CN101737218B - 用于直喷发动机的喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种汽车发动机技术领域的用于直喷发动机的喷嘴，包括：壳体、阀杆、喷油孔、进油孔和油路，其中：喷油孔和进油孔分别设置于壳体的两端，油路位于壳体内且两端分别与进油孔和喷油孔相连接，阀杆的一端设置于壳体近进油孔的一侧内部且位于若干条油路的中央。本发明能够使燃料产生旋流，在低喷射压力下和较高背压下能保证较大的喷雾锥角，即分散性；同时避免雾化不良的先端喷射，从而提升喷嘴的雾化性能。

Description

用于直喷发动机的喷嘴

技术领域

本发明涉及的是一种汽车发动机技术领域的装置，具体是一种用于直喷发动机的喷嘴。

背景技术

20世纪90年代后半期，以数值模拟和可视化为代表的内燃机研究手段得到快速发展，同时精度高、响应快的电控技术日趋成熟，使缸内直喷汽油机(GDI)的研究得到长足的发展。三菱、丰田、日产、福特、奔驰、大众、马自达、奥迪、本田、菲亚特、雷诺、AVL、FEV等许多国外汽车公司和研究机构都开发了GDI产品或样机。这些缸内直喷汽油机，与常规进气道喷射(PFI)汽油机相比，都显示了明显的优势。有资料表明，部分GDI发动机，与传统PFI汽油机相比，燃油经济性可以提高20％左右，动力输出也增加了将近10％。直喷汽油机在日本及欧洲得到一定规模的使用，美国也正在积极推广。在我国，直喷汽油机的研发及推广处于起步阶段，目前并没有自主研发的产品和样机推出，但是在日益严峻的能源及环境问题下，具备节能减排优势的直喷汽油机必将在不久的将来成为我国汽车市场的主流发动机之一。直喷汽油机混合气的形成是一个很重要的过程，而喷油过程中燃料雾化质量的好坏直接决定着混合气形成的质量，进而决定着燃烧及发动机的性能。在现有的汽车发动机中，人们采用了各种类型的喷嘴来提高喷雾质量，如高压直射喷嘴、涡流喷嘴等。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号03233703.5公开了一种汽车电喷喷油器，该技术自述：本实用新型涉及一种汽车发动机配件，特别是一种汽车电喷喷油器，它包括有阀体1、喷孔板2、球头3、外壳4，其特征在于：在喷孔板上的喷孔5为2-3个。本实用新型具有结构简单、燃烧充分，对环境污染小等优点。但是，这种多孔高压直射喷嘴由于是实心喷射，在喷射压力较低时，雾化性能较差，对喷射压力的要求很高，只有在喷孔比较小且射流速度较高时，才具有较好的雾化性能。

经进一步检索发现，中国专利申请号200420064740.3公开了一种汽车新型燃油雾化喷嘴，该技术自述：一种新型燃油雾化喷嘴，由主副喷口、主副油路管、主副喷口旋流器体、主喷口涡流室壳、主副旋流器喷油孔、副油路通孔组成。其主、副旋流器的孔为非组合式，即在一个完整的金属部件内部不经研磨一次性加工成型的。主旋流器和副旋流器上设有的若干油孔，其各油孔轴线呈螺旋状环绕或呈切线状环绕喷嘴轴线，使燃油呈旋流状喷出。其燃烧效率和发动机寿命大大优于常规燃油雾化喷嘴。这种涡流喷嘴的主要特点是：在液体燃料从喷口喷出之前，先形成高速旋转运动；在离开喷口后，在离心力作用下形成很薄的空心锥形油膜，从而提高雾化质量。涡流喷嘴雾化能耗小，不需要很高的喷射压力，运行可靠，应用广泛，在蒸汽发生炉、内燃机、加热炉、空间加热、燃气轮机、涡轮喷气发动机乃至火箭等都有应用。很多实验数据表明，涡流喷嘴在较低的油压下有较高的喷射分散性，可以获得较小的燃油液滴，而且涡流喷嘴的贯穿距也比直射喷嘴小得多，有效的防止了湿壁等现象的发生。但是，在背压稍高时，喷雾被挤压现象严重，导致喷雾萎缩变型而远离火花塞的位置，造成着火稳定性变差；而且，这个喷嘴的结构比较复杂，加工成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于直喷发动机的喷嘴，解决了以上两种喷嘴的问题，结合了上述两种喷嘴的优点，可为直喷汽油机提供优质的喷雾。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：壳体、阀杆、喷油孔、进油孔和油路，其中：喷油孔和进油孔分别设置于壳体的两端，油路位于壳体内且两端分别与进油孔和喷油孔相连接，阀杆的一端设置于壳体近进油孔的一侧内部且位于油路的中央。

