专利名称：闭式脉动离心喷油嘴的制作方法
闭式脉动离心喷油嘴
本发明涉及涡轮和涡轮轴发动机及往复式内燃发动机一种新的燃油喷射自 动开闭控制结构和雾化方法，是一种闭式脉动离心喷油嘴。
喷油嘴的工作原理，是燃油在压力作用下经过喷孔喷射，与气缸内燃烧室的 气流相撞、混合，形成油气混合气完成的。
目前公知的涡轮和涡轮轴发动机的离心式喷油嘴，是一种开式喷油雾化装 壹。这是因为，目前生产使用的离心式喷油嘴的喷孔木能被直接关闭，喷油嘴的 喷孔始终是开放的。这种离心式喷油嘴的燃油喷射和关闭，是靠燃油泵的启动和 停止来实现的。从油泵到喷油嘴之间，有一条或两条供油管道，发动机关闭后， 燃油泵停止工作时，由于离心式喷油嘴的喷孔是开放的，从油泵到喷油嘴之间的 燃油会从供油管道、喷油嘴经喷孔自动泄出排空，处于无油的中空状态。发动机 再次起动时，燃油泵需将燃油再次注满排空的供油管道和喷油嘴空间，方能到达 喷孔喷射。这时，由于离心式喷油嘴是开放的，燃油压力在没有达到额定压力值 之前，就已开始喷油；燃油压力有一个短暂的逐步升高过程，造成发动机起动瞬 时燃油压力下降，因而喷射初始瞬间油压过低，影响雾化及燃烧效果，会引起排 气发烟，起动响应慢等问题。
不同于涡轮和涡轮轴发动机机，目前公知的往复式内燃发动机的喷油嘴分为 轴针式、孔式两种。轴针式喷油嘴能保证喷孔畅通，但喷射的油线粗大，雾化质 量不如孔式。孔式喷油嘴雾化质量比轴针式^f,但由于喷孔直径小(有的只有 0.2mm)，使用中容易堵塞。另外，几个固定喷孔，喷出的几条燃油射线之间的 死角相对较大，影响燃油的分布均匀特性。大功率往复式内燃发动机为满足燃油 供给量，需要大幅度增加喷孔数量(有的多达17个)。这样，过多的密集的油线 根部，燃油相对较浓；较远的油线受燃烧室内切向空气流影响，会互相干扰，并 在一些区域内，能把小油粒合并，影响雾化质量，造成局部燃油过富。为解决这 些问题，提高雾化质量和经济性能，目前通常的做法是进一步縮小喷孔直径和 喷射高压化。但这样会使过小的喷孔更容易堵塞，对喷油系统工作强度要求更加
苛刻，甚至难以承受，给供油系统带来复杂性和危险性。另据日本电装公司 (NIPPNDENSD)的试验表明，当喷射压力超过120MPa时，燃油经济性能就 不再有进一步改善(见《柴油机》1992年第2期"高压喷射及其对直喷式柴油 机性能的影响" 一文)。
本发明的目的是为涡轮和涡轮轴发动机提供一种新的能直接自动开闭离心 式喷油嘴喷孔的控制方法，把开式离心喷油嘴，变为闭式脉动离心喷油嘴，解决 目前开式离心喷油嘴不能直接关闭喷孔，停机时燃油外泄，喷射初始瞬间燃油压 力低，影响雾化燃烧效果，起动响应慢的问题；同时，为往复式内燃发动机提供 一种新的燃油雾化方法及结构设计，喷孔喷出的不再是几条油线，而是一个旋转 的中空的雾化锥体，在同等喷油压力条件下，能改善燃油的分布特性，提高喷射 雾化质量和燃烧效率，减少污染排放，避免喷孔堵塞，延长喷油嘴使用寿命。
本发明的目的是这样实现的位于喷油嘴针阀体内的针阀，在油泵燃油压力 变化下往复滑动，针阀座面与旋流室座面配合，脉动式直接开启和关闭位于旋流 室中央前端的喷孔，保证正时喷油。在针阀体内的压力室与喷孔之间，有多个切 向孔，带有切向力的燃油经过旋流室旋转后，离开喷孔时具有切向运动速度。油 流在切向离心力的作用下从喷孔喷出，形成一个高速旋转的中空的雾化锥体，并 很快在外力(燃烧室的空气运动及反作用力)作用下，分裂成为细小油粒，形成 油气混合气。
