MAN-ME型主機(jī)FIVA閥的控制及動(dòng)作原理

1、MAN-ME型主機(jī)FIVA閥的控制及動(dòng)作原理2016-08-21張?jiān)讫堦P(guān)注機(jī)務(wù)之家，和全國1000個(gè)機(jī)務(wù)照顧您的船：chuanbojiwu前言：本文為上海船舶機(jī)務(wù)技術(shù)聯(lián)合會(huì)擬于9月中旬舉辦的機(jī)務(wù)大講堂電噴機(jī)主題之一，作者張?jiān)讫?，上海遠(yuǎn)洋運(yùn)輸有限公司，安監(jiān)部，機(jī)務(wù)監(jiān)督。文章由上海船舶機(jī)務(wù)技術(shù)聯(lián)合會(huì)推薦。此文旨在引起大家的探討，以為大講堂提供更多探討內(nèi)容。摘要:本文從機(jī)、電、控三位合一的角度，對ME機(jī)FIVA閥的作用、原理、控制、動(dòng)作，進(jìn)行全面的敘述。立足于機(jī)艙管理的實(shí)踐，重點(diǎn)介紹FIVA閥管理要點(diǎn)。關(guān)鍵詞:FIVA閥導(dǎo)閥主閥電流值非對稱結(jié)構(gòu)液壓彈簧比例電磁閥油門控制初始開閥1導(dǎo)語FIVA閥的全稱

2、FuelInjectionValveActivation。在ME型柴油機(jī)上，以FIVA閥的動(dòng)作，取代了MC機(jī)型的凸輪動(dòng)作。FIVA閥是ME型柴油機(jī)上關(guān)鍵部件之一，在高壓環(huán)境下，進(jìn)行高頻的往復(fù)動(dòng)作，所以該閥的故障率是較高的。在設(shè)計(jì)制造時(shí)，該閥對材質(zhì)、精度、間隙等要求非常高。因此，在日常管理中，要了解FIVA閥的動(dòng)作過程及控制原理，才能做到精心維護(hù)、保養(yǎng)，以確保FIVA閥的正常運(yùn)行。FIVA閥組成和作用柴油機(jī)每缸配套一只FIVA閥，它是一個(gè)帶有電磁先導(dǎo)閥的電液式比例節(jié)流型換向閥，由導(dǎo)閥、主閥，位移傳感器三部分組成。氣缸控制單元（CCU）對該閥進(jìn)行全程控制，主閥芯位移傳感器把閥芯位移信號反饋至CCU

3、，進(jìn)行比較后，CCU再輸出新的信號以修正主閥芯的行程。每個(gè)FIVA閥，控制該缸噴油及排氣閥的動(dòng)作。有三大功能：1、精準(zhǔn)執(zhí)行燃油噴射定時(shí)，并通過FIVA閥，為燃油升壓器驅(qū)動(dòng)油缸提供液壓動(dòng)力。2、精準(zhǔn)執(zhí)行排氣閥定時(shí)，在排氣閥開啟和維持開啟的不同狀態(tài)，通過FIVA閥的控制，為排氣閥驅(qū)動(dòng)油缸提供不同的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。3、通過控制液壓動(dòng)力油的流量，來控制燃油噴射量的大小，以滿足柴油機(jī)的速度負(fù)荷的要求。FIVA閥工作原理3.1、導(dǎo)閥如圖1所示。導(dǎo)閥是一個(gè)二位三通比例節(jié)流型換向電磁閥。它接受來自于氣缸控制單元（CCU）的電流信號（4-20mA），根據(jù)電磁線圈產(chǎn)生磁力的大小，與閥芯下端彈簧進(jìn)行比較，并推動(dòng)閥芯（滑閥

