汽車車載空氣動力源多功能裝置的研制

張明國，王華平

（1. 湖北文理學(xué)院汽車零部件制造裝備數(shù)字化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 襄陽 441053；

2. 神龍汽車有限公司襄陽工廠，湖北 襄陽 441004）

汽車車載空氣動力源多功能裝置的研制

張明國1，王華平2

（1. 湖北文理學(xué)院汽車零部件制造裝備數(shù)字化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北 襄陽 441053；

2. 神龍汽車有限公司襄陽工廠，湖北 襄陽 441004）

為了改善汽車室內(nèi)環(huán)境和方便汽車駕駛?cè)笋{駛生活（與駕駛相關(guān)的活動），以車載空氣動力源提供高、低壓力的冷、熱壓縮空氣，以解決汽車的汽車擋風(fēng)玻璃、車窗玻璃掛霧的高效清除、倒車鏡除霧、車內(nèi)吹塵、吸塵、洗車、降濕、通風(fēng)、高海拔行車車內(nèi)增壓、汽車意外水中遇險(xiǎn)應(yīng)急逃生裝備和為小型氣動隨車工具提供壓力氣源、輪胎補(bǔ)充氣、配用氣動千斤頂快捷更換汽車備胎的等問題，形成汽車車載空氣動力源多功能裝置。

汽車室內(nèi)環(huán)境；高低壓空氣；冷熱壓縮空氣；汽車車載空氣動力源多功能裝置

10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.024

CLC NO.: TB472 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-70-03

引言

隨著汽車走進(jìn)千家萬戶，汽車也走進(jìn)了人們生活的方方面面，汽車室內(nèi)環(huán)境也越來越受到更多的關(guān)注。改善汽車室內(nèi)環(huán)境和方便汽車駕駛?cè)笋{駛生活（與駕駛相關(guān)的活動），成為汽車行業(yè)專家、同行目前研究的課題方向之一。因此，筆者以車載空氣動力源提供高、低壓力的冷、熱壓縮空氣，來解決汽車的汽車擋風(fēng)玻璃、車窗玻璃掛霧的高效清除、倒車鏡除霧、車內(nèi)吹塵、吸塵、洗車、降濕、通風(fēng)、高海拔行車車內(nèi)增壓[1]、汽車意外水中遇險(xiǎn)應(yīng)急逃生裝備和為小型氣動隨車工具提供壓力氣源、輪胎補(bǔ)充氣、配用氣動千斤頂快捷更換汽車備胎的等問題。

1、汽車室內(nèi)環(huán)境問題和影響汽車駕駛?cè)笋{駛生活的情況

在雨天、雪天、塵霧天等天氣下關(guān)閉車門窗，車內(nèi)形成一個(gè)相對封閉的環(huán)境，當(dāng)室內(nèi)與室外環(huán)境溫度有一定溫差，室內(nèi)達(dá)到一定濕度，在車窗和擋風(fēng)玻璃內(nèi)面形成一層薄霧，阻擋駕駛員和車內(nèi)乘員的視線。在以上天氣下，車外能見度低，再加上車窗和擋風(fēng)玻璃的薄霧的阻擋，嚴(yán)重影響行車安全和造成乘坐的不舒適；在潮濕的天氣車內(nèi)濕度大、不通風(fēng)也會影響乘坐的舒適性。目前普遍汽車采用汽車空調(diào)冷風(fēng)、熱風(fēng)吹前擋風(fēng)玻璃，用電加熱后擋風(fēng)玻璃，除霧除霜效果不佳；沒有車窗除霜、除霧裝置；同時(shí)后視鏡掛霧、掛霜，影響行車安全[2]；高海拔地區(qū)行車車內(nèi)駕駛員和乘員高原缺氧。由于車內(nèi)空間有限及車內(nèi)設(shè)施的布置緊湊，一些角落灰塵難以清除，并且陰暗潮濕，容易滋生細(xì)菌，形成霉變[3]，影響車內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生。一般情況下車內(nèi)灰塵和潮濕只有在專門的汽車裝飾美容店里才能做徹底地清理，不方便平常衛(wèi)生保潔。在如7·21北京特大暴雨事件類似的情況下，汽車意外水中遇險(xiǎn)，缺少應(yīng)急逃生裝備；駕駛?cè)嗽诩一蛘咴谝巴庀窜嚭懿环奖悖涣硗?，?dāng)行車途中遇車輪胎漏氣時(shí)，采用車上現(xiàn)有隨車設(shè)備或工具充氣和更換備胎很不方便。以上幾個(gè)方面給駕駛?cè)说鸟{駛生活帶來諸多不便。

