配套产业Spare Parts And Components
商用汽车的压缩空气处理元件
■ 吴修义
在我国，越来越多的卡车和客车使用压缩空气作为驱动力，以实现对车辆的制动系统、车门和空气悬架系统的控制。我们通常把压缩空气的产生和处理，并按要求存储到各自贮气筒中的部分叫做空气管理系统。该系统主要由空气压缩机、空气处理元件(调压阀或空气干燥器、保护阀及空气处理单元等)和贮气筒组成，其中空气处理元件及空气压缩机是空气管理系统的重要组成部分。对于空气压缩机的结构、功能和工作原理等已多有报道，此处不再赘述。本文主要对压缩空气处理元件做简单介绍，以飨读者。
1.调压阀(见图1)。在20世纪80—90年代，我国生产的商用车(采用气压
有干燥空气的作用，又具有调压阀的功能，对空气进行干燥的主要作用是去除压缩空气中所含的水分，有效防止空气管路及气动元件的锈蚀，以及寒冷地区空气管路和气动元件的结冰损坏，可大大提高行车的安全性。
工作原理(图2)：在压力输入阶段，来自空压机的压缩空气经口1进入腔A。因温度降低产生的冷凝水在这里凝集，经通道C凝集在出口(e)处。经过安装在干燥筒中的精密滤网(b)、环道(g)，压缩空气到达干燥筒(h)的上部，在此过程中，空气将进一步冷却，水蒸气进一步凝结。当通过颗粒状滤网时，水被吸附在更加细密的粒状干燥剂上。蒸发部分的油不被吸收，干燥后的空气经过单向阀(c)和口21抵达贮气筒。干燥后的空气经截流，通过口22到达再生贮气筒。同时，压缩空气通过通孔(l)到达腔D，作用在膜片(m)上。当达到切断压力后，克服弹簧力，进气阀(n)打开，进入腔B，活塞(d)受到压力的作用，打开排气阀口(e)，来自腔A的空气凝结物及杂质和油炭经通道C和排气口3排出(见图2)。
活塞(d)还有压力释放阀的作用,在任何压力过高的情况下,活塞(d)将自动打开排气阀口(e)。如果由于
图1 商用车调压阀外形图
图3 四回路保护阀工作原理图
地区排气阀门的正常工作，可在排气口3处安装一个加热器，在温度低于6 ℃时，加热器就接通，温度达到30 ℃左右时就断开。
3.四回路保护阀。四回路保护阀的主要作用是把干燥后的气体分成4条回路，满足车辆不同系统(如行车制动系统、驻车制动系统、空气悬架系统、车门控系统等)的需要，同时确保当某一回路失效时，其他回路仍正常工作，并可适当对失效回路气压进行补充。保护阀从结构和功能上可分为双回路、四回路、多回路保护
阀。我国目前商用车中普遍采用四回路保护阀。
图3为四回路保护阀的工作原理图。口1为进气口(与空气干燥器口21相连)，21、22、23和24为出气口(每一个出气口对应一条回路)。根据不同的应用，四条回路内
空气消耗，系统中的供气压力下降到它的关闭压力，进气阀门(n)关闭，腔B压力下降，排气阀口(e)关闭，干燥过程将再一次开始。
为保证在寒冷
图2 空气干燥器工作原理图
制动)上普遍采用调压阀来控制压缩空气的系统压力并对空气压缩机进行卸荷；但进入21世纪，我国商用车多以空气干燥器(带调压功能)取代调压阀，因此，本文对调压阀不再做介绍。
2.空气干燥器。目前，我国生产的商用车上普遍使用空气干燥器，它既具
部有多种进气方
Spare Parts And Components配套产业
式，如并联连接，气压同时充入或回路1、2先于回路3、4充气。来自空气干燥器的压缩空气通过口1进入四回路保护阀，通过旁通口(a、b、c、d)和单向阀(h、j、q、r)进入系统的4条回路。在阀门(g、k、p、s)下也建立起压力，当达到设置的开启压力(保护压力)时，阀门打开，膜片(f、l、o、t)再一次克服弹簧(e、m、n、u)的弹力鼓起。然后，压缩空气通过口21和口22流入行车制动系统的回路1贮气筒和回路2贮气筒，通过口23和口24进入回路3、4。回路3为卡车的紧急制动和驻车制动系统供气，也为挂车提供气源。回路4为辅助制动系统供气(见图4)。
