汽车车载空气动力源多功能装置的研制.pdf

设计研究 汽 实，时 j 技 术 UT O MO BI L E PP I I E D TE C t t NO I OG Y 2 0 l 5 if - 第9 期 20】5 NO．9 1 0 ． 1 6 6 3 8 ／ j ． c n k i ． 1 6 7 1 7 9 8 8 ． 2 0 1 5 ． 0 9 ． 0 2 4 汽车车载空气动力源多功能装置的研制 张 明国 ，王华平 I ．湖北文理学院汽车零部件制造装备数字化湖北省协同创新中心，湖北 襄阳 4 4 1 0 5 3 ； 2 ． 神龙汽车有限公司襄阳工厂，湖北 襄阳 4 4 1 0 0 4 摘 要为了改善汽车室内环境和方便汽车驾驶人驾驶生活 与驾驶相关的活动 ，以车载空气动力源提供高、低压 力的冷、热压缩空气，以解决汽车的汽车挡风玻璃、车窗玻璃挂雾的高效清除、倒车镜除雾、车内吹尘、吸尘、洗 车、降湿、通风、高海拔行车车内增压、汽车意外水中遇险应急逃生装备和为小型气动随车工具提供压力气源、轮 胎补充气、配用气动千斤项快捷更换汽车备胎的等问题，形成汽车车载空气动力源多功能装置。 关键词 汽车室内环境 ；高低压空气 ；冷热压缩空气 ；汽车车载空气动力源多功能装置 中图分类号T B 4 7 2 文献标志码A 文章编号1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 5 0 9 - 7 0 0 3 The De v e l o pm e n t o f t he Au t o mo t i v e Ve hi c l e Ai r Po we r M ul t i - f u nc t i o n De v i c e s Zha n g M i n g g u o ， W a n g Hu a pi n g 2 1 ． H u b e i Un i v e r s i t y o f Ar t s a n d S c i e n c e T h e C o l l a b o r a t i v e I n n o v a t i o n C e n t e r o f Hu b e i P r o v i n c e f o r Au t o Pa r t s M an u f a c t u r i n g E q u i p me n t Di g i t i z a t i o n ， Hu b e i Xi a n g y a n g 4 4 1 0 5 3 ； 2．Xi a n g y a n g f a c t o r y S h e n l o n g a u t o mo b i l e Co ． ， L t d ． ， Hu b e i Xi a n g y a ng 4 41 0 0 4 Ab s t r a c t I n o r d e r to i mp r o v e t h e i n d o o r e n v i r o n me n t a n d c o n v e n i e n t c a r d r i v e r s a c ti v i t i e s a s s o c i a t e d 、 v i t b d r i v i n g ， d r i fin g l i f e i n v e h i c l e a i r p o we r s o u r c e m h i 曲 and l o w p r e s s u r e o f the c o mp r e s s e d a i r , a n d c o l d a n d h o t c o mp r e s s a i r , i n o r d e r t o s o l v e t h e c a r wi n d s h i e l d ， wi n d o w g l a s s h a n g i n g fog e f fi c i e nt r e mo v a l ， t h e mi r r o r d e fog g i n g ， d u s t i n g ， v a c u u mi n g ， wa s h i n g t h e c a r ,i n s i d e t h e c a r d r o p we t ，v e n t i l a t i o n，h i g h a l t i tud e b o o s t