CN118188250A - 一种具有交叉喷射孔的阀套、喷油方法及喷油装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柴油机喷油技术领域，尤其涉及一种具有交叉喷射孔的阀套、喷油方法及喷油装置。所述阀套的芯部具有压力室，阀套的阀壁上设置有喷油组；所述喷油组包括多个喷射孔，每个所述喷射孔均贯穿阀套的阀壁，喷射孔的内端与阀套内的压力室连通，喷射孔的外端延伸到阀壁的外壁，多个所述喷射孔的轴线相交于一点，且多个喷射孔相交的交点位于阀壁的内壁和外壁之间的阀套上，所述喷油组与阀壁内壁的连通孔为进油口，喷油组与阀壁外壁的连通孔为出油口，喷油组的所述进油口与出油口的数量相等。通过本发明解决了现有交叉喷射孔无空化现象，影响燃油雾化效果的问题。

Description

一种具有交叉喷射孔的阀套、喷油方法及喷油装置

技术领域

本发明涉及柴油机喷油技术领域，尤其涉及一种具有交叉喷射孔的阀套、喷油方法及喷油装置。

背景技术

高压共轨燃油喷射技术可以对每个喷油装置的喷油量和喷油时刻进行精确控制，同时可以使燃油形成高压、高速的雾化喷射状态并实现更好的空气燃料混合物，已经成为柴油机节能减排的重要技术手段之一。作为高压共轨燃油喷射技术关键组成部件，目前现有的喷射孔形状多为单层圆柱形，燃油在高压环境下经过这些圆柱状喷射孔喷出，进入燃烧室形成雾状的燃油喷雾。

现有技术中公开了一种复合多交叉喷孔下的高压共轨喷油嘴用阀体，阀体包括依次连接的第一段、第二段和第三段，第一段内设置第一孔，第二段内部设置圆锥状的第二孔，第三段内设置第一喷孔，第一喷孔沿着第三段的中心轴线设置，第一喷孔的内径小于第一孔的内径，第二孔与第一孔、第一喷孔均相通，第二段靠近第三段的一侧为锥形，第二段锥形的一侧设置第三孔，第三孔的一端与第二孔相通，多处第三孔在第二段的外侧面交叉形成第二喷孔，第二段设置多处第二喷孔。可见，在该阀体的锥形外壁上设置有三个交叉孔，且三个孔的交叉点位于外壁，因此在侧边孔内部并无空化现象，燃油雾化效果不佳。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的是提供一种具有交叉喷射孔的阀套，以解决现有交叉喷射孔无空化现象，影响燃油雾化效果的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种具有交叉喷射孔的阀套，所述阀套的芯部具有压力室，阀套的阀壁上设置有喷油组；所述喷油组包括多个喷射孔，每个所述喷射孔均贯穿阀套的阀壁，喷射孔的内端与阀套内的压力室连通，喷射孔的外端延伸到阀壁的外壁，多个所述喷射孔的轴线相交于一点，且多个喷射孔相交的交点位于阀壁的内壁和外壁之间的阀套上，所述喷油组与阀壁内壁的连通孔为进油口，喷油组与阀壁外壁的连通孔为出油口，喷油组的所述进油口与出油口的数量相等。

可选的，所述喷油组的多个所述喷射孔的轴线位于同一平面上，该平面穿过所述阀套的中心线。

可选的，所述喷油组的多个喷射孔中，相邻的两个喷射孔呈锐角相交。

可选的，每个所述喷射孔为圆柱形，或者每个所述喷射孔为椭圆柱形。

可选的，所述喷油组在阀壁上设置有多组，多组所述喷油组绕阀套的中心线呈圆周阵列布置。

可选的，所述喷油组具有三个喷射孔，包括第一喷射孔、第二喷射孔和第三喷射孔，所述第二喷射孔和第三喷射孔分别位于第一喷射孔的两侧，所述第一喷射孔、第二喷射孔和第三喷射孔与阀壁的内壁形成三个进油口，与阀壁的外壁形成三个出油口。

可选的，所述第一喷射孔的轴线与水平面成预定角度，且进油口的位置高于出油口的位置，所述第二喷射孔轴线与第一喷射孔轴线的夹角小于所述第三喷射孔轴线与第一喷射孔轴线的夹角。

可选的，所述喷油组设置在阀套的喷油部，所述喷油部的外壁为圆锥形，喷油部的端部为球形。

本发明实施例还提供了一种如上所述的具有交叉喷射孔的阀套的喷油方法，在多个喷射孔的交点向出油口延伸区域形成空化现象。

本发明实施例还提供了一种喷油装置，包括阀芯和如上所述的具有交叉喷射孔的阀套，所述阀芯安装在阀套内。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、通过设置多孔交叉的喷油组，燃油从各个子喷射孔进油口流入，并在孔内交叉处汇聚，之后又沿子喷射孔向三个方向喷射，改善燃油在孔内的雾化区域，具有较强的涡旋和湍流现象，可使燃油与空气混合的更加充分。在喷射孔出油口处附近，空化的产生以及湍流强度的提高有助于燃料射流的雾化和喷射。相比于传统的单层圆柱形喷射孔，孔内三交叉式喷射孔具有更大的喷射范围，能够更有效地改善喷雾的均匀性和分布。

