в основном в пространстве 40 для потока средства теплоносителя и соответственно может омываться протекающим в пространстве 40 для потока средства теплоносителя средством М теплоносителя.

Нагревательный блок 58 простирается приблизительно по всей осевой длине простирания внутренней периферийной стенки 30 и он может быть расположен, преимущественным образом окружая ее весь наружный периметр. При этом нагревательный блок 58 перекрывает, в частности, также осевую продольную область внутренней периферийной стенки 30, в которой позиционирован каталитический нейтрализатор 52 и со своей областью наружного периметра позиционирован прилегающим к внутренней стороне 46 внутренней периферийной стенке 30.

С осуществленным таким образом нагревательным блоком 58 становится возможной передача тепла проходящему через пространство 40 для потока средства теплоносителя средству М теплоносителя, так что дополнительно или в качестве альтернативы при режиме сгорания, по меньшей мере, в отдельных фазах средство М теплоносителя может нагреваться и с помощью электрического нагревания. Дальше нагревательный блок 58 может использоваться для того, чтобы нагревать каталитический нейтрализатор 52, так что, как поясняется со ссылкой на фиг. 2 ниже, также в фазах режима работу, в которых каталитический нейтрализатор 52 может не нагреваться совсем или нагреваться недостаточно с помощью продуктов А сгорания, сделать возможным запуск соответственно осуществление каталитической реакции посредством того, что каталитический нейтрализатор 52 может достаточно нагреваться с помощью приведения в действие нагревательного блока 58.

В представленном внизу на фиг. 1 варианте осуществления электрически возбуждаемый нагревательный блок 58 предусмотрен на внутренней стороне внутренней периферийной стенки 30 и окружает область наружного периметра каталитического нейтрализатора 52, например, также в областях, в которых он имеет углубления для размещения ребер 54 для теплопередачи. В этом варианте обеспечивается более тесный тепловой контакт между нагревательным блоком 58 и каталитическим нейтрализатором 52 и таким образом еще более эффективное нагревание его, в то время как тепло может передаваться проходящему в пространстве 40 для потока средства теплоносителя средству М теплоносителя через тепловой контакт между нагревательным блоком 58 и внутренней периферийной стенкой 30. Также в представленном внизу на фиг. 1 варианте осуществления нагревательный блок 58 простирается через ту самую осевую продольную область внутреннего корпуса 28 теплообменника, в которой предусмотрен каталитический нейтрализатор 52, так что и здесь может быть предусмотрено эффективное и осуществляемое по всей осевой области протяженности каталитического нейтрализатора 52 нагревание. Разумеется, и при этом осуществлении могло бы быть предусмотрена большая осевая протяженность нагревательного блока 58, в то время как в представленном вверху на фиг. 1 варианте осевая протяженность нагревательного блока 58 могла бы быть ограничена продольной областью, в которой в пространстве 44 для обратного потока продуктов сгорания предусмотрен каталитический нейтрализатор 52. Соответственно нагревательный блок 58 мог бы быть предусмотрен также как на внутренней стороне 46, так и на наружной стороне внутренней периферийной стенки 30.

Чтобы иметь возможность максимально предотвратить потери тепла наружу в автомобильном отопительном приборе, наружный корпус 34 теплообменника на обращенной от пространства 40 для потока средства теплоносителя наружной стороне 62 преимущественно главным образом полностью закрыт теплоизолирующим изоляционным материалом 64. Этот нанесенный в один или несколько слоев изоляционный материал, который может быть, например, вспененным материалом или волокнистым, соответственно нетканым материалом из стеклонитей, препятствует чрезмерным потерям тепла наружу. Подобного рода тепло изолирующий изоляционный материал 66 может быть предусмотрен на обращенной от пространства 40 для потока средства теплоносителя наружной стороне 68 торцевой стенки 50, по меньшей мере, там, где она на своем осевом обращенном от стенок 32, 38 днища конце герметически закрывает пространство для потока средства теплоносителя. В принципе изоляционный материал 66 мог бы также простираться еще дальше радиально внутрь и также перекрывать часть торцевой стенки 50 на ее наружной стороне 68, в которой (части) она герметически закрывает пространство 44 для потока продуктов сгорания. Таким образом, с помощью изоляционного материала 68 могут предотвращаться тепловые потери в направлении конструктивной группы 12 горелки, соответственно в направлении к примыкающим к торцевой стенки 50 компонентов или областей системы конструктивной группы 12 горелки.

