赵红莎 孙佳玥 周在芳 赵玉炜 金龙善
【摘 要】文章主要介绍一种智能空压机的性能及应用方法，该方法充分考虑到车辆当前发动机ECU、变速器TCU（车速、油门、坡度等）工作状态、驾驶员需求、电子地图提供的前方坡度信息、当前气压值等重要参数，并根据这些参数提前计算空压机的工作状态，提高空压机的运行效率，实现空压机降低运行成本、节能和降油耗的目标。
【关键词】智能空压机;节能技术;智能坡度
中图分类号：U463.6 文献标识码：A 文章编号：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
赵红莎（1989—），女，工程师，硕士，主要从事柴油机、新能源汽车电控系统开发工作。
近年来，在现有设备基础上提高自动化控制水平，实现节能降耗成为各大企业追寻的目标。空压机作为商用车辆使用的一种气体压缩设备，以气体压力作为动力源，达到车辆设定的需求压力值，实现换挡、制动、ECAS等多种功能。但现有的空压机使用过程中效率低下，只能根据当前气体压力值全开或者全闭，功能单一，造成整车能量的损耗。本文中的空压机会根据发动机运行状态和电子地图提供的前方坡度信息，对电控离合式空气压缩机进行预见性控制，实现空气压缩机附件节能和降油耗的目标。
1 智能空压机工作原理
1.1 智能空压机结构原理
空压机作为商用车的气体压缩装置，主要系统包括离合器式空压机、卸荷电磁阀、再生电磁阀、离合器、压力开关、干燥器，通过离合器的结合、脱开，实现空压机工作状态的控制。智能空压机的结构组成如图1所示。
当储气筒气压达到切断压力时，压力开关打开保证空压机脱开，同时干燥罐压力卸荷。根据功能需求，如果需要再生，则把再生阀打开，利用储气筒内压缩空气，通过节流孔对干燥筒内的干燥剂进行反吹，使干燥剂恢复再生能力。当储气筒气压低于气路要求设定值时，卸荷阀关闭，啮合空压机，给储气罐打气。根据各回路的压力信号，ECU实现对2个电磁阀的控制，集成度相对较高。智能空压机的被控对象如图2所示。
1.2 整车通信及协同控制
智能空压机对于自身啮合和脱开的过程表现为：空气压缩机、储气筒、干燥器的原有机械管路连接部分保持不变，智能空压机ECU根据储气筒压力传感器信息，结合控制策略的设定，对卸荷电磁阀和再生电磁阀进行控制，从而实现不同工况条件下对应不同卸荷压力和再生空气量的智能控制。智能空压机ECU通过CAN网络通信平台根据车辆当前发动机ECU、变速器TCU等状态（车速、油门、坡度等），实现不同条件下工作状态的转化，包括智能再生、智能压力调节、高速泵气时屏蔽再生功能、发动机启动帮助、断电再生功能、寒冷模式。结合发动机工况，保证干燥罐正常卸荷和再生的同时，降低发动机功率消耗，提升发动机动力。智能空压机的信息交互如图3所示。
2 智能空压机控制策略
1）智能再生。车辆行驶过程中，空压机泵气的同时伴随整车制动、换挡、ECAS等功能的不断耗气，干燥器调压阀不断处于切断和切入的交替工作状态。基于此，可根据泵气量进行再生，即使没有达到卸荷压力，也强制干燥器再生。
2）智能压力调节。空压机的开启压力和关闭压力可根据车辆实际工况进行智能调整，在发动机倒拖工况下，提高空压机启动压力，提前打气，利用此阶段获取更多的免费气源。在带载情况下，降低空压机关闭压力阈值，提前停止打气，降低发动机负荷。充分利用发动机倒拖工况泵气，降低空压机功耗，降低油耗，结合制动与缸内制动联动，节油效果会更佳。
3）高速泵气时屏蔽再生功能。根据发动机转速和当前气路压力值，计算空压机的泵气量，泵气量超过一定值时，可以屏蔽非紧急再生。例如：系统识别快速泵气工况时，屏蔽再生功能，优先满足泵气需要。
4）断电再生功能。点火开关断电时，如果干燥器没有再生，则强制打开再生阀，利用储气筒内压缩空气，通过节流孔对干燥筒内的干燥剂进行反吹，使干燥剂恢复再生能力，减小了空气干燥器排气口处的冷凝水结冰冻住排气口的可能性。
5）发动机启动帮助。启动发动机时，为降低发动机启动负荷可短时间禁止空压机工作，目前标定为30s，但是该功能仅限于系统压力大于等于最小系统压力时。如果系统压力小于最小系统压力时，则该功能不起作用;即使当系统压力小于最小系统压力时，发动机启动后该时间限值内空压机也要保证快速打气及法规要求。
6）寒冷模式。环境温度比较低时，为避免管路温度太低而结冰，在整车需要发动机功率时，尽量减少泵气，必要时再生，控制使用合适的回吹气量，减少无谓的空气量消耗，确保系统干燥，并确保再生气体效率。
7）ECAS泵气。当空气悬架需要更高的气压以提升车身高度时，空压机立即停止卸荷，开始给系统供气，提高系统压力值，满足ECAS功能需求。
3 总结
本文在介绍智能空压机的工作原理基础上，充分考虑到车辆当前发动机ECU、变速器TCU（车速、油门、坡度等）、当前气压值及驾驶员需求等重要参数，并根据这些参数制定多功能控制策略，提前计算空压机的工作状态，提高了空压机的运行效率，实现空压机降低运行成本、节能和降油耗的目标。对智能空压机在节油性、安全性等方面进行介绍，随着国内商用车电控技术的不断发展和进步，智能空压机必然会得到不断地推广和应用。
参考文献：
[1] 吕征，李法兵，陈首刚. 商用车电控空气干燥器性能研究及应用[J]. 汽车实用技术，2018（20）：159-162.
[2] 罗鹏. 商用车新型电子控制空气处理系统[J]. 汽车与配件，2007（35）：46-47.
（编辑 凌 波）
收稿日期：2023-10-27
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