[科普中國]-出油閥

簡介出油閥是汽車上的部件之一，出油閥的下部呈十字斷面，既能導(dǎo)向，又能通過柴油。出油閥的錐面下有一個小的圓柱面，稱為減壓環(huán)帶，其作用是在供油終了時，使高壓油管內(nèi)的油壓迅速下降，避免噴孔處產(chǎn)生滴油現(xiàn)象。當(dāng)環(huán)帶落入閥座內(nèi)時則使上方容積很快增大，壓力迅速減小，停噴迅速。 工作時，在噴油泵凸輪軸上的凸輪與柱塞彈簧的作用下，迫使柱塞作上、下往復(fù)運動，從而完成泵油任務(wù)，泵油過程可分為進油-供油-回油三個階段。

作用（1）防止噴油前滴油，提高噴射速度：噴油泵供油時，待油壓高于出油閥彈簧的預(yù)緊力和高壓油管內(nèi)的殘余壓力后，出油閥升起，其密封錐面離開閥座。必須等到出油閥上的減壓帶完全離開閥座的導(dǎo)向孔時，泵油室的燃油才能進入高壓油管。

（2）防止噴油后滴油，提高關(guān)閉速度：停止供油時，出油閥減壓帶的下沿一進入導(dǎo)管時，高壓油管與泵室的通路便被切斷。當(dāng)出油閥完全座落后下降了一距離h，因而高壓油管的容積得到增大，使油壓迅速地下降1MPa～2MPa，斷油迅速干脆，防止了因油壓的波動和“管縮油漲”而產(chǎn)生噴后滴油。

（3）防止燃油倒流，使高壓油管內(nèi)保持一定的殘余壓力。1

發(fā)展簡史出油閥是噴油泵內(nèi)精密偶件之一，在噴油過程中擔(dān)負著重要任務(wù)對控制高壓系統(tǒng)的殘余壓力、噴油時刻、噴油規(guī)律、速度特性等都起著關(guān)鍵作用。

1894年 魯?shù)罓柗颉さ胰麪柌裼蜋C首次采用了燃料泵直噴裝置。20世紀90年代誕生了高壓噴射技術(shù)，當(dāng)時英國人圓滿地解決了當(dāng)時作為主要課題的燃油計量、密封、輸送和分配問題。而這種系統(tǒng)的主要特征就是采用了一個止回閥單向閥，以此使穩(wěn)定和均勻的噴射成為可能。 但當(dāng)在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高和噴油量較大的情況下使用這種閥會增加二次噴射的傾向，并促使炭煙形成。造成壓力波動的原因是噴油嘴端正向 壓力波的反射而且隨轉(zhuǎn)速與負荷的增加而加重。之后由瑞典的公司通 過采用一個減壓式出油閥將這一問題解決。當(dāng)供油結(jié)束時使噴油系高壓容積擴大，一個固定容積從而使壓力下降。

由于以后發(fā)展的燃燒過程要求有更高的噴油壓力，所以又產(chǎn)生了一個新的問題—— 穴蝕。為獲得安全無二次噴射，這種只能在一個工況點上獲得最佳效果的等容出油閥通常需要一個很大的減壓容積，這樣就會在噴油嘴、噴油管和噴油器體中產(chǎn)生空穴。由反射或是供油壓力波沖擊性填補這些空穴就會引起眾所周知的材料破壞。

1954年美國人建議采用等容出油閥附加所謂的回流節(jié)流閥或稱為減壓阻尼器的組合閥以防止嚴重的穴蝕損害和增加無二次噴射的安全性。 這就是仍被廣泛使用的標準出油閥。此后，為適應(yīng)柴油機技術(shù)進步的需要，又出現(xiàn)了其它一些閥型。23

常見類型等容出油閥等容出油閥結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠性好，在我國內(nèi)燃機中得到廣泛應(yīng)用。它最主要的特點是在密封座面下有一圈減壓帶并由座面密封帶與減壓帶共同形成了一個減壓容積。當(dāng)柱塞有效行程結(jié)束，回油孔打開，高壓腔內(nèi)油壓下降，出油閥在彈簧及油管壓力的作用下開始落座，給整個高壓系統(tǒng)讓出一個相當(dāng)于減壓容積的空間，使高壓系統(tǒng)內(nèi)壓力能迅速下降，從而防止了二次噴射的產(chǎn)生。由于它的減壓容積固定不變因此稱為等容出油閥。

這種出油閥雖能降壓但缺乏應(yīng)變能力，通常在高速大負荷時油管壓力高，要求較大的減壓容積，而低速小負荷時只要很小的減壓容積。這樣在高速大負荷時常會因減壓不夠而產(chǎn)生二次噴射，在低速小負荷時又常因減壓過度而產(chǎn)生負壓真空形成氣泡，嚴重時引起穴蝕。

等壓出油閥等壓出油閥的結(jié)構(gòu)特點是在出油閥芯內(nèi)裝上一組由等壓閥和彈簧等零件組成的單向閥。供油時整個出油閥開啟，供油結(jié)束后出油閥關(guān)閉，這時如果油管壓力大于單向閥開啟壓力，將克服彈簧力的作用打開等壓閥使油管壓力降低，如果油管壓力低于單向閥開啟壓力，則在彈簧力的作用下關(guān)閉等壓閥。這樣在各種工況下供油結(jié)束后的殘余壓力能自動調(diào)節(jié)，并保持在高于大氣壓的某一水平上，因此稱它為等壓出油 閥。

