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技术领域

本发明涉及空压机系统，尤其涉及一种车用空压机节能系统及其控制方法，主要适用于提高车用空压机系统能量利用率。

背景技术

车用空压机是柴油发动机的重要附件之一，空压机主要是为制动系统提供压缩空气，目前现有的汽车空压机普遍采用往复活塞式空压机，通过发动机的齿轮系，传动空压机的传动齿轮，使空压机的活塞做往复运动，为制动系统输送压缩空气。随着整车舒适性、经济性的要求日益提高，制动系统越来越复杂，对空压机的排气量需求也越来越大，如空气悬架车架、空气悬浮驾驶室等，用气量增加，空压机的使用背压从原来的0.8Mpa，提升至1.25Mpa，车用空压机的使用条件进一步恶化，空压机的窜油问题日益突出，同时，空压机附件功消耗也增加。因此，降低空压机功耗，减小空压机窜油量，可以增加内燃机输出功、改善油耗，降低机油耗，节能环保。

中国专利申请公布号为CN102729930A，申请公布日为2012年10月17日的发明公开了一种汽车空压机节能增压控制系统，包括空压机增压器、中冷器、涡轮增压器、空压机、空气干燥器和排气制动阀，所述中冷器出气口与发动机进气歧管连接，发动机排气歧管与排气制动阀连接，所述排气制动阀经贮气筒与空压机进气口连接，空压机增压器出气口连接空压机的进气口，所述空压机增压器的自然进气口连接空气滤清器，中冷器的另一出气支路连接空压机增压器的增压进气口，所述中冷器进气口连接涡轮增压器出气口，所述空压机增压器的一控制口连接空气干燥器的进气口，另一控制口连接排气制动阀的进气口，排气制动阀通过一开关阀与贮气筒连接，空气干燥器出气口连接贮气筒的进气口。该发明虽然避免了空压机打气不足的隐患，但是其仍然存在以下缺陷：该发明中空压机卸荷时，将压缩空气排到大气，使得能量白白浪费掉，同时，为提高空压机进气效率，系统增设涡轮增压器，使得低速时发动机功率低、响应性差，油耗增加，进而使得系统成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的能量利用率低，成本高的缺陷与问题，提供一种能量利用率高，成本低的车用空压机节能系统及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种车用空压机节能系统，包括发动机、空气滤清器、空压机，所述空压机的进气口与发动机的出气口、空气滤清器的出气口均气路连接，空压机的出气口经干燥器后与储气筒气路连接，所述空压机的进气口与蓄压器的一端气路连接，空压机的出气口与蓄压器的另一端气路连接。

所述空压机的进气口依次经旁通阀、旁通管路后与蓄压器的出气口气路连接，空压机的出气口依次经转换阀、蓄压管路后与蓄压器的进气口气路连接，空压机的出气口依次经转换阀、干燥器后与储气筒气路连接，所述转换阀为二位三通阀。

所述储气筒上设置有储气筒压力传感器，储气筒压力传感器与整车VCU信号连接，整车VCU与转换阀信号连接。

所述旁通阀为气动膜片弹簧阀。

所述旁通阀为电控蝶阀，旁通阀的控制端与整车VCU信号连接，整车VCU与设置于蓄压器上的蓄压器压力传感器信号连接。

所述蓄压器压力传感器与储气筒压力传感器均为半导体压敏电阻式压力传感器。

所述空压机的进气口经单向阀后与发动机的出气口、空气滤清器的出气口均气路连接。

一种车用空压机节能系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

当发动机驱动空压机的活塞下行时：空气经空气滤清器后进入空压机内；

当发动机驱动空压机的活塞上行时：空压机内的压缩空气经干燥器后进入储气筒中；

当储气筒卸荷时：空压机内的压缩空气排入蓄压器内；

当蓄压器卸荷时：蓄压器内的增压空气进入空压机内。

所述空压机的进气口依次经旁通阀、旁通管路后与蓄压器的出气口气路连接，空压机的出气口依次经转换阀、蓄压管路后与蓄压器的进气口气路连接，空压机的出气口依次经转换阀、干燥器后与储气筒气路连接，所述转换阀为二位三通阀；所述储气筒上设置有储气筒压力传感器，储气筒压力传感器与整车VCU信号连接，整车VCU与转换阀信号连接；所述旁通阀为气动膜片弹簧阀；

