CN114194168B - 一种全工况商用车制动辅助安全系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全工况商用车制动辅助安全系统及其控制方法，该系统包括制动装置和辅助制动装置；制动装置包括设置在储气罐内部的自动结冰监测装置，通过机械结构设计保证安全可靠性的前提下，减少传感器的使用，并降低成本；辅助制动装置中，在缓速器与散热器连接的管路中设有加热支路，储气罐底部被加热支路包围，利用加热支路对储气罐进行加热；通过充分合理利用缓速器产生的热能，提高能量利用率。本发明在保证制动安全的前提下，合理利用缓速器产生的热量，防止商用车在北方寒冷季节储气罐排水时出现结冰情况。

Description

一种全工况商用车制动辅助安全系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及商用车的辅助制动技术领域，尤其设计一种全工况商用车制动辅助安全系统及其控制方法。

背景技术

目前商用车上都安装了储气罐，随着储气罐内压强逐渐增大，储气罐内壁极易出现冷凝水，而冷凝水聚集在储气罐的底部，待冷凝水聚集到一定地步，需要打开输气管底部的排水阀，使冷凝水通过导水管路向外排出。但是，在北方的冬季或者在极寒天气下，由于室外气温非常低，储气罐积聚的冷凝水容易出现结冰的情况，导致排水阀无法正常排水，进而占用储气罐工作容积，影响制动效果。通过对储气罐加热，可以保证储气罐内冷凝水正常排出。中国专利(CN209325408U)公开了一种在储气罐侧壁和底部连接加热组件，确保储气罐内、排水阀、导水管路不会出现结冰的现象，但该结构通过通电线圈加热，需要额外耗能；中国专利(CN212338912U)公开了一种储气罐光电加热装置，通过光伏板将太阳能转化为电能，并将电能储存到储能温控箱中，再通过电伴热带用储存的电能加热储气罐的底部，防止储气罐内气体析出的水结冰，使储气罐底部的水能顺利排出；该加热方法虽然节能环保，但是工作条件较为苛刻，且能量转化率较低。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种全工况商用车制动辅助安全系统及其控制方法，在保证制动安全的前提下，合理利用缓速器产生的热量，防止商用车在北方寒冷季节储气罐排水时出现结冰情况，具有可靠性高、节能环保等特点。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种全工况商用车制动辅助安全系统，包括：

设置在储气罐内部的自动结冰监测装置，所述自动结冰监测装置包括横板、竖板和弹簧，横板两端分别与竖板连接，横板底部与储气罐底部通过弹簧连接，横板还与开关阀阀芯相连接；

设置在缓速器壳体与散热器连接的管路中的加热支路，所述储气罐底部被加热支路包围；所述加热支路上设有电磁阀一、开关阀、电磁阀二和电磁阀三，电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三的工作均由ECU控制。

上述技术方案，所述储气罐一端依次连接有空气干燥机和空气压缩机，储气罐另一端连接制动气室。

上述技术方案，还包括设置在缓速器壳体内部的缓速器转子与缓速器定子，缓速器转子与缓速器定子同轴设置，缓速器转子套在缓速器输入轴上，缓速器输入轴与齿轮泵通过齿轮啮合；缓速器输入轴还与离合器连接，离合器与传动轴连接。

上述技术方案，缓速器壳体与散热器以及油箱连接，形成回路一，散热器与油箱之间的管道中设有单向阀三，电磁阀三与回路一连通的管道中设有单向阀一。

一种全工况商用车制动辅助安全系统的控制方法，具体为：

开始制动，离合器接合传动轴和缓速器输入轴，缓速器、齿轮泵和风扇开始工作；

若储气罐中的冷凝水结冰，横板向上移动，并带动开关阀阀芯向上移动，开关阀被打开，加热支路中的工作介质对储气罐罐壁进行加热；若车辆是处于长下坡制动工况或高强度制动工况，进入工况一，若车辆不处于长下坡制动工况或高强度制动工况，进入工况二；若冷凝水未结冰，开关阀阀芯的位置不发生改变，加热支路保持关闭，进入工况三。

进一步地，所述工况一具体为：ECU控制电磁阀一打开、电磁阀二关闭、电磁阀三打开，工作介质流出缓速器后进入散热器和加热支路，流出加热支路的工作介质再经过散热器进行散热降温，最终流回油箱。

进一步地，所述工况二具体为：ECU控制电磁阀一关闭、电磁阀二打开、电磁阀三关闭，工作介质流出缓速器后全部进入加热支路加热储气罐，然后流入油箱。

进一步地，所述工况三具体为：ECU控制电磁阀一打开、电磁阀二关闭、电磁阀三关闭，工作介质流出缓速器后全部进入散热器散热，然后流入油箱。

本发明的有益效果为：

(1)本发明中缓速器与加热器连接的管路上设有加热支路，利用加热支路对储气罐进行加热；通过充分合理利用缓速器产生的热能，提高能量利用率；因加热支路对储气罐进行加热，同时由于加热支路包围储气罐底部，增大工作介质的散热面积，提高散热效率，从而有效降低缓速器工作介质的温度，进而提高辅助制动能力；

