理论教育 出油阀结构及其减压作用

出油阀结构及其减压作用

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:如图5-24所示为目前应用得较为广泛的等容式出油阀的结构与工作原理。等容式出油阀的优点是结构简单,缺点是对变化工况适应性差。等压式出油阀目前存在的问题是制造成本较高,调试也比较困难,但随着技术的进步,今后的应用范围会越来越广。

出油阀结构及其减压作用

出油阀偶件是喷油泵重要的精密偶件之一,它对控制高压油路的残余压力乃至整个系统的喷油过程都有重要作用,按其工作原理可以分为等容式与等压式两种。

如图5-24所示为目前应用得较为广泛的等容式出油阀的结构与工作原理。供油时出油阀打开(图5-24a),当柱塞有效行程结束,回油孔打开时,高压腔内压力下降,出油阀在弹簧与油压作用下开始落座(图5-24b),由于出油阀上有一个直径为d的圆柱减压带,在它从开始进入座孔至锥面完全落座(图5-24c)的过程中,还要下降一段距离h,这样当减压带隔断柱塞顶部高压腔与高压油管以后,还给高压油路让出一个ΔVd2h/4的减压容积,从而使高压油路中的压力迅速下降,以保证喷油嘴迅速关闭并防止由于压力波来回反射叠加而产生的二次喷射现象。

减压容积的大小可以按下式估算,但最终的数值应当通过与柴油机的仔细配试来确定,即

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式中的ΔV1及其以后等式各项符号的说明见式(5-4)。

等容式出油阀的优点是结构简单,缺点是对变化工况适应性差。因为柴油机在高速大负荷时,油管压力较高,为了防止二次喷射,需要较大的减压容积,但在低速小负荷时,油管压力较低,只需要较小的减压容积,因此固定的减压容积很难同时兼顾两方面的要求,若匹配不当,在高速大负荷时,可能会因减压不够产生二次喷射现象,而在低速小负荷时,又常可能因减压过度,产生负压(真空),形成气泡而引起“气穴(Cavitation)”现象,从而造成机器运转不稳,甚至引起零件的穴蚀损坏。

为了克服上述缺点,又研制了一种阻尼式出油阀(图5-25a),它是在等容式出油阀上部加装一个阻尼阀构成的,其工作原理是:在压油过程中,阻尼阀在高压油的作用下打开,阻尼孔不起作用,而在回油过程中,阻尼阀落座,用阻尼孔控制燃油的回流。通过选用合适的阻尼孔直径dv,可以兼顾高、低速性能的要求,即既防止高速大负荷时的二次喷射,又避免了低速小负荷时喷油不稳定现象的出现(图5-25b)。

随着柴油机喷油压力的不断提高,等容式出油阀已逐渐不能适应,因此需要采用等压式出油阀,其结构如图5-26所示:钢球7在弹簧5的作用下关闭节流孔8,从而在出油阀芯2上构成一个小的单向阀(减压阀),它在供油过程中其不起作用,而在回油过程中则打开并在弹簧5的控制下使高压油路保持为一定的残余压力,若能通过细致的匹配工作,选择合适的节流孔尺寸与等压阀的弹簧刚度,就可以控制高压油路中的残余压力大小并使其保持稳定,从而避免了等容出油阀存在的问题,保证燃料供给系统在各种工况下的正常工作。等压式出油阀目前存在的问题是制造成本较高,调试也比较困难,但随着技术的进步,今后的应用范围会越来越广。

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图5-25 阻尼出油阀及其效果实例(www.daowen.com)

a)结构简图 b)效果实例1—阻尼阀 2—等容式出油阀dv—阻尼阀小孔直径

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图5-26 等压式出油阀

1—出油阀座 2—出油阀芯 3—出油阀弹簧 4—减容器 5—等压阀弹簧 6—弹簧座 7—钢球 8—节流孔

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图5-27 常用柴油机传统直列泵的速度特性

实线1—柴油机充量系数 实线2—柴油机扭矩曲线 实线3—喷油泵速度特性(外特性)实线 4—喷油泵速度特性(部分负荷特性)虚线 5—对喷油泵外特性期望的校正值

在出油阀与主机的匹配过程中,除了要对等容阀的减压容积,阻尼阀和等压阀的节流孔尺寸,以及各种主阀与副阀的弹簧刚度进行仔细调试以外,还要注意出油阀密封座面与导向侧面的加工精度,以保证出油阀的密封与良好的卸压效果。

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