CN103009938A - 车辆轮胎充气系统以及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种轮胎充气系统以及一种控制方法。该轮胎充气系统包括一个第一气体供应器以及一个第二气体供应器。该第一气体供应器被配置成用于提供一种第一压缩气体混合物。该第二气体供应器被配置成用于提供一种第二压缩气体混合物，该第二压缩气体混合物与该第一压缩气体混合物相比具有一个更大的氮气浓度。该第一或者第二压缩气体混合物可供用来给一个车辆轮胎充气。

Description

车辆轮胎充气系统以及控制方法

技术领域

本申请涉及一种车辆轮胎充气系统以及一种控制方法。

背景技术

在第2007/0125232号美国专利公开案中披露了一种氮气产生系统。

发明内容

在至少一个实施方案中提供一种用于车辆的轮胎充气系统。该轮胎充气系统包括一个第一气体供应器、一个第二气体供应器、一个切换阀门以及一个轮胎维护系统。该第一气体供应器被配置成用于提供一种第一压缩气体混合物。该第二气体供应器被配置成用于提供一种第二压缩气体混合物，该第二压缩气体混合物与该第一压缩气体混合物相比具有更大的氮气浓度。该切换阀门以流体方式连接到该第一和第二气体供应器上。该轮胎维护系统被安置在该车辆上并且以流体方式将该切换阀门连接到一个车辆轮胎上。当该第二压缩气体混合物的一个压力是大于一个第二气体混合物阈值压力值时，该切换阀门向该轮胎维护系统提供该第二压缩气体混合物，以便给该车辆轮胎充气。

在至少一个实施方案中提供一种用于车辆的轮胎充气系统。该轮胎充气系统包括一个安置在该车辆上的加压气体供应系统。该加压气体供应系统包括一个第一压缩气体供应器、一个氮气产生模块以及一个切换阀门。该第一压缩气体供应器提供压缩空气。该氮气产生模块接收来自该第一压缩气体供应器的压缩空气并且输出一种第二压缩气体混合物，该第二压缩气体混合物与该压缩空气相比具有更大的氮气浓度。该切换阀门具有一个第一输入端以及一个第二输入端，该第一输入端接收来自该第一压缩气体供应器的压缩空气并且该第二输入端接收该第二压缩气体混合物。该切换阀门在位于一个第一位置中时输出压缩空气、并且在位于一个第二位置中时输出该第二压缩气体混合物。

在至少一个实施方案中提供一种控制轮胎充气系统的方法。提供一个加压气体供应系统，该加压气体供应系统具有一个第一气体供应器以及一个第二气体供应器。该第一气体供应器被配置成用于提供一种第一压缩气体混合物。该第二气体供应器被配置成用于提供一种第二压缩气体混合物，该第二压缩气体混合物与该第一压缩气体混合物相比具有更大的氮气浓度。该方法确定是否希望对一个轮胎进行充气。在希望对该轮胎进行充气并且该第二压缩气体混合物的压力超出了一个第二气体混合物阈值压力值时，提供该第二压缩气体混合物来给该轮胎充气。当希望对该轮胎进行充气、该第二压缩气体混合物的压力不超过该第二气体混合物阈值压力值、并且该第一压缩气体混合物的压力超过一个第一气体混合物阈值压力值时，提供该第一压缩气体混合物来给该轮胎充气。

附图说明

图1是具有一种轮胎充气系统的示例性车辆的示意图。

图2是可以配备有该轮胎充气系统的示例性加压气体供应系统的示意图。

图3是一种控制该轮胎充气系统的示例性方法的流程图。

具体实施方式

如所要求的，在本文中披露了本发明的多个详细实施方案；然而，应理解，所披露的实施方案对本发明仅仅是示例性的，可以用不同替代形式来实施本发明。附图未必按比例绘制；可以夸大或最小化一些特征来示出特定部件的细节。因此，本文中所披露的多个特定结构和功能细节不应解释为具限制性，而是仅作为一个代表性基础用于教授本领域的普通技术人员来以不同方式使用本发明。