e r d r i v i n g t h e c a r ,c a r a c c i d e n t wa t e r d i s t r e s s e me r g e n c y e v a c u a ti o n e q u i p me n t a n d for s ma l l p n e um a t i c a c c e s s o ry t o o l s p r o v i d e p r e s s ure a i r s u p p l y , ma k e u p ， w i t h p n e u ma t i c j a c k q u i c k r e p l a c e me n t t y r e s a u t o mo b i l e s p a r e t i r e ， a u t o v e h i c l e a i r p o we r mu l t i f u n c t i o n d e v i c e s ． Ke y wo r d s t h e e a r i nd o o r e n v i r o n m e n t ；Hi g h a n d l o w p r e s s u r e a i r ；Co l d a n d h o t c o mp r e s s e d a i r ；Au t o v e h i c l e a i r po we r mu l ti - f u n c t i o n d e v i c e s C L C N0． T B 4 7 2 D o c u me n t Co d e A A r t i c l e I D 1 6 7 1 ． 7 9 8 8 2 0 1 5 0 9 7 0 ． 0 3 引言 随着汽车走进千家万户，汽车也走进了人们生活的方方 面面，汽车室内环境也越来越受到更多的关注。改善汽车室 内环境和方便汽车驾驶人驾驶生活 与驾驶相关的活动 ， 成 为汽车行业专家、同行 目前研究的课题方向之一。因此，笔 者以车载空气动力源提供高、低压力的冷、热压缩空气，来 解决汽车的汽车挡风玻璃、车窗玻璃挂雾的高效清除、倒车 镜除雾、车内吹尘、吸尘、洗车、降湿、通风、高海拔行车 车内增压[ ” 、汽车意外水中遇险应急逃生装备和为小型气动 随车工具提供压力气源、轮胎补充气、配用气动千斤顶快捷 更换汽车备胎的等问题。 1 、 汽车室内环境问题和影响汽车驾驶人驾驶生活 的情况 尊 ． 曼 ，。 就 职 三 理 制 造 装 备 数 字 在 雨 天 、 雪 天 、 尘 雾 天 等 天 气 下 关 闭 车 门 窗 ， 车 内 形 成 化 湖 北 省 协 同 创 新 中 心 。研究方向汽车零部件设计。 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 1 汽 车实用技 术 2 0 1 5 年第 9 期 一 个相对封闭的环境，当室内与室外环境温度有一定温差， 室内达到一定湿度，在车窗和挡风玻璃内面形成一层薄雾， 阻挡驾驶员和车内乘员的视线。在以上天气下，车外能见度 低，再加上车窗和挡风玻璃的薄雾的阻挡，严重影响行车安 全和造成乘坐的不舒适；在潮湿的天气车内湿度大、不通风 也会影响乘坐的舒适性。目前普遍汽车采用汽车空调冷风、 热风吹前挡风玻璃，用电加热后挡风玻璃，除雾除霜效果不 佳；没有车窗除霜、除雾装置；同时后视镜挂雾、挂霜，影 响行车安全[ 2 1 ；高海拔地区行车车内驾驶员和乘员高原缺 氧 。由于车 内空间有限及车 内设施的布置紧凑，一些角落灰 尘难以清除，并且阴暗潮湿，容易滋生细菌，形成霉，变I ， 影响车内环境卫生。一般情况下车内灰尘和潮湿只有在专门 的汽车装饰美容店里才能做彻底地清理，不方便平常卫生保 沽 。在如 7 2 1 北京特大暴雨事件类似的情况下，汽车 意外 水中遇险，缺少应急逃生装备；驾驶人在家或者在野外洗车 很不方便；另外，当行车途中遇车轮胎漏气时，采用车上现 有随车设备或工具充气和更换备胎很不方便。以上 几个 方面 给驾驶人的驾驶生活带来诸多不便。 2 、 当前汽车室内环境和影响汽车驾驶人驾驶生活 问题解决 2 ． 1本装置 的设计 2 ． 1 ． 1本装置设计理念 解决以上问题，保证行车安全和乘坐的舒适，方便汽车 车内的卫生清扫和汽车简单的维护，本装置通过设计一种汽 车车载空气动力源多功能装置，用一个直流电动气泵从车内 空调内循环进风 口或车外 空调外循环进风口泵送空 气到储气罐，储存一定压力 分高压和低压和容量的压缩 空气， 通过气液分离器干燥后送至电加热器 有选择地加热 ， 通过各气路电磁阀控制送至前挡风玻璃、各车窗除霜口和多 功能压缩空气快速接头。