(2)本发明中的自动结冰检测装置，通过机械结构设计保证安全可靠性的前提下，减少传感器的使用，并降低成本。

附图说明

图1为本发明所述全工况商用车制动辅助安全系统结构示意图；

图2为本发明控制方法中工况一下工作介质流动示意图；

图3为本发明控制方法中工况二下工作介质流动示意图；

图4为本发明控制方法中工况三下工作介质流动示意图；

图5为本发明所述结冰自动检测装置结构示意图；

图6为本发明所述全工况商用车制动辅助安全系统控制流程图；

图中：1、传动轴；2、齿轮系；3、离合器；4、缓速器输入轴；5、缓速器壳体；6、缓速器转子；7、缓速器定子；8、风扇；9、散热器；10、单向阀一；11、油箱；12、电磁阀一；13、开关阀；14齿轮泵；15、空气压缩机；16、空气干燥器；17、ECU；20、储气罐；21、制动气室；22、结冰自动监测装置；23、开关阀阀芯；24、密封筒；25、单向阀二；26、电磁阀二；27、电磁阀三；28、单向阀三；29、制动阀；30、制动踏板；22-1、横板；22-2、竖板；22-3、弹簧。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行进一步说明，所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，但是本发明的保护范围并不限于此。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“下”、“竖直”、“水平”、“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,仅是为了便于描述本发明和简化描述,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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明一种全工况商用车制动辅助安全系统，包括制动装置和辅助制动装置。

制动装置由空气压缩机15、空气干燥机16、储气罐20、单向阀二25、压力传感器18、安全阀19、制动阀29、制动踏板30、制动气室21和自动结冰监测装置22组成。空气干燥机16进气口与空气压缩机15相连，空气干燥机16出气口与储气罐20相连；储气罐20通过管路与制动气室21连接，管路上设有单向阀二25和制动阀29，制动阀29与制动踏板30相连接；储气罐20内部设有自动结冰监测装置22，如图5所示，自动结冰监测装置22包括两块竖板22-2、一块横板22-1和一根弹簧22-3，横板22-1两端分别与竖板22-2通过滑槽连接，横板22-1底部与储气罐20底部通过弹簧22-3连接；横板22-1还与套有密封筒24的开关阀阀芯23相连接。其中横板22-1为塑料板，竖板22-2为金属板。

辅助制动装置包括传动轴1、齿轮系2、离合器3、缓速器输入轴4、缓速器壳体5、缓速器转子6、缓速器定子7、风扇8、散热器9、单向阀一10、油箱11、电磁阀一12、开关阀13、齿轮泵14、电磁阀二26、电磁阀三27和单向阀三28。传动轴1通过齿轮系2与离合器3连接，离合器3与缓速器输入轴4连接，缓速器输入轴4与齿轮泵14通过齿轮啮合；缓速器转子6和缓速器定子7位于缓速器壳体5内部，且缓速器转子6与缓速器定子7同轴设置，缓速器转子6和风扇8均套在缓速器输入轴4上；缓速器壳体5、散热器9、油箱11依次通过管道连接，形成回路一；缓速器壳体5与散热器9连接的管路中设有加热支路，储气罐20底部被加热支路包围，用于加热储气罐20，该加热支路上设有电磁阀一12、开关阀13、电磁阀二26和电磁阀三27。开关阀13、电磁阀二26和电磁阀三27均处于常闭状态。电磁阀一12、电磁阀二26和电磁阀三27的工作均由ECU17控制。单向阀三28设置在散热器9与油箱11之间的管道中，单向阀一10设置在电磁阀三27与回路一连通的管道中。

如图6所示，本发明一种全工况商用车制动辅助安全系统的控制方法，具体包括如下步骤：

步骤(1)，踩下制动踏板30，开始制动，离合器3接合传动轴1和缓速器输入轴4；

步骤(2)，缓速器输入轴4转动时，缓速器、齿轮泵14和风扇8开始工作；

步骤(3)，若储气罐20中的冷凝水结冰，则进入步骤(4)，若冷凝水未结冰，进入步骤(5)；

步骤(4)，由于靠近储气罐20罐壁处的冷凝水先开始结冰，使得横板22-1下方冷凝水体积增大，拉伸弹簧22-3，横板22-1向上移动，并带动开关阀阀芯23向上移动，开关阀13被打开，加热支路中的工作介质对储气罐20罐壁进行加热；ECU17进一步判断车辆是否处于长下坡制动工况或高强度制动工况(判断长下坡制动工况或高强度制动工况为现有技术)，若车辆是处于长下坡制动工况或高强度制动工况，进入工况一，若车辆不处于长下坡制动工况或高强度制动工况，进入工况二；

工况一为制动辅助安全模式，由于车辆处于长下坡制动工况或高强度制动工况，工作介质产生热量较多，因此ECU17控制电磁阀一12打开、电磁阀二26关闭、电磁阀三27打开，工作介质流出缓速器后进入散热器9和加热支路，流出加热支路的工作介质再经过散热器9进行散热降温，最终流回油箱11。工作介质流经路线由图2所示。

