胡軼，章健國(guó)

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

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某8×8特種車中央充放氣系統(tǒng)計(jì)算初探

胡軼，章健國(guó)

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車輪胎中央充放氣系統(tǒng)主要作用是車輛在停車或行駛時(shí)，系統(tǒng)對(duì)汽車輪胎進(jìn)行測(cè)壓、充氣、放氣，以提高汽車的通過(guò)性和行駛安全性。系統(tǒng)充放氣時(shí)間是評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性關(guān)鍵指標(biāo)，以某8×8特種車為例，應(yīng)用一般的充放氣時(shí)間計(jì)算公式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)合實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的概念，可以較為準(zhǔn)確的計(jì)算系列化車型中央充放氣系統(tǒng)的充放氣時(shí)間。

中央充放氣系統(tǒng)；充氣時(shí)間；放氣時(shí)間；經(jīng)驗(yàn)系數(shù)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.06.008

CLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)06-21-03

前言

中央充放氣系統(tǒng)是一般特種車輛的標(biāo)準(zhǔn)配置。通過(guò)該系統(tǒng)可快速地降低輪胎氣壓，增大輪胎的接地面積，提高汽車的通過(guò)性；可以在輪胎受損時(shí)快速補(bǔ)充損失的氣壓，保證車輛可以安全的行駛至維修場(chǎng)地；系統(tǒng)也可以根據(jù)不同的道路狀況實(shí)時(shí)調(diào)整輪胎氣壓減緩沖擊與振動(dòng)，以增強(qiáng)運(yùn)輸過(guò)程的安全性。系統(tǒng)的充放氣時(shí)間是實(shí)現(xiàn)以上功能的前提，也是判定系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。因此在系統(tǒng)匹配過(guò)程中必須合理設(shè)計(jì)充放氣時(shí)間，以某8×8特種車為例計(jì)算中央充放氣系統(tǒng)充放氣時(shí)間。

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1　中央充放氣系統(tǒng)布置原理圖

本系統(tǒng)主要由控制器總成、保壓閥總成、儲(chǔ)氣筒等部分構(gòu)成。在駕駛室內(nèi)部控制控制器總成，充放氣過(guò)程由保壓閥執(zhí)行，其布置原理圖如圖1所示。

系統(tǒng)采用正壓充氣、正壓放氣的工作原理。

2、系統(tǒng)充放氣時(shí)間計(jì)算

2.1計(jì)算依據(jù)

為簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算條件設(shè)為輪胎無(wú)載荷，且不考慮輪胎胎壓發(fā)生變化時(shí)的體積及溫度變化，系統(tǒng)氣壓始終保持800kPa不變化，氣體流動(dòng)過(guò)程無(wú)阻力。

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中氣壓傳動(dòng)與控制部分的內(nèi)容，可知充氣到目標(biāo)壓力時(shí)所需的時(shí)間t為：

式中 Ps——?dú)庠吹慕^對(duì)壓力（MPa）；

P1——容器內(nèi)的初始絕對(duì)壓力（MPa）；

τ——充氣與放氣的時(shí)間常數(shù)（s）。

式中V——容器的容積（L)

k——等熵指數(shù),一般取1.4

S——有效截面積（mm2）

式中，a′——系數(shù)

S0——管道的名義截面積（mm2）

同樣，放氣到目標(biāo)壓力時(shí)所需的時(shí)間t為：

式中P1—初始絕對(duì)壓力（MPa）；

p*，臨界壓力，一般取p*=1.893×0.1013=0.192MPa。

2.2理論充放氣時(shí)間計(jì)算

充氣時(shí)，儲(chǔ)氣筒內(nèi)壓力為800kPa，空氣溫度為25℃，輪胎的初始?jí)毫?70kPa，輪胎最終壓力為570kPa，輪胎容積為327L，充氣管道直徑6mm。

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取a′=0.2，根據(jù)（式3）計(jì)算有效截面積S=5.652mm2。

根據(jù)(式2)計(jì)算時(shí)間常數(shù)τ=206.3s。

根據(jù)(式1)計(jì)算充氣時(shí)間t=97s。

即單輪充氣時(shí)間約97秒，全車充氣時(shí)間為776秒。

同理，相同條件下，計(jì)算輪胎從初始?jí)毫?70kPa放氣至最終壓力270kPa所需時(shí)間，其有效截面積S及時(shí)間常數(shù)τ與充氣過(guò)程相同，根據(jù)(式4)計(jì)算放氣時(shí)間t=530s。

因全車放氣時(shí)各輪通道獨(dú)立，則理論全車放氣時(shí)間等同單輪/單橋放氣時(shí)間，即全車放氣時(shí)間為530秒。

考慮到控制系統(tǒng)在整個(gè)充放氣過(guò)程中均有檢測(cè)時(shí)間，且系統(tǒng)每隔2分鐘檢測(cè)一次，檢測(cè)時(shí)間為8秒，因此全車最終理論充氣時(shí)間為824s秒,放氣時(shí)間為562s。