参见图1，图中示出了一个示例性车辆10。车辆10可以为任何合适的类型，例如一个机动车辆，像卡车、公交车、农场设备、军用运输或武器车辆、或者用于陆地、空中或海洋船只的货物装载设备。

车辆10可以包括多个车轮组件12。每个车轮组件12可以包括一个可充气的轮胎14，该可充气的轮胎可以安装在一个相关联的车轮16上。一个轮胎压力传感器18可以安装在每个车轮组件12上并且可以被配置成用于检测并传达一个相关联的轮胎14的充气压力。

车辆10还可以包括一个轮胎充气系统20，该轮胎充气系统可以监视轮胎压力并且控制对一个或多个轮胎14的充气。轮胎充气系统20可以安置在车辆10上并且可以包括一个轮胎维护系统22、一个控制系统24以及一个加压气体供应系统26。

轮胎维护系统22可以接收来自加压气体供应系统26的一种压缩或者加压气体混合物，并且当检测到一个轮胎14充气不足时，可以向轮胎14提供该加压气体混合物。轮胎维护系统22可以包括一个或多个管道28，例如软管、装管、导管或其组合，该管道可以向一个轮胎14提供加压气体。一个阀门可以与一个管道28相关联或者配备有一个管道28，以便使该加压气体混合物能够或者不能从加压气体供应系统26向一个或多个轮胎14流动。

控制系统24可以监视并且控制轮胎充气系统20的运行。控制系统24可以包括至少一个控制器或控制模块，该控制器或控制模块监视且/或控制轮胎维护系统22以及加压气体供应系统26的不同部件。例如，控制系统24可以被配置成用于接收来自每个轮胎压力传感器18的数据，该数据指示一个对应的轮胎14的充气压力。在一个或多个实施方案中这种数据可以用无线方式传输。控制系统24还可以被配置成用于控制一种加压气体混合物从加压气体供应系统26向轮胎维护系统22以及向一个轮胎14的流动。例如，控制系统24可以打开一个阀门以便准许一种加压气体混合物流向一个或多个轮胎14并且关闭一个阀门以阻止该加压气体混合物经由轮胎维护系统22向一个轮胎14的流动。

参见图1和图2，图中示出了一个示例性加压气体供应系统26。加压气体供应系统26可以安置在车辆10上并且可以被配置成用于向轮胎维护系统22提供不同的压缩或加压气体混合物。例如，加压气体供应系统26可以提供一种第一压缩气体混合物或一种第二压缩气体混合物。该第一和第二压缩气体混合物可以被压缩或加压到一个基本上高于大气压力的压力。例如，可以用一个比轮胎14所希望的充气压力更大的压力提供该第一和第二压缩气体混合物。在至少一个实施方案中，该第一压缩气体混合物可以为可以经干燥以移除水蒸汽的空气并且可以基本上不含润滑剂。（干燥的空气在体积上可以具有大约78.08%的氮气以及20.95%的氧气，剩余物是其他气体。）该第二加压气体混合物可以比该第一压缩气体混合物具有一个基本上更大的氮气浓度。例如，该第二加压气体混合物可以被净化成使得该第二加压气体混合物在体积上包含至少95%的氮气。

在至少一个示例性实施方案中，加压气体供应系统26可以包括一个第一气体供应器40、一个第一阀门42、一个过滤器44、一个氮气产生模块46、一个流动限制器48、一个第一止回阀50、一个第二气体供应器52、一个切换阀门54以及一个第二止回阀56。这些部件中的每一者可以经由一个管道（例如一个软管、装管、导管或其组合）以流体方式连接到至少一个其他部件上。在图2中，这些管道可以大体上被称作一个第一支管60以及一个第二支管62。

