[发明专利]一种高强化柴油机卷流喷嘴

说明书

本发明公开了一种高强化柴油机卷流喷嘴，包括：针阀体、包裹在针阀体内的针阀以及设置在针阀体下端的喷孔；所述喷孔内壁面为螺旋曲面；在螺旋喷孔的作用下，高压油喷射出去的雾柱呈螺旋状，卷吸喷雾周边的空气。在一优选实施例中，喷孔为偶数个，两个相邻喷孔的螺旋曲线旋向相反。使用本发明能够在高环境密度条件下提高近场喷雾初次破碎质量，改善燃油喷雾二次雾化效果，加速燃油的蒸发混合过程，能够适配高强化发动机。而且相邻螺旋喷孔的螺旋线相反，使得喷雾的油束间由于旋流效应产生负压区，吸引周围的空气进入，形成相互宏观卷吸，从而加速燃油的蒸发混合过程，大幅提高柴油机的动力性、经济性和排放性能。

技术领域

本发明涉及柴油机喷油器技术领域，具体涉及一种高强化柴油机卷流喷嘴。

背景技术

高强化发动机需要持续提高功率密度，通过增压的方式提高缸内压力，但是随着增压压力的提高，发动机爆压也随之提高，缸内的环境密度逐渐加强，传统油气室的匹配将失衡，从而导致燃烧恶化、热效率降低。针对这一问题，本申请人希望通过改变喷油器的喷嘴结构，使得燃油的破碎、油气混合过程发生变化，适应于高强化发动机的新型油气室匹配，达到新的平衡，实现高功率强化的目的。

喷嘴装置是柴油发动机的核心部件，是发动机燃烧系统的重要组件，其性能好坏直接关系发动机的工作效率和燃烧器的综合性能。喷油器的喷雾特性是影响柴油燃烧质量的重要因素，其喷射时的油束形状、雾化程度等性能指标对燃油的燃烧利用效率有关键影响。喷嘴作为喷油器中的关键部件，它的性能决定着燃油的雾化质量、进一步影响到其燃烧完全程度，采用合理的喷孔结构形成均匀的雾场分布将对污染物的抑制产生显著的效果。

目前广泛使用的柴油机喷油器的喷嘴主要是针对常温常压下的燃料喷入高温高压环境进行设计，按照使用场景对喷孔直径、喷孔长度、喷孔入口圆角半径、喷孔倾角以及喷孔数量和布置形式进行设计，已经无法满足高强化发动机的要求。如果直接使用，会使得燃料燃烧不完全，火焰被拉长，燃烧效率低，产生大量的未燃尽碳氢化合物，造成了严重污染问题。高强化发动机追求的是在尽量小的空间内实现功率密度最大化，这就需要燃油的充分雾化、快速蒸发，油气的混合速度加快，减少局部混合气过浓或过稀，从而达到超临界条件下的新油气室平衡。为此本发明主要针对高强化发动机的环境密度进行喷油器喷嘴的专用化设计，通过将喷嘴的喷孔螺旋化结构，类似DNA螺旋结构，使得初次喷雾的油束间形成相互宏观卷吸，从而加速燃油的蒸发混合过程，大幅提高柴油机的动力性、经济性和排放性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高强化柴油机卷流喷嘴，在高环境密度条件下提高近场喷雾初次破碎质量，改善燃油喷雾二次雾化效果，加速燃油的蒸发混合过程，能够适配高强化发动机。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种高强化柴油机卷流喷嘴，包括：针阀体、包裹在针阀体内的针阀以及设置在针阀体下端的喷孔；所述喷孔内壁面为螺旋曲面；在螺旋喷孔的作用下，高压油喷射出去的雾柱呈螺旋状，卷吸喷雾周边的空气。

优选地，所述喷孔有2m个，m为大于或等于1的正整数；两个相邻喷孔的螺旋曲线旋向相反，分别为左旋和右旋。

优选地，m取值范围为[2,5]。

优选地，所有喷孔均匀分布在喷嘴周向。

优选地，当m＝2或3时，所述螺旋状喷孔的螺距为0.9mm～1.2mm，螺旋曲面深0.12mm～0.35mm，喷孔直径为0.12mm～0.15mm。

优选地，所述喷孔的入口和出口有圆角设计，且喷孔入口处的倒角大于喷口出口处。

优选地，所述喷嘴材料采用奥氏体钢或石墨钢。

优选地，所述喷孔的最大喷孔面积A、喷孔直径d满足如下公式：