超多噴孔噴油嘴的噴油規(guī)律研究

摘 要：本文介紹了超多噴孔噴油嘴的基本知識(shí)，并對(duì)超多噴孔噴油嘴的噴油規(guī)律試驗(yàn)進(jìn)行研究，得出其噴油規(guī)律，為以后的節(jié)能生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：超多噴孔噴油嘴；噴油規(guī)律；研究

1 前言

隨著科技水平的提高，污染問(wèn)題逐漸受到了人們的關(guān)注，尤其是節(jié)能減排問(wèn)題。怎樣才能減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?yàn)楫?dāng)前我國(guó)普遍使用的柴油機(jī)是含氮化合物及微微粒子的主要來(lái)源，所以如何對(duì)柴油機(jī)的燃燒方式進(jìn)行改進(jìn)是減排的關(guān)鍵所在。超多噴孔噴油嘴的應(yīng)用可以使燃油更充分燃燒，大幅度降低污染物的排放量，研究超多噴孔噴油嘴的噴油規(guī)律具有十分重要的意義。

2 關(guān)于超多噴孔噴油嘴

超多噴孔噴油嘴由針閥和針閥體組成，它的特點(diǎn)表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：雙層噴孔在針閥體的上部；上部噴孔的噴油角度小于下部噴孔的噴油角度。

因?yàn)槌鄧娍讎娪妥鞈?yīng)用了兩層噴孔技術(shù)，所以大幅度增加了噴孔的綜合流動(dòng)面積，這樣在啟動(dòng)的時(shí)候所有燃油都進(jìn)入汽缸，是柴油機(jī)預(yù)混合燃燒的前提條件。

還因?yàn)槌鄧娍讎娪妥斓纳喜繃娪徒嵌刃∮谙虏繃娍椎膰娪徒嵌龋饋?lái)自相反方向的油在缸內(nèi)相遇，能夠防止噴油直接撞擊到缸內(nèi)壁，而且還可以提高噴油的撓動(dòng)，促使柴油和油霧混合均勻，形成了密度適合的油氣混合物，柴油機(jī)可以達(dá)到均質(zhì)預(yù)混合燃燒目的。

可以把現(xiàn)在普遍使用的噴油嘴與超多噴孔噴油嘴進(jìn)行比較。現(xiàn)在普遍使用的噴油嘴內(nèi)僅僅是一層噴孔，噴油和汽缸內(nèi)壁直接撞擊的概率就非常高，這就增加了碳?xì)浠衔锛耙谎趸嫉呐欧帕俊３鄧娍讎娪妥焓莿t是采用具有雙層噴孔的噴油嘴，避免油股和內(nèi)壁直接撞擊，促使油氣混合，是預(yù)混合燃燒的前提條件。

3 超多噴孔噴油嘴的噴油規(guī)律研究

通過(guò)普通噴油嘴與超多噴孔噴油嘴進(jìn)行比較，研究在壓力、噴油控制脈寬及噴油量的作用下兩種噴嘴的差異，得出超多噴孔噴油嘴的噴油規(guī)律，為柴油機(jī)的預(yù)混合燃燒提供了數(shù)據(jù)資料。

3.1 噴嘴噴油規(guī)律試驗(yàn)概述

隨著時(shí)間的不同，噴油率也隨之變化，時(shí)間與噴油率之間存在一定的規(guī)律，這個(gè)規(guī)律就是噴嘴的噴油規(guī)律。通過(guò)研究噴嘴噴油規(guī)律曲線可以看出：噴油的開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、噴油中所保持的角度及噴油的速度；有沒(méi)有產(chǎn)生第二次噴油、間斷噴油或者針閥跳動(dòng)等狀況；噴油規(guī)律能否滿足理論燃燒流程及散熱規(guī)律。柴油機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候是不能直接測(cè)定噴油嘴的噴油規(guī)律的，但是可以通過(guò)間接方式測(cè)定。可以通過(guò)多種間接測(cè)量方式進(jìn)行，例如壓力生程方式、頻閃搜集方式、蜂孔盤方式、長(zhǎng)管方式等。本文是利用定容積方式進(jìn)行測(cè)定，定容積方式的試驗(yàn)機(jī)理是：向體積固定為V的容器中噴入體積為v1的柴油，柴油的壓力變化為P。

