[发明专利]一种大流量气体喷嘴的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于改善气体燃料内燃机喷嘴流量特性的大流量气体喷嘴的制造方法。

背景技术

随着石油能源的逐渐枯竭，现行能源结构面临着根本的变革。由于目前汽车的能源消费占世界能源消费总量已达四分之一，未来汽车的数量仍会继续增加，使得代用燃料越来越引起人们的关注；另外以石油为原料制得的汽油和柴油在燃烧时会产生CO，HC和CO₂，对人类生存环境造成极大危害，这些都进一步促进了代用燃料的开发和利用。气体燃料如压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、氢气(H₂)等由于其物理、化学特性能够有效改善石油能源难以克服的弱点，在车船用内燃机、发电机组等能源动力装置中已经得到广泛的应用。

燃料供应系统作为气体燃料能源动力装置的关键组成部分，其工作可靠性对能源动力装置性能影响显著，尤其在最高转速、最大负荷时燃气流量需求大、喷射频率高，要求喷嘴流量必须满足需求，否则会造成燃料供应不充足，从而导致高速、大负荷时动力性能下降，严重影响能源动力装置的使用性能，目前普遍采取每缸多喷嘴以满足燃料流量需求，但是会带来系统故障率及成本增加等问题。

为满足燃料供应系统燃气供应充足，尤其在最高转速、最大负荷时实现气体燃料供给量的精确控制，必须保证喷嘴在上述工况下流量足够大，以便降低成本、降低故障率，同时便于系统整体布局，因此对大流量气体燃料喷嘴的开发具有十分重要的意义。本发明为解决上述问题，提出了一种用于改善气体燃料内燃机喷嘴流量特性的大流量气体喷嘴的制造方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于改善气体燃料内燃机喷嘴流量特性的大流量气体喷嘴的制造方法，可以针对各种形式的气体燃料发动机制造其气体喷嘴，以满足燃料供应系统燃气供应充足，混合气浓度控制精确。

为了实现本发明的目的，本发明提出了一种用于改善气体燃料内燃机喷嘴流量特性的大流量气体喷嘴的制造方法，其设计步骤是：首先根据气体燃料内燃机的相关技术参数计算最大循环喷射量；其次根据内燃机最高或额定转速确定对应的最大允许喷射脉宽；然后针对现有喷嘴建立其仿真计算模型，模型包括喷嘴进口截面直径、喷嘴开启后衔铁与阀座之间形成的流通截面面积，喷嘴出口截面面积，以及能够调节喷嘴喷射脉宽及喷射压力等参数的控制模块。在验证模型准确性的前提下，分析相关结构参数对其流量特性的影响程度，给出增大喷嘴流量的最佳方案，同时综合考虑结构强度及加工工艺的限制，提出改善喷嘴流量的具体优化参数，从而实现大流量喷嘴的优化设计。

优选的是，所述最大循环喷射量的计算方法，是基于内燃机单缸排量，燃料性质等参数计算。

优选的是，所述合适的燃料供应压力选取适当喷射脉宽，是根据气体燃料内燃机标定转速确定对应的最大允许喷射脉宽，以明确喷嘴在内燃机标定转速时的流量要求。

优选的是，所述气体燃料喷嘴仿真计算模型，是基于气体动力学理论建立的。模型主要理论涉及轨道内气体流速及流量方程，能量及动量守恒方程等；此外气体燃料经阀口喷射的实际过程可简化为小孔喷射。模型包括喷嘴进口截面直径、喷嘴开启后衔铁与阀座之间形成的流通截面面积，喷嘴出口截面面积，以及能够调节喷嘴喷射脉宽及喷射压力等参数的控制模块。

优选的是，所述喷嘴流量最佳优化方案的确定，首先在验证模型准确性的前提下，分析相关结构参数对其流量特性的影响程度，给出增大喷嘴流量的最佳方案；同时综合考虑结构强度及加工工艺的限制，提出改善喷嘴流量的具体优化参数，从而实现大流量喷嘴的优化设计。

附图说明

图1显示了本发明关于气体燃料喷嘴的制造流程图。

图2显示了根据本发明的一个实施例的用于氢燃料内燃机氢气喷嘴，通过仿真计算得到的相关结构参数对其流量特性的影响规律，其中参数a代表喷嘴开启后衔铁与底座间形成的流通截面当量直径，b代表喷嘴进口截面直径，c代表喷嘴出口截面直径。

图3显示了根据本发明的一个实施例的用于氢燃料内燃机氢气喷嘴与经优化设计后的大流量喷嘴在不同喷射压力下流量特性的比较。

具体实施方式