CN109334627B - 一种轮胎充气方法及系统 - Google Patents
一种轮胎充气方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109334627B CN109334627B CN201811048202.8A CN201811048202A CN109334627B CN 109334627 B CN109334627 B CN 109334627B CN 201811048202 A CN201811048202 A CN 201811048202A CN 109334627 B CN109334627 B CN 109334627B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inflation
- tire
- deflation
- nitrogen
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 100
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 47
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000009191 jumping Effects 0.000 claims description 3
- 230000009172 bursting Effects 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N [N].[O] Chemical compound [N].[O] OLBVUFHMDRJKTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60S5/00—Servicing, maintaining, repairing, or refitting of vehicles
- B60S5/04—Supplying air for tyre inflation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60S5/00—Servicing, maintaining, repairing, or refitting of vehicles
- B60S5/04—Supplying air for tyre inflation
- B60S5/043—Supplying air for tyre inflation characterised by the inflation control means or the drive of the air pressure system
Abstract
本发明公开了一种轮胎充气方法及系统，设充气前轮胎内有一个大气压的空气，记一个标准大气压压强P，轮胎额定充气压强Pmax，轮胎额定充气压强和大气压强比R，空气中氮气和氧气的体积分数为79％和21％，充入氮气气源纯度为M，总充放气次数为N，则当轮胎处于氧分压平衡点时轮胎内的氮气浓度n％由
决定，第N次充放气结束后轮胎内氮气的纯度MN，由
决定；联立解出N，即对轮胎进行充放气N次可使轮胎处于氧分压平衡点。本发明的充气系统包括轮胎固定及防爆装置、充放气循环控制器、充气阀门、放气阀门、气体收集提纯装置、氮气气源、压力传感器、氮气纯度传感器。本发明能降低轮胎老化速度、延长寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种轮胎充气方法及系统，属于轮胎领域。主要用于给不同规格的轮胎进行充气，使轮胎内的氧气分压与大气中的氧气分压相等。
背景技术
轮胎在使用过程中胎压会逐渐降低，这会使得轮胎的滚动阻力逐渐上升，从而增加整车额外的燃油消耗。使用氮气作为轮胎的填充气可以有效减少轮胎的充气压力损失，这是由于氮气在橡胶中的扩散速度远远小于氧气的扩散速度。但是当轮胎内气体为纯氮气时，意味着轮胎内不存在氧气，此时大气中的氧气浓度就大于轮胎内的氧气浓度，氧气就会从大气向轮胎内扩散。氧气在扩散的过程中会与橡胶发生氧化反应，这就会导致轮胎的老化。
根据传质理论，轮胎内氮气氧气最合适的组分配比应该是使轮胎内氧气浓度恰好等于大气中的氧气浓度，此时对于轮胎内外的氧气而言就不存在浓度差，那么此时理论上氧气就不会发生相对扩散。这不但降低了轮胎的充气压力损失率，而且减少了透过轮胎橡胶的氧气量，这就意味着减少了橡胶的氧化量，一定程度上提高了轮胎的使用寿命。但是由于不同轮胎的额定压力不同，不同轮胎维护点所用的氮气气源纯度也不同，因此现有的充气系统往往不能使轮胎处于氧气分压平衡的状态。