所述当储气筒卸荷时，空压机内的压缩空气排入蓄压器内是指：当储气筒需卸荷时，储气筒压力传感器将电信号反馈给整车VCU，整车VCU发出电信号控制转换阀，以使空压机的出气口与蓄压器的进气口之间的气路接通、空压机的出气口与干燥器之间的气路关闭，此时，空压机内的压缩空气依次经转换阀、蓄压电路后排入蓄压器内；所述当蓄压器卸荷时，蓄压器内的增压空气进入空压机内是指：当蓄压器需卸荷时，蓄压器内的增压空气通过旁通管路控制旁通阀接通，此时，蓄压器内的增压空气依次经旁通管路、旁通阀后进入空压机内。

所述空压机的进气口依次经旁通阀、旁通管路后与蓄压器的出气口气路连接，空压机的出气口依次经转换阀、蓄压管路后与蓄压器的进气口气路连接，空压机的出气口依次经转换阀、干燥器后与储气筒气路连接，所述转换阀为二位三通阀；所述储气筒上设置有储气筒压力传感器，储气筒压力传感器与整车VCU信号连接，整车VCU与转换阀信号连接；所述旁通阀为电控蝶阀，旁通阀的控制端与整车VCU信号连接，整车VCU与设置于蓄压器上的蓄压器压力传感器信号连接；

所述当储气筒卸荷时，空压机内的压缩空气排入蓄压器内是指：当储气筒需卸荷时，储气筒压力传感器将电信号反馈给整车VCU，整车VCU发出电信号控制转换阀，以使空压机的出气口与蓄压器的进气口之间的气路接通、空压机的出气口与干燥器之间的气路关闭，此时，空压机内的压缩空气依次经转换阀、蓄压电路后排入蓄压器内；所述当蓄压器卸荷时，蓄压器内的增压空气进入空压机内是指：当蓄压器需卸荷时，蓄压器压力传感器将电信号反馈给整车VCU，整车VCU发出电信号控制旁通阀接通，此时，蓄压器内的增压空气依次经旁通管路、旁通阀后进入空压机内。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、由于本发明一种车用空压机节能系统及其控制方法中空压机的进气口与蓄压器的一端气路连接，空压机的出气口与蓄压器的另一端气路连接，当储气筒卸荷时，空压机内的压缩空气排入蓄压器内，通过蓄压器收集原卸荷时排入大气中的压缩空气，减少能量浪费、能量消耗，有效地提高了能量利用率；蓄压器收集的压缩空气供给空压机，提高空压机的进气密度，从而提高了空压机效率；本设计提高能量利用率、空压机效率均通过蓄压器实现，使得设计成本低。因此，本发明不仅能量利用率高、成本低，而且提高了空压机效率。

2、由于本发明一种车用空压机节能系统及其控制方法中当蓄压器卸荷时，蓄压器内的增压空气进入空压机内，实现车用空压机节能系统自增压进气，提高进气压力，解决因自然进气产生负压造成空压机窜油量大的问题，显著降低窜油量，节约能源，提高了制动系统可靠性。因此，本发明降低了空压机窜油量，节约能源，提高了制动系统可靠性。

3、由于本发明一种车用空压机节能系统及其控制方法中空压机的进气口依次经旁通阀、旁通管路后与蓄压器的出气口气路连接，空压机的出气口依次经转换阀、蓄压管路后与蓄压器的进气口气路连接，空压机的出气口依次经转换阀、干燥器后与储气筒气路连接，储气筒上设置有储气筒压力传感器，储气筒压力传感器与整车VCU信号连接，整车VCU与转换阀信号连接，通过整车VCU控制转换阀，使空压机内的压缩空气进入储气筒或蓄压器，这样的设计不仅不影响系统工作，而且能实现系统自增压进气。因此，本发明不仅不影响系统工作，而且能实现系统自增压进气。

4、由于本发明一种车用空压机节能系统及其控制方法中旁通阀为气动膜片弹簧阀或电控蝶阀，气动膜片弹簧阀、电控蝶阀均能精准接通或关闭旁通管路，这样的设计不仅实现旁通阀控制的自动化，而且提高了系统工作的精准度。因此，本发明不仅自动化程度高，而且工作精准度高。

5、由于本发明一种车用空压机节能系统及其控制方法中空压机的进气口经单向阀后与发动机的出气口、空气滤清器的出气口均气路连接，当蓄压器中增压空气进入空压机时，单向阀能保证增压空气只能进入空压机，不会倒流进入空气滤清器及发动机，提高了系统工作的可靠性。因此，本发明提高了系统工作的可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图（旁通阀为气动膜片弹簧阀）。