С представленной на фиг. 1 конструкцией бензинового автомобильного отопительного прибора становится возможным эффективный, сопровождающийся низким выбросом вредных веществ режим работы. Благодаря применению каталитического нейтрализатора в продуктах А сгорания может существенно уменьшаться содержание СО, НС, NO₂ или NO, в частности, когда при использовании предоставляемой посредством лямбда-зонда 56 информации автомобильный отопительный прибор 10 эксплуатируется с режимом сгорания в области показателя лямбда 1. Также при применении содержащего этанол топлива существует возможность эксплуатации автомобильного отопительного прибора 10 с низким выбросом вредных веществ. Так как лямбда-зонд 56 может одновременно использоваться также в качестве датчика пламени, можно отказаться от наличия дополнительного датчика пламени, и интеграция каталитического нейтрализатора 52 в пространство 44 для обратного потока продуктов сгорания устраняет необходимость предусматривать дополнительную конструктивную группу, которая позволила бы установку подобного рода каталитического нейтрализатора, например, ниже по потоку выпускного патрубка 48.

Благодаря реализованной при помощи изоляционного материала 64, соответственно 68, тепловой изоляции и возможности нагревания каталитического нейтрализатора 52 при помощи нагревательного блока 58 дальше может обеспечиваться, что не будет отрезка времени режима сгорания, при котором выбрасываются не подвергшиеся каталитической реакции продукты А сгорания, или он будет, по меньшей мере, существенно сокращен. Это поясняется ниже со ссылкой на фиг. 2.

Фиг. 2 показывает представленное графически во времени поданное в различные режимы сгорания количество тепла, соответственно предоставленная с помощью сгорания мощность нагрева (сплошная линия) и поданное с помощью электрически возбуждаемого нагревательного блока 58 количество тепла, соответственно предоставленная мощность нагрева (штриховая линия). При этом фиг. 2а) показывает: а) начальную фазу процесса сгорания. Если, например, в момент времени t₀ дается распоряжение о запуске автомобильного отопительного прибора 10, то он может включаться таким образом в сопровождении других мероприятий, как, например, предварительный нагрев устройства зажигания, запуск нагревательного элемента 58. Благодаря работе в режиме нагревания нагревательного блока 58 осуществляется предварительное нагревание каталитического нейтрализатора 52 и уже перед запуском сгорания доводится до температуры, которая, по меньшей мере, близка, предпочтительно выше температуры запуска каталитической реакции. В момент времени t₁ после запущенной подачи топлива начинается горение образованной в камере 18 сгорания смеси и подача тепла благодаря сгорающей смеси из топлива В и воздуха V, необходимого для сгорания повышается. Запуск сгорания в момент времени t₁ может распознаваться с помощью выходного сигнала лямбда-зонда 56. Например, при заданном промежутке времени после запуска сгорания или тогда, когда а момент времени t₁ сгорание достигло определенного качества, мощность нагрева нагревательного блока 58 может предпочтительным образом плавно снижаться, так как в этом случае обеспечено, что только с помощью тепла, транспортируемого в продуктах А сгорания в каталитическом нейтрализаторе 52 может поддерживаться температура, которая делает возможным прохождение каталитической реакции. В этой начальной фазе сгорания, то есть между моментами времени t₁ и t_2, автомобильный отопительный прибор 10 может снабжаться топливом В и воздухом V, необходимым для сгорания, например, таким образом, что сгорание происходит с показателем лямбда в области 1,5-2,0. После этого, то есть при нормальном сгорании – соответственно режиме работы системы отопления, автомобильный отопительный прибор 10 может эксплуатироваться с показателем лямбда в области около 1,0.