如果行车制动的1条回路失效(见图3)，其他3条回路的空气将对失效回路进行补充，直到达到动态关闭压力，此时弹簧弹力使得阀门(g、k、p、s)关闭，以保护其他回路处于安全压力以上。
图4示出我国商用车普遍采用的空气压缩机外卸荷空气管理系统布置方式。所谓外卸荷是指当车辆的压缩空气的系统压力达到预先设定的压力时，空压机输出的气体将通过与其外部相连的空气干燥器(或调压阀)的排气口排入大气。
4.空气处理单元。随着车辆用气系统使用量的不断增加以及对气压的
所示，用于具有6条气动管路的车辆空气控制系统)。
⑥EAC还直接控制挂车制动管路供气，这样可省去挂车贮气筒，由此，可降低车辆的自质量，节省安装位置，还可节约成本。
⑦为了保证本系统有较高的可靠性，EAC还可控制排气阀。一般情况下，该阀总是打开的，当压缩机在怠速运转阶段转动时，可保证空气压缩机与EAC之间的供气管路在此阶段能放气，不可能冷却系统里的低压空气。通过这种方法，在供气管路中具有侵蚀性的油衍生物和水就不能分离，也就积极预防了在低温情况下系统可能出现高污染和冻结的危险。
(2)电控空气处理单元EAC的优点。①结构紧凑；
②空气干燥器能精确控制气体循环利用；
③向驾驶员提供单个管路的信息；④自己检测所有的功能和故障诊断；⑤管路头减少，从而降低了发生漏
图4 空压机外卸荷空气管理系统
气的可能性；
⑥电控单元确保按法规规定的顺序供给单个的压缩空气储存器；
⑦优化空气处理过程，降低了油耗；⑧根据需要输送压缩空气；⑨液压节能压力调节控制；⑩综合干燥工艺；
不同要求，用回路保护阀单一的压力输出已无法满足车辆的要求。目前，欧洲商用车行车制动系统气压多为1 MPa(10 bar)、驻车系统为0.8 MPa(8 bar)、空气悬架系统为1 MPa(10 bar)或1.2 MPa(12 bar)、挂车控制及气源0.8 MPa(8 bar)等，因此，为满足各系统对不同气压的要求，空气处理单元在欧洲商用车上已被普遍使用。德国克罗尔公司研制开发生产的电控空气处理单元EAC(Electronic Air Control)，能把空气干燥器、压力控制器和多回路保护阀集成在一起(见图5)。EAC通过把制动气路和辅助消耗气路的压缩空气分配单元、储存在贮气筒中的压缩空气压力的安全单元、监控单元集中在一个单元中，大大降低了零部件数量，使整个制动系统的装配费用也大大降低，又在可靠的气动技术和智能电子技术之间找到正确的平衡点。此外，该装置额外增加了一些功能，如优化再生功能。在开发EAC过程中，克罗尔公司使用了电子控制的电磁阀，它
在电子单元中起到了关键的作用。
(1)电控空气处理单元EAC的功能。①EAC采用一种新的油气分离滤芯，它能够从压缩空气中过滤出油蒸气，即使系统在密封非常好的情况下，油蒸气也会进入系统，具有侵蚀性的油衍生物会损坏制动装置；EAC也同样能对空气干燥剂的再生进行控制，它能根据空压机的工作特性，计算出空气干燥剂中的水分含量，进行不固定的周期性再生，以适应行驶的需要。
②在复杂的气压制动系统中，EAC能够通过电子技术控制系统中的压力，从而达到智能控制。通过CAN数据线系统与车辆进行通信。
③将该系统与车辆的随车电子系统联网，不论是车载诊断系统还是维修站的诊断系统都能对其进行故障分析。EAC能够判断制动系统出现的一般压力下降或故障，向驾驶员提供预防性的信息。
④调节各贮气筒的压力。
⑤具有多管路保护阀的功能(如图5
需的贮气筒数量；
114年可节约200～300 L柴油。
图5 有6个出气口的电控空气处理单元
商用汽车
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商用汽车的压缩空气处理元件
