CN108708848A - 一种空压机进气控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空压机技术领域，尤其涉及一种空压机进气控制系统及控制方法，其包括阀体，阀体中部具有阀腔，阀体上设置有第一进气口、第二进气口和出气口，第一进气口、第二进气口和出气口均与阀腔相连通，阀腔内设置有阀芯；电磁铁与电子控制单元电连接，在电磁铁的作用下，阀芯能够沿阀腔上下移动，以选择性的封堵第一进气口或第二进气口。本发明能够根据发动机使用工况进行空压机空气滤清器后取气与中冷器后取气的自动切换，可以在不影响发动机性能的情况下，增加空压机进气压力，提高空压机的充气效率，缩短空压机的充气时间，减小空压机的负荷率，降低空压机的故障率。
Description
技术领域
本发明涉及空压机技术领域，尤其涉及一种空压机进气控制系统及控制方法。
背景技术
空压机是一种用以压缩气体的设备，是将原动的机械能转化成气体压力能的装置。传统的进气卸荷或排气卸荷空压机均采用空气滤清器后(压前)取气，进气压力为负压，充气效率低、充气时间长、负荷率高、出气温度高、故障率高。但是，采取空气滤清器后取气不会降低发动机的进气量，不影响发动机的性能。
若采用中冷器后(压后)取气，可以保证空压机进气口始终为正压，充气速度快、充气效率高、负荷率低；同时，空压机进气压力大，压比小，空压机本身泵气损失功小，可以实现空压机节能。但是，采用中冷器后取气，会降低发动机进气量，影响发动机性能，尤其是发动机在高速高负荷状态下尤为明显。
综上，单一的进气方式并不能达到既不影响发动机的性能，又能快速充气且故障率低的目的。因此，亟需一种能够根据整车或整机的实际使用工况，自动在空气滤清器后取气以及中冷器后取气进行切换的空压机进气控制系统及控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空压机进气控制系统及控制方法，能够根据发动机使用工况进行空压机空气滤清器后取气与中冷器后取气的自动切换，可以在不影响发动机性能的情况下，增加空压机进气压力，提高空压机的充气效率，缩短空压机的充气时间，减小空压机的负荷率，降低空压机的故障率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种空压机进气控制系统，包括阀体、电磁铁和电子控制单元，其中：
所述阀体中部具有阀腔，所述阀体上设置有第一进气口、第二进气口和出气口，所述第一进气口与空气滤清器的出气端相连通，所述第二进气口与中冷器的出气端相连通，所述出气口与空压机的进气端相连通，并且所述第一进气口、第二进气口和出气口均与所述阀腔相连通，所述阀腔内设置有阀芯；
所述电磁铁与所述电子控制单元电连接，在所述电磁铁的作用下，所述阀芯能够沿所述阀腔上下移动，以选择性的封堵所述第一进气口或第二进气口，从而实现空压机从所述空气滤清器后取气或从所述中冷器后取气。
作为优选，当所述电磁铁不得电时，所述阀芯封堵住所述第二进气口，所述第一进气口与所述出气口导通；当所述电磁铁得电时，所述阀芯封堵住所述第一进气口，所述第二进气口与所述出气口导通。
作为优选，还包括弹簧，所述弹簧与所述阀芯相连，当所述电磁铁得电时，所述阀芯移动使所述弹簧发生形变；当所述电磁铁失电时，所述阀芯在所述弹簧的作用下回复到初始位置。
作为优选，还包括套筒，所述套筒设置于所述阀腔内，所述套筒上开设有正对所述第一进气口、第二进气口和出气口的通孔，所述阀芯位于所述套筒内。
作为优选，还包括支架和连接杆，所述支架设置在所述阀体的上端，所述电磁铁固定于所述支架上，所述连接杆设置于所述支架内侧，所述连接杆的上端与所述电磁铁相连，所述连接杆的下端设置有导槽，所述阀芯的上端伸入所述导槽内，并可在所述电磁铁的作用下沿所述导槽上下移动。
作为优选，所述阀腔、阀芯以及电磁铁同轴设置。
一种如以上任一项所述的空压机进气控制系统的控制方法，包括如下步骤：
S1、判断空压机是否有打气需求，若有，则执行步骤S2；若无，则执行步骤S5；
