汽車保壓自動監控裝置研究及應用

摘要：分析研究并提供了一種保壓自動監控裝置，接入整車線路，實現了對車輛氣壓值的監控，并自動讀取氣壓值存儲在后臺，整個作業過程簡單、智能，且制造成本低廉，徹底解決了整車保壓時間過長且氣壓值測量精度低的問題，大幅提升了整車保壓效率。

關鍵詞：保壓；自動；監控；精度

相比乘用車，商用車尤其是客車，氣密性是更加關鍵的指標，而且空氣是氣制動系統和空氣懸架系統最重要的動力來源，整車氣密性完好是整車制動系統良好的重要保障，也是汽車駕駛人員生命財產安全的保障，因此在生產制造過程中的保壓工序非常重要。目前整車保壓作業在動態調試、整車檢驗后進行整車保壓，一般保壓8h，保壓期間不允許操作車輛，整車保壓記錄時主要依靠查看儀表氣壓值，儀表指針精度較低（最小顯示單位為0.2MPa），初始保壓氣壓值在0.8～1MPa，數值存在較大誤差，保壓結果判定不準確。尤其是國標GB 7258—2017中氣壓的特殊要求：采用氣壓制動的機動車，在氣壓升至750kPa且不使用制動的情況下，停止壓縮機工作3min后，其氣壓的降低值應≤10kPa[1]。

針對保壓時間長及儀表氣壓表精度低的問題，目前行業內已進行了一些相關研究，如陳子卿[2]通過對客車制動機泄漏指標、坡道制動能力、再充風時間、動力制動以及加裝排氣鉸的影響等因素的計算分析，提出了客車制動機保壓時間的建議值；趙長波[3]研究了對微泄漏進行精確測量的干式壓縮空氣檢漏法；高曉斌、陳亮[4]研制一臺新型氣密檢漏儀，實現整車氣管路氣密性檢測的現代化；馮華江[5]通過仿真測試過程中密閉容器內的壓力、溫度的變化情況以及系統本身的因素對差壓檢測結果的影響，得出了泄漏量的計算公式，確定了差壓檢測及控制方案；周翔、孫長存、王凱等[6]設計了一種主要針對單個部件（儲氣桶、制動氣室）的新型測試系統，能大大提高量產客車氣管路檢漏的便利性和準確性。

通過以上分析，目前主要采用一些設備儀器及其相關程序軟件進行各個系統的獨立密封性檢漏，相應需要一些成本投入。本文主要從整個系統出發，以儀表中顯示的空氣壓力作為整車氣壓研究對象，研究提供了一種汽車保壓自動監控裝置，可低成本（僅需花費幾十元零部件成本）、高效率地徹底解決整車保壓時間長及測量不準確的問題。

方案設計

1.設計思路

整車保壓一般要求：打開點火鑰匙確認車輛儀表氣壓表顯示氣壓≥0.8MPa，真實準確記錄初始氣壓值，拔掉點火鑰匙，關閉所有乘客門，車輛靜置8h（期間不允許操作車輛）后，打開點火鑰匙在打氣泵不工作的情況下查看儀表氣壓顯示，相對初始氣壓值下降≤0.15MPa為合格。

整車保壓的生產過程：調試車間完成整車動、靜態調試、檢驗后（一般為下班前）將車輛停至地溝或臨時停車區域開始進行整車保壓，通過讀取儀表氣壓值在流程卡記錄初始保壓值，保壓結束后記錄保壓值并由檢驗判定是否合格。

針對初始、結束的保壓值讀取不準確（主要原因為儀表顯示的精度差），且保壓時間8h過長，可以設計一種新型的自動監控裝置，不需要人工讀取記錄車輛保壓的氣壓值，達到設定的保壓時間自動讀取精確數值并在后臺保存。效果顯著主要體現在以下幾個方面：保壓時間不受任何時間段限制；數值精確至0.001 MPa；設定的保壓時間自動讀取和記錄，可查閱，保證數據的準確性、可查性和唯一性，保壓結果真實可靠。

主要設計參數要求：工作電壓24V；工作溫度－40～125℃；存儲溫度－40～150℃；輸出類型為0.5～4.5V電壓輸出；量程范圍0～1.2MPa；精度為0～80℃時±1%，－20～100℃時±2%，－40～125℃時±4%；接線方式為a—電源﹢、b—輸出信號、c—地。

