一、FIVA 閥的組成和作用

柴油機每缸配 1 只 FIVA 閥。 

FIVA 閥是 1 個帶有電磁先導閥的電液式比例節(jié)流型換向閥，由導閥、主閥、位移傳感器等 3 部分組成。 

氣缸控制單元（CCU）對該閥進行全程控制，主閥閥芯位移傳感器把閥芯位移信號反饋至 CCU， 進行比較后，CCU 再輸出新的信號以修正主閥閥芯的行程。

FIVA 閥控制該缸噴油及排氣閥的動作， 其有三大功能：

（1）精準地執(zhí)行燃油噴射定時，并通過 FIVA 閥為燃油升壓器驅動油缸提供液壓動力。

（2）精準地執(zhí)行排氣閥定時，在排氣閥開啟和維持開啟的不同狀態(tài)下，通過 FIVA 閥的控制，為排氣閥驅動油缸提供不同的驅動力。

（3）通過控制液壓動力油的流量控制燃油噴射量的大小，滿足柴油機的速度負荷的要求。

二、FIVA 閥的工作原理

1、導閥

導閥結構見圖1。

圖 1 導閥結構

導閥是 1 個二位三通比例節(jié)流型換向電磁閥。

它接受來自 CCU 的電流信號（4～20 mA），根據(jù)電磁線圈產生磁力的大小， 與閥芯下端彈簧彈力進行比較，并推動閥芯（滑閥）移動，使閥芯開度和方向發(fā)生變化，控制進入主閥左控制室的流量和方向，進而控制主閥閥芯的位移和方向。

當導閥輸入電流 >12 mA 時，閥芯下移，導閥工作在上位，P 口與 A 口相通，A 口排出壓力油至主閥左控制室。 

當導閥輸入電流 <12 mA 時，閥芯上移，導閥工作在下位，T 口與 A 口相通，A 口釋放主閥左控制室壓力油。

2、主閥

主閥結構見圖2。

圖 2 主閥結構

主閥閥芯在中位時， 燃油升壓器驅動油缸和排氣閥驅動油缸分別連通至回油油路， 確保燃油升壓器和排氣閥驅動活塞復位。閥芯右移，主閥工作在左位，控制該缸噴油動作，包括對噴油定時及油門大小的控制。

閥芯左移，主閥工作在右位，控制該缸開閥動作，包括對開閥定時及開閥力量的控制。

主閥是 1 個三位五通比例節(jié)流型換向閥。

由于左右兩端控制的目標不同， 因此主閥設計成非對稱結構， 即控制噴油的右移行程大于控制開閥的左移行程。 

主閥的“中位”僅指工作位置，并非實際上的中間位置。

三、FIVA 閥液壓控制原理

FIVA 閥的液壓控制原理見圖3。

圖 3 FIVA 閥的液壓控制原理

主油路連接到主閥閥芯通道。 

主油路支路連通至導閥及主閥右控制室。

在導閥的控制下，左控制室不斷地進、回油，腔內壓力隨液流的方向和流量的改變而不斷變化。 

主閥右控制室直通主油路，腔內始終保持較高壓力。 

由于左控制室活塞面積大于右控制室活塞面積，當左控制室進油時，壓力升高，推動閥芯向右移動。 

在閥芯移動過程中，在右控制室活塞的擠壓下，右控制室內壓力進一步升高，并大于主油路的壓力，部分液流返回主油路，以達到閥芯右移的目的，同時為驅動油缸補充提供脈沖動力。 

當左控制室釋壓時，右控制室活塞的推力大于左端，主閥就向左移動。

主閥閥芯的位移隨導閥輸入電流的變化而變化。

在左右移動過程中，位移傳感器不斷地檢測閥芯位置，并反饋信號至 CCU，使導閥輸入電流值在 4～20 mA 范圍內不斷變化，導閥及時地進行流量及方向的改變，使主閥閥芯達到所需的工作位。

主閥閥芯在達到所需工作位時， 導閥輸入電流相對穩(wěn)定， 并與主閥閥芯的位置及通過主閥閥芯的液壓油流量成正比關系。

四、FIVA 閥控制過程

1、中位

（1）主閥中位

在非噴油或開閥時，主閥閥芯在中位，接通燃油升壓器驅動油缸和排氣閥驅動油缸的回油。 

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閉過程的平穩(wěn)運行。

此時，CCU 的輸出電流信號為 8～12 mA，導閥工作在下位，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，兩端控制室形成平衡力，主閥閥芯工作在中位。

（2）位置反饋

如果此時位移傳感器探測到主閥閥芯偏離中位位置，數(shù)據(jù)反饋至 CCU，由 CCU 增、減輸出電流信號，適量改變導閥位移及導閥節(jié)流口的開度和方向，自動修正主閥位置， 確保主閥在中位。 