本发明由于能够直接自动开启、关闭离心式喷油嘴的喷油孔，避免了涡轮和 涡轮轴发动机在停机对，供油管道和喷油嘴里的燃油经喷孔自动泄出排空，造成 起动时，出现喷射初始瞬间燃油压力过低，影响雾化燃烧效果，排气发烟，起动 响应慢的问题。
本发明由于雾化方法的改变，燃油离开喷孔时，油流中的紊流脉动要比不旋 转时强烈，因此，比目前往复式内燃发动机轴针式和孔式喷油嘴单纯靠挤压力的
雾化质量要好。燃油在离心力的作用下，射线沿中空的雾化锥体底圆360°分布， 实际上是把轴针式、孔式喷油器所能达到的一个或几个固定方向有限的燃油射 线，裂化分解为无数条更细的油线，改善了燃油的分布特性，增加了燃油与燃烧 室内空气氧分子的结合面积，从而使油滴燃烧更加充分完全，提高了发动机的热 效率和经济性能，减少了污染排放。高速旋转的燃油从喷孔的环形截面喷出时，
喷口中间是气体漩涡。例如喷孔直径0.6mm时，喷嘴出口的伞状油膜厚度将 小于它的半径0.3mm。因此，这种闭式脉动离心喷油嘴的喷孔直径可以做的稍大 一些，便于喷孔的加工和提高精度，即能有效的防止喷孔堵塞，又满足了雾化的 颗粒细度。在同等燃油供给量的情况下，这种新型喷油嘴的单孔流道截面积比孔 式喷油嘴多孔流道截面积的总和要小的多。例如6135Q柴油机采用4孔式喷油 嘴，每孔直径0.35mm， 4孔截面积的总和为0.38465mm2 ，而新型喷油嘴喷孔直 径为0.6mm时，喷孔截面积仅为0.2826mm2 。同时，从喷孔高速离心射出的油 膜厚度小于它的半径0.3mm，仍比6135Q柴油机采用4孔式喷油嘴喷口处的单 孔油束直径0.3mm要细薄。由于喷孔截面积减少，同等时间喷出的流量增大， 使燃油射线速度加快，颗粒细度、均匀度更好，从而不需要大幅度增加现已匹配 的喷油泵压力。本发明由于针阀座面与旋流室座面直接配合，能可靠有效的开启 和关闭供油，使每次完成喷射后，喷孔与针阀之间的残留燃油减少到最小限度。 本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出-
图1是闭式脉动离心喷油嘴的剖面结构图，图中针阀处于喷油雾化的开启位置。
图2是图1的右视图。
图3是图1的左视图。
图4是图1的A—A剖面图。
图5是图l的B--B剖面图。
图6是该装置喷口夹角的局部放大图。
图7是该装置喷孔倾斜角的局部放大图。
图8是该装置针阀座面与旋流室座面配合时的局部放大图。图中针阀处于停 止喷油雾化的关闭位置。
在图中
图1:该装置包括一个针阀体(图1-1)，体内有衬套(图1-2)、针阀(图
1-3)、进油道(图1-4)、压力室(图1-5)、切向孔(图1-6)、旋流室(图1-7)、 喷孔(图1-8)。
图1中，针阀(图1-3)处于喷油状态的开启位置。
它的工作原理如下
