CN207813808U - 一种喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，燃油喷嘴上设有喷孔，喷孔包括依次连通的喷孔进口段、喷孔中间段和喷孔出口段，喷孔进口段的横截面形状呈现非轴对称形，喷孔中间段的内径大于喷孔进口段与喷孔出口段的内径。本申请提供的燃油喷嘴，将喷孔进口段设为横截面呈现非轴对称形状，进一步设为非轴对称的椭圆形，有着更优的气穴分布情况、喷射速度以及流通能力，且离心率较小的椭圆横截面有着更好的雾化质量。这种结构的喷孔能有效优化燃油流动特性，既能有效控制空化层的延伸长度从而减少喷嘴受到空蚀的面积，又可以增大喷孔出口处气相体积分数从而提高雾化质量。

Description

一种喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴

技术领域

本实用新型涉及柴油机技术领域，具体涉及一种喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴。

背景技术

随着社会的飞速发展，能源与环境问题已经成为影响人类未来生存最为重要的两大问题。国四排放标准的全面实施以来，对柴油机节能减排的研究力度日趋增大。燃油从喷嘴中进入燃烧室的温度、压力、喷油量、湍流动能等都将进一步影响燃油的雾化情况以及后面的燃烧质量。柴油机喷嘴内部流动的控制是实现高效率燃烧的前提，对节能和净化排放都具有重要意义。燃油在喷嘴中受限空间的高压流动极易发生空化，空化产生蒸汽泡，并在较高压力区迅速破裂，这样的过程将会使得金属表面承受反复不断的冲击力作用，进而产生喷嘴的气蚀磨损；另一方面，空化又可以强化雾化质量从而提高燃烧效率，因而合理控制喷嘴内部流动以及优化空化状况对形成良好的喷雾质量是很有必要的。目前国内外研究大多集中于探讨空化产生的机理，论证各种模型的可靠性以及研究喷嘴形状、长径比、压力、温度等各种因素对喷嘴内空化流动的影响。

但是，本实用新型的发明人经过研究发现，前述各种因素对喷嘴内空化的影响相对独立。其中针对喷嘴形状的研究也局限于压力室结构和常规形状的喷孔，而且取得的效果不是很显著。如果能从改变喷嘴喷孔形状上取得更加理想的流动特性以及更优的空化状况，那么将能进一步提高雾化质量，提高燃烧效率，进一步实现节能减排的目的。

实用新型内容

针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，该喷嘴上设有能有效优化燃油流动特性的特殊喷孔，因而既能有效控制空化层的延伸长度从而减少喷嘴受到空蚀的面积，又可以强化燃油的湍流动能从而提高雾化质量。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，所述燃油喷嘴上设有喷孔，所述喷孔包括依次连通的喷孔进口段、喷孔中间段和喷孔出口段，所述喷孔进口段的横截面形状呈现非轴对称形，所述喷孔中间段的内径大于喷孔进口段与喷孔出口段的内径。

进一步，所述喷孔进口段的横截面形状呈现非轴对称的椭圆形，其中所述喷孔进口段的内径是指椭圆的长径。

进一步，所述椭圆的离心率e在0.5到0.661之间。

进一步，所述喷孔出口段的横截面形状呈现轴对称的圆形。

与现有技术相比，本实用新型提供的喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，将喷孔进口段设为横截面呈现非轴对称形状，进一步设为非轴对称的椭圆形，有着更优的气穴分布情况、喷射速度以及流通能力，且离心率较小的椭圆横截面有着更好的雾化质量。这种结构的喷孔能有效优化燃油流动特性，既能有效控制空化层的延伸长度从而减少喷嘴受到空蚀的面积，又可以增大喷孔出口处气相体积分数从而提高雾化质量。

