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商用车的压缩空气管理系统

在我国和欧洲，越来越多的货车和客车使用空气作为动力，实现对车辆的制动、门控及空气悬架系统的控制等。我们通常把压缩空气的产生、处理并按要求存储到各自贮气筒中部分叫做空气管理系统。该系统主要由：空气压缩机、空气处理元件（调压阀或空气干燥器、保护阀、空气处理单元等）、贮气筒组成。

空气压缩机

安装在发动机上，由发动机驱动并产生压缩空气。

1、按结构可分为：单缸空压机和双缸空压机。根据整车对压缩气体需求量的大小来选择使用单缸或双缸以及不同排量的空压机。

2.按卸荷方式可分为：内卸荷和外卸荷两种方式。内卸荷是指当车辆的压缩空气的系统压力达到预先设定的压力时，空压机将不再产生压缩气体并停止输出。该功能主要是通过外界气压来控制空压机的进气阀门卸荷期间外界气压打开进气阀门，使其处于常开状态，这样无论空压机的活塞如何运动气体均从空压机的进气门进入和排出，从而不再向外输出气压；外卸荷是指当车辆的压缩空气的系统压力达到预先设定的压力时，空压机输出的气体将通过与其外部相连的调压阀（或空气干燥器）的排气口排入大气中。

空气处理元件

该部分常用元件为：调压阀、空气干燥器｛带调压功能｝、四回路保护阀或空气处理单元。 1.调压阀（见图1）：X80～90年代我国商用车上（采用气压制动）普遍采用调压阀来控制压缩空气的系统压力并同时对空压机进行卸荷。调压阀的工作原理：1口为进气口（气源，与空压机出气口相连）；21口为出气口与保护阀的进气口相连（保护阀的出气口）；3口为排气口。

系统充气时来自空压机的压缩空气经1口进入，通过滤网g进入腔后打开单向阀21口从而向后进入保护阀和贮气筒。进入21口的压缩空气可同时进入E腔（E腔与21口相通），当21口压力腔）达到系统要求的压力时，E腔气压将克服弹簧b压力推动膜片c向上移动，从而带动活塞m向上移动，打开阀门d并关闭排气通道I，此时E腔的气体经d阀门进入C腔推动活塞k下移，从而打开阀门i，1口的气体通过i，经3口排入大气因1口气压阳氏，单向阀e将自行关闭，阻止了21口气体的反向流动，此时空压机处于卸荷状态，产生的气体经1口和3口直接排入大气。随着系统（贮气筒）压力的消耗，21口和控压力也随着降低，当E腔压力不足以克服弹簧力时，膜片c下移，并带动活塞m下移，从而关闭阀门d并打开活塞知中的排气通道IC腔中的压缩气体经m中的排气通道I排入大气，此时活塞k在弹簧力作用下向上移动从而关闭阀门i，1口的气体不能再经i和3口排入大气而又经进入21，重新给系统充气。可通过旋转调节螺栓a，来改变弹簧力b，来改变调压阀的卸荷压力。

2.空气干燥器：目前空气干燥器已在我国商用车上普遍使用它既具有干燥空气的作用同时又具有调压阀的功能。对空气进行干燥的主要作用是去除压缩空气中所含的水分，有效防止空气管路及气动元件的锈蚀以及寒冷地区空气管路和气动元件的结冰损坏，可大大提高行车的安全性。

工作原理：在压力输入阶段，来自空压机的压缩空气经1口进入A腔。因温度降低产生的冷凝水在这里聚集，经通道c聚集出口（e）处。经过安装在干燥筒中的精密滤网（9）环道（h），压缩空气到达干燥筒（b）上部，这个过程中空气将进一步冷却，水蒸汽进一步凝结。当通过颗粒状滤网时水被吸附在粒状干燥剂表面及颗粒缝隙间。因为尺寸超过4A的油粒子不能进入干燥剂颗粒缝隙这使得干燥剂更加细密。蒸发部分的油不被吸收干燥后的空气经单向阀（c）和21口抵达贮气筒。同时干燥后的空气也经截流口和22口到达再生贮气筒。同时压缩空气通过通孔（I）到达D腔作用在膜片（m）上。当达到切断压力后，克服弹簧力，进气阀口（n）打开进入B腔.活塞（d）受到压力的作用，打开排气阀口（e），来自A腔空气凝结物及杂质和油碳经排气口c和出口（e）排出（见图3）。

