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一、FIVA 阀的组成和作用

柴油机每缸配 1 只 FIVA 阀。 

FIVA 阀是 1 个带有电磁先导阀的电液式比例节流型换向阀，由导阀、主阀、位移传感器等 3 部分组成。 

气缸控制单元（CCU）对该阀进行全程控制，主阀阀芯位移传感器把阀芯位移信号反馈至 CCU， 进行比较后，CCU 再输出新的信号以修正主阀阀芯的行程。

FIVA 阀控制该缸喷油及排气阀的动作， 其有三大功能：

（1）精准地执行燃油喷射定时，并通过 FIVA 阀为燃油升压器驱动油缸提供液压动力。

（2）精准地执行排气阀定时，在排气阀开启和维持开启的不同状态下，通过 FIVA 阀的控制，为排气阀驱动油缸提供不同的驱动力。

（3）通过控制液压动力油的流量控制燃油喷射量的大小，满足柴油机的速度负荷的要求。

二、FIVA 阀的工作原理

1、导阀

导阀结构见图1。

图 1 导阀结构

导阀是 1 个二位三通比例节流型换向电磁阀。

它接受来自 CCU 的电流信号（4～20 mA），根据电磁线圈产生磁力的大小， 与阀芯下端弹簧弹力进行比较，并推动阀芯（滑阀）移动，使阀芯开度和方向发生变化，控制进入主阀左控制室的流量和方向，进而控制主阀阀芯的位移和方向。

当导阀输入电流 >12 mA 时，阀芯下移，导阀工作在上位，P 口与 A 口相通，A 口排出压力油至主阀左控制室。 

当导阀输入电流 <12 mA 时，阀芯上移，导阀工作在下位，T 口与 A 口相通，A 口释放主阀左控制室压力油。

2、主阀

主阀结构见图2。

图 2 主阀结构

主阀阀芯在中位时， 燃油升压器驱动油缸和排气阀驱动油缸分别连通至回油油路， 确保燃油升压器和排气阀驱动活塞复位。阀芯右移，主阀工作在左位，控制该缸喷油动作，包括对喷油定时及油门大小的控制。

阀芯左移，主阀工作在右位，控制该缸开阀动作，包括对开阀定时及开阀力量的控制。

主阀是 1 个三位五通比例节流型换向阀。

由于左右两端控制的目标不同， 因此主阀设计成非对称结构， 即控制喷油的右移行程大于控制开阀的左移行程。 

主阀的“中位”仅指工作位置，并非实际上的中间位置。

三、FIVA 阀液压控制原理

FIVA 阀的液压控制原理见图3。

图 3 FIVA 阀的液压控制原理

主油路连接到主阀阀芯通道。 

主油路支路连通至导阀及主阀右控制室。

在导阀的控制下，左控制室不断地进、回油，腔内压力随液流的方向和流量的改变而不断变化。 

主阀右控制室直通主油路，腔内始终保持较高压力。 

由于左控制室活塞面积大于右控制室活塞面积，当左控制室进油时，压力升高，推动阀芯向右移动。 

在阀芯移动过程中，在右控制室活塞的挤压下，右控制室内压力进一步升高，并大于主油路的压力，部分液流返回主油路，以达到阀芯右移的目的，同时为驱动油缸补充提供脉冲动力。 

当左控制室释压时，右控制室活塞的推力大于左端，主阀就向左移动。

主阀阀芯的位移随导阀输入电流的变化而变化。

在左右移动过程中，位移传感器不断地检测阀芯位置，并反馈信号至 CCU，使导阀输入电流值在 4～20 mA 范围内不断变化，导阀及时地进行流量及方向的改变，使主阀阀芯达到所需的工作位。

主阀阀芯在达到所需工作位时， 导阀输入电流相对稳定， 并与主阀阀芯的位置及通过主阀阀芯的液压油流量成正比关系。

四、FIVA 阀控制过程

1、中位

（1）主阀中位

在非喷油或开阀时，主阀阀芯在中位，接通燃油升压器驱动油缸和排气阀驱动油缸的回油。 

该回油连接至主油泵的吸口，并保持一定的背压，确保燃油升压器下行及排气阀关闭过程的平稳运行。

此时，CCU 的输出电流信号为 8～12 mA，导阀工作在下位，阀芯向上微开，形成节流口，释放主阀左控制室液流，使左控制室的油压稍小于右端，两端控制室形成平衡力，主阀阀芯工作在中位。

（2）位置反馈

如果此时位移传感器探测到主阀阀芯偏离中位位置，数据反馈至 CCU，由 CCU 增、减输出电流信号，适量改变导阀位移及导阀节流口的开度和方向，自动修正主阀位置， 确保主阀在中位。 

