馮錦鋒 季浩杰 楊承鵬 蘇張敏 李智安

浙江瑞立空壓機(jī)裝備有限公司 浙江省溫州市 325000

1 引言

當(dāng)今社會(huì)，人民的生活水平日益提升，尤其物流行業(yè)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致對(duì)車(chē)輛的需求日益增多，大噸位的車(chē)輛基本以氣制動(dòng)為主。文章以車(chē)輛氣制動(dòng)管路為研究?jī)?nèi)容，對(duì)車(chē)輛冷凝水堆積，冬季凍管等事件進(jìn)行分析，尤其在新能源車(chē)輛應(yīng)用情況分析，望對(duì)各位讀者后期在管路布局有所借鑒。

2 冷凝水危害及來(lái)源分析

氣制動(dòng)管路應(yīng)用至今，儲(chǔ)氣筒積水的問(wèn)題，我相信只要同車(chē)打過(guò)交道的朋友都不會(huì)陌生，南方的朋友害怕的是管路中的積水過(guò)多，導(dǎo)致管路中鐵件的腐蝕，同時(shí)混合空壓機(jī)出氣中含油，加之粉塵等形成的泥垢，對(duì)管路中氣閥類(lèi)產(chǎn)品的活塞運(yùn)行極易造成卡滯的風(fēng)險(xiǎn)，如若發(fā)卡，則會(huì)造成剎車(chē)?yán)щy，特定情況下還將會(huì)造成交通事故。而北方，存在南方發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)外，最直接的莫過(guò)于管路結(jié)冰造成氣路不暢，管路堵塞，造成無(wú)法行車(chē)。

那么，管路中的儲(chǔ)氣筒水從哪里來(lái)的呢？空氣中是含有水分的，經(jīng)空壓機(jī)壓縮時(shí)，將一定比例的常壓空氣壓縮成了儲(chǔ)氣筒容積，以新能源車(chē)為例240L/min 排量的空壓機(jī)一般應(yīng)對(duì)的儲(chǔ)氣筒總?cè)莘e100L，若整車(chē)氣壓需從0.1MPa 打滿至1MPa，那么單次打氣時(shí)間約3min 左右，我們是否可以理解我們將720L 的大氣壓縮至100L的儲(chǔ)氣筒中，一般認(rèn)為空氣中水的含量為0.03%，那么單次打氣后壓縮氣體中的水約0.2L。汽車(chē)管路理想設(shè)計(jì)的狀態(tài)為，管路中干燥器是需將這些冷凝水排出管路，然而干燥器中的分子篩屬于干燥劑的一種，干燥劑吸水自然發(fā)熱，那么就不難理解干燥器進(jìn)氣溫度要求低于65℃。若是進(jìn)氣溫度過(guò)高，分子篩自然不能很好地消除壓縮氣體中的水分，那么高溫氣體將帶著空氣中的水分進(jìn)入管路系統(tǒng)，經(jīng)儲(chǔ)氣筒穩(wěn)壓、沉淀后，部分將變成液態(tài)冷凝水（空氣中含水量是定值）。也就出來(lái)了這么一個(gè)現(xiàn)象，傳統(tǒng)車(chē)空壓機(jī)輸出氣體進(jìn)入干燥器空氣溫度越高，管路儲(chǔ)氣筒中冷凝水越多；無(wú)油潤(rùn)滑式空壓機(jī)內(nèi)部干式摩擦的機(jī)構(gòu)溫度遠(yuǎn)高于油潤(rùn)滑式空壓機(jī)機(jī)構(gòu)，新能源車(chē)輛使用的若是油潤(rùn)滑空壓機(jī)，雖然氣體中含有一定的隨氣含油量，反而水比干式的無(wú)油潤(rùn)滑空壓機(jī)少。

3 冷凝水南方案例及現(xiàn)有方案

曾經(jīng)同一名康明斯服務(wù)站的資深修理工程師聊天，他曾經(jīng)更改過(guò)很多管路系統(tǒng)，更改最為成功的是加長(zhǎng)空壓機(jī)到干燥器的降溫布局，加長(zhǎng)盤(pán)管，目的是為了盡可能地降低氣體問(wèn)題，他說(shuō)如果能達(dá)到常溫的狀態(tài)，那么后方的儲(chǔ)氣筒中的冷凝水將會(huì)很少，那么管路中的氣閥中鐵件腐蝕會(huì)少的很多，將會(huì)很大程度地延長(zhǎng)氣閥的壽命。然而，增長(zhǎng)管路布局將會(huì)增加空壓機(jī)至干燥器中間的冷凝水堆積，若是排水不及時(shí)，將會(huì)帶來(lái)其他問(wèn)題，所幸這位工程師所在的地方是廣東地區(qū)。

