閉式脈動離心噴油嘴的製作方法
2023-05-21 23:41:16 2
專利名稱：閉式脈動離心噴油嘴的製作方法
閉式脈動離心噴油嘴
本發明涉及渦輪和渦輪軸發動機及往復式內燃發動機一種新的燃油噴射自 動開閉控制結構和霧化方法，是一種閉式脈動離心噴油嘴。
噴油嘴的工作原理，是燃油在壓力作用下經過噴孔噴射，與氣缸內燃燒室的 氣流相撞、混合，形成油氣混合氣完成的。
目前公知的渦輪和渦輪軸發動機的離心式噴油嘴，是一種開式噴油霧化裝 壹。這是因為，目前生產使用的離心式噴油嘴的噴孔木能被直接關閉，噴油嘴的 噴孔始終是開放的。這種離心式噴油嘴的燃油噴射和關閉，是靠燃油泵的啟動和 停止來實現的。從油泵到噴油嘴之間，有一條或兩條供油管道，發動機關閉後， 燃油泵停止工作時，由於離心式噴油嘴的噴孔是開放的，從油泵到噴油嘴之間的 燃油會從供油管道、噴油嘴經噴孔自動洩出排空，處於無油的中空狀態。發動機 再次起動時，燃油泵需將燃油再次注滿排空的供油管道和噴油嘴空間，方能到達 噴孔噴射。這時，由於離心式噴油嘴是開放的，燃油壓力在沒有達到額定壓力值 之前，就已開始噴油；燃油壓力有一個短暫的逐步升高過程，造成發動機起動瞬 時燃油壓力下降，因而噴射初始瞬間油壓過低，影響霧化及燃燒效果，會引起排 氣發煙，起動響應慢等問題。
不同於渦輪和渦輪軸發動機機，目前公知的往復式內燃發動機的噴油嘴分為 軸針式、孔式兩種。軸針式噴油嘴能保證噴孔暢通，但噴射的油線粗大，霧化質 量不如孔式。孔式噴油嘴霧化質量比軸針式^f,但由於噴孔直徑小(有的只有 0.2mm)，使用中容易堵塞。另外，幾個固定噴孔，噴出的幾條燃油射線之間的 死角相對較大，影響燃油的分布均勻特性。大功率往復式內燃發動機為滿足燃油 供給量，需要大幅度增加噴孔數量(有的多達17個)。這樣，過多的密集的油線 根部，燃油相對較濃；較遠的油線受燃燒室內切向空氣流影響，會互相干擾，並 在一些區域內，能把小油粒合併，影響霧化質量，造成局部燃油過富。為解決這 些問題，提高霧化質量和經濟性能，目前通常的做法是進一步縮小噴孔直徑和 噴射高壓化。但這樣會使過小的噴孔更容易堵塞，對噴油系統工作強度要求更加
苛刻，甚至難以承受，給供油系統帶來複雜性和危險性。另據日本電裝公司 (NIPPNDENSD)的試驗表明，當噴射壓力超過120MPa時，燃油經濟性能就 不再有進一步改善(見《柴油機》1992年第2期"高壓噴射及其對直噴式柴油 機性能的影響" 一文)。
本發明的目的是為渦輪和渦輪軸發動機提供一種新的能直接自動開閉離心 式噴油嘴噴孔的控制方法，把開式離心噴油嘴，變為閉式脈動離心噴油嘴，解決 目前開式離心噴油嘴不能直接關閉噴孔，停機時燃油外洩，噴射初始瞬間燃油壓 力低，影響霧化燃燒效果，起動響應慢的問題；同時，為往復式內燃發動機提供 一種新的燃油霧化方法及結構設計，噴孔噴出的不再是幾條油線，而是一個旋轉 的中空的霧化錐體，在同等噴油壓力條件下，能改善燃油的分布特性，提高噴射 霧化質量和燃燒效率，減少汙染排放，避免噴孔堵塞，延長噴油嘴使用壽命。
