CN103867257B - 一种降低中速柴油机机油消耗量的优先阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，包括阀体，阀体上竖向设有主油通道、旁路通道和冷却活塞油通道，阀体上横向设有长孔和短孔，长孔的一端分别与主油通道和冷却活塞油通道垂直相通，所述长孔内设有后端带压缩长弹簧的长活塞；所述长活塞在压缩长弹簧的弹力下，其前端能将主油通道和冷却活塞油通道封闭；所述短孔的一端与旁路通道垂直相通，短孔内设有后端带压缩短弹簧的短活塞；所述短活塞在压缩短弹簧的弹力下，其前端能将旁路通道封闭。本优先阀可提供三种压力控制，针对不同压力值来开启或关闭不同的油路通道，从而控制不同的机油通道来润滑柴油机不同的润滑部位；优先阀还对机油泵进行超压保护。

Description

一种降低中速柴油机机油消耗量的优先阀

技术领域

本发明涉及一种优先阀，尤其涉及一种降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，属于机油优先阀技术领域。

背景技术

机油对柴油机零部件起润滑、导热、清洗、密封、防锈作用；同时，机油使柴油机运动单元获得润滑，减少摩擦损失，减少零部件磨损，以保证柴油机的动力性、经济性、可靠性和耐久性。机油消耗量是柴油机重要的性能指标，是衡量柴油机是否经济的主要指标。在设计柴油机时，要充分考虑如何降低机油消耗量，提高柴油机经济性，同时还要考虑机油的压力控制方式。而目前影响柴油机机油消耗量的途径主要有以下三方面：

1.机油通过活塞环或气阀导管等窜入燃烧室烧损，未烧尽部分进入排气管排出到大气中；

2.机油在曲轴箱中雾化和蒸发损失；

3.机油通过不紧密处泄漏。

为了降低现有柴油机机油的消耗，现在采用的方案主要是在柴油机机油系统中设计一台安全阀。安全阀被装配在柴油机油底壳自由端板右侧，安全阀被设定为一定值如0.7MPa，当机油泵泵出来的机油压力小于0.7MPa时，安全阀关闭，机油进入机油系统主管路，再经过机油滤清器、机油热交换器，再进入柴油机机体主油道、冷却活塞油道；当机油泵泵出来的机油压力达到0.7MPa时，安全阀就会开启，将机油系统主管路中的机油通过安全阀泄一部分到油底壳中，把主油路机油压力降低，从而达到保护机油泵的目的。

因此，该安全阀能够保护机油泵在系统机油压力超高时不被损坏。

但是，这种通过涉及定值安全阀的方案存在以下不足之处：由于安全阀只能被调定到某一固定值，该固定值为机油泵不被损坏的临界值，当机油压力小于该固定值时，机油就会进入柴油机机体主油道、冷却活塞油道，即使当柴油机在空载怠速时(转速：350r/min)，在活塞运转速度较低，当活塞环不需要大量机油润滑时，由于对进入活塞润滑的机油没有控制，从机油泵泵出来的机油只要当柴油机在运转时，该路所有的机油就会通过冷却活塞油道进入活塞喷嘴通道对活塞环、缸套内壁润滑，而进入活塞润滑的机油不可避免地要通过活塞环或气阀导管等窜入燃烧室烧损或被排出到大气中，这样就增加了机油消耗量，降低了柴油机经济性。

发明内容

本发明的目的在于：针对柴油机机油消耗的主要途径是通过活塞环或气阀导管等窜入燃烧室烧损，为降低机油消耗量，提供一种降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，解决现有柴油机通过安全阀不能有效降低柴油机机油消耗的技术问题，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，包括阀体，阀体上竖向设有主油通道、旁路通道和冷却活塞油通道，所述主油通道的一端与机油泵出油管主路连接相通，另一端与柴油机主油道连接相通，所述旁路通道的一端与机油泵出油管旁路连接相通，另一端与柴油机油底壳连接相通；所述冷却活塞油通道的一端与柴油机冷却活塞油道连接相通；阀体上横向设有长孔和短孔，长孔的一端分别与主油通道和冷却活塞油通道垂直相通，所述长孔内设有后端带压缩长弹簧的长活塞；所述长活塞在压缩长弹簧的弹力下，其前端能将主油通道和冷却活塞油通道封闭；所述短孔的一端与旁路通道垂直相通，短孔内设有后端带压缩短弹簧的短活塞；所述短活塞在压缩短弹簧的弹力下，其前端能将旁路通道封闭。

