CN106150818A - 一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器 - Google Patents

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何志霞
纪长浩
郭根苗
张鑫
张正洋
金煜
孙申鑫
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，其属于内燃机燃油系统的喷油装置。这种带不对称扰动的内燃机椭圆喷孔喷油器，针阀置于针阀体内，针阀体和针阀组成一付精密偶件，在针阀体头部设有至少一个出口带凸起结构的椭圆形喷孔。喷孔出口处的凸起结构和椭圆形喷孔结构共同作用，加剧了射流的非对称扰动，同时椭圆射流喷雾的换向使得空气卷吸量大大增加，提高了燃油/空气混合质量，使射流雾化质量提高，燃烧更加快速、充分。在相同喷射压力条件下，内燃机可以获得更好的经济性能、排放性能和动力性能。

Description

一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器
技术领域
本发明属于内燃机燃油系统的喷油装置，涉及一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，可在相同喷射压力条件下，进一步提高喷油嘴雾化质量，促进燃油/空气的混合，优化燃烧和排放。
背景技术
内燃机燃油喷射系统的性能直接关系到燃油/空气的混合质量，进而影响燃油的雾化、燃烧和排放，是影响内燃机经济性、排放性和动力性的关键因素。
对喷雾射流雾化机理的研究表明，边界条件突变、湍流、空气扰动和空化是射流破碎的几种主要因素，因此改变边界条件、增强湍流、加剧空气扰动或空化都可以提高射流雾化质量。提高喷射压力，减小喷孔直径是现已被业内认可的提高燃油雾化质量的方法，目前共轨式电控喷射系统可提供200—300MPa的喷射压力，圆柱形喷孔直径可达0.12mm左右。但是，喷射压力的提高和喷孔直径的减小，导致油泵功耗增加和可靠性下降，同时提高了喷油器针阀体与针阀精密偶件的加工制造要求。因而，改进喷油器设计，以在相同的喷射压力和喷孔直径下获得更优的雾化、燃烧和排放性能是喷油器进一步发展的有效途径之一。
从通过椭圆形喷孔的射流中的椭圆涡环的演变理论可知，椭圆形涡环在长短轴端点处曲率的差别，使其自诱导速度在长短轴端点处也产生差别，从而产生椭圆射流长短轴的换向，并使得椭圆射流与空气混合能力增强。另外，研究还表明单相椭圆射流除了具有上述的涡结构的自感应变形特性通常还具有侧向振荡、飘动和扭曲振荡等3钟不稳定模式。这几种不稳定模式与几何边界条件关系紧密，且都可以增强射流破碎雾化。因而，人为创造椭圆不稳定模式产生可以作为优化喷油器设计的一种有效手段。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，将喷油器原有的圆形喷孔改为椭圆形喷孔，同时在喷孔出口处内侧椭圆的短轴对应圆周上加工凸起结构，综合椭圆和凸起结构特性使得喷孔带有强烈的不对称扰动，且增强了射流喷雾与空气的混合能力，促进射流表面表面波的形成与脱落破碎成液丝、液滴，优化燃油雾化质量、燃烧和排放。
本发明提出一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，使喷孔带有强烈的不对称扰动，增强射流喷雾与空气的混合能力。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，包括针阀体、针阀、喷孔和凸起结构，所述针阀置于针阀体内，针阀体和针阀组成一付精密偶件；在所述针阀体头部设有至少一个喷孔，所述喷孔横截面为椭圆形，且出口带有凸起结构。
所述喷孔中心线与针阀中心线夹角为0～90°，且所述喷孔围绕喷孔的中心线旋转0～360°放置；所述凸起结构位于喷孔出口处内侧下方。
特别地，当所述喷孔中心线与针阀中心线夹角为0°(即竖直单孔)时，所述凸起结构位于喷孔出口椭圆横截面的短轴端点对应圆周上。
