一種可視化液體燃料噴油器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種可視化液體燃料噴油器，包括噴嘴、閥體、針閥和針閥升程調節裝置，所述噴嘴的上端與閥體直徑相同，噴嘴的上端與閥體的下端可拆卸連接；沿噴嘴的徑向開有噴嘴腔體，沿閥體的徑向開有閥體腔體，所述噴嘴腔體與閥體腔體形成相連通的空腔；所述針閥設于所述空腔內；所述針閥升程調節裝置與閥體的上端連接；本發明保留了真實噴油器主要部件，確保了燃油通道的一致性，配合液體燃料供給系統和高速攝影技術，可使液體燃料在噴油器中的流動特性得以真實全面的捕獲，可實現噴油器內不同針閥升程下液態燃料流動瞬態特性的可視化試驗研究。
【專利說明】
一種可視化液體燃料噴油器
技術領域
[0001 ]本發明屬于柴油機燃油噴霧領域，涉及一種可視化液體燃料噴油器，可實現柴油機噴油器內不同針閥升程下燃油流動特性的可視化研究。
【背景技術】
[0002]為了應對日趨嚴格的內燃機排放法規，諸如均質充量壓縮著火(HCCI)燃燒、低溫燃燒、分層復合燃燒等新一代燃燒概念相繼出現。同時，生物燃料等液體替代燃料也逐漸成為研究的熱點。新一代燃燒模式具有極低的氮氧化物NOx和顆粒PM排放，同時保持著較高的熱效率，但對燃油噴射系統的性能也提出了更高要求。同時，人們對生物燃料等液體替代燃料的流動特性知之甚少。因此，近年來發動機燃油噴射系統，尤其是不同液體燃料在柴油機噴嘴內的空穴兩相流動引起越來越多學者的關注。但由于柴油機噴油器的噴嘴尺寸微小(典型噴孔Imm長，直徑零點幾毫米)，內部為非常復雜的空穴湍流流動。在200MPa以上噴油壓力下，噴孔內燃油流動速度接近幾百米每秒的數量級，雷諾數Re也達到50000這一數量級，而且流動是瞬態的，噴油持續期只有幾毫秒，這都使得對這種微小噴嘴內部空化現象及空穴流動的實驗研究異常困難。采用簡化平板噴嘴或比例放大透明噴嘴模型可以相對清晰地觀察到噴孔內部的空化形態及發展，從而作為一種有效的研究手段而被廣為采用。研究(SAE2001-01-2008)中采用簡化平板噴嘴，簡化了針閥，僅保留了柴油機噴油器燃油流動通道的基本特征。研究(SAE 2007-01-1405)中將原柴油機噴油器局部作了放大，實現噴嘴內部空穴兩相流動可視化試驗。
[0003]本發明提出一種可視化液體燃料噴油器的設計，簡化了真實噴油器，但保留了主要部件，確保了燃油通道的一致性，可實現柴油機噴油器內不同針閥升程下燃油流動瞬態特性的可視化試驗研究。從而獲得更為真實全面的燃油流動特性，為提高柴油機燃油噴射系統的性能提供理論支撐，很好地推動了柴油機燃油噴射系統的實際革新。
【發明內容】
[0004]本發明提出一種可視化液體燃料噴油器，可用于開展柴油機噴油器內不同針閥升程下燃油流動特性的可視化研究。
[0005]本發明是通過如下技術方案實現的:
[0006]—種可視化液體燃料噴油器，包括噴嘴、閥體、針閥和針閥升程調節裝置，所述噴嘴的上端與閥體直徑相同，噴嘴的上端與閥體的下端可拆卸連接;沿噴嘴的徑向開有噴嘴腔體，沿閥體的徑向開有閥體腔體，所述噴嘴腔體與閥體腔體形成相連通的空腔;所述針閥設于所述空腔內；所述針閥升程調節裝置與閥體的上端連接；