■ 吴修义
在我国，越来越多的卡车和客车使用压缩空气作为驱动力，以实现对车辆的制动系统、车门和空气悬架系统的控制。我们通常把压缩空气的产生和处理，并按要求存储到各自贮气筒中的部分叫做空气管理系统。该系统主要由空气压缩机、空气处理元件(调压阀或空气干燥器、保护阀及空气处理单元等)和贮气筒组成，其中空气处理元件及空气压缩机是空气管理系统的重要组成部分。对于空气压缩机的结构、功能和工作原理等已多有报道，此处不再赘述。本文主要对压缩空气处理元件做简单介绍，以飨读者。
1.调压阀(见图1)。在20世纪80—90年代，我国生产的商用车(采用气压
有干燥空气的作用，又具有调压阀的功能，对空气进行干燥的主要作用是去除压缩空气中所含的水分，有效防止空气管路及气动元件的锈蚀，以及寒冷地区空气管路和气动元件的结冰损坏，可大大提高行车的安全性。
工作原理(图2)：在压力输入阶段，来自空压机的压缩空气经口1进入腔A。因温度降低产生的冷凝水在这里凝集，经通道C凝集在出口(e)处。经过安装在干燥筒中的精密滤网(b)、环道(g)，压缩空气到达干燥筒(h)的上部，在此过程中，空气将进一步冷却，水蒸气进一步凝结。当通过颗粒状滤网时，水被吸附在更加细密的粒状干燥剂上。蒸发部分的油不被吸收，干燥后的空气经过单向阀(c)和口21抵达贮气筒。干燥后的空气经截流，通过口22到达再生贮气筒。同时，压缩空气通过通孔(l)到达腔D，作用在膜片(m)上。当达到切断压力后，克服弹簧力，进气阀(n)打开，进入腔B，活塞(d)受到压力的作用，打开排气阀口(e)，来自腔A的空气凝结物及杂质和油炭经通道C和排气口3排出(见图2)。
活塞(d)还有压力释放阀的作用,在任何压力过高的情况下,活塞(d)将自动打开排气阀口(e)。如果由于
图1 商用车调压阀外形图
图3 四回路保护阀工作原理图
地区排气阀门的正常工作，可在排气口3处安装一个加热器，在温度低于6 ℃时，加热器就接通，温度达到30 ℃左右时就断开。
3.四回路保护阀。四回路保护阀的主要作用是把干燥后的气体分成4条回路，满足车辆不同系统(如行车制动系统、驻车制动系统、空气悬架系统、车门控系统等)的需要，同时确保当某一回路失效时，其他回路仍正常工作，并可适当对失效回路气压进行补充。保护阀从结构和功能上可分为双回路、四回路、多回路保护
阀。我国目前商用车中普遍采用四回路保护阀。
图3为四回路保护阀的工作原理图。口1为进气口(与空气干燥器口21相连)，21、22、23和24为出气口(每一个出气口对应一条回路)。根据不同的应用，四条回路内
空气消耗，系统中的供气压力下降到它的关闭压力，进气阀门(n)关闭，腔B压力下降，排气阀口(e)关闭，干燥过程将再一次开始。
为保证在寒冷
图2 空气干燥器工作原理图
制动)上普遍采用调压阀来控制压缩空气的系统压力并对空气压缩机进行卸荷；但进入21世纪，我国商用车多以空气干燥器(带调压功能)取代调压阀，因此，本文对调压阀不再做介绍。
2.空气干燥器。目前，我国生产的商用车上普遍使用空气干燥器，它既具
部有多种进气方
Spare Parts And Components配套产业
式，如并联连接，气压同时充入或回路1、2先于回路3、4充气。来自空气干燥器的压缩空气通过口1进入四回路保护阀，通过旁通口(a、b、c、d)和单向阀(h、j、q、r)进入系统的4条回路。在阀门(g、k、p、s)下也建立起压力，当达到设置的开启压力(保护压力)时，阀门打开，膜片(f、l、o、t)再一次克服弹簧(e、m、n、u)的弹力鼓起。然后，压缩空气通过口21和口22流入行车制动系统的回路1贮气筒和回路2贮气筒，通过口23和口24进入回路3、4。回路3为卡车的紧急制动和驻车制动系统供气，也为挂车提供气源。回路4为辅助制动系统供气(见图4)。
