柴油机双层多孔喷油嘴瞬态流动特性
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。
喷油器内部瞬态流动三维数值模拟
高压共轨喷油器内部瞬态流动三维数值模拟罗新浩 王谦（江苏大学能源与动力工程学院，镇江212013）摘要：喷油器的内部流动以及后续的喷雾特性直接影响了柴油机的排放和经济性能，对喷油嘴的内部流动进行三维瞬态数值模拟分析就显得更为重要。
利用计算流体力学软件STAR-CD 建立三维动态计算网格并进行模拟分析，得到了喷嘴内部的压力分布和喷孔出口的平均速度变化等信息。
计算结果可为缸内喷雾研究提供更真实的边界条件，以及对喷嘴结构参数的优化设计具有指导意义。
Abstract ：The investigation of the three-dimension transient flow characteristics inside the nozzle becomes more and more important because the flow status in the nozzle and fuel injection immediately influence the emission and economy performance of diesel engines.The three dimension dynamic model was performed by computational fluid dynamics software package STAR-CD.The results including pressure distributing and average velocity in the nozzle can provide more realistic boundary conditions for the spray model ，which are very useful for the optimum design of the nozzle structure parameters.关键词：高压共轨 柴油机 数值模拟 喷嘴 CFDKey words ：High-pressure common-rail ，Diesel engine ，Numerical simulation ，Nozzle ，CFD1 前言燃油喷射系统对柴油机的动力性、经济性和排放性发挥着重要作用。
喷油嘴内燃油流动对柴油机喷雾的影响
基金项 目：河南省教育厅基础研究项 目（ ０６ ７ ０ １２ ０ ９２ ３ ） ２０ ４ ０ ０ ；０４ ２０ ４ 作者简介 ：杜慧勇（ ９ ３一） 男 ， １７ ， 河南 洛 阳人 ， 副教授 ， 博士 ， Ｅ—ｍａ ） （ ｉ ｌ
情况 ； 以燃 油流 动 的 计 算结 果 作 为 初 始 条 件 ， 行 了喷 雾 过 程 的数 值 模 拟 ， 把 计 算 结 果 与 不 使 用 初 期 破 碎 模 型 进 并 而 得 到 的喷 雾 计算 结 果 相 比较 。结 果 表 明 ： 油 嘴 内 燃 油流 动 模 型 为模 拟 燃 烧 室 内的 喷 雾 提 供 更 准 确 的初 始 条 喷 件 ， 能较 为 真 实地 反 映燃 油 的 喷 雾 特性 。 更 关键 词 ：柴 油 机 ；流 动 ；喷 雾 ；燃 烧 室 ；Ｃ Ｄ Ｆ
样 的 ， ＳＭ Ｌ 用 Ｉ Ｐ Ｅ法 耦 合 压 力 和 单 相 速 度 。 进 口边 界
设 定 为 压力 边 界 ６ ＭＰ， Ｖ边 界设 为 ０ １ Ｐ ＿ ３。 ０ 出 Ｉ ． Ｍ ａ２ －３
作为计算网格的运动 约为 ０ ２ ｍｍ， 造 出 针 阀燃 油 针 ．５ 构
ｄ ｙ ｍａｌ ｈ ｕ ｔ ｅ ｕ． ｎ。 ｈ＠ ｉ． ａ ｓ． ｄ ｅ
流通 面 积 减 小 ， 流 效 果 明显 ， 成 在 燃 油 喷孔 人 口 节 造 内流 速 迅速 增 加 。随着 针 阀 的 上 升 ， 口处 流通 面 积 人