鉴于上述分析，本发明的主要目的是设计一种轮胎充气方法及系统，使得轮胎使用此系统进行充气后轮胎内的氧气分压与大气中的氧气分压相等，以提高轮胎的胎压保持性能和抗氧化能力。
发明内容
本发明主要解决的技术问题在于，如何根据一定纯度的氮气气源，使不同额定充气压力的轮胎在充气结束之后，轮胎内的氧气分压和大气中的氧气分压均相等，即恰好处于氧分压平衡点。
为了解决该问题，本发明提出了一种轮胎充气方法及设计了配套的轮胎充气系统。充气方法包括如下步骤：
步骤1，将待充气轮胎安装在轮胎固定及防爆装置上，并检查轮胎是否有破损和裂纹；
步骤2，将轮胎的额定充气压力和氮气气源的纯度输入充放气循环控制器中。充气开始时，利用传感器测定氮气气源的纯度并将其输入控制器；控制器根据前文所述的算法算出所需的充气循环次数。
步骤3，充放气循环控制器首先控制放气阀门打开，对轮胎进行第一次完全的放气操作，直至轮胎剩余的气压为一个大气压；
步骤4，充放气循环控制器控制充气阀门打开，对轮胎进行充气；利用压力传感器将胎压数据实时记录并反馈至控制器，当轮胎内压力达到额定充气压力时，控制器发出指令关闭充气阀门；
步骤5，若当前的充放气循环次数小于计算所得的需求充放气循环次数N，则系统对轮胎进行一次放气操作，由控制器控制放气阀门打开进行放气，放出的气体被收集到气体收集提纯装置中进行处理，并准备下一次充气；
步骤6，重复步骤4-5，当实际的充放气循环次数等于计算所得的需求充放气循环次数时，控制器发出指令关闭充气阀门和放气阀门，跳出循环，结束充气过程。回收的气体在气体收集提纯装置里进行提纯并储备，当氮气气源不足时可打开阀门，对气源进行补充。其中，充放气循环次数的计算方法如下：
本发明忽略空气中极少的其他稀有气体，将空气看作只由氮气和氧气组成，即79％的氮气和21％的氧气。设P为标准大气压力；Pmax为轮胎的最大充气压力；[O2]为氧分压平衡时轮胎内的氧气浓度。为使得轮胎内外的氧气分压保持一致，采用如下氧气平衡点的计算公式：
[O2]×Pmax＝21％×P (1)
假设充气前轮胎内含有一个大气压的空气，记轮胎额定充气压力和大气压力的比值为R，充入氮气气源的纯度为M。则计算第一次充气后轮胎内的氮气纯度M1为：
假设对轮胎放气的过程中，不改变轮胎内气体的组分比例，即轮胎内的氮气(氧气)纯度在放气过程中不会发生变化。则N次循环充放气之后轮胎内的氮气纯度MN为：
当轮胎处于氧分压平衡点时轮胎内的氮气浓度n％由式(5)计算：
第N次充放气循环结束后轮胎内氮气的纯度MN由式(4)得到。联立式(4)和式(5)，可求解得到当MN＝n％时所需的充放气循环次数N。
为了使本发明方法得以有效应用，本发明设计了一种充气系统，主要由以下几个部分组成：轮胎固定及防爆装置、充放气循环控制器、充气阀门、放气阀门、气体收集提纯装置、氮气气源、压力传感器、氮气纯度传感器。所述充放气循环控制器分别与所述充气阀门、放气阀门、压力传感器及氮气纯度传感器相连，所述充气阀门、放气阀门分别用于控制由氮气气源至轮胎的充气通道以及轮胎放气通道的打开或关闭；所述压力传感器用于测量轮胎内的气体压力；所述氮气纯度传感器用于检测氮气气源的纯度；所述充放气循环控制器一方面接收压力传感器和氮气纯度传感器的数值，控制充气阀门和放气阀门的开闭，另一方面计算轮胎充气过程中使氧气内外压力平衡时所需要的充放气循环次数和判定是否完成充气过程；轮胎固定及防爆装置用于充气过程中固定轮胎及防止轮胎爆裂导致的意外事故，保护操作人员安全；气体收集提纯装置，用于在轮胎放气时收集释放出来的气体，并提纯和储备，当氮气气源不足时可打开阀门，对气源进行补充。
系统通过对轮胎进行充放气循环来控制轮胎内的氧气分压，系统的充放气循环由充放气循环控制器控制。
本发明的有益效果：
1、本发明提出的方法能够对任意规格的轮胎进行充气，并使得充气后轮胎内的氧气分压与大气中的氧气分压相等，大大降低轮胎内外氧气扩散，降低轮胎的老化速度。
2、用基于该方法设计的充气系统对任意规格的轮胎进行充气后，均可以使轮胎中的氧气分压与大气中的氧气分压相等。相对于目前的氮气充气和空气充气设备，利用本系统对轮胎进行充气后可以有效的降低轮胎的充气压力损失速度，并降低轮胎的老化速度，延长轮胎使用寿命。
附图说明
图1为本发明轮胎充气系统的原理示意图。
图2为系统的充放气循环实施流程图。
图中的标记为：1、气体收集提纯装置；2、氮气气源；3、充气阀门；4、压力传感器；5、轮胎固定及防爆装置；6、放气阀门；7、充放气循环控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
结合图1、图2说明本发明的工作原理：
