一种多孔介质驻车加热器的制作方法

1.本发明涉及驻车加热器技术领域，具体而言，涉及一种多孔介质驻车加热器。


背景技术：

2.目前，国内、国际的车辆燃油驻车加热系统，全部采用的是自由空间燃烧。传统燃烧技术是以自由火焰为特征的自由空间燃烧，火焰面附近温度梯度大而且温度分布不均，局部高温区的存在，使得大量的有害物质如nox等生成，燃烧不充分使得大量co存在，造成排放超标
3.现有的驻车加热系统以自由火焰为特征，由于气体导热性能极差，所以，燃烧效率和热传导速率非常低，造成能源浪费。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种多孔介质驻车加热器。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.本发明提供一种多孔介质驻车加热器，包括外壳，所述外壳2的一端开设有进风口，另一端开设有出风口；所述进风口和所述出风口内设有多孔介质装置；
7.所述多孔介质装置包括壳体和位于壳体内的燃烧装置；所述壳体接近所述进风口的一端为开放端，另一端为封闭端；所述燃烧装置包括燃烧室，所述燃烧室内填充有多孔介质；
8.所述燃烧装置还包括雾化装置，所述雾化装置位于接近所述壳体的开放端的位置；所述雾化装置与所述燃烧室之间设有预混室，所述预混室分别与所述雾化装置和所述燃烧室连通；所述预混室还与所述壳体开放端的空间连通；
9.所述雾化装置包括雾化毡、油泵以及点火塞；所述点火塞与所述雾化毡接近，所述油泵通过油管与所述雾化毡或所述点火塞连通。
10.进一步，所述多孔介质的孔径由接近所述壳体的开放端向接近所述壳体的封闭端逐渐增大。
11.进一步，所述多孔介质包括三段孔隙密度分别为10ppi、20ppi、25ppi的区域；所述多孔介质为柱状结构，孔隙率为80％～90％，柱状直径为45～50毫米，材质为三氧化二铝泡沫陶瓷。
12.进一步，所述壳体的开放端安装有端盖，所述端盖上开设有多个燃烧室进风口；所述预混室固定在所述端盖上，所述预混室上开设有与所述燃烧室连通的的开口；
13.所述雾化毡固定在所述预混室接近所述壳体开放端的内壁上；所述点火塞和所述油管分别穿过所述预混室的侧壁并与所述雾化毡接近。
14.进一步，所述雾化装置包括沿轴向凹陷的雾化壳体，凹陷的开口处朝向所述壳体的开放端；所述雾化壳体的凹陷结构内设有燃烧室进风口，所述燃烧室进风口与所述预混室连通；
15.所述雾化壳体内填充有所述雾化毡，所述雾化壳体上开设有点火塞助燃进风口，所述点火塞固定在所述点火塞助燃进风口，并与所述雾化毡接近。
16.进一步，所述外壳内还设有电机，所述电机位于所述进风口和所述多孔介质装置之间；所述电机接近所述多孔介质装置的输出轴上固定有助燃风轮；所述助燃风轮的位置与所述壳体的开放端对应。
17.进一步，所述电机接近所述进风口的输出轴上固定有散热风轮，所述散热风轮的位置与所述进风口对应。
18.进一步，所述外壳内设有助燃进风口，所述助燃进风口的一端与所述外壳之外连通，另一端位于所述电机和所述助燃风轮之间，并且开口方向朝向所述助燃风轮。
19.进一步，所述壳体与所述外壳之间填充有散热体。
20.进一步，所述壳体上开设有排烟口；所述排烟口的一端与所述壳体和所述燃烧室之间的空间连通，另一端与所述外壳之外连通。
21.本发明的有益效果为：
22.(1)本发明的多孔介质驻车加热器，将多孔介质与雾化装置结合，使燃烧更充分；
23.(2)本发明的多孔介质驻车加热器，首次将多孔介质燃烧技术与雾化装置结合的加热装置应用于汽车加热器领域；
24.(3)本发明的多孔介质驻车加热器，能够有效解决寒冷地区，新能源汽车，冬季驾驶室取暖以及电池组预热的难题；
25.(4)本发明的多孔介质驻车加热器，采用多孔介质燃烧，与自由燃烧相比，多孔介质燃烧具有燃烧速率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、容积热强度大、燃烧器体积小、燃气适应性好、烟气中污染物排放低、燃烧极限变宽、可燃用热值很低的燃气等优点。