工况二为制动辅助安全模式，由于不处于长下坡制动工况或高强度制动工况，工作介质产生热量较少，因此ECU17控制电磁阀一12关闭、电磁阀二26打开、电磁阀三27关闭，工作介质流出缓速器5后不进入散热器9，全部进入加热支路加热储气罐20，然后流入油箱11。工作介质流经路线由图3所示。

步骤(5)，若冷凝水未结冰，阀芯23的位置不发生改变，加热支路保持关闭，进入工况三。

工况三为制动辅助安全模式，打开制动阀29，储气罐20内高压气体流经单向阀二25进入制动气室21；由于冷凝水未结冰，横板22-1一直处于平衡状态，横板22-1位置没有发生变化，因此开关阀阀芯23位置没有发生改变，开关阀13保持关闭；ECU17控制电磁阀一12打开、电磁阀二26关闭、电磁阀三27关闭，工作介质流出缓速器5后全部进入散热器9散热，然后流入油箱11。工作介质流经路线由图4所示。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种全工况商用车制动辅助安全系统，其特征在于，包括：

设置在储气罐（20）内部的自动结冰监测装置（22），所述自动结冰监测装置（22）包括横板（22-1）、竖板（22-2）和弹簧（22-3），横板（22-1）两端分别与竖板（22-2）连接，横板（22-1）底部与储气罐（20）底部通过弹簧（22-3）连接，横板（22-1）还与开关阀阀芯（23）相连接；

设置在缓速器壳体（5）与散热器（9）连接的管路中的加热支路，所述储气罐（20）底部被加热支路包围；所述加热支路上设有电磁阀一（12）、开关阀（13）、电磁阀二（26）和电磁阀三（27），电磁阀一（12）、电磁阀二（26）和电磁阀三（27）的工作均由ECU（17）控制；所述加热支路另一端分别与散热器（9）和油箱（11）连接；

若储气罐（20）中的冷凝水结冰，横板（22-1）向上移动，并带动开关阀阀芯（23）向上移动，开关阀（13）被打开，加热支路中的工作介质对储气罐（20）罐壁进行加热；

所述电磁阀一（12）位于缓速器壳体（5）与散热器（9）之间；

所述电磁阀二（26）位于储气罐（20）与油箱（11）之间；

所述电磁阀三（27）位于储气罐（20）与散热器（9）之间。

2.根据权利要求1所述的全工况商用车制动辅助安全系统，其特征在于，所述储气罐（20）一端依次连接有空气干燥机（16）和空气压缩机（15），储气罐（20）另一端连接制动气室（21）。

3.根据权利要求1所述的全工况商用车制动辅助安全系统，其特征在于，还包括设置在缓速器壳体（5）内部的缓速器转子（6）与缓速器定子（7），缓速器转子（6）与缓速器定子（7）同轴设置，缓速器转子（6）套在缓速器输入轴（4）上，缓速器输入轴（4）与齿轮泵（14）通过齿轮啮合；缓速器输入轴（4）还与离合器（3）连接，离合器（3）与传动轴（1）连接。

4.根据权利要求1所述的全工况商用车制动辅助安全系统，其特征在于，缓速器壳体（5）与散热器（9）以及油箱（11）连接，形成回路一，散热器（9）与油箱（11）之间的管道中设有单向阀三（28），电磁阀三（27）与回路一连通的管道中设有单向阀一（10）。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的全工况商用车制动辅助安全系统的控制方法，其特征在于：

开始制动，离合器（3）接合传动轴（1）和缓速器输入轴（4），缓速器、齿轮泵（14）和风扇（8）开始工作；

若储气罐（20）中的冷凝水结冰，横板（22-1）向上移动，并带动开关阀阀芯（23）向上移动，开关阀（13）被打开，加热支路中的工作介质对储气罐（20）罐壁进行加热；若车辆是处于长下坡制动工况或高强度制动工况，进入工况一，若车辆不处于长下坡制动工况或高强度制动工况，进入工况二；若冷凝水未结冰，开关阀阀芯（23）的位置不发生改变，加热支路保持关闭，进入工况三。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述工况一具体为：ECU（17）控制电磁阀一（12）打开、电磁阀二（26）关闭、电磁阀三（27）打开，工作介质流出缓速器后进入散热器（9）和加热支路，流出加热支路的工作介质再经过散热器（9）进行散热降温，最终流回油箱（11）。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述工况二具体为：ECU（17）控制电磁阀一（12）关闭、电磁阀二（26）打开、电磁阀三（27）关闭，工作介质流出缓速器壳体（5）后全部进入加热支路加热储气罐（20），然后流入油箱（11）。

8.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述工况三具体为：ECU（17）控制电磁阀一（12）打开、电磁阀二（26）关闭、电磁阀三（27）关闭，工作介质流出缓速器壳体（5）后全部进入散热器（9）散热，然后流入油箱（11）。