商用車系統(tǒng)智能空壓機(jī)性能及應(yīng)用簡(jiǎn)介

趙紅莎 孫佳玥 周在芳 趙玉煒 金龍善

【摘? 要】文章主要介紹一種智能空壓機(jī)的性能及應(yīng)用方法，該方法充分考慮到車輛當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、變速器TCU（車速、油門、坡度等）工作狀態(tài)、駕駛員需求、電子地圖提供的前方坡度信息、當(dāng)前氣壓值等重要參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)提前計(jì)算空壓機(jī)的工作狀態(tài)，提高空壓機(jī)的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)降低運(yùn)行成本、節(jié)能和降油耗的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】智能空壓機(jī);節(jié)能技術(shù);智能坡度

中圖分類號(hào)：U463.6? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-8639（ 2024 ）05-0064-02

Predictive Air Compressor Performance and Application Brief for Commercial Vehicle Systems

ZHAO Hongsha，SUN Jiayue，ZHOU Zaifang，ZHAO Yuwei，JIN Longshan

（China National Heavy Duty Truck Group，Jinan 250101，China）

【Abstract】This paper mainly introduces the performance and application method of an intelligent air compressor，which fully considers the current engine ECU，gearbox TCU（speed，throttle，slope，etc.）working state，driver needs，the forward slope information provided by the electronic map，the current air pressure value and other important parameters，and calculates the working state of the air compressor in advance according to these parameters，improves the operating efficiency of the air compressor，and achieves the goal of reducing operating costs，energy saving and fuel consumption of the air compressor.

【Key words】predictive air compressor;energy conservation;predictive slope

作者簡(jiǎn)介

趙紅莎（1989—），女，工程師，碩士，主要從事柴油機(jī)、新能源汽車電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作。

近年來(lái)，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上提高自動(dòng)化控制水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗成為各大企業(yè)追尋的目標(biāo)?？諌簷C(jī)作為商用車輛使用的一種氣體壓縮設(shè)備，以氣體壓力作為動(dòng)力源，達(dá)到車輛設(shè)定的需求壓力值，實(shí)現(xiàn)換擋、制動(dòng)、ECAS等多種功能。但現(xiàn)有的空壓機(jī)使用過(guò)程中效率低下，只能根據(jù)當(dāng)前氣體壓力值全開(kāi)或者全閉，功能單一，造成整車能量的損耗。本文中的空壓機(jī)會(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和電子地圖提供的前方坡度信息，對(duì)電控離合式空氣壓縮機(jī)進(jìn)行預(yù)見(jiàn)性控制，實(shí)現(xiàn)空氣壓縮機(jī)附件節(jié)能和降油耗的目標(biāo)。

1? 智能空壓機(jī)工作原理

1.1? 智能空壓機(jī)結(jié)構(gòu)原理

空壓機(jī)作為商用車的氣體壓縮裝置，主要系統(tǒng)包括離合器式空壓機(jī)、卸荷電磁閥、再生電磁閥、離合器、壓力開(kāi)關(guān)、干燥器，通過(guò)離合器的結(jié)合、脫開(kāi)，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)工作狀態(tài)的控制。智能空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

當(dāng)儲(chǔ)氣筒氣壓達(dá)到切斷壓力時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)打開(kāi)保證空壓機(jī)脫開(kāi)，同時(shí)干燥罐壓力卸荷。根據(jù)功能需求，如果需要再生，則把再生閥打開(kāi)，利用儲(chǔ)氣筒內(nèi)壓縮空氣，通過(guò)節(jié)流孔對(duì)干燥筒內(nèi)的干燥劑進(jìn)行反吹，使干燥劑恢復(fù)再生能力。當(dāng)儲(chǔ)氣筒氣壓低于氣路要求設(shè)定值時(shí)，卸荷閥關(guān)閉，嚙合空壓機(jī)，給儲(chǔ)氣罐打氣。根據(jù)各回路的壓力信號(hào)，ECU實(shí)現(xiàn)對(duì)2個(gè)電磁閥的控制，集成度相對(duì)較高。智能空壓機(jī)的被控對(duì)象如圖2所示。

1.2? 整車通信及協(xié)同控制

智能空壓機(jī)對(duì)于自身嚙合和脫開(kāi)的過(guò)程表現(xiàn)為：空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣筒、干燥器的原有機(jī)械管路連接部分保持不變，智能空壓機(jī)ECU根據(jù)儲(chǔ)氣筒壓力傳感器信息，結(jié)合控制策略的設(shè)定，對(duì)卸荷電磁閥和再生電磁閥進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)不同工況條件下對(duì)應(yīng)不同卸荷壓力和再生空氣量的智能控制。智能空壓機(jī)ECU通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)根據(jù)車輛當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、變速器TCU等狀態(tài)（車速、油門、坡度等），實(shí)現(xiàn)不同條件下工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，包括智能再生、智能壓力調(diào)節(jié)、高速泵氣時(shí)屏蔽再生功能、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)幫助、斷電再生功能、寒冷模式。結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)工況，保證干燥罐正常卸荷和再生的同時(shí)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗，提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。智能空壓機(jī)的信息交互如圖3所示。