2、本申请多孔交叉点在阀套阀壁的芯部相比于三孔交叉在外壁的结构，具有更有利的空化现象。三孔交叉点在阀壁芯部的结构中，在阀壁芯部向出口延伸区域具有更强烈的空化现象，随着喷射孔内空化区域增加，气泡溃灭对燃油产生扰动，扰动越强烈越容易发生液滴破碎，会增加燃油雾化锥角，提高燃油雾化效果。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的阀套放大示意图；

图2是本发明实施例的喷油装置示意图；

图3是现有技术的交点在阀体外壁的三交叉喷射孔油气相体积分数流场示意图；

图4是本发明实施例的柴油气相体积分数流场示意图；

图中：1、阀套；11、第一喷射孔；12、压力室；13、第二喷射孔；14、第三喷射孔；2、阀芯；

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1

为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种具有交叉喷射孔的阀套，改善柴油机高压共轨系统喷油装置内空化现象的形成区域，同时提高喷射孔的燃油质量流率，增大其流通特性。

如图1所示，所述阀套1的芯部具有压力室12，阀套1的阀壁上设置有喷油组；所述喷油组包括多个喷射孔，每个所述喷射孔均贯穿阀套1的阀壁，喷射孔的内端与阀套1内的压力室12连通，喷射孔的外端延伸到阀壁的外壁，多个所述喷射孔的轴线相交于一点，且多个喷射孔相交的交点位于阀壁的内壁和外壁之间的阀套1上，所述喷油组与阀壁内壁的连通孔为进油口，喷油组与阀壁外壁的连通孔为出油口，喷油组的所述进油口与出油口的数量相等。

燃油经过多个子喷射孔进油口后在子喷射孔交叉区域汇聚，在汇聚处及子喷射孔后半段会发生空化现象，空化泡在喷射孔出口附近溃灭，使得喷射孔外的燃油受到强烈扰动，提高了燃油液滴的雾化程度。

孔内多交叉式喷射孔的子喷射孔内燃油汇聚时，会产生强烈的扰动，增加湍流动能，从而改善喷油装置的雾化效果。

孔内多交叉式喷射孔的子喷射孔在孔内汇聚增强了湍流动能后分别向各个方向喷射，使得喷出的燃油不仅雾化程度更高且雾化范围更大，燃油与空气的混合更加充分，有利于提高燃油燃烧效率，降低污染物排放。

如图1所示，所述喷油组的多个所述喷射孔的轴线位于同一平面上，该平面穿过所述阀套1的中心线，也即沿径向的平面。所述喷油组的多个喷射孔中，相邻的两个喷射孔呈锐角相交。每个所述喷射孔为圆柱形，或者每个所述喷射孔为椭圆柱形，优选为圆柱形，相比于椭圆形或者圆锥形喷射孔更加易于加工，降低了生产成本。

所述喷油组在阀壁上设置有多组，多组所述喷油组绕阀套1的中心线呈圆周阵列布置。具体的，所述喷油组可以设置为2-12组，每组喷油组都由至少三个圆柱形子喷射孔交叉汇集构成。

本实施例中，所述喷油组具有三个喷射孔，如图1所示，包括第一喷射孔11、第二喷射孔13和第三喷射孔14，所述第二喷射孔13和第三喷射孔14分别位于第一喷射孔11的上下两侧，所述第一喷射孔11、第二喷射孔13和第三喷射孔14与阀壁的内壁形成三个进油口，与阀壁的外壁形成三个出油口。所述第一喷射孔11的轴线与水平面成预定角度，且进油口的位置高于出油口的位置，所述第二喷射孔13轴线与第一喷射孔11轴线的夹角小于所述第三喷射孔14轴线与第一喷射孔11轴线的夹角。其中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

孔内三交叉圆柱形喷射孔式阀套1采用至少两个三交叉式圆柱形喷油组。如图1所示，在阀套1头部压力室12一圈设置七个孔内三交叉圆柱形喷油组，任意一个喷油组的中间子喷射孔(即第一喷射孔11)相对于水平面略倾斜朝下，上下两子喷射孔(即第二喷射孔13和第三喷射孔14)与中间子喷射孔在进油口壁面的距离相等(0.1mm)，夹角略微变化(第二喷射孔13与第一喷射孔11的夹角为29.9度，第三喷射孔14和第一喷射孔11的夹角为33.5°)。三个子喷射孔分别向不同方向喷射燃油，可产生较大范围的柴油的喷雾效果。在交叉式喷射孔设计中，燃油从各个子喷射孔进油口流入，并在孔内交叉处汇聚，之后又沿子喷射孔向三个方向喷射。设置孔内三交叉喷射孔，能有效改善喷射孔内空化现象的发生区域，提高燃油雾化程度及喷射孔出口处的流通速率，提高燃油经济性，降低废气排放。