图2是本发明的结构示意图（旁通阀为电控蝶阀）。

图中：发动机1、空气滤清器2、空压机3、干燥器4、储气筒5、蓄压器6、转换阀7、蓄压管路8、储气筒压力传感器9、整车VCU10、旁通管路11、旁通阀12、单向阀13、蓄压器压力传感器14。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图2，一种车用空压机节能系统，包括发动机1、空气滤清器2、空压机3，所述空压机3的进气口与发动机1的出气口、空气滤清器2的出气口均气路连接，空压机3的出气口经干燥器4后与储气筒5气路连接，所述空压机3的进气口与蓄压器6的一端气路连接，空压机3的出气口与蓄压器6的另一端气路连接。

所述空压机3的进气口依次经旁通阀12、旁通管路11后与蓄压器6的出气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、蓄压管路8后与蓄压器6的进气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、干燥器4后与储气筒5气路连接，所述转换阀7为二位三通阀。

所述储气筒5上设置有储气筒压力传感器9，储气筒压力传感器9与整车VCU10信号连接，整车VCU10与转换阀7信号连接。

所述旁通阀12为气动膜片弹簧阀。

所述旁通阀12为电控蝶阀，旁通阀12的控制端与整车VCU10信号连接，整车VCU10与设置于蓄压器6上的蓄压器压力传感器14信号连接。

所述蓄压器压力传感器14与储气筒压力传感器9均为半导体压敏电阻式压力传感器。

所述空压机3的进气口经单向阀13后与发动机1的出气口、空气滤清器2的出气口均气路连接。

一种车用空压机节能系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

当发动机1驱动空压机3的活塞下行时：空气经空气滤清器2后进入空压机3内；

当发动机1驱动空压机3的活塞上行时：空压机3内的压缩空气经干燥器4后进入储气筒5中；

当储气筒5卸荷时：空压机3内的压缩空气排入蓄压器6内；

当蓄压器6卸荷时：蓄压器6内的增压空气进入空压机3内。

所述空压机3的进气口依次经旁通阀12、旁通管路11后与蓄压器6的出气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、蓄压管路8后与蓄压器6的进气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、干燥器4后与储气筒5气路连接，所述转换阀7为二位三通阀；所述储气筒5上设置有储气筒压力传感器9，储气筒压力传感器9与整车VCU10信号连接，整车VCU10与转换阀7信号连接；所述旁通阀12为气动膜片弹簧阀；

所述当储气筒5卸荷时，空压机3内的压缩空气排入蓄压器6内是指：当储气筒5需卸荷时，储气筒压力传感器9将电信号反馈给整车VCU10，整车VCU10发出电信号控制转换阀7，以使空压机3的出气口与蓄压器6的进气口之间的气路接通、空压机3的出气口与干燥器4之间的气路关闭，此时，空压机3内的压缩空气依次经转换阀7、蓄压电路8后排入蓄压器6内；所述当蓄压器6卸荷时，蓄压器6内的增压空气进入空压机3内是指：当蓄压器6需卸荷时，蓄压器6内的增压空气通过旁通管路11控制旁通阀12接通，此时，蓄压器6内的增压空气依次经旁通管路11、旁通阀12后进入空压机3内。

所述空压机3的进气口依次经旁通阀12、旁通管路11后与蓄压器6的出气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、蓄压管路8后与蓄压器6的进气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、干燥器4后与储气筒5气路连接，所述转换阀7为二位三通阀；所述储气筒5上设置有储气筒压力传感器9，储气筒压力传感器9与整车VCU10信号连接，整车VCU10与转换阀7信号连接；所述旁通阀12为电控蝶阀，旁通阀12的控制端与整车VCU10信号连接，整车VCU10与设置于蓄压器6上的蓄压器压力传感器14信号连接；

所述当储气筒5卸荷时，空压机3内的压缩空气排入蓄压器6内是指：当储气筒5需卸荷时，储气筒压力传感器9将电信号反馈给整车VCU10，整车VCU10发出电信号控制转换阀7，以使空压机3的出气口与蓄压器6的进气口之间的气路接通、空压机3的出气口与干燥器4之间的气路关闭，此时，空压机3内的压缩空气依次经转换阀7、蓄压电路8后排入蓄压器6内；所述当蓄压器6卸荷时，蓄压器6内的增压空气进入空压机3内是指：当蓄压器6需卸荷时，蓄压器压力传感器14将电信号反馈给整车VCU10，整车VCU10发出电信号控制旁通阀12接通，此时，蓄压器6内的增压空气依次经旁通管路11、旁通阀12后进入空压机3内。