如主阀阀芯位移偏差大，超出自动调整范围就会有报警，需要人为进行调整或修理。

2、喷油

（1）喷油准备

柴油机运转过程中，在接近实际喷油角时，CCU 发出控制信号 >12mA 的电流，为喷油做准备。 

此时，电磁线圈产生的磁力增大， 使导阀阀芯成比例地向下移动，导阀工作在上位，主阀左控制室进油。

随着输入电流增加，节流口开大，进入主阀左控制室液流增大，腔室内压力增大，推动主阀阀芯向右移动。

按照进入左控制室液流的大小， 成比例地移动主阀阀芯。

阀芯的位移大小正比于输入电流的大小。 

随着主阀阀芯的移动， 主油路逐步接通燃油升压器驱动油缸。 

液压油进入燃油升压器驱动油缸，驱动燃油升压器柱塞动作，开始喷油。 

同时，接通排气阀驱动油缸回油，确保排气阀处于关闭状态。

（2）油门控制

主阀阀芯往右移动的位移量， 即主阀阀芯的开度大小决定进入驱动油缸液压油流量的大小。 

该流量决定燃油升压器柱塞行程的长短，即喷油量的多少。 

因此，CCU 的输出电流大小（12～20 mA）最终控制喷油量的多少。 

如果主机在定燃油模式下运行，那么设定的油门将有 1 个对应的电流输出，并保持不变。 

在喷油时刻，导阀、主阀的开度保持不变，燃油升压器柱塞行程不变，确保每转的喷油量保持不变。 

如果主机在速度模式或者扭矩模式下运行， 通过柴油机控制单元（ECU）的运算后 CCU 的输出电流改变，从而改变导阀、主阀的开度，进而改变油门。

（3）喷油结束

主机转过喷油角时，CCU 的输出电流回到 8～12 mA，导阀换向并工作在下位，通过导阀节流口释放左控制室的液流，室内压力下降，右控制室活塞推力大于左端，使主阀阀芯左移并回到中位。 

此时，阀芯主通道接通燃油升压器驱动油缸回油，使燃油升压器柱塞下移，等待下次喷油过程。

3、排气阀开阀

（1）开阀准备

随着柴油机的运行，在接近开阀转角时，CCU 的输出电流进一步减小至 4～8 mA，线圈产生的磁力减小。

导阀阀芯向上移动，工作在下位，节流口开大。 

此时，主阀左控制室完全接通低压系统，并快速卸压。 

主阀阀芯向左移动，主阀工作在右位，主油路接通排气阀驱动油缸，大量液压油进入排气阀驱动油缸，排气阀开启。 

同时，接通燃油升压器油缸回油，确保燃油升压器不动作。

（2）初始开阀

在排气阀初始开阀时，CCU 输出的电流接近下限值（4mA），确保主阀阀芯完全移到左端，液压油以最大流量进入排气阀驱动油缸，获得最大的开阀动力，克服开阀时气缸内的压力以及空气弹簧的弹力。

（3）维持开阀

开阀完成后，CCU 输出的电流接近上限值（8mA），主阀阀芯向右移动 1 个位移。

主阀阀芯通道形成节流，维持少量的液压油进入排气阀驱动油缸， 克服空气弹簧的弹力，维持排气阀开启状态。

（4）关阀阶段

随着主机曲柄转角的改变， 当转过开阀角时 CCU输出电流又回到 8～12mA，主阀阀芯回到中位，接通排气阀驱动油缸的回油油路，排气阀关闭。

五、FIVA 阀故障现象

FIVA 阀是 1 个典型的液压元件，在新设备磨合运行时，FIVA 阀的故障率较高。 

由于该阀加工制造的精度极高，为精密偶件配合，滑阀间隙极小（≤ 6um），因此新阀在投入运行时，容易受液压介质的油温、油质及洁净度的影响，使阀芯咬死或不能运行到位，故障经常发生在导阀部位。

（1）导阀或主阀咬死。

（2）导阀电磁线圈烧毁或弹簧断裂。 （1），（2）共同的表现均为不喷油、不开（关）排气阀，单缸排温偏低报警。

（3）导阀电磁力不足，使主阀中位对中不良、向左偏移；单缸喷油量少，排气阀开阀时间长；单缸排温偏低。

（4）导阀弹簧力不足，使主阀中位对中不良，向右偏移；单缸油门偏大；排气阀开启时间短；单缸排温偏高。

（5）系统内进入空气，运行不稳定，有时可能造成单缸油门偏大或排气阀延迟关闭。

六、FIVA 阀维护管理

1、液压油管理

阀芯咬死的故障， 主要是由于油的洁净度及油温等参数超出正常范围造成的。

因此，在日常管理中必须保证自清洗油滤器的正常工作，并按规定时间清洗、更换滤芯，确保油的洁净度。 同时注意保持油温在正常范围内，避免油温突变，并对液压油定期取样化验，确保油质合格。

2、中位调试

每只 FIVA 阀均是由专业厂家调试好的整体。

在实际使用中，不可随意拆装或进行中位调试。 

在特殊情况下，如由于导阀的电磁力或弹簧弹力不足，造成主阀中位对中不良，可以在阀的接线板上进行微调，适量修正阀的输入电流，达到修正主阀阀芯的位移，确保主阀可靠对中。 

也可以使用专用工具（标准长度螺栓）插入主阀左端，从右端推动阀芯至不能动为止。

此时，主阀阀芯就是在标准的中位。 

调整位移传感器中测量杆的长度，适量调整反馈电流的大小，达到 CCU 输出电流的微量改变，确保主阀阀芯的中位位置。

3、运行管理

在运行管理中，必须确保主阀控制室的节流泄压管畅通，保证控制室内的压力随进入腔室的流量变化而变化。 

同时，确保主油路的回油有一定的背压，确保燃油升压器和排气阀的平稳运行。 

在设备维护保养后彻底排尽液压系统的空气，以免扰乱 FIVA 阀的正常动作。

原创作者系：

上海远洋运输有限公司    张云龙 龚卫清