第一气体供应器40可以被配置成用于供应或存储一定体积的该第一压缩气体混合物。例如，第一气体供应器40可以是一个可以安置在车辆10上的贮箱或空气压缩机。在至少一个实施方案中，一个空气压缩机可以由一个车辆发动机或电力电源驱动并且可以向第一气体供应器40提供加压空气。可以提供一个第一压力传感器70来检测该第一压缩气体混合物的压力。第一压力传感器70可以用流体方式连接到第一气体供应器40或一个管道上，该管道以流体方式连接到第一气体供应器40上。第一压力传感器70可以向控制系统24提供数据，如连接节点A所表示。

第一阀门42可以使该第一压缩气体混合物能够或者不能从第一气体供应器40的出口向第一支管60流动。第一阀门42可以安置在过滤器44与一个接头72之间，在该接头处第二支管62从第一支管60分开。第一阀门42的运行可以由控制系统24控制，如连接节点B所表示。例如，第一阀门42可以包括一个致动器或者可以由一个致动器控制，该致动器例如为螺线管，可以在一个打开位置与一个闭合位置之间致动该第一阀门42。在该打开位置中，该第一压缩气体混合物可以从第一气体供应器40向第一支管60流动。在该闭合位置中，可以阻止该第一压缩气体混合物从第一气体供应器40向第一和第二支管60、62流动。在至少一个实施方案中，在预定的运行状况下，例如当车辆10不可使用或者被关机时或者当该车辆发动机不运行时，第一阀门42通常可以是关闭的。照此，倘若下游泄漏，第一阀门42可以阻止第一气体供应器40的降压。此外，如下文将更详细讨论的，可以打开第一阀门42以促进第二气体供应器52的填充。

可以提供过滤器44以便从该第一压缩气体混合物移除微粒，否则的话，这些微粒可能使氮气产生模块46的性能降级。过滤器44可以沿着第一支管60安置在第一阀门42与氮气产生模块46之间。

氮气产生模块46可以接收来自过滤器44的该第一压缩气体混合物并且将氮气与其他气体或者流体分离以增加氮气纯度。富含氮气的气体或者第二压缩气体混合物可以沿着第一支管60向第二气体供应器52输出，同时其他气体，例如氧气、氩气以及二氧化碳，可以通过一个排气端口74排出到大气中。氮气产生模块46可以是任何合适的类型。例如，氮气产生模块46可以包括一个气体分离薄膜，该气体分离薄膜可以包括多个将氮气与其他气体分离的中空纤维，例如在由派克汉尼汾公司（Parker Hannifin Corporation）制造的模型中发现的。

流动限制器48可以安置在氮气产生模块46与第二气体供应器52之间，以便控制沿着第一支管60的气体流动速率来改进氮气产生模块46的运行效率。流动限制器48可以是固定的或者是可变的。

第一止回阀50可以安置在流动限制器48与第二气体供应器52之间。第一止回阀50可以准许该第二压缩气体混合物从氮气产生模块46向第二气体供应器52流动，同时阻止相反方向上的流动。第一止回阀50可以通过阻止回流来促进氮气产生模块46的运行并且可以阻止第二气体供应器52的非旨在式降压。

第二气体供应器52可以被配置成用于供应或者存储大量该第二压缩气体混合物。例如，第二气体供应器52可以是可以安置在车辆10上的一个贮箱。可以提供一个第二压力传感器76来检测该第二压缩气体混合物的压力。第二压力传感器76可以用流体方式连接到第二气体供应器52或者一个管道上，该管道以流体方式连接到第二气体供应器52。第二压力传感器76可以向控制系统24提供数据，如连接节点C所表示。来自第二压力传感器76的数据可以是控制其他部件的基础。例如，当由第二压力传感器76检测到的压力低于一个预定值并且该车辆可使用来补充或者填充第二气体供应器52时，可以打开第一阀门42以促进该第二压缩气体混合物的产生。此外，当正在使用该第二压缩气体混合物给一个轮胎14充气时，可以打开第一阀门42。

