(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111261740.7 (22)申请日 2021.10.28 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 何志霞　李琛　郭根苗　管伟　 王健权　白天阳　 (51)Int.Cl. F02M 61/06(2006.01) F02M 61/18(2006.01) F02M 61/16(2006.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种分段式喷油嘴及其优化设计方法 (57)摘要 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MAT LAB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。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 114060192 A 2022.02.18 CN 114060192 A 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Cd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， 其权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114060192 A 2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 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114060192 A 3