其實(shí)在南方地區(qū)，遇到最多的問(wèn)題是冷凝水堆積問(wèn)題，尤其空氣濕度過(guò)大的地區(qū)，例如江浙地區(qū)梅雨季節(jié)，廣東地區(qū)，海南島的雨季，空氣中都能凝出水來(lái)，空氣濕度過(guò)大，經(jīng)空壓機(jī)壓縮的空氣含水量相對(duì)來(lái)說(shuō)較高，干燥器上的干燥筒若是更換不及時(shí)，對(duì)后方的儲(chǔ)氣筒壓力非常之大，筆者甚至看見(jiàn)一個(gè)儲(chǔ)氣筒能放出半桶水的現(xiàn)象，放水至最后，出現(xiàn)了大量的乳白色的油水混合物。

然而車(chē)輛的使用者對(duì)于儲(chǔ)氣筒放水的概念愈加薄弱，甚至目前有很多車(chē)友不知道手動(dòng)放水閥類(lèi)產(chǎn)品（如圖所示）。傳統(tǒng)的車(chē)型設(shè)計(jì)時(shí)，儲(chǔ)氣筒下方基本會(huì)放置手動(dòng)放水閥，拉環(huán)式的或者繩索式，并且要求車(chē)輛使用者定期放水，尤其要求檢測(cè)距離空壓機(jī)最遠(yuǎn)的儲(chǔ)氣筒是否能放出冷凝水，若能放出冷凝水，則需考慮更換干燥器干燥筒。

目前車(chē)輛設(shè)計(jì)時(shí)，部分設(shè)計(jì)時(shí)則考慮的是免人工處理，盡量使用自動(dòng)排水的產(chǎn)品，甚至智能排水邏輯類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)儲(chǔ)氣筒排水，例如壓差式自動(dòng)放水閥，管式壓差自動(dòng)放水閥，甚至有電磁式自動(dòng)放水閥（如圖）。此類(lèi)產(chǎn)品，筆者認(rèn)為均能實(shí)現(xiàn)排水功能，但是無(wú)法鎖定干燥筒是否更換，只能定期更換，同傳統(tǒng)的手動(dòng)產(chǎn)品各有利弊。

4 冬季案例分析

氣制動(dòng)管路系統(tǒng)應(yīng)用至今，相信大家尤其北方的朋友對(duì)管路結(jié)冰這個(gè)事件并不陌生，針對(duì)市場(chǎng)出現(xiàn)的各個(gè)案例做幾個(gè)典型案例作為分析：

案例1：西北地區(qū)，傳統(tǒng)燃油車(chē)，到了冬天車(chē)輛早上9 點(diǎn)之前，管路中基本沒(méi)有氣，儀表盤(pán)顯示壓力遠(yuǎn)小于車(chē)輛起步氣壓，車(chē)輛無(wú)法正常運(yùn)營(yíng)，怠速啟動(dòng)很久才能正常運(yùn)營(yíng)；后經(jīng)了解，該車(chē)輛布置了電控冷凝器，但是冷凝器開(kāi)啟由駕駛室車(chē)門(mén)開(kāi)啟控制。冷凝器開(kāi)啟頻次過(guò)低，導(dǎo)致冷凝器堵塞，車(chē)輛經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)后，管路升溫融化冷凝器結(jié)冰方可運(yùn)行。

圖1

案例2: 冀中地區(qū)，新能源汽車(chē)，冬天空壓機(jī)工作，整車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)氣壓低，車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)。經(jīng)查，空壓機(jī)出氣口布置長(zhǎng)度約5m 盤(pán)管，后接降溫儲(chǔ)氣筒，儲(chǔ)氣筒下方接電控放水閥，儲(chǔ)氣筒后方接冷凝器，冷凝器后方接干燥器，后面為制動(dòng)管路系統(tǒng)。經(jīng)我司售后排查，降溫儲(chǔ)氣筒處于積水滿罐狀態(tài)，罐體凍死，導(dǎo)致管路堵塞，空壓機(jī)無(wú)法正常為管路供氣，儲(chǔ)氣筒下方電控放水閥為定時(shí)排水，未及時(shí)排水（管路圖如圖2 所示）。

圖2

案例3：東北地區(qū)，新能源汽車(chē)，某車(chē)隊(duì)出現(xiàn)批量車(chē)輛冬天氣壓不足，無(wú)法出車(chē)。經(jīng)查，空壓機(jī)出氣口至冷凝器約2m 直通硬管，冷凝器后方接干燥器，理論上不應(yīng)該發(fā)生凍管事件。經(jīng)我司售后跟車(chē)排查，車(chē)輛在東北農(nóng)村運(yùn)營(yíng)，冬季乘客少，路上行人行車(chē)也少，經(jīng)常幾十公里無(wú)需踩剎車(chē)，加之停車(chē)運(yùn)營(yíng)排班等候事件長(zhǎng)，冷凝器依靠剎車(chē)信號(hào)工作，動(dòng)作次數(shù)過(guò)少，殘留水漬結(jié)冰導(dǎo)致冷凝器凍死（管路圖如圖3 所示）。