4、）移動(dòng)，使閥芯開度和方向發(fā)生變化，以控制進(jìn)入主閥左控制室的流量和方向，最終達(dá)到控制主閥閥芯的位移和方向。導(dǎo)閥輸入電流12mA時(shí)，閥芯下移，工作在上位，P口與A口相通，A口排出壓力油至主閥左控制室。輸入電流12mA時(shí)，閥芯上移，工作在下位，T口與A口相通，A口釋放主閥左控制室壓力油。3.2、主閥如圖2所示。主閥是一個(gè)三位五通比例節(jié)流型換向閥。主閥在中位時(shí)，燃油升壓器驅(qū)動(dòng)油缸和排氣閥驅(qū)動(dòng)油缸分別連通至回油油路，確保燃油升壓器和排氣閥驅(qū)動(dòng)活塞復(fù)位。主閥右移，工作在左位，控制該缸噴油動(dòng)作，包括對噴油定時(shí)及油門大小的控制。閥芯左移，工作在右位，控制該缸開閥動(dòng)作，包括對開閥定時(shí)及開閥力量的控制。由于左右二

5、端所控制的目標(biāo)不同，因此該閥設(shè)計(jì)成非對稱結(jié)構(gòu)，即控制噴油的右移行程大于控制開閥的左移行程。閥的“中位”僅指工作位置，并非實(shí)際上的中間位置。電磁閥線圈導(dǎo)閥T口備用oilB備用來自于主油踣A接左控制室導(dǎo)閥口油至低壓系統(tǒng)圖1昱閥細(xì)切示意圖FIVA閥液壓原理FIVA閥的液壓控制原理，如圖3所示。主油路連接到主閥芯通道。主油路支路連通至導(dǎo)閥及主閥右控制室。在導(dǎo)閥的控制下，左控制室不斷的進(jìn)、回油，腔內(nèi)壓力隨液流的方向和流量改變而不斷變化。主閥右控制室直通主油路，腔內(nèi)始終保持較高壓力。由于左控制室活塞面積大于右端，當(dāng)左控制室進(jìn)油時(shí)，壓力升高，就會(huì)推動(dòng)閥芯向右移動(dòng)。閥芯移動(dòng)過程中，在右控制室活塞的擠壓下，右控

6、制室內(nèi)壓力進(jìn)一步升高，并大于主油路的壓力，部分液流返回主油路，以達(dá)到閥芯右移的目的，同時(shí)為驅(qū)動(dòng)油缸補(bǔ)充提供脈沖動(dòng)力。右控制室的作用相當(dāng)于具有一定預(yù)緊力的彈簧，我們稱之為液壓彈簧。在左控制室釋壓時(shí)，右控制室活塞的推力大于左端，主閥就向左移動(dòng)。主閥芯的位移隨導(dǎo)閥輸入電流的變化而變化。在左右移動(dòng)過程中，位移傳感器不斷檢測閥芯位置，并反饋信號至氣缸控制單元（CCU），使導(dǎo)閥輸入電流值在4-20mA范圍內(nèi)不斷變化，導(dǎo)閥及時(shí)進(jìn)行流量及方向的改變，以使主閥芯達(dá)到所需的工作位。主閥芯在達(dá)到所需工作位時(shí)，導(dǎo)閥輸入電流相對穩(wěn)定，并與主閥芯的位置及通過主閥芯的液壓油流量，三者之間成對應(yīng)的正比關(guān)系。5FIVA閥控制過

7、程5.1、中位5.1.1、主閥中位在非噴油或開閥時(shí)，主閥芯在中位，接通燃油升壓器和排氣閥驅(qū)動(dòng)油缸的回油。該回油連接至主油泵的吸口，并保持一定的背壓，確保燃油升壓器下行及排氣閥關(guān)閉過程的平穩(wěn)運(yùn)行。主閥結(jié)構(gòu)示意圖船冊機(jī)務(wù)之冢左控制室主油路去控制室導(dǎo)閥右控制室-制缸潼油油控油節(jié)泄至柜一-一2一14主油踣志SW連MafiA口位移傳感器制臨潼油油控油節(jié)辿至柜此時(shí)，氣缸控制單元（CCU）的輸出電流信號為8-12mA,導(dǎo)閥工作在下位，閥芯向上微開，形成節(jié)流口，釋放主閥左控制室液流，使左控制室的油壓稍小于右端，二端控制室形成平衡力，主閥芯工作在中位。5.1.2、位置反饋如果，此時(shí)由位移傳感器偵測到主閥芯偏離了