[0007]所述閥體還包括第二螺紋孔、注油口、注油通道，所述閥體腔體包括閥體上部腔體、閥體中部腔體和閥體下部腔體;所述閥體上部腔體為階梯圓孔，所述階梯圓孔的直徑自上而下依次增大;所述閥體中部腔體為圓臺孔，閥體中部腔體的上端直徑大于閥體中部腔體的下端直徑，閥體中部腔體的下端直徑與閥體上部腔體最下一階的直徑相等;所述閥體下部腔體的直徑與閥體上部腔體最下一階的直徑相等;所述第二螺紋孔設于閥體上端，第二螺紋孔沿閥體徑向開設，第二螺紋孔與閥體上部腔體最上一階相連通，第二螺紋孔的直徑小于閥體上部腔體最上一階的直徑;所述注油口設于閥體上端，所述注油通道連接注油口下端與閥體中部腔體上端；
[0008]所述噴嘴包括壓力室和噴油孔，所述壓力室位于所述噴嘴腔體的下端，且與噴嘴腔體的下端相連通，所述噴油孔設于所述噴嘴的下端，所述噴油孔與壓力室相連通;所述噴嘴腔體的直徑與所述閥體下部腔體的直徑相等；
[0009]所述針閥包括針閥上部、針閥中部和針閥頭部，所述針閥上部為階梯圓柱體，所述階梯圓柱體的直徑自上而下依次增大，所述針閥上部最上一階的直徑與所述閥體上部腔體最上一階的直徑相等，針閥上部最上一階設于所述閥體上部腔體最上一階內；針閥上部最下一階的直徑與閥體上部腔體最下一階的直徑相等，所述針閥頭部設于所述壓力室內；
[0010]所述針閥升程調節裝置包括凸臺、壓力傳感器、螺桿、旋轉刻度尺和數字顯示器；所述螺桿長度大于所述第二螺紋孔，螺桿穿過第二螺紋孔進入所述閥體腔體內，螺桿下端與凸臺固接，凸臺的直徑大于第二螺紋孔的直徑;所述壓力傳感器固設于凸臺的下表面，壓力傳感器與所述針閥上部最上一階之間通過一個彈簧連接;所述旋轉刻度尺與螺桿上端固接，所述數字顯示器與所述旋轉刻度尺上端固接，數字顯示器與壓力傳感器電性連接。
[0011]所述可視化液體燃料噴油器還包括一個卡盤;沿所述噴嘴上端的周向設有一圈凸起，沿所述閥體下端的周向設有一圈閥體肩部，所述閥體肩部直徑大于噴嘴上端的凸起直徑，在閥體肩部上設有豎直的第一螺紋孔;所述卡盤套在噴嘴上，所述卡盤上開有與所述第一螺紋孔相匹配的連接螺栓孔，卡盤與第一螺紋孔通過螺栓連接。
[0012]所述噴嘴為透明噴嘴，所述透明噴嘴的材質為聚碳酸酯或藍寶石。
[0013]所述噴油孔為圓柱孔或圓錐孔。
[0014]有益效果:
[0015]本發明具有的特點是:保留了真實噴油器主要部件，確保了燃油通道的一致性，配合液體燃料供給系統和高速攝影技術，可使液體燃料在噴油器中的流動特性得以真實全面的捕獲，可實現噴油器內不同針閥升程下液態燃料流動瞬態特性的可視化試驗研究。為提高柴油機燃油噴射系統的性能提供理論支撐，因此本發明在燃油噴射及噴霧領域具有廣泛的應用。
【附圖說明】
[0016]圖1為一種可視化液體燃料噴油器結構示意圖；
[0017]圖2為針閥升程調節裝置結構示意圖；
[0018]圖3為閥體結構不意圖；
[0019]圖4為針閥結構示意圖；
[0020]圖5為透明噴嘴結構示意圖；
[0021]圖6為卡盤結構示意圖。
[0022]圖中:1、噴嘴;2、卡盤;3、閥體;4、針閥；5、針閥升程調節裝置;6、凸臺；7、壓力傳感器;8、螺桿;9、旋轉刻度尺；10、數字顯示器；11、第一螺紋孔；12、閥體肩部；13、閥體上部腔體；14、第二螺紋孔；15、注油口； 16、注油通道；17、閥體中部腔體；18、閥體下部腔體；19、針閥上部;20、針閥中部;21、針閥頭部;22、彈簧;23、壓力室;24、噴油孔;25、連接螺栓孔。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述:
[0024]如圖1?5所示，一種可視化液體燃料噴油器，包括噴嘴1、閥體3、針閥4和針閥升程調節裝置5，所述噴嘴I的上端與閥體3直徑相同，噴嘴I的上端與閥體3的下端可拆卸連接；沿噴嘴I的徑向開有噴嘴腔體，沿閥體3的徑向開有閥體腔體，所述噴嘴腔體與閥體腔體形成相連通的空腔;且噴嘴I和閥體3的接觸面密閉;所述針閥4設于所述空腔內，針閥4與所述閥體3構成耦件;所述針閥升程調節裝置5與閥體3的上端連接；