2、當(dāng)前汽車室內(nèi)環(huán)境和影響汽車駕駛?cè)笋{駛生活問題解決

2.1本裝置的設(shè)計(jì)

2.1.1本裝置設(shè)計(jì)理念

解決以上問題，保證行車安全和乘坐的舒適，方便汽車車內(nèi)的衛(wèi)生清掃和汽車簡單的維護(hù)，本裝置通過設(shè)計(jì)一種汽車車載空氣動力源多功能裝置，用一個(gè)直流電動氣泵從車內(nèi)（空調(diào)內(nèi)循環(huán)進(jìn)風(fēng)口）或車外（空調(diào)外循環(huán)進(jìn)風(fēng)口）泵送空氣到儲氣罐，儲存一定壓力（分高壓和低壓）和容量的壓縮空氣，通過氣液分離器干燥后送至電加熱器（有選擇地加熱），通過各氣路電磁閥控制送至前擋風(fēng)玻璃、各車窗除霜口和多功能壓縮空氣快速接頭。對于多功能壓縮空氣快速接頭可以有選擇地通過氣管接輪胎充氣表、吹塵槍、吸塵器、除濕軟管、室內(nèi)加壓軟管、氣動千斤頂和氣動工具，從而完成前后擋風(fēng)玻璃、后視鏡和車門玻璃除霜；車內(nèi)降濕、通風(fēng)和高海拔行車車內(nèi)增壓；車內(nèi)便捷除塵、吸塵、干燥殺菌；輪胎安全便捷換胎充氣問題和小型氣動隨車工具的便捷使用等多項(xiàng)功能。見圖1。

1.外部濾清器；2.內(nèi)濾清器；3.外循環(huán)電磁閥；4.低壓力開關(guān)（常閉）；5.電動氣泵；6.高壓力開關(guān)（常閉）；7.氣液分離器；8.儲氣罐；9.內(nèi)循環(huán)電磁閥；10.放水電磁閥 1；11.放水電磁閥2；12.電加熱器；13.溫控開關(guān)；14.壓縮空氣快速接頭；15.車窗除霜電磁閥；16.空氣量孔；17.至主駕駛側(cè)車窗玻璃；18.至副駕駛側(cè)車窗玻璃；19.至左后側(cè)車窗玻璃；20.至右后車窗玻璃；21.至后擋風(fēng)玻璃；22.前擋風(fēng)玻璃；23.左右后視鏡；24.前擋風(fēng)玻璃除霜電磁閥；25.通過快速接頭接輪胎充氣表；26.通過快速接頭接充氣軟管；27.通過快速接頭接洗塵器；28.通過快速接頭接氣動千斤頂、氣動工具；29.通過快速接頭接除濕軟；30.第一分氣管；31.第二分氣管32.第三分氣管。

2.1.2本裝置的技術(shù)方案

在汽車上加裝一個(gè)直流電動氣泵、一個(gè)儲氣罐、一個(gè)氣液分離器、一個(gè)電加熱器，完成空氣的壓縮、儲存、干燥和加熱（根據(jù)不同功能要求有選擇地進(jìn)行加熱），以此為主體，再通過氣管和控制氣路電磁閥，有選擇地使壓縮熱空氣送至前擋風(fēng)玻璃、倒車鏡、各車窗的除霜口進(jìn)行除霜；通過多功能壓縮空氣快速接頭接不同的隨車工具，完成車內(nèi)便捷除塵、吸塵、干燥殺菌；輪胎安全便捷換胎充氣問題和小型氣動隨車工具的便捷使用等多項(xiàng)功能如圖1。

