飞秒激光高精细加工柴油机喷油嘴倒锥孔法

利用飞秒激光加工热效应小、高精细、对材料无选择性等特点,针对柴油发动机高压共轨系统中关键零件——喷油嘴偶件喷油孔的加工需求,设计了一种利用三光楔扫描的飞秒激光加工装置,并进行了喷油嘴倒锥孔加工工艺研究.采用微孔三座标测量机(测量准确度1.2μm)对倒锥孔尺寸准确度进行检测,通过喷油嘴高压液体流量试验台(测量准确度±0.1%)对批量制孔后的油嘴进行了流量测试,结果表明:所设计装置加工的油嘴性能可以满足欧V排放法规的应用要求,对提升汽车制造业水平及柴油车排放标准具有重要意义.

倒锥形微细喷孔电火花加工研究

高端柴油发动机喷油嘴的微细喷孔要求孔径沿喷射方向逐渐变小形成倒锥形。为实现电火花加工微细倒锥形喷孔,解决倒锥角度高分辨率连续可调、微小锥角顶点的精确定位、无自转微细电极丝推摆动力传递等关键性技术问题,设计研制了一种微细倒锥孔电火花加工用电极丝推摆机构模块,并对该机构模块的推摆径向跳动误差、倒锥角调节误差等性能进行了测试。为验证该机构模块的功能效果,进行了不同倒锥角微细孔加工实验。结果表明:倒锥推摆机构具有倒锥形微细喷孔加工应用的可行性。

多次喷射下压力波动对喷嘴内流及近场喷雾影响试验研究

为研究多频压力波动与喷嘴内流的因果关系以及对近场喷雾的影响机理,采用高速显微成像技术,开展了不同共轨压力下多次喷射过程真实尺寸锥形孔喷嘴可视化试验研究。同时通过高压传感器测量,得到喷嘴入口压力波动数据。研究结果表明:主喷过程喷雾锥角呈靴型趋势,由发展期、转化期、稳定期和衰减期组成,其整体趋势受喷射压力的影响,过程中存在空化形式的转变。预喷和后喷等小油量喷射过程中,存在针阀升程波动导致的不一致性。喷嘴处压力降与循环喷油量水平呈正相关,空化形式的转变影响了压力波动频率和传播速度。其中几何诱导空化形成时,压力呈低频波动,而线空化形成时,产生高频压力波动趋势。

基于石英音叉谐振测头的喷油嘴微锥孔测量

柴油发动机喷油嘴喷油孔具有孔径小和深宽比高等特征,其几何参数对于保证燃油雾化质量、发动机燃烧效率以及降低污染物排放极其重要。基于石英音叉光纤一体式三维谐振测头,提出了喷油嘴微锥孔测量方法。通过测头在谐振状态下受到微力后谐振参数的改变来实现高精度触发定位,从而对具有设计指标的喷油嘴微锥孔进行测量,得出微锥孔的锥角参数。试验结果验证了该测头在微小元器件精密测量方面的有效性。

喷孔锥度和燃油温度对柴油喷嘴内空化流动特性的影响

为弄清喷孔锥度和燃油温度对柴油喷嘴内空化流动特性的影响,阐明喷嘴内气液两相空化流动初生机制,采用背景光高速显微成像技术获得不同锥度系数及燃油温度下简化竖直单孔柴油喷嘴内空化流动及近场喷雾光学图像。结果表明:随着喷射压力增大(0.2~1.0 MPa),柴油喷嘴内燃油逐步从单相流动发展为片空化、线空化、空气倒吸和超空化等多种气液两相空化流态;云空化、线空化和空气倒吸现象的初生强烈依赖于燃油喷射压力,且具有显著的瞬态不稳定性。与圆柱形喷孔相比,渐缩锥度喷孔对各类空化流态具有明显的抑制作用,且锥度系数越大,抑制作用越显著。同时,提高燃油温度(288 K、303 K和323 K)有利于各类空化流态的初生及发展。此外,喷孔内部空化两相流动加剧了燃油射流的不稳定性,促进了射流破碎雾化,有利于增大喷雾锥角。研究为揭示各空化流态特性及其对喷雾特性的影响规律奠定了理论基础。