CN102828875A - 柴油机用油水瞬时乳化喷油器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种类型的柴油机喷油器。它包括有喷油器本体和安装在喷油器本体下端的针阀体，在喷油器本体与针阀体结合处装有垫块，针阀体具有针阀体内腔，针阀体内腔的圆锥形顶端开设有一个上喷嘴孔，针阀体外部顶端为截面，该截面与自激振荡喷嘴密封固定连接，所述上喷嘴孔与自激振荡喷嘴的振荡腔室、下喷孔相连通，振荡腔室为圆柱形空腔，下喷孔为向外扩张的锥形喷孔；在喷油器本体、垫块和针阀体上开设有连通的进水道，该进水道的出口位于振荡腔室的侧壁上。本发明具有如下的优点：能够实现柴油的不稳定乳化，又能实现喷出的燃油足以保持瞬时稳定的状态进入燃烧室进行燃烧。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油机部件，具体涉及一种类型的柴油机喷油器。
背景技术
从上世纪60年代人们就开始对柴油掺水乳化技术进行研究。研究表明：柴油掺水乳化燃烧能降低柴油机的燃油消耗率，节约能源。因此柴油掺水乳化技术引起了国内外学者的广泛兴趣和注意。所谓乳化油，就是油和水按一定的比例混合，经搅拌或振荡，使水以直径为0.5～5μm的微粒均匀地分散于油中，微细水滴被油膜包围而形成油包水型的液珠，颜色呈乳白色。
实验表明：乳化柴油喷雾束的锥角在喷射前期小于纯柴油，但到中后期其锥角明显大于纯柴油。由于乳化燃料中分散相为低沸点的水，连续相为柴油，所形成的乳化燃料是属于油包水型。燃烧室内温度不断升高，使油滴在高温下受热，当相内的水处于过热状态，饱和蒸汽压增大到足以使油滴破碎，即发生所谓的“微爆”现象。由于“微爆”的发生而使油滴破碎，水蒸汽发散到喷雾中，从而使喷雾束膨胀，锥角增大。这种现象表明了在高温环境下，乳化燃料具有二次雾化作用，促进了柴油的汽化，从而改善了喷雾质量，使柴油燃烧更迅速，更完全。
柴油的乳化根据其稳定性分为稳定乳化和不稳定（transient）乳化。稳定乳化油稳定时间长，油水不会分层，但需要利用表面活性剂(乳化剂) ，它是一种包含亲水基和亲油基的两亲分子，可分为离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂和高分子型表面活性剂。离子型表面活性剂又可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂及两性离子表面活性剂。这类乳化剂价格昂贵，成本高，而且由乳化剂产生的乳化柴油和一般柴油在物理和化学性质上存在一些差异, 主要表现在稳定性、燃烧性和腐蚀性等方面，由于这些差异, 使得稳定性乳化柴油在实际使用中出现了很多问题, 例如点火困难, 流动性能差等，所以迄今这种技术仍未得到推广应用；不稳定乳化是指稳定时间很短，但需要保证从喷油器出来后能稳定地进入燃烧室里燃烧。本发明的目的是在现有柴油机喷油系统的结构基本不变的条件下，只改变喷油嘴的结构使它既能实现雾化喷雾，而且又能将水引入振荡腔室形成不稳定乳化油喷出，能保证从喷油器出来后能稳定地进入燃烧室里燃烧，迄今为止国内外均未见类似的研究报道。
中国专利文献CN102619663A于2012年8月1日公开了“一种用于柴油机喷油器的自激振荡雾化喷嘴”， 其结构如图1所示，它包括有针阀体2，针阀体内腔3的圆锥形顶端开设有一个上喷嘴孔7，针阀体2外部顶端为截面，该截面与自激振荡喷嘴9密封固定连接，所述上喷嘴孔7与自激振荡喷嘴9的振荡腔室8、下喷孔10相连通，振荡腔室8为圆柱形空腔，下喷孔10为向外扩张的锥形喷孔；其中，振荡腔室8的直径为上喷嘴孔7直径的1.5～8.8倍、振荡腔室8的长度为上喷嘴孔7直径的2～3倍，下喷孔10的内口直径为上喷嘴孔7直径的1～2倍、下喷孔10的长度为下喷孔10内口直径的2倍，下喷嘴孔10的锥形扩张角为35～70°。
该自激振荡雾化喷嘴依靠针阀体2上油道1的压力和振荡腔室8的特定规格以及下喷孔的边界条件，使燃油变为脉动喷雾，流出的压力峰值高于进口压力的（15～30）%，并使出口燃油获得更加均匀的、实心的雾化效果，增强燃烧效果，但它不能实现柴油掺水乳化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种柴油机用油水瞬时乳化喷油器，它能够实现柴油的不稳定乳化，又能实现喷出的燃油足以保持瞬时稳定的状态进入燃烧室里进行燃烧。
本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有喷油器本体和安装在喷油器本体下端的针阀体，在喷油器本体与针阀体结合处装有垫块，针阀体具有针阀体内腔，针阀体内腔的圆锥形顶端开设有一个上喷嘴孔，针阀体外部顶端为截面，该截面与自激振荡喷嘴密封固定连接，所述上喷嘴孔与自激振荡喷嘴的振荡腔室、下喷孔相连通，振荡腔室为圆柱形空腔，下喷孔为向外扩张的锥形喷孔；其中，振荡腔室的直径为上喷嘴孔直径的1.5～8.8倍、振荡腔室的长度为上喷嘴孔直径的2～3倍，下喷孔的内口直径为上喷嘴孔直径的1～2倍、下喷孔的长度为下喷孔内口直径的2倍，下喷嘴孔的锥形扩张角为50～70°；在喷油器本体、垫块和针阀体上开设有连通的进水道，该进水道的出口位于振荡腔室的侧壁上。
