CN110579349A - 气压比例继动阀迟滞特性检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种气压比例继动阀迟滞特性检测装置及检测方法，属于气压比例继动阀迟滞检测技术领域。比例继动阀的进气控制口与气源连通，进气控制电磁阀设置于第一控制管路上，比例继动阀的备压控制口与制动气室连通，备压电磁阀设置于第二控制管路上，比例继动阀的排气控制口连接有第三控制管路，排气控制电磁阀设置于第三控制管路上。该气压比例继动阀迟滞特性检测装置及检测方法，用于测量气压比例继动阀的进气延迟时间，该延迟时间的测量能够进一步计算比例继动阀活塞与阀体的摩擦力，研究阀体的在增减压过程中的动态特性，对于补偿比例继动阀的迟滞时间，进而提高电子气压制动系统制动性能有很大的实践意义。

Description

气压比例继动阀迟滞特性检测装置及检测方法

技术领域

本申请涉及气压比例继动阀迟滞检测技术领域，具体而言，涉及一种气压比例继动阀迟滞特性检测装置及检测方法。

背景技术

比例继动阀是新一代商用车电子气压制动系统(Electric-PneumaticBrakingSystem，EPBS)中的关键部件，其采用比例电磁阀加继动阀复合的结构形式工作，可以根据输入控制信号成比例地输出制动过程中所需要的制动压力。经研究和实际实验测量，比例继动阀工作时会有一定的响应延迟，主要原因在于活塞运动需要克服弹簧力和与阀体的摩擦阻力。这一迟滞特性造成气压EPBS系统工作性能衰减显著，进而导致商用车整车动力学稳定性控制较为保守，无法进一步扩展极端工况下商用车的稳定运行区域。因此，如何精确测量各环节迟滞特性对于分析和改进继动阀的结构以及优化其参数具有重要作用。

发明内容

本申请的目的在于针对上述问题，提供一种气压比例继动阀迟滞特性检测装置及检测方法，用于测量气压比例继动阀的进气延迟时间，该延迟时间的测量能够进一步计算比例继动阀活塞与阀体的摩擦力，研究阀体的在增减压过程中的动态特性，对于补偿比例继动阀的迟滞时间，进而提高电子气压制动系统制动性能有很大的实践意义，使上述问题得到改善。

根据本申请第一方面实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测装置，包括气源、比例继动阀、进气控制电磁阀、备压电磁阀、排气控制电磁阀、制动气室；比例继动阀的进气口与气源通过第一主气管路连通，比例继动阀的出气口与制动气室通过第二主气管路连通，比例继动阀的进气控制口与气源通过第一控制管路连通，进气控制电磁阀设置于第一控制管路上，比例继动阀的备压控制口与制动气室通过第二控制管路连通，备压电磁阀设置于第二控制管路上，比例继动阀的排气控制口连接有第三控制管路，排气控制电磁阀设置于第三控制管路上。

根据本申请实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测装置，通过在比例继动阀与制动气室之间设置备压电磁阀，改变比例继动阀的控制方式，能够实现气压比例继动阀的进气延迟时间的测量，该延迟时间的测量能够进一步计算比例继动阀活塞与阀体的摩擦力，研究阀体的在增减压过程中的动态特性，对于补偿比例继动阀的迟滞时间，进而提高电子气压制动系统制动性能有很大的实践意义。

另外，根据本申请实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测装置还具有如下附加的技术特征：

根据本申请的一些实施例，所有电磁阀为二位二通电磁阀。

在上述实施方式中，电磁阀采用二位二通电磁阀，能够实现两个工作位的切换，控制更灵活，在满足工作要求的基础的前提下，经济性好。

在本申请的一些具体实施例中，气源包括空气压缩机、空气干燥净化器和储气罐，储气罐的进口端与空气压缩机通过空气干燥净化器相连，储气罐的出口端连接第一主气管路。

在上述实施方式中，空气压缩机、空气干燥净化器及储气罐的设计，便于实现压缩空气的制造及存储，便于为比例继动阀提供压缩空气。

根据本申请的一些实施例，制动气室的进气端设置有压力传感器，压力传感器用于检测进入制动气室的压力。

在上述实施方式中，压力传感器的设置，能够掌握进入制动气室的压缩空气的压力，便于实现对制动气室的压力控制。

在本申请的一些具体实施例中，气压比例继动阀迟滞特性检测装置还包括控制器，进气控制电磁阀、备压电磁阀及排气控制电磁阀均与控制器电连接，控制器用于控制进气控制电磁阀、备压电磁阀及排气控制电磁阀的开闭。

