專利名稱：一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)和直噴式分層燃燒汽油機(jī)中的燃燒過程均屬于噴霧燃燒，燃油與空氣之間的混合是控制燃燒過程的重要因素。燃油噴霧的質(zhì)量直接決定了混合氣形成的質(zhì)量。從這個(gè)意義上說，燃油的噴射霧化是影響內(nèi)燃機(jī)燃燒過程及其性能的決定性因素。
內(nèi)燃機(jī)的噴霧具有如此重要的意義，但由于是一個(gè)瞬態(tài)不穩(wěn)定氣液兩相流過程，其中包含著極為復(fù)雜的動(dòng)量、能量的交換及傳熱、傳質(zhì)的過程。傳統(tǒng)的改善燃油霧化的質(zhì)量的方法為高壓噴射。雖然高壓噴射可以改善霧化質(zhì)量，但它對機(jī)械元件的強(qiáng)度要求較高，且密封問題，也成了制約高壓噴射的一個(gè)因素。
根據(jù)線性不穩(wěn)定性理論，對于一個(gè)射流系統(tǒng)，不同的波長及頻率的初始擾動(dòng)所形成的表面波的發(fā)展速度是不同的。但該射流系統(tǒng)存在一個(gè)最不穩(wěn)定的，即增長最快的擾動(dòng)。這為改善燃油霧化質(zhì)量提供了一個(gè)新的途徑。找到最不穩(wěn)定的擾動(dòng)頻率，以該頻率或其附近的頻率對射流進(jìn)行激勵(lì)。從而在低噴射壓力下，通過對液體射流的激勵(lì)，達(dá)到改善液體霧化質(zhì)量，并最終應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)噴霧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足之處，提供一種在低噴射壓力下，通過對液體射流的激勵(lì)，達(dá)到改善液體霧化質(zhì)量的一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法，它包括以下步驟(a)根據(jù)理論計(jì)算得出液體射流霧化所需的最不穩(wěn)定頻率范圍；
(b)選取固有頻率等于所述的(a)所需的最不穩(wěn)定頻率的且振動(dòng)模式為剪切振動(dòng)模式的壓電陶瓷；(c)在所述的壓電陶瓷上施加相應(yīng)的電壓對其進(jìn)行自激勵(lì)從而使其與射流形成共振。
本發(fā)明裝置操作簡單，在低噴射壓力下，通過對液體射流的激勵(lì)，就可以改善液體霧化質(zhì)量。


附圖為實(shí)施本發(fā)明一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法采用的噴嘴示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作以詳細(xì)描述。
本發(fā)明的一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法，它包括以下步驟根據(jù)理論計(jì)算得出液體射流霧化所需的最不穩(wěn)定頻率；選取固有頻率等于所需的最不穩(wěn)定頻率的壓電陶瓷；在所述的壓電陶瓷上施加相應(yīng)的電壓對其進(jìn)行自激勵(lì)從而使其與射流形成共振。所述的壓電陶瓷的厚度根據(jù)壓電振子的機(jī)械和電學(xué)特性，結(jié)合所需提供的激勵(lì)頻率獲得。為配合噴嘴的適用，所述的壓電陶瓷的形狀最好為圓片形，所提供的振動(dòng)模式應(yīng)為剪切振動(dòng)模式。
如附圖所示的一種采用本發(fā)明方法所使用的噴嘴，它依次連接有上噴嘴體1、上連接層5、絕緣體2、下連接層5、下噴嘴體7、導(dǎo)電層6、壓電陶瓷3，所述的壓電振子連接有正、負(fù)極導(dǎo)線4，在所述的上噴嘴體、上連接層、絕緣體、下連接層、下噴嘴體、導(dǎo)電層、壓電振子的中間開有階梯型圓孔，所述的階梯型圓孔的小孔部分設(shè)置在所述壓電振子一側(cè)。所述的上、下連接層為丙烯酸脂膠，以保證較大的黏結(jié)強(qiáng)度；所述的絕緣層為有機(jī)玻璃，為了使振子與上噴嘴體絕緣，起保護(hù)作用；所述的導(dǎo)電層為高性能的銀基導(dǎo)電層以利于電極的取出。