作为一种优选方式，在长孔内设有对压缩长弹簧起到定位作用的导向销。

作为一种优选方式，在冷却活塞油通道的另一端设有带O形密封圈的堵头。

作为一种优选方式，在阀体的端面上设有外盖。

进一步地，所述外盖通过带密封圈的螺栓与阀体的末端端面固定。

作为一种优选方式，所述长孔的长度为277mm，直径为φ75mm。

作为一种优选方式，所述短孔的长度为145mm，直径为φ75mm。

其中，本发明部分零部件的具体作用如下：

短弹簧：该弹簧外径φ44mm，自由长度为131.4mm，装配在短活塞φ46mm孔内，工作长度为102mm，此时弹簧被压缩后产生的弹力为1000KPa，该弹力将短活塞端面顶在阀体相应端面上，二者形成密封面。

短活塞：内部装有短弹簧，其外圆面与阀体φ75mm孔配合并装配在该孔内，端面与阀体端面形成密封面，根据机油压力大小可左右移动。

长活塞：内部装有长弹簧和导向销，其外圆面与阀体φ75mm孔配合并装配在该孔内，端面与阀体端面形成密封面，中心有φ3mm的平衡孔，根据机油压力大小可左右移动。

长弹簧：该弹簧外径φ43mm，自由长度为203.8mm，装配在长活塞φ44.5mm孔内，工作长度为164mm，此时弹簧被压缩后产生的弹力为430KPa，该力将长活塞端面顶在阀体相应端面上，二者形成密封面。

O型密封圈：材料为氟橡胶，装配在阀体与盖之间，防止机油从阀体与盖间泄漏。

堵头：当需要检修优先阀时，将堵头拆下，将优先阀里面的机油放干净。

导向销：外圆面装配在长活塞φ55mm孔内，内圆面装配长弹簧，将长弹簧定位。

主油通道：与柴油机机体主油道连接相通，里面的机油去润滑柴油机齿轮系、泵轴承、调控装置、曲轴轴承、凸轮轴轴承、凸轮轴凸轮和喷油凸轮、气缸盖摇臂轴及座润滑、左右增压器等。

旁路通道：为机油泵出油管旁路，属于油路分支，当机油泵超压时，通过该油路可机油泵内的机油压力快速降低。

冷却活塞油通道：与柴油机左右喷嘴冷却油道连接相通，里面的机油通过喷嘴冷却装置去冷却柴油机活塞环、缸套内壁等。

本发明的工作原理如下：

预先设置压缩长弹簧和压缩短弹簧的压缩力，该压缩力的设置根据柴油机的润滑部位及需要的润滑机油的压力来设定。本优先阀主油通道的下端接口接机油泵出油管主路，当柴油机开始工作，机油泵也随之工作，机油通过该主油通道进入柴油机主油道。根据此时机油压力大小，再由压缩长弹簧控制机油是否进入柴油机冷却活塞油道。本优先阀中间的旁路通道接机油泵出油管旁路，当柴油机开始工作，机油泵也随之工作，该旁路通道内也有机油进入，根据此时机油压力大小，再由压缩短弹簧控制机油是否进入柴油机油底壳。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明所述的优先阀可提供三种压力控制，针对不同压力值来开启或关闭不同的油路通道，从而控制不同的机油通道来润滑柴油机不同的润滑部位，当柴油机有的部位不需要润滑时，该路油路就通过优先阀被关闭，此时柴油机有的部位就没有机油，也就不会发生机油消耗；当柴油机在100%负荷工作时，所有摩擦表面均需要润滑，优先阀的控制油路全部开启，机油进入柴油机所有需要润滑的部位；同时，当机油泵泵出来的机油进入系统主油路时压力偏高时，优先阀相应的控制活塞马上会开启，将系统主油路的机油泄漏一部分到柴油机油底壳，主油路机油压力马上降低，对机油泵进行超压的保护。