附图说明
26.图1为本发明的多孔介质驻车加热器中，一个实施例的剖面结构示意图；
27.图2为本发明的多孔介质驻车加热器中，另一个实施例的剖面图；
28.图3为现有技术中，自由空间燃烧装置的燃烧温度示意图；
29.图4为本发明的多孔介质驻车加热器多孔介质燃烧的温度示意图；
30.图5为本发明的多孔介质驻车加热器多孔介质燃烧试验中，柴油喷射的局部图；
31.图6为本发明的多孔介质驻车加热器多孔介质燃烧试验中，不同温度的多孔介质燃烧时，燃油雾化的效果图；其中，图6中a～l的多孔介质温度依次升高。
32.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
33.1、出风口；2、外壳；3、散热体；4、传感器；5、燃烧室；6、多孔介质；7、预混室；8、燃烧室进风口；9、喷油嘴；10、助燃风轮；11、控制板；12、散热风轮；13、开关；14、进风口；15、电机；16、电机支架；17、助燃进风口；18、点火塞助燃进风口；19、油管；20、油泵；21、点火塞；22、排烟口；23、雾化毡；24、固定螺栓；25、壳体；251、端盖。
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
35.如图1所示，本发明的多孔介质驻车加热器，包括外壳2，外壳2的一端开设有进风口14，另一端开设有出风口1；使用时，气流方向由进风口14向出风口1；进风口14和所述出风口1之间设有多孔介质装置；多孔介质装置包括壳体25、燃烧室5、雾化装置以及预混室7；壳体25接近进风口14的一端为开放端，另一端为封闭端；沿开放端至所述封闭端，壳体25内依次布置雾化装置、预混室7和燃烧室5，预混室7分别与雾化装置和燃烧室5连通；燃烧室5内填充有多孔介质6；雾化装置包括雾化毡23、油泵20以及点火塞21；点火塞21与雾化毡23接触，油泵20通过油管19与雾化毡23或点火塞21连通。
36.本发明的多孔介质驻车加热器主要用于燃油车辆驾驶室取暖、对冷却系统内的冷却液进行加热的驻车加热器；也可以用于新能源车辆驾驶室取暖和电池组的加热。
37.需要说明的是，当使用本发明的多孔介质驻车加热器对液体进行加热时，可增设水套将液体与本发明的装置隔离开，防止液体进入本发明的加热器内部。
38.将多孔介质6与雾化装置结合，使燃烧更充分。本发明的多孔介质驻车加热器，能够有效解决寒冷地区，新能源汽车，冬季驾驶室取暖以及电池组预热的难题。
39.另外，与自由燃烧相比，多孔介质6燃烧具有燃烧速率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、容主要以积热强度大、燃烧器体积小、燃气适应性好、烟气中污染物排放低、燃烧极限变宽、可燃用热值很低的燃气等优点。
40.本发明的多孔介质驻车加热器的其他具体结构如下：
41.优选的，壳体25外部与外壳2之间填充有散热体3；壳体25通过螺栓固定在散热体3上，多孔介质6通过固定螺栓24固定在燃烧室5上。
42.优选的，所述散热体为3的材质为102铝合金。
43.优选的，多孔介质6的孔径由接近壳体25的开放端向接近壳体25的封闭端逐渐增大；能够进一步提高多孔介质6的燃烧速率。
44.优选的，油管19的端部固定有喷油嘴9，喷油嘴9与雾化毡23接触。
45.优选的，在本发明的一个实施例中，多孔介质6包括三组不同孔径的多孔材料，三组多孔材料沿气流风向按照孔径由小到大依次排列。
46.优选的，多孔介质6包括三段孔隙密度分别为10ppi、20ppi、25ppi的区域；多孔介质6为柱状结构，孔隙率为80％～90％，柱状直径为45～50毫米，材质为三氧化二铝泡沫陶瓷。
