一种气液两态混合喷射的柴油喷油嘴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柴油机喷油器技术领域，尤其涉及柴油机喷油器的一种喷油嘴，具体地说是一种通过改变喷油孔直径、长度、出口形状、入口圆角半径及流通截面实现气液两态燃油喷射的多孔喷油嘴。通过改变气液两态燃油喷孔的位置和倾斜角度，实现气态燃油促进液态燃油喷射雾化。
【背景技术】
[0002]喷油嘴是柴油机喷油器总成的重要组成部件，其主要功能是将来自喷油泵的高压柴油按一定的要求进行雾化，并分布到燃烧室中形成良好的可燃混合气。提高雾化质量，可以使柴油在燃烧室内燃烧更加充分，降低柴油机油耗和减少排放。目前在柴油机应用广泛的是孔式喷油嘴和轴针式喷油嘴。由于孔式喷油嘴孔数多，孔径小，使用过程中容易被堵塞，而轴针式喷油嘴喷孔大，不易堵塞，但燃油的雾化状况差。
[0003]近年来国内外大量研宄表明燃油喷射系统喷油嘴喷孔内部流动高度湍动(强湍流)，特别是存在明显的空穴现象，油束在喷孔出口处已经分裂为细小的油滴，在离开喷嘴时，雾束表面已经形成了初始扰动源。即对于高压喷射喷雾的形成包括了初次雾化和二次雾化两个阶段，雾化过程及雾化质量除了受喷雾与其周围空气摩擦所引起的二次雾化影响夕卜，更受到喷嘴内部流动的湍动和空穴所引起的初次雾化效果。
[0004]对于液体，当其压强一定，温度升高到至沸点温度时，液体汽化成气泡，即出现气相，这是通常所说的沸腾现象。和沸腾相似，对于某种液体，当其温度一定，而液体压力P降低至某个临界值时Pra (P ( Pcr)，液体中也会出现汽化现象，即在液相中出现气相，形成气液两相流。此时由于连续介质中出现空洞，液体的连续性受到破坏，连续性原理就不再适用。这种在一定温度下的液体，由于压力降低而在液体内部产生气泡的现象就叫做空穴。
[0005]近年来研宄表明，通过改变柴油机喷嘴喷油孔直径、、长度、入口圆角半径、倾斜角、流通截面等结构尺寸可以诱导空化效应的产生，进而提高燃油喷射系统的雾化效果。
【发明内容】
[0006]本发明针对上述现有技术现状，提供一种结构新颖并能有效提高喷雾雾化效果的柴油机喷油嘴。
[0007]—种柴油机喷油嘴，它主要包括针阀体下端设有的喷油孔。所述喷油孔根据直径、长度、入口圆角半径、出口形状、倾斜角不同及有无突变的截面，分为两组，发生空化效应的喷油孔叫做气孔，喷射气态柴油，不发生空化效应的喷油孔叫做液孔，喷射液态柴油，并且气孔和液孔分层分布在针阀体下端，液孔以一定的倾斜角分布在气孔的正上方。这种柴油机喷油嘴，可以仅通过高压泵泵入液态柴油实现气态、液态柴油的同时喷射，并能使喷射的气态柴油诱导液态柴油破碎，提高整个燃油系统的雾化效果。
[0008]一种柴油机喷油嘴，包括针阀体(I)下端设有的两组喷油孔，其特征在于:不发生空化效应的喷油孔叫做液孔(2)，喷射液态柴油，发生空化效应的喷油孔叫做气孔(3)，喷射气态柴油；其中，液孔(2)长度LI的取值范围为0.90-1.30毫米、入口圆角半径Rl的取值范围为0.32-0.37毫米、入口处直径Dl的取值范围为0.16-0.19毫米、出口处直径D3的取值范围为0.10-0.12毫米，出口为缩口 ；气孔(3)长度L2的取值范围为0.65-0.78毫米、入口圆角半径R2的取值范围为0.25-0.30毫米，流通截面从小截面突变成大截面，并且小截面段与大截面段的长度比例为1:1，入口直径D4的取值范围为0.20-0.23毫米、出口直径D6的取值范围为0.28-0.30毫米，出口为圆口。
[0009]进一步，气态燃油喷射将促进液态燃油流动喷射；其特征在于:液孔(2)倾斜角β的取值范围为125-130度，气孔(3)倾斜角γ的取值范围为100-105度，液孔(2)位于气孔⑶正上方。