計(jì)算結(jié)果滿足 GJB3463軍用越野汽車輪胎中央充放氣系統(tǒng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，見(jiàn)表1。

表1　某8×8特種車中央充放氣系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果法規(guī)符合性

2.3實(shí)車驗(yàn)證

為驗(yàn)證理論計(jì)算的合理性，隨機(jī)選取一輛某8×8特種車進(jìn)行充放氣測(cè)試（試驗(yàn)溫度為25℃±2℃），記錄數(shù)據(jù)如下，其中標(biāo)1為充氣時(shí)間，表2為充氣時(shí)間，表3為放氣時(shí)間。

表2　充氣試驗(yàn)

表3　放氣試驗(yàn)

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，充氣時(shí)間符合法規(guī)要求，而放氣時(shí)間不符合法規(guī)要求，需要改進(jìn)設(shè)計(jì)。

理論充氣時(shí)間與實(shí)際充氣時(shí)間平均值的誤差λ為27.8%。由此可知，理論計(jì)算前的條件設(shè)定比較理想，實(shí)際上輪胎載荷、系統(tǒng)壓力變化、氣體流動(dòng)阻力均有較大的影響。

理論放氣時(shí)間與實(shí)際放氣時(shí)間平均值的誤差λ為7.8%，與理論值基本接近。

由于充氣實(shí)測(cè)時(shí)間大于理論時(shí)間，因此，通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)均方差σ的評(píng)價(jià)，可以初步得出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)β，用于更準(zhǔn)確的估算實(shí)際充放氣時(shí)間。

充氣時(shí)間均方差：

其中n=6，μ=1053，計(jì)算得：σ=58.5。

即均方差σ相對(duì)平均值μ的波動(dòng)量δ=σ/μ。

計(jì)算得：δ=5.56%，因此充氣時(shí)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)β為：

β=λ（1-δ）～λ（1+δ），計(jì)算得：β=26.3%～29.3%。

即，對(duì)于8×8特種車，可認(rèn)為其實(shí)際充氣時(shí)間t實(shí)際=t理論×（26.3%～29.3%）。

即，充氣時(shí)間理論計(jì)算公式（式1）更新為：

同理，放氣時(shí)，計(jì)算得：σ=12.4，λ=7.8%，δ=2%。

計(jì)算得：放氣時(shí)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)β=7.6%～8.0%。

即，對(duì)于8×8特種車，可認(rèn)為其實(shí)際放氣時(shí)間t實(shí)際=t理論×（7.6%～8.0%）。

即，放氣時(shí)間理論計(jì)算公式（式4）更新為：

根據(jù)式5、式6，計(jì)算系統(tǒng)充放氣時(shí)間，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

可以看出，計(jì)算結(jié)果可以較為準(zhǔn)確的反映系統(tǒng)充放氣時(shí)間的法規(guī)符合性。

對(duì)于一般的8×8特種車，其中央充放氣系統(tǒng)的布置及管路連接方式基本類似，影響系統(tǒng)充放氣理論計(jì)算結(jié)果的因素也基本相同，可以認(rèn)為文中得出的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)均可用于此系列車型的理論計(jì)算，具體應(yīng)用情況留待進(jìn)一步探討。

表4　某8×8特種車中央充放氣系統(tǒng)計(jì)算及試驗(yàn)結(jié)果法規(guī)符合性

3、結(jié)論

某 8×8越野車氣中央充放氣系統(tǒng)的充放氣時(shí)間計(jì)算及驗(yàn)證結(jié)果表明，系統(tǒng)的充放氣時(shí)間計(jì)算受到較多因素的影響，理論計(jì)算與試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在較大的誤差，但是通過(guò)引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的計(jì)算方法，可以使理論計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)有較好的符合性，從而提高在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的可能性。

[1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編著.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）第 4卷[M].化學(xué)工業(yè)出版社.1995.第24篇. 17-24.

[2] 席文進(jìn)，付興元等.某越野車輛中央充放氣系統(tǒng)輪胎充放氣時(shí)間計(jì)算方法研究.汽車實(shí)用技術(shù)[J]. 2014（6）.

[3] 舒勇. 淺談某越野汽車中央充放氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì).汽車實(shí)用技術(shù)[J].2013（6）.

Calculation of CTIS of 8×8 Vehicle

Hu Yi, Zhang Jianguo
（Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601）

The Central Tire Inflation/Deflation System (CTIS) is used for tire pressure test, tire inflation and deflation whether trucks are moving or parking. The CTIS can improve the trucks pass-ability and travelling safety. The inflation/deflation time is key indicators of the system rationality appraisal. Based on the 8×8 vehicle, using the general calculation formula to calculate the inflation/deflation time, put forward the experiential coefficient combined with the trucks experiment data and calculation data, which can be used for calculating the time of tire inflation and deflation more accurate.

CTIS; inflation time; deflation time; experiential coefficient

胡軼，工程師，就職于江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心重型商用車研究院開(kāi)發(fā)管理部負(fù)責(zé)重型商用車開(kāi)發(fā)技術(shù)管理工作。

U463

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1671-7988 （2016）06-21-03