超多喷孔喷油嘴的喷油规律研究

超多喷孔喷油嘴的喷油规律研究
作者：张美芹
来源：《科技创新与应用》2013年第16期
摘要：本文介绍了超多喷孔喷油嘴的基本知识，并对超多喷孔喷油嘴的喷油规律试验进行研究，得出其喷油规律，为以后的节能生产奠定了坚实的基础。

关键词：超多喷孔喷油嘴；喷油规律；研究
1 前言
随着科技水平的提高，污染问题逐渐受到了人们的关注，尤其是节能减排问题。

怎样才能减少含氮化合物及微微粒子是降低污染排放的重要工作之一。

因为当前我国普遍使用的柴油机是含氮化合物及微微粒子的主要来源，所以如何对柴油机的燃烧方式进行改进是减排的关键所在。

超多喷孔喷油嘴的应用可以使燃油更充分燃烧，大幅度降低污染物的排放量，研究超多喷孔喷油嘴的喷油规律具有十分重要的意义。

2 关于超多喷孔喷油嘴
超多喷孔喷油嘴由针阀和针阀体组成，它的特点表现在以下两个方面：双层喷孔在针阀体的上部；上部喷孔的喷油角度小于下部喷孔的喷油角度。

因为超多喷孔喷油嘴应用了两层喷孔技术，所以大幅度增加了喷孔的综合流动面积，这样在启动的时候所有燃油都进入汽缸，是柴油机预混合燃烧的前提条件。

还因为超多喷孔喷油嘴的上部喷油角度小于下部喷孔的喷油角度，引起来自相反方向的油在缸内相遇，能够防止喷油直接撞击到缸内壁，而且还可以提高喷油的挠动，促使柴油和油雾混合均匀，形成了密度适合的油气混合物，柴油机可以达到均质预混合燃烧目的。

可以把现在普遍使用的喷油嘴与超多喷孔喷油嘴进行比较。

现在普遍使用的喷油嘴内仅仅是一层喷孔，喷油和汽缸内壁直接撞击的概率就非常高，这就增加了碳氢化合物及一氧化碳的排放量。

超多喷孔喷油嘴是则是采用具有双层喷孔的喷油嘴，避免油股和内壁直接撞击，促使油气混合，是预混合燃烧的前提条件。

3 超多喷孔喷油嘴的喷油规律研究
通过普通喷油嘴与超多喷孔喷油嘴进行比较，研究在压力、喷油控制脉宽及喷油量的作用下两种喷嘴的差异，得出超多喷孔喷油嘴的喷油规律，为柴油机的预混合燃烧提供了数据资料。

3.1 喷嘴喷油规律试验概述
随着时间的不同，喷油率也随之变化，时间与喷油率之间存在一定的规律，这个规律就是喷嘴的喷油规律。

通过研究喷嘴喷油规律曲线可以看出：喷油的开始时间、结束时间、喷油中所保持的角度及喷油的速度；有没有产生第二次喷油、间断喷油或者针阀跳动等状况；喷油规律能否满足理论燃烧流程及散热规律。

柴油机在启动的时候是不能直接测定喷油嘴的喷油规律的，但是可以通过间接方式测定。

可以通过多种间接测量方式进行，例如压力生程方式、频闪搜集方式、蜂孔盘方式、长管方式等。

本文是利用定容积方式进行测定，定容积方式的试验机理是：向体积固定为V的容器中喷入体积为v1的柴油，柴油的压力变化为P。

公式：P=K*v1/V
K-柴油的体积变化系数。

在知道柴油的密度、时间的情况下，可以通过下式来计算得出喷油率：
？浊=ρV/K×（dp/dt）
？浊-喷油率；ρ-柴油密度
实际上是将柴油的压力变化量P进行求微分，也就是喷油率。

固定容积方法的优势在于测量过程简便易懂、并且准确度好、稳定性强。

3.2 规律试验应用的燃油系统
本次喷孔喷油规律实验所应用的是高压共轨系统。

压力泵对柴油进行增大压力，再进入共轨系统，然后受到电磁阀的操控选在合适的时间向缸内喷油。

在共轨系统中压力传感器对系统中的柴油压力进行测定，并及时传递信息到受控设备，再由受控设备下发命令给压力泵，确保共轨系统内能够维持在适当的压力范围内。

因为是电子技术控制的压力系统，所以可以很快捷及时地调整喷油时间、喷油压力、喷油周期等。

可以说，应用电子技术控制的高压共轨系统是一个非常适合做超多喷孔喷油嘴的喷油规律试验，可以非常便利地对影响喷油的各项因素进行调节。

3.3 超多喷孔喷油嘴的喷油规律分析
3.3.1 喷油操控脉宽一定，改变喷油压力的喷嘴喷油规律
喷油规律实验中的转速控制在600转/分钟，喷射控制脉宽保持在1ms，喷油压力分为60兆帕及110兆帕。