由于自激振荡喷嘴能够将柴油在振荡腔室内产生自激振荡雾化，同时通过进水道流入振荡腔室的水产生柴油掺水乳化，形成不稳定乳化，随后，振荡腔室的下喷孔将不稳定乳化的柴油喷入燃烧室中，实现了不稳定乳化的柴油保持瞬时稳定的状态进入燃烧室里燃烧。本发明具有如下的优点：能够实现柴油的不稳定乳化，又能实现喷出的燃油足以保持瞬时稳定的状态进入燃烧室进行燃烧。本发明的喷油器喷入燃烧室内的柴油燃烧后能使燃烧室内火焰温度降低并保持稳定，减少了柴油机的废气排放，并且避免了稳定性乳化柴油点火困难，流动性能差等缺陷。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为背景技术的自激振荡雾化喷嘴的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图。
图中：1.油道；2.针阀体；3.针阀体内腔；7.上喷嘴孔；8.振荡腔室；9.自激振荡喷嘴；10.下喷孔；20.喷油器本体；21.垫块；22.进水道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图2所示，本发明包括有喷油器本体20和安装在喷油器本体20下端的针阀体2，在喷油器本体20与针阀体2结合处用垫块21实现二者的连接和密封，针阀体2具有针阀体内腔3，针阀体内腔3的圆锥形顶端开设有一个上喷嘴孔7，针阀体2外部顶端为截面，该截面与自激振荡喷嘴9密封固定连接，所述上喷嘴孔7与自激振荡喷嘴9的振荡腔室8、下喷孔10相连通，振荡腔室8为圆柱形空腔，下喷孔10为向外扩张的锥形喷孔；其中，振荡腔室8的直径为上喷嘴孔7直径的1.5～8.8倍、振荡腔室8的长度为上喷嘴孔7直径的2～3倍，下喷孔10的内口直径为上喷嘴孔7直径的1～2倍、下喷孔10的长度为下喷孔10内口直径的2倍，下喷嘴孔10的锥形扩张角为50～70°；其要点在于：在喷油器本体20、垫块21和针阀体2上开设有连通的进水道22，该进水道22的出口位于振荡腔室8的侧壁上。
由于本发明是在背景技术所引用的专利申请“一种用于柴油机喷油器的自激振荡雾化喷嘴”的基础上，在振荡腔室8的侧壁上开设一个进水道22的出口，也就是说振荡腔室8内一共有三个孔口，其中一个是高压进油口（上喷嘴孔7），一个是出油口（下喷孔10），另一个是负压进水道22的出口，在振荡腔室8内完成喷油和自动进水，水在大气压作用下由进水口沿进水道22进入振荡腔室8内。
本发明能将油、水分开存储，保持其原有特性，在油和水进入振荡腔室8后进行自激振荡雾化混合产生不稳定乳化油，再由自激振荡喷嘴9喷入燃烧室进行燃烧，在燃烧过程中，燃烧室内温度不断升高，由于乳化燃料中分散相为低沸点的水，连续相为柴油，所形成的乳化燃料是属于油包水型。当油滴在高温下受热，相内的水处于过热状态，饱和蒸汽压增大到足以使油滴破碎，即发生“微爆”现象。由于“微爆”的发生而使油滴破碎，水蒸汽发散到喷雾中，从而使喷雾束膨胀，锥角增大。这种现象表明了在高温环境下，乳化燃料具有二次雾化作用，改善了喷雾质量，使燃油破碎雾化得更细更快，从而改善柴油机的燃烧过程，提高柴油机的动力性和经济性，降低碳烟和微粒的排放。另外，由于乳化燃油的燃烧火焰温度低，能有效地抑制氮氧化物(NOX)的生成，使柴油机的NOX排放量降低。因此本发明能够最大限度地降低氮氧化物造成的自然环境损害。
如图2所示，针阀体内腔3、上喷嘴孔7、振荡腔室8和下喷孔10安装在同一中心线上。
Claims (2)
1.柴油机用油水瞬时乳化喷油器，包括有喷油器本体（20）和安装在喷油器本体（20）下端的针阀体（2），在喷油器本体（20）与针阀体（2）结合处装有垫块（21），针阀体（2）具有针阀体内腔（3），针阀体内腔（3）的圆锥形顶端开设有一个上喷嘴孔（7），针阀体（2）外部顶端为截面，该截面与自激振荡喷嘴（9）密封固定连接，所述上喷嘴孔（7）与自激振荡喷嘴（9）的振荡腔室（8）、下喷孔（10）相连通，振荡腔室（8）为圆柱形空腔，下喷孔（10）为向外扩张的锥形喷孔；其中，振荡腔室（8）的直径为上喷嘴孔（7）直径的1.5～8.8倍、振荡腔室（8）的长度为上喷嘴孔（7）直径的2～3倍，下喷孔（10）的内口直径为上喷嘴孔（7）直径的1～2倍、下喷孔（10）的长度为下喷孔（10）内口直径的2倍，下喷嘴孔（10）的锥形扩张角为50～70°；其特征在于：在喷油器本体（20）、垫块（21）和针阀体（2）上开设有连通的进水道（22），该进水道（22）的出口位于振荡腔室（8）的侧壁上。
2.根据权利要求1所述的油水瞬时乳化喷油器，其特征在于，针阀体内腔（3）、上喷嘴孔（7）、振荡腔室（8）和下喷孔（10）安装在同一中心线上。
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