本發(fā)明方法的工作原理為利用在高頻電信號的激勵(lì)下，壓電振子產(chǎn)生了相應(yīng)頻率的高頻機(jī)械振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)所產(chǎn)生的激勵(lì)可使噴霧系統(tǒng)的破碎處于受激破碎的狀態(tài)，當(dāng)壓電振子的頻率和液體噴霧系統(tǒng)的最大不穩(wěn)定頻率相匹配時(shí)，液體破碎可獲得較佳的破碎效果，霧化質(zhì)量得到改善。
實(shí)施例1根據(jù)理論計(jì)算得出水射流在一定射流條件下破碎的最不穩(wěn)定頻率約為600kHz，選取厚度為1.0毫米，固有頻率等于577kHz的剪切模式振動(dòng)的壓電陶瓷噴嘴，在所述的壓電陶瓷上施加相應(yīng)的電壓45V，對其進(jìn)行自激勵(lì)從而使其與射流形成共振。測試效果為射流破碎的霧化錐角可由約2.5°增加為約6.0°，霧化質(zhì)量得到改善。
實(shí)施例2根據(jù)理論計(jì)算得出酒精射流在一定射流條件下破碎的最不穩(wěn)定頻率約為500kHz，選取厚度為2.0毫米，固有頻率等于459kHz的剪切模式振動(dòng)的壓電陶瓷噴嘴，在所述的壓電陶瓷上施加相應(yīng)的電壓45V，對其進(jìn)行自激勵(lì)從而使其與射流形成共振。測試效果為射流破碎的霧化錐角可由約3.0°增加為約9.8°，霧化質(zhì)量得到改善。
實(shí)施例3根據(jù)理論計(jì)算得出柴油射流在一定射流條件下破碎的最不穩(wěn)定頻率約為600kHz，選取厚度為1.0毫米，固有頻率等于577khz的剪切模式振動(dòng)的壓電陶瓷噴嘴，在所述的壓電陶瓷上施加相應(yīng)的電壓45V，對其進(jìn)行自激勵(lì)從而使其與射流形成共振。測試效果為射流破碎的霧化錐角可由約2.2 °增加為約5.1°，霧化質(zhì)量得到改善。
權(quán)利要求
1.一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法，其特征在于它包括以下步驟(a)根據(jù)理論計(jì)算得出液體射流霧化所需的最不穩(wěn)定頻率；(b)選取固有頻率等于所述的(a)所需的最不穩(wěn)定頻率的且振動(dòng)模式為剪切振動(dòng)模式的壓電陶瓷；(c)在所述的壓電陶瓷上施加相應(yīng)的電壓對其進(jìn)行自激勵(lì)從而使其與射流形成共振。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法，其特征在于所述的壓電陶瓷的形狀為圓片形。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于改善液體霧化質(zhì)量的方法，它包括以下步驟(a)根據(jù)理論計(jì)算得出液體射流霧化所需的最不穩(wěn)定頻率范圍；(b)選取固有頻率等于所述的(a)所需的最不穩(wěn)定頻率的且振動(dòng)模式為剪切振動(dòng)模式的壓電陶瓷；(c)在所述的壓電陶瓷上施加相應(yīng)的電壓對其進(jìn)行自激勵(lì)從而使其與射流形成共振。本發(fā)明裝置操作簡單，在低噴射壓力下，通過對液體射流的激勵(lì)，就可以改善液體霧化質(zhì)量。
文檔編號F02M59/46GK1987084SQ20061013003
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者杜青, 楊延相, 劉寧, 尹君 申請人:天津內(nèi)燃機(jī)研究所