对于多功能压缩空气快速接头可以 有选择地通过气管接轮胎充气表、吹尘枪、吸尘器、除湿软 管 、室 内加压软管 、气动千斤项和气动工具 ，从而完成前后 挡风玻璃、后视镜和车门玻璃除霜；车内降湿、通风和高海 拔行车车内增压车内便捷除尘、吸尘、干燥杀菌；轮胎安 全便捷换胎充气问题和小型气动随车工具的便捷使用等多项 功能。见图 1 。 、、 一 一 芒 一 ～ 半f i 星 三 ． 1 l 兰 三 J r _ 一 _ 暑 芝 三 一 L。_ ． 0、 l f一 ⋯ 0 图 1 汽车车载空气动力源多功能装 置示意图 1 ． 外 部滤清器 ；2 ． 内滤清器 ；3 ． 夕 循环 电磁阀 ；4 _ f 氐 压力 开关 常闭 ；5 ． 电动气泵；6 ． 高压力开关 常闭 ；7 ． 气液分 离器 ；8 ． 储气罐 ；9 ． 内循环 电磁 阀1 0 ． 放水 电磁 阀 1 ；1 1 ． 放 水 电磁 阀 2 ；1 2 ． 电加热器 ；1 3 ． 温控开关；1 4 ． 压缩 空气快速接 头；1 5 ． 车窗除霜电磁阀；1 6 ． 空气量孔；1 7 ． 至主驾驶侧车窗 玻璃；l 8 ． 至副驾驶侧车窗玻璃；l 9 ． 至左后侧车窗玻璃；2 O ． 至右后车窗玻璃；2 1 ． 至后挡风玻璃；2 2 ． 前挡风玻璃；2 3 ． 左 右后视镜 2 4 ． 前挡风玻璃除霜电磁阀； 2 5 ． 通过快速接头接轮 胎充气表； 2 6 ． 通过快速接头接充气软管； 2 7 ． 通过快速接头接 洗尘器 ； 2 8 ． 通过快速接头接气动千斤顶、气动工具 ；2 9 ． 通过 快速接头接除湿软；3 0 ． 第一分气管；3 1 ． 第二分气管 3 2 ． 第三 分气管 。 2 ． 1 ．2本装置的技术方案 在汽车上加装一个直流 电动气泵 、一个储气罐 、一个气 液分离器、一个电加热器，完成空气的压缩、储存、干燥和 加热 根据不 同功能要求有选择地进行加热 ，以此为主体 ， 再通过气管和控制气路电磁阀，有选择地使压缩热空气送至 前挡风玻璃、倒车镜、各车窗的除霜口进行除霜；通过多功 能压缩空气快速接头接不同的随车工具， 完成车内便捷除尘、 吸尘、干燥杀菌；轮胎安全便捷换胎充气 问题和小型气动随 车工具的便捷使用等多项功能如图 1 。 2 ． 1 ． 3本装 置的具体 实施方案 在发动机仓中，直流电动气泵 5 空气压缩一 储气罐 8 空气储存一 储气罐上安装高低压压力开关 4 、6 ，按照不同 功能需要控制气泵，以控制储气罐 8气压储气罐上安装放 水电磁阀控制储气罐放水一气液分离器 7 空气干燥，气 液分离器上安装放水电磁阀控制气液分离器放水 ， 通过气管 送到驾驶室内仪表盘下空调风箱处电加热器 1 2 空气加热一 根据 不同功能要求 有选择地进行加热 ， 电加热器 出 口处 安装 温控开关控制加热器的加热温度。再通过第一、第二、第三 分气管 3 O 、3 1 、3 2分三条主气路1 、到车窗除霜电磁阀控 制的 5条分气路分别至①主驾驶侧车窗玻璃上部的除霜 口 1 7 ；②副驾驶侧车窗玻璃上部的除霜口 1 8 ；③左后车窗玻璃 上部的除霜 口1 9 ； ④右后车窗玻璃上部的除霜 口2 0 ； ⑤后挡 风玻璃上部的除霜 口 2 1 ，5条分气路都有空气量孔控制通气 量； 2 、到前挡风玻璃除霜电磁阀控制的 2条气路分别至① 前挡风玻璃上部的除霜口2 2 ②左右倒车镜除霜口2 3 ，2条 分气路都有空气量孔控制通气量；3 、 到驾驶室内副驾驶侧储 物箱 附近面板处布置 的快速压缩空气接头 1 4 ， 随车工具增配 轮胎充气表 、吹尘枪 、吸尘器 、除湿软管 、室 内加压软管 、 气动千斤顶、简易气动工具和相应空气软管。 2 ． 2 本装置工作过程 本装置各功能操作工作过程，见图2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 l 5 年第 9 期 张明国 等汽车车载空气动力源多功能装置的研制 7 2 上 ” 图 2 汽车车载 空气 动力源多功 能装置控制电路图 1 ． 点火开关；2 ． 电动气泵开关；3 ． 除霜、气动转换开关； 4 ． 电加热器开 关；5 - 温控开关 ；6 - 压力开关1 低压 ；7 ． 