一种分段式喷油嘴及其优化设计方法与流程

技术特征：
1.一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴，其特征在于，包括针阀、针阀体和扰流环套，所述针阀和针阀体同轴配合，且针阀位于针阀体内部；在针阀体的下端部设置光滑外环面，光滑外环面的上边沿处加工有外螺纹，在光滑外环面(121)上沿周向均匀设置喷油孔(124)，喷油孔(124)与针阀体(12)内部连通；在针阀体(12)的外部套装扰流环套(13)，扰流环套(13)内部设有阶梯孔，且自上往下，第一阶孔内侧开设有内螺纹(131)，内螺纹(131)与针阀体(12)的外螺纹(123)相配合；第二阶孔为光滑内环面(133)，与针阀体(12)的光滑外环面(121)相配合；第二阶孔的壁面为环套外壁面(135)，在环套外壁面(135)上沿周向设置与喷油孔(124)对应的阶梯孔，环套外壁面(135)上的阶梯孔由内向外分别是扰流凹腔(132)和喇叭口(134)，且喷油孔(124)和与该喷油孔(124)对应的扰流凹腔(132)、喇叭口(134)三者保持同轴设置。2.根据权利要求1所述的一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴，其特征在于，所述喷油孔由内向外设置为渐缩孔型，喷油孔(124)的入口端部流道呈流线型且和针阀体的内壁面光滑过渡。3.根据权利要求1所述的一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴，其特征在于，所述扰流环套的喇叭口由内向外设置为渐扩孔型。4.根据权利要求1所述的一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴，其特征在于，所述扰流凹腔的孔径大于喷油孔和喇叭口的最小孔径，所述喷油孔和喇叭口的最小孔径相同。5.根据权利要求1所述的一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴，其特征在于，喷油孔的数量至少为1个，所述扰流凹腔、喇叭口和喷油孔具有相同的数量。6.根据权利要求1所述的一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴，其特征在于，所述扰流环套的环套外壁面外形平整，且与喷油孔、扰流凹腔、喇叭口的轴线相垂直。7.根据权利要求1所述的一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴，其特征在于，所述喷油嘴的材质为钢铁、蓝宝石、有机玻璃、聚碳酸酯。8.一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：基于权利要求1所述分段式喷油嘴，设计并搭建高压共轨透明喷嘴内部流动及喷雾可视化试验系统；步骤2：基于某型常规喷油器，提取分段式喷嘴结构设计的关键因素、水平和指标；所述分段式喷嘴结构设计的关键因素均进行无量纲化，所述无量纲化的关键因素为：扰流凹腔相对位置l2/l、扰流凹腔孔径比d2/d1、扰流凹腔孔长比l1/l、入口圆角半径比2r/d1和喇叭口出口孔径比d3/d1；上述五个关键因素所取的水平分别为：0.1-0.4、0.05-0.2、1.4-2、1.5-3和0.1-1.5；所述分段式喷嘴结构设计所取评价指标为：流量系数c
d
和喷雾锥角α；步骤3：根据正交试验表确定实验方案，进行可视化实验并对数据进行敏感性分析；步骤4：基于matlab建立并训练bp神经网络模型；步骤5：利用bp神经网络模型求最优解组合及多指标权重系数并验证。9.根据权利要求1所述的一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴的优化设计方法，其特征在于，所述正交试验因素数大于等于3，指标数大于等于1，所述bp神经网络模型输入层的节点数与因素数相同，所述bp神经网络模型输出层的节点数与指标数相同。10.根据权利要求1所述的一种用于燃油喷射系统的分段式喷油嘴的优化设计方法，其
特征在于，建立所述分段式喷嘴结构综合评价函数时，采用线性加权法对不同评价指标进行权衡与协调，所述线性加权法的权重系数为：流量系数的权重系数为0.7，喷雾锥角的权重系数为0.3。

技术总结
本发明公开了一种分段式喷油嘴及其优化设计方法，喷油嘴包括针阀、针阀体和扰流环套，针阀与针阀体同轴配合且位于针阀体内部；针阀体设置周向均匀分布的喷油孔，扰流环套设置扰流凹腔和喇叭口，扰流凹腔、喇叭口与喷油孔同轴分布且数量相同；扰流环套与针阀体螺纹连接，相邻边界形状一致且紧密配合，此结构可同时增强喷油嘴流通性能及雾化性能。基于该分段式喷油嘴，本发明通过搭建透明喷油嘴内流及喷雾可视化实验台；提取分段式喷嘴结构设计的因素、水平和指标，基于正交试验设计进行实验并对数据进行敏感性分析；基于MATLAB建立并训练BP神经网络模型，利用此模型求取最优解组合及多指标权重系数，通过可视化实验验证结果的正确性，完成对喷油嘴设计的优化。完成对喷油嘴设计的优化。完成对喷油嘴设计的优化。


技术研发人员：何志霞 李琛 郭根苗 管伟 王健权 白天阳
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2021.10.28
技术公布日：2022/2/18