所述的喷油孔的直径D为0.1-1mm，孔数为1~13个；

所述的进油孔的直径d为1-4mm，孔数为1~8个；

所述的喷油孔采用锥形结构，其长度L与喷油孔直径D的比例为2~10，锥角α为5度-30度。

所述的阀杆的顶端及阀座为球面结构，该阀杆上设有若干螺旋槽，这样就可以使通过的燃油产生旋流，所述螺旋槽的螺距为2-20mm。

与现有技术相比，本发明能够生成旋流喷雾，且锥形碰孔结构可使喷雾锥角加大，在喷射压力较低时，依然具有较好的雾化性能；在背压较高时，本喷嘴提供的喷雾并没有出现明显的被挤压变型的影响，雾化稳定性较好。同时本发明阀杆底部及其阀座采用球面设计，这种设计相对于平面设计来说，大大减小了燃油通过的阻力和旋转动量的衰减，降低喷雾随机变动的倾向，从而提高雾化稳定性，避免雾化不良的先端喷射；喷雾角明显地增加，雾化质量提高明显，经过优化的喷油孔孔径及长径比也在一定程度上提高了喷雾质量。

附图说明

图1为本发明俯视图。

图2为本发明剖视图。

图3为阀杆示意图。

图4为本发明喷油孔局部视图。

图5为喷雾效果比较图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，本实施例包括：壳体1、阀杆2、喷油孔3、8个进油孔4和油路5，其中：喷油孔3和进油孔4分别设置于壳体1的两端，油路5位于壳体1内且两端分别与进油孔4和喷油孔3相连接，阀杆2的一端设置于壳体1近进油孔4的一侧内部且位于油路5的中央。

所述的喷油孔3的直径D为0.2mm，孔数为10个；

所述的进油孔4的直径d为1.0mm，孔数为8个；

如图3和4所示，所述的喷油孔3采用锥型结构，其长度L与喷油孔直径D的比例为4，锥角α为20度。

所述的阀杆2的顶端8及阀座9为球面结构，该阀杆2上设有1条螺旋槽6，所述螺旋槽6的螺距为11mm。

利用激光喷雾测试技术对本实施例进行了测试，如图5所示，在相同的实验条件下，a为普通单孔喷嘴的喷雾，b为本实施例喷雾。从图中可以看出，在相同的条件下，本实施例可以提供比普通单孔喷嘴大的喷雾角，使从喷嘴喷出的燃料扩散的更好，雾化质量有极大的提高。由实验数据，在喷射背压为10bar时，本本实施例的喷雾角为22.7℃，而普通喷嘴的喷雾角只有12℃左右。由此可见，本实施例对提高喷雾质量有很好的效果。

Claims (8)

1.一种用于直喷发动机的喷嘴，包括：壳体、阀杆、喷油孔、进油孔和油路，其特征在于：喷油孔和进油孔分别设置于壳体的两端，若干条油路位于壳体内且两端分别与进油孔和喷油孔相连接，阀杆的一端设置于壳体近进油孔的一侧内部且位于若干条油路的中央；

所述的阀杆上设有若干螺旋槽，阀杆的顶端及阀座为球面结构；

所述的喷油孔采用内小外大的锥形结构。

2.根据权利要求1所述的用于直喷发动机的喷嘴，其特征是，所述的喷油孔的直径D为0.1-1mm。

3.根据权利要求1所述的用于直喷发动机的喷嘴，其特征是，所述的进油孔的直径d为1-4mm。

4.根据权利要求1所述的用于直喷发动机的喷嘴，其特征是，喷嘴喷油孔长度L与喷油孔直径D的比例为2～10。

5.根据权利要求1所述的用于直喷发动机的喷嘴，其特征是，所述的锥形结构的锥角α为5度-30度。

6.根据权利要求1所述的用于直喷发动机的喷嘴，其特征是，所述的螺旋槽的螺距为2-20mm。

7.根据权利要求1所述的用于直喷发动机的喷嘴，其特征是，所述的喷油孔的孔数为1～13个。

8.根据权利要求1所述的用于直喷发动机的喷嘴，其特征是，所述的进油孔的孔数为1～8个。

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