[0025]所述閥體3還包括第二螺紋孔14、注油口 15、注油通道16，所述閥體腔體包括閥體上部腔體13、閥體中部腔體17和閥體下部腔體18;所述閥體上部腔體13為階梯圓孔，所述階梯圓孔的直徑自上而下依次增大;所述閥體中部腔體17為圓臺孔，閥體中部腔體17的上端直徑大于閥體中部腔體17的下端直徑，閥體中部腔體17的下端直徑與閥體上部腔體13最下一階的直徑相等;所述閥體下部腔體18的直徑與閥體上部腔體13最下一階的直徑相等;所述第二螺紋孔14設于閥體3上端，第二螺紋孔14沿閥體3徑向開設，第二螺紋孔14與閥體上部腔體13最上一階相連通，第二螺紋孔14的直徑小于閥體上部腔體13最上一階的直徑;所述注油口 15設于閥體3上端，所述注油通道16連接注油口 15下端與閥體中部腔體17上端；
[0026]所述噴嘴I包括壓力室23和噴油孔24，所述壓力室23位于所述噴嘴腔體的下端，且與噴嘴腔體的下端相連通，所述噴油孔24設于所述噴嘴I的下端，所述噴油孔24與壓力室23相連通;所述噴嘴腔體的直徑與所述閥體下部腔體18的直徑相等；
[0027]所述針閥4包括針閥上部19、針閥中部20和針閥頭部21，所述針閥上部19為階梯圓柱體，所述階梯圓柱體的直徑自上而下依次增大，所述針閥上部19最上一階的直徑與所述閥體上部腔體13最上一階的直徑相等，針閥上部19最上一階設于所述閥體上部腔體13最上一階內；針閥上部19最下一階的直徑與閥體上部腔體13最下一階的直徑相等，所述針閥頭部21設于所述壓力室23內；
[0028]所述針閥升程調節裝置5包括凸臺6、壓力傳感器7、螺桿8、旋轉刻度尺9和數字顯示器10;所述螺桿8長度大于所述第二螺紋孔14，螺桿8穿過第二螺紋孔14進入所述閥體腔體內，螺桿8下端與凸臺6固接，凸臺6的直徑大于第二螺紋孔14的直徑;所述壓力傳感器7固設于凸臺6的下表面，壓力傳感器7與所述針閥上部19最上一階之間通過一個彈簧22連接；所述旋轉刻度尺9與螺桿8上端固接，所述數字顯示器10與所述旋轉刻度尺9上端固接，數字顯示器10與壓力傳感器7電性連接。
[0029]所述可視化液體燃料噴油器還包括一個卡盤2，如圖6所示;沿所述噴嘴I上端的周向設有一圈凸起，沿所述閥體3下端的周向設有一圈閥體肩部12，所述閥體肩部12直徑大于噴嘴I上端的凸起直徑，在閥體肩部12上設有豎直的第一螺紋孔11 ；所述卡盤2套在噴嘴I上，所述卡盤2上開有與所述第一螺紋孔11相匹配的連接螺栓孔25，卡盤2與第一螺紋孔11通過螺栓連接。
[0030]所述噴嘴I為透明噴嘴，所述透明噴嘴的材質為聚碳酸酯或藍寶石。
[0031 ]所述噴油孔24為圓柱孔或圓錐孔。
[0032]針閥升程調節裝置5可以實現針閥升程的調節功能，其結構示意圖如圖2所示。壓力傳感器7可以檢測和傳送針閥4對彈簧22的壓力值，數字顯示器10可以顯示壓力值。旋轉刻度尺9的刻度值需要人工讀取。根據讀出的旋轉刻度尺9的刻度值和顯示器10顯示的壓力值即可確定出試驗中實際的針閥升程數值。
【主權項】