47.进一步优选的，多孔介质6的孔隙率为84％，柱状直径为49毫米，长度为100毫米。
48.原则上，任何能够实现上述效果的雾化装置具体结构均在本发明的保护范围内，以下提供两个具体的实施例：
49.如图2所示，在本发明的一个实施例中，优选的，壳体25的开放端安装有端盖251，端盖251上开设有多个燃烧室进风口8；端盖251上固定安装预混室7，预混室7设有朝向燃烧室5的开口；雾化毡23固定在预混室7接近壳体25开放端的内壁上；点火塞21和喷油嘴9分别穿过预混室7的侧壁并与雾化毡23接触。
50.如图1所示，在本发明的另一个实施例中，雾化装置包括沿轴向凹陷的雾化壳体，凹陷的开口处朝向壳体25的开放端；雾化壳体的凹陷结构内设有燃烧室进风口8，燃烧室进风口8与预混室7连通；雾化壳体内填充有雾化毡23，雾化壳体上开设有点火塞助燃进风口18,点火塞21固定在点火塞助燃进风口18内，并与雾化毡23接触。
51.优选的，为了增加点火塞21于雾化毡23的接触面积，在点火塞助燃进风口18内、点火塞21的外周也包裹设置了雾化毡23。
52.优选的，点火塞21具体的通过法兰螺栓固定。
53.优选的，外壳2内还设有电机15，电机15位于进风口14和多孔介质装置之间；电机15接近多孔介质装置的输出轴上固定有助燃风轮10；所述助燃风轮10的位置与所述壳体25的开放端对应。
54.优选的，电机15接近进风口14的输出轴上固定有散热风轮12，散热风轮12的位置与进风口14对应。
55.进一步优选的，散热风轮12和助燃风轮10压合在电机15的两个输出轴上，间隙精准。
56.优选的，电机15通过螺杆固定在电机支架16上，电机支架16固定在外壳2的内壁。
57.优选的，外壳2内设有助燃进风口17，助燃进风口17的一端与外壳2之外连通，另一端位于电机15和助燃风轮10之间，并且开口方向朝向助燃风轮10，通过设置助燃进风口17，能够增加进风量，有效提高燃烧效率。
58.优选的，壳体25上开设有排烟口22；排烟口22的一端与壳体25和燃烧室5之间的空间连通，另一端与所述外壳2之外连通；通过设置排烟口22，能够使燃烧中产生的烟气排出，防止烟气存留影响燃烧效率。
59.本发明的多孔介质驻车加热器还包括控制系统，控制系统包括开关13、控制板11、传感器4。控制板11通过一个螺杆固定在电机支架16上，并与电机15和油泵20电连接，传感器4通过弹簧固定在散热体3上，用于感应散热体3的温度。开关13与控制板11电路相连，用于控制各装置的开启和关闭。
60.本发明的多孔介质驻车加热器还包括控制系统的具体工作过程为：
61.按动开关13启动控制板11，控制板11为点火塞21供电，使点火塞21通电加热，当点火塞21达到点火温度，启动油泵20，开始工作泵油。油液燃料经过雾化毡23雾化，在预混室7内与空气混合。点火塞21点燃混合气体，开始预混燃烧。油泵20逐渐加大泵油频率，同时，电机15带动助燃风轮10快速转动，混合气体在多孔介质6内开始燃烧，雾化后的油滴机械碰撞到多孔介质6散裂进一步雾化，同时，油滴遇到高温多孔介质6气化，使油滴雾化更加充分，与空气混合更加充分，进而燃烧充分，降低污染物的排放。混合气体在多孔介质6内燃烧产生的热量通过传导、对流、辐射传递给散热体3，电机15带动散热风轮12高速旋转产生强劲的风，强风通过高温散热体时被加热，并通过出风口1给需要加热的空间加热。
62.本发明的多孔介质驻车加热器，将雾化和多孔介质6的燃烧相结合，并在助燃风轮10的辅助作用下实现二次雾化，使多孔介质6的燃烧更加充分。多孔介质6的空隙率很大，相对于自由空间有较大的固体表面积，因而有较强的蓄热能力；多孔介质6的存在使混合气体在其中产生剧烈的扰动，强化了换热，多孔介质6的较强的传导和辐射能力，使得热量迅速传递给散热体，提高效率。
