CN101157327A - 模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统及其方法，涉及一种车辆充放气技术。本系统是在越野汽车的第一、二、三、四桥上分别安装有轮胎(C)；通过管路(I)，气源(D)、控制阀总成(A)、放气电磁阀(G)、旋转密封气室(H)、汽车轮胎阀(F)、汽车轮胎锁闭阀(E)、轮胎(C)依次连通；控制器(B)和中央充放气控制阀总成(A)连接；通过控制器(B)，实现对轮胎(C)充放气、测压、保压的模式化控制。本发明是一种模式化结构及其模式化控制方法，性能好，操作方便，保证汽车在各种恶劣环境下的安全行驶。

Description

模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种车辆充放气技术，尤其涉及一种模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统及其方法。

背景技术

汽车轮胎中央充放气系统是一套汽车在行驶中(或停驶时)能够随时检测和调节轮胎气压的系统；它的主要作用是：当汽车通过沙漠、沿海滩涂、沼泽、泥泞地等松软地面及冰雪路面时，通过该系统可快速地降低轮胎气压，增大轮胎的接地面积，一方面使轮胎沉陷量和土壤阻力减小；另一方面，由于轮胎嵌入土壤中花纹数目的增多，增大土壤的推进力，大幅度地增加牵引力，提高汽车的通过性。

当运载汽车的高度受桥洞、涵洞、运载飞机舱门等限制时，在一定的范围内，如果降低轮胎气压，使汽车总高度适当降低，便能顺利通过。

当汽车轮胎被扎破和被子弹击穿时，如果能实时地给在行驶过程中的汽车轮胎充气，可使汽车尽快离开危险地带或到达目的地。

当路面环境温度较高而汽车长距离连续行驶时，由于轮胎发热使胎内气压升高，可能会引起轮胎爆裂；如果能实时地给在行驶过程中的汽车轮胎放气，可以避免危险情况的发生。

军用越野汽车在运送武器装备、车载武器系统、通信指挥系统和战地伤员时，如果能根据不同的道路状况实时调整轮胎气压减缓冲击与振动，可以增强军需的机动性、安全性和生存能力。

目前汽车轮胎中央充放气系统多采用翘板开关控制，操作不方便，需有娴熟技术的驾驶员才能操作。且目前的汽车轮胎中央充放气系统不能实现在充放气过程中随时关断轮胎气流，起到保护轮胎的作用。

经检索，在目前的汽车轮胎中央充放气系统中，尚未有发现采用模式化控制的结构和方法。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统及其方法。

本发明的目的是这样实现的：

一、模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统(简称本系统)

如图1、2、3、4、5，

本系统包括中央充放气控制阀总成(A)、控制器(B)、轮胎(C)、气源(D)、汽车轮胎锁闭阀(E)、汽车轮胎阀(F)、放气电磁阀(G)、旋转密封气室(H)和管路(I)；

在越野汽车的第一、二、三、四桥上分别安装有轮胎(C)；通过管路(I)，气源(D)、控制阀总成(A)、放气电磁阀(G)、旋转密封气室(H)、汽车轮胎阀(F)、汽车轮胎锁闭阀(E)、轮胎(C)依次连通；控制器(B)和中央充放气控制阀总成(A)连接；

通过控制器(B)，实现对轮胎(C)充放气、测压、保压的模式化控制；

所述的中央充放气控制阀总成(A)包括模块(2)及其安装在模块(2)上的第一、二、三、四桥电磁阀(3、4、6、7)，充放气电磁阀(5)，第一、二、三、四桥传感器(16、17、13、10)，第一、二、三、四桥继动阀(23、22、19、18)和溢流梭阀(21)。

本系统的工作原理是：

1、充气

1)第一桥充气

压缩气体由气源(D)经气源进气直通接口(1)进入模块(2)的第1通道(2.1)，打开充放气电磁阀(5)，压缩气体从第1通道(2.1)经过溢流梭阀(21)后流入第2通道(2.2)，再打开第一桥电磁阀(3)，压缩气体便推开第一桥继动阀(23)，使得压缩气体从第2通道(2.2)进入第3通道(2.3)，再由第一桥直角管接口(15)输出，进入旋转密封气室(H)后流入汽车轮胎阀(F)并使汽车轮胎阀(F)开启，之后，压缩气体经汽车轮胎锁闭阀(E)进入第一桥轮胎，从而达到第一桥充气的目的；关闭第一桥电磁阀(3)，第一桥充气终止。

