本發(fā)明涉及一種柴油機部件及制造方法，尤其涉及一種機車柴油機噴嘴及其制造方法。

背景技術：

在內(nèi)燃柴油機車噴油系統(tǒng)中，噴油器起著重要的作用，噴嘴是柴油機噴射系統(tǒng)的最終執(zhí)行部件，噴嘴內(nèi)部流動特性直接影響燃油的噴射和霧化質量，進而影響之后的燃燒效果，也直接影響到柴油機的經(jīng)濟性、動力性及排放特性；

傳統(tǒng)的噴油器，噴嘴的噴孔多為等徑圓筒形，即噴孔從入口端至出口端的孔徑保持不變，（以如圖1所示為280a型噴油器噴嘴），存在的問題是：

1．針閥抬起后進油端與噴射口之間存在極大的壓差，主要的壓降區(qū)域集中在壓力室至噴孔入口端，這一區(qū)域油液對內(nèi)壁的剪切力增大，且油液在壓力室內(nèi)容易產(chǎn)生漩渦會加劇能量耗散；在其之后局部的湍流會產(chǎn)生小漩渦對流場的平順和流量造成影響，故這一區(qū)域的磨損通常很大；直接影響噴嘴的壽命；

2．另外伴隨著壓差的增大，噴嘴內(nèi)燃油流動易出現(xiàn)空穴區(qū)域，一方面增強湍流流動和霧化能力，另一方面卻又降低噴嘴的流動效率，影響霧化的效果以及發(fā)動機的整機性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有結構存在的缺點，提供一種結構簡單的新型的機車柴油機噴嘴及其制造方法，以克服已有技術所存在的上述不足。

為解決以上技術問題本發(fā)明采取的技術方案是：一種機車柴油機噴嘴，包括噴嘴本體和噴孔，所述噴嘴的噴孔入口端孔口為漸縮孔，噴孔出口端孔口為漸擴孔，漸縮孔與漸擴孔交界的圓孔橫截面為噴孔孔徑最小的交界截面，漸縮孔與交界截面之間為圓弧過渡，漸擴孔與交界截面之間為圓弧過渡，從而形成入口端和出口端均為喇叭狀的噴孔，所述漸縮孔的孔口直徑與漸擴孔的孔口直徑相同；

所述噴孔交界截面的位置或位于噴孔中軸線中點、或位于噴孔中軸線中點與出口端孔口即漸擴孔之間的位置。

進一步的技術方案是：所述噴孔入口端之漸縮孔與噴嘴內(nèi)腔之內(nèi)壁之間為圓弧過渡。

其另一技術方案是：一種機車柴油機噴嘴的制造方法，該方法是制造上述一種機車柴油機噴嘴的方法，包括下述步驟：

第一步：確定噴孔交界截面位置

s11．定義常數(shù)k和最佳常數(shù)kp：

s111．設定兩倍噴孔交界截面直徑與噴孔入口端和出口端直徑之和的比值為常數(shù)k，

即：k＝2dmin/din*dout;

其中：dmin為噴孔交界截面直徑，

din為噴孔入口端直徑、即漸縮孔孔口直徑，

dour為噴孔出口端直徑、即漸擴孔孔口直徑；

由于din=dout，常數(shù)k可表達為：k＝dmin/din，或k＝dmin/dout；

s112．設定當噴孔出口端即漸擴孔出口的燃油空化范圍最大、燃油霧化效果最佳時，常數(shù)k的值為最佳常數(shù)kp；

s12．設定默認狀態(tài)：默認噴孔最小截面位于噴孔中軸線中點，設定噴孔交界截面直徑的默認值；

s13．通過模擬分析確定最佳常數(shù)kp：

借助計算機軟件，采用空化模型對噴孔內(nèi)部流場的數(shù)值模擬分析，得到噴孔燃油空化范圍結果，從而得到最佳常數(shù)kp或稱默認狀態(tài)下最佳常數(shù)kp；

