出油阀是一个单向阀,在弹簧压力作用下,阀上部圆锥面与阀座严密配合,其作用是在停供时,将
高压油管与柱塞上端空腔隔绝,防止高压油管内的油倒流入喷油泵内。
简介
出油阀是汽车上的部件之一,出油阀的下部呈十字断面,既能导向,又能通过柴油。出油阀的锥面下有一个小的圆柱面,称为减压环带,其作用是在供油终了时,使
高压油管内的油压迅速下降,避免喷孔处产生滴油现象。当环带落入阀座内时则使上方容积很快增大,压力迅速减小,停喷迅速。 工作时,在喷油泵凸轮轴上的凸轮与柱塞
弹簧的作用下,迫使柱塞作上、下往复运动,从而完成
泵油任务,泵油过程可分为进油-供油-回油三个阶段。
作用
(1)防止喷油前滴油,提高喷射速度:
喷油泵供油时,待油压高于出油阀弹簧的预紧力和高压油管内的残余压力后,出油阀升起,其密封锥面离开阀座。必须等到出油阀上的减压带完全离开阀座的导向孔时,泵油室的燃油才能进入高压油管。
(2)防止喷油后滴油,提高关闭速度:停止供油时,出油阀减压带的下沿一进入导管时,
高压油管与泵室的通路便被切断。当出油阀完全座落后下降了一距离h,因而高压油管的容积得到增大,使油压迅速地下降1MPa~2MPa,断油迅速干脆,防止了因油压的波动和“管缩油涨”而产生喷后滴油。
(3)防止燃油倒流,使高压油管内保持一定的残余压力。
发展简史
出油阀是喷油泵内精密偶件之一,在喷油过程中担负着重要任务对控制高压系统的残余压力、喷油时刻、喷油规律、速度特性等都起着关键作用。
1894年 鲁道尔夫·狄塞尔柴油机首次采用了燃料泵直喷装置。20世纪90年代诞生了高压喷射技术,当时英国人圆满地解决了当时作为主要课题的燃油计量、密封、输送和分配问题。而这种系统的主要特征就是采用了一个止回阀单向阀,以此使稳定和均匀的喷射成为可能。 但当在发动机转速较高和喷油量较大的情况下使用这种阀会增加二次喷射的倾向,并促使炭烟形成。造成压力波动的原因是喷油嘴端正向 压力波的反射而且随转速与负荷的增加而加重。之后由瑞典的公司通 过采用一个减压式出油阀将这一问题解决。当供油结束时使喷油系高压容积扩大,一个固定容积从而使压力下降。
由于以后发展的燃烧过程要求有更高的喷油压力,所以又产生了一个新的问题—— 穴蚀。为获得安全无二次喷射,这种只能在一个工况点上获得最佳效果的等容出油阀通常需要一个很大的减压容积,这样就会在喷油嘴、喷油管和喷油器体中产生空穴。由反射或是供油压力波冲击性填补这些空穴就会引起众所周知的材料破坏。
1954年美国人建议采用等容出油阀附加所谓的回流节流阀或称为减压阻尼器的组合阀以防止严重的穴蚀损害和增加无二次喷射的安全性。 这就是仍被广泛使用的标准出油阀。此后,为适应柴油机技术进步的需要,又出现了其它一些阀型。
常见类型
等容出油阀
等容出油阀结构简单,使用可靠性好,在我国内燃机中得到广泛应用。它最主要的特点是在密封座面下有一圈减压带并由座面密封带与减压带共同形成了一个减压容积。当柱塞有效行程结束,回油孔打开,高压腔内油压下降,出油阀在弹簧及油管压力的作用下开始落座,给整个高压系统让出一个相当于减压容积的空间,使高压系统内压力能迅速下降,从而防止了二次喷射的产生。由于它的减压容积固定不变因此称为等容出油阀。
这种出油阀虽能降压但缺乏应变能力,通常在高速大负荷时油管压力高,要求较大的减压容积,而低速小负荷时只要很小的减压容积。这样在高速大负荷时常会因减压不够而产生二次喷射,在低速小负荷时又常因减压过度而产生负压真空形成气泡,严重时引起
穴蚀。
等压出油阀
等压出油阀的结构特点是在出油阀芯内装上一组由等压阀和弹簧等零件组成的单向阀。供油时整个出油阀开启,供油结束后出油阀关闭,这时如果油管压力大于单向阀开启压力,将克服弹簧力的作用打开等压阀使油管压力降低,如果油管压力低于单向阀开启压力,则在弹簧力的作用下关闭等压阀。这样在各种工况下供油结束后的残余压力能自动调节,并保持在高于大气压的某一水平上,因此称它为等压出油 阀。