在上述实施方式中，通过控制器实现对进气控制电磁阀、备压电磁阀及排气控制电磁阀的开闭控制，控制灵活，自动化程度高。

根据本申请第二方面实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测方法，采用根据本申请第一方面实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测装置，检测方法包括：

增压步骤：打开进气控制电磁阀，关闭备压电磁阀和排气控制电磁阀，当制动气室的进气压力达到预设压力值时，完成增压过程，记录增压时间t₁；

保压步骤：关闭气源，关闭进气控制电磁阀和排气控制电磁阀，打开备压电磁阀，消除比例继动阀的上下腔的压差；

减压步骤：打开排气控制电磁阀，当主腔活塞复位时，关闭排气控制电磁阀；

二次增压步骤：打开进气控制电磁阀，关闭备压电磁阀和排气控制电磁阀，打开气源，当制动气室的进气压力再次达到预设压力值时，完成二次增压过程，记录二次增压时间t₂；

计算步骤：求得比例继动阀迟滞时间Δt＝t₁-t₂。

根据本申请实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测方法，用于测量气压比例继动阀的进气延迟时间，为比例继动阀的设计提供参考。

根据本申请的一些实施例，在减压步骤中，从打开排气控制电磁阀开始，经过预设时间t后，主腔活塞复位，预设时间t、活塞的质量m、活塞的位移s、活塞移动时的阻尼c、主腔弹簧的弹力系数k、重力加速度g满足公式

在上述实施方式中，通过将主腔活塞的复位时间转换为对主腔活塞的复位位置的确认判断，能够更好地把握主腔活塞的移动行程，便于实现比例继动阀的迟滞时间测量。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测装置的比例继动阀的控制活塞的初始位置的示意图；

图3为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测装置的比例继动阀的控制活塞的中间位置的示意图；

图4为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测装置的比例继动阀的控制活塞的最终位置的示意图；

图5为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测方法的增压步骤的过程图一；

图6为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测方法的增压步骤的过程图二；

图7为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测方法的增压步骤的过程图三；

图8为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测方法的保压步骤的过程图；

图9为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测方法的减压步骤的过程图一；

图10为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测方法的减压步骤的过程图二；

图11为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测方法的二次增压步骤的过程图一；

图12为本申请实施例提供的气压比例继动阀迟滞特性检测方法的二次增压步骤的过程图二。

图标：100-气压比例继动阀迟滞特性检测装置；1-比例继动阀；11-进气口；12-出气口；13-排气口；14-进气控制口；15-备压控制口；16-排气控制口；21-进气控制电磁阀；22-备压电磁阀；23-排气控制电磁阀；24-控制器；31-制动气室；32-压力传感器；41-第一主气管路；42-第二主气管路；43-第一控制管路；44-第二控制管路；45-第三控制管路；5-气源；51-空气压缩机；52-空气干燥净化器；53-储气罐；61-阀体；62-主腔活塞；63-主腔弹簧；64-控制活塞；65-限位台；66-主腔；67-控制腔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请在分析比例继动阀产生迟滞性原因的基础上，公开了一种气压比例继动阀迟滞特性检测装置及检测方法，主要测量进气延迟时间。

下面参考图描述根据本申请第一方面实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测装置100。

如图1所示，根据本申请实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测装置100，包括：气源5、比例继动阀1、进气控制电磁阀21、备压电磁阀22、排气控制电磁阀23、制动气室31。