1.一種可視化液體燃料噴油器，其特征在于，包括噴嘴(I)、閥體(3)、針閥(4)和針閥升程調節裝置(5)，所述噴嘴(I)的上端與閥體(3)直徑相同，噴嘴(I)的上端與閥體(3)的下端可拆卸連接;沿噴嘴(I)的徑向開有噴嘴腔體，沿閥體(3)的徑向開有閥體腔體，所述噴嘴腔體與閥體腔體形成相連通的空腔;所述針閥(4)設于所述空腔內；所述針閥升程調節裝置(5)與閥體(3)的上端連接； 所述閥體(3)還包括第二螺紋孔(14)、注油口(15)、注油通道(16)，所述閥體腔體包括閥體上部腔體(13)、閥體中部腔體(17)和閥體下部腔體(18);所述閥體上部腔體(13)為階梯圓孔，所述階梯圓孔的直徑自上而下依次增大;所述閥體中部腔體(17)為圓臺孔，閥體中部腔體(17)的上端直徑大于閥體中部腔體(17)的下端直徑，閥體中部腔體(17)的下端直徑與閥體上部腔體(13)最下一階的直徑相等;所述閥體下部腔體(18)的直徑與閥體上部腔體(13)最下一階的直徑相等;所述第二螺紋孔(14)設于閥體(3)上端，第二螺紋孔(14)沿閥體(3)徑向開設，第二螺紋孔(14)與閥體上部腔體(13)最上一階相連通，第二螺紋孔(14)的直徑小于閥體上部腔體(13)最上一階的直徑;所述注油口(15)設于閥體(3)上端，所述注油通道(16)連接注油口(15)下端與閥體中部腔體(17)上端； 所述噴嘴(I)包括壓力室(23)和噴油孔(24)，所述壓力室(23)位于所述噴嘴腔體的下端，且與噴嘴腔體的下端相連通，所述噴油孔(24)設于所述噴嘴(I)的下端，所述噴油孔(24)與壓力室(23)相連通;所述噴嘴腔體的直徑與所述閥體下部腔體(18)的直徑相等； 所述針閥(4)包括針閥上部(19)、針閥中部(20)和針閥頭部(21)，所述針閥上部(19)為階梯圓柱體，所述階梯圓柱體的直徑自上而下依次增大，所述針閥上部(19)最上一階的直徑與所述閥體上部腔體(13)最上一階的直徑相等，針閥上部(19)最上一階設于所述閥體上部腔體(13)最上一階內；針閥上部(19)最下一階的直徑與閥體上部腔體(13)最下一階的直徑相等，所述針閥頭部(21)設于所述壓力室(23)內； 所述針閥升程調節裝置(5)包括凸臺(6)、壓力傳感器(7)、螺桿(8)、旋轉刻度尺(9)和數字顯示器(10);所述螺桿(8)長度大于所述第二螺紋孔(14)，螺桿(8)穿過第二螺紋孔(14)進入所述閥體腔體內，螺桿(8)下端與凸臺(6)固接，凸臺(6)的直徑大于第二螺紋孔(14)的直徑;所述壓力傳感器(7)固設于凸臺(6)的下表面，壓力傳感器(7)與所述針閥上部(19)最上一階之間通過一個彈簧(22)連接;所述旋轉刻度尺(9)與螺桿(8)上端固接，所述數字顯示器(10)與所述旋轉刻度尺(9)上端固接，數字顯示器(10)與壓力傳感器(7)電性連接。2.根據權利要求1所述的一種可視化液體燃料噴油器，其特征在于，所述可視化液體燃料噴油器還包括一個卡盤(2);沿所述噴嘴(I)上端的周向設有一圈凸起，沿所述閥體(3)下端的周向設有一圈閥體肩部(12)，所述閥體肩部(12)直徑大于噴嘴(I)上端的凸起直徑，在閥體肩部(12)上設有豎直的第一螺紋孔(11);所述卡盤(2)套在噴嘴(I)上，所述卡盤(2)上開有與所述第一螺紋孔(11)相匹配的連接螺栓孔(25)，卡盤(2)與第一螺紋孔(11)通過螺栓連接。3.根據權利要求1或2所述的一種可視化液體燃料噴油器，其特征在于，所述噴嘴(I)為透明噴嘴，所述透明噴嘴的材質為聚碳酸酯或藍寶石。4.根據權利要求1或2所述的一種可視化液體燃料噴油器，其特征在于，所述噴油孔(24)為圓柱孔或圓錐孔。
【文檔編號】F02M65/00GK105927445SQ201610372748
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】郭根苗, 何志霞, 陳馭航, 紀長浩, 孫申鑫
【申請人】江蘇大學