图1中，1为气体收集提纯装置，用来收集并提纯充放气循环中放出的气体；2为氮气气源，与气体收集提纯装置相连，用来对轮胎进行充气操作；3为充气阀门，在充放气循环控制器的控制下用来打开和关闭充气通道，实现充放气循环；4为压力传感器，与充放气循环控制器相连，用来测定轮胎压力，防止过渡充气导致轮胎爆胎；5为轮胎固定及防爆装置，用于固定及防止轮胎爆裂；6为放气阀门，与充放气循环控制器相连，用来打开和关闭放气通道，实现充放气循环；7为充放气循环控制器，一方面接收压力传感器的数值，控制充气阀门和放气阀门的开闭，另一方面计算所需的充放气循环次数和判定是否完成充气过程。
图2为本发明的工作过程：
步骤1，将待充气轮胎安装在轮胎固定及防爆装置上，并检查轮胎是否有破损和裂；
步骤2，将轮胎的额定充气压力和氮气气源的纯度输入充放气循环控制器中。充气开始时，利用传感器测定氮气气源的纯度并将其输入控制器；控制器根据前文所述的算法算出所需的充气循环次数。
步骤3，充放气循环控制器首先控制放气阀门打开，对轮胎进行第一次完全的放气操作，直至轮胎剩余的气压为一个大气压；
步骤4，充放气循环控制器控制充气阀门打开，对轮胎进行充气；利用压力传感器将胎压数据实时记录并反馈至控制器，当轮胎内压力达到额定充气压力时，控制器发出指令关闭充气阀门；
步骤5，若当前的充放气循环次数小于计算所得的需求充放气循环次数N，则系统对轮胎进行一次放气操作，由控制器控制开启放气阀门进行放气，放出的气体被收集到气体收集提纯装置中进行处理，并准备下一次充气；
步骤6，重复步骤4-5，当实际的充放气循环次数等于计算所得的需求充放气循环次数时，控制器发出指令关闭充气阀门和放气阀门，则跳出循环，结束充气过程。回收的气体在气体收集提纯装置里进行提纯并储备，当氮气气源不足时可打开阀门，对气源进行补充。
实施例：
选择某品牌的一款TBR 12R22.5轮胎作为算例，假设每个月给轮胎补充气一次。根据充气压力损失率的计算方法，计算不同充气策略下的轮胎充气压力损失率。通过理想气体方程计算透过橡胶的透氧量，以此来比较轮胎的老化程度。数值计算的结果如表1所示。
表1.TBR 12R22.5不同充气策略数据对比
无论是充气压力损失率还是透氧量，使用本发明提出的充气策略均远好于使用空气作为填充气体。与使用氮气作为填充气体相比，本发明提出的新式充气策略在充气压力损失率方面要优于氮气填充，更重要的优点是其透氧量远远小于使用氮气填充的轮胎。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种轮胎充气方法，其特征在于，包括如下：
步骤1，将待充气轮胎安装在轮胎固定及防爆装置上，并检查轮胎是否有破损和裂纹；
步骤2，将轮胎的额定充气压力和氮气气源的纯度输入充放气循环控制器中；控制器计算出所需的充气循环次数；
步骤3，充放气循环控制器首先控制放气阀门打开，对轮胎进行第一次完全的放气操作，直至轮胎剩余的气压为一个大气压；
步骤4，充放气循环控制器控制充气阀门打开，对轮胎进行充气；利用压力传感器将胎压数据实时记录并反馈至控制器，当轮胎内压力达到额定充气压力时，控制器发出指令关闭充气阀门；
步骤5，若当前的充放气循环次数小于计算所得的需求充放气循环次数N，则系统对轮胎进行一次放气操作，由控制器控制开启放气阀门进行放气，并准备下一次充气；
步骤6，重复步骤4-5，当实际的充放气循环次数等于计算所得的需求充放气循环次数时，控制器发出指令关闭充气阀门和放气阀门，则跳出循环，结束充气过程。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎充气方法，其特征在于，所述步骤2中控制器计算出所需的充气循环次数的方法如下：
步骤2.1，忽略空气中的稀有气体，设空气只由氮气和氧气组成，即79％的氮气和21％的氧气；设P为标准大气压力；Pmax为轮胎的最大充气压力；[O2]为氧分压平衡时轮胎内的氧气浓度；为使得轮胎内外的氧气分压保持一致，采用如下氧气平衡点的计算公式：
[O2]×Pmax＝21％×P；
步骤2.2，将充气前轮胎内保持含有一个大气压的空气，记轮胎额定充气压力和大气压力的比值为R，充入氮气气源的纯度为M，则计算第一次充气后轮胎内的氮气纯度M1为：
步骤2.3，在轮胎放气的过程中，保持轮胎内气体的组分比例不变，即轮胎内的氮气或氧气纯度在放气过程中不发生变化；则计算N次循环充放气之后轮胎内的氮气纯度MN为：
步骤2.4，当轮胎处于氧分压平衡点时轮胎内的氮气浓度n％由下式计算得出：
步骤2.5，第N次充放气循环结束后轮胎内氮气的纯度MN由步骤2.2的表达式得到，联立步骤2.3和步骤2.4中的表达式，计算得到当MN＝n％时所需的充放气循环次数N：
3.根据权利要求1所述的一种轮胎充气方法，其特征在于，步骤2中还包括，充气开始时，利用传感器测定氮气气源的纯度并将其输入充放气循环控制器。