当油泵中的压力燃油从针阀体(图1-1)与衬套(图1-2)之间的进油道(图 1-4)进入压力室(图1-5)达到额定压力后， 一方面推动针阀(图1-3)后移， 开启喷孔(图1-8)，同时进入切向孔(图1-6),受切向力推动的燃油进入旋流 室(图1-7)后，产生圆周旋转运动，在切向离心力的作用下从喷孔(图1-8) 喷出，形成一个旋转的中空的雾化锥体，并很快在外力(燃烧室的空气运动及反 作用力)作用下，分裂成为细小油粒，形成油气混合气。
当油泵停止供油时，针阀(图1-3)在喷油器圆柱弹簧的(喷油器与喷油嘴 合称为喷油器总成，喷油器上有圆柱弹簧、调整螺丝、进油道、出油道等。因不 属于喷油嘴偶件，故图中未画出。)压力下，针阀(图1-3)座面与旋流室(图 l國7)座两配合关闭切向孔(图l-6)和喷孔(图l-8)，停止喷油(图8)。
需要注意的是
1、 由于燃油具有液体流动的粘性，旋转的中空的雾化锥度，餘受燃油切向
力、喷孔长度影响外，与喷口夹角(图6)有密切关系。有些发动机侧置式安装 喷油嘴，这时可适当调整喷孔的倾斜角(图7)。
2、 针阀座面与旋流室座面配合时，应注意留有缓冲台阶(图8-3)，以保证 针阀座面上的封闭线(图8-4)与旋流室座面配合的精度。
权利要求
1.于涡轮和涡轮轴发动机及往复式内燃发动机燃油系统的闭式脉动离心喷射雾化装置，该装置针阀体(1-1)内有衬套(1-2)、针阀(1-3)、进油道(1-4)、压力室(1-5)、切向孔(1-6)、旋流室(1-7)、喷孔(1-8)。本发明的特征是在针阀体(1-1)内有衬套(1-2)，压力室(1-5)与旋流室(1-7)之间有一组能使燃油产生旋转运动的切向孔(1-6)；喷孔(1-8)在旋流室(1-7)中央；针阀座面与旋流室座面配合(8)，可关闭、开启喷孔(8-6)。
2、 根据权利要求1所述的位置，其特征是针阀体(1-1)内有衬套(1-2)、 针阀(1-3):位于压力室(1-5)与旋流室(1-7)之间，有一组能使燃油产生旋 转运动的切向孔(l"6);针阀座面与旋流室座面配合(8)，直接开闭喷孔(8-6)。
3、 根据权利要求l、 2所述的位置，其特征是喷孔轴线与针阀体轴线，有—个喷射方向调整角度(7);喷孔的喷口有参与调整旋转的中空的喷雾锥角的角度(6)。
4、 根据权利要求1、 2、 3皿的位置，其特征是衬套Q-2)、切向孔(1>6)、 旋流室(1-7)为一体；针阀座面与旋流室座面配合(8),有缓冲台阶(8-3)和 封闭线(84)。
全文摘要
一种离心式喷油嘴自动开闭喷孔的装置，解决了离心式喷油嘴不能关闭喷孔，停机时燃油外泄，喷射初始油压低，影响雾化燃烧效果的问题；同时为往复式内燃发动机提供了一种新的燃油雾化方法及结构设计，可改善燃油分布特性，提高雾化质量和燃烧效率，减少污染排放，避免喷孔堵塞，延长喷油嘴使用寿命。其特征是针阀体(图1-1)内有一个可在燃油压力变化下往复滑动的针阀(图1-3)，针阀座面与旋流室座面配合(图8)，脉动式直接开闭喷孔。压力室(图1-5)与旋流室(图1-7)之间，有一组切向孔(图1-6)，带有切向力的燃油经过旋流室(图1-7)旋转后，从喷孔环形截面喷出，在燃烧室内形成一个高速旋转的中空的雾化锥体。
文档编号F23R3/28GK101368740SQ20071014395
公开日2009年2月18日 申请日期2007年8月16日 优先权日2007年8月16日
发明者王抗美 申请人:王抗美