具体而言，比例继动阀1具有进气口11、出气口12、排气口13、进气控制口14、备压控制口15、排气控制口16，比例继动阀1的进气口11与气源5通过第一主气管路41连通；比例继动阀1的出气口12与制动气室31通过第二主气管路42连通；比例继动阀1的进气控制口14与气源5通过第一控制管路43连通，进气控制电磁阀21设置于第一控制管路43上；比例继动阀1的备压控制口15与制动气室31通过第二控制管路44连通，备压电磁阀22设置于第二控制管路44上；比例继动阀1的排气控制口16连接有第三控制管路45，排气控制电磁阀23设置于第三控制管路45上；排气口13与外部大气连通，用于排气。

需要指出的是，相对于常规的比例继动阀的控制系统，本申请的气压比例继动阀迟滞特性检测装置100中，备压电磁阀22的连接方式做了改变，由现有的连接方式(备压电磁阀22的一端连接在比例继动阀1上，另一端接气源)变为：备压电磁阀22的一端连接于比例继动阀1，另一端连接制动气室31。

根据本申请实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测装置100，用于测量气压比例继动阀1的进气延迟时间，该延迟时间的测量能够进一步计算比例继动阀1活塞与阀体的摩擦力，研究阀体的在增减压过程中的动态特性，对于补偿比例继动阀1的迟滞时间，进而提高电子气压制动系统制动性能有很大的实践意义。

如图1所示，气源5包括空气压缩机51、空气干燥净化器52和储气罐53，储气罐53的进口端与空气压缩机51通过空气干燥净化器52相连，储气罐53的出口端连接第一主气管路41；空气压缩机51产生的压缩空气经空气干燥净化器52后进入储气罐53存储，用于比例继动阀1提供压缩空气。

如图1所示，比例继动阀1包括阀体61、主腔活塞62、主腔弹簧63、控制活塞64，阀体61内设置有限位台65，限位台65将阀体61的内部分隔为主腔66和控制腔67，主腔活塞62和主腔弹簧63位于主腔66内，控制活塞64位于控制腔67内，主腔活塞62在主腔弹簧63的作用下抵接于限位台65，限位台65开设有供控制活塞64的塞杆穿过的通孔。初始状态下，主腔活塞62封堵进气口11。根据比例继动阀1的工作过程，控制活塞64具有三个位置状态：初始位置(如图2所示)、中间位置(如图3所示)及最终位置(如图4所示)，其中控制活塞64的中间位置为控制活塞64与主腔活塞62接触。主腔活塞62具有两个位置状态：初始位置(如图2和图3所示)和最终位置(如图4所示)，主腔活塞62处于初始位置时，进气口11被主腔活塞62封堵，进气口11关闭；当主腔活塞62处于最终位置时，进气口11打开，进气口11与控制腔67及出气口12连通。

由于主气管路的直径大于控制管路的直径，进气控制口14面积小，控制活塞64移动相对缓慢，比例继动阀1的迟滞主要由控制活塞64移动至与主腔活塞62接触的过程中造成，因此对于控制活塞64由初始位置到中间位置的时间测量较为重要。

需要指出的是，本申请的所有电磁阀均为二位二通电磁阀，能够实现两个工作位的切换，控制更灵活，在满足工作要求的基础的前提下，经济性好。

为了便于掌握进入制动气室31的压缩空气的压力，该气压比例继动阀迟滞特性检测装置100还包括压力传感器32，压力传感器32用于检测进入制动气室31的压力。

进一步地，气压比例继动阀迟滞特性检测装置100还包括控制器24，进气控制电磁阀21、备压电磁阀22及排气控制电磁阀23均与控制器24电连接，控制器24用于控制进气控制电磁阀21、备压电磁阀22及排气控制电磁阀23的开闭。

下面参考图描述根据本申请第二方面实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测方法。

根据本申请实施例的气压比例继动阀迟滞特性检测方法，包括：

增压步骤(如图5-图7所示)：打开进气控制电磁阀21，关闭备压电磁阀22和排气控制电磁阀23，当制动气室31的进气压力达到预设压力值时，完成增压过程，记录增压时间t₁；