4.根据权利要求1所述的一种轮胎充气方法，其特征在于，步骤5中放出的气体被收集到气体收集提纯装置中进行处理。
5.根据权利要求4所述的一种轮胎充气方法，其特征在于，步骤6中还包括，回收的气体在气体收集提纯装置里进行提纯并储备，当氮气气源不足时可打开阀门，对气源进行补充。
6.一种应用于权利要求1-5所述充气方法的充气系统，其特征在于，包括：充放气循环控制器(7)、充气阀门(3)、放气阀门(6)、氮气气源(2)、压力传感器(4)、氮气纯度传感器；所述充放气循环控制器(7)分别与所述充气阀门(3)、放气阀门(6)、压力传感器(4)及氮气纯度传感器相连，所述充气阀门(3)、放气阀门(6)分别用于控制由氮气气源(2)至轮胎的充气通道以及轮胎放气通道的打开或关闭；所述压力传感器(4)用于测量轮胎内的气体压力；所述氮气纯度传感器用于检测氮气气源的纯度；所述充放气循环控制器(7)一方面接收压力传感器(4)和氮气纯度传感器的数值，控制充气阀门(3)和放气阀门(6)的开闭，另一方面计算轮胎充气过程中氧气压力处于内外平衡时所需的充放气循环次数和判定是否完成充气过程。
7.根据权利要求6所述的充气系统，其特征在于，还包括轮胎固定及防爆装置(5)，用于充气过程中固定轮胎及防止轮胎爆裂。
8.根据权利要求6所述的充气系统，其特征在于，还包括气体收集提纯装置(1)，用于在轮胎放气时收集释放出来的气体，并提纯和储备，当氮气气源(2)不足时可打开阀门，对气源进行补充。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811048202.8A CN109334627B (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 一种轮胎充气方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811048202.8A CN109334627B (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 一种轮胎充气方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109334627A CN109334627A (zh) | 2019-02-15 |
| CN109334627B true CN109334627B (zh) | 2021-07-20 |
Family
ID=65305005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811048202.8A Active CN109334627B (zh) | 2018-09-10 | 2018-09-10 | 一种轮胎充气方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109334627B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111196254B (zh) * | 2020-03-02 | 2021-04-23 | 衢州职业技术学院 | 一种具有人脸识别功能的自动化充气装置及其充气方法 |
| CN111912484B (zh) * | 2020-09-08 | 2021-05-18 | 东风汽车集团有限公司 | 快速测量汽车后备箱容积的装置及方法 |
| CN113401093A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-17 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | 一种降低汽车轮胎空腔噪声的方法及设备 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5588984A (en) * | 1995-07-18 | 1996-12-31 | Verini; Nicholas A. | Apparatus and method to intermittently manufacture and dispense nitrogen |
| US6612346B1 (en) * | 2002-05-21 | 2003-09-02 | Bridgestone/Firestone North American Tire, Llc | Nitrogen flow stabilizer with tire pressure measuring capabilities |