S2、获取发动机工况，当发动机处于高负荷工况时，则执行S3；当发动机处于中低负荷工况时，则执行步骤S4；
S3、判断发动机是否有进气裕量，若有，则执行步骤S4；若无，则执行步骤S5；
S4、通过电磁铁控制阀芯封堵住第一进气口，第二进气口与出气口连通，即空压机从中冷器后取气；
S5、通过电磁铁控制阀芯封堵住第二进气口，第一进气口与出气口连通，即空压机从空气滤清器后取气。
作为优选，对于步骤S1中，判断空压机是否有打气需求具体包括：
S11、获取空压机出气端连接的储气罐的实际压力值；
S12、将空压机出气端连接的储气罐的实际压力值与压力下限值进行比较，当实际压力值小于等于压力下限值时，则判定空压机有打气需求；当实际压力值大于压力下限值时，则判定空压机无打气需求。
作为优选，对于步骤S2，当发动机处于排气制动工况时，则执行步骤S5。
作为优选，对于步骤S4或S5，所述阀腔内于所述阀芯移动的止点位置处设置有电流导通凸起，当所述阀芯由初始位置运动至所述止点位置时，所述阀芯与所述电流导通凸起之间的电流导通，电子控制单元接收到导通电流后计算阀芯由初始位置移动至止点位置所用的实际时间，并将所述实际时间与设定时间进行比较，并通过闭环控制修正电磁铁的实际电流。
本发明的有益效果：
本发明提供的空压机进气控制系统及控制方法，能够根据发动机使用工况进行空压机空气滤清器后取气与中冷器后取气的自动切换，可以在不影响发动机性能的情况下，增加空压机进气压力，提高空压机的充气效率，缩短空压机的充气时间，减小空压机的负荷率，降低空压机的故障率。
附图说明
图1是本发明提供的空压机进气控制系统在电磁铁不得电时的结构示意图；
图2是本发明提供的空压机进气控制系统在电磁铁得电时的结构示意图；
图3是本发明提供的空压机进气控制系统的控制方法的流程图一；
图4是本发明提供的空压机进气控制系统的控制方法的流程图二；
图5是本发明提供的空压机进气控制系统中柱塞位置自检的控制原理图。
图中：
10-阀体；11-阀腔；12-第一进气口；13-第二进气口；14-出气口；
21-阀杆；211-限位凸起；22-第一柱塞；23-第二柱塞；24-绝缘层；
30-电流导通凸起；40-套筒；50-支架；60-连接杆；61-导槽；70-弹簧；80-电磁铁。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图1和图2所示，本发明提供一种空压机进气控制系统，包括阀体10、电磁铁80和电子控制单元，其中，阀体10中部具有阀腔11，阀体10上设置有第一进气口12、第二进气口13和出气口14，第一进气口12与空气滤清器的出气端相连通，第二进气口13与中冷器的出气端相连通，出气口14与空压机的进气端相连通，并且第一进气口12、第二进气口13和出气口14均与阀腔11相连通，阀腔11内设置有阀芯；电磁铁80与电子控制单元电连接，在电磁铁80的作用下，阀芯能够沿阀腔11上下移动，以选择性的封堵第一进气口12或第二进气口13，从而实现空压机从空气滤清器后取气或从中冷器后取气。
具体的，电磁铁80通过支架50固定于阀体10的上方。当电磁铁80不得电时，阀芯位于初始位置，此时阀芯封堵住第二进气口13，第一进气口12与出气口14导通，空压机从空气滤清器后取气；当电磁铁80得电时，阀芯在阀腔11内移动至上止点位置，此时阀芯封堵住第一进气口12，第二进气口13与出气口14导通，空压机从中冷器后取气。在本实施例中，阀芯包括阀杆21和套设在阀杆21上的柱塞，柱塞包括第一柱塞22和第二柱塞23，第一柱塞22套设在阀杆21的下端，第二柱塞23位于第一柱塞22的上方。当电磁铁80不得电时，第一柱塞22位于阀腔11的底部，此时第二柱塞23恰好封堵在第二进气口13处，第一进气口12和出气口14位于第一柱塞22和第二柱塞23之间；当电磁铁80得电时，阀杆21在电磁铁80磁力的作用下沿阀腔11上移，直至第二柱塞23抵达上止点位置，此时第一柱塞22封堵住第一进气口12，第二进气口13和出气口14位于第一柱塞22和第二柱塞23之间。
