一種氣液兩態(tài)混合噴射的柴油噴油嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)噴油器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及柴油機(jī)噴油器的一種噴油嘴，具體地說是一種通過改變噴油孔直徑、長(zhǎng)度、出口形狀、入口圓角半徑及流通截面實(shí)現(xiàn)氣液兩態(tài)燃油噴射的多孔噴油嘴。通過改變氣液兩態(tài)燃油噴孔的位置和傾斜角度，實(shí)現(xiàn)氣態(tài)燃油促進(jìn)液態(tài)燃油噴射霧化。
【背景技術(shù)】
[0002]噴油嘴是柴油機(jī)噴油器總成的重要組成部件，其主要功能是將來自噴油泵的高壓柴油按一定的要求進(jìn)行霧化，并分布到燃燒室中形成良好的可燃混合氣。提高霧化質(zhì)量，可以使柴油在燃燒室內(nèi)燃燒更加充分，降低柴油機(jī)油耗和減少排放。目前在柴油機(jī)應(yīng)用廣泛的是孔式噴油嘴和軸針式噴油嘴。由于孔式噴油嘴孔數(shù)多，孔徑小，使用過程中容易被堵塞，而軸針式噴油嘴噴孔大，不易堵塞，但燃油的霧化狀況差。
[0003]近年來國(guó)內(nèi)外大量研宄表明燃油噴射系統(tǒng)噴油嘴噴孔內(nèi)部流動(dòng)高度湍動(dòng)(強(qiáng)湍流)，特別是存在明顯的空穴現(xiàn)象，油束在噴孔出口處已經(jīng)分裂為細(xì)小的油滴，在離開噴嘴時(shí)，霧束表面已經(jīng)形成了初始擾動(dòng)源。即對(duì)于高壓噴射噴霧的形成包括了初次霧化和二次霧化兩個(gè)階段，霧化過程及霧化質(zhì)量除了受噴霧與其周圍空氣摩擦所引起的二次霧化影響夕卜，更受到噴嘴內(nèi)部流動(dòng)的湍動(dòng)和空穴所引起的初次霧化效果。
[0004]對(duì)于液體，當(dāng)其壓強(qiáng)一定，溫度升高到至沸點(diǎn)溫度時(shí)，液體汽化成氣泡，即出現(xiàn)氣相，這是通常所說的沸騰現(xiàn)象。和沸騰相似，對(duì)于某種液體，當(dāng)其溫度一定，而液體壓力P降低至某個(gè)臨界值時(shí)Pra (P ( Pcr)，液體中也會(huì)出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，即在液相中出現(xiàn)氣相，形成氣液兩相流。此時(shí)由于連續(xù)介質(zhì)中出現(xiàn)空洞，液體的連續(xù)性受到破壞，連續(xù)性原理就不再適用。這種在一定溫度下的液體，由于壓力降低而在液體內(nèi)部產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象就叫做空穴。
[0005]近年來研宄表明，通過改變柴油機(jī)噴嘴噴油孔直徑、、長(zhǎng)度、入口圓角半徑、傾斜角、流通截面等結(jié)構(gòu)尺寸可以誘導(dǎo)空化效應(yīng)的產(chǎn)生，進(jìn)而提高燃油噴射系統(tǒng)的霧化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種結(jié)構(gòu)新穎并能有效提高噴霧霧化效果的柴油機(jī)噴油嘴。
[0007]—種柴油機(jī)噴油嘴，它主要包括針閥體下端設(shè)有的噴油孔。所述噴油孔根據(jù)直徑、長(zhǎng)度、入口圓角半徑、出口形狀、傾斜角不同及有無突變的截面，分為兩組，發(fā)生空化效應(yīng)的噴油孔叫做氣孔，噴射氣態(tài)柴油，不發(fā)生空化效應(yīng)的噴油孔叫做液孔，噴射液態(tài)柴油，并且氣孔和液孔分層分布在針閥體下端，液孔以一定的傾斜角分布在氣孔的正上方。這種柴油機(jī)噴油嘴，可以僅通過高壓泵泵入液態(tài)柴油實(shí)現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)柴油的同時(shí)噴射，并能使噴射的氣態(tài)柴油誘導(dǎo)液態(tài)柴油破碎，提高整個(gè)燃油系統(tǒng)的霧化效果。
[0008]一種柴油機(jī)噴油嘴，包括針閥體(I)下端設(shè)有的兩組噴油孔，其特征在于:不發(fā)生空化效應(yīng)的噴油孔叫做液孔(2)，噴射液態(tài)柴油，發(fā)生空化效應(yīng)的噴油孔叫做氣孔(3)，噴射氣態(tài)柴油；其中，液孔(2)長(zhǎng)度LI的取值范圍為0.90-1.30毫米、入口圓角半徑Rl的取值范圍為0.32-0.37毫米、入口處直徑Dl的取值范圍為0.16-0.19毫米、出口處直徑D3的取值范圍為0.10-0.12毫米，出口為縮口 ；氣孔(3)長(zhǎng)度L2的取值范圍為0.65-0.78毫米、入口圓角半徑R2的取值范圍為0.25-0.30毫米，流通截面從小截面突變成大截面，并且小截面段與大截面段的長(zhǎng)度比例為1:1，入口直徑D4的取值范圍為0.20-0.23毫米、出口直徑D6的取值范圍為0.28-0.30毫米，出口為圓口。
[0009]進(jìn)一步，氣態(tài)燃油噴射將促進(jìn)液態(tài)燃油流動(dòng)噴射；其特征在于:液孔(2)傾斜角β的取值范圍為125-130度，氣孔(3)傾斜角γ的取值范圍為100-105度，液孔(2)位于氣孔⑶正上方。