所述喷油组设置在阀套1的喷油部，所述喷油部的外壁为圆锥形，喷油部的端部为球形，有利于保证产生的燃油喷雾的流动性。

采用上述阀套的喷油方法，在多个喷射孔的交点向出油口沿伸区域形成空化现象。如图3、图4所示，分别为现有技术的交点在阀体外壁的三交叉喷射孔与本实施例的交点在阀壁芯部的三交叉喷射孔的柴油气相体积分数流场示意图。当各个喷射孔出口面积一定，喷油装置进口压力为200MPa，出口压力为1MPa时，该200MPa以上孔内三交叉喷射孔下的高压共轨喷油装置用阀套及喷油装置的出口平均气相体积分数为21.6％，空化区域集中于喷射孔出口处。而改进之前的交点在阀体外壁的三交叉喷射孔高压共轨喷油装置的出口平均气相体积分数接近于0，喷孔内几乎没有生成空化泡。该孔内三交叉喷射孔下的高压共轨喷油装置用阀套及喷油装置的平均气相体积分数相比于交点在阀体外壁的三交叉喷射孔约增加21.6％，其燃油的雾化性能得到了明显的提高。

总的来说，孔内三交叉喷射孔下的高压共轨喷油装置用阀套及喷油装置改善了空化现象的产生区域，增加了燃油喷射孔内部流动的扰动，提高了湍流强度和喷射范围，改善了喷射孔的雾化效果和混合气质量，使得燃烧更快速、充分，有利于提高柴油机的节能减排能力和动力性能。孔内交叉位于阀壁芯部的喷射孔相比于孔内交叉位于阀壁外壁的喷射孔，具有更合适的空化区域以及更优秀的燃油雾化效果。

实施例2

基于实施例1的具有交叉喷射孔的阀套，本实施例提出一种喷油装置，如图2所示，包括阀芯2和阀套1，所述阀芯2安装在阀套1内，最高喷射压力可达200MPa以上，阀套1包括多组圆柱形喷油交叉喷射孔，高压高速流出的柴油在喷射孔交叉处相撞击，并发生空化现象，空化气泡的不断熄灭引起喷嘴内湍流的增强，有利于提高从喷射孔出口喷射出的高压燃油的雾化程度。进油孔连接复合交叉喷射孔的压力室，阀芯2安装在压力室，阀芯2底部是锥形密封部分，其直接安装压在阀套1压力室内上侧。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种具有交叉喷射孔的阀套，其特征在于，所述阀套的芯部具有压力室，阀套的阀壁上设置有喷油组；

所述喷油组包括多个喷射孔，每个所述喷射孔均贯穿阀套的阀壁，喷射孔的内端与阀套内的压力室连通，喷射孔的外端延伸到阀壁的外壁，多个所述喷射孔的轴线相交于一点，且多个喷射孔相交的交点位于阀壁的内壁和外壁之间的阀套上，所述喷油组与阀壁内壁的连通孔为进油口，喷油组与阀壁外壁的连通孔为出油口，喷油组的所述进油口与出油口的数量相等。

2.如权利要求1所述的具有交叉喷射孔的阀套，其特征在于，所述喷油组的多个所述喷射孔的轴线位于同一平面上，该平面穿过所述阀套的中心线。

3.如权利要求1所述的具有交叉喷射孔的阀套，其特征在于，所述喷油组的多个喷射孔中，相邻的两个喷射孔呈锐角相交。

4.如权利要求1所述的具有交叉喷射孔的阀套，其特征在于，每个所述喷射孔为圆柱形，或者每个所述喷射孔为椭圆柱形。

5.如权利要求1所述的具有交叉喷射孔的阀套，其特征在于，所述喷油组在阀壁上设置有多组，多组所述喷油组绕阀套的中心线呈圆周阵列布置。

6.如权利要求1所述的具有交叉喷射孔的阀套，其特征在于，所述喷油组具有三个喷射孔，包括第一喷射孔、第二喷射孔和第三喷射孔，所述第二喷射孔和第三喷射孔分别位于第一喷射孔的两侧，所述第一喷射孔、第二喷射孔和第三喷射孔与阀壁的内壁形成三个进油口，与阀壁的外壁形成三个出油口。

7.如权利要求6所述的具有交叉喷射孔的阀套，其特征在于，所述第一喷射孔的轴线与水平面成预定角度，且进油口的位置高于出油口的位置，所述第二喷射孔轴线与第一喷射孔轴线的夹角小于所述第三喷射孔轴线与第一喷射孔轴线的夹角。

8.如权利要求1所述的具有交叉喷射孔的阀套，其特征在于，所述喷油组设置在阀套的喷油部，所述喷油部的外壁为圆锥形，喷油部的端部为球形。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的具有交叉喷射孔的阀套的喷油方法，其特征在于，在多个喷射孔的交点向出油口延伸区域形成空化现象。

10.一种喷油装置，其特征在于，包括阀芯和如权利要求1-8任一项所述的具有交叉喷射孔的阀套，所述阀芯安装在阀套内。