经过实验可以看出在较低的喷油压力下，即在压力位60兆帕的情况下，在实验期间，普通喷孔喷油嘴和超多喷孔喷油嘴的喷油率除了最高喷油率有一点不同外，其他基本相同。

如果喷油操控脉宽一定，实际的喷射保持时间却存在很大差异，进而使得每一周期的综合喷油量达到最大。

在比较高的喷油压力下，即在110兆帕的情况下，此时的普通喷孔喷油嘴就表现出很多不足，普通喷孔喷油嘴的喷射速度、综合喷油量都远远低于超多喷孔喷油嘴，超多喷孔油嘴的综合喷油量最大值比普通喷孔油嘴多出了70%左右。

在喷射控制脉宽一定的情况下，实际的喷射所需周期比普通的喷孔油嘴降低了一个凸轮转角。

由此可见，超多喷孔喷油嘴对燃油机实现预混合燃烧方式是比较有益的。

经过上述的对比，不禁要问超多喷孔喷油嘴所表现出来的这些特点的原因是什么，在喷油压力较低的时候，为什么普通喷孔喷油嘴与超多喷孔喷油嘴却相差不大，在喷射操控脉宽一定的情况下，测量出的实际喷射周期也有差异。

这就需要分析超多喷孔喷油嘴和普通喷油嘴的实际通过面积与针阀升程之间的变化规律。

经过试验得到，当针阀升程不足0.08毫米的情况时，针阀和针阀座面所在的最小的经过面积控制了油嘴的实际喷油经过面积，实际喷油经过截面的面积和喷孔的多少、喷孔的直径多大是没有关联的。

所以，在针阀启动的开始阶段，也可以说是针阀升程不足0.08毫米的情况时，超多喷孔喷油嘴和普通喷孔喷油嘴所发生的喷射规律大体相同。

但是如果针阀升程超过了0.08毫米，并且在逐渐增加，这种情况下因为超多喷孔喷油嘴拥有更大的经过面积，也就会有更高的喷射速度，可以在很短的时间里把需要的柴油都迅速注入缸内。

由于超多喷孔喷油嘴的经过面积比较大，在针阀下落的时候，缸内压力变化也较快速，针阀落座也随之变化提速，因此在喷射速度降低时期内，超多喷孔喷油嘴的降低速度更加快速，并且压力不断增大，喷射速度就更快。

3.3.2 喷射量一定、喷油压力变化的情况下喷油规律
在此实验中使用固定的柴油机来进行超多喷孔喷油嘴和普通喷油嘴对比。

因此，设定16个喷孔、喷孔直径为0.16毫米的超多喷孔喷油嘴，8个喷孔、喷孔直径为0.17毫米的一般喷油嘴，每一个周期的喷射量一定、转速控制在700转/分钟。

实验一：先设定每一周期的喷射量较低的情况，喷油压力分为：80兆帕、96兆帕、112兆帕。

经过对比实验可以看出：在每一周期的喷射量比较低的情况下，不论喷油压力调整到多大的水平，超多喷孔喷油嘴和普通喷油嘴的喷油规律大体相同，两者的喷射速度、喷射速度最大值、喷油维持周期等这些数据都大体保持一致，唯独在最大压力的时候，超多喷孔喷油嘴的喷射速度最大值稍微大一些。

实验二：在每一周期的喷射量比较高的情况，喷油压力设为：80兆帕、96兆帕、112兆帕。

在每一周期的喷射量比较高的时候，超多喷孔喷油嘴的喷射速度会随着喷油压力的不断增加而大幅度提高，此时超多喷孔喷油嘴的喷油速度远远高于普通喷油嘴的喷油速度，喷油维持时间也大大缩短，这是为实现预混合燃烧提供了非常有益的条件，对减少污染物的排放具有十分重要的意义。

4 结束语
综上所述可以得出结论：由于在完整的喷油周期内针阀保持长时间关闭，针阀和针阀座之间的经过面积控制着实际的喷油嘴所经过的截面面积，因此，喷射柴油量在比较低的范围时，超多喷孔喷油嘴和普通的油嘴对比在喷射速度方面没有明显差异；当喷油压力不断升高的时候，超多喷孔喷油嘴在喷射速度、喷射保持时间上更具有优势，对发动机的实际预混合燃烧非常有益；在降低时期，超多喷孔喷油嘴和普通喷油嘴对比，下降速度更快，可以减少污染物的排放。

参考文献
[1]缪雪龙，俞建达.一种用于内燃机预混合燃烧的新型喷油嘴 CN2781021[Z].2006-05-17.
[2]李云清，关大友，铃木胜义等.柴油机静态喷雾特性的实验研究[J].汽车工程，2003（4）.。