s14．根據(jù)噴孔燃油空化范圍結果和與最佳常數(shù)kp對應的默認狀態(tài)，確定噴孔最小截面的位置：

在空化范圍結果為最佳常數(shù)kp時，如果空化范圍正好在噴孔出口端，則噴孔交界截面的位置為默認位置、即位于噴孔中軸線中點；

如果空化范圍不到噴孔出口端，則噴孔交界截面位置沿噴孔中軸線中點向出口端平移，直至燃油空化范圍延伸至噴孔出口端，最終平移的位置即為交界截面位置；

第二步：確定漸縮孔和漸擴孔孔口直徑

根據(jù)步驟s1得到的最佳常數(shù)kp的值得到與之對應的漸縮孔口直徑和漸擴孔孔口直徑，即燃油空化范圍最大、燃油霧化效果最佳時的漸縮孔口直徑和漸擴孔孔口直徑：

din＝dmin/kp、dout＝dmin/kp；

第三步：加工噴孔

s31．在噴嘴本體設定部位加工直徑為交界截面直徑dmin的通孔；

s32．在通孔兩端加工錐孔

s321．采用電火花加工的方法,將噴孔出口端加工成錐孔，錐孔的深度以到達到交界截面位置為限，錐孔張開口向內(nèi)，張開口的直徑控制為dout；

s322．采用電火花加工的方法,將噴孔入口端加工成錐孔，錐孔的深度以到達交界截面位置為限，錐孔張開口向外，張開口的直徑控制為din；

s33．加工漸縮孔、漸擴孔及內(nèi)部圓角：

按100%負載時的最大工作壓力，向噴嘴腔體內(nèi)噴入帶有研磨劑的柴油，使入口端和出口端兩側錐孔成為圓弧過渡的漸縮孔和漸擴孔，內(nèi)部區(qū)域各個連接處自然形成圓弧過渡，得到所要求的機車柴油機噴嘴。

由于采取以上技術方案，相較于傳統(tǒng)等直徑噴孔，本發(fā)明之一種機車柴油機噴嘴及其制造方法具有如下有益效果：

1．本發(fā)明將漸縮型和漸擴型相結合的噴孔模型引入柴油機噴油系統(tǒng)中，方法科學、可靠，使噴孔的截面形狀得到優(yōu)化：最小截面即交界截面作為漸縮孔與漸擴孔的連接區(qū)，噴孔入口端是壓降最為集中劇烈的區(qū)域，采取漸縮孔平滑過渡，而出口端的速度較快，采取漸擴孔平滑過渡，從而得到更均勻更大范圍的油霧，使得在同樣壓差下柴油噴射速度更快，使噴孔內(nèi)的空化效應和液流紊亂都得到增強，產(chǎn)生速度更快體積更小的油滴（噴霧錐角和貫穿距越大，噴射油滴體積更小），從而大大改善和增強噴油的霧化效果；

2．由于噴射速度加快，噴射相同質量的柴油噴射時間將縮短，更有利于柴油的燃燒；

3．由于最小截面即交界截面與漸縮孔和漸擴孔的連接均為圓弧過渡，不僅有利于降低局部湍動能，而且能降低高壓柴油與噴嘴腔體內(nèi)壁的摩擦，從而降低器件的內(nèi)部磨損及振動；

4．噴射速度及噴孔出口處截面壓力分配可更靈活的控制，可根據(jù)噴孔內(nèi)部的流速壓力狀況通過調(diào)整漸擴端的噴孔錐度，得到合適的出口壓力分配及噴射速度。

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明之一種機車柴油機噴嘴的技術特征作進一步的說明。

附圖說明

圖1～圖2為本發(fā)明之一種機車柴油機噴嘴結構示意圖（剖視）：

圖1為主視圖，圖2為圖1之a(chǎn)部放大圖；

圖3～圖4為已有柴油機噴嘴結構示意圖（剖視）：

圖4為主視圖，圖3為圖4之b部放大圖；

圖1～圖2中：

1—噴嘴本體，11—噴孔，111—漸縮孔，112—交界截面，113—漸擴孔；

圖3～圖4中：

2—噴嘴本體，21—等徑圓筒形噴孔。

具體實施方式

實施例一

一種機車柴油機噴嘴，包括噴嘴本體1和噴孔11，所述噴嘴的噴孔入口端孔口為漸縮孔111，噴孔出口端孔口為漸擴孔113，漸縮孔與漸擴孔交界的圓孔橫截面為噴孔孔徑最小的交界截面112，漸縮孔與交界截面之間為圓弧過渡，漸擴孔與交界截面之間為圓弧過渡，從而形成入口端和出口端均為喇叭狀的噴孔，所述漸縮孔的孔口直徑與漸擴孔的孔口直徑相同；