63.相对于自由空间燃烧装置中的气体来说，多孔介质6有较强的导热和辐射能力，可以使预混气体燃烧产生的部分热量从下游的高温区传递到上游的低温区预热未然混合气体，这样就提高了燃烧速率并可使燃料完全燃烧，减少了co的排放；多孔介质6良好的换热特性是燃烧区域温度迅速趋于均匀，保持了平稳的温度梯度，降低了最高温度水平，减少了
nox生成量；辐射燃烧效率最高可达80％-90％，而常规辐射燃烧器对辐射的转换效率充其量为30％，在相同的热负荷下,多孔介质6预混燃烧热效率较高，比自由火焰燃烧节油20-25％。与自由燃烧相比，多孔介质燃烧具有燃烧速率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、容主要以积热强度大、燃烧器体积小、燃气适应性好、烟气中污染物排放低、燃烧极限变宽、可燃用热值很低的燃气等优点。
64.另外，多孔介质6的燃烧效果显著的优于自由空间的燃烧效果。具体的对比如图3和4所示。可以看出，燃油在多孔介质6燃烧，高温区域比自由空间高大。最高温度也比自由空间燃烧高。多孔介质6最高温度是2038℃，而自由火焰最高温度是1928℃，高出110℃。在预热区相同位置处混合的温度，多孔介质6明显高于自由火焰的温度。热容量很大的多孔介质6吸收了燃油燃烧的燃烧热，通过多孔介质6自身的传导将热量迅速传递到其他部位。燃油在多孔介质6中燃烧，整个燃烧室5的温度都很高。热量损失小。
65.燃烧室5尾部的多孔介质6的温度明显高于自由火焰燃烧的温度。说明多孔介质6具有很好的换热能力，可以有效地阻止热量流动，从而减少热量被吹出燃烧室5，提高了燃油燃烧的利用率。
66.此外，对于本发明的多孔介质驻车加热器在实际燃烧时的情况，还进行了以下燃烧试验：
67.如图5所示，多孔介质6可有效缩短油束的贯穿距离，促进燃油破碎，使燃油在空间内分布的更加均匀，更易获得类似均质燃烧的效果。
68.如图6所示，随着多孔介质6温度的升高，燃油雾化效果也有了明显的优化。
69.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
70.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
71.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
72.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
73.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
74.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多孔介质驻车加热器，包括外壳(2)，其特征在于，所述外壳(2)的一端开设有进风口(14)，另一端开设有出风口(1)；所述进风口(14)和所述出风口(1)之间设有多孔介质装置；所述多孔介质装置包括壳体(25)、燃烧室(5)、雾化装置以及预混室(7)；所述壳体(25)接近所述进风口(14)的一端为开放端，另一端为封闭端；沿所述开放端至所述封闭端，所述壳体(25)内依次布置所述雾化装置、所述预混室(7)和所述燃烧室(5)，所述预混室(7)分别与所述雾化装置和所述燃烧室(5)连通；所述燃烧室(5)两端开放，并且其内部填充有多孔介质(6)；所述雾化装置包括雾化毡(23)、油泵(20)以及点火塞(21)；所述点火塞(21)与所述雾化毡(23)接近，所述油泵(20)通过油管(19)与所述雾化毡(23)或所述点火塞(21)连通。2.根据权利要求1所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述多孔介质(6)的孔径由接近所述壳体(25)的开放端向接近所述壳体(25)的封闭端逐渐增大。3.