附图说明

图1是本发明优先阀的剖面结构示意图。

图2是本发明优先阀的工作状态示意图之一；

图3是本发明优先阀的工作状态示意图之二；

图4是本发明优先阀的工作状态示意图之三；

图5是本发明优先阀的工作状态示意图之四。

其中：短弹簧-1，短活塞-2，长活塞-3，长弹簧-4，阀体-5，O型密封圈-6，堵头-7，导向销-8，密封圈-9，螺栓-10，垫圈-11，外盖-12，短孔-13，长孔-14，柴油机主油道-21，柴油机冷却活塞油道-22，柴油机油底壳-23，机油泵出油管主路-24，机油泵出油管旁路-25,主油通道-51，旁路通道-52，冷却活塞油通道-53。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

实施例

如图1所示，一种降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，包括阀体5，在阀体5的端面上设有外盖12，所述外盖12通过带密封圈9的螺栓10与阀体5的末端端面固定，外盖作为压缩长弹簧和压缩短弹簧一端的抵挡件，并且外盖通过螺栓与阀体连接，方便拆卸，当阀体内出现杂质，或者需要更换弹簧时，可以通过拆卸掉外盖来进行清除和更换。阀体5上竖向设有主油通道51、旁路通道52和冷却活塞油通道53，所述主油通道51的一端与机油泵出油管主路24连接相通，另一端与柴油机主油道21连接相通，所述旁路通道52的一端与机油泵出油管旁路25连接相通，另一端与柴油机油底壳23连接相通；所述冷却活塞油通道53的一端与柴油机冷却活塞油道22连接相通；在冷却活塞油通道53的另一端设有带O形密封圈6的堵头7。此处的O形密封圈6起到密封堵头7的作用，而堵头的存在是为了防止机油从该冷却活塞油通道的底端露出。阀体5上横向设有长孔14和短孔13，长孔14的一端分别与主油通道51和冷却活塞油通道53垂直相通，所述长孔14内设有后端带压缩长弹簧4的长活塞3；所述长活塞3在压缩长弹簧4的弹力下，其前端能将主油通道51和冷却活塞油通道53封闭；所述短孔13的一端与旁路通道52垂直相通，短孔13内设有后端带压缩短弹簧1的短活塞2；所述短活塞2在压缩短弹簧1的弹力下，其前端能将旁路通道52封闭。

所述长孔的长度为277mm，直径为φ75mm；所述短孔的长度为145mm，直径为φ75mm。该尺寸是根据各个油路的尺寸以及油压而得出的，在该尺寸范围内安装的长短弹簧才能够有效的根据油压而实现对油路的开闭。具体来说，机油压力低时，由压缩短弹簧1将长活塞3顶住，长活塞的端面密封在阀体端面，使得主油通道形成封闭油路；当机油压力高于压缩短弹簧1的弹力时，长活塞3端面与阀体端面脱离开，形成另一路油路通路。

在长孔14内设有对压缩长弹簧4起到定位作用的导向销8，防止由于压缩长弹簧的长度过长，而在受到机油压力时产生变形。

本发明所述的优先阀可提供三种压力控制，针对压缩短弹簧和压缩长弹簧受到来自机油的不同压力值来开启或关闭不同的油路通道，从而控制不同的机油通道来润滑柴油机不同的润滑部位。

根据实际工作需要，预先设置压缩短弹簧和压缩长弹簧的压缩力，并将两弹簧预压设于优先阀内，其具体工作方式如下：

如图2所示，当柴油机空载怠速时，转速：350r/min，柴油机的活塞环、缸套内壁不需要润滑。由于机油泵转速低，机油泵泵出来的机油压力小于140KPa，该压力使得压缩长弹簧4和压缩短弹簧1均处于伸长状态，因此，此时优先阀的冷却活塞油通道、旁路通道都被关闭，机油通过优先阀只进入柴油机主油通道，对曲轴轴承、凸轮轴轴承、凸轮轴凸轮和喷油凸轮、气缸盖摇臂轴及座润滑。

