CN103419590B - 空气悬架车身高度调节系统的质量流量自适应稳定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了空气悬架系统稳定质量流量计算及优化控制器设计的装置，即设计一种不需频繁启动空压机就可使储气罐中压力与空气弹簧中压力成定比的装置，包括空压机、储气罐、隔板、右端盖、定比输出压力继电器a、定比输出压力继电器b、定比输出压力继电器c、定比输出压力继电器d、电磁阀aa、电磁阀bb、电磁阀cc、电磁阀dd、电磁阀a、电磁阀c、电磁阀e、电磁阀h、空气弹簧、控制器；本发明可以简化气路系统中质量流量计算，得到车身高度调节系统只与时间有关的质量流量计算，并为此给控制器设计的复杂化提供了优化。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以简化质量流量计算及优化控制器设计的空气悬架系统领域。
背景技术
现有空气悬架系统在车身高度调节过程中，是通过电磁阀给空气弹簧充气达到车身高度调节的目的。控制管路中质量流量是根据上游储气罐压力与下游空气弹簧压力计算得到的，因此控制的质量流量是不稳定的，管路中质量流量是否稳定、计算量是否简单直接影响车身高度调节性能以及控制器设计的复杂化。如果假设系统不受外界环境的影响，则管路质量流量与电磁阀上下游两端压力有关，但空气弹簧中的压力在车辆行驶过程中是随着外在因素不断地变化的，是无法实时控制的，如果可以通过控制储气罐上游压力实时跟踪空气弹簧中压力而成定比例关系，则这样可以简化系统中管路质量流量的计算，得到质量流量只与时间有关的量，可以减少控制系统设计的复杂性，。
目前，国内外学者针对空气悬架车身高度调节主要集中在高度控制阀与高度控制系统的研究。例如，汤国强等人的专利“汽车高度控制阀”(专利号：CN201120082330.1)，其主要内容是针对高度控制阀结构本身的性能与质量进行了改进，主要用于解决车辆在行驶过程中保持车辆的平稳性和操控性，提高车辆减振性和对货物的保护性。潘学玉等人的专利“一种空气悬架复合型高度控制系统”(专利号：CN201110130312.0)，其主要内容是控制两位三通阀的断开与闭合，实现空气悬架复合式高度控制系统在“两点控制”与“单点控制”之间的自由切换，提高车辆满载时的抗侧倾能力，增强车辆行驶的安全性，又能对空气弹簧内压过低进行有效的保护。但以上这些提到的方案以及现有的专利中都没有具体涉及到高度调节过程中的质量流量的简化计算，这必定会给系统控制器设计带来一定的复杂性，而且管路中质量流量是动态变化的，影响了车身高度调节的精度很稳定性。
发明内容
发明目的：解决上述背景技术的不足，设计一种不需要频繁启动空压机就可以使储气罐中压力与空气弹簧中压力成定比例关系的装置，从而形成管路中稳定的质量流量的空气悬架系统。
本发明采用的技术解决方案：包括空压机、储气罐、隔板、右端盖、定比输出压力继电器a、定比输出压力继电器b、定比输出压力继电器c、定比输出压力继电器d、电磁阀aa、电磁阀bb、电磁阀cc、电磁阀dd、电磁阀a、电磁阀c、电磁阀e、电磁阀h、空气弹簧、控制器。