本發明的目的是這樣實現的位於噴油嘴針閥體內的針閥，在油泵燃油壓力 變化下往復滑動，針閥座面與旋流室座面配合，脈動式直接開啟和關閉位於旋流 室中央前端的噴孔，保證正時噴油。在針閥體內的壓力室與噴孔之間，有多個切 向孔，帶有切向力的燃油經過旋流室旋轉後，離開噴孔時具有切向運動速度。油 流在切向離心力的作用下從噴孔噴出，形成一個高速旋轉的中空的霧化錐體，並 很快在外力(燃燒室的空氣運動及反作用力)作用下，分裂成為細小油粒，形成 油氣混合氣。
本發明由於能夠直接自動開啟、關閉離心式噴油嘴的噴油孔，避免了渦輪和 渦輪軸發動機在停機對，供油管道和噴油嘴裡的燃油經噴孔自動洩出排空，造成 起動時，出現噴射初始瞬間燃油壓力過低，影響霧化燃燒效果，排氣發煙，起動 響應慢的問題。
本發明由於霧化方法的改變，燃油離開噴孔時，油流中的紊流脈動要比不旋 轉時強烈，因此，比目前往複式內燃發動機軸針式和孔式噴油嘴單純靠擠壓力的
霧化質量要好。燃油在離心力的作用下，射線沿中空的霧化錐體底圓360°分布， 實際上是把軸針式、孔式噴油器所能達到的一個或幾個固定方向有限的燃油射 線，裂化分解為無數條更細的油線，改善了燃油的分布特性，增加了燃油與燃燒 室內空氣氧分子的結合面積，從而使油滴燃燒更加充分完全，提高了發動機的熱 效率和經濟性能，減少了汙染排放。高速旋轉的燃油從噴孔的環形截面噴出時，
噴口中間是氣體漩渦。例如噴孔直徑0.6mm時，噴嘴出口的傘狀油膜厚度將 小於它的半徑0.3mm。因此，這種閉式脈動離心噴油嘴的噴孔直徑可以做的稍大 一些，便於噴孔的加工和提高精度，即能有效的防止噴孔堵塞，又滿足了霧化的 顆粒細度。在同等燃油供給量的情況下，這種新型噴油嘴的單孔流道截面積比孔 式噴油嘴多孔流道截面積的總和要小的多。例如6135Q柴油機採用4孔式噴油 嘴，每孔直徑0.35mm， 4孔截面積的總和為0.38465mm2 ，而新型噴油嘴噴孔直 徑為0.6mm時，噴孔截面積僅為0.2826mm2 。同時，從噴孔高速離心射出的油 膜厚度小於它的半徑0.3mm，仍比6135Q柴油機採用4孔式噴油嘴噴口處的單 孔油束直徑0.3mm要細薄。由於噴孔截面積減少，同等時間噴出的流量增大， 使燃油射線速度加快，顆粒細度、均勻度更好，從而不需要大幅度增加現已匹配 的噴油泵壓力。本發明由於針閥座面與旋流室座面直接配合，能可靠有效的開啟 和關閉供油，使每次完成噴射後，噴孔與針閥之間的殘留燃油減少到最小限度。 本發明的具體結構由以下的實施例及其附圖給出-
圖1是閉式脈動離心噴油嘴的剖面結構圖，圖中針閥處於噴油霧化的開啟位置。
圖2是圖1的右視圖。
圖3是圖1的左視圖。
圖4是圖1的A—A剖面圖。
圖5是圖l的B--B剖面圖。
圖6是該裝置噴口夾角的局部放大圖。
圖7是該裝置噴孔傾斜角的局部放大圖。
圖8是該裝置針閥座面與旋流室座面配合時的局部放大圖。圖中針閥處於停 止噴油霧化的關閉位置。
在圖中
圖1:該裝置包括一個針閥體(圖1-1)，體內有襯套(圖1-2)、針閥(圖
1-3)、進油道(圖1-4)、壓力室(圖1-5)、切向孔(圖1-6)、旋流室(圖1-7)、 噴孔(圖1-8)。
圖1中，針閥(圖1-3)處於噴油狀態的開啟位置。
它的工作原理如下