| GB2398043A (en) * | 2003-02-08 | 2004-08-11 | Ricci Walker | Tyre inflating device using nitrogen |
| JP2008143099A (ja) * | 2006-12-12 | 2008-06-26 | Bridgestone Corp | シーリングポンプアップ装置 |
| TWI482908B (zh) * | 2011-03-07 | 2015-05-01 | Wen San Chou | Air compressor for vehicle |
| US8794280B2 (en) * | 2011-09-21 | 2014-08-05 | Arvinmeritor Technology, Llc | Vehicle tire inflation system and a method of control |
| CN104108380B (zh) * | 2013-04-16 | 2016-01-27 | 珠海三德艺电子有限公司 | 多功能充气装置及其控制方法 |
| CN106696613B (zh) * | 2016-12-14 | 2019-03-01 | 张炜祺 | 一种轮胎胎压自动检测和充放气系统及其检测充放气方法 |
-
2018
- 2018-09-10 CN CN201811048202.8A patent/CN109334627B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109334627A (zh) | 2019-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109334627B (zh) | 一种轮胎充气方法及系统 | |
| KR102030208B1 (ko) | 불활성화 장치, 이러한 장치가 제공되는 탱크 및 항공기, 및 대응하는 방법 | |
| CN107813807B (zh) | 一种气刹电动车打气泵控制方法及装置 | |
| KR20160031485A (ko) | 가스 충전 방법 및 스테이션 | |
| US20190301678A1 (en) | Gas filling method | |
| JP2017053459A (ja) | ガス充填方法 | |
| US8443852B2 (en) | Tyre inflation/deflation device | |
| WO2006065602A3 (en) | Safety system architecture for a hydrogen fueling station | |
| CN105480169B (zh) | 一种车内二氧化碳浓度模拟方法 | |
| CN104747909A (zh) | 用于控制氢存储系统中的净化的装置及其方法 | |
| US6612346B1 (en) | Nitrogen flow stabilizer with tire pressure measuring capabilities | |
| CN110267830A (zh) | 轮胎维护装置 | |
| CN205560269U (zh) | 飞机压力自动检测灌充装置 | |
| CN104385864B (zh) | 一种可调压式充放气方法 | |
| CN203965102U (zh) | 呼吸器用智能校验仪 | |
| ES2263416T3 (es) | Inflado de neumaticos con aire desoxigenado. | |
| US20120312417A1 (en) | Method for packaging an no/n2 gaseous mixture | |
| CN113500917B (zh) | 一种锂离子电池箱充保护气体的方法 | |
| CN111487872A (zh) | 一种大容积飞机气密强度试验的多通道协调控制方法 | |
| CN103604572A (zh) | 一种中央空调铜管的泄漏检测方法 | |
| CN112556775B (zh) | 基于称重法的梯度充放气式sf6气室容积测定方法 | |
| CN112432049B (zh) | 一种庆典宫灯快速充放气装置 | |
| CN210478284U (zh) | 一种高强度密封条骨架结构 | |
| CN204115988U (zh) | 一种用于大容积被测物的差压式气密检漏仪 | |
| JP2007112333A (ja) | 高圧ガスタンク搭載車両 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |