CN113958491A - 一种空压机充气系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车辆技术领域，公开了一种空压机充气系统及方法。空压机充气系统包括高压气瓶、第一压力传感器、空压机、低压气瓶、第二压力传感器和第三压力传感器。第一压力传感器监测高压气瓶内的气体压力，第二压力传感器监测低压气瓶内的气体压力，第三压力传感器监测空压机的出气压力。当高压气瓶内的气体压力大于第一设定值，空压机卸荷，此时如果低压气瓶内的气体压力小于第二设定值，开启空压机出气管通向低压气瓶的管路，空压机的卸荷气体进入低压气瓶。通过低压气瓶回收空压机卸荷能量，达到节能的作用。当空压机向高压气瓶充气，开启低压气瓶通向空压机的进气管的管路，通过低压气瓶向空压机的进气管补气，降低空压机窜油量。

Description

一种空压机充气系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种空压机充气系统及方法。
背景技术
车用空压机一般从发动机空气滤清器后引入空气，经过压缩后产生高压气体并充入车辆高压气瓶，为车辆制动系统等提供高压气源。在发动机工作过程中，空气经过空气滤清器的过滤后进入发动机进气管，由于空气滤清器及管路阻力的影响，发动机增压器前的进气管路一直处于负压状态，而空压机进气管一般连接在增压器前的进气管路中，再加上空压机进气管的阻力损失，空压机进气口一般处于较高的负压状态。在空压机的活塞下行过程中，由于空压机进气管路处于负压状态，空压机缸内将产生更大的负压，这可能导致活塞环处机油上窜，在空压机活塞上行排气过程中，上窜的机油将和高压气体一起排出，产生空压机窜油故障，同时进气负压较大时，空压机的打气效率降低，负荷率升高，导致空压机的使用寿命降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空压机充气系统及方法，回收空压机的卸荷能量，达到节能的作用，并且提高空压机的进气压力，降低空压机出气窜油量。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种空压机充气系统，包括：
高压气瓶；
第一压力传感器，其设置于所述高压气瓶上，用于监测所述高压气瓶内的气体压力；
空压机，所述空压机的进气管与发动机进气管连通，所述空压机的出气管可选择的与所述高压气瓶连通；
低压气瓶，其可选择地与所述空压机的出气管连通，且可选择的与所述空压机的进气管连通；
第二压力传感器，其设置于所述低压气瓶上，用于监测所述低压气瓶内的气体压力；
第三压力传感器，其设置于所述空压机的出气管上，用于监测所述空压机的出气压力。
作为优选，所述低压气瓶可选择的与发动机排气管连通。
作为优选，所述空压机充气方法还包括换热器，其设置于所述低压气瓶与所述空压机的进气管的连通管路上。
作为优选，所述空压机的进气管连通于空气滤清器与增压器之间的管路上。
一种空压机充气方法，包括如下步骤：
监测高压气瓶内的气体压力和低压气瓶内的气体压力，监测空压机状态；
判断所述空压机是否向所述高压气瓶充气；
如果所述空压机向所述高压气瓶充气，则开启所述低压气瓶通向所述空压机的进气管的管路；
判断所述高压气瓶内的气体压力是否大于第一设定值；
如果所述高压气瓶内的气体压力大于第一设定值时，所述空压机卸荷；
判断所述低压气瓶内的气体压力是否大于第二设定值；
如果此时所述低压气瓶内的气体压力小于第二设定值，则开启所述空压机的出气管通向所述低压气瓶的管路。
作为优选，所述判断所述空压机是否向所述高压气瓶充气包括：
监测所述空压机的出气压力；
如果所述空压机的出气压力大于第三预设值，则判断所述空压机向所述高压气瓶充气。
作为优选，所述空压机充气方法还包括：
判断发动机是否处于倒拖状态；
如果所述发动机处于倒拖状态，且所述低压气瓶内的气体压力小于所述第二设定值，则开启发动机排气管通向所述低压气瓶的管路。
作为优选，所述判断发动机是否处于倒拖状态包括：
监测所述发动机的输出扭矩和喷油量；
如果所述发动机的输出扭矩为负值，且喷油量为零，则判断所述发动机处于倒拖状态。
作为优选，所述空压机充气方法还包括：
判断发动机是否处于辅助制动状态；
如果所述发动机处于辅助制动状态，且所述低压气瓶内的气体压力小于所述第二设定值，则开启发动机排气管通向所述低压气瓶的管路。
作为优选，所述判断发动机是否处于辅助制动状态包括：
监测车辆的制动系统是否开启；
如果车辆的制动系统开启，则判断所述发动机处于辅助制动状态。
本发明的有益效果：
本发明提供的空压机充气系统，通过第一压力传感器监测高压气瓶内的气体压力，通过第二压力传感器监测低压气瓶内的气体压力，通过第三压力传感器监测空压机的出气压力。当高压气瓶内的气体压力大于第一设定值时，空压机卸荷，此时如果低压气瓶内的气体压力小于第二设定值，则开启空压机出气管通向低压气瓶的管路，使空压机的卸荷气体进入低压气瓶，从而通过低压气瓶回收空压机的卸荷能量，达到节能的作用。当空压机向高压气瓶充气时，通过开启低压气瓶通向空压机的进气管的管路，使低压气瓶中的气体进入空压机的进气管，从而通过低压气瓶向空压机的进气管补气，进而有效提高空压机的进气压力，降低空压机窜油量，同时提高空压机使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的空压机充气系统的结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的空压机充气方法的流程图；
图3是本发明实施例三提供的空压机充气方法的流程图。
图中：
100、发动机；1001、发动机进气管；1002、发动机排气管；
1、高压气瓶；2、第一压力传感器；3、空压机；4、低压气瓶；5、第二压力传感器；6、第三压力传感器；7、换热器；8、第一控制阀；9、第二控制阀；10、第三控制阀；11、第四控制阀；12、空气滤清器；13、增压器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。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结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一
如图1所示，本实施例提供一种空压机充气系统，包括高压气瓶1、第一压力传感器2、空压机3、低压气瓶4、第二压力传感器5和第三压力传感器6。第一压力传感器2设置于高压气瓶1上，用于监测高压气瓶1内的气体压力。空压机3的进气管与发动机进气管1001连通，空压机3的出气管可选择的与高压气瓶1连通。低压气瓶4可选择地与空压机3的出气管连通，且可选择的与空压机3的进气管连通。第二压力传感器5设置于低压气瓶4上，用于监测低压气瓶4内的气体压力。第三压力传感器6设置于空压机3的出气管上，用于监测空压机3的出气压力。
本实施例提供的空压机充气系统，通过第一压力传感器2监测高压气瓶1的气体压力，通过第二压力传感器5监测低压气瓶4的气体压力，通过第三压力传感器6监测空压机3的出气压力。当高压气瓶1内的气体压力大于第一设定值时，空压机3卸荷，此时如果低压气瓶4内的气体压力小于第二设定值，开启空压机3出气管通向低压气瓶4的管路，使空压机3的卸荷气体进入低压气瓶4，从而通过低压气瓶4回收空压机3的卸荷能量，达到节能的作用。当空压机3的出气压力大于第三预设值，则判断空压机3向高压气瓶1充气，此时通过开启低压气瓶4通向空压机3的进气管的管路，使低压气瓶4中的气体进入空压机3的进气管，从而通过低压气瓶4向空压机3的进气管补气，进而有效提高空压机3的进气压力，降低空压机3窜油量，同时提高空压机3使用寿命。
可选地，第一压力传感器2、第二压力传感器5和第三压力传感器6均通过线束连通至发动机ECU(电子控制单元)，通过发动机ECU对第一压力传感器2、第二压力传感器5和第三压力传感器6测得的压力值进行判断。
可选地，空压机3的进气管连通于空气滤清器12与增压器13之间的管路上。
可选地，本实施例提供的空压机充气系统还包括第一控制阀8、第二控制阀9和第三控制阀10，低压气瓶4设置有进气口和出气口。空压机3的出气管连通至第一控制阀8的进气口，第一控制阀8为三通电磁阀，第一控制阀8的一个出气口连通至高压气瓶1，另一个出气口连通至第二控制阀9的进气口，第二控制阀9为三通电磁阀，第二控制阀9的一个出气口连通至低压气瓶4的进气口，另一个出气口连通大气。
当空压机3向高压气瓶1充气时，第一控制阀8通向高压气瓶1的管路开启，通向第二控制阀9的管路关闭。
当空压机3卸荷时，第一控制阀8通向高压气瓶1的管路关闭。此时，如果低压气瓶4内的气体压力小于第二设定值，则第一控制阀8通向第二控制阀9的管路开启，第二控制阀9通向低压气瓶4的管路开启，通向大气的管路关闭，空压机3的卸荷气体经第一控制阀8和第二控制阀9进入低压气瓶4。如果低压气瓶4内的气体压力大于或等于第二设定值，则第二控制阀9通向低压气瓶4的管路关闭，通向大气的管路开启，此时，空压机3的卸荷气体经第一控制阀8和第二控制阀9排向大气。
当空压机3向高压气瓶1充气时，低压气瓶4的出气口连通至第三控制阀10的进气口，第三控制阀10为两通电磁阀，第三控制阀10的出气口连通至空压机3的进气管，此时低压气瓶4向空压机3的进气管补气，进而有效提高空压机3的进气压力，降低空压机3出气窜油量。
可选地，低压气瓶4可选择的与发动机排气管1002连通。具体地，空压机充气系统还包括第四控制阀11，第四控制阀11为两通电磁阀，发动机排气管1002经第四控制阀11连通至低压进气瓶4的进气口。当发动机100的输出扭矩为负值，且喷油量为零，则开启第四控制阀11，连通发动机排气管1002到低压气瓶4进气口的管路，发动机排气管1002排出的部分气体进入低压气瓶4，从而通过低压气瓶4回收车辆制动排气能量
可选地，第一控制阀8、第二控制阀9、第三控制阀10和第四控制阀11均通过线束连通至发动机ECU，通过发动机ECU对第一控制阀8、第二控制阀9、第三控制阀10和第四控制阀11进行控制。
可选地，本实施例提供的空压机充气系统还包括换热器7，其设置于低压气瓶4与空压机3的进气管的连通管路上。具体地，换热器7设置于第三控制阀10与空压机3进气管的连通管路上。通过设置换热器7降低由低压气瓶4供应至空压机3进气管的气体温度，从而提高其密度，进一步提高空压机3进气管处的气体压力，降低空压机3的窜油量。
实施例二
如图2所示，本实施例提供一种空压机充气方法，使用实施例一中的空压机充气系统进行高压气瓶1的充气。包括如下步骤：监测高压气瓶1内的气体压力和低压气瓶4内的气体压力，监测空压机3状态。判断空压机3是否向高压气瓶1充气。如果空压机3向高压气瓶1充气，则开启低压气瓶4通向空压机3的进气管的管路。判断高压气瓶1内的气体压力是否大于第一设定值。如果高压气瓶1内的气体压力大于第一设定值时，空压机3卸荷。判断低压气瓶4内的气体压力是否大于第二设定值。如果此时低压气瓶4内的气体压力小于第二设定值，则开启空压机3的出气管通向低压气瓶4的管路。第二设定值小于第一设定值，第二设定值和第一设定值的具体数值根据需要确定。
本实施例提供的空压机充气方法，当空压机3卸荷时，如果低压气瓶4内的气体压力小于第二设定值，开启空压机3出气管通向低压气瓶4的管路，使空压机3的卸荷气体进入低压气瓶4，从而通过低压气瓶4回收空压机3的卸荷能量，达到节能的作用。当空压机3向高压气瓶1充气，通过开启低压气瓶4通向空压机3的进气管的管路，使低压气瓶4中的气体进入空压机3的进气管，从而通过低压气瓶4向空压机3的进气管补气，进而有效提高空压机3的进气压力，降低空压机3出气窜油量。
可选地，判断空压机3是否向高压气瓶1充气包括监测空压机3的出气压力，如果空压机3的出气压力大于第三预设值，则判断空压机3向高压气瓶1充气。
可选地，本实施例提供的空压机充气方法还包括判断发动机100是否处于倒拖状态，如果发动机100处于倒拖状态，且低压气瓶4内的气体压力小于第二设定值，则开启发动机排气管1002通向低压气瓶4的管路，从而通过低压气瓶4回收车辆制动排气能量。
可选地，判断发动机100是否处于倒拖状态包括监测发动机100的输出扭矩和喷油量，如果发动机100的输出扭矩为负值，且喷油量为零，则判断发动机100处于倒拖状态，从而通过低压气瓶4回收车辆倒拖排气能量。
实施例三
如图3所示，本实施例提供一种空压机充气方法，使用实施例一中的空压机充气系统进行高压气瓶1的充气。包括如下步骤：监测高压气瓶1内的气体压力和低压气瓶4内的气体压力，监测空压机3状态。判断空压机3是否向高压气瓶1充气。如果空压机3向高压气瓶1充气，则开启低压气瓶4的出气口通向空压机3的进气管的管路。判断高压气瓶1内的气体压力是否大于第一设定值。如果高压气瓶1内的气体压力大于第一设定值时，空压机3卸荷。判断低压气瓶4内的气体压力是否大于第二设定值。如果此时低压气瓶4内的气体压力小于第二设定值，则开启空压机3的出气管通向低压气瓶4的管路。
本实施例提供的空压机充气方法，当空压机3卸荷时，如果低压气瓶4内的气体压力小于第二设定值，开启空压机3出气管通向低压气瓶4的管路，使空压机3的卸荷气体进入低压气瓶4，从而通过低压气瓶4回收空压机3的卸荷能量，达到节能的作用。当空压机3向高压气瓶1充气，通过开启低压气瓶4的出气口通向空压机3的进气管的管路，使低压气瓶4中的气体进入空压机3的进气管，从而通过低压气瓶4向空压机3的进气管补气，进而有效提高空压机3的进气压力，降低空压机3出气窜油量。
可选地，判断空压机3是否向高压气瓶1充气包括监测空压机3的出气压力，如果空压机3的出气压力大于第三预设值，则判断空压机3向高压气瓶1充气。
可选地，还包括判断发动机100是否处于辅助制动状态，如果发动机100处于辅助制动状态，且低压气瓶4内的气体压力小于第二设定值，则开启发动机排气管1002通向低压气瓶4的管路。
可选地，判断发动机100是否处于辅助制动状态的具体步骤包括监测车辆的制动系统是否开启，如果车辆的制动系统开启，则判断发动机100处于制动状态。对于设置有辅助制动系统的车辆，可以直接提取制动系统是否开启的信号，更加便于空压机充气方法的实施。
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，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。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)

1.一种空压机充气系统，其特征在于，包括：
高压气瓶(1)；
第一压力传感器(2)，其设置于所述高压气瓶(1)上，用于监测所述高压气瓶(1)内的气体压力；
空压机(3)，所述空压机(3)的进气管与发动机进气管(1001)连通，所述空压机(3)的出气管可选择的与所述高压气瓶(1)连通；
低压气瓶(4)，其可选择地与所述空压机(3)的出气管连通，且可选择的与所述空压机(3)的进气管连通；
第二压力传感器(5)，其设置于所述低压气瓶(4)上，用于监测所述低压气瓶(4)内的气体压力；
第三压力传感器(6)，其设置于所述空压机(3)的出气管上，用于监测所述空压机(3)的出气压力。
2.根据权利要求1所述的空压机充气系统，其特征在于，所述低压气瓶(4)可选择的与发动机排气管(1002)连通。
3.根据权利要求1所述的空压机充气系统，其特征在于，还包括换热器(7)，其设置于所述低压气瓶(4)与所述空压机(3)的进气管的连通管路上。
4.根据权利要求1所述的空压机充气系统，其特征在于，所述空压机(3)的进气管连通于空气滤清器(12)与增压器(13)之间的管路上。
5.一种空压机充气方法，其特征在于，包括如下步骤：
监测高压气瓶(1)内的气体压力和低压气瓶(4)内的气体压力，监测空压机(3)状态；
判断所述空压机(3)是否向所述高压气瓶(1)充气；
如果所述空压机(3)向所述高压气瓶(1)充气，则开启所述低压气瓶(4)通向所述空压机(3)的进气管的管路；
判断所述高压气瓶(1)内的气体压力是否大于第一设定值；
如果所述高压气瓶(1)内的气体压力大于第一设定值时，所述空压机(3)卸荷；
判断所述低压气瓶(4)内的气体压力是否大于第二设定值；
如果此时所述低压气瓶(4)内的气体压力小于第二设定值，则开启所述空压机(3)的出气管通向所述低压气瓶(4)的管路。
6.根据权利要求5所述的空压机充气方法，其特征在于，所述判断所述空压机(3)是否向所述高压气瓶(1)充气包括：
监测所述空压机(3)的出气压力；
如果所述空压机(3)的出气压力大于第三预设值，则判断所述空压机(3)向所述高压气瓶(1)充气。
7.根据权利要求5所述的空压机充气方法，其特征在于，还包括：
判断发动机(100)是否处于倒拖状态；
如果所述发动机(100)处于倒拖状态，且所述低压气瓶(4)内的气体压力小于所述第二设定值，则开启发动机排气管(1002)通向所述低压气瓶(4)的管路。
8.根据权利要求7所述的空压机充气方法，其特征在于，所述判断发动机(100)是否处于倒拖状态包括：
监测所述发动机(100)的输出扭矩和喷油量；
如果所述发动机(100)的输出扭矩为负值，且喷油量为零，则判断所述发动机(100)处于倒拖状态。
9.根据权利要求5所述的空压机充气方法，其特征在于，还包括：
判断发动机(100)是否处于辅助制动状态；
如果所述发动机(100)处于辅助制动状态，且所述低压气瓶(4)内的气体压力小于所述第二设定值，则开启发动机排气管(1002)通向所述低压气瓶(4)的管路。
10.根据权利要求9所述的空压机充气方法，其特征在于，所述判断发动机(100)是否处于辅助制动状态包括：
监测车辆的制动系统是否开启；
如果车辆的制动系统开启，则判断所述发动机(100)处于辅助制动状态。
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