當油泵中的壓力燃油從針閥體(圖1-1)與襯套(圖1-2)之間的進油道(圖 1-4)進入壓力室(圖1-5)達到額定壓力後， 一方面推動針閥(圖1-3)後移， 開啟噴孔(圖1-8)，同時進入切向孔(圖1-6),受切向力推動的燃油進入旋流 室(圖1-7)後，產生圓周旋轉運動，在切向離心力的作用下從噴孔(圖1-8) 噴出，形成一個旋轉的中空的霧化錐體，並很快在外力(燃燒室的空氣運動及反 作用力)作用下，分裂成為細小油粒，形成油氣混合氣。
當油泵停止供油時，針閥(圖1-3)在噴油器圓柱彈簧的(噴油器與噴油嘴 合稱為噴油器總成，噴油器上有圓柱彈簧、調整螺絲、進油道、出油道等。因不 屬於噴油嘴偶件，故圖中未畫出。)壓力下，針閥(圖1-3)座面與旋流室(圖 l國7)座兩配合關閉切向孔(圖l-6)和噴孔(圖l-8)，停止噴油(圖8)。
需要注意的是
1、 由於燃油具有液體流動的粘性，旋轉的中空的霧化錐度，餘受燃油切向
力、噴孔長度影響外，與噴口夾角(圖6)有密切關係。有些發動機側置式安裝 噴油嘴，這時可適當調整噴孔的傾斜角(圖7)。
2、 針閥座面與旋流室座面配合時，應注意留有緩衝臺階(圖8-3)，以保證 針閥座面上的封閉線(圖8-4)與旋流室座面配合的精度。
權利要求
1.於渦輪和渦輪軸發動機及往復式內燃發動機燃油系統的閉式脈動離心噴射霧化裝置，該裝置針閥體(1-1)內有襯套(1-2)、針閥(1-3)、進油道(1-4)、壓力室(1-5)、切向孔(1-6)、旋流室(1-7)、噴孔(1-8)。本發明的特徵是在針閥體(1-1)內有襯套(1-2)，壓力室(1-5)與旋流室(1-7)之間有一組能使燃油產生旋轉運動的切向孔(1-6)；噴孔(1-8)在旋流室(1-7)中央；針閥座面與旋流室座面配合(8)，可關閉、開啟噴孔(8-6)。
2、 根據權利要求1所述的位置，其特徵是針閥體(1-1)內有襯套(1-2)、 針閥(1-3):位於壓力室(1-5)與旋流室(1-7)之間，有一組能使燃油產生旋 轉運動的切向孔(l"6);針閥座面與旋流室座面配合(8)，直接開閉噴孔(8-6)。
3、 根據權利要求l、 2所述的位置，其特徵是噴孔軸線與針閥體軸線，有—個噴射方向調整角度(7);噴孔的噴口有參與調整旋轉的中空的噴霧錐角的角度(6)。
4、 根據權利要求1、 2、 3皿的位置，其特徵是襯套Q-2)、切向孔(1>6)、 旋流室(1-7)為一體；針閥座面與旋流室座面配合(8),有緩衝臺階(8-3)和 封閉線(84)。
全文摘要
一種離心式噴油嘴自動開閉噴孔的裝置，解決了離心式噴油嘴不能關閉噴孔，停機時燃油外洩，噴射初始油壓低，影響霧化燃燒效果的問題；同時為往復式內燃發動機提供了一種新的燃油霧化方法及結構設計，可改善燃油分布特性，提高霧化質量和燃燒效率，減少汙染排放，避免噴孔堵塞，延長噴油嘴使用壽命。其特徵是針閥體(圖1-1)內有一個可在燃油壓力變化下往復滑動的針閥(圖1-3)，針閥座面與旋流室座面配合(圖8)，脈動式直接開閉噴孔。壓力室(圖1-5)與旋流室(圖1-7)之間，有一組切向孔(圖1-6)，帶有切向力的燃油經過旋流室(圖1-7)旋轉後，從噴孔環形截面噴出，在燃燒室內形成一個高速旋轉的中空的霧化錐體。
文檔編號F23R3/28GK101368740SQ20071014395
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月16日 優先權日2007年8月16日
發明者王抗美 申請人:王抗美