8、中位位置，數(shù)據(jù)反饋至CCU，由CCU增、減輸出電流信號，以適量改變導(dǎo)閥位移，來改變導(dǎo)閥節(jié)流口的開度和方向，自動(dòng)修正主閥位置，確保主閥在中位。如主閥芯位移偏差大，超出了自動(dòng)調(diào)整范圍，就會(huì)有報(bào)警，需要人為進(jìn)行調(diào)整或修理。5.2、噴油5.2.1、噴油準(zhǔn)備柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在接近實(shí)際噴油角時(shí)，氣缸控制單元（CCU）發(fā)出控制信號12mA的電流，為噴油做準(zhǔn)備。此時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生的磁力加大，使導(dǎo)閥閥芯成比例的向下移動(dòng)，工作在上位，主閥左控制室進(jìn)油。隨著輸入電流的增加，節(jié)流口開大，進(jìn)入主閥左控制室液流加大，腔室內(nèi)壓力增加，推動(dòng)主閥閥芯向右移動(dòng)。按照進(jìn)入左控制室液流的大小，成比例地移動(dòng)主閥閥芯。閥芯的位移大小，

9、正比于輸入電流的大小。s導(dǎo)閥排氣閥護(hù)劃油卸主閥圧挖制室1冇控制室回油卒低展萊統(tǒng)船舶機(jī)務(wù)之家疔流泄汕亍汕粒冋油卒低壓眾統(tǒng)主油舞來口液壓供哈單尢HP&的200MPa的壓打油圖3FNA閥液壓原理圖節(jié)淤仙油至油護(hù)，冋抽至低用丟細(xì)隨著主閥芯的移動(dòng)，主油路逐步接通燃油升壓器驅(qū)動(dòng)油缸，液壓油進(jìn)入驅(qū)動(dòng)油缸，驅(qū)動(dòng)燃油升壓器柱塞動(dòng)作，開始噴油。同時(shí)，接通排氣閥驅(qū)動(dòng)油缸回油，確保排氣閥關(guān)閉狀態(tài)5.2.2、油門控制主閥芯往右移動(dòng)的位移量，即主閥芯的開度大小，決定了進(jìn)入驅(qū)動(dòng)油缸液壓油流量的大小。該流量決定了燃油升壓器柱塞行程的長短，即噴油量的多少。因此說，ccU的輸出電流大?。?2-20mA），最終控制噴油量的多少。如

10、主機(jī)是在定燃油模式下運(yùn)行，那么設(shè)定的油門將有一個(gè)對應(yīng)的電流輸出，并保持不變。在噴油時(shí)刻，導(dǎo)閥、主閥的開度保持不變，燃油升壓器柱塞行程不變，確保每轉(zhuǎn)的噴油量保持不變。如在速度模式或者扭矩模式下運(yùn)行，通過柴油機(jī)控制單元（ECU）的運(yùn)算后，氣缸控制單元CCU輸出電流改變，從而改變導(dǎo)閥、主閥的開度，而改變油門。5.2.3、噴油結(jié)束主機(jī)轉(zhuǎn)過噴油角時(shí)，CCU的輸出電流回到8-12mA，導(dǎo)閥換向，并工作在下位，通過導(dǎo)閥節(jié)流口，釋放左控制室的液流，室內(nèi)壓力下降，右控制室活塞推力大于左端，使主閥芯左移，回到中位。此時(shí)，閥芯主通道就接通燃油升壓器驅(qū)動(dòng)油缸回油，使燃油升壓器柱塞下移，等待下次噴油過程。5.3、排氣閥

