商用車系統智能空壓機性能及應用簡介

趙紅莎 孫佳玥 周在芳 趙玉煒 金龍善

【摘? 要】文章主要介紹一種智能空壓機的性能及應用方法，該方法充分考慮到車輛當前發動機ECU、變速器TCU（車速、油門、坡度等）工作狀態、駕駛員需求、電子地圖提供的前方坡度信息、當前氣壓值等重要參數，并根據這些參數提前計算空壓機的工作狀態，提高空壓機的運行效率，實現空壓機降低運行成本、節能和降油耗的目標。

【關鍵詞】智能空壓機;節能技術;智能坡度

中圖分類號：U463.6? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2024 ）05-0064-02

Predictive Air Compressor Performance and Application Brief for Commercial Vehicle Systems

ZHAO Hongsha，SUN Jiayue，ZHOU Zaifang，ZHAO Yuwei，JIN Longshan

（China National Heavy Duty Truck Group，Jinan 250101，China）

【Abstract】This paper mainly introduces the performance and application method of an intelligent air compressor，which fully considers the current engine ECU，gearbox TCU（speed，throttle，slope，etc.）working state，driver needs，the forward slope information provided by the electronic map，the current air pressure value and other important parameters，and calculates the working state of the air compressor in advance according to these parameters，improves the operating efficiency of the air compressor，and achieves the goal of reducing operating costs，energy saving and fuel consumption of the air compressor.

【Key words】predictive air compressor;energy conservation;predictive slope

作者簡介

趙紅莎（1989—），女，工程師，碩士，主要從事柴油機、新能源汽車電控系統開發工作。

近年來，在現有設備基礎上提高自動化控制水平，實現節能降耗成為各大企業追尋的目標?？諌簷C作為商用車輛使用的一種氣體壓縮設備，以氣體壓力作為動力源，達到車輛設定的需求壓力值，實現換擋、制動、ECAS等多種功能。但現有的空壓機使用過程中效率低下，只能根據當前氣體壓力值全開或者全閉，功能單一，造成整車能量的損耗。本文中的空壓機會根據發動機運行狀態和電子地圖提供的前方坡度信息，對電控離合式空氣壓縮機進行預見性控制，實現空氣壓縮機附件節能和降油耗的目標。

1? 智能空壓機工作原理

1.1? 智能空壓機結構原理

空壓機作為商用車的氣體壓縮裝置，主要系統包括離合器式空壓機、卸荷電磁閥、再生電磁閥、離合器、壓力開關、干燥器，通過離合器的結合、脫開，實現空壓機工作狀態的控制。智能空壓機的結構組成如圖1所示。

當儲氣筒氣壓達到切斷壓力時，壓力開關打開保證空壓機脫開，同時干燥罐壓力卸荷。根據功能需求，如果需要再生，則把再生閥打開，利用儲氣筒內壓縮空氣，通過節流孔對干燥筒內的干燥劑進行反吹，使干燥劑恢復再生能力。當儲氣筒氣壓低于氣路要求設定值時，卸荷閥關閉，嚙合空壓機，給儲氣罐打氣。根據各回路的壓力信號，ECU實現對2個電磁閥的控制，集成度相對較高。智能空壓機的被控對象如圖2所示。

1.2? 整車通信及協同控制

智能空壓機對于自身嚙合和脫開的過程表現為：空氣壓縮機、儲氣筒、干燥器的原有機械管路連接部分保持不變，智能空壓機ECU根據儲氣筒壓力傳感器信息，結合控制策略的設定，對卸荷電磁閥和再生電磁閥進行控制，從而實現不同工況條件下對應不同卸荷壓力和再生空氣量的智能控制。智能空壓機ECU通過CAN網絡通信平臺根據車輛當前發動機ECU、變速器TCU等狀態（車速、油門、坡度等），實現不同條件下工作狀態的轉化，包括智能再生、智能壓力調節、高速泵氣時屏蔽再生功能、發動機啟動幫助、斷電再生功能、寒冷模式。結合發動機工況，保證干燥罐正常卸荷和再生的同時，降低發動機功率消耗，提升發動機動力。智能空壓機的信息交互如圖3所示。

2? 智能空壓機控制策略

1）智能再生。車輛行駛過程中，空壓機泵氣的同時伴隨整車制動、換擋、ECAS等功能的不斷耗氣，干燥器調壓閥不斷處于切斷和切入的交替工作狀態?；诖?，可根據泵氣量進行再生，即使沒有達到卸荷壓力，也強制干燥器再生。

2）智能壓力調節?？諌簷C的開啟壓力和關閉壓力可根據車輛實際工況進行智能調整，在發動機倒拖工況下，提高空壓機啟動壓力，提前打氣，利用此階段獲取更多的免費氣源。在帶載情況下，降低空壓機關閉壓力閾值，提前停止打氣，降低發動機負荷。充分利用發動機倒拖工況泵氣，降低空壓機功耗，降低油耗，結合制動與缸內制動聯動，節油效果會更佳。

3）高速泵氣時屏蔽再生功能。根據發動機轉速和當前氣路壓力值，計算空壓機的泵氣量，泵氣量超過一定值時，可以屏蔽非緊急再生。例如：系統識別快速泵氣工況時，屏蔽再生功能，優先滿足泵氣需要。

4）斷電再生功能。點火開關斷電時，如果干燥器沒有再生，則強制打開再生閥，利用儲氣筒內壓縮空氣，通過節流孔對干燥筒內的干燥劑進行反吹，使干燥劑恢復再生能力，減小了空氣干燥器排氣口處的冷凝水結冰凍住排氣口的可能性。

5）發動機啟動幫助。啟動發動機時，為降低發動機啟動負荷可短時間禁止空壓機工作，目前標定為30s，但是該功能僅限于系統壓力大于等于最小系統壓力時。如果系統壓力小于最小系統壓力時，則該功能不起作用;即使當系統壓力小于最小系統壓力時，發動機啟動后該時間限值內空壓機也要保證快速打氣及法規要求。

6）寒冷模式。環境溫度比較低時，為避免管路溫度太低而結冰，在整車需要發動機功率時，盡量減少泵氣，必要時再生，控制使用合適的回吹氣量，減少無謂的空氣量消耗，確保系統干燥，并確保再生氣體效率。

7）ECAS泵氣。當空氣懸架需要更高的氣壓以提升車身高度時，空壓機立即停止卸荷，開始給系統供氣，提高系統壓力值，滿足ECAS功能需求。

3? 總結

本文在介紹智能空壓機的工作原理基礎上，充分考慮到車輛當前發動機ECU、變速器TCU（車速、油門、坡度等）、當前氣壓值及駕駛員需求等重要參數，并根據這些參數制定多功能控制策略，提前計算空壓機的工作狀態，提高了空壓機的運行效率，實現空壓機降低運行成本、節能和降油耗的目標。對智能空壓機在節油性、安全性等方面進行介紹，隨著國內商用車電控技術的不斷發展和進步，智能空壓機必然會得到不斷地推廣和應用。

參考文獻：

[1] 呂征，李法兵，陳首剛. 商用車電控空氣干燥器性能研究及應用[J]. 汽車實用技術，2018（20）：159-162.

[2] 羅鵬. 商用車新型電子控制空氣處理系統[J]. 汽車與配件，2007（35）：46-47.

（編輯? 凌? 波）

收稿日期：2023-10-27