[0010]所述的噴油孔，隨著直徑的增加，噴油孔內(nèi)空穴區(qū)域所占的范圍逐漸增加，空穴層的長(zhǎng)度逐漸變長(zhǎng)，空穴層有遠(yuǎn)離噴孔壁面的趨勢(shì)，噴孔出口平均流速逐漸增加，即噴孔內(nèi)的空化效應(yīng)增強(qiáng)。因此，噴射氣態(tài)柴油的氣孔直徑較大，噴射液態(tài)柴油的液孔直徑較小。
[0011]所述的噴油孔，隨著長(zhǎng)度的增加，噴孔內(nèi)空穴區(qū)域所占的范圍逐漸減小，空穴層的長(zhǎng)度逐漸變短，即噴孔內(nèi)的空化效應(yīng)減弱。因此，噴射氣態(tài)柴油的氣孔長(zhǎng)度較短，噴射液態(tài)柴油的液孔長(zhǎng)度較長(zhǎng)。
[0012]所述的噴油孔，隨著入口圓角半徑的逐漸增大，燃油流經(jīng)入口處時(shí)將變得更加順暢，其邊界層更不易與壁面發(fā)生分離，流動(dòng)損失減小，壓力下降減弱，致使孔內(nèi)發(fā)生空化的區(qū)域減小。因此噴射氣態(tài)柴油的氣孔入口圓角半徑較小，噴射液態(tài)柴油的液孔入口圓角半徑較大。
[0013]所述的噴油孔，收縮程度影響了空穴流的生成和發(fā)展。在漸縮的圓錐形噴嘴中壓力梯度下降緩慢，壓力總是高于飽和蒸汽壓，所以出口為縮口的噴油孔內(nèi)不易發(fā)生空化效應(yīng)。因此噴射氣態(tài)柴油的氣孔出口為圓口，噴射液態(tài)柴油的液孔出口為縮口。
[0014]所述的噴油孔，當(dāng)流通截面從小截面突變成大截面時(shí)，由于流通面積的突然增大，導(dǎo)致變截面處的燃油壓力突然減小，容易誘導(dǎo)空化效應(yīng)的產(chǎn)生。因此噴射氣態(tài)柴油的氣孔流通截面有突變，并且是從小截面突變成大截面，噴射液態(tài)柴油的液孔流通截面沒有突變。
[0015]所述的噴油孔，增大噴孔傾斜角，可以使得燃油流經(jīng)噴孔入口處時(shí)，能夠更加保持原有的流動(dòng)方向不變，從而使得壓力下降變小，抑制空化氣泡的產(chǎn)生，流動(dòng)變得更加順暢。因此噴射氣態(tài)柴油的氣孔傾斜角較小，噴射液態(tài)柴油的液孔傾斜角較大。
[0016]所述的噴油嘴，氣孔和液孔分層分布在針閥體下端，液孔分布在氣孔的正上方。當(dāng)針閥打開時(shí)，流經(jīng)氣孔的燃油發(fā)生空化效應(yīng)，燃油汽化成氣態(tài)。由于蒸汽的作用，燃油出口流通區(qū)域減小導(dǎo)致速度增加，氣孔出口處壓力降低，氣孔出口與液孔出口處存在一個(gè)壓差，壓差的存在強(qiáng)化了氣缸內(nèi)空氣對(duì)流，加強(qiáng)了燃油與周圍空氣的摩擦，促進(jìn)了燃油的二次霧化。
[0017]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、在一定的噴油壓力下，氣孔內(nèi)的燃油容易發(fā)生空化效應(yīng)產(chǎn)生氣態(tài)燃油，氣態(tài)燃油的存在加強(qiáng)了燃油的湍動(dòng)，使油束在噴嘴出口處已經(jīng)分裂為細(xì)小的液滴，在離開噴嘴時(shí)，霧束表面已經(jīng)形成了初始擾動(dòng)源，促進(jìn)了燃油的初次霧化效果。氣孔內(nèi)的燃油由于空化效應(yīng)生成氣態(tài)燃油，降低了燃油系統(tǒng)的噴油量，而液孔的存在能為整個(gè)系統(tǒng)提供相應(yīng)的噴油量。2、氣孔和液孔分層分布在針閥體下端，液孔以一定的傾斜角分布在氣孔的正上方，從氣孔噴出來的氣態(tài)燃油速度高，使氣孔出口處的壓力降低，與液孔出口處形成一個(gè)壓差，壓差的存在強(qiáng)化了空氣對(duì)流，加強(qiáng)了燃油與周圍空氣的摩擦，促進(jìn)了燃油的二次霧化。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是圖1A處的局部放大視圖。
[0020]圖中各標(biāo)號(hào)清單為:1、針閥體，2、氣孔，3、液孔。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)到預(yù)定發(fā)明目的所采用的技術(shù)手段及方法，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明提出的一種氣液兩態(tài)混合噴射的柴油噴油嘴具體結(jié)構(gòu)，詳細(xì)說明如下:
[0022]如圖1所示，一種氣液兩態(tài)混合噴射的柴油噴油嘴主要包括針閥體(I)下端設(shè)有的噴油孔，其特征是:噴油孔根據(jù)直徑、長(zhǎng)度、出口形狀、入口圓角半徑、傾斜角不同及流通截面有無突變，分為兩組，發(fā)生空化效應(yīng)的噴油孔叫做氣孔，不發(fā)生空化效應(yīng)的噴油孔叫做液孔，并且氣孔和液孔分層分布，液孔以一定的傾斜角分布在氣孔的正上方。
[0023]如圖2所示，液孔的直徑Dl小于氣孔的直徑D4。
[0024]如圖2所示，液孔的長(zhǎng)度LI大于氣孔的長(zhǎng)度L2.