2)第一桥、第二桥、第三桥、第四桥和全车充气的原理相同。

2、放气

1)第一桥放气

先执行第一桥充气动作，使轮胎与中央充放气控制阀总成气流连通。再立即关闭第一桥电磁阀(3)和充放气电磁阀(5)，然后再打开第一桥电磁阀(3)，第一桥轮胎内气体依次经汽车轮胎锁闭阀(E)、汽车轮胎阀(F)、第一桥直角管接口(15)、第3通道(2.3)、第2通道(2.2)、溢流梭阀(21)流出，从而达到第一桥放气的目的，关闭第一桥电磁阀(3)，第一桥放气终止。

2)第一桥、第二桥、第三桥、第四桥和全车放气的原理相同。

3、测压

1)第一桥测压

先执行第一桥充气动作，使轮胎与中央充放气控制阀总成气流连通。再立即关闭第一桥电磁阀(3)和充放气电磁阀(5)，轮胎气压即可通过第一桥气压传感器(16)反映到控制面板(25.1)上，从而达到第一桥测压的目的。

2)第一桥、第二桥、第三桥、第四桥和全车测压的原理相同。

4、保压

1)第一桥保压

先执行第一桥充气动作，使轮胎与中央充放气控制阀总成气流连通。再立即关闭第一桥电磁阀(3)和充放气电磁阀(5)，接着打开放气电磁阀(G)后立即关闭它，从而达到第一桥保压的目的。

2)第一桥、第二桥、第三桥、第四桥和全车保压的原理相同。

二、模式化越野汽车轮胎中央充放气控制方法(简称本方法)

1、单片机程序设计

本控制器(B)的单片机(25.2)采用计算法确定压力与电压间的关系。计算法是首先确定压力和电压的函数关系V＝f(P)，(一般采用线性关系：V＝a*P+b)。然后根据不同的电压计算出相应的压力。这种方式的优点在于无需对每个电压值都做实验得出压力值，只需确定一个电压点即可。

2、控制流程

如图8，控制流程依次为：

开始(A)，初始化配置(B)，通过ADC测量压力电压(C)，计算出气压值(D)，判断是否达到规定气压值(E)；

如满足规定气压值(E)，则执行“保压”操作(F)；

如小于规定气压值(E)，则执行“充气”操作(G)，通过ADC测量压力电压(H)，计算出气压值(I)，达到规定气压(J)；如达到规定气压(J)，则执行“保压”操作(K)；如小于规定气压值(J)，又返回执行“充气”操作(G)；

如大于规定气压值(E)，则执行“放气”操作(L)，通过ADC测量压力电压(M)，计算出气压值(N)，达到规定气压值(O)；如达到规定气压值(O)，则执行“保压”操作(P)；如大于规定气压值(O)，又返回执行“充气”操作(L)。

具体地说：

开始(A)，然后对单片机进行初始化配置(B)，包括端口，时钟等；然后进入正常工作。首先通过ADC测量压力电压(C)，然后根据相应的压力与电压对应关系计算出具体压力值(D)，通过与规定的气压值相比较来判断对轮胎执行“保压”操作(F)或执行“充气”操作(G)或执行“放气”操作(L)。如执行“充气”操作(G)，在充气过程中通过ADC测量压力电压(H)，然后又根据相应的压力与电压对应关系计算出具体气压值(I)，通过与规定的气压值相比较来判断对轮胎执行“保压”操作(F)或执行“充气”操作(G)，直至轮胎气压达到规定气压值；如执行“放气”操作(L)，在放气过程中通过ADC测量压力电压(M)，然后又根据相应的压力与电压对应关系计算出具体气压值(N)，通过与规定的气压值相比较来判断对轮胎执行“保压”操作(P)或执行“放气”操作(L)，直至轮胎气压达到规定气压值。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、采用模式化控制方法，驾驶员可以通过选择控制面板上的按键来实现对轮胎气压的控制；

2、采用模式化控制方法，各桥轮胎的气压直观地显示在控制面板上，方便驾驶员对轮胎气压的控制；

3、采用模式化结构，可根据车辆车桥数量增减模块上的控制单元，以适应于各车型的需要；

4、各阀安装在模块上，集成度高、结构简单、管路布置少，可以减轻车身重量，方便安装和维护；

5、系统中装有快放电磁阀(G)、和汽车轮胎阀(F)，可以随时关断轮胎气流，起到保护轮胎的作用；

6、轮胎上装有手动锁闭阀(E)，可以在系统出现故障时，手动关闭它以保证轮胎气压不外泄，确保了车辆安全。

总之，本发明是一种模式化结构及其模式化控制方法，性能好，操作方便，保证汽车在各种恶劣环境下的安全行驶。

附图说明

图1是本系统结构示意图；

其中：

A-中央充放气控制阀总成；  B-控制器；            C-轮胎；

D-气源；                  E-汽车轮胎锁闭阀；    F-汽车轮胎阀；

G-放气电磁阀；            H-旋转密封气室；      I-管路。

图2-中央充放气控制阀总成组成框图；

图3-模块结构图；

图4-中央充放气控制阀总成结构俯视图；

图5-中央充放气控制阀总成结构仰视图；

图6-控制面板主视图；

图7-控制器结构原理框图；

图8-控制流程图。

其中：

1-气源进气直通接口；          2-模块；

3-第一桥电磁阀；              4-第二桥电磁阀；

5-充放气电磁阀；              6-第三桥电磁阀；

7-第四桥电磁阀；              8-密封螺塞；

9-第一内六角圆柱头螺钉；      10-第四桥传感器；

11-第四桥充放气直角接口；     12-第三桥充放气直角接口；

13-第三桥传感器；             14-第二桥充放气直角接口；

15-第一桥充放气直角接口；     16-第一桥传感器；

17-第二桥传感器；             18-第四桥继动阀；

19-第三桥继动阀；             20-第二内六角圆柱头螺钉；

21-溢流梭阀；                 22-第二桥继动阀；

23-第一桥继动阀；             24-第三内六角圆柱头螺钉。

(B-控制器)

25.1-控制面板；               25.2-单片机；

25.3-模数转换器(简称ADC)；    25.4-继电控制器；

A～P-控制流程各步骤。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

1、总体

本发明涉及的越野汽车的车桥数包括2桥、3桥和4桥，其中央充放气控制阀总成(A)的模块结构、原理是相同的；鉴于桥数的不同，通过增减模块上的通道及其阀门可设计成2桥中央充放气控制阀总成、3桥中央充放气控制阀总成和4桥中央充放气控制阀总成。上述总成是4桥中央充放气控制阀总成。

2、中央充放气控制阀总成(A)

如图2、3、4、5，中央充放气控制阀总成(A)已申报发明专利，其申请日是：2007年11月6日；申请号是：200710053768.5。

3、控制器(B)

如图7，控制器(B)由控制面板(25.1)、单片机(25.2)、模数转换器(25.3)和继电控制器(25.4)组成；

其连接关系是：在单片机(25.2)的附近有控制面板(25.1)，模数转换器(25.3)、单片机(25.2)、继电控制器(25.4)依次连接，模数转换器(25.3)分别与第一、二、三、四桥传感器(16、17、13、10)通过电线相连，继电控制器(25.4)分别与第一、二、三、四桥电磁阀(3、4、6、7)，充放气电磁阀(5)和放气电磁阀(G)通过电线相连。

控制面板(25.1)是一个包含多个按键的，带有显示屏的操作板块，属常规通用件，如图6；

“前桥公路430”是显示屏上显示的前桥气压预达状态，其中“430”是上一次系统检测的前桥气压为430KPa；

“中桥公路430”是显示屏上显示的中桥气压预达状态，其中“430”是上一次系统检测的中桥气压为430KPa；

“后桥公路425”是显示屏上显示的前桥气压预达状态，其中“425”是上一次系统检测的后桥气压为425KPa；

“开”键作用是打开控制面板电源；

“关”键作用是关闭控制面板电源；

“参数”键作用是用于参数设置；

“空白”键作用是将全车气压检测后，进行保压；

“返回”键作用是输入命令过程中，在未按“确定”键前，撤销上一步操作；

“确认”键作用是确定执行命令；

“前桥”键作用是切换到前桥模式；

“中桥”键作用是切换到中桥模式；

“后桥”键作用是切换到后桥模式；

“全车”键作用是切换到全车模式；

“公路”键作用是切换到公路模式；

“越野”键作用是切换到越野模式；

“泥沙雪”键作用是切换到泥沙雪模式；

“调压”键作用是切换到调压模式，须配合“↑”  和“↓”键使用；

“保压”键作用是切换到保压模式；

“检测”键作用是切换到检测模式；

“↑”键作用是向上调整数值；

“↓”键作用是向下调整数值。

单片机(25.2)是标准件，选用Microchip公司的PIC16F877A；

模数转换器(25.3)集成于PIC16F877A中，精度为10位；

继电控制器(25.4)用于驱动电磁阀，是通用件，选用宏发HDF3型继电器。

其工作原理是：

当通过控制面板(25.1)执行某项操作后，第一、二、三、四桥传感器(16、17、13、10)先将压力转化为电压信号送到模数转换器(25.3)，模数转换器(25.3)再将电压量转化为数字量，通过计算可以得到当前轮胎的气压值，通过与规定气压值的比较，单片机(25.2)连接继电控制器(25.4)，使其控制第一、二、三、四桥电磁阀(3、4、6、7)，充放气电磁阀(5)和放气电磁阀(G)的开关，达到与该项操作相符合的结果。

4、轮胎(C)

所述的轮胎(C)是一种越野汽车用的轮胎，属常规通用件。

5、气源(D)

所述的气源(D)是一种越野汽车车载供气装置，其作用是为汽车提供清洁、干燥的压缩空气，属常规通用件。

6、汽车轮胎锁闭阀(E)

所述的汽车轮胎锁闭阀(E)已申报发明专利，其申请日是：2007年10月30日，申请号是：200710053682.2。

7、汽车轮胎阀(F)

所述的汽车轮胎阀(F)已申报发明专利，其申请日是：2007年10月30日，申请号是：200710053683.7。

8、放气电磁阀(G)

所述的放气电磁阀(G)是一种两位两通电磁换向阀，属常规通用件。

9、旋转密封气室(H)

所述的旋转密封气室(H)是一种由旋转密封圈、隔套档圈组成，安装于轮毂与轴管之间或轴管与半轴之间，用于解决由车桥和旋转车轮之间压力气体传输的部件，属常规通用件。

10、管路(I)

所述的管路(I)是一种连接上述各零部件用的钢丝编制软管，属常规通用件。

Claims (4)

1.一种模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统，其特征在于：

包括中央充放气控制阀总成(A)、控制器(B)、轮胎(C)、气源(D)、汽车轮胎锁闭阀(E)、汽车轮胎阀(F)、放气电磁阀(G)、旋转密封气室(H)和管路(I)；

在越野汽车的第一、二、三、四桥上分别安装有轮胎(C)；通过管路(I)，气源(D)、控制阀总成(A)、放气电磁阀(G)、旋转密封气室(H)、汽车轮胎阀(F)、汽车轮胎锁闭阀(E)、轮胎(C)依次连通；控制器(B)和中央充放气控制阀总成(A)连接；

通过控制器(B)，实现对轮胎(C)充放气、测压、保压的模式化控制；

所述的中央充放气控制阀总成(A)包括模块(2)及其安装在模块(2)上的第一、二、三、四桥电磁阀(3、4、6、7)，充放气电磁阀(5)，第一、二、三、四桥传感器(16、17、13、10)，第一、二、三、四桥继动阀(23、22、19、18)和溢流梭阀(21)。

2.按权利要求1所述的一种模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统，其特征在于：

鉴于桥数的不同，通过增减模块(2)上的通道及其阀门设计成2桥中央充放气控制阀总成、3桥中央充放气控制阀总成和4桥中央充放气控制阀总成。

3.按权利要求1所述的一种越野汽车轮胎中央充放气控制系统，其特征在于：

控制器(B)由控制面板(25.1)、单片机(25.2)、模数转换器(25.3)和继电控制器(25.4)组成；

在单片机(25.2)的附近有控制面板(25.1)，模数转换器(25.3)、单片机(25.2)、继电控制器(25.4)依次连接，模数转换器(25.3)分别与第一、二、三、四桥传感器(16、17、13、10)通过电线相连，继电控制器(25.4)分别与第一、二、三、四桥电磁阀(3、4、6、7)，充放气电磁阀(5)和放气电磁阀(G)通过电线相连。

4.按权利要求1所述的一种模式化越野汽车轮胎中央充放气控制系统的控制方法，其特征在于控制流程依次为：

开始(A)，初始化配置(B)，通过ADC测量压力电压(C)，计算出气压值(D)，判断是否达到规定气压值(E)；

如满足规定气压值(E)，则执行“保压”操作(F)；

如小于规定气压值(E)，则执行“充气”操作(G)，通过ADC测量压力电压(H)，计算出气压值(I)，达到规定气压(J)；如达到规定气压(J)，则执行“保压”操作(K)；如小于规定气压值(J)，又返回执行“充气”操作(G)；

如大于规定气压值(E)，则执行“放气”操作(L)，通过ADC测量压力电压(M)，计算出气压值(N)，达到规定气压值(O)；如达到规定气压值(O)，则执行“保压”操作(P)；如大于规定气压值(O)，又返回执行“充气”操作(L)。

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