郇浪浪，田雪毅，趙鵬昌，高溫杰，靳連兵，陳英宏，姚忠魁

（陜西汽車集團有限公司技術中心，陜西 西安 710200）

關鍵字：電控干燥器；卸荷；再生

前言

目前我國商用車多采用機械式干燥器，設計成本低，維修方便，得到廣泛應用。進入21 世紀，歐洲主流商用車先后推廣和應用電控式干燥器、全智能型空氣處理單元。近幾年從歐美進口的商用車在國內(nèi)大型物流市場不斷涌入，空氣管理系統(tǒng)性能穩(wěn)定性和可靠性成為商用車發(fā)展的新方向，現(xiàn)階段電控干燥器主要應用在新能源電動車和部分客車市場，在卡車市場正在嘗試推廣，據(jù)了解國內(nèi)只有一家重卡應用半智能型電控空氣處理單元。本文主要介紹傳統(tǒng)空氣處理單元、電控干燥器和全智能型空氣處理單元的工作原理及部分功能實現(xiàn)方式，為其今后在國內(nèi)商用車市場推廣應用提供指導。

1 傳統(tǒng)空氣處理單元工作原理

1.1 壓縮空氣干燥過程

供氣時，來自空壓機氣體由1 口輸入到干燥器部位，如圖1 示，經(jīng)干燥筒筒壁到達筒頂部，經(jīng)干燥筒中部分子篩干燥過濾后，經(jīng)中間孔流出，克服單向閥彈簧力，打開單向閥門，輸入到保護閥部位，一部分氣體進入調(diào)壓活塞左腔；同時氣體通過節(jié)流孔進入回流活塞左腔，通過回流活塞中間孔進入回流活塞右腔。

圖1 空氣干燥過程

1.2 四回路保護閥充氣過程

輸入保護閥的氣體進入21、22 口調(diào)壓腔，克服彈簧力，打開21、22 口保護閥門從21、22 口輸出；同時氣體通過保護皮碗（單向作用）進入限壓閥，通過限壓閥進入23、24口調(diào)壓腔，克服彈簧力，打開23、24 口保護閥門從23、24口輸出；21 口氣體從下方孔進入排氣閥，推動排氣閥活塞克服彈簧力，使23 口從上方孔進入排氣閥，推動排氣閥活塞克服彈簧力，使23 口從上方孔進入排氣閥的氣體切斷。

1.3 氣壓達到卸荷狀態(tài)

當氣體壓力繼續(xù)升高，如圖2 示，氣壓力推動調(diào)壓活塞克服彈簧力右移，直到露出調(diào)壓活塞桿小孔，達到卸荷壓力，氣體通過調(diào)壓活塞桿中間孔流入排氣活塞右腔，推動排氣活塞克服彈簧力左移，打開排氣閥門，1 口輸入的氣體通過排氣口排出，干燥器出氣口單向閥門關閉，回流活塞左右腔氣體通過節(jié)流孔和回流活塞中間孔回流，由于回流孔大小不一，造成回流活塞右腔氣體壓力比左腔下降快，壓差使回流活塞克服彈簧力向右移動，打開回流閥門。

圖2 卸荷過程

保護閥21、22 口氣體通過進氣通道，經(jīng)單向閥上方孔，經(jīng)節(jié)流孔，中部分子篩，帶著排氣閥門處的水、油污從排氣口排出，實現(xiàn)分子篩再生功能。

2 電控干燥器的工作原理

2.1 通用的原理

干燥器1 口連接空壓機，如圖3 示，在車輛啟動后或正常行駛中，空壓機開始工作，從空壓機輸出的空氣通過進氣口1 口進入干燥器A 腔，壓縮的氣體通過連接到干燥器輸入口的鋼管溫度有所下降，在干燥器A 腔內(nèi)形成冷凝水，冷凝水通過B 通道到達排氣活塞閥口上，此時空氣經(jīng)過濾器，環(huán)形通道一直到顆粒干燥筒的上端，空氣流進顆粒干燥筒后，水分被脫掉滯留在干燥筒的上端，干燥后的空氣經(jīng)過單向閥流向四回路保護閥；同時干燥的空氣流向回流電磁閥和進氣電磁閥下方[1]。

圖3 電控干燥器

2.2 電控部分工作原理

當車輛行駛或原地未行駛（空壓機運轉(zhuǎn)，給制動儲氣筒儲氣），布置在干燥器閥體的壓力檢測裝置將讀到的輸出氣壓轉(zhuǎn)換成電壓反饋給ECU 控制器，ECU 控制器得到壓力反饋信息后，根據(jù)電壓反饋回來的數(shù)值，通過程序控制電子控制裝置的電磁閥來進行工作，對干燥器切斷、回流與回關進行操作。

切斷的工作原理：當系統(tǒng)壓力達到設計切斷壓力時，電磁閥通同電路，空氣進入H 腔，在腔內(nèi)不斷撞擊至打開排氣閥口，排出水分。

回流工作原理：電磁閥通電后，空氣從小孔進到F 腔，此時排氣閥口處于排氣狀態(tài)，進口氣壓與大氣壓碰撞使F 腔出現(xiàn)逆流，至空氣通過顆粒干燥筒，將干燥筒內(nèi)水分和油污沖走，起到再生功能，再次進入回流狀態(tài)。當電磁閥斷電后，回流停止[1]。