2.1.3本裝置的具體實(shí)施方案

在發(fā)動機(jī)倉中，直流電動氣泵5（空氣壓縮）→ 儲氣罐8（空氣儲存--儲氣罐上安裝高低壓壓力開關(guān)4、6，按照不同功能需要控制氣泵，以控制儲氣罐8氣壓；儲氣罐上安裝放水電磁閥控制儲氣罐放水）→氣液分離器 7（空氣干燥，氣液分離器上安裝放水電磁閥控制氣液分離器放水），通過氣管送到駕駛室內(nèi)儀表盤下空調(diào)風(fēng)箱處電加熱器12（空氣加熱--根據(jù)不同功能要求有選擇地進(jìn)行加熱），電加熱器出口處安裝溫控開關(guān)控制加熱器的加熱溫度。再通過第一、第二、第三分氣管30、31、32分三條主氣路：1、到車窗除霜電磁閥控制的5條分氣路分別至：①主駕駛側(cè)車窗玻璃上部的除霜口17；②副駕駛側(cè)車窗玻璃上部的除霜口18；③左后車窗玻璃上部的除霜口19；④右后車窗玻璃上部的除霜口20；⑤后擋風(fēng)玻璃上部的除霜口21，5條分氣路都有空氣量孔控制通氣量；2、到前擋風(fēng)玻璃除霜電磁閥控制的2條氣路分別至：①前擋風(fēng)玻璃上部的除霜口22；②左右倒車鏡除霜口23，2條分氣路都有空氣量孔控制通氣量；3、到駕駛室內(nèi)副駕駛側(cè)儲物箱附近面板處布置的快速壓縮空氣接頭14，隨車工具增配輪胎充氣表、吹塵槍、吸塵器、除濕軟管、室內(nèi)加壓軟管、氣動千斤頂、簡易氣動工具和相應(yīng)空氣軟管。

2.2本裝置工作過程

本裝置各功能操作工作過程，見圖2。

1-點(diǎn)火開關(guān)；2-電動氣泵開關(guān)；3-除霜、氣動轉(zhuǎn)換開關(guān)；4-電加熱器開關(guān)；5-溫控開關(guān)；6-壓力開關(guān) 1（低壓）；7-壓力開關(guān)（高壓）；8-電加熱器保險(xiǎn)； 9-電加熱器繼電器；10-電加熱器；11-裝置主繼電器；12-裝置主保險(xiǎn) 3；13-電動氣泵保險(xiǎn)；14-電動氣泵繼電器；15-電動氣泵；16-蓄電池；17-前擋風(fēng)玻璃除霜電磁閥 18-前擋風(fēng)玻璃除霜開關(guān)；19-車窗除霜電磁閥；20-車窗除霜開關(guān)；21-外循環(huán)電磁閥；22--內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)；23-內(nèi)循環(huán)電磁閥；24-放水電磁閥 1；25-放水電磁閥2；26-放水開關(guān)；27-搭鐵。

2.2.1除霜

發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)下打開電動氣泵開關(guān) 2，將除霜[4]、氣動轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至除霜位置，通過低壓開關(guān)6控制儲氣罐氣壓處于低壓狀態(tài)，打開電加熱器開關(guān) 4，將內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至內(nèi)循環(huán)位置。若對前擋風(fēng)玻璃和后視鏡除霜，打開前擋風(fēng)玻璃除霜開關(guān)18，通過前擋風(fēng)玻璃除霜口和后視鏡除霜口吹出的熱氣除霜；若對各車窗和后擋風(fēng)玻璃除霜[5]，打開車窗除霜開關(guān)20，通過后擋風(fēng)玻璃除霜口和各車窗除霜口吹出的熱氣除霜。

2.2.2輪胎充氣

發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)下打開電動氣泵開關(guān) 2，將除霜、氣動轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至氣動位置，通過低壓開關(guān)控制儲氣罐氣壓處于高壓狀態(tài)，將內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至外循環(huán)位置。關(guān)閉電加熱器開關(guān)4，通過壓縮空氣快速接頭接輪胎充氣表。

2.2.3除塵

發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)下打開電動氣泵開關(guān) 2，將除霜、氣動轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至氣動位置，通過低壓開關(guān)控制儲氣罐氣壓處于高壓狀態(tài)，將內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至外循環(huán)位置。關(guān)閉電加熱器開關(guān)4，通過壓縮空氣快速接頭接吹塵槍。