活塞（d）还有压力释放阀的作用在任何压力过高的情况下活塞（d）将自动打开气阀口（e）。如果由于空气消耗，系统中的供气压力下降到它的关闭压力，进气阀门（n）关闭，B腔压力下降，排气阀口（e）关闭。干燥过程将再一次开始。

为了保证在寒冷地区排气阀门的正常工作可在排气口3处安装一个加热器在温度低于6摄氏度时加热器就接通，温度达到大约30度时，就断开。

图4，为我国商用车普遍采用的空压机外卸荷的空气管理系统布置方式在欧洲也通常采用该布置方式。空压机卸荷期间产生的气体通过干燥器的排气口排入大气。

3、四回路保护阀：保护阀从结构和功能上可分为有双回路、四回路、多回路保护阀。目前在我国商用车中普遍采用四回路保护阀。其主要作用为：把干燥后的气体分成4条回路满足车辆不同系统的需要：行车制动系统、驻车制动系统，空气悬架系统、门控系统等）同时确保当某一回路失效时其它回路仍能正常工作，并可适当对失效回路气压进行补充。

图5为四回路保护阀的工作原理图，1口为进气口（与空气干燥器21口相连），21、22、23、24为出气口（每一个口为一条回路）。根据不同的应用四条回路内部有多种进气方式如：并联连接，气压同时充入；或1、2回路先于3、4回路充气。来自空气干燥器的压缩空气通过1口进入四回路保护阀通过旁通孔（a，b，c，d）和单向阀（h，j，q，r）进入系统的四条回路。同时，在阀门（g，k，p，s）下也建立起压力，当达到设置的开启压力（保护压力）时阀门打开膜片（f，i，o，t）再一次克服弹簧（e，m，n，u）力鼓起。然后压缩空气通过21、22口流入行车制动系统的1回路贮气筒和2回路贮气筒通过23、24口进入3、4回路。3回路给货车的紧急制动和停车制动系统供气也为挂车提供气源。 4回路为辅助制动系统供气。

如果行车制动的一条回路失效（如图5），其它三条回路的空气将对失效回路进行补充直到达到动态关闭压力此时弹簧力使得阀门（g，k，P，s）关闭，以保护其它回路处于安全压力以上。

目前国内常用四回路保护阀的性能参数见右上表。

4、空气处理单元；随着车辆用气系统的不断增加以及对气压的不同要求，用四回路保护阀单一的压力输出已无法满足车辆的要求。目前在欧洲商用车行车制动系统气压多为1Obar驻车系统为8bar，空气悬架系统1Obar或12bar挂车控制及气源8bar等。因此空气处理单元在欧洲商用车上已普遍使用（如图6）来满足各系统对不同气压的要求。同时，这种把干燥器、保护阀、压力控制等多种功能集合为一体的结构不仅节约了制作成本，同时还便于整车厂的安装。电控空气处理单元通过ECU来控制通过CAN线系统与车辆进行通信，实现了对整车气压系统的智能控制。具有如下优点：

（1）高度集成的元件，减少了安装成本和时间。

（2）对空压机卸荷及空气干燥器（干燥剂）的再生实现了智能控制，节省了油耗（约0.35L/100km）。

（3）可通过ECU设定参数，改变气压输出最大程度满足客户和不同法规的要求。

（4）通过CAN总线与车辆通信，随时根据车速、发动机、车辆制动的情况来提供车辆所需的气压。

（5）能自行记录系统数据为服务提供参考。

（6）支持故障诊断，便于维修和检查。

目前在我国商用车中对于CAN总线的运用还处于研发和样车阶段，因此电控空气处理单元在我国还没有应用。

从上述空气管理系统元件的变化调压阀→空气干燥器；双回路保护阀→四回路保护法→空气处理单元阀门可以看出，商用车对于空气管理系统的要求越来越高，主要表现在更加洁净的气体、更多的回路输出及不同回路不同的压力输出、更加节能、更加集成等方面。我国商用车现在普遍采用空气干燥器和四回路保护阀组合方式，因此我国商用车要想走出国门，在技术上赶超先进水平，空气管理系统方面还有许多提升和发展的空间。

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2022-05-10 22:18:30