Фиг. 2b) показывает состояние, при котором сгорание в камере 18 должно под контролем завершаться. Если, например, в момент времени t₃ дается распоряжение о завершении и в сопровождении этого при этом дросселируется, соответственно заканчивается подача топлива в камеру 18 сгорания, подача тепла вследствие происходящего в камере 18 сгорания процесса сгорания плавно уменьшается. В момент времени t₄, сгорание может быть завершен с полным затуханием пламени. В этом случае к этому моменту времени t₄ предоставляемая нагревательным блоком 18 (блок имеет позицию 58 – прим. перевод.) мощность нагрева, соответственно подаваемое в систему количество тепла может повышаться, например, повышаться спонтанно, так что в последующем, в сначала еще достаточно теплом, благодаря ранее происходящему сгоранию, каталитическом нейтрализаторе 52 предотвращается охлаждение ниже температуры, при которой возможно осуществление каталитической реакции. Следуя за этим, может плавно также снижаться мощность нагрева нагревательного блока 58, так что обеспечено, что, например, благодаря продолжаемой подаче воздуха V, необходимого для сгорания, еще выносимые составляющие продуктов сгорания могут протекать через каталитический нейтрализатор 52 при еще достаточно высокой температуре.

Фиг. 2с) показывает наступление срыва пламени, например, из-за прерванной на время по причине образования пузырьков или другим обстоятельствам подаче топлива. Если при срыве пламени в момент времени t₅ сгорание прекращается, то возбуждается нагревательный блок 58, соответственно предоставляемая с его помощью подача тепа повышается, так что обеспечено, что вплоть до повторного запуска сгорания в момент времени t₆ и, в частности, так долго, пока транспортируемое в этом случае в продуктах А сгорания тепло не обеспечит достаточное нагревание каталитического нейтрализатора 52, с помощью нагревательного блока 58 каталитический нейтрализатор 52 удерживается на требуемой для осуществления каталитической реакции температуре. В данном случае в момент времени t₇ после момента времени t₆, соответственно, если поставляемое с помощью сгорания количество тепла будет достаточно большим, может снова начинаться заданный промежуток времени, в котором снова может снижаться подача тепла с помощью нагревательного блока 58.

Следует учесть, что описанная выше со ссылкой на фиг. 2 активизация нагревательного блока 58 в различных фазах режима работы может также происходить по-другому. Так, например, в случае контролируемого завершения режима сгорания или наступления срыва пламени повышение предоставляемой нагревательным блоком 58 мощности нагрева может начинаться уже перед завершением сгорания, например, тогда, когда значимое изменение в состоянии сгорания распознается с помощью выходного сигнала лямбда-зонда 56.

В то время как описанный выше нагревательный блок особенно предпочтительно может применяться в качестве автомобильного отопительного прибора, понятно, что он может найти применения в других ситуациях, в которых требуется отопление, как, например, здания, суда или тому подобное. Поэтому предполагаемое использование в качестве автомобильного отопительного прибора в качестве настоящего изобретения следует воспринимать только как предложение для особенно предпочтительного применения.