所述噴孔交界截面112的位置或位于噴孔中軸線中點、或位于噴孔中軸線中點與出口端孔口即漸擴孔之間的位置。

所述噴孔入口端之漸縮孔與噴嘴內(nèi)腔之內(nèi)壁之間為圓弧過渡。

實施例二

一種機車柴油機噴嘴的制造方法，該方法是制造實施例一所述一種機車柴油機噴嘴的方法，包括下述步驟：

第一步：確定噴孔交界截面位置

s11．定義常數(shù)k和最佳常數(shù)kp：

s111．設定兩倍噴孔交界截面直徑與噴孔入口端和出口端直徑之和的比值為常數(shù)k，

即：k＝2dmin/din*dout;

其中：dmin為噴孔交界截面直徑，

din為噴孔入口端直徑、即漸縮孔孔口直徑，

dour為噴孔出口端直徑、即漸擴孔孔口直徑；

由于din=dout，常數(shù)k可表達為：k＝dmin/din，或k＝dmin/dout；

s112．設定當噴孔出口端即漸擴孔出口的燃油空化范圍最大、燃油霧化效果最佳時，常數(shù)k的值為最佳常數(shù)kp；

s12．設定默認狀態(tài)：默認噴孔最小截面位于噴孔中軸線中點，設定噴孔交界截面直徑的默認值；

s13．通過模擬分析確定最佳常數(shù)kp：

借助計算機軟件，采用空化模型對噴孔內(nèi)部流場的數(shù)值模擬分析，得到噴孔燃油空化范圍結果，從而得到最佳常數(shù)kp或稱默認狀態(tài)下最佳常數(shù)kp；

s14．根據(jù)噴孔燃油空化范圍結果和與最佳常數(shù)kp對應的默認狀態(tài)，確定噴孔最小截面的位置：

在空化范圍結果為最佳常數(shù)kp時，如果空化范圍正好在噴孔出口端，則噴孔交界截面的位置為默認位置、即位于噴孔中軸線中點；

如果空化范圍不到噴孔出口端，則噴孔交界截面位置沿噴孔中軸線中點向出口端平移，直至燃油空化范圍延伸至噴孔出口端，最終平移的位置即為交界截面位置；

第二步：確定漸縮孔和漸擴孔孔口直徑

根據(jù)步驟s1得到的最佳常數(shù)kp的值得到與之對應的漸縮孔口直徑和漸擴孔孔口直徑，即燃油空化范圍最大、燃油霧化效果最佳時的漸縮孔口直徑和漸擴孔孔口直徑：

din＝dmin/kp、dout＝dmin/kp；

第三步：加工噴孔

s31．在噴嘴本體設定部位加工直徑為交界截面直徑dmin的通孔；

s32．在通孔兩端加工錐孔

s321．采用電火花加工的方法,將噴孔出口端加工成錐孔，錐孔的深度以到達到交界截面位置為限，錐孔張開口向內(nèi)，張開口的直徑控制為dout；

s322．采用電火花加工的方法,將噴孔入口端加工成錐孔，錐孔的深度以到達交界截面位置為限，錐孔張開口向外，張開口的直徑控制為din；

s33．加工漸縮孔、漸擴孔及內(nèi)部圓角：

按100%負載時的最大工作壓力，向噴嘴腔體內(nèi)噴入帶有研磨劑的柴油，使入口端和出口端兩側錐孔成為圓弧過渡的漸縮孔和漸擴孔，內(nèi)部區(qū)域各個連接處自然形成圓弧過渡，得到所要求的機車柴油機噴嘴。

原理：

最佳常數(shù)kp理論上對應空化范圍最大尺寸的噴孔模型，借助計算機軟件，通過多次對噴孔內(nèi)部流場分析，根據(jù)多次數(shù)值模擬燃油空化范圍狀況逼近出最佳常數(shù)kp的值，然后調(diào)整噴孔的尺寸從而得到理想的燃油噴射霧化效果。

注：din為噴孔入口端直徑、即漸縮孔孔口直徑，是指漸縮孔喇叭口最大直徑；dour為噴孔出口端直徑、即漸擴孔孔口直徑，是指漸擴孔喇叭口最大直徑。