附图说明

图1是本实用新型提供的喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴的位置结构示意图。

图2是图1中喷孔的结构示意图。

图3是图2中喷孔进口段的横截面形状示意图。

图4是本实用新型提供的中扩型柴油机燃油喷嘴的结构示意图。

图中，1、喷孔；11、喷孔进口段；12、喷孔中间段；13、喷孔出口段；2、针阀；3、针阀体；4、高压燃油输入口。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1至图4所示，本实用新型提供一种喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，所述燃油喷嘴上设有喷孔1，所述喷孔1包括依次连通的喷孔进口段11、喷孔中间段12和喷孔出口段13，所述喷孔进口段11的横截面形状呈现非轴对称形，所述喷孔中间段12的内径大于喷孔进口段11与喷孔出口段13的内径，即所述喷孔进口段11与喷孔出口段13的内径都小于喷孔中间段12的内径。具体本实用新型提供的燃油喷嘴的位置如图1所示，其中，燃油喷嘴包括相对配置的针阀2和针阀体3，针阀2和针阀体3的上端缝隙形成高压燃油输入口4，所述针阀体3的下端设有喷孔1。

目前广泛应用的柴油机燃油喷嘴，其喷孔形状为轴对称且直径固定的圆形或者环形。这是因为,，长期以来人们认为喷孔直径太小，只有0.3mm左右，所以喷孔结构变化对燃油喷射的影响不大，且其加工也较为困难。然而，近年来随着CFD(Computational FluidDynamics，计算流体动力学)仿真技术的高速发展，本实用新型的发明人对喷嘴结构的进一步研究表明，喷孔直径变化和形状变化所形成的喷嘴结构，对喷孔内的燃油空化流动有很大的影响，通过对喷嘴内的燃油流动进行研究发现，其中具有非对称横截面进口喷孔的中扩型喷嘴结构内的燃油扰动最为强烈，空穴层厚且分布均匀。从而可以推断，非对称横截面和中扩型几何形状结合的喷孔，会使燃油湍流动能更强，空穴分布更加均匀，射流破碎雾化得更快、更细；此外该结构下的燃油空穴对喷孔壁面的空蚀要弱一些，有利于延长燃油喷嘴的使用寿命。

本实用新型的目的就在于利用喷孔进口段横截面为非轴对称形，作为具体实施例，所述喷孔进口段11的横截面形状呈现非轴对称的椭圆形，利用喷孔进口段横截面为非轴对称椭圆的中扩型结构喷孔，能带来更好的雾化特性和改善柴油机的性能。其要点就是喷嘴上的喷孔的直径变化和形状变化来形成新的结构，本申请喷孔进口段横截面为椭圆形的中扩型结构喷嘴是指：喷嘴上的圆形燃油喷孔中间一段位置的内径大于喷孔两端内径，其中所述喷孔进口段的内径是指椭圆的长径，具体请参见图2所示。

作为具体实施例，通过相同边界条件下不同进口段横截面尺寸的中扩型喷嘴在其针阀2上升初期时的空穴分布实验，可以发现当喷孔进口段横截面的椭圆离心率e在0.5到0.661之间时，中扩型结构能有效地诱导空穴层向喷嘴中心扩散，喷孔进口段11的雾化效果更好，雾化质量更佳。

作为具体实施例，所述喷孔出口段13的横截面形状呈现轴对称的圆形。

与现有技术相比，本实用新型提供的喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，将喷孔进口段设为横截面呈现非轴对称形状，进一步设为非轴对称的椭圆形，有着更优的气穴分布情况、喷射速度以及流通能力，且离心率较小的椭圆横截面有着更好的雾化质量。这种结构的喷孔能有效优化燃油流动特性，既能有效控制空化层的延伸长度从而减少喷嘴受到空蚀的面积，又可以增大喷孔出口处气相体积分数从而提高雾化质量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，其特征在于，所述燃油喷嘴上设有喷孔，所述喷孔包括依次连通的喷孔进口段、喷孔中间段和喷孔出口段，所述喷孔进口段的横截面形状呈现非轴对称形，所述喷孔中间段的内径大于喷孔进口段与喷孔出口段的内径。

2.根据权利要求1所述的喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，其特征在于，所述喷孔进口段的横截面形状呈现非轴对称的椭圆形，其中所述喷孔进口段的内径是指椭圆的长径。

3.根据权利要求2所述的喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，其特征在于，所述椭圆的离心率e在0.5到0.661之间。

4.根据权利要求1所述的喷孔进口横截面非对称的中扩型柴油机燃油喷嘴，其特征在于，所述喷孔出口段的横截面形状呈现轴对称的圆形。