如果行车制动的1条回路失效(见图3)，其他3条回路的空气将对失效回路进行补充，直到达到动态关闭压力，此时弹簧弹力使得阀门(g、k、p、s)关闭，以保护其他回路处于安全压力以上。
图4示出我国商用车普遍采用的空气压缩机外卸荷空气管理系统布置方式。所谓外卸荷是指当车辆的压缩空气的系统压力达到预先设定的压力时，空压机输出的气体将通过与其外部相连的空气干燥器(或调压阀)的排气口排入大气。
4.空气处理单元。随着车辆用气系统使用量的不断增加以及对气压的
所示，用于具有6条气动管路的车辆空气控制系统)。
⑥EAC还直接控制挂车制动管路供气，这样可省去挂车贮气筒，由此，可降低车辆的自质量，节省安装位置，还可节约成本。
⑦为了保证本系统有较高的可靠性，EAC还可控制排气阀。一般情况下，该阀总是打开的，当压缩机在怠速运转阶段转动时，可保证空气压缩机与EAC之间的供气管路在此阶段能放气，不可能冷却系统里的低压空气。通过这种方法，在供气管路中具有侵蚀性的油衍生物和水就不能分离，也就积极预防了在低温情况下系统可能出现高污染和冻结的危险。
(2)电控空气处理单元EAC的优点。①结构紧凑；
②空气干燥器能精确控制气体循环利用；
③向驾驶员提供单个管路的信息；④自己检测所有的功能和故障诊断；⑤管路头减少，从而降低了发生漏
图4 空压机外卸荷空气管理系统
气的可能性；
⑥电控单元确保按法规规定的顺序供给单个的压缩空气储存器；
⑦优化空气处理过程，降低了油耗；⑧根据需要输送压缩空气；⑨液压节能压力调节控制；⑩综合干燥工艺；
不同要求，用回路保护阀单一的压力输出已无法满足车辆的要求。目前，欧洲商用车行车制动系统气压多为1 MPa(10 bar)、驻车系统为0.8 MPa(8 bar)、空气悬架系统为1 MPa(10 bar)或1.2 MPa(12 bar)、挂车控制及气源0.8 MPa(8 bar)等，因此，为满足各系统对不同气压的要求，空气处理单元在欧洲商用车上已被普遍使用。德国克罗尔公司研制开发生产的电控空气处理单元EAC(Electronic Air Control)，能把空气干燥器、压力控制器和多回路保护阀集成在一起(见图5)。EAC通过把制动气路和辅助消耗气路的压缩空气分配单元、储存在贮气筒中的压缩空气压力的安全单元、监控单元集中在一个单元中，大大降低了零部件数量，使整个制动系统的装配费用也大大降低，又在可靠的气动技术和智能电子技术之间找到正确的平衡点。此外，该装置额外增加了一些功能，如优化再生功能。在开发EAC过程中，克罗尔公司使用了电子控制的电磁阀，它
在电子单元中起到了关键的作用。
(1)电控空气处理单元EAC的功能。①EAC采用一种新的油气分离滤芯，它能够从压缩空气中过滤出油蒸气，即使系统在密封非常好的情况下，油蒸气也会进入系统，具有侵蚀性的油衍生物会损坏制动装置；EAC也同样能对空气干燥剂的再生进行控制，它能根据空压机的工作特性，计算出空气干燥剂中的水分含量，进行不固定的周期性再生，以适应行驶的需要。
②在复杂的气压制动系统中，EAC能够通过电子技术控制系统中的压力，从而达到智能控制。通过CAN数据线系统与车辆进行通信。
③将该系统与车辆的随车电子系统联网，不论是车载诊断系统还是维修站的诊断系统都能对其进行故障分析。EAC能够判断制动系统出现的一般压力下降或故障，向驾驶员提供预防性的信息。
④调节各贮气筒的压力。
⑤具有多管路保护阀的功能(如图5
需的贮气筒数量；
114年可节约200～300 L柴油。
图5 有6个出气口的电控空气处理单元
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