Изобретение относится к отопительным устройствам для транспортного средства. Автомобильный отопительный прибор включает конструктивную группу (12) горелки и конструктивную группу (14) теплообменника. Конструктивная группа (12) горелки включает камеру сгорания (18), в которую должны подаваться воздух (V), необходимый для сгорания, и топливо (В) и отводящую продукты (А) сгорания от камеры (18) сгорания простирающуюся в направлении продольной оси (L) жаровую трубу (24). Конструктивная группа (14) теплообменника включает внутренний корпус (28) теплообменника с простирающейся в направлении продольной оси (L) внутренней периферийной стенкой (30), а также наружный корпус (34) теплообменника с простирающейся в направлении продольной оси (L) наружной периферийной стенкой (36). Между внутренним корпусом (28) теплообменника и наружным корпусом (34) теплообменника образовано пространство (40) для потока средства теплоносителя. Между внутренней периферийной стенкой (30) и жаровой трубой (24) образовано открытое к выпуску для продуктов сгорания пространство (44) для обратного потока продуктов сгорания. В пространстве (44) для обратного потока продуктов сгорания предусмотрен каталитический нейтрализатор (52), через который могут проходить продукты (А) сгорания. В привязке к каталитическому нейтрализатору (52) предусмотрен электрически возбуждаемый нагревательный блок (58) и/или, что на наружном корпусе (34) теплообменника на его обращенной от пространства (40) для потока средства теплоносителя наружной стороне (62) предусмотрен перекрывающий, по меньшей мере, участками изоляционный материал (64). Достигается компактность конструкции для эффективной эксплуатации с небольшим выбросом вредных веществ. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Автомобильный отопительный прибор, включающий конструктивную группу (12) горелки и конструктивную группу (14) теплообменника, причем конструктивная группа (12) горелки включает камеру (18) сгорания, в которую подаются воздух (V), необходимый для сгорания, и топливо (В) и отводящую продукты (А) сгорания от камеры (18) сгорания в простирающуюся в направлении продольной оси (L) жаровую трубу (24), а конструктивная группа (14) теплообменника включает внутренний корпус (28) теплообменника с простирающейся в направлении продольной оси (L) внутренней периферийной стенкой (30), а также наружный корпус (34) теплообменника с простирающейся в направлении продольной оси (L) наружной периферийной стенкой (36), между внутренним корпусом (28) теплообменника и наружным корпусом (34) теплообменника образовано пространство (40) для потока теплоносителя, между внутренней периферийной стенкой (30) и жаровой трубой (24) образовано открытое к выпуску для продуктов сгорания пространство (44) для обратного потока продуктов сгорания, причем в пространстве (44) для обратного потока продуктов сгорания предусмотрен каталитический нейтрализатор (52), через который проходят продукты (А) сгорания, отличающийся тем, что в привязке к каталитическому нейтрализатору (52) предусмотрен электрически возбуждаемый нагревательный блок (58) и/или что на наружном корпусе (34) теплообменника на его обращенной от пространства (40) для потока средства теплоносителя наружной стороне (62) предусмотрен перекрывающий, по меньшей мере участками, изоляционный материал (64).

2. Автомобильный отопительный прибор по п. 1, отличающийся тем, что внутренний корпус (28) теплообменника имеет в осевой концевой области внутренней периферийной стенки (30) примыкающую к ней внутреннюю стенку (32) днища, при этом наружный корпус (34) теплообменника имеет в осевой концевой области примыкающую к ней наружную стенку (38) днища, причем пространство (40) для потока средства теплоносителя в удаленной от внутренней стенки (32) днища и наружной стенки (38) днища осевой концевой области ограничена торцевой стенкой (50), причем на торцевой стенке (50) на ее обращенной от пространства (40) для потока средства теплоносителя наружной стороне (68) предусмотрен перекрывающий, по меньшей мере участками, изоляционный материал (66).

3. Автомобильный отопительный прибор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что нагревательный блок (58) расположен на внутренней периферийной стенке (30).

4. Автомобильный отопительный прибор по п. 3, отличающийся тем, что нагревательный блок (58) расположен на обращенной к пространству (40) для потока средства теплоносителя наружной стороне (60) внутренней периферийной стенки (30).

5. Автомобильный отопительный прибор по п. 3 или 4, отличающийся тем, что нагревательный блок (58) расположен на обращенной к пространству (44) для обратного потока продуктов сгорания внутренней стороне (46) внутренней периферийной стенки (30).

6. Автомобильный отопительный прибор по любому из пп. 3-5, отличающийся тем, что нагревательный блок (58) расположен, по меньшей мере, в перекрывающей по оси каталитический нейтрализатор (52) продольной области внутренней периферийной стенки (30).

7. Автомобильный отопительный прибор по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что содержит обтекаемый продуктами (А) сгорания лямбда-зонд (56).

8. Способ эксплуатации автомобильного отопительного прибора (10) по любому из пп. 1-7, причем автомобильный отопительный прибор (10) связанный с каталитическим нейтрализатором (52) имеет электрически возбуждаемый нагревательный блок (58), причем согласно указанному способу приданный каталитическому нейтрализатору (52) электрически возбуждаемый нагревательный блок (58) приводят в действие в начальной фазе режима сгорания и/или в конечной фазе режима сгорания и/или после срыва пламени.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в начальной фазе режима сгорания и/или при перезапуске после срыва пламени мощность, направленная на нагрев, связанного с каталитическим нейтрализатором (52) электрически возбуждаемого нагревательного блока (58) после начала сгорания снижается.

10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что в конечной фазе режима сгорания и/или при срыве пламени мощность, направленная на нагревание, связанного с каталитическим нейтрализатором (52) электрически возбуждаемого нагревательного блока (52) после завершения сгорания повышается.