切换阀门54可以选择性地准许或者阻止一个气体混合物从加压气体供应系统26向轮胎维护系统22流动。切换阀门54可以具有第一和第二输入端，该第一和第二输入端以流体方式分别连接到第一和第二支管60、62上。切换阀门54可以具有至少两个位置，例如一个第一位置以及一个第二位置。切换阀门54可以被配置成由控制系统24控制，如连接节点D所表示。例如，切换阀门54可以由一个致动器（例如螺线管）控制，该致动器可以在该第一、第二以及第三位置之间致动该切换阀门54。在该第一位置中，准许该第二气体混合物从第二气体供应器52沿着第一支管60穿过切换阀门54流动，同时阻止该第一气体混合物从第一气体供应器40沿着第二支管62流动。在该第二位置中，准许该第一气体混合物从第一气体供应器40沿着第二支管62穿过切换阀门54流动，同时阻止该第二气体混合物从第二气体供应器52流动。

第二止回阀56可以安置在切换阀门54的下游。第二止回阀56可以准许一个气体混合物从切换阀门54向轮胎维护系统22流动，阻止相反方向上的流动，从而阻止从轮胎维护系统22向加压气体供应系统26的非旨在式降压或者回流。

参见图3，图中示出了一种控制轮胎充气系统20的示例性方法的流程图。如本领域的普通技术人员将了解的，该流程图表示控制逻辑，该控制逻辑可以用硬件、软件、或硬件与软件的组合来实施或者实行。例如，不同功能可以由一个经编程的微处理器来实行。该控制逻辑可以使用多种已知的编程和处理技术或策略中的任一者来实施并且不限于所说明的次序或顺序。例如，在实时控制应用中可以采用中断或事件驱动处理，而非如所展示的纯粹顺序策略。同样，可以使用并行处理、多任务或多线程的系统和方法。

控制逻辑可以独立于用以开发且/或实施所展示的控制逻辑的特定编程语言、运行系统、处理器或者电路。同样，取决于特定编程语言和处理策略，当实现该控制方法时，可以在基本上相同的时间按所展示的顺序、或者按一个不同的顺序来执行不同功能。在不脱离既定的精神或者范围的情况下，可以修改或者在某些情况下可以省略所展示的功能。

在至少一个实施方案中，该方法可以由控制系统24执行并且可以被实施成一个闭环控制系统。此外，可以基于车辆10的运行状态来启用或者停用该方法。例如，在一个或多个实施方案中，该方法或者控制逻辑可以在车辆点火装置开启、发动机正在运行或者该车辆在开动中时启用。

在100处，该方法确定是否希望对轮胎进行充气。当由一个轮胎压力传感器18检测到的压力指示了一个轮胎14的压力低于一个预定的轮胎压力值（即，低轮胎压力）时，轮胎充气可能是令人希望的。如果该轮胎压力不低于该预定的轮胎压力值，那么在框102处不提供加压或者压缩气体混合物来对轮胎14进行充气。可以通过将供应阀门54定位在第三位置中以阻止该第一和第二加压气体混合物从加压气体供应系统26的流动来不提供加压气体混合物。如果该轮胎压力低于该预定的轮胎压力值，那么在框104处继续该方法。

在框104处，该方法确定该第二压缩气体混合物的压力是否是令人满意的。当由第二压力传感器76检测到的压力大于或者等于一个第二气体混合物阈值压力值时，该第二压缩气体混合物的压力可以是令人满意的。该第二气体混合物阈值可以是预定的并且可以大于一个所希望的轮胎充气压力。如果该检测到的压力大于或者等于该第二气体混合物阈值压力值，那么在框106处继续该方法。如果该压力不大于该第二气体混合物阈值压力值，那么在框108处继续该方法。

在框106处，提供该第二压缩气体混合物来给一个或多个轮胎14充气。可以通过将该供应阀门54定位在该第一位置中来提供该第二压缩气体混合物。此外，可以打开第一阀门42来帮助维持压力或者补充大量的该第二压缩气体混合物，该第二压缩气体混合物可以用来给一个轮胎充气。此外，控制系统24可以打开一个或多个阀门来将该第二压缩气体混合物沿着一个预定的管道传送到一个或多个指定来充气的轮胎14。