所述凸起结构为1～3个，为凸尖型实体。所述凸起结构最大高度为所述喷孔椭圆横截面长径的0.1～0.15倍，每个所述凸起结构沿喷孔椭圆横截面长轴对应圆周方向上分布的最大长度为所述喷孔椭圆横截面长径的0.1～0.15倍，相邻两个凸起结构间距离为喷孔椭圆横截面长径的0.35～0.6倍，且无需均布。
所述凸起结构为采用焊接或结晶法制造而成。
本发明具有的特点是：
将喷油器原有的圆形喷孔改为椭圆形喷孔，同时在喷孔出口处内侧椭圆的短轴对应圆周上加工凸起结构，喷孔出口的凸起结构和椭圆形喷孔结构共同作用，加剧了射流的非对称扰动，同时椭圆射流喷雾的换向使得空气卷吸量大大增加，提高了燃油/空气混合质量，使射流雾化质量提高，燃烧更加快速、充分。在相同喷射压力条件下，内燃机可以获得更好的经济性能、排放性能和动力性能。
附图说明
图1一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器结构示意图；
图2为图1中A-A部分局部放大图；
图3为三种椭圆放置方式与凸起结构相对位置大小示意图。
附图标记说明如下：1、针阀体；2、针阀；3、喷孔；4、凸起结构。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器结构示意图如图1所示，包括针阀体1、针阀2、喷孔3、凸起结构4。针阀2置于针阀体1内，针阀体1和针阀2组成一付精密偶件；在针阀体1头部设有至少一个喷孔3，喷孔3横截面为椭圆形，且出口带有凸起结构4；凸起结构4位于喷孔3出口处内侧下方。图2为图1中A-A部分局部放大图。
凸起结构4为1-3个，为凸尖型实体。凸起结构4最大高度为喷孔椭圆横截面长径的0.1～0.15倍，每个凸起结构沿喷孔椭圆横截面长轴对应圆周方向上分布的最大长度为喷孔椭圆横截面长径的0.1～0.15倍，相邻两个凸起结构4间距离为喷孔椭圆横截面长径的0.35～0.6倍，且无需均布。凸起结构4为采用焊接或结晶法制造而成。
喷孔3中心线与针阀2中心线夹角能为0～90°，且喷孔能围绕自身中心线旋转0～360°放置。。故喷孔出口横截面椭圆可以有多种放置方式。图3为喷孔3出口横截面示意图，反映椭圆放置与凸起结构相对大小示意图，这里给出了几种椭圆放置方式和凸起结构相对于喷孔椭圆圆周的局部放大示意图。图3a中椭圆长轴与水平面平行，3b为3a中椭圆旋转90°的位置，3c为3a中椭圆旋转某一角度的位置。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，其特征在于：包括针阀体(1)、针阀(2)、喷孔(3)和凸起结构(4)，所述针阀(2)置于针阀体(1)内，针阀体和针阀组成一付精密偶件，在所述针阀体(1)头部设有至少一个喷孔(3)，所述喷孔(3)横截面为椭圆形，且出口带有凸起结构(4)。
2.根据权利要求1所述的一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，其特征在于：所述喷孔(3)中心线与针阀(2)中心线夹角为0～90°，且所述喷孔(3)围绕喷孔(3)的中心线旋转0～360°放置；所述凸起结构(4)位于喷孔(3)出口处内侧下方。
3.根据权利要求2所述的一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，其特征在于：当所述喷孔(3)中心线与针阀(2)中心线夹角为0°时，喷孔(3)为竖直单孔，所述凸起结构(4)位于喷孔(3)出口椭圆横截面的短轴端点对应圆周上。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，其特征在于：所述凸起结构(4)为1～3个，为凸尖型实体；所述凸起结构(4)最大高度为所述喷孔(3)椭圆横截面长径的0.1～0.15倍，每个所述凸起结构(4)沿喷孔圆周方向上分布的最大长度为所述喷孔(3)椭圆横截面长径的0.1～0.15倍，相邻两个凸起结构间距离为所述喷孔(3)椭圆横截面长径的0.35～0.6倍。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种带不对称扰动的内燃机椭圆形喷孔喷油器，其特征在于：所述凸起结构(4)为采用焊接或结晶法制造而成。
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