进一步的，阀腔11内还设置有套筒40，套筒40上开设有正对第一进气口12、第二进气口13和出气口14的通孔，阀芯位于套筒40内。空压机由空气滤清器后取气切换为由中冷器后取气时，进气压力骤增，套筒40的设置能够分担一部分压力，避免施加到阀体10上的压力过大，对阀体10形成一定的保护；并且套筒40的设置还能够防止阀芯卡死。
进一步的，阀杆21上端还连接有连接杆60，具体的，连接杆60位于支架50内侧，连接杆60的上端与电磁铁80相连，连接杆60的下端设置有导槽61，阀杆21的上端伸入导槽61内，并可在电磁铁80的作用下沿导槽61上下移动。连接杆60的设置能够减少气流对阀芯移动的影响，提高了阀芯移动的稳定性和可靠性。
进一步的，支架50内还设置有弹簧70，弹簧70套设在连接杆60外部，弹簧70上端与支架50的内侧顶面连接，弹簧70下端与阀杆21上设置的限位凸起211连接。当电磁铁80得电时，阀杆21上移能够压缩弹簧70，电磁铁80失电时，阀杆21在弹簧70弹性力的作用下回复到初始位置。
如图3所示，本发明提供的空压机进气控制系统的控制方法如下：
S1、判断空压机是否有打气需求，若有，则执行步骤S2；若无，则执行步骤S5；
S2、获取发动机工况，当发动机处于高负荷工况时，则执行S3；当发动机处于中低负荷工况时，则执行步骤S4；
S3、判断发动机是否有进气裕量，若有，则执行步骤S4；若无，则执行步骤S5；
需要说明的是，发动机的进气是新鲜空气先经空气滤清器过滤，再经增压器增压和中冷器冷却后得到。发动机的进气裕量是指进气气体除满足发动机的供给需求外还有额外剩余。
S4、控制电磁铁80得电，阀芯封堵住第一进气口12，第二进气口13与出气口14连通，即空压机从中冷器后取气；
S5、控制电磁铁80失电，阀芯封堵住第二进气口13，第一进气口12与出气口14连通，即空压机从空气滤清器后取气。
本发明提供的空压机进气控制系统及控制方法，能够根据发动机使用工况进行空压机空气滤清器后取气与中冷器后取气的自动切换，可以在不影响发动机性能的情况下，增加空压机进气压力，提高空压机的充气效率，缩短空压机的充气时间，减小空压机的负荷率，降低空压机的故障率。
进一步的，如图4所示，对于步骤S1中，判断空压机是否有打气需求具体包括：
S11、获取空压机出气端连接的储气罐的实际压力值；
S12、将空压机出气端连接的储气罐的实际压力值与压力下限值进行比较，当实际压力值小于等于压力下限值时，则判定空压机有打气需求；当实际压力值大于压力下限值时，则判定空压机无打气需求。
进一步的，对于步骤S2，当发动机处于排气制动工况时，则执行步骤S5。
进一步的，阀腔11内于阀芯移动的止点位置处设置有电流导通凸起30，除此位置外，阀芯与其他接触位置均作绝缘处理，当阀芯由初始位置运动至上止点位置时，阀芯与电流导通凸起30之间的电流导通，电子控制单元接收到导通电流后计算阀芯由初始位置移动至上止点位置所用的实际时间，并将该实际时间与设定时间进行比较，如图5所示，当实际时间与设定时间不一致时，电子控制单元根据电磁铁80的设定电流并利用闭环控制对电磁铁80的实际电流进行修正，通过对电磁铁80的实际电流进行修正，能够修正电磁铁80施加于阀芯上的电磁力，从而修正阀芯的移动速度，从而修正阀芯运动的实际时间，实现了对阀芯位置的校准，保证了气流的密闭性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种空压机进气控制系统，其特征在于，包括阀体(10)、电磁铁(80)和电子控制单元，其中：
所述阀体(10)中部具有阀腔(11)，所述阀体(10)上设置有第一进气口(12)、第二进气口(13)和出气口(14)，所述第一进气口(12)与空气滤清器的出气端相连通，所述第二进气口(13)与中冷器的出气端相连通，所述出气口(14)与空压机的进气端相连通，并且所述第一进气口(12)、第二进气口(13)和出气口(14)均与所述阀腔(11)相连通，所述阀腔(11)内设置有阀芯；
所述电磁铁(80)与所述电子控制单元电连接，在所述电磁铁(80)的作用下，所阀芯能够沿所述阀腔(11)上下移动，以选择性的封堵所述第一进气口(12)或第二进气口(13)，从而实现空压机从所述空气滤清器后取气或从所述中冷器后取气。