[0010]所述的喷油孔，随着直径的增加，喷油孔内空穴区域所占的范围逐渐增加，空穴层的长度逐渐变长，空穴层有远离喷孔壁面的趋势，喷孔出口平均流速逐渐增加，即喷孔内的空化效应增强。因此，喷射气态柴油的气孔直径较大，喷射液态柴油的液孔直径较小。
[0011]所述的喷油孔，随着长度的增加，喷孔内空穴区域所占的范围逐渐减小，空穴层的长度逐渐变短，即喷孔内的空化效应减弱。因此，喷射气态柴油的气孔长度较短，喷射液态柴油的液孔长度较长。
[0012]所述的喷油孔，随着入口圆角半径的逐渐增大，燃油流经入口处时将变得更加顺畅，其边界层更不易与壁面发生分离，流动损失减小，压力下降减弱，致使孔内发生空化的区域减小。因此喷射气态柴油的气孔入口圆角半径较小，喷射液态柴油的液孔入口圆角半径较大。
[0013]所述的喷油孔，收缩程度影响了空穴流的生成和发展。在渐缩的圆锥形喷嘴中压力梯度下降缓慢，压力总是高于饱和蒸汽压，所以出口为缩口的喷油孔内不易发生空化效应。因此喷射气态柴油的气孔出口为圆口，喷射液态柴油的液孔出口为缩口。
[0014]所述的喷油孔，当流通截面从小截面突变成大截面时，由于流通面积的突然增大，导致变截面处的燃油压力突然减小，容易诱导空化效应的产生。因此喷射气态柴油的气孔流通截面有突变，并且是从小截面突变成大截面，喷射液态柴油的液孔流通截面没有突变。
[0015]所述的喷油孔，增大喷孔倾斜角，可以使得燃油流经喷孔入口处时，能够更加保持原有的流动方向不变，从而使得压力下降变小，抑制空化气泡的产生，流动变得更加顺畅。因此喷射气态柴油的气孔倾斜角较小，喷射液态柴油的液孔倾斜角较大。
[0016]所述的喷油嘴，气孔和液孔分层分布在针阀体下端，液孔分布在气孔的正上方。当针阀打开时，流经气孔的燃油发生空化效应，燃油汽化成气态。由于蒸汽的作用，燃油出口流通区域减小导致速度增加，气孔出口处压力降低，气孔出口与液孔出口处存在一个压差，压差的存在强化了气缸内空气对流，加强了燃油与周围空气的摩擦，促进了燃油的二次雾化。
[0017]本发明具有以下优点:1、在一定的喷油压力下，气孔内的燃油容易发生空化效应产生气态燃油，气态燃油的存在加强了燃油的湍动，使油束在喷嘴出口处已经分裂为细小的液滴，在离开喷嘴时，雾束表面已经形成了初始扰动源，促进了燃油的初次雾化效果。气孔内的燃油由于空化效应生成气态燃油，降低了燃油系统的喷油量，而液孔的存在能为整个系统提供相应的喷油量。2、气孔和液孔分层分布在针阀体下端，液孔以一定的倾斜角分布在气孔的正上方，从气孔喷出来的气态燃油速度高，使气孔出口处的压力降低，与液孔出口处形成一个压差，压差的存在强化了空气对流，加强了燃油与周围空气的摩擦，促进了燃油的二次雾化。
【附图说明】
[0018]图1是本发明结构示意图。
[0019]图2是图1A处的局部放大视图。
[0020]图中各标号清单为:1、针阀体，2、气孔，3、液孔。
【具体实施方式】
[0021]为了更进一步阐述本发明为达到预定发明目的所采用的技术手段及方法，以下结合附图，对本发明提出的一种气液两态混合喷射的柴油喷油嘴具体结构，详细说明如下:
[0022]如图1所示，一种气液两态混合喷射的柴油喷油嘴主要包括针阀体(I)下端设有的喷油孔，其特征是:喷油孔根据直径、长度、出口形状、入口圆角半径、倾斜角不同及流通截面有无突变，分为两组，发生空化效应的喷油孔叫做气孔，不发生空化效应的喷油孔叫做液孔，并且气孔和液孔分层分布，液孔以一定的倾斜角分布在气孔的正上方。
[0023]如图2所示，液孔的直径Dl小于气孔的直径D4。
[0024]如图2所示，液孔的长度LI大于气孔的长度L2.