逐 渐 增 大 ， 流 效 果 减 弱 ， 油 流 动 速 度 变 化 趋 于平 节 燃 缓 。气 泡最 先 发 生在 喷 孔 入 口壁 面拐 角 附 近 ， 喷孔 在
柴油机喷孔内空化过程与流动特性研究
柴油机喷孔内空化过程与流动特性研究仇滔;宋鑫;雷艳;徐慧【摘要】为研究柴油机喷孔内燃油空化过程及其对流动能力的影响,基于试验和CFD三维仿真,保持入口压力不变,通过改变出口压力改变空化数,研究了随空化数变化,喷孔内空化过程及空化流动特性.研究结果表明:随空化数降低,喷孔内流动经历3个阶段:无空化阶段、空化发展阶段和空化饱和阶段.在不同的空化阶段,随空化数降低,空化过程和燃油的流通能力不同:无空化阶段,喷孔轴向各截面气液混合相体积分数不变,燃油流量增加,流量系数不变;空化发展阶段,空化从喷孔入口端向出口端发展,沿流向各截面气液混合相体积分数均增加,燃油流量增加,但流量系数下降;空化饱和阶段,喷孔入口端面的气液混合相体积分数首先达到稳定,沿流动方向,其他截面依次达到稳定,燃油流量达到最大并保持稳定,流量系数不断减小.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2016(047)009【总页数】7页(P359-365)【关键词】柴油机;喷嘴;空化;数值模拟;流动特性【作者】仇滔;宋鑫;雷艳;徐慧【作者单位】北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124;北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124;北京工业大学环境与能源工程学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TK421+.4柴油机喷油器是现代柴油发动机喷射系统必不可少的组成元件。
喷油器喷油雾化效果的好坏对发动机燃烧过程有着至关重要的影响[1-3]。
机动车尾气排放法规政策对机动车尾气的排放限值及燃油经济性要求越来越高，有效地提高燃油的雾化效果已成为一种节能减排的技术手段。
柴油机喷油器的喷油雾化特性受多种因素的影响，其中喷孔内的燃油流动特性，尤其是喷孔内空化过程更是影响燃油喷射和雾化效果的关键因素[4-7]，因此研究喷孔内空化流动特性一直是学术界的热点。
车用柴油机瞬变工况性能劣变及其控制策略
02
开发智能控制算法
应用先进的控制算法可以实现对发动 机的精确控制，提高发动机的性能和 可靠性。
03
实现与车辆其他系统 的协同控制
将发动机控制系统与车辆其他系统（ 如变速器、制动系统等）进行协同控 制，可以实现整车的优化控制，提高 车辆的性能和安全性。
04
车用柴油机瞬变工况性能劣变试 验研究
试验方案与试验条件
采用多孔燃烧室
多孔燃烧室可以增加燃油与空气的接触面积， 促进混合气的形成和燃烧。
采用可变压缩比技术
可变压缩比技术可以根据发动机的负荷和转速自动调整压缩比，以实现最佳的 燃烧效果。
开发智能控制系统
01
采用先进的传感器技 术
应用先进的传感器技术可以实时监测 发动机的工作状态和运行参数，为控 制策略提供准确的数据支持。
分析瞬变工况下影响柴油机性能 的主要因素，如进气系统、燃油 喷射系统、冷却系统等。
探讨瞬变工况下柴油机性能劣变 的机制，包括燃烧过程的不稳定 、部件磨损加剧、油膜剥离等。
05
车用柴油机瞬变工况性能劣变控 制策略优化
控制策略优化的必要性
提高燃油经济性
优化控制策略可以降低燃油消耗，提高车辆 的燃油经济性。
实验优化
通过实验手段，对不同的控制策略进行测试 和比较，选择最优的控制策略。
控制策略优化实例分析
案例一
某重型商用车企业通过优化控制策略，使得 车辆在城市工况下的燃油消耗降低了10%。
案例二
某柴油机制造商通过优化控制策略，成功降 低了某型号柴油机的排放污染物。
06
车用柴油机瞬变工况性能劣变控 制策略展望
数据采集
通过测量仪器实时采集柴油机的运行数据，包括转速、负载、燃油 消耗量、排放物浓度等。
柴油机喷嘴空穴流动特性分析
后处 理系 统外 ， 须进 一步 完善 柴油 机 的燃 烧 过程 ， 还 即完善 柴油 机 中空气 和燃 油 的混 合及 燃烧 问题 。良
