[发明专利]一种可控流型的气泡雾化喷嘴

说明书

技术领域

本发明属于柴油机燃油喷射技术，特别涉及一种可控流型的气泡雾化喷嘴。

背景技术

燃油喷射技术是提高柴油机燃烧效率和降低排放的关键技术。燃油经由喷 嘴射入燃烧室形成液滴，所形成的液滴尺寸越小，其完成蒸发所需的时间越短， 也就越有利于火焰的传播和扩散，从而可以有效地提高柴油机的燃烧效率，降 低燃油消耗和排放。

气泡雾化喷嘴是近十几年来发展起来的一种新型喷嘴。其原理是，将压缩 空气与燃油在喷嘴混合室混合并形成稳定的泡状两相流动；该泡状流动在近喷 孔处发生流态转变形成环状流；之后经过喷孔射流形成包含大量微气泡的液丝 或液线；由于气泡内外压差的剧烈变化，气泡在液丝或液线中发生微爆，从而 将包裹在其周围的液膜进一步破碎成为更加细微的液滴。相比于目前的压力式 喷嘴和气助式喷嘴，其具有工作压力低、耗气率低等优点，成为近几年燃油喷 嘴研究的一个热点。

气泡雾化喷嘴内部的气液混合状态、气泡的尺寸与分布以及近喷孔处流型 的平稳转变是影响燃油雾化质量的关键因素；在燃油和气液比固定的前提下， 这些因素的控制主要受喷嘴几何结构的影响。喷嘴的几何结构直接决定了气泡 雾化喷嘴的燃油喷射雾化效果。中国专利“可调式螺旋气泡雾化喷嘴” （CN201503015U）通过改变气泡发生器的结构以及气泡发生器的轴向位置来控 制喷嘴内部的流态进而对燃油喷射雾化效果进行控制；该方案的缺点在于：若 要生成不同尺寸的气泡以达到不同的燃油喷射雾化效果，则需要使用不同的气 泡发生器，不能对近喷孔处的流型进行直接的连续调节，操作复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的气泡雾化喷嘴不能对对喷嘴内部的气 泡尺寸、混合室内的泡状流型以及近喷孔附近的流型转变进行控制。

本发明的技术方案：

一种可控流型的气泡雾化喷嘴，该气泡雾化喷嘴包括：充液管、充液管管 套、密封垫圈、喷嘴、气泡生成处水力直径调节器、第一、第二近喷孔处几何 调节器、充气管、气泡发生器、第一、第二、第三O型密封圈。

所述的充液管和充液管管套通过螺纹连接，充液管管套与喷嘴通过螺纹连 接，并通过密封垫圈进行密封；气泡发生器安装在喷嘴上。

所述的充液管末端的端面上设异向充液孔。

所述的充气管及气泡发生器同轴安装在喷嘴上，与喷嘴连成一体。

所述的气泡生成处水力直径调节器通过螺纹连接在喷嘴上，并与气泡发生 器同轴。

所述的第一、第二近喷孔处几何调节器对称布置在喷嘴轴线两侧，并通过 螺纹连接在喷嘴上。

所述的气泡生成处水力直径调节器，第一、第二近喷孔处几何调节器与喷 嘴的密封通过第一、第二、第三O型密封圈实现。

所述的异向充液孔包括：一个中心孔和其四周围的八个均匀布置的通孔， 中心孔与喷嘴同轴，八个通孔的中心线与喷嘴轴线呈45°角。

所述的气泡发生器的中心线距离充液管末端端面的距离为喷嘴整体长度的 1/3；气泡生成处水力直径调节器伸入喷嘴内腔部分的直径为喷嘴内腔直径的 1/4～1/3之间的任意值；气泡发生器的截面直径为喷嘴内腔直径的1/4。

所述的第一、第二近喷孔处几何调节器伸入喷嘴内腔部分的直径为喷嘴内 腔直径的1/3，第一、第二近喷孔处几何调节器中心线距喷孔端面的距离为喷嘴 整体长度的1/4。

本发明的有益效果：本发明的可控流型的气泡雾化喷嘴具有以下优点：

1、充液管末端异向充液孔的设置使得液体流经异向充液孔散射进入喷嘴。 液体的异向充入能加强喷嘴内部的湍流强度，从而增大气泡脱离频率，减小气 泡尺寸，保证气泡的均匀分布，提高喷雾的稳定性。

2、气泡生成处水力直径调节器可对气泡生成处水力直径进行连续可调，流 体流经突变截面时，其边界层厚度发生变化，并且在该截面处形成明显的速度 梯度，从而改变了该区域的剪切应力；而剪切应力被认为对气泡发生器所产生 的气泡大小具有明显的影响（文献：Bubble Diameter on Detachment in Flowing  Liquids,Journal of Heat and Mass Transfer,Vol.24,pp.223-230,1981)。气泡尺寸的 连续可调提高了喷雾的工况限制，保证柴油机在不同工况下具有良好的喷雾效 果。