本发明的原理说明如下：

1、参见图1至图2，一种车用空压机节能系统，包括发动机1、空气滤清器2、空压机3，所述空压机3的进气口经单向阀13后与发动机1的出气口、空气滤清器2的出气口均气路连接，空压机3的进气口依次经旁通阀12、旁通管路11后与蓄压器6的出气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、蓄压管路8后与蓄压器6的进气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、干燥器4后与储气筒5气路连接，所述转换阀7为二位三通阀，所述储气筒5上设置有储气筒压力传感器9，储气筒压力传感器9与整车VCU10信号连接，整车VCU10与转换阀7信号连接；工作时，空压机3由发动机1驱动做往复运动，当空压机3的活塞下行时，空压机3处于进气状态，经空气滤清器2后的空气进入空压机3气缸内，当空压机3的活塞上行时，空压机3气缸内的空气被压缩，空压机3处于排气状态，压缩空气经干燥器4后进入储气筒5中；空压机3打气到储气筒5，当储气筒5的压力达到设定值时，储气筒压力传感器9将电信号反馈给整车VCU10，整车VCU10发出电信号控制转换阀7，以使空压机3的出气口与蓄压器6的进气口之间的气路接通、空压机3的出气口与干燥器4之间的气路关闭，此时，空压机3内的压缩空气依次经转换阀7、蓄压电路8后排入蓄压器6内，空压机3向蓄压器6供气，使空压机3卸荷时排入大气的压缩空气储存到蓄压器6内，节约能耗；当蓄压器6的空气压力达到设置压力时，旁通阀12接通，蓄压器6内的增压空气依次经旁通管路11、旁通阀12后进入空压机3内，由于空压机3的进气口经单向阀13后与发动机1的出气口、空气滤清器2的出气口均气路连接，单向阀13保证来自蓄压器6的增压空气只能进入空压机3的进气口，不会倒流进入发动机1及空气滤清器2，从而实现车用空压机节能系统自增压进气，降低窜油量，提高进气效率，实现节能降耗；当蓄压器6的空气压力未达到设置压力时，旁通阀12关闭，空压机3自然进气，不影响工作；当制动系统工作用气后，储气筒5的压力小于设定值时，整车VCU10发出电信号控制转换阀7，以使空压机3的出气口与蓄压器6的进气口之间的气路关闭、空压机3的出气口与干燥器4之间的气路接通，空压机3又开始向储气筒5供气。

现有车用空压机进排气系统，空压机负荷率一般不超过25%，大部分时间属卸荷工况，这部分功耗、能量白白浪费掉了，同时，现有系统中空压机进气为自然进气，在空压机缸内会产生负压，导致空压机润滑油上窜，增加窜油量，造成机油消耗高，空压机进气效率也低。而本设计通过蓄压器6收集空压机3卸荷时排入大气的空气，减少能量浪费；同时，利用蓄压器6的蓄压空气，再供给空压机3进气，实现空压机系统自增压进气，有效提升空压机进气效率，降低空压机窜油量，减少油耗，并提高制动系统可靠性。

2、参见图1，所述空压机3的进气口依次经旁通阀12、旁通管路11后与蓄压器6的出气口气路连接，具体的，所述旁通阀12为气动膜片弹簧阀，所述气动膜片弹簧阀的控制端通过旁通管路11与蓄压器6相连接，所述气动膜片弹簧阀通过蓄压器6内的蓄压空气压力来驱动；工作时，当蓄压器6的空气压力达到内燃机设置压力时，蓄压空气通过旁通管路11控制气动膜片弹簧阀打开，蓄压空气经旁通管路11后进入空压机3，系统中设置有单向阀13，保证来自蓄压器6的增压空气只能进入空压机3进气口，不会倒流进入发动机1及空气滤清器2，从而实现车用空压机节能系统自增压进气，降低窜油量，提高进气效率，实现节能降耗；当蓄压器6的空气压力未达到内燃机设置压力时，旁通阀12为关闭状态，空压机3自然进气，不影响工作。

3、参见图2，所述空压机3的进气口依次经旁通阀12、旁通管路11后与蓄压器6的出气口气路连接，具体的，所述旁通阀12为电控蝶阀，旁通阀12的控制端与整车VCU10信号连接，整车VCU10与设置于蓄压器6上的蓄压器压力传感器14信号连接，所述蓄压器压力传感器14为半导体压敏电阻式压力传感器；蓄压器压力传感器14检测出蓄压器6的压力变化，然后转换成信号电压送至整车VCU10；工作时，蓄压器压力传感器14将蓄压器6的压力反馈到整车VCU10，当压力达到设置需求时，整车VCU10发出电信号控制旁通阀12接通，蓄压空气经旁通管路11后进入空压机3，系统中设置有单向阀13，保证来自蓄压器6的增压空气只能进入空压机3进气口，不会倒流进入发动机1及空气滤清器2，从而实现车用空压机节能系统自增压进气，降低窜油量，提高进气效率，实现节能降耗；当蓄压器6的空气压力未达到设置压力时，旁通阀12关闭，空压机3自然进气，不影响工作。

实施例1：

参见图1至图2，一种车用空压机节能系统，包括发动机1、空气滤清器2、空压机3，所述空压机3的进气口与发动机1的出气口、空气滤清器2的出气口均气路连接，空压机3的出气口经干燥器4后与储气筒5气路连接，所述空压机3的进气口与蓄压器6的一端气路连接，空压机3的出气口与蓄压器6的另一端气路连接。

按上述方案，一种车用空压机节能系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：当发动机1驱动空压机3的活塞下行时：空气经空气滤清器2后进入空压机3内；当发动机1驱动空压机3的活塞上行时：空压机3内的压缩空气经干燥器4后进入储气筒5中；当储气筒5卸荷时：空压机3内的压缩空气排入蓄压器6内；当蓄压器6卸荷时：蓄压器6内的增压空气进入空压机3内。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1至图2，所述空压机3的进气口经单向阀13后与发动机1的出气口、空气滤清器2的出气口均气路连接。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1，所述空压机3的进气口依次经旁通阀12、旁通管路11后与蓄压器6的出气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、蓄压管路8后与蓄压器6的进气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、干燥器4后与储气筒5气路连接，所述转换阀7为二位三通阀；所述储气筒5上设置有储气筒压力传感器9，储气筒压力传感器9与整车VCU10信号连接，整车VCU10与转换阀7信号连接；所述旁通阀12为气动膜片弹簧阀；所述蓄压器压力传感器14与储气筒压力传感器9均为半导体压敏电阻式压力传感器；所述空压机3的进气口经单向阀13后与发动机1的出气口、空气滤清器2的出气口均气路连接；

所述当储气筒5卸荷时，空压机3内的压缩空气排入蓄压器6内是指：当储气筒5需卸荷时，储气筒压力传感器9将电信号反馈给整车VCU10，整车VCU10发出电信号控制转换阀7，以使空压机3的出气口与蓄压器6的进气口之间的气路接通、空压机3的出气口与干燥器4之间的气路关闭，此时，空压机3内的压缩空气依次经转换阀7、蓄压电路8后排入蓄压器6内；所述当蓄压器6卸荷时，蓄压器6内的增压空气进入空压机3内是指：当蓄压器6需卸荷时，蓄压器6内的增压空气通过旁通管路11控制旁通阀12接通，此时，蓄压器6内的增压空气依次经旁通管路11、旁通阀12后进入空压机3内。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图2，所述空压机3的进气口依次经旁通阀12、旁通管路11后与蓄压器6的出气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、蓄压管路8后与蓄压器6的进气口气路连接，空压机3的出气口依次经转换阀7、干燥器4后与储气筒5气路连接，所述转换阀7为二位三通阀；所述储气筒5上设置有储气筒压力传感器9，储气筒压力传感器9与整车VCU10信号连接，整车VCU10与转换阀7信号连接；所述旁通阀12为电控蝶阀，旁通阀12的控制端与整车VCU10信号连接，整车VCU10与设置于蓄压器6上的蓄压器压力传感器14信号连接；所述蓄压器压力传感器14与储气筒压力传感器9均为半导体压敏电阻式压力传感器；所述空压机3的进气口经单向阀13后与发动机1的出气口、空气滤清器2的出气口均气路连接；

所述当储气筒5卸荷时，空压机3内的压缩空气排入蓄压器6内是指：当储气筒5需卸荷时，储气筒压力传感器9将电信号反馈给整车VCU10，整车VCU10发出电信号控制转换阀7，以使空压机3的出气口与蓄压器6的进气口之间的气路接通、空压机3的出气口与干燥器4之间的气路关闭，此时，空压机3内的压缩空气依次经转换阀7、蓄压电路8后排入蓄压器6内；所述当蓄压器6卸荷时，蓄压器6内的增压空气进入空压机3内是指：当蓄压器6需卸荷时，蓄压器压力传感器14将电信号反馈给整车VCU10，整车VCU10发出电信号控制旁通阀12接通，此时，蓄压器6内的增压空气依次经旁通管路11、旁通阀12后进入空压机3内。