在框108处，该方法确定该第一压缩气体混合物的压力是否是令人满意的。当由第一压力传感器70检测到的压力大于或者等于一个第一气体混合物阈值压力值时，该第一压缩气体混合物的压力可以是令人满意的。该第一气体混合物阈值可以是预定的并且可以大于一个所希望的轮胎充气压力。如果该检测到的压力不大于或者等于该第一气体混合物阈值压力值，那么在框102处继续该方法，其中不提供压缩气体混合物到轮胎维护系统22来给一个轮胎14充气。如果该压力大于该第一气体混合物阈值压力值，那么在框110处继续该方法。

在框110处，提供该第一压缩气体混合物来给一个或多个轮胎充气。可以通过将该供应阀门54定位在该第二位置中来提供该第一压缩气体混合物。此外，控制系统24可以打开一个或多个阀门来将该第一压缩气体混合物沿着一个预定的管道传送到一个或多个指定来充气的轮胎14。

在一个或多个实施方案中，上文所描述的系统和方法可以促进用氮气填充一个车辆轮胎，这可以提高燃料经济性，通过减少氧化增加轮胎寿命，减缓气体从轮胎泄漏并且减少轮胎相关的维护成本。此外，该系统和方法可以允许移动式氮气轮胎填充，而无需专门的服务站或者静止的氮气轮胎气泵以及相关联的资本投资。此外，倘若泄漏或者氮气供应不足，该系统和方法提供一个备用的使用空气的轮胎填充选项，这可以允许车辆继续以一个所希望的轮胎压力运行，这样可以帮助避免燃料经济性降低或者轮胎故障。

尽管上文说明了多个示例性实施方案，但不旨在使这些实施方案说明本发明的所有可能形式。更确切地说，在本说明书中使用的这些词是描述性而非限制性的词，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出不同改变。另外，不同执行实施方案的特征可以合并来形成本发明的另一些实施方案。

Claims (20)

1.一种用于车辆的轮胎充气系统，该轮胎充气系统包括：

一个第一气体供应器，该第一气体供应器被配置成用于提供一种第一压缩气体混合物；

一个第二气体供应器，该第二气体供应器被配置成用于提供一种第二压缩气体混合物，该第二压缩气体混合物与该第一压缩气体混合物相比具有一个更大的氮气浓度；以及

一个切换阀门，该切换阀门以流体方式连接到该第一和第二气体供应器上；以及

一个安置在该车辆上的轮胎维护系统，该轮胎维护系统以流体方式将该切换阀门连接到一个车辆轮胎上；

其中当该第二压缩气体混合物的一个压力是大于一个第二气体混合物阈值压力值时，该切换阀门向该轮胎维护系统提供该第二压缩气体混合物以便给该车辆轮胎充气。

2.如权利要求1所述的轮胎充气系统，其中当该第二压缩气体混合物的该压力是不大于该第二气体混合物阈值压力值时，该切换阀门向该轮胎维护系统提供该第一压缩气体混合物以便给该车辆轮胎充气。

3.如权利要求2所述的轮胎充气系统，其中当该第一压缩气体混合物的一个压力是大于一个第一气体混合物阈值压力值时，该切换阀门向该轮胎维护系统提供该第一压缩气体混合物。

4.如权利要求1所述的轮胎充气系统，进一步包括一个氮气产生模块，该氮气产生模块接收该第一压缩气体混合物并且输出该第二压缩气体混合物。

5.如权利要求1所述的轮胎充气系统，其中该第一压缩气体混合物是干燥空气。

6.如权利要求1所述的轮胎充气系统，其中该第一气体供应器是以流体方式连接到该第二气体供应器上。

7.如权利要求6所述的轮胎充气系统，进一步包括一个氮气产生模块，该氮气产生模块接收来自该第一气体供应器的压缩空气并且向该第二气体供应器输出该第二压缩气体混合物。

8.一种用于车辆的轮胎充气系统，该轮胎充气系统包括：

一个加压气体供应系统，该加压气体供应系统被安置在该车辆上并且包括：

一个第一压缩气体供应器，该第一压缩气体供应器提供压缩空气；

一个氮气产生模块，该氮气产生模块接收来自该第一压缩气体供应器的压缩空气并且输出一种第二压缩气体混合物，该第二压缩气体混合物与该压缩空气相比具有一个更大的氮气浓度；以及