阻尼出油阀
阻尼出油阀通常是在等容出油阀上装一
阻尼阀,其上开有一节流小孔。供油时出油阀打开后,阻尼阀克服弹簧力升起,燃油可不受阻碍地进入高压油管。供油结束,柱塞高压腔内压力降低,在阻尼弹簧的作用下阻尼阀在出油阀落座前迅速关闭,只有阻尼阀中节流小孔通油。由于小孔的节流作用,出油阀的落座速度减慢,并能延缓压力的下降速度,这样可以防止气泡产生减少穴蚀,同时由于小孔节流的影响使反射波受阻而衰减,因此又有防止二次喷射的作用。阻尼出油阀结构简单,但高压油管中残余压力仍随工况变化,高喷射压力下变工况的稳定性较等压出油阀差。
缓冲出油阀
缓冲出油阀是将传统的出油阀设计成上下两个部分,上部是一个用于卸载的凸缘,下部则是出油阀锥体和用于缓冲的凸缘,两凸缘与导向孔之间均有间隙,上下凸缘同时起作用。在出油阀落座之前卸载凸缘进入导向孔之后的这段时间内,阀体腔内的燃油处于一定程度的密封状态,燃油的排泄只能通过上下两个凸缘的间隙进行,这就减缓了出油阀的落座速度缓和了喷射后期的压力波动,有利于防止二次喷射及穴蚀的产生。
缓冲出油阀除有与阻尼出油阀相同的缺点外,由于上下两个缓冲凸缘的作用,喷油系统的压力变化及针阀升程相对于等压出油阀均有一个延迟,动态响应较等压出油阀差一些。
孔板式出油阀
孔板式出油阀是根据前苏联涡轮增压
柴油机单体泵方案研制的,其高压油管可直接接到出油阀壳体,显著减小了高压腔的容积。供油停止、出油阀落座期间高压油管与柱塞腔经节流孔连通。这两种出油阀结构及机理有相似之处都是通过节流孔控制,卸载时的燃油流动防止出油阀落座后产生气泡并使反射波衰减,同时利用小孔节流控制出油阀落座速度,缓和液力冲击,从而减少二次喷射和穴蚀的倾向。 影响它们工作性能 的主要结构参数是节流孔径和出油阀的升程。另外,这两种阀都没有出油阀弹簧又同属非精密件,所以工作可靠性好,使用寿命也较长。
节流式出油阀
阀体、出油阀弹簧及弹簧座都由一只减容器代替。设计原则是从喷油嘴反射的压力波通过节流后使再次反射回去的波幅减小,使针阀不至于再次开启,并且利用这一点使高压油路在允许的最小减压容积范围内实现减压。在供油间歇期间,高压油管内压力与低压油腔压力通过节流孔保持平衡减弱或消除二次喷射及穴蚀现象的产生。这种节流阀的突出优点在于,在不增加喷油泵凸轮传动机构负荷的情况下能达到明显提高喷油压力的目的。
改进措施
1、采用原出油阀的结构尺寸在小端铣六方,将锁紧螺帽一端车出一个环形槽,预留焊接空腔。设计一个压帽,左侧留有六方可使用扳手 紧固,右侧边缘正好进入内六方滑动套预留槽,目的是为防止进出泵筒时发生碰刮。
2、设计一个内外六方的滑动固定套,内六方滑动固定套外部铣出六方,以保证有足够出油通道。内六方与固定螺帽外六方、出油阀小端外六方相等。在连接时,先将压帽拧入抽油拉杆,再将锁紧螺帽装上调整到预定位置后施焊形成固定螺帽,内六方滑动固定套推入后,将出油阀拧入,再将内六方滑动固定套套入出油阀六方和固定螺帽六方,此时出油阀六方和固定螺帽六方正好对齐,这是在预定位置调整好的。内六方滑动固定套套入六方体后形成周向固定,最后将压帽退回拧入压紧,靠固定
螺帽的不动面摩擦锁紧,压帽外缘限定内六方滑套的轴套的轴向位置,从而形成牢靠锁定。
3、将出油阀与柱塞连接由原固定式接头设计为活动式接头,该活动接头由左右接头和卡瓦式接箍组成,卡瓦式接箍将左右接头连接后,左右接头均可自由转动。当柱塞与泵筒发生卡阻后,不能自由转动时, 该活动接头可自由转动,从而保证了螺纹的有效连接,并不会发生松退现象。新结构设计的特点是:结构简单、可靠,不改变工作结构参数,工作不受影响,可反复拆装,加工制作简单,便于现场装配。