保压步骤(如图8所示)：关闭气源5，关闭进气控制电磁阀21和排气控制电磁阀23，打开备压电磁阀22，消除比例继动阀1的上下腔的压差；

减压步骤(如图9和图10所示)：打开排气控制电磁阀23，当主腔活塞62复位时，关闭排气控制电磁阀23；

二次增压步骤(如图11和图12所示)：打开进气控制电磁阀21，关闭备压电磁阀22和排气控制电磁阀23，打开气源5，当制动气室31的进气压力再次达到预设压力值时，完成二次增压过程，记录二次增压时间t₂；

计算步骤：求得比例继动阀1迟滞时间Δt＝t₁-t₂。

下面结合附图说明各步骤的详细工作：

在增压步骤中，如图5所示，打开进气控制电磁阀21，关闭备压电磁阀22和排气控制电磁阀23，打开储气罐53的开关，气源5提供压缩空气，压缩空气经由第一控制管路43进入比例继动阀1的控制腔67内，压缩空气带动控制活塞64下移，控制活塞64在下移过程中先与主腔活塞62接触(如图6所示)，并推动主腔活塞62下移，主腔活塞62下移的过程中挤压主腔弹簧63，随着主腔活塞62的下移，进气口11打开(如图7所示)；主腔活塞62由初始位置移动至工作位置，压缩空气经由第一主气管路41和进气口11进入主腔66和控制腔67，并经由出气口12和第二主气管路42进入制动气室31，制动气室31实现制动，此过程为增压过程，压力传感器32记录进入制动气室31的压力，当控制器24根据压力传感器32检测到进入制动气室31的压力达到预设压力值时，完成增压过程，控制器24记录增压所用时间t₁。控制活塞64由初始位置移动至最终位置。

在保压步骤中，如图8所示，关闭储气罐53的开关，关闭进气控制电磁阀21和排气控制电磁阀23，打开备压电磁阀22，制动气室31内的压缩空气经由第二主气管路42和出气口12进入控制腔67和主腔66，从而消除比例继动阀1的上下腔(控制腔67和主腔66)的压力差，使得控制活塞64的上下表面的压力相等。

在减压步骤中，如图9所示，打开排气控制电磁阀23，主腔活塞62在弹簧力、重力及摩擦力的作用下向上移动，如图10所示，当主腔活塞62复位(主腔活塞62回复至初始位置，此时控制活塞64与主腔活塞62接触但控制活塞64未对主腔活塞62施加作用力)时，关闭排气控制电磁阀23，比例继动阀1保压。此步骤中，气源5关闭，进气控制电磁阀21关闭。控制活塞64由最终位置回复至中间位置，此时主腔活塞62位于初始位置。

需要指出的是，在进入减压步骤预设时间t后，主腔活塞62复位，进气口11被关闭，控制器24控制排气控制阀关闭；此时间段也即主腔活塞62由主腔弹簧63被压缩状态(也即进气口11打开状态)到复位状态(也即进气口11关闭状态)的时间，预设时间t、两个活塞的质量m、活塞的位移s、控制活塞移动时的阻尼c(控制活塞移动时与控制腔内壁的阻尼，主腔活塞和阀壁之间没有接触)、主腔弹簧63的弹力系数k、重力加速度g满足公式这些参数(m、s、c、k、g)均可以通过测量得出或者为已知参数。将上述参数带入公式中，即可得出主腔活塞62由工作位置到初始位置的时间。

在二次增压步骤中，如图11所示，打开进气控制阀，关闭备压电磁阀22和排气控制电磁阀23，打开储气罐53的开关，压缩空气进入控制腔67，实现比例继动阀1的二次增压，控制活塞64下移并带动主腔活塞62下移，进气口11逐渐打开(如图12所示)，压缩空气进入制动气室31，当控制器24根据压力传感器32的压力信号检测到进入制动气室31的压力再次达到预设压力值时，完成二次增压过程，控制器24记录制动气室31的(二次)增压时间t₂，并控制进气控制电磁阀21关闭，关闭气源5。

在计算步骤中，求得比例继动阀1迟滞时间Δt＝t₁-t₂，即为迟滞时间Δt。在实际操作过程中，可以多次重复上述步骤(增压-保压-减压-二次增压)，多次测量，求得多次测量的平均值，获得较为准确的迟滞时间Δt。