圖3

案例4：晉中地區(qū)，新能源卡車(chē)，車(chē)輛氣壓不足，無(wú)法正常運(yùn)行，但是部分干燥器安全閥開(kāi)啟，打開(kāi)管路出現(xiàn)液態(tài)水。經(jīng)查，空壓機(jī)出氣口接約3m 盤(pán)管，但是盤(pán)管倒螺旋布置，冷凝器置于盤(pán)管上方（管路圖如圖4 所示）。

圖4

5 解決方案

凍管事件基本發(fā)生在北方地區(qū)，當(dāng)然南方地區(qū)也有，2020 年冬季，上海地區(qū)積聚降溫，發(fā)生管路堵塞事件。經(jīng)查，空壓機(jī)出氣口至干燥器管路通徑大，盤(pán)管數(shù)量長(zhǎng)，冷凝水無(wú)法正常排泄導(dǎo)致冷凝器凍死。從這些案例中不難看出，基本的管路凍結(jié)與放水閥，冷凝器相關(guān)。

新能源車(chē)輛空壓機(jī)出氣口的排溫基本在120℃以內(nèi)，系統(tǒng)管路完好的情況下，首次打氣也就在5 分鐘以內(nèi)，循環(huán)打氣也就在2 分鐘以內(nèi)。盤(pán)管，降溫儲(chǔ)氣筒，冷凝器等機(jī)構(gòu)的布置，最終的目的是為了降溫，將空壓機(jī)出氣的問(wèn)題降至60℃以后，便于進(jìn)入干燥器。

以案例2、案例4 為例，這樣布局的管路，對(duì)干燥器的進(jìn)氣溫度是有優(yōu)勢(shì)的，尤其倒螺旋結(jié)構(gòu)，對(duì)氣體的降溫的效果將會(huì)遠(yuǎn)優(yōu)越于正常順走的管路。但是水往低處流，倒螺旋的管路永遠(yuǎn)無(wú)法排干凈冷凝水，空壓機(jī)不斷地輸出高溫高壓氣體，可以帶走部分水汽，但是終究無(wú)法吸附干凈。

其實(shí)傳統(tǒng)車(chē)的空壓機(jī)基本處于長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)，若是排水及時(shí)，基本還是不會(huì)發(fā)生結(jié)冰凍管現(xiàn)象，例如案例1，長(zhǎng)時(shí)間怠速后，管路升溫后，冰基本就融化了。后同客戶協(xié)商，將冷凝器的開(kāi)啟邏輯更改為踩踏總閥開(kāi)啟，此事也就解決了。其實(shí)，傳統(tǒng)車(chē)同新能源車(chē)輛不同的是，傳統(tǒng)車(chē)空壓機(jī)至干燥器之間是常有氣狀態(tài)，那么此時(shí)開(kāi)啟冷凝器等裝置，還可以利用高壓氣體往外沖。然而新能源車(chē)的空壓機(jī)基本處于間歇性工作狀態(tài)，例如案例2 和案例3，基本屬于排水間隙過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致，那么此時(shí)該如何解決呢，曾經(jīng)有人提出延長(zhǎng)空壓機(jī)工作時(shí)間，例如空壓機(jī)在整車(chē)上電后先工作半小時(shí)，模擬傳統(tǒng)車(chē)便于將管路增溫啟到化冰的作用，但是這個(gè)似乎和新能源車(chē)節(jié)能的初衷相悖。其實(shí)，這兩個(gè)案例也是可以規(guī)避的，就是在空壓機(jī)工作的期間，設(shè)置自動(dòng)排水動(dòng)作，利用空壓機(jī)出氣的高壓氣體，沖擊出水，為了更好地排盡積水，可以多動(dòng)作幾次。至于案例4，只能更改管路，或者在盤(pán)管最低端增加積水裝置，增加排水裝置了。

6 結(jié)語(yǔ)

其實(shí)這些年遇到了很多類(lèi)似的案例，很多汽車(chē)廠尤其新能源汽車(chē)為了降本縮短了空壓機(jī)至干燥器之間的冷卻裝置，若是干燥器進(jìn)氣溫度過(guò)高，分子篩吸附水分的效率會(huì)有所降低，這樣就忽略了冷凝水帶來(lái)的危害，高溫的空氣進(jìn)入后方的儲(chǔ)氣筒會(huì)加劇儲(chǔ)氣筒冷凝，這樣是不合理的。若是增加干燥器前端的冷卻裝置，但是排水裝置布置地不太合理，又將帶來(lái)新的問(wèn)題，極易造成凍管。

管路制動(dòng)系統(tǒng)，干燥器進(jìn)氣溫度越低越好，儲(chǔ)氣筒希望冷凝水越少越好，制動(dòng)越為安全，做好管路的布局，合理地設(shè)置降溫裝置，同時(shí)做好排水邏輯，那么我想冬季也好，夏季也好，南方也好，北方也罷，因?yàn)槔淠畬?dǎo)致的故障就可以少很多了。