驻车加热器用旋流分布器及旋流燃烧室的制作方法

1.本实用新型涉及驻车加热器技术领域，尤其涉及一种驻车加热器用旋流分布器及旋流燃烧室。


背景技术：

2.驻车加热器是独立于汽车发动机的车载加热装置，不需启动发动机即可对冬季低温寒冷环境中停放的汽车发动机和驾驶室进行预热升温，驻车加热器对于车辆在低温环境下的冷启动有很大益处，现今在我国寒冷地区驻车加热器已经成为多种车辆的标准配置。
3.驻车加热器主要包括进气系统、换热系统及控制系统等，其中进气系统内包括燃烧室，燃烧室内设置有分布器、燃油喷嘴以及点火塞等，结构参见图16，燃料通过燃油喷嘴喷入燃烧室内，由分布器的进风口内进入至燃烧室内的助燃空气与燃烧室内的燃料混合，点火塞点火产生热量进入至换热系统内，来实现加热器的热传递。其中，燃烧室是驻车加热器的核心，燃烧室的结构直接影响到加热器热效率的高度以及尾气排放的好坏等，燃油一般需要经过雾化、蒸发、与助燃空气混合形成可燃混合气，然后着火、燃烧等阶段。燃烧的好坏直接关系到驻车加热器的整体性能和排放标准。因此为了提高驻车加热器燃烧室的燃烧效率，良好的燃烧室结构必不可少。
4.目前，图16为现有技术中常用的燃烧室示意图，图17与图18为现有技术中常用的分布器示意图，分布器设置在燃烧室的进口处，助燃空气由进气口进入至分布器后，然后穿过分布器进入至燃烧室内，与燃烧室内的燃料进行混合，由于目前的分布器均是采用直流出风口，助燃空气经过直流出风口以直流风进入至燃烧室，与燃烧室内的燃料进行混合，此时混合后的可燃混合气在燃烧室内燃烧并快速排出，停留时间较短且混合效果稍差；为解决以上技术问题，现有技术中通过设置旋风装置希望增加混合时间或延长运动距离，旋风装置可以使助燃空气以旋转的方式进入至分布器，从而进入至燃烧室达到增加混合时间和延长运动距离，但是助燃空气经过直流出风口时，所形成的旋转效果会强制性的减弱甚至是消失，导致进入至燃烧室内的气体仍然保持是直流进入，参见图18中箭头方向，在燃烧室内燃烧后的燃烧热量或火焰将不再具有旋转效果直流状态排出，或者是具有很小的旋转效果，燃烧热量或火焰的流动路线参见图16，导致热量还未被完全利用就被排出，热量利用率较低。
5.因此，有必要对驻车加热器的燃烧室进行更进一步的改进，使得驻车加热器在各种工况下都能获得良好的燃烧效率，从而使得燃烧室能够满足高效低污染燃烧技术的要求。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种燃气混合均匀、燃烧充分、燃烧路径长、热效率高、热量利用率高的驻车加热器用旋流分布器及旋流燃烧室。
7.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：驻车加热器用旋流分布器，包括
分布器本体，所述分布器本体内设置有具有气体进风腔的分布器导流罩，所述分布器本体上设置有与所述气体进风腔连通的气体进风口，所述分布器导流罩外与所述分布器本体之间形成有混合燃烧腔，所述分布器导流罩的表面设置有若干将所述气体进风腔与所述混合燃烧腔连通的气体出风口，所述气体出风口包括设置在所述分布器导流罩上且将所述气体出风口排出的助燃气体转变为旋转气流的旋流出风口。
8.作为优选的技术方案，所述旋流出风口倾斜设置在所述分布器导流罩上，且在所述分布器导流罩的横截面上所述旋流出风口的出风方向的延伸线与所述分布器导流罩的中心不相交。
9.作为优选的技术方案，所述旋流出风口为倾斜设置在所述分布器导流罩上的倾斜出风槽孔，所述倾斜出风槽孔包括矩形槽孔、弧形槽孔或圆孔中的至少一种。
10.作为优选的技术方案，所述旋流出风口为设置在所述分布器导流罩上的螺旋出风槽孔，所述螺旋出风槽孔为单头螺旋槽孔或多头螺旋槽孔。
11.作为优选的技术方案，所述分布器本体的气体进风口处对应设置有旋风装置，所述旋风装置所形成的旋转气流方向与所述旋流出风口所形成的旋转气流方向一致。