根据本申请实施例的气压比例继动阀迟滞特征检测方法的工作原理为：

本申请的气压比例继动阀迟滞特性检测方法，主要测量进气延迟时间，也即用于测量增压时，控制活塞64从初始位置运动到中间位置的时间Δt，由于该段时间Δt无法直接测量，故而本申请中该时间Δt是通过控制活塞64从初始位置运动到最终位置的时间t₁减去控制活塞64从中间位置运动到最终位置的时间t₂得出。在测量时，控制活塞64的中间位置的时间点是通过主腔活塞62的位移变化来转换的。

根据本申请实施例的气压比例继动阀迟滞特征检测方法的有益效果为：

该气压比例继动阀迟滞特性检测方法，用于测量气压比例继动阀1的进气延迟时间，该延迟时间的测量能够进一步计算比例继动阀1活塞与阀体61的摩擦力，研究阀体61的在增减压过程中的动态特性，对于补偿比例继动阀1的迟滞时间，进而提高电子气压制动系统制动性能有很大的实践意义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种气压比例继动阀迟滞特性检测装置，其特征在于，包括气源、比例继动阀、进气控制电磁阀、备压电磁阀、排气控制电磁阀、制动气室；

所述比例继动阀的进气口与所述气源通过第一主气管路连通，所述比例继动阀的出气口与所述制动气室通过第二主气管路连通，所述比例继动阀的进气控制口与所述气源通过第一控制管路连通，所述进气控制电磁阀设置于所述第一控制管路上，所述比例继动阀的备压控制口与所述制动气室通过第二控制管路连通，所述备压电磁阀设置于所述第二控制管路上，所述比例继动阀的排气控制口连接有第三控制管路，所述排气控制电磁阀设置于所述第三控制管路上。

2.根据权利要求1所述的气压比例继动阀迟滞特性检测装置，其特征在于，所有电磁阀为二位二通电磁阀。

3.根据权利要求1所述的气压比例继动阀迟滞特性检测装置，其特征在于，所述气源包括空气压缩机、空气干燥净化器和储气罐，所述储气罐的进口端与所述空气压缩机通过所述空气干燥净化器相连，所述储气罐的出口端连接所述第一主气管路。

4.根据权利要求1所述的气压比例继动阀迟滞特性检测装置，其特征在于，所述制动气室的进气端设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测进入制动气室的压力。

5.根据权利要求1所述的气压比例继动阀迟滞特性检测装置，其特征在于，所述气压比例继动阀迟滞特性检测装置还包括控制器，所述进气控制电磁阀、所述备压电磁阀及所述排气控制电磁阀均与所述控制器电连接，所述控制器用于控制所述进气控制电磁阀、所述备压电磁阀及所述排气控制电磁阀的开闭。

6.一种气压比例继动阀迟滞特性检测方法，采用权利要求1-5任一项所述的气压比例继动阀迟滞特性检测装置，其特征在于，所述检测方法包括：

增压步骤：打开进气控制电磁阀，关闭备压电磁阀和排气控制电磁阀，当制动气室的进气压力达到预设压力值时，完成增压过程，记录增压时间t₁；

保压步骤：关闭气源，关闭进气控制电磁阀和排气控制电磁阀，打开备压电磁阀，消除比例继动阀的上下腔的压差；

减压步骤：打开排气控制电磁阀，当主腔活塞复位时，关闭排气控制电磁阀；

二次增压步骤：打开进气控制电磁阀，关闭备压电磁阀和排气控制电磁阀，打开气源，当制动气室的进气压力再次达到预设压力值时，完成二次增压过程，记录二次增压时间t₂；

计算步骤：求得比例继动阀迟滞时间Δt＝t₁-t₂。

7.根据权利要求6所述的气压比例继动阀迟滞特性检测方法，其特征在于，在所述减压步骤中，从打开排气控制电磁阀开始，经过预设时间t后，所述主腔活塞复位，所述预设时间t、活塞的质量m、活塞的位移s、活塞移动时的阻尼c、主腔弹簧的弹力系数k、重力加速度g满足公式