好 的 化是 实现 高效 率 燃 烧 的 前提 ， 节 能和 净 化 对
排放具 有 重要 的意 义 。长 期 以来 ， 们对 发 动机 喷 人
喷嘴 内流 动的有 效方 法 。
表 １ 出 了喷嘴计 算 的边界 条件 。进 出 口均 为 列
压力 边 界 ， 固壁 边 界 上 流 速无 滑移 ， 取 为 ０ 而 在 均 ，
压力 则 取第 ２类边 界条 件 。截取 １ ４ 为计算 区域 ／作
收 稿 日期 ： ０ ００—９ ２ １—３０ ；修 回 日期 ：２ １ —６０ ０ ００ —８ 基 金 项 目 ：国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（０ ０ ０ ０ ５８ ６３ ） 作者简介 ： 王 谦 （ ９ ８ ）男 ， 授 ， 士 生 导 师 ， 要 从 事 内 燃 机燃 烧 技 术 的研 究 ；ｗａｇ ｊ．ｄ ．ｎ １６一 ， 教 博 主 ｑ ｎ ＠ｕｓｅｕ ｃ 。
本 几 何 参 数 如 下 ： 孔 数 喷
７一 ４ ｚ ；喷 孑 Ｌ直 径 ｄ 一
对 喷 嘴喷 孔 内 燃 油 流 动 特 性 及 其 对 雾 化 的 影 响
知 之 甚 少 。
０３ ． ２ｍｍ； 孔 长 度 Ｌ： 喷
１ ３ｍｍ； ． 多孔 垂 直 喷 嘴各
喷 孔 中 心 线 与 针 阀 轴 线 间
车
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机
２１ ０ ０年第 ３期
果表 明 ， 量 纲 空 穴 数 直 接 影 响 喷 孔 内的 空 穴 分 布 ， 流 量 系数 和燃 油 出 口平 均 速 度 等 流 动 特 性 则 与喷 油 压 力 、 无 而 喷
柴油机喷油嘴工作原理
柴油机喷油嘴工作原理
柴油机喷油嘴是将燃油喷入燃烧室，使其与空气混合后实现燃烧的关键部件。
它的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 压力调节：柴油机燃油系统通过高压泵将燃油加压，形成高压燃油供给给喷油嘴。
喷油嘴上的压力调节装置可以调整供给给喷油嘴的燃油压力，以适应不同工况的要求。
2. 燃油进入喷油嘴：经过压力调节的燃油通过喷油嘴的燃油通道进入喷油嘴内部，接触到喷嘴的喷孔。
3. 高压喷射：燃油在喷油嘴内部的喷孔处形成高压喷雾。
这是通过喷嘴内部的小孔和喷油嘴上的喷孔形成的，通常采用小喷孔细化燃油，以促进更好的混合和燃烧效果。
4. 喷油角度控制：喷嘴上的孔径和造型设计会对燃油的喷射角度产生影响，以确保燃油喷射方向与气缸内部的活塞、气缸壁等组件的相互作用产生理想效果。
5. 精确控制：现代柴油机喷油嘴通常配备了电控系统，能够根据发动机负载、速度和其他参数精确控制燃油的喷射量和喷射时机，以实现更有效的燃烧和性能。
通过上述工作原理，柴油机喷油嘴能够将燃油高压喷射进入燃烧室，实现与空气的混合，最终推动柴油机的工作。
18喷嘴结构对多孔喷油器喷射特性影响的研究
84北京，2009年10月 A P C联合学术年会论文集喷嘴结构对多孔喷油器喷射特性影响的研究邵利民1，常汉宝，秦建文(1、海军工程大学 船舶与动力学院，武汉 430033)摘 要：利用E F S8246单次喷射测量系统和高速闪光摄影系统对不同结构参数的非轴对称喷嘴的喷油规律和油束形态进行了试验研究，利用C F D软件F i r e的两相流模型对各喷嘴内部流动和气蚀现象进行了仿真模拟。
喷嘴结构包括喷孔数、喷孔直径、喷孔夹角和喷孔长径比。
研究结果表明，各结构参数对喷嘴流量系数、雾束形态、各孔间流量差异、各次喷射的一致性有不同程度的影响，而这些影响的大小由压力室和喷孔内的气穴强度决定。
关键词：非轴对称喷嘴；喷油规律；喷雾形态；空穴；三维数值模拟中图分类号：T K421文献标识码：A电控高压共轨系统由于具有较高的喷射压力、精确控制的喷油量以及可柔性控制的喷油规律等优点在现代柴油机上广泛运用。