所述储气罐为圆筒形的腔体，储气罐右端是通过右端盖密封连接的；隔板是由一圆形板与十字形板组成，十字形板固定连接在圆形板一侧，圆形板与十字形板加工为一体；隔板将储气罐分为五个腔体：腔体e、腔体a、腔体b、腔体c、腔体d；空压机连接腔体e的进气端e；腔体e出气端分别并行连接电磁阀aa进气口、电磁阀bb进气口、电磁阀cc进气口、电磁阀dd进气口；电磁阀aa出气口、电磁阀bb出气口、电磁阀cc出气口、电磁阀dd出气口分别并行连接到腔体a进气口、腔体b进气口、腔体c进气口、腔体d进气口；右端盖上面开有腔体a的出气口a、腔体b的出气口b、腔体c的出气口c、腔体d的出气口d；腔体a的出气口a、腔体b的出气口b、腔体c的出气口c、腔体d的出气口d分别并行连接电磁阀a进气口与电磁阀b进气口、电磁阀e进气口与电磁阀f进气口、电磁阀h进气口与电磁阀k进气口、电磁阀c进气口与电磁阀d进气口；电磁阀b出气口、电磁阀f出气口、电磁阀k出气口、电磁阀d出气口与空气弹簧a、空气弹簧b、空气弹簧c、空气弹簧d连接，实现充气的功能；电磁阀a出气口、电磁阀e出气口、电磁阀h出气口、电磁阀c出气口分别连接大气；电磁阀b、电磁阀f、电磁阀k、电磁阀d是由控制器控制打开与关闭的。
定比输出压力继电器a两端、定比输出压力继电器b两端、定比输出压力继电器c两端、定比输出压力继电器d两端分别连接腔体a的出气口a与空气弹簧a、腔体b的出气口b与空气弹簧b、腔体c的出气口c与空气弹簧c、腔体d的出气口d与空气弹簧d；定比输出压力继电器a、定比输出压力继电器b、定比输出压力继电器c、定比输出压力继电器d分别根据两端压力变化控制电磁阀aa打开关闭、电磁阀bb打开关闭、电磁阀cc打开关闭、电磁阀dd打开关闭、电磁阀a打开关闭、电磁阀c打开关闭、电磁阀e打开关闭、电磁阀h打开关闭，使得储气罐中压力与空气弹簧中压力成定比例关系。
定比输出压力继电器a、定比输出压力继电器b、定比输出压力继电器c、定比输出压力继电器d结构包括呈C外壳、阀芯a、杠杆、阀芯b、弹簧、开关b、开关a、回位弹簧，外壳上设有P1口与P2口，靠近P1口外壳内壁上设有弹簧与阀芯相连，靠近P1口外壳内壁上设有回位弹簧与阀芯相连，两个阀芯通过固定于外壳上的杠杆一端连接，杠杆另一端安装在两个电磁阀触发开关a、b之间，电磁阀触发开关与外壳位置相对固定
本发明的有益效果是：
1、不需频繁启动空压机就可以使储气罐中压力与空气弹簧中压力成定比例关系，得到管路中稳定的质量流量，提高车身高度调节性能。
2、在获得稳定的质量流量值时，可以简化充气过程中的质量流量计算，可以得到流入空气弹簧中的气体质量只与时间有关的量。
3、由于简化了的质量流量计算使车身高度调节控制器设计的复杂性得到了优化，给控制系统算法设计带来了方便。
附图说明
图1是空气悬架车身高度调节系统示意图。
图2是空气悬架车身高度调节系统中所使用的储气罐外形示意图。
图3是空气悬架车身高度调节系统中所使用的储气罐轴向剖视图。
图4是空气悬架车身高度调节系统中所使用的储气罐径向剖视图。
图5是空气悬架车身高度调节系统中所使用的定比输出压力继电器工作原理图。
图中，1.空压机；2.储气罐；3.右端盖；4.电磁阀a；5.电磁阀b；6.定比输出压力继电器a；7.空气弹簧a；8.隔板；9.电磁阀aa；10.电磁阀bb；11.电磁阀cc；12.电磁阀dd；13.腔体c；14.腔体d；15.腔体b；16.腔体a；17.腔体e；18.控制器；19.阀芯a；20.杠杆；21.阀芯b；22.弹簧；23.开关b；24.开关a；25.电磁阀e；26.电磁阀f；27.定比输出压力继电器b；28.空气弹簧b；29.空气弹簧c；30.定比输出压力继电器c；31.电磁阀k；32.电磁阀h；33.空气弹簧d；34.定比输出压力继电器d；35.电磁阀d；36.电磁阀c；37.回位弹簧。
具体实施方式