2? 智能空壓機(jī)控制策略

1）智能再生。車輛行駛過(guò)程中，空壓機(jī)泵氣的同時(shí)伴隨整車制動(dòng)、換擋、ECAS等功能的不斷耗氣，干燥器調(diào)壓閥不斷處于切斷和切入的交替工作狀態(tài)?；诖耍筛鶕?jù)泵氣量進(jìn)行再生，即使沒(méi)有達(dá)到卸荷壓力，也強(qiáng)制干燥器再生。

2）智能壓力調(diào)節(jié)?？諌簷C(jī)的開(kāi)啟壓力和關(guān)閉壓力可根據(jù)車輛實(shí)際工況進(jìn)行智能調(diào)整，在發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖工況下，提高空壓機(jī)啟動(dòng)壓力，提前打氣，利用此階段獲取更多的免費(fèi)氣源。在帶載情況下，降低空壓機(jī)關(guān)閉壓力閾值，提前停止打氣，降低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖工況泵氣，降低空壓機(jī)功耗，降低油耗，結(jié)合制動(dòng)與缸內(nèi)制動(dòng)聯(lián)動(dòng)，節(jié)油效果會(huì)更佳。

3）高速泵氣時(shí)屏蔽再生功能。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和當(dāng)前氣路壓力值，計(jì)算空壓機(jī)的泵氣量，泵氣量超過(guò)一定值時(shí)，可以屏蔽非緊急再生。例如：系統(tǒng)識(shí)別快速泵氣工況時(shí)，屏蔽再生功能，優(yōu)先滿足泵氣需要。

4）斷電再生功能。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷電時(shí)，如果干燥器沒(méi)有再生，則強(qiáng)制打開(kāi)再生閥，利用儲(chǔ)氣筒內(nèi)壓縮空氣，通過(guò)節(jié)流孔對(duì)干燥筒內(nèi)的干燥劑進(jìn)行反吹，使干燥劑恢復(fù)再生能力，減小了空氣干燥器排氣口處的冷凝水結(jié)冰凍住排氣口的可能性。

5）發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)幫助。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，為降低發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)負(fù)荷可短時(shí)間禁止空壓機(jī)工作，目前標(biāo)定為30s，但是該功能僅限于系統(tǒng)壓力大于等于最小系統(tǒng)壓力時(shí)。如果系統(tǒng)壓力小于最小系統(tǒng)壓力時(shí)，則該功能不起作用;即使當(dāng)系統(tǒng)壓力小于最小系統(tǒng)壓力時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后該時(shí)間限值內(nèi)空壓機(jī)也要保證快速打氣及法規(guī)要求。

6）寒冷模式。環(huán)境溫度比較低時(shí)，為避免管路溫度太低而結(jié)冰，在整車需要發(fā)動(dòng)機(jī)功率時(shí)，盡量減少泵氣，必要時(shí)再生，控制使用合適的回吹氣量，減少無(wú)謂的空氣量消耗，確保系統(tǒng)干燥，并確保再生氣體效率。

7）ECAS泵氣。當(dāng)空氣懸架需要更高的氣壓以提升車身高度時(shí)，空壓機(jī)立即停止卸荷，開(kāi)始給系統(tǒng)供氣，提高系統(tǒng)壓力值，滿足ECAS功能需求。

3? 總結(jié)

本文在介紹智能空壓機(jī)的工作原理基礎(chǔ)上，充分考慮到車輛當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、變速器TCU（車速、油門、坡度等）、當(dāng)前氣壓值及駕駛員需求等重要參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)制定多功能控制策略，提前計(jì)算空壓機(jī)的工作狀態(tài)，提高了空壓機(jī)的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)降低運(yùn)行成本、節(jié)能和降油耗的目標(biāo)。對(duì)智能空壓機(jī)在節(jié)油性、安全性等方面進(jìn)行介紹，隨著國(guó)內(nèi)商用車電控技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，智能空壓機(jī)必然會(huì)得到不斷地推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂征，李法兵，陳首剛. 商用車電控空氣干燥器性能研究及應(yīng)用[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2018（20）：159-162.

[2] 羅鵬. 商用車新型電子控制空氣處理系統(tǒng)[J]. 汽車與配件，2007（35）：46-47.

（編輯? 凌? 波）

收稿日期：2023-10-27