如主閥閥芯位移偏差大，超出自動調整范圍就會有報警，需要人為進行調整或修理。

2、噴油

（1）噴油準備

柴油機運轉過程中，在接近實際噴油角時，CCU 發(fā)出控制信號 >12mA 的電流，為噴油做準備。 

此時，電磁線圈產生的磁力增大， 使導閥閥芯成比例地向下移動，導閥工作在上位，主閥左控制室進油。

隨著輸入電流增加，節(jié)流口開大，進入主閥左控制室液流增大，腔室內壓力增大，推動主閥閥芯向右移動。

按照進入左控制室液流的大小， 成比例地移動主閥閥芯。

閥芯的位移大小正比于輸入電流的大小。 

隨著主閥閥芯的移動， 主油路逐步接通燃油升壓器驅動油缸。 

液壓油進入燃油升壓器驅動油缸，驅動燃油升壓器柱塞動作，開始噴油。 

同時，接通排氣閥驅動油缸回油，確保排氣閥處于關閉狀態(tài)。

（2）油門控制

主閥閥芯往右移動的位移量， 即主閥閥芯的開度大小決定進入驅動油缸液壓油流量的大小。 

該流量決定燃油升壓器柱塞行程的長短，即噴油量的多少。 

因此，CCU 的輸出電流大?。?2～20 mA）最終控制噴油量的多少。 

如果主機在定燃油模式下運行，那么設定的油門將有 1 個對應的電流輸出，并保持不變。 

在噴油時刻，導閥、主閥的開度保持不變，燃油升壓器柱塞行程不變，確保每轉的噴油量保持不變。 

如果主機在速度模式或者扭矩模式下運行， 通過柴油機控制單元（ECU）的運算后 CCU 的輸出電流改變，從而改變導閥、主閥的開度，進而改變油門。

（3）噴油結束

主機轉過噴油角時，CCU 的輸出電流回到 8～12 mA，導閥換向并工作在下位，通過導閥節(jié)流口釋放左控制室的液流，室內壓力下降，右控制室活塞推力大于左端，使主閥閥芯左移并回到中位。 

此時，閥芯主通道接通燃油升壓器驅動油缸回油，使燃油升壓器柱塞下移，等待下次噴油過程。

3、排氣閥開閥

（1）開閥準備

隨著柴油機的運行，在接近開閥轉角時，CCU 的輸出電流進一步減小至 4～8 mA，線圈產生的磁力減小。

導閥閥芯向上移動，工作在下位，節(jié)流口開大。 

此時，主閥左控制室完全接通低壓系統(tǒng)，并快速卸壓。 

主閥閥芯向左移動，主閥工作在右位，主油路接通排氣閥驅動油缸，大量液壓油進入排氣閥驅動油缸，排氣閥開啟。 

同時，接通燃油升壓器油缸回油，確保燃油升壓器不動作。

（2）初始開閥

在排氣閥初始開閥時，CCU 輸出的電流接近下限值（4mA），確保主閥閥芯完全移到左端，液壓油以最大流量進入排氣閥驅動油缸，獲得最大的開閥動力，克服開閥時氣缸內的壓力以及空氣彈簧的彈力。

（3）維持開閥

開閥完成后，CCU 輸出的電流接近上限值（8mA），主閥閥芯向右移動 1 個位移。

主閥閥芯通道形成節(jié)流，維持少量的液壓油進入排氣閥驅動油缸， 克服空氣彈簧的彈力，維持排氣閥開啟狀態(tài)。

（4）關閥階段

隨著主機曲柄轉角的改變， 當轉過開閥角時 CCU輸出電流又回到 8～12mA，主閥閥芯回到中位，接通排氣閥驅動油缸的回油油路，排氣閥關閉。

五、FIVA 閥故障現(xiàn)象

FIVA 閥是 1 個典型的液壓元件，在新設備磨合運行時，F(xiàn)IVA 閥的故障率較高。 

由于該閥加工制造的精度極高，為精密偶件配合，滑閥間隙極?。ā?6um），因此新閥在投入運行時，容易受液壓介質的油溫、油質及潔凈度的影響，使閥芯咬死或不能運行到位，故障經常發(fā)生在導閥部位。

（1）導閥或主閥咬死。

（2）導閥電磁線圈燒毀或彈簧斷裂。 （1），（2）共同的表現(xiàn)均為不噴油、不開（關）排氣閥，單缸排溫偏低報警。

（3）導閥電磁力不足，使主閥中位對中不良、向左偏移；單缸噴油量少，排氣閥開閥時間長；單缸排溫偏低。

（4）導閥彈簧力不足，使主閥中位對中不良，向右偏移；單缸油門偏大；排氣閥開啟時間短；單缸排溫偏高。

（5）系統(tǒng)內進入空氣，運行不穩(wěn)定，有時可能造成單缸油門偏大或排氣閥延遲關閉。

六、FIVA 閥維護管理

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)超出正常范圍造成的。

因此，在日常管理中必須保證自清洗油濾器的正常工作，并按規(guī)定時間清洗、更換濾芯，確保油的潔凈度。 同時注意保持油溫在正常范圍內，避免油溫突變，并對液壓油定期取樣化驗，確保油質合格。

2、中位調試

每只 FIVA 閥均是由專業(yè)廠家調試好的整體。

在實際使用中，不可隨意拆裝或進行中位調試。 

在特殊情況下，如由于導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行微調，適量修正閥的輸入電流，達到修正主閥閥芯的位移，確保主閥可靠對中。 

也可以使用專用工具（標準長度螺栓）插入主閥左端，從右端推動閥芯至不能動為止。

此時，主閥閥芯就是在標準的中位。 

調整位移傳感器中測量桿的長度，適量調整反饋電流的大小，達到 CCU 輸出電流的微量改變，確保主閥閥芯的中位位置。

3、運行管理

在運行管理中，必須確保主閥控制室的節(jié)流泄壓管暢通，保證控制室內的壓力隨進入腔室的流量變化而變化。 

同時，確保主油路的回油有一定的背壓，確保燃油升壓器和排氣閥的平穩(wěn)運行。 

在設備維護保養(yǎng)后徹底排盡液壓系統(tǒng)的空氣，以免擾亂 FIVA 閥的正常動作。

原創(chuàng)作者系：

上海遠洋運輸有限公司    張云龍 龔衛(wèi)清