[發明專利]離心式傘噴噴油嘴

有效

• 申請號: 201310359068.4
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103397964A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王抗美
• 申請（專利權）人: 王抗美
• 主分類號: F02M61/10
• 分類號: F02M61/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及往復式內燃發動機及渦輪和渦輪軸發動機一種新的燃油霧化方法和噴射自動開閉控制結構，是一種離心式傘噴噴油嘴。

噴油嘴是內燃機組織和控制燃燒過程的關鍵部件。目前公知的柴油機噴油嘴分為軸針式、孔式兩種。軸針式噴油嘴用于非直噴式燃燒室，能保證噴孔暢通，但噴射的油線粗大，霧化效果不如孔式，目前已逐漸被孔式噴油嘴取代。孔式噴油嘴用于直噴式燃燒室，霧化質量比軸針式好，但由于噴孔直徑小，使用中容易堵塞，對燃油品質要求高。另外，孔式噴油嘴是液柱式噴射，幾個固定的噴孔噴出的油束死角相對較大、貫穿度高，噴霧撞壁(濕壁)的問題難以克服，燃油分布和噴霧粒徑不均勻，燃油不能充分氣化和均勻燃燒，這是在直噴式柴油機上很難實現高均質壓燃和低溫燃燒以及NOx、碳煙和PM排放量較高的主要原因。另外，還有一種傘噴噴油嘴，優點是噴油速率高，噴霧油粒細而勻，宏觀上噴霧周向分布均勻。其缺點是：油束與導向錐體碰撞后，油粒動能損失過大，導致噴霧貫穿度過低。由于這個原因，在中低負荷工況下，傘噴燃燒發動機的比油耗、煙度、排氣溫度低于傳統發動機；在高負荷工況下，傘噴燃燒發動機的性能惡化。當油束過多時，由于碰撞后橫向展開面積大，各油束產生相互干涉，在相交處油滴聚結為較大的顆粒，造成燃燒不充分，形成碳煙，后燃嚴重。

為解決這些問題，目前普遍采用的方法是：噴孔細小化、增加噴孔數量和噴油高壓化。這樣就帶來三個難以解決的問題：

1、進一步縮小噴孔直徑，有的噴孔直徑已縮小到φ0.08mm，甚至更小。過小的噴孔更加容易堵塞，工藝難度和成本增加，對燃油品質要求更加苛刻。噴孔直徑尺寸的減少受到噴油持續期和貫穿率的限制，隨著轉速的提高，盡管渦流增強了，但所能達到的均質化程度卻變差了，這是因為混合氣形成的絕對時間縮短了。超細噴孔在超高壓噴射條件下，壓力室內存在強烈的高頻壓力振蕩，噴孔內會存在“氣泡”(空化)現象，而這種噴孔內的流態會影響噴孔近場的流態和油滴霧化。

2、大幅度增加噴孔數量(有的多達17個)，會使過多的密集的油線根部燃油相對較濃，較遠的油線受燃燒室內氣流運動影響互相干擾，并在一些區域內，能把小油粒合并，影響霧化質量，造成局部燃油過富，污染排放加重。

3、噴油超高壓化，受供油系統最大共軌壓力的限制，它本身受零件強度與油泵驅動能量的限制，會給供油系統帶來復雜性和危險性，甚至難以承受，發動機能量的附加損失也將增加。

為應對日益嚴峻的環境和能源問題，近年來被認為是能滿足未來超低排放、甚至零排放內燃機最具潛力的“均質壓燃(homogeneous?charge?compres-sion?ignition，HCCL)、低溫燃燒(Iow?temperature?combustion，LTC)”新一代內燃機燃燒理論和技術的研究開始受到重視。HCCI發動機的燃燒與傳統汽油機火花點火和柴油機缸內噴射直接控制發動機的燃燒過程不同，它是通過壓縮缸內的混合氣達到自然著火燃燒的，是一種著火極限和穩定燃燒極限條件下的燃燒過程。

為創造HCCI運行所需的條件，人們采用了許多不同的研究模型和方法，如：利用外部和內部熱源提高缸內溫度和壓力、引入辛烷值特別低的燃料、預混合充氣壓縮燃燒、采用可變壓縮比和可變氣門正時等，但都存在著一些相似的共性問題，主要是著火時刻和燃燒速率難以控制，還不能完全滿足HCCI燃燒在寬廣的轉速及負荷工況平面上運行的要求。

因此，需要研究開發新的燃油噴射技術和霧化方法，解決實現HCCI燃燒的三個問題：

1、如何實現先進的混合氣控制策略