压 力开关 高压 ；8 - 电加热器保险； 9 ． 电加热器继电器；1 0 ． 电加热器；1 1 - 装置主继电器；1 2 ． 装置主保险 3 ；1 3 ． 电动气 泵保险；l 4 ． 电动气泵继电器；l 5 ． 电动气泵；1 6 ． 蓄 电池；1 7 ． 前挡风玻璃除霜电磁阀 1 8 ． 前挡风玻璃除霜开关；1 9 ． 车窗 除霜电磁阀；2 O ． 车窗除霜开关；2 1 _ 夕 循环电磁阀；2 2 ． ． 内外 循环转换开关2 3 ． 内循环电磁阀2 4 一 放水电磁阀 1 ；2 5 ． 放 水 电磁 阀 2 ；2 6 ． 放水开关 ；2 7 ． 搭铁 。 2 ． 2 ． 1除霜 发动机工作状态下打开电动气泵开关 2 ，将除霜【 4 】 、气 动转换开关 3打至除霜位置，通过低压开关 6控制储气罐气 压处于低压状态，打开电加热器开关 4 ，将内外循环转换开 关 3打至内循环位置。若对前挡风玻璃和后视镜除霜，打开 前挡风玻璃除霜开关 1 8 ， 通过前挡风玻璃除霜口和后视镜除 霜 口吹出的热气除霜；若对各车窗和后挡风玻璃除霜[ 5 】 ，打 开车窗除霜开关 2 O ， 通过后挡风玻璃除霜口和各车窗除霜口 吹出的热气除霜。 2 ． 2 ． 2轮胎 充气 发动机工作状态下打开电动气泵开关 2 ，将除霜、气动 转换开关 3打至气动位置，通过低压开关控制储气罐气压处 于高压状态，将内外循环转换开关 3打至外循环位置。关闭 电加热器开关 4 ，通过压缩空气快速接头接轮胎充气表。 2．2 - 3 除 尘 发动机工作状态下打开电动气泵开关 2 ，将除霜、气动 转换开关 3打至气动位置，通过低压开关控制储气罐气压处 于高压状态，将内外循环转换开关 3打至外循环位置。关闭 电加热器开关 4 ，通过压缩空气快速接头接吹尘枪。 2．2 ． 4 吸 尘 发动机工作状态下打开电动气泵开关 2 ，将除霜、气动 转换开关 3打至气动位置，通过低压开关控制储气罐气压处 于高压状态，将内外循环转换开关 3打至外循环位置。关闭 电加热器 开关 4 ，通 过压缩 空气快速接头接简易吸尘器 。 2 ． 2 ． 5轮胎安全便捷换胎和使 用简易气动工具 发动机工作状态下打开电动气泵开关 2 ，将除霜、气动 转 换开关 3打至气动位置，通过低压开关控制储气罐气压处 于高压状态，将内外循环转换开关 3打至外循环位置。关闭 电加热器开关 4 ，通过压缩空气快速接头接气动千斤顶和简 易气动 工具。 2 ． 2 ． 6干燥杀 菌 发动机工作状态下打开电动气泵开关 2 ，将除霜、气动 转 换开关 3打至除霜位置 ，通过低压开关控制储气罐气压处 于低压状态，打开电加热器开关 4 ，将内外循环转换开关 2 2 打至内循环位置。通过压缩空气快速接头接除湿软管。 2 ． 2 ． 7 高海拔行 车车 内增压 动机工作状态下打开电动气泵开关 2 ，将除霜、气动转 换开关 3打至除霜位置，通过低压开关控制储气罐气压处于 低压状态， 将内外循环转换开 2 2打至外循环位置。 关闭电加 热器开关 4 ，通过压缩空气快速接头接增压软管。 2 ． 2 ． 8汽车水中意外遇险应急逃生 通过压缩空气快速接头接救生气囊，利用储气罐储存的 压缩空气对 救生气囊充气 平时作为游泳装备 。 3 、结论 本装置属于可用于普遍汽车上的一种多功能辅助装置， 大大改善车内环境和方便驾驶人的驾驶生活，具有很广泛的 使用价值，因此具有广大潜在的市场需求，配套车上，可以 增加汽车商品的附件值，增加汽车卖点，使汽车在销售市场 的竞争中，增加销售份额。同时可以带动相关零配件的生产 和加工，拉动就业，提高经济效益和带来社会效益。 参考文献 [ 1 】冀旺年． 汽车空调构造E M] ． 北京 电子工业 出版社，2 0 1 0 1 6 ． [ 2 】古永棋． 汽车 电器及 电子设备[ M】 ． 重庆 重庆大学出版社，2 0 1 h 1 8 1 ． [ 3 ]冀旺年．汽车车身电气设备系统及附属电气设备[ M] ． 北京 电子工 业 出版社， 2 0 0 9 1 6 3 ． [ 4 】张 明 国， 游 光师 ． 汽 车 电气 设 备与 维修 [ M] ． 北 京 机械 工 业 出版 社， 2 0 1 2 2 3 6 ． 【 5 ]孙仁 云 ， 付 百 学． 汽车 电气 与 电子技 术[ M】 ． 北 京 机 械 工业 出版 社． 2 0 1 1 1 4 3 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m