阻尼出油閥阻尼出油閥通常是在等容出油閥上裝一阻尼閥，其上開有一節(jié)流小孔。供油時出油閥打開后，阻尼閥克服彈簧力升起，燃油可不受阻礙地進入高壓油管。供油結(jié)束，柱塞高壓腔內(nèi)壓力降低，在阻尼彈簧的作用下阻尼閥在出油閥落座前迅速關(guān)閉，只有阻尼閥中節(jié)流小孔通油。由于小孔的節(jié)流作用，出油閥的落座速度減慢，并能延緩壓力的下降速度，這樣可以防止氣泡產(chǎn)生減少穴蝕，同時由于小孔節(jié)流的影響使反射波受阻而衰減，因此又有防止二次噴射的作用。阻尼出油閥結(jié)構(gòu)簡單，但高壓油管中殘余壓力仍隨工況變化，高噴射壓力下變工況的穩(wěn)定性較等壓出油閥差。

緩沖出油閥緩沖出油閥是將傳統(tǒng)的出油閥設(shè)計成上下兩個部分，上部是一個用于卸載的凸緣，下部則是出油閥錐體和用于緩沖的凸緣，兩凸緣與導(dǎo)向孔之間均有間隙，上下凸緣同時起作用。在出油閥落座之前卸載凸緣進入導(dǎo)向孔之后的這段時間內(nèi)，閥體腔內(nèi)的燃油處于一定程度的密封狀態(tài)，燃油的排泄只能通過上下兩個凸緣的間隙進行，這就減緩了出油閥的落座速度緩和了噴射后期的壓力波動，有利于防止二次噴射及穴蝕的產(chǎn)生。

緩沖出油閥除有與阻尼出油閥相同的缺點外，由于上下兩個緩沖凸緣的作用，噴油系統(tǒng)的壓力變化及針閥升程相對于等壓出油閥均有一個延遲，動態(tài)響應(yīng)較等壓出油閥差一些。

孔板式出油閥孔板式出油閥是根據(jù)前蘇聯(lián)渦輪增壓柴油機單體泵方案研制的，其高壓油管可直接接到出油閥殼體，顯著減小了高壓腔的容積。供油停止、出油閥落座期間高壓油管與柱塞腔經(jīng)節(jié)流孔連通。這兩種出油閥結(jié)構(gòu)及機理有相似之處都是通過節(jié)流孔控制，卸載時的燃油流動防止出油閥落座后產(chǎn)生氣泡并使反射波衰減，同時利用小孔節(jié)流控制出油閥落座速度，緩和液力沖擊，從而減少二次噴射和穴蝕的傾向。 影響它們工作性能 的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是節(jié)流孔徑和出油閥的升程。另外，這兩種閥都沒有出油閥彈簧又同屬非精密件，所以工作可靠性好，使用壽命也較長。

節(jié)流式出油閥閥體、出油閥彈簧及彈簧座都由一只減容器代替。設(shè)計原則是從噴油嘴反射的壓力波通過節(jié)流后使再次反射回去的波幅減小，使針閥不至于再次開啟，并且利用這一點使高壓油路在允許的最小減壓容積范圍內(nèi)實現(xiàn)減壓。在供油間歇期間，高壓油管內(nèi)壓力與低壓油腔壓力通過節(jié)流孔保持平衡減弱或消除二次噴射及穴蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種節(jié)流閥的突出優(yōu)點在于，在不增加噴油泵凸輪傳動機構(gòu)負荷的情況下能達到明顯提高噴油壓力的目的。3

改進措施1、采用原出油閥的結(jié)構(gòu)尺寸在小端銑六方，將鎖緊螺帽一端車出一個環(huán)形槽，預(yù)留焊接空腔。設(shè)計一個壓帽，左側(cè)留有六方可使用扳手 緊固，右側(cè)邊緣正好進入內(nèi)六方滑動套預(yù)留槽，目的是為防止進出泵筒時發(fā)生碰刮。

2、設(shè)計一個內(nèi)外六方的滑動固定套，內(nèi)六方滑動固定套外部銑出六方，以保證有足夠出油通道。內(nèi)六方與固定螺帽外六方、出油閥小端外六方相等。在連接時，先將壓帽擰入抽油拉桿，再將鎖緊螺帽裝上調(diào)整到預(yù)定位置后施焊形成固定螺帽，內(nèi)六方滑動固定套推入后，將出油閥擰入，再將內(nèi)六方滑動固定套套入出油閥六方和固定螺帽六方，此時出油閥六方和固定螺帽六方正好對齊，這是在預(yù)定位置調(diào)整好的。內(nèi)六方滑動固定套套入六方體后形成周向固定，最后將壓帽退回擰入壓緊，靠固定螺帽的不動面摩擦鎖緊，壓帽外緣限定內(nèi)六方滑套的軸套的軸向位置，從而形成牢靠鎖定。

3、將出油閥與柱塞連接由原固定式接頭設(shè)計為活動式接頭，該活動接頭由左右接頭和卡瓦式接箍組成，卡瓦式接箍將左右接頭連接后，左右接頭均可自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)柱塞與泵筒發(fā)生卡阻后，不能自由轉(zhuǎn)動時， 該活動接頭可自由轉(zhuǎn)動，從而保證了螺紋的有效連接，并不會發(fā)生松退現(xiàn)象。新結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點是：結(jié)構(gòu)簡單、可靠，不改變工作結(jié)構(gòu)參數(shù)，工作不受影響，可反復(fù)拆裝，加工制作簡單，便于現(xiàn)場裝配。4