回關工作原理：輸出口氣壓低于設計的回關值時，電磁閥通同電路，排氣后，排氣閥門關閉，空壓機進入供氣狀態(tài)，實現(xiàn)電控干燥。

2.3 控制邏輯

當車輛行駛或原地未行駛（空壓機運轉(zhuǎn)，給制動儲氣筒儲氣），連接干燥器閥體上的壓力傳感器檢測輸出口氣壓，并將氣壓轉(zhuǎn)換為電信號后反饋ECU 控制器，ECU 控制器得到壓力傳感器信息后，通過程序控制電子控制裝置的電磁閥實現(xiàn)干燥器切斷、回流與回關操作。

2.3.1 切斷

壓力達到設計切斷壓力時，排氣電磁閥工作，干燥、排氣。電控空氣干燥器內(nèi)置ECU 的監(jiān)控系統(tǒng)檢測到壓縮機長時間未到達卸荷壓力，會自動進行卸荷反沖強制措施，確保干燥器內(nèi)的干燥劑吸水性能正常，避免干燥劑失去吸水效果。電控空氣干燥器還通過ECU 總控制器實現(xiàn)預防干燥器因內(nèi)漏導致的卸荷壓力不穩(wěn)情況，實現(xiàn)保護氣壓制動系統(tǒng)的效果。

2.3.2 回流

干燥器排氣后，ECU 控制回流電磁閥開始工作，干燥器2 口壓縮氣體逆向通過分子篩，將分子篩內(nèi)水分沖走，起再生功能。電磁閥斷電，回流停止。干燥器排氣，馬上就做回流、反沖動作。同時，在排氣過程中，高電平信號會轉(zhuǎn)換為低電平信號。

2.3.3 回關

當輸出口的氣壓低于設定回關值時，ECU 控制回關電磁閥工作，干燥器排氣口關閉。干燥器輸出信號將從低電平信號轉(zhuǎn)換為高電平信號。此時，可控制空壓機重新啟動并恢復供氣。

3 全智能型空氣處理單元工作原理

全智能型空氣處理單元卸荷和再生過程都實現(xiàn)了電子控制，內(nèi)部包括調(diào)壓和再生兩個電磁閥，分別執(zhí)行卸荷壓力控制和再生控制。系統(tǒng)壓力達到切斷壓力時調(diào)壓電磁閥接通，高壓空氣流經(jīng)該電磁閥分別用于4 口控制空壓機卸荷和控制卸荷閥打開。卸荷狀態(tài)條件下，如需對干燥罐進行再生則對再生電磁閥供電，這時貯氣筒高壓空氣反向流動，實現(xiàn)對干燥劑的反吹再生[2]。

全智能型空氣處理單元對于干燥和再生過程表現(xiàn)為：全智能型空氣處理單元控制器ECU 根據(jù)貯氣筒壓力傳感器信息，結(jié)合空壓機工作狀態(tài)和流經(jīng)分子篩的空氣量，對電磁閥采用PWM 控制，從而實現(xiàn)不同工況條件下對應卸荷壓力和再生空氣量的智能控制[2]。

全智能型空氣處理單元ECU 通過CAN 網(wǎng)絡通信平臺根據(jù)車輛當前發(fā)動機ECU、變速箱TCU 等狀態(tài)，實現(xiàn)不同條件下工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。對于全智能型空氣處理單元，一方面采用智能再生方式，ECU 實時監(jiān)控流經(jīng)干燥劑空氣量，根據(jù)干燥劑飽和狀態(tài)僅在必要條件下進行再生。

車輛在下坡、平路滑行和制動等工況條件下，全智能型空氣處理單元ECU 提高切斷壓力和切入壓力，將車輛勢能和動能轉(zhuǎn)化為空壓機泵氣功率消耗，降低能耗[2]。

國內(nèi)采用氣制動系統(tǒng)的商用車，冬季出現(xiàn)干燥器供氣鋼管結(jié)冰，車輛無法起步。一方面原因在于鋼管走向設計不合理，另一方面原因在于車輛熄火時其空壓機經(jīng)常處于泵氣狀態(tài)，供氣鋼管存在壓縮空氣，車輛熄火之后導致鋼管溫度下降，凝固成冰堵塞在供氣管路。對于全智能型空氣處理單元而言，其控制器ECU 在車輛熄火之后可以進行強制卸荷，避免結(jié)冰風險[2]。

4 結(jié)語

綜上所述，目前商用車市場，主要有三種空氣處理單元，傳統(tǒng)機械空氣處理單元、電控空氣干燥器和全智能型空氣處理單元，三者各有差異，互有優(yōu)勢。相信隨著行業(yè)智能化、自動化的不斷發(fā)展，電控干燥器和全智能空氣處理單元會有越來越多的車輛來匹配應用。