12.本实用新型的另一技术方案是：旋流燃烧室，包括旋流分布器，所述旋流分布器的气体出风口外连接有具有燃烧导热腔的燃烧导流筒，所述燃烧导流筒内安装有与所述气体出风口对应的燃烧压火圈。
13.作为优选的技术方案，所述旋流分布器的混合燃烧腔内安装有燃气雾化装置。
14.由于采用了上述技术方案，驻车加热器用旋流分布器，包括分布器本体，所述分布器本体内设置有具有气体进风腔的分布器导流罩，所述分布器本体上设置有与所述气体进风腔连通的气体进风口，所述分布器导流罩外与所述分布器本体之间形成有混合燃烧腔，所述分布器导流罩的表面设置有若干将所述气体进风腔与所述混合燃烧腔连通的气体出风口，所述气体出风口包括设置在所述分布器导流罩上且将所述气体出风口排出的助燃气体转变为旋转气流的旋流出风口；本实用新型的有益效果是：
15.1、与现有技术中直流出风口相比，助燃气体会在所述混合燃烧腔内保持着旋转运动状态，助燃气体、燃料以及所形成的可燃混合气在所述混合燃烧腔内的运动路径加长，旋转的助燃气体可以改变燃料的运动路径，不仅可以使得助燃气体与燃料混合更加均匀，而且其与燃料混合的速度明显加快，在所述混合燃烧腔内形成了旋转的燃烧火焰或热量，不再像现有技术一样由于运动路径较短导致还未充分混合燃烧就直接排出至燃烧导流筒，因此本实用新型的燃烧效率明显提高，燃烧室以及加热器的热效率也得到明显提升；
16.2、燃烧所形成的火焰或热量会继续保持旋转运动状态运动至燃烧导流筒内，在燃烧导热腔内继续保持旋转运动，本实用新型所形成的火焰或热量的运动路径不会如现有技术一样直接排出，火焰或热量在燃烧导热腔内旋转运动过程中，未充分燃烧的燃料可以继续燃烧，而完全燃烧后的热量保持旋转更多的传递至燃烧导热筒表面，从而提高来热量利用率；
17.3、火焰或热量以旋转状态在燃烧导热筒内运动时，其会在离心力的作用下，更加贴服在燃烧导热筒表面进行运动，不仅是运动路径长、导热效果好，同时旋转运动过程中，火焰或热量的运动方向以及运动路径均是规则的，作用到燃烧导热筒内壁的压力波动较小，从而降低噪音，达到消声静音的效果；现有技术中，进入至燃烧导热筒内的火焰或热量
具有很多不规则运动，其与燃烧导热筒内壁碰撞所形成的压力波动较大，因此噪音较大，而本实用新型通过此种旋转运动来达到消声静音效果，噪音降低10db-15db，不仅提高了用户体验，而且扩大了驻车加热器的使用范围；
18.4、当助燃气体在所述混合燃烧腔内不断螺旋旋转时，会携带着燃料改变运动路径不断跟随旋转，可以达到现有技术中雾化网所起的雾化作用，因此本实用新型中可以不再增加雾化网，即可达到燃料雾化的效果，结构简化，降低生产与安装成本；同时也可继续再使用雾化网，此时与所述旋流出风口配合使用，可以达到更佳的雾化效果，进一步提高助燃空气与燃料混合的速度；
19.5、综上分析并结合试验得出，采用本实用新型此种旋流出风口可有效提高加热器的热效率，热效率可提高15％-25％，属于本领域内较为突出的技术改进，克服了现有技术的技术难题。
附图说明
20.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
21.图1是本实用新型实施例旋流燃烧室的结构示意图；
22.图2是本实用新型旋流分布器实施例一的结构示意图；
23.图3是本实用新型旋流分布器实施例一的结构原理图；
24.图4是本实用新型旋流分布器实施例二的结构示意图；
25.图5是本实用新型旋流分布器实施例二的结构原理图；
26.图6是本实用新型旋流分布器实施例三的结构示意图；
27.图7是本实用新型旋流分布器实施例三的结构原理图；
28.图8是本实用新型旋流分布器实施例四的结构示意图；
29.图9是本实用新型旋流分布器实施例五的结构示意图；
30.图10是本实用新型旋流分布器实施例六的结构示意图；
31.图11是本实用新型旋流分布器实施例七的结构示意图；
32.图12是本实用新型旋流分布器实施例八的结构示意图；
