氣動門泵對整車氣壓的影響分析

宋波，唐明楊

（陜西汽車控股集團有限公司，陜西 西安 710200）

引言

為解決群眾出行的最后幾公里，各地方政府正在大力發展城市小公交。長度6 米（含6 米）以下的小公交具有通過性、靈活性好且成本低廉的優勢。但同時受車身尺寸及成本限制，小公交車門普遍采用折疊門。常見的折疊門形式有手動折疊門、電動折疊門、氣動折疊門。其中氣動折疊門具有推力大、維修成本低、壽命長等優點被公交公司普遍選用。氣動折疊門開閉時將耗用儲氣筒中氣量，對儲氣筒總容量偏小的小公交，乘客門的頻繁開閉將對整車氣壓產生較大影響。本文以市場上某款小公交車實際反饋的問題為例，將門泵耗氣量對整車氣壓的影響進行分析，為保有量越來越多的小公交車在門泵設計及后續失效分析上提供參考。

1 失效模式

貴州公交反饋其某款6 米公交上多次出現低壓報警故障，并指出其氣動折疊門在連續開閉10 次后，也會出現氣壓報警故障。公交公司技術人員提出故障原因為：輔助儲氣筒容積過小，門泵耗氣量偏大造成整車氣壓下降。要求更換大容量輔助儲氣筒。

2 失效分析

首先介紹下該車型技術狀態：此款中巴車采用江淮Q 系列底盤，該底盤有三個儲氣筒，分別為：前橋制動儲氣筒容積20L，后橋制動儲氣筒容積20L，駐車制動儲氣筒8L，輔助儲氣筒8L（單筒雙腔）。門泵的取氣是從8L 輔助儲氣筒上取氣。在打氣泵不參與工作時：

2.1 根據氣壓體積與壓力關系的公式：P0V0=P1V1

其中：P0：初始制動系統壓力，即0.8MPa（空氣干燥器的限壓壓力）。

V0：為制動系統的儲氣筒的總容積。因為制動系統四回路閥的工作特點，在各回路壓力高于0.5MPa 時，這四個回路之前的壓力是可以相互補償的，因此V0=20+20+16=56L。

P1：乘客門完成一次開啟/關閉后的氣管路系統壓力。V1：乘客門完成一次開啟/關閉后管路內氣體的體積，即V0+V門泵。

第一次門泵推桿伸出（門關閉）時，氣體進入氣泵一側腔體推動門泵推桿外伸，門完全關閉時氣管路系統的壓力：

當門泵推桿收回（門開啟）時，氣體涌入氣泵另一側腔體，推動門泵推桿收縮。過程中氣管路內氣壓值由P1閉變化為P1開，氣體體積變化為V1開，故第一次門泵推桿收回（門開啟）后的氣管路系統的壓力：

由此，乘客門開閉一次后氣回路中氣壓值應為P1=P1開，依次類推第n 次門泵開合后的氣管路系統的壓力：

2.2 門泵的容積

門泵的缸徑為D=Φ100mm，工作行程L=100mm（門泵的工作壓力0.4~0.8MPa）。

2.3 根據公式（3）

氣動折疊門在完成10 次開啟/閉合動作后的氣管路系統的壓力應該為：

該車型的氣壓傳感器安裝在前橋制動儲氣筒和后橋制動儲氣筒上，在儀表上顯示的也是這兩個傳感器的氣壓，氣壓報警的限值設定為0.55MPa<0.694MPa。所以，在氣動折疊門完成開啟/閉合10 次動作后，理論上應該不會出現氣壓報警的情況。

3 計算驗證

針對客戶反饋問題，公司組織品管部與技術部一起對在我公司的多輛5.6 米校車（車門形式：氣動折疊門；儲氣筒的總容積：30+20+8=58L，門泵的缸徑為D=Φ50mm，工作行程L=175mm）進行實際測定，在車門門泵開啟/閉合10 次動作后，檢測壓力表壓力值如下表：

表1

用公式（3）代入，進行計算結果為：

可以看出實際測定值與計算值較接近，故公式計算結果可靠。

另外，從客戶提出的輔助儲氣筒的容積過小的問題。假若給輔助儲氣筒的容積增大一倍，即由8L 增加到16L。則儲氣筒的總容積V0=64LL。

此時根據公式（3）可以計算得到：P10=0.708。

可以清楚的看到，當輔助儲氣筒的容積由8L 增加到16L，在經過氣動門泵開啟/閉合10 次后，整車氣壓力值為0.708MPa。這僅比之前的狀態壓力值提高了0.708-0.696= 0.012 MPa，可見輔助儲氣筒容積增大對氣壓變化影響不大。

綜上，客戶提出的“氣動門泵開啟/閉合10 次之后氣壓開始報警”問題，非設計問題，且增大輔助儲氣筒容量并不能解決該問題。需檢查下氣管路系統是否存在漏氣的現象，特別是門泵及門泵管路系統。

4 結語

可以看出，要保證Pn大于一定值，有效的方法有：①增大P0值，目前主機廠多數已將P0值由0.8MPa 增大到1MPa。此時乘客門門泵選配時需注意門泵元件的耐高壓性；②降低V門泵/V0的值，V0值確定時要兼顧《GB7258- 2017 機動車運行安全技術條件》法規中對制動氣壓的要求和氣動門泵的需求，V門泵確定時要注意在整車儲氣筒容量中的占比，公式表明：當V門泵/V0=0.02 時，乘客門開閉10 次（初始氣壓0.8mpa）后管路氣壓將下降到0.53MPa，影響車輛正常行駛。故門泵設計、選用時需加以注意。

根據（3）式：