喷油器是共轨系统的关键部件，其喷嘴结构参数，如喷孔数、喷孔直径、喷孔夹角和喷孔长径比等对喷油规律、喷雾特性有着直接的影响，从而影响柴油机的燃烧过程与排放特性。
特别是对于各孔非轴（喷油器轴线）对称的喷油器来说，喷嘴结构对各孔间的流量差异、各孔雾束在空间的分布以及其雾化质量有着较大的影响，目前，国内关于这类问题研究的文献不多。
本文将对喷嘴结构对非轴对称多孔喷油器喷射特性的影响进行试验和仿真研究。
利用E F S8246单次喷射测量仪对喷油器进行瞬时喷油量和喷油规律的测试；利用三维C F D软件F i r e对各喷嘴内部流动和气蚀现象进行模拟；利用闪光摄影装置对喷束的宏观特征进行测试。
通过此研究，可以为共轨喷射系统与燃烧系统的最优匹配提供理论指导。
1喷嘴结构由于喷油器在柴油机缸头上的布置受结构的影响,其中心线与气缸中心线及燃烧室中心线存在着一定量的偏移和夹角。
根据此特点，本文按研究需要设计了8种不同喷孔直径和个数，不同长径比，不同喷孔夹角的喷嘴，其型式为mini-sac，安装夹角均为20°，设计的喷嘴结构及安装位置如图1所示，具体设计方案如表1所示。
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柴 油 机 双 层 多 孔 喷 油 嘴 瞬态 流 动 特性
王 谦 ，李 念 ， 何 志霞 ， 钟 汶君 ，高 志胜
（ 江苏大学 能源与动力工程学 院 ， 江苏 镇江 ２ １ ２ ０ １ ３ ）
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摘要 ：以某型国产喷油器喷油嘴为对象， 在 ｘ射线精确测量其几何参数的基础上， 采用动网格技术对
喷 油嘴 内部 瞬态流动进 行模拟研 究 ， 并 通过 可视化 试 验验 证 所建模 型 的 准确性 ． 研 究 了不 同位 置处 、 不 同喷射压 力下喷孔 内流量 系数 、 气相体积 分数 随针 阀运动 的变化 ， 分析 了燃 油性质 对喷 孔 内流 动特
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ２ ０ １ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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性 的影响． 结果表 明 ： 在 相 同的喷 油压 力下 ， 上层 喷孔 与 下层喷 孔相 比， 空 穴现 象会 提 前 出现 ， 且 空 穴 发展 更加迅速 ， 空 穴区域 更 大 ； 针 阀关 闭阶段 与针 阀开启阶段相 比 ， 喷 油嘴 内部 空穴发展较 快 ， 喷嘴 内 空穴在针 阀关 闭的前一刻会 瞬间增加 ； 喷 油压 力增加 ， 空 穴现 象产 生时刻提 前 ， 空穴发展 区域 增 大； 进 出口压 力相 同时 ， 喷 孔 内空穴现 象的发展 及其 强度受燃 油运动黏度 、 饱 和蒸汽压 和密度 的影响．
关键词 ： 柴油机 ； 喷油嘴 ； 针阀运动；空穴； 数值模拟 中 图分类 号 ： Ｔ Ｋ ４ ２ １ ． ５ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： ４— ０ ３ ７ ３— ０ ７
引文格式 ： 王
３ ７９
谦， 李
念， 何志霞 ， 等．柴油机双层多孔喷油嘴瞬态流动特性［ Ｊ ］ ． 江苏 大学学报 ： 自然科学 版， ２ ０ １ ５ ， ３ ６ （ ４ ） ： ３ ７ ３—
ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈａ ｒ ｇ ｅ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｓ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｎｏ ｚ ｚ ｌ ｅ ｈｏ ｌ ｅ ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