33.图13是本实用新型旋流分布器实施例八的结构原理图；
34.图14是本实用新型旋流分布器实施例九的结构示意图；
35.图15是本实用新型旋流分布器实施例九的结构原理图；
36.图16是背景技术旋流燃烧室的结构示意图；
37.图17是背景技术旋流分布器的结构示意图；
38.图18是背景技术旋流分布器的结构原理图；
39.图中：1-旋流分布器；11-分布器本体；12-气体进风腔；13-分布器导流罩；14-混合燃烧腔；15-气体出风口；16-燃料进油孔；17-点火塞安装孔；2-燃烧导流筒；3-燃烧压火圈；4-燃气雾化装置；5-旋风装置。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说
明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
41.实施例一：
42.如图1所示，驻车加热器用旋流燃烧室，包括旋流分布器1，所述旋流分布器1的气体出风口外连接有具有燃烧导热腔的燃烧导流筒2，所述燃烧导流筒2内安装有与所述气体出风口对应的燃烧压火圈3。
43.所述旋流分布器1的混合燃烧腔内安装有燃气雾化装置4，所述燃气雾化装置4为雾化网，安装在所述旋流分布器1的内部，用于将经过雾化网的燃油直接挥发成气态与助燃气体混合形成可燃混合气，主要起挥发雾化作用。在本实施例中，助燃气体主要为空气。
44.参见图2和图3，旋流分布器1包括分布器本体11，所述分布器本体11内设置有具有气体进风腔12的分布器导流罩13，所述分布器本体11上设置有与所述气体进风腔12连通的气体进风口，所述分布器导流罩13外与所述分布器本体11之间形成有混合燃烧腔14，所述分布器本体11上设置有与所述混合燃烧腔14连通的燃料进油孔16和点火塞安装孔17，所述燃料进油孔16处通过进油管连接至供油系统，所述点火塞安装孔17内安装有用于点火的点火塞；所述分布器导流罩13的表面设置有若干将所述气体进风腔12与所述混合燃烧腔14连通的气体出风口15，所述气体出风口15包括设置在所述分布器导流罩13上且将所述气体出风口15排出的助燃气体转变为旋转气流的旋流出风口，所述旋转气流的运动方向可以为右旋或左旋，均属于本实用新型的保护范围。
45.本实施例的工作原理为：
46.使用时，助燃气体通过所述气体进风口进入至所述气体进风腔12内，然后经过所述气体出风口15进入至所述混合燃烧腔14，与所述混合燃烧腔14内的燃料进行混合，点火塞点火产生发生燃烧，燃烧所形成的火焰或热量经过所述燃烧压火圈3进入至所述燃烧导流筒2内，在所述燃烧导热腔内进行进一步的燃烧，所产生的热量通过所述燃烧导流筒2传递至设置在外部的换热装置，来实现加热器的热传递，达到升温效果；
47.当助燃气体经过所述气体出风口15时，由于该所述气体出风口15包括可将助燃气体转变为旋转气流的旋流出风口，因此使进入至所述混合燃烧腔内的助燃气体呈现出旋转状态，旋流的助燃气体进入至所述混合燃烧腔后，可以与所述混合燃烧腔内的燃料进行充分混合与燃烧，具体分析如下：
48.与现有技术中直流出风口相比，助燃气体会在所述混合燃烧腔内保持着旋转运动状态，助燃气体、燃料以及所形成的可燃混合气在所述混合燃烧腔内的运动路径加长，旋转的助燃气体可以改变燃料的运动路径，不仅可以使得助燃气体与燃料混合更加均匀，而且其与燃料混合的速度明显加快，在所述混合燃烧腔内形成了旋转的燃烧火焰或热量，不再像现有技术一样由于运动路径较短导致还未充分混合燃烧就直接排出至所述燃烧导流筒2，因此本实用新型的燃烧效率明显提高，燃烧室以及加热器的热效率也得到明显提升；
49.同时，燃烧所形成的火焰或热量会继续保持旋转运动状态运动至所述燃烧导流筒2内，在所述燃烧导热腔内继续保持旋转运动，参见图1中箭头的运动路线，本实用新型所形成的火焰或热量的运动路径不会如现有技术中以图16中箭头运动路径一样直接排出，火焰
或热量在所述燃烧导热腔内旋转运动过程中，未充分燃烧的燃料可以继续燃烧，而完全燃烧后的热量保持旋转更多的传递至所述燃烧导热筒表面，从而提高来热量利用率；
50.同时，火焰或热量以旋转状态在所述燃烧导热筒内运动时，其会在离心力的作用下，更加贴服在所述燃烧导热筒表面进行运动，不仅是运动路径长、导热效果好，同时旋转运动过程中，火焰或热量的运动方向以及运动路径均是规则的，作用到所述燃烧导热筒内壁的压力波动较小，从而降低噪音，达到消声静音的效果；现有技术中，进入至所述燃烧导热筒内的火焰或热量具有很多不规则运动，其与所述燃烧导热筒内壁碰撞所形成的压力波动较大，因此噪音较大，而本实用新型通过此种旋转运动来达到消声静音效果，噪音降低10db-15db，不仅提高了用户体验，而且扩大了驻车加热器的使用范围；
51.此外，当助燃气体在所述混合燃烧腔内不断螺旋旋转时，会携带着燃料改变运动路径不断跟随旋转，可以达到现有技术中雾化网所起的雾化作用，因此本实用新型中可以不再增加雾化网，即可达到燃料雾化的效果，结构简化，降低生产与安装成本；同时也可继续再使用雾化网，此时与所述旋流出风口配合使用，可以达到更佳的雾化效果，进一步提高助燃空气与燃料混合的速度。
52.综上分析并结合试验得出，采用本实用新型此种旋流出风口可有效提高加热器的热效率，热效率可提高15％-25％，属于本领域内较为突出的技术改进，克服了现有技术的技术难题。
53.现有技术中，只要分布器的出风口为直流出风口，无论分布器的进风口是否增设旋风装置，均无法实现产生旋转气流的效果或气流旋转效果较弱，而本装置即使不设置旋风装置，由于旋流出风口的设置，均能实现气流旋转的效果；而为了进一步的提高气流旋转的效果，本实施例中，所述分布器本体11的气体进风口处对应设置有旋风装置5，所述旋风装置5所形成的旋转气流方向与所述旋流出风口所形成的旋转气流方向一致，此时所述旋风装置5与所述旋流出风口配合使用，所能产生的气流旋转效果更佳。
54.所述旋流出风口倾斜设置在所述分布器导流罩13上(此处“上”并不指上下方位)，且在所述分布器导流罩13的横截面上所述旋流出风口的出风方向的延伸线与所述分布器导流罩13的中心不相交。参见图3，图中f代表所述分布器导流罩13的横截面上旋流出风口的出风方向，其延伸线与所述分布器导流罩13的中心不相交，图18所示出的现有技术中的直流出风口的出风方向的延伸线是与所述分布器导流罩13的中心相交的，相交时使得出风方向沿着分布器表面径向排出，而本实施例不再是如图18所示出的沿着分布器表面径向排出，由于所述旋流出风口的出风方向的延伸线与分布器导流罩13的中心不相交，因此此时所述旋流出风口的出风方向产生切向运动趋势，在所述混合燃烧腔内形成了图3所示出的旋转气流，该旋转气流受到气流压力朝向出口排出，从而产生如图1所示的螺旋运动路径。在本实施例中，所述旋流出风口的出风方向不是沿着所述分布器导流罩表面径向设置的，由于与所述分布器导流罩13的中心不相交，因此从所述分布器导流罩的横截面上观察，所述旋流出风口的出风方向与切线方向之间形成了一个用于产生旋转气流的旋流夹角，该旋流夹角＜90
°
且≥0
°
，当然为15
°‑
45
°
之间时，即能产生较稳定的旋转气流，也方便加工。
55.所述旋流出风口为倾斜设置在所述分布器导流罩13上的倾斜出风槽孔，在本实施例中，所述倾斜出风槽孔为矩形槽孔，参见图2和图3所示，所述倾斜出风槽孔的长度方向是沿着所述分布器导流罩13的轴线方向延伸设置的，形成长条状结构，其各个所述倾斜出风
槽孔均匀设置且长度一致。
56.现有技术中，由于燃料是由一处进入至混合燃烧腔14内，并逐步在混合燃烧腔14内扩散的，因此燃料在混合燃烧腔14内的各个位置处的浓度分布是不均匀的，并且助燃气体是直流排入至混合燃烧腔14内，那么会导致混合燃烧腔内各个位置处的可燃混合气的浓度是不同的，混合均匀性较差，因此现有技术中分布器导流罩13上所设置的直流出风口的开口大小、相互之间的距离以及长度是不同的(直流出风口的布置效果参见图17和图18)，以此来调节助燃空气，使得进入至混合燃烧腔14内的各个位置的助燃空气不同，来使得混合后的各个位置的可燃混合气尽可能达到均匀，但是此时分布器导流罩13的加工、制作成本会相应较高，并且加工难度较大，误差性较高，设计与实际使用时均可能存在偏差，无法达到理想的使用效果；而本实用新型中，即使燃料在混合燃烧腔14内的浓度分布不均匀，但是由助燃气体呈螺旋旋转状态进入至混合燃烧腔14后，可以带动燃料跟随旋转，使得所形成的可燃混合气发生旋转，可燃混合气在混合燃烧腔14内旋转过程中，可达到混合均匀的目的，因此本实用新型中的所述旋流出风口可以采用均匀设置，结构较现有技术明显得到简化，加工难度与制造成本均明显较低。当然，所述旋流出风口也可以根据实际需要开设不同宽度开口、长度与间隔。
57.在本实施例中，所述旋流分布器1采用粉末冶金一体成型加工，加工方便、难度降低，可批量生产，提高加工效率；当然所述旋流分布器1也可以采用机加工，无论采用何种加工方式，只要采用本实用新型中的旋流出风口结构均在本实用新型的保护范围之内。
58.实施例二：
59.参见图4和图5，本实施例与其他实施例的区别仅在于所述旋流出风口的结构不同。在本实施例中，所述倾斜出风槽孔为倾斜设置的弧形槽孔，所述弧形槽孔的长度方向是沿着所述分布器导流罩13的轴向延伸设置的，形成长条状结构，所述弧形槽孔是在矩形槽孔的基础上，在出风口的两侧面形成了弧形导流面，其与实施例一中的矩形槽孔相比，此时助燃气体排出时更加容易形成旋流状态。
60.实施例三：
61.参见图6和图7，本实施例与其他实施例的区别仅在于所述旋流出风口的结构不同。在本实施例中，所述倾斜出风槽孔为倾斜设置的矩形槽孔，但是长度其不是沿着所述分布器本体11的轴线方向延伸设置的，而是与所述分布器本体11的轴线方向具有一个倾斜角度，此时助燃气体排出时所形成的旋转气流还具有螺旋效果。
62.实施例四：
63.参见图8，本实施例与其他实施例的区别仅在于所述旋流出风口的结构不同。在本实施例中，所述倾斜出风槽孔为倾斜设置的圆孔，圆孔布置在所述分布器导流罩13上，该圆孔可以沿所述分布器导流罩13切线设置。
64.实施例五：
65.参见图9，本实施例与其他实施例的区别仅在于所述旋流出风口的结构不同。在本实施例中，所述倾斜出风槽孔包括多种不同形状，即由多种形状的槽孔组合而成，可以矩形槽孔与弧形槽孔组合，矩形槽孔与圆孔组合，弧形槽孔与圆孔组合，或矩形槽孔、弧形槽孔与圆孔组合，当然也可以是以上其中一或多个与现有技术中的直流出风口组合，因为只要含有其中一种倾斜出风槽孔即可实现旋转气流。
66.实施例六：
67.参见图10，本实施例与其他实施例的区别仅在于所述旋流出风口的结构不同。在本实施例中，所述旋流出风口为设置在所述分布器导流罩13上的螺旋出风槽孔，所述螺旋出风槽孔为单头螺旋槽孔，此时所产生的气流螺旋效果更好。
68.实施例七：
69.参见图11，本实施例与其他实施例的区别仅在于所述旋流出风口的结构不同。在本实施例中，所述旋流出风口为设置在所述分布器导流罩13上的螺旋出风槽孔，所述螺旋出风槽孔为多头螺旋槽孔。
70.实施例八：
71.参见图12和图13，本实施例与其他实施例的区别仅在于所述旋流出风口的结构不同。在本实施例中，所述倾斜出风槽孔包括矩形槽孔与现有技术中的直流出风口，两者间隔交替设置。
72.实施例九：
73.参见图14和图15，本实施例与其他实施例的区别仅在于所述旋流出风口的结构不同。在本实施例中，所述倾斜出风槽孔包括弧形槽孔与现有技术中的直流出风口，两者间隔交替设置。由实施例八和实施例九可知，本实用新型可以与现有技术进行配合使用，只要采用本实用新型的旋流出风口就属于本实用新型的保护范围。
74.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。