[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)化柴油機(jī)卷流噴嘴

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011353917.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN112412677B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳晗;朱德燦;張澤宇;艾亞全;王字滿;李向榮;龐宇鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F02M61/10
• 分類號(hào): F02M61/10;F02M61/18
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 溫子云

本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)化柴油機(jī)卷流噴嘴，包括：針閥體、包裹在針閥體內(nèi)的針閥以及設(shè)置在針閥體下端的噴孔；所述噴孔內(nèi)壁面為螺旋曲面；在螺旋噴孔的作用下，高壓油噴射出去的霧柱呈螺旋狀，卷吸噴霧周邊的空氣。在一優(yōu)選實(shí)施例中，噴孔為偶數(shù)個(gè)，兩個(gè)相鄰噴孔的螺旋曲線旋向相反。使用本發(fā)明能夠在高環(huán)境密度條件下提高近場(chǎng)噴霧初次破碎質(zhì)量，改善燃油噴霧二次霧化效果，加速燃油的蒸發(fā)混合過程，能夠適配高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)。而且相鄰螺旋噴孔的螺旋線相反，使得噴霧的油束間由于旋流效應(yīng)產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，吸引周圍的空氣進(jìn)入，形成相互宏觀卷吸，從而加速燃油的蒸發(fā)混合過程，大幅提高柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柴油機(jī)噴油器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)化柴油機(jī)卷流噴嘴。

背景技術(shù)

高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)需要持續(xù)提高功率密度，通過增壓的方式提高缸內(nèi)壓力，但是隨著增壓壓力的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)爆壓也隨之提高，缸內(nèi)的環(huán)境密度逐漸加強(qiáng)，傳統(tǒng)油氣室的匹配將失衡，從而導(dǎo)致燃燒惡化、熱效率降低。針對(duì)這一問題，本申請(qǐng)人希望通過改變噴油器的噴嘴結(jié)構(gòu)，使得燃油的破碎、油氣混合過程發(fā)生變化，適應(yīng)于高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)的新型油氣室匹配，達(dá)到新的平衡，實(shí)現(xiàn)高功率強(qiáng)化的目的。

噴嘴裝置是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)的重要組件，其性能好壞直接關(guān)系發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率和燃燒器的綜合性能。噴油器的噴霧特性是影響柴油燃燒質(zhì)量的重要因素，其噴射時(shí)的油束形狀、霧化程度等性能指標(biāo)對(duì)燃油的燃燒利用效率有關(guān)鍵影響。噴嘴作為噴油器中的關(guān)鍵部件，它的性能決定著燃油的霧化質(zhì)量、進(jìn)一步影響到其燃燒完全程度，采用合理的噴孔結(jié)構(gòu)形成均勻的霧場(chǎng)分布將對(duì)污染物的抑制產(chǎn)生顯著的效果。

目前廣泛使用的柴油機(jī)噴油器的噴嘴主要是針對(duì)常溫常壓下的燃料噴入高溫高壓環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照使用場(chǎng)景對(duì)噴孔直徑、噴孔長(zhǎng)度、噴孔入口圓角半徑、噴孔傾角以及噴孔數(shù)量和布置形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，已經(jīng)無法滿足高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。如果直接使用，會(huì)使得燃料燃燒不完全，火焰被拉長(zhǎng)，燃燒效率低，產(chǎn)生大量的未燃盡碳?xì)浠衔铮斐闪藝?yán)重污染問題。高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)追求的是在盡量小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率密度最大化，這就需要燃油的充分霧化、快速蒸發(fā)，油氣的混合速度加快，減少局部混合氣過濃或過稀，從而達(dá)到超臨界條件下的新油氣室平衡。為此本發(fā)明主要針對(duì)高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境密度進(jìn)行噴油器噴嘴的專用化設(shè)計(jì)，通過將噴嘴的噴孔螺旋化結(jié)構(gòu)，類似DNA螺旋結(jié)構(gòu)，使得初次噴霧的油束間形成相互宏觀卷吸，從而加速燃油的蒸發(fā)混合過程，大幅提高柴油機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)化柴油機(jī)卷流噴嘴，在高環(huán)境密度條件下提高近場(chǎng)噴霧初次破碎質(zhì)量，改善燃油噴霧二次霧化效果，加速燃油的蒸發(fā)混合過程，能夠適配高強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。

一種高強(qiáng)化柴油機(jī)卷流噴嘴，包括：針閥體、包裹在針閥體內(nèi)的針閥以及設(shè)置在針閥體下端的噴孔；所述噴孔內(nèi)壁面為螺旋曲面；在螺旋噴孔的作用下，高壓油噴射出去的霧柱呈螺旋狀，卷吸噴霧周邊的空氣。

優(yōu)選地，所述噴孔有2m個(gè)，m為大于或等于1的正整數(shù)；兩個(gè)相鄰噴孔的螺旋曲線旋向相反，分別為左旋和右旋。

優(yōu)選地，m取值范圍為[2,5]。

優(yōu)選地，所有噴孔均勻分布在噴嘴周向。

優(yōu)選地，當(dāng)m＝2或3時(shí)，所述螺旋狀噴孔的螺距為0.9mm～1.2mm，螺旋曲面深0.12mm～0.35mm，噴孔直徑為0.12mm～0.15mm。

優(yōu)選地，所述噴孔的入口和出口有圓角設(shè)計(jì)，且噴孔入口處的倒角大于噴口出口處。

優(yōu)選地，所述噴嘴材料采用奧氏體鋼或石墨鋼。

優(yōu)選地，所述噴孔的最大噴孔面積A、噴孔直徑d滿足如下公式：