根据权利要求2所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述多孔介质(6)包括三段孔隙密度分别为10ppi、20ppi、25ppi的区域；所述多孔介质(6)为柱状结构，孔隙率为80％～90％，柱状直径为45～50毫米，长度为95～105毫米，材质为三氧化二铝泡沫陶瓷。4.根据权利要求1所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述壳体(25)的开放端安装有端盖(251)，所述端盖(251)上开设有多个燃烧室进风口(8)；所述预混室(7)固定在所述端盖(251)上，所述预混室(7)上开设有与所述燃烧室(5)连通的的开口；所述雾化毡(23)固定在所述预混室(7)接近所述壳体(25)开放端的内壁上；所述点火塞(21)和所述油管(19)分别穿过所述预混室(7)的侧壁并与所述雾化毡(23)接近。5.根据权利要求1所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述雾化装置包括沿轴向凹陷的雾化壳体，凹陷的开口处朝向所述壳体(25)的开放端；所述雾化壳体的凹陷结构内设有燃烧室进风口(8)，所述燃烧室进风口(8)与所述预混室(7)连通；所述雾化壳体内填充有所述雾化毡(23)，所述雾化壳体上开设有点火塞助燃进风口(18)，所述点火塞(21)固定在所述点火塞助燃进风口(18)，并与所述雾化毡(23)接近。6.根据权利要求1～5任意一项所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述外壳(2)内还设有电机(15)，所述电机(15)位于所述进风口(14)和所述多孔介质装置之间；所述电机(15)接近所述多孔介质装置的输出轴上固定有助燃风轮(10)；所述助燃风轮(10)的位置与所述壳体(25)的开放端对应。7.根据权利要求6所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述电机(15)接近所述进风口(14)的输出轴上固定有散热风轮(12)，所述散热风轮(12)的位置与所述进风口(14)对应。8.根据权利要求6所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述外壳(2)内设有助燃进风口(17)，所述助燃进风口(17)的一端与所述外壳(2)之外连通，另一端位于所述电机(15)和所述助燃风轮(10)之间，并且开口方向朝向所述助燃风轮(10)。9.根据权利要求1～5任意一项所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述壳体(25)与所述外壳(2)之间填充有散热体(3)。10.根据权利要求1～5任意一项所述一种多孔介质驻车加热器，其特征在于，所述壳体(25)上开设有排烟口(22)；所述排烟口(22)的一端与所述壳体(25)和所述燃烧室(5)之间
的空间连通，另一端与所述外壳(2)之外连通。

技术总结
本发明涉及一种多孔介质驻车加热器，外壳内设有多孔介质装置；多孔介质装置包括壳体和位于壳体内的燃烧装置；壳体接近进风口的一端为开放端，另一端为封闭端；燃烧装置包括燃烧室，燃烧室内填充有多孔介质；燃烧装置还包括雾化装置，雾化装置位于接近壳体的开放端的位置，与燃烧室之间设有预混室，预混室分别与雾化装置和燃烧室连通；预混室还与壳体开放端的空间连通；雾化装置包括雾化毡、油泵以及点火塞；点火塞与雾化毡接近，油泵通过油管与有本、雾化毡连通。该加热器将多孔介质与雾化装置结合，使燃烧更充分；能够有效解决寒冷地区，新能源汽车，冬季驾驶室取暖、发动机机体预热以及新能源车辆电池组预热的难题。新能源车辆电池组预热的难题。新能源车辆电池组预热的难题。


技术研发人员：杜金明
受保护的技术使用者：杜金明
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/25