如图所示1所示，在空气悬架车身高度调节过程中，包括提供管路气源的储气罐2；如图2所示，圆筒形的储气罐2与右端盖3通过螺栓进行密封连接；如图3与图4所示，隔板8是由一圆形板与十字形板组成，十字形板固定连接在圆形板一侧，圆形板与十字形板加工为一体；隔板8将储气罐2内部分为五部分：腔体e17、腔体a16、腔体b15、腔体c13、腔体d14；腔体e17的进气口e连接空压机1；腔体e17的出气端分别通过电磁阀aa9、电磁阀bb10、电磁阀cc11、电磁阀dd12对应输出到腔体a16、腔体b15、腔体c13、腔体d14中去；图1所示，在右端盖3上面开有腔体a16的出气口a、腔体b15的出气口b、腔体c13的出气口c、腔体d14的出气口d；腔体a的出气口a、腔体b的出气口b、腔体c的出气口c、腔体d的出气口d分别并行连接电磁阀a进气口与电磁阀b进气口、电磁阀e进气口与电磁阀f进气口、电磁阀h进气口与电磁阀k进气口、电磁阀c进气口与电磁阀d进气口；电磁阀b出气口、电磁阀f出气口、电磁阀k出气口、电磁阀d出气口与空气弹簧a、空气弹簧b、空气弹簧c、空气弹簧d连接，实现充气的功能；电磁阀a出气口、电磁阀e出气口、电磁阀h出气口、电磁阀c出气口分别连接大气；定比输出压力继电器a两端、定比输出压力继电器b两端、定比输出压力继电器c两端、定比输出压力继电器d两端分别连接腔体a的出气口a与空气弹簧a、腔体b的出气口b与空气弹簧b、腔体c的出气口c与空气弹簧c、腔体d的出气口d与空气弹簧d。
电磁阀b5、电磁阀f26、电磁阀k31、电磁阀d35是由控制器18根据车身高度信号控制打开与关闭的；定比输出压力继电器a、定比输出压力继电器b、定比输出压力继电器c、定比输出压力继电器d分别根据两端压力变化控制电磁阀aa打开关闭、电磁阀bb打开关闭、电磁阀cc打开关闭、电磁阀dd打开关闭、电磁阀a打开关闭、电磁阀c打开关闭、电磁阀e打开关闭、电磁阀h打开关闭，使得储气罐中压力与空气弹簧中压力成定比例关系。
具体工作过程：现只举例储气罐的出气口a通过电磁阀b5给空气弹簧a7充气这一回路，其它回路与此类似。如图1、5所示，定比输出压力继电器a9的P1口与腔体a16连接，P2口与空气弹簧a7连接。定比输出压力继电器工作时，回位弹簧37与阀芯19相连，弹簧22与阀芯21相连，两个阀芯通过固定于外壳上的杠杆20一端连接，杠杆另一端安装在开关23和开关24之间，用于触发电磁阀信号。初始阶段，阀芯19、杠杆20以及阀芯21在腔体a16中的压力、空气弹簧a7中的压力、弹簧22以及回位弹簧37的作用下处于平衡，腔体a16中的压力与空气弹簧a7的压力对应成比例关系，杠杆20另外一端处于开关23和开关24之间，无任何接触，腔体a16无高压气体进出；当空气弹簧a7中的压力降低时，阀芯a19推动杠杆20向下运动，触发开关b23，开关b23控制电磁阀a4打开，则腔体a16气压降低，直到杠杆20重新回到平衡位置；当空气弹簧a7中的压力升高时，阀芯b21推动杠杆20向上运动，触发开关a24，开关a24控制电磁阀aa9打开，则腔体a16气压升高，直到杠杆20重新回到平衡位置。
以上显示和说明书中描述的只是本发明的原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种空气悬架车身高度调节系统的质量流量自适应稳定装置，包括空压机(1)、储气罐(2)、隔板(8)、右端盖(3)、定比输出压力继电器a(6)、定比输出压力继电器b(27)、定比输出压力继电器c(30)、定比输出压力继电器d(34)、电磁阀aa(9)、电磁阀bb(10)、电磁阀cc(11)、电磁阀dd(12)、电磁阀a(4)、电磁阀c(36)、电磁阀e(25)、电磁阀h(32)、空气弹簧(29)、控制器(18)，储气罐(2)与右端盖(3)密封连接；