11、開閥5.3.1、開閥準(zhǔn)備隨著柴油機(jī)的運(yùn)行，在接近開閥轉(zhuǎn)角時(shí)，氣缸控制單元CCU的輸出電流進(jìn)一步減小至4-8mA，線圈產(chǎn)生的磁力減小。導(dǎo)閥閥芯向上移動(dòng)，工作在下位，節(jié)流口開大。此時(shí)，主閥左控制室完全接通低壓系統(tǒng)，并快速卸壓。主閥閥芯就向左移動(dòng)，主閥工作在右位，主油路接通排氣閥驅(qū)動(dòng)油缸，大流量液壓油進(jìn)入驅(qū)動(dòng)油缸，排氣閥開啟。同時(shí)，接通燃油升壓器油缸回油，確保燃油升壓器不動(dòng)作。5.3.2、初始開閥在排氣閥初始開閥時(shí)，CCU輸出的電流接近下限值（4mA），確保主閥芯完全移到左端，液壓油以最大流量進(jìn)入排氣閥驅(qū)動(dòng)油缸，獲得最大的開閥動(dòng)力，以克服開閥時(shí)氣缸內(nèi)的壓力以及彈簧空氣的彈力。5.3.3、維持開閥開閥

12、完成后，CCU輸出的電流接近上限值（8mA），主閥芯向右移動(dòng)一個(gè)位移。主閥芯通道形成節(jié)流，維持少量的液壓油進(jìn)入排氣閥驅(qū)動(dòng)油缸，以克服彈簧空氣的彈力，維持排氣閥開啟狀態(tài)。5.3.4、關(guān)閥階段隨著主機(jī)的運(yùn)行，曲柄轉(zhuǎn)角的改變，主機(jī)轉(zhuǎn)過開閥角時(shí)，CCU輸出電流又回到8-12mA，主閥芯回到中位，接通排氣閥驅(qū)動(dòng)油缸的回油油路，排氣閥關(guān)閉。6FIVA閥故障現(xiàn)象FIVA閥是一個(gè)典型的液壓元件，在新設(shè)備磨合運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)IVA閥的故障率是較高的。由于該閥加工制造的精度極高，是精密偶件配合，滑閥間隙極?。╓6um），因此，新閥在投入運(yùn)行時(shí)，容易受液壓介質(zhì)的油溫、油質(zhì)，及潔凈度的影響，而使閥芯咬死，或不能運(yùn)行到位。故

13、障經(jīng)常發(fā)生在導(dǎo)閥部位，有以下幾個(gè)方面：1、導(dǎo)閥或主閥的咬死；2、導(dǎo)閥電磁線圈燒毀或彈簧斷裂；他們共同的表現(xiàn)，均為不噴油、不開（關(guān)）排氣閥，單缸排溫偏差低報(bào)警。3、導(dǎo)閥電磁力不足，使主閥中位對中不良、向左偏移。單缸噴油量少，排氣閥開閥時(shí)間長。表現(xiàn)為單缸排溫偏低。4、導(dǎo)閥彈簧力不足，主閥中位對中不良，向右偏移。單缸油門偏大。排氣閥開啟時(shí)間短。表現(xiàn)為單缸排溫偏高。5、系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)入空氣，表現(xiàn)為運(yùn)行不穩(wěn)定，有時(shí)可能造成單缸油門偏大或排氣閥延遲關(guān)閉。7FIVA閥維護(hù)管理7.1、液壓油管理閥芯咬死的故障，主要是由于油的潔凈度及油溫等參數(shù)，超過出了正常范圍而造成的。因此在日常管理中必需保證自清洗油濾器的正常工作，并按規(guī)定時(shí)間清洗、更換濾芯，以確保油的潔凈度。同時(shí)注意保持油溫在正常范圍內(nèi)工作，避免油溫的突變。并定期取樣對液壓油進(jìn)行化驗(yàn)，確保油質(zhì)合格。7.2、中位調(diào)試每只FIVA閥均是由專業(yè)廠家調(diào)試好的整體。在實(shí)際使用中，不可隨意拆裝或進(jìn)行中位調(diào)試。在特殊情況下，如由于導(dǎo)閥的電磁力或彈簧彈力不足，造成主閥中位對中不良，可以在閥的接線板上進(jìn)行微調(diào)，以適量修正閥的輸入電流，達(dá)到修正主閥芯的位移，確保主閥可靠對中。也可以使用專用工具（標(biāo)準(zhǔn)長度螺栓），插入主閥左端，從右