2.根据权利要求1所述的空压机进气控制系统，其特征在于，当所述电磁铁(80)不得电时，所述阀芯封堵住所述第二进气口(13)，所述第一进气口(12)与所述出气口(14)导通；当所述电磁铁(80)得电时，所述阀芯封堵住所述第一进气口(12)，所述第二进气口(13)与所述出气口(14)导通。
3.根据权利要求2所述的空压机进气控制系统，其特征在于，还包括弹簧(70)，所述弹簧(70)与所述阀芯相连，当所述电磁铁(80)得电时，所述阀芯移动使所述弹簧(70)发生形变；当所述电磁铁(80)失电时，所述阀芯在所述弹簧(70)的作用下回复到初始位置。
4.根据权利要求1所述的空压机进气控制系统，其特征在于，还包括套筒(40)，所述套筒(40)设置于所述阀腔(11)内，所述套筒(40)上开设有正对所述第一进气口(12)、第二进气口(13)和出气口(14)的通孔，所述阀芯位于所述套筒(40)内。
5.根据权利要求1所述的空压机进气控制系统，其特征在于，还包括支架(50)和连接杆(60)，所述支架(50)设置在所述阀体(10)的上端，所述电磁铁(80)固定于所述支架(50)上，所述连接杆(60)设置于所述支架(50)内侧，所述连接杆(60)的上端与所述电磁铁(80)相连，所述连接杆(60)的下端设置有导槽(61)，所述阀芯的上端伸入所述导槽(61)内，并可在所述电磁铁(80)的作用下沿所述导槽(61)上下移动。
6.根据权利要求1所述的空压机进气控制系统，其特征在于，所述阀腔(11)、阀芯以及电磁铁(80)同轴设置。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的空压机进气控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、判断所述空压机是否有打气需求，若有，则执行步骤S2；若无，则执行步骤S5；
S2、获取发动机工况，当所述发动机处于高负荷工况时，则执行S3；当所述发动机处于中低负荷工况时，则执行步骤S4；
S3、判断所述发动机是否有进气裕量，若有，则执行步骤S4；若无，则执行步骤S5；
S4、通过电磁铁(80)控制阀芯封堵住第一进气口(12)，第二进气口(13)与出气口(14)连通，即所述空压机从所述中冷器后取气；
S5、通过电磁铁(80)控制阀芯封堵住第二进气口(13)，第一进气口(12)与出气口(14)连通，即所述空压机从所述空气滤清器后取气。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，对于步骤S1中，判断所述空压机是否有打气需求具体包括：
S11、获取所述空压机出气端连接的储气罐的实际压力值；
S12、将所述实际压力值与压力下限值进行比较，当所述实际压力值小于等于所述压力下限值时，则判定所述空压机有打气需求；当所述实际压力值大于压力下限值时，则判定所述空压机无打气需求。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，对于步骤S2，当所述发动机处于排气制动工况时，则执行步骤S5。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，对于步骤S4或S5，所述阀腔(11)内于所述阀芯移动的止点位置处设置有电流导通凸起(30)，当所述阀芯由初始位置运动至所述止点位置时，所述阀芯与所述电流导通凸起(30)之间的电流导通，电子控制单元接收到导通电流后计算阀芯由所述初始位置移动至所述止点位置所用的实际时间，并将所述实际时间与设定时间进行比较，并通过闭环控制修正所述电磁铁(80)的实际电流。
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| GR01 | Patent grant | ||
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