公式：P=K*v1/V

K-柴油的體積變化系數(shù)。

在知道柴油的密度、時(shí)間的情況下，可以通過(guò)下式來(lái)計(jì)算得出噴油率：

？濁=ρV/K×（dp/dt）

？濁-噴油率；ρ-柴油密度

實(shí)際上是將柴油的壓力變化量P進(jìn)行求微分，也就是噴油率。固定容積方法的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)便易懂、并且準(zhǔn)確度好、穩(wěn)定性強(qiáng)。

3.2 規(guī)律試驗(yàn)應(yīng)用的燃油系統(tǒng)

本次噴孔噴油規(guī)律實(shí)驗(yàn)所應(yīng)用的是高壓共軌系統(tǒng)。壓力泵對(duì)柴油進(jìn)行增大壓力，再進(jìn)入共軌系統(tǒng)，然后受到電磁閥的操控選在合適的時(shí)間向缸內(nèi)噴油。在共軌系統(tǒng)中壓力傳感器對(duì)系統(tǒng)中的柴油壓力進(jìn)行測(cè)定，并及時(shí)傳遞信息到受控設(shè)備，再由受控設(shè)備下發(fā)命令給壓力泵，確保共軌系統(tǒng)內(nèi)能夠維持在適當(dāng)?shù)膲毫Ψ秶鷥?nèi)。因?yàn)槭请娮蛹夹g(shù)控制的壓力系統(tǒng)，所以可以很快捷及時(shí)地調(diào)整噴油時(shí)間、噴油壓力、噴油周期等。可以說(shuō)，應(yīng)用電子技術(shù)控制的高壓共軌系統(tǒng)是一個(gè)非常適合做超多噴孔噴油嘴的噴油規(guī)律試驗(yàn)，可以非常便利地對(duì)影響噴油的各項(xiàng)因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.3 超多噴孔噴油嘴的噴油規(guī)律分析

3.3.1 噴油操控脈寬一定，改變噴油壓力的噴嘴噴油規(guī)律

噴油規(guī)律實(shí)驗(yàn)中的轉(zhuǎn)速控制在600轉(zhuǎn)/分鐘，噴射控制脈寬保持在1ms，噴油壓力分為60兆帕及110兆帕。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出在較低的噴油壓力下，即在壓力位60兆帕的情況下，在實(shí)驗(yàn)期間，普通噴孔噴油嘴和超多噴孔噴油嘴的噴油率除了最高噴油率有一點(diǎn)不同外，其他基本相同。如果噴油操控脈寬一定，實(shí)際的噴射保持時(shí)間卻存在很大差異，進(jìn)而使得每一周期的綜合噴油量達(dá)到最大。

在比較高的噴油壓力下，即在110兆帕的情況下，此時(shí)的普通噴孔噴油嘴就表現(xiàn)出很多不足，普通噴孔噴油嘴的噴射速度、綜合噴油量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于超多噴孔噴油嘴，超多噴孔油嘴的綜合噴油量最大值比普通噴孔油嘴多出了70%左右。在噴射控制脈寬一定的情況下，實(shí)際的噴射所需周期比普通的噴孔油嘴降低了一個(gè)凸輪轉(zhuǎn)角。由此可見(jiàn)，超多噴孔噴油嘴對(duì)燃油機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)混合燃燒方式是比較有益的。

經(jīng)過(guò)上述的對(duì)比，不禁要問(wèn)超多噴孔噴油嘴所表現(xiàn)出來(lái)的這些特點(diǎn)的原因是什么，在噴油壓力較低的時(shí)候，為什么普通噴孔噴油嘴與超多噴孔噴油嘴卻相差不大，在噴射操控脈寬一定的情況下，測(cè)量出的實(shí)際噴射周期也有差異。這就需要分析超多噴孔噴油嘴和普通噴油嘴的實(shí)際通過(guò)面積與針閥升程之間的變化規(guī)律。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得到，當(dāng)針閥升程不足0.08毫米的情況時(shí)，針閥和針閥座面所在的最小的經(jīng)過(guò)面積控制了油嘴的實(shí)際噴油經(jīng)過(guò)面積，實(shí)際噴油經(jīng)過(guò)截面的面積和噴孔的多少、噴孔的直徑多大是沒(méi)有關(guān)聯(lián)的。所以，在針閥啟動(dòng)的開(kāi)始階段，也可以說(shuō)是針閥升程不足0.08毫米的情況時(shí)，超多噴孔噴油嘴和普通噴孔噴油嘴所發(fā)生的噴射規(guī)律大體相同。但是如果針閥升程超過(guò)了0.08毫米，并且在逐漸增加，這種情況下因?yàn)槌鄧娍讎娪妥鞊碛懈蟮慕?jīng)過(guò)面積，也就會(huì)有更高的噴射速度，可以在很短的時(shí)間里把需要的柴油都迅速注入缸內(nèi)。

由于超多噴孔噴油嘴的經(jīng)過(guò)面積比較大，在針閥下落的時(shí)候，缸內(nèi)壓力變化也較快速，針閥落座也隨之變化提速，因此在噴射速度降低時(shí)期內(nèi)，超多噴孔噴油嘴的降低速度更加快速，并且壓力不斷增大，噴射速度就更快。

3.3.2 噴射量一定、噴油壓力變化的情況下噴油規(guī)律

在此實(shí)驗(yàn)中使用固定的柴油機(jī)來(lái)進(jìn)行超多噴孔噴油嘴和普通噴油嘴對(duì)比。因此，設(shè)定16個(gè)噴孔、噴孔直徑為0.16毫米的超多噴孔噴油嘴，8個(gè)噴孔、噴孔直徑為0.17毫米的一般噴油嘴，每一個(gè)周期的噴射量一定、轉(zhuǎn)速控制在700轉(zhuǎn)/分鐘。

實(shí)驗(yàn)一：先設(shè)定每一周期的噴射量較低的情況，噴油壓力分為：80兆帕、96兆帕、112兆帕。

經(jīng)過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)可以看出：在每一周期的噴射量比較低的情況下，不論噴油壓力調(diào)整到多大的水平，超多噴孔噴油嘴和普通噴油嘴的噴油規(guī)律大體相同，兩者的噴射速度、噴射速度最大值、噴油維持周期等這些數(shù)據(jù)都大體保持一致，唯獨(dú)在最大壓力的時(shí)候，超多噴孔噴油嘴的噴射速度最大值稍微大一些。

實(shí)驗(yàn)二：在每一周期的噴射量比較高的情況，噴油壓力設(shè)為：80兆帕、96兆帕、112兆帕。

在每一周期的噴射量比較高的時(shí)候，超多噴孔噴油嘴的噴射速度會(huì)隨著噴油壓力的不斷增加而大幅度提高，此時(shí)超多噴孔噴油嘴的噴油速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通噴油嘴的噴油速度，噴油維持時(shí)間也大大縮短，這是為實(shí)現(xiàn)預(yù)混合燃燒提供了非常有益的條件，對(duì)減少污染物的排放具有十分重要的意義。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述可以得出結(jié)論：由于在完整的噴油周期內(nèi)針閥保持長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉，針閥和針閥座之間的經(jīng)過(guò)面積控制著實(shí)際的噴油嘴所經(jīng)過(guò)的截面面積，因此，噴射柴油量在比較低的范圍時(shí)，超多噴孔噴油嘴和普通的油嘴對(duì)比在噴射速度方面沒(méi)有明顯差異；當(dāng)噴油壓力不斷升高的時(shí)候，超多噴孔噴油嘴在噴射速度、噴射保持時(shí)間上更具有優(yōu)勢(shì)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際預(yù)混合燃燒非常有益；在降低時(shí)期，超多噴孔噴油嘴和普通噴油嘴對(duì)比，下降速度更快，可以減少污染物的排放。

參考文獻(xiàn)

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