如图3所示，当柴油机在额定转速工作时，转速：1000r/min，柴油机的活塞环、缸套内壁就需要润滑。由于机油泵转速升高，机油泵泵出来的机油压力大于140KPa而小于430KPa，该压力使得压缩长弹簧4和压缩短弹簧1均处于压缩状态，此时优先阀的主油通道、冷却活塞油通道都被开启，旁路通道被关闭，机油通过优先阀进入柴油机主油通道和冷却活塞油通道，对曲轴轴承、凸轮轴轴承、凸轮轴凸轮和喷油凸轮、气缸盖摇臂轴及座润滑、活塞环、缸套内壁润滑。

如图4所示，当柴油机在额定转速工作时，转速：1000r/min，如果机油系统中某处管路有堵塞造成油路中的机油压力大于430KPa而小于1000KPa。该压力使得压缩长弹簧4和压缩短弹簧1均处于压缩状态，此时优先阀的主油通道、冷却活塞油通道都被开启，旁路通道被关闭但短活塞被顶开行程达86mm，该距离使得密封回油底壳的活塞也被顶开，机油从此旁路通道把至冷却活塞的机油泄漏一部分回到油底壳，保护主油道、冷却活塞油通道的机油压力不能太高。

如图5所示，当柴油机在超额定转速工作时或者机油泵出现异常，转速：1100r/min，造成油路中的机油压力大于1000KPa。该压力使得压缩长弹簧4和压缩短弹簧1均处于压缩状态，此时优先阀的主油通道、冷却活塞油通道、旁路通道都被开启，机油通过优先阀进入柴油机主油道和活塞冷却油道的同时机油会泄漏到油底壳，使机油泵的机油压力快速降低，对机油泵进行保护。

因此，本发明机油优先阀可以根据柴油机工作方式和产生的机油压力来达到对柴油机不同部位进行润滑，本机油优先阀完全可以代替现有的机油安全阀。

并且，本发明所述的机油优先阀在柴油机低速工作时可降低机油消耗量。

应用实施例：

通过本优先阀，在柴油机低速工作时可降低机油消耗量，其节约机油费用的计算如下：

机油价格m=34.5元/kg；

柴油机：功率Ne=3800kw；节约机油ge1=0.05g/（kw.h）；

每年工作时间n=350天/年；每天工作时间B=21小时/天，柴油机负荷率V=75%，则一台柴油机运行一年节约的费用为：

节约的费用=B*V*Ne*ge1*n*m/1000=21*75%*3800*0.05*350*34.5/1000=36.3万(元)

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，其特征在于：包括阀体（5），阀体（5）上竖向设有主油通道（51）、旁路通道（52）和冷却活塞油通道（53），所述主油通道（51）的一端与机油泵出油管主路（24）连接相通，另一端与柴油机主油道（21）连接相通，所述旁路通道（52）的一端与机油泵出油管旁路（25）连接相通，另一端与柴油机油底壳（23）连接相通；所述冷却活塞油通道（53）的一端与柴油机冷却活塞油道（22）连接相通；阀体（5）上横向设有长孔（14）和短孔（13），长孔（14）的一端分别与主油通道（51）和冷却活塞油通道（53）垂直相通，所述长孔（14）内设有后端带压缩长弹簧（4）的长活塞（3）；所述长活塞（3）在压缩长弹簧（4）的弹力下，其前端能将主油通道（51）和冷却活塞油通道（53）封闭；所述短孔（13）的一端与旁路通道（52）垂直相通，短孔（13）内设有后端带压缩短弹簧（1）的短活塞（2）；所述短活塞（2）在压缩短弹簧（1）的弹力下，其前端能将旁路通道（52）封闭，在冷却活塞油通道(53)的另一端设有带O形密封圈（6）的堵头（7）。

2.如权利要求1所述的降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，其特征在于：在长孔（14）内设有对压缩长弹簧（4）起到定位作用的导向销（8）。

3.如权利要求1所述的降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，其特征在于：在阀体（5）的端面上设有外盖（12）。

4.如权利要求3所述的降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，其特征在于：所述外盖（12）通过带密封圈（9）的螺栓（10）与阀体（5）的末端端面固定。

5.如权利要求1所述的降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，其特征在于：所述长孔（14）的长度为277mm，直径为φ75mm。

6.如权利要求1所述的降低中速柴油机机油消耗量的优先阀，其特征在于：所述短孔（13）的长度为145mm，直径为φ75mm。