储气罐(8)内设有隔板(8)将其内部分为五部分：腔体e(17)、腔体a(16)、腔体b(15)、腔体c(13)、腔体d(14)；腔体e(17)的进气口e连接空压机(1)；腔体e(17)的出气端分别通过电磁阀aa(9)、电磁阀bb(10)0、电磁阀cc(11)、电磁阀dd(12)对应连接到腔体a(16)、腔体b(15)、腔体c(13)、腔体d(14)上；在右端盖(3)上面开有腔体a(16)的出气口a、腔体b(15)的出气口b、腔体c(13)的出气口c、腔体d(14)的出气口d；腔体a(16)的出气口a、腔体b(15)的出气口b、腔体c(13)的出气口c、腔体d(14)的出气口d分别并行连接电磁阀a(4)进气口与电磁阀b(5)进气口、电磁阀e(25)进气口与电磁阀f(26)进气口、电磁阀h(32)进气口与电磁阀k(31)进气口、电磁阀c(36)进气口与电磁阀d(35)进气口；电磁阀b(5)出气口、电磁阀f(26)出气口、电磁阀k(31)出气口、电磁阀d(35)出气口与空气弹簧a(7)、空气弹簧b(28)、空气弹簧c(29)、空气弹簧d(33)连接；电磁阀a(4)出气口、电磁阀e(25)出气口、电磁阀h(32)出气口、电磁阀c(36)出气口分别连接大气；定比输出压力继电器a(6)两端、定比输出压力继电器b(27)两端、定比输出压力继电器c(30)两端、定比输出压力继电器d(34)两端分别连接腔体a(16)的出气口a与空气弹簧a(7)、腔体b(15)的出气口b与空气弹簧b(28)、腔体c(13)的出气口c与空气弹簧c(29)、腔体d(14)的出气口d与空气弹簧d(33)；控制器(18)根据车身高度信号控制电磁阀b(5)、电磁阀f(26)、电磁阀k(31)、电磁阀d(35)开关；定比输出压力继电器a(6)、定比输出压力继电器b(27)、定比输出压力继电器c(30)、定比输出压力继电器d(34)分别根据两端压力变化控制电磁阀aa(9)打开关闭、电磁阀bb(10)打开关闭、电磁阀cc(11)打开关闭、电磁阀dd(12)打开关闭、电磁阀a(4)打开关闭、电磁阀c(36)打开关闭、电磁阀e(36)打开关闭、电磁阀h(32)打开关闭，使得储气罐中压力与空气弹簧中压力成定比例关系。
2.根据权利要求1所述的空气悬架车身高度调节系统的质量流量自适应稳定装置，其特征在于，储气罐(2)为圆筒形。
3.根据权利要求1或2所述的空气悬架车身高度调节系统的质量流量自适应稳定装置，其特征在于，储气罐(2)与右端盖(3)密封连接是通过螺栓进行。
4.根据权利要求1或2所述的空气悬架车身高度调节系统的质量流量自适应稳定装置，其特征在于，隔板(8)是由一圆形板与十字形板组成，十字形板固定连接在圆形板一侧，圆形板与十字形板加工为一体。
5.根据权利要求1或2所述的空气悬架车身高度调节系统的质量流量自适应稳定装置，其特征在于，定比输出压力继电器a(6)、定比输出压力继电器b(27)、定比输出压力继电器c(30)、定比输出压力继电器d(34)结构包括呈C外壳、阀芯a(19)、杠杆(20)、阀芯b(21)、弹簧(22)、开关b(23)、开关a(24)、回位弹簧(37)，外壳上设有P1口与P2口，靠近P1口外壳内壁上设有弹簧(22)与阀芯(21)相连，靠近P1口外壳内壁上设有回位弹簧(37)与阀芯(19)相连，两个阀芯通过固定于外壳上的杠杆(20)一端连接，杠杆另一端安装在开关(23)和开关(24)之间，开关(23)和开关(24)与外壳位置相对固定。
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