[0025]如圖2所示，液孔的入口圓角半徑Rl大于氣孔的入口圓角半徑R2.
[0026]如圖2所示，液孔的傾斜角β大于氣孔的傾斜角Y.
[0027]如圖2所示，氣孔出口處的直徑D6等于D5，即氣孔的出口為圓口 ；液孔出口處的直徑D3小于D2，即液孔的出口為縮口。
[0028]如圖2所示，液孔的流通截面平滑過渡，沒有發(fā)生突變；氣孔的流通截面有發(fā)生突變，從小截面突變成大截面，并且小截面段與大截面的比例為1:1。
[0029]如圖2所示，液孔和氣孔分層分布，液孔位于氣孔正上方，液孔以傾斜角β朝著氣孔傾斜向下。
[0030]以下給出本發(fā)明噴油孔部位的具體幾何尺寸:液孔⑴的入口直徑Dl為0.17毫米，長(zhǎng)度LI為1.2毫米，入口圓角半徑Rl為0.35毫米，傾斜角β為127度，出口處直徑D2為0.13毫米、D3為0.12毫米；氣孔⑵的入口直徑D4為0.22毫米，長(zhǎng)度L2為0.73毫米，入口圓角半徑R2為0.28毫米，傾斜角γ為108度，出口處直徑D5 = D6為0.28毫米。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柴油機(jī)噴油嘴，包括針閥體(I)下端設(shè)有的兩組噴油孔，其特征在于:不發(fā)生空化效應(yīng)的噴油孔叫做液孔(2)，噴射液態(tài)柴油，發(fā)生空化效應(yīng)的噴油孔叫做氣孔(3)，噴射氣態(tài)柴油；其中，液孔(2)長(zhǎng)度LI的取值范圍為0.90-1.30毫米、入口圓角半徑Rl的取值范圍為0.32-0.37毫米、入口處直徑Dl的取值范圍為0.16-0.19毫米、出口處直徑D3的取值范圍為0.10-0.12毫米，出口為縮口 ；氣孔(3)長(zhǎng)度L2的取值范圍為0.65-0.78毫米、入口圓角半徑R2的取值范圍為0.25-0.30毫米，流通截面從小截面突變成大截面，并且小截面段與大截面段的長(zhǎng)度比例為1:1，入口直徑D4的取值范圍為0.20-0.23毫米、出口直徑D6的取值范圍為0.28-0.30毫米，出口為圓口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)噴油嘴，其特征在于:液孔(2)傾斜角β的取值范圍為125-130度，氣孔(3)傾斜角γ的取值范圍為100-105度，液孔⑵位于氣孔(3)正上方。
【專利摘要】一種氣液兩態(tài)混合噴射的柴油噴油嘴屬于柴油機(jī)領(lǐng)域，用于提高柴油噴霧霧化效果。該噴油嘴，包括針閥體下端的液孔和氣孔，噴射氣態(tài)柴油；其中，液孔長(zhǎng)度L1的取值范圍為0.90-1.30毫米、入口圓角半徑R1的取值范圍為0.32-0.37毫米、入口處直徑D1的取值范圍為0.16-0.19毫米、出口處直徑D3的取值范圍為0.10-0.12毫米，出口為縮口；氣孔長(zhǎng)度L2的取值范圍為0.65-0.78毫米、入口圓角半徑R2的取值范圍為0.25-0.30毫米，流通截面從小截面突變成大截面，出口為圓口。使氣孔出口處的壓力降低，與液孔出口處形成一個(gè)壓差，壓差的存在提高了液態(tài)柴油出口速度，強(qiáng)化空氣對(duì)流，促進(jìn)了燃油的二次霧化。
【IPC分類】F02M61/18, F02M43/04, F02M61/10
【公開號(hào)】CN104929837
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510268904
【發(fā)明人】仇滔, 徐慧, 雷艷, 馮祥, 代賀飛
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月24日