2.2.4吸塵

發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)下打開電動氣泵開關(guān) 2，將除霜、氣動轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至氣動位置，通過低壓開關(guān)控制儲氣罐氣壓處于高壓狀態(tài)，將內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至外循環(huán)位置。關(guān)閉電加熱器開關(guān)4，通過壓縮空氣快速接頭接簡易吸塵器。

2.2.5輪胎安全便捷換胎和使用簡易氣動工具

發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)下打開電動氣泵開關(guān) 2，將除霜、氣動轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至氣動位置，通過低壓開關(guān)控制儲氣罐氣壓處于高壓狀態(tài)，將內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至外循環(huán)位置。關(guān)閉電加熱器開關(guān) 4，通過壓縮空氣快速接頭接氣動千斤頂和簡易氣動工具。

2.2.6干燥殺菌

發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)下打開電動氣泵開關(guān) 2，將除霜、氣動轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至除霜位置，通過低壓開關(guān)控制儲氣罐氣壓處于低壓狀態(tài)，打開電加熱器開關(guān)4，將內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換開關(guān)22打至內(nèi)循環(huán)位置。通過壓縮空氣快速接頭接除濕軟管。

2.2.7高海拔行車車內(nèi)增壓

動機(jī)工作狀態(tài)下打開電動氣泵開關(guān) 2，將除霜、氣動轉(zhuǎn)換開關(guān)3打至除霜位置，通過低壓開關(guān)控制儲氣罐氣壓處于低壓狀態(tài)，將內(nèi)外循環(huán)轉(zhuǎn)換開22打至外循環(huán)位置。關(guān)閉電加熱器開關(guān)4，通過壓縮空氣快速接頭接增壓軟管。

2.2.8汽車水中意外遇險(xiǎn)應(yīng)急逃生

通過壓縮空氣快速接頭接救生氣囊，利用儲氣罐儲存的壓縮空氣對救生氣囊充氣（平時(shí)作為游泳裝備）。

3、結(jié)論

本裝置屬于可用于普遍汽車上的一種多功能輔助裝置，大大改善車內(nèi)環(huán)境和方便駕駛?cè)说鸟{駛生活，具有很廣泛的使用價(jià)值，因此具有廣大潛在的市場需求，配套車上，可以增加汽車商品的附件值，增加汽車賣點(diǎn)，使汽車在銷售市場的競爭中，增加銷售份額。同時(shí)可以帶動相關(guān)零配件的生產(chǎn)和加工，拉動就業(yè)，提高經(jīng)濟(jì)效益和帶來社會效益。

[1] 冀旺年.汽車空調(diào)構(gòu)造[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010:16.

[2] 古永棋.汽車電器及電子設(shè)備[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2011:181.

[3] 冀旺年.汽車車身電氣設(shè)備系統(tǒng)及附屬電氣設(shè)備[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009: 163.

[4] 張明國,游光師.汽車電氣設(shè)備與維修[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012: 236.

[5] 孫仁云,付百學(xué).汽車電氣與電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011: 143.

The Development of theAutomotive Vehicle Air Power Multi-function Devices

Zhang Mingguo1, Wang Huaping2
( 1.Hubei University of Arts and Science The Collaborative Innovation Center of Hubei Province for Auto Parts Manufacturing Equipment Digitization, Hubei Xiangyang 441053; 2.Xiangyang factory Shenlong automobile Co., Ltd., Hubei Xiangyang 441004 )

In order to improve the indoor environment and convenient car drivers (activities) associated with driving, driving life in vehicle air power source with high and low pressure of the compressed air, and cold and hot compress air, in order to solve the car windshield, window glass hanging fog efficient removal, the mirror defogging, dusting, vacuuming, washing the car, inside the car drop wet, ventilation, high altitude booster driving the car, car accident water distress emergency evacuation equipment and for small pneumatic accessory tools provide pressure air supply, makeup, with pneumatic jack quick replacement tyres automobile spare tire, auto vehicle air power multi-function devices.

the car indoor environment; High and low pressure air; Cold and hot compressed air; Auto vehicle air power multi-function devices

TB472

A

1671-7988（2015）09-70-03

張明國，就職于湖北文理學(xué)院汽車零部件制造裝備數(shù)字化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心。研究方向：汽車零部件設(shè)計(jì)。