一个切换阀门，该切换阀门具有一个第一输入端以及一个第二输入端，该第一输入端接收来自该第一压缩气体供应器的压缩空气并且该第二输入端接收该第二压缩气体混合物；

其中该切换阀门在位于一个第一位置中时输出压缩空气、并且在位于一个第二位置中时输出该第二压缩气体混合物。

9.如权利要求8所述的轮胎充气系统，进一步包括一个过滤器，该过滤器被安置在该第一压缩气体供应器与该氮气产生模块之间用于对提供给该氮气产生模块的压缩空气进行过滤。

10.如权利要求8所述的轮胎充气系统，进一步包括一个第一阀门，该第一阀门被安置在该第一压缩气体供应器与该氮气产生模块之间，其中当该车辆的发动机不在运行时该第一阀门是关闭的。

11.如权利要求8所述的轮胎充气系统，进一步包括一个贮箱，该贮箱接收来自该氮气产生模块的该第二压缩气体混合物。

12.如权利要求11所述的轮胎充气系统，进一步包括安置在该氮气产生模块与该贮箱之间的一个流动限制器，该流动限制器控制了穿过该氮气产生模块的一个气体流动速率，以便改进该氮气产生模块的运行效率。

13.如权利要求12所述的轮胎充气系统，进一步包括安置在该流动限制器与该贮箱之间的一个第一止回阀，该第一止回阀阻止了该第二压缩气体混合物从该贮箱流向该氮气产生模块。

14.如权利要求8所述的轮胎充气系统，进一步包括安置在该车辆上的一个轮胎维护系统，该轮胎维护系统以流体方式将该切换阀门连接到一个车辆轮胎上，其中当检测到一个低轮胎压力并且该第二压缩气体混合物的一个压力是大于一个阈值压力值时，该切换阀门向该轮胎维护系统提供该第二压缩气体混合物以便给该车辆轮胎充气。

15.如权利要求14所述的轮胎充气系统，进一步包括安置在该供应阀门与该轮胎维护系统之间的一个第二止回阀，该第二止回阀阻止了气体从该轮胎维护系统流向该供应阀门。

16.一种控制用于车辆的轮胎充气系统的方法，该方法包括：

提供一个加压气体供应系统，该加压气体供应系统具有一个第一气体供应器以及一个第二气体供应器，该第一气体供应器被配置成用于提供一种第一压缩气体混合物并且该第二气体供应器被配置成用于提供一种第二压缩气体混合物，该第二压缩气体混合物与该第一压缩气体混合物相比具有一个更大的氮气浓度；

确定是否希望对一个轮胎进行充气；

在希望对该轮胎进行充气并且该第二压缩气体混合物的一个压力超出了一个第二气体混合物阈值压力值时，提供该第二压缩气体混合物来给该轮胎充气；并且

当希望对该轮胎进行充气、该第二压缩气体混合物的压力不超过该第二气体混合物阈值压力值、并且该第一压缩气体混合物的一个压力超过了一个第一气体混合物阈值压力值时，提供该第一压缩气体混合物来给该轮胎充气。

17.如权利要求16所述的方法，其中该第一压缩气体混合物是空气。

18.如权利要求16所述的方法，其中当该第一压缩气体混合物的压力不超过该第一气体混合物阈值压力值时，不提供该第一压缩气体混合物来给该轮胎充气。

19.如权利要求16所述的方法，进一步包括当该车辆关机时，将安置在该第一气体供应器与该第二气体供应器之间的一个第一阀门关闭，以便阻止压缩空气的流动穿过安置在该第一与第二气体供应器之间的一个氮气产生模块。

20.如权利要求19所述的方法，进一步包括在一个车辆发动机已经启动之后打开该第一阀门。

Images