[0025]如图2所示，液孔的入口圆角半径Rl大于气孔的入口圆角半径R2.
[0026]如图2所示，液孔的倾斜角β大于气孔的倾斜角Y.
[0027]如图2所示，气孔出口处的直径D6等于D5，即气孔的出口为圆口 ；液孔出口处的直径D3小于D2，即液孔的出口为缩口。
[0028]如图2所示，液孔的流通截面平滑过渡，没有发生突变；气孔的流通截面有发生突变，从小截面突变成大截面，并且小截面段与大截面的比例为1:1。
[0029]如图2所示，液孔和气孔分层分布，液孔位于气孔正上方，液孔以倾斜角β朝着气孔倾斜向下。
[0030]以下给出本发明喷油孔部位的具体几何尺寸:液孔⑴的入口直径Dl为0.17毫米，长度LI为1.2毫米，入口圆角半径Rl为0.35毫米，倾斜角β为127度，出口处直径D2为0.13毫米、D3为0.12毫米；气孔⑵的入口直径D4为0.22毫米，长度L2为0.73毫米，入口圆角半径R2为0.28毫米，倾斜角γ为108度，出口处直径D5 = D6为0.28毫米。
【主权项】
1.一种柴油机喷油嘴，包括针阀体(I)下端设有的两组喷油孔，其特征在于:不发生空化效应的喷油孔叫做液孔(2)，喷射液态柴油，发生空化效应的喷油孔叫做气孔(3)，喷射气态柴油；其中，液孔(2)长度LI的取值范围为0.90-1.30毫米、入口圆角半径Rl的取值范围为0.32-0.37毫米、入口处直径Dl的取值范围为0.16-0.19毫米、出口处直径D3的取值范围为0.10-0.12毫米，出口为缩口 ；气孔(3)长度L2的取值范围为0.65-0.78毫米、入口圆角半径R2的取值范围为0.25-0.30毫米，流通截面从小截面突变成大截面，并且小截面段与大截面段的长度比例为1:1，入口直径D4的取值范围为0.20-0.23毫米、出口直径D6的取值范围为0.28-0.30毫米，出口为圆口。2.根据权利要求1所述的柴油机喷油嘴，其特征在于:液孔(2)倾斜角β的取值范围为125-130度，气孔(3)倾斜角γ的取值范围为100-105度，液孔⑵位于气孔(3)正上方。
【专利摘要】一种气液两态混合喷射的柴油喷油嘴属于柴油机领域，用于提高柴油喷雾雾化效果。该喷油嘴，包括针阀体下端的液孔和气孔，喷射气态柴油；其中，液孔长度L1的取值范围为0.90-1.30毫米、入口圆角半径R1的取值范围为0.32-0.37毫米、入口处直径D1的取值范围为0.16-0.19毫米、出口处直径D3的取值范围为0.10-0.12毫米，出口为缩口；气孔长度L2的取值范围为0.65-0.78毫米、入口圆角半径R2的取值范围为0.25-0.30毫米，流通截面从小截面突变成大截面，出口为圆口。使气孔出口处的压力降低，与液孔出口处形成一个压差，压差的存在提高了液态柴油出口速度，强化空气对流，促进了燃油的二次雾化。
【IPC分类】F02M61/18, F02M43/04, F02M61/10
【公开号】CN104929837
【申请号】CN201510268904
【发明人】仇滔, 徐慧, 雷艳, 冯祥, 代贺飞
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月24日