氣壓傳感器曲線圖如圖1所示，當壓力傳感器電壓值＜0.5V時，報傳感器故障，故障代碼F1；當壓力傳感器電壓值＞4.5V時，報傳感器故障，故障代碼F2。

2.保壓監控器原理及結構

根據車輛保壓的工作狀態，設計了控制原理、電路板和監視器外形。同時為了提升可操作性，設計了整體式外殼裝置，實現只需要駕駛員對接車上預留的常電和氣壓傳感器插頭，輸入車號按下起動按鈕，該裝置即可讀取車輛初始保壓值，可設置12h內任意時刻的自動存儲氣壓值。

保壓監控控制原理如圖2所示，主要部分為主芯片、顯示、電源、時間、氣壓傳感器采樣、按鍵及蜂鳴器模塊，全部集成在一個電路板上。電源模塊接入車輛的24V接頭，氣壓傳感器采樣模塊接入車輛的氣壓傳感器接頭，錄入車號操作起動按鈕即可自動記錄初始氣壓值，達到設定的結束時間后會自動讀取并保存結束氣壓值，完成車輛保壓數據的采集記錄并作為判斷保壓是否合格的主要依據。

保壓自動監控裝置組成結構如圖3所示，從上而下依次為前殼、液晶顯示屏及其安裝板、電路板及其安裝板、底殼。編制控制邏輯植入電路板，將電路板和顯示屏分別安裝在對應的底板上，再分別安裝按鈕帽，再將電路板和顯示屏總成用四個螺栓分別固定在底殼的四個安裝點上，蓋上前殼（注意按鈕的穿過）后反向，再用四個螺栓從底殼的下部安裝點固定前殼，完成裝置的組裝。該裝置成本低廉、質量輕、體積小且攜帶方便，干電池給遙控盒供電，移動靈活性強、放置方便，可調整遙控范圍，生產現場適用性強。

實施方法

本自動保壓監控裝置主要按照以下方式實施：

首先，駕駛人將車輛停放在停車區后在，打開點火鑰匙至“ON”擋，確認儀表的氣壓值達到保壓標準后（≥0.8MPa），將保壓監控器對接在儀表臺上的電器插件上，錄入車號，正確連接保壓工裝電源及采集線，確認空氣壓縮機停機且系統穩定，操作開始按鈕即可離車。

其次，打開設計研究開發的自動監控裝置，對接車輛上的氣壓傳感器接頭和24V常電接頭，操作按鍵錄入車號，按保壓自動監控裝置的起動按鈕，并將其放置在前擋玻璃處，車外通過玻璃可觀察工裝界面，如圖4所示，并同步查看初始氣壓記錄。

車輛靜置時間≥0.5h，期間不允許進行包含打開乘客門等影響車輛的任何操作，然后在充氣泵不工作的情況下檢查工裝顯示的實時氣壓值應相對初始氣壓是否壓降≤0.02MPa，例如初始氣壓記錄為0.9MPa，保壓后氣壓應≥0.88MPa；如不符合要求，說明系統有泄漏，密封性不合格，待重新調試檢查完善后，再繼續測量直至合格；如保壓30min內發現氣壓壓降值＞0.02MPa可提前結束保壓，排除異常后再繼續測量。所有數值自動記錄儲存至后臺。

采用此保壓監控裝置，全過程實現自動化、智能化，保壓時間由8h降低為0.5h，下降93.75%，大幅提高了保壓效率，且測量準確。

結語

本文分析研究并提供了一種保壓自動監控裝置，接入整車線路，實現了對車輛氣壓值的監控，并自動讀取氣壓值存儲在后臺。整車保壓作業過程簡單、智能，且制造成本低廉，徹底解決了整車保壓時間過長且氣壓值測量精度低的問題，保壓時間由8h下降為0.5h，氣壓測量精度由0.2MPa提升至0.001MPa，大幅提升了整車保壓效率和氣壓測量精度。

參考文獻

[1] 中華人民共和國公安部.機動車運行安全技術條件[S]. 北京：中國標準出版社，2017.

[2] 陳子卿. 關于客車制動機保壓時間的分析[J]. 鐵道車輛，2017，55（9）：1-5，50 .

[3] 趙長波.氣剎車檢測系統[C]. 第三屆十省區市機械工程學會科技論壇暨黑龍江省機械工程學會2007年年會論文（摘要）集，2007.

[4] 高曉斌，陳亮. 整車制動新型氣密檢漏儀研制與應用[J]. 汽車實用技術，2016（11）：33-35.

[5] 馮華江.商用車制動氣壓調節器密封性檢測及控制系統的研究[D].重慶：重慶理工大學，2013.

[6] 周翔，孫長存，王凱，等.一種新型的客車氣管路氣密性測試系統方案[J]. 客車技術與研究，2020，42（2）：59-62.