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空压机的故障分析及检测
作者: 郝永明 来源: 汽车与配件杂志 日期: 2007年第52期

随着中国商用车的发展,常规制动系统的技术不断提高以及空气悬架系统在商用车辆领域的用量不断增大,对空压机的要求也越来越高,威伯科公司是世界范围商用车空气制动系统研究和生产制造商,持有最先进的技术,并且在这一领域始终处于领导地位,众所周知商用车是最重要的公路运输工具,无论是大客车或者载货车,准确、可靠的检测方法和检测设备的精度直接关系到产品应用的准确性和车辆的安全性。

空压机工作原理及卸荷方式

空压机通过齿轮或皮带与发动机相连获得驱动力,并与车辆的发动机同时工作。齿轮从发动机获取动力并传递给空压机,带动活塞连杆和曲轴运动,从而开始了进气及压缩的工作过程。进入的气体到达缸头然后进气阀片打开,空气进入到活塞上部缸体的内部空间。这个过程称为“进气”。进气过程结束后,活塞在连杆和曲轴的驱动下内开始压缩吸入的空气,这个过程叫“压缩”,此时进气阀片关闭,排气阀片打开,压缩气体通过缸头的出气口经空气干燥器和四回路保护阀到达贮气筒。然后进气/压缩过程周而复始的进行,直到达到系统的压力为止(例如8.2bar)(图1为空压机的进气行程)。

在系统达到卸荷压力时,空压机随着发动机继续运转,空压机产生的压缩气体通过空气干燥器的调压阀排入大气(排气压力为0bar)。我们称之为空压机的外卸荷。图2为空压机的外卸荷管路图。

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随着产品的革新和升级,威伯科公司推出了带有PR功能的空压机,并且在商用车领域已经大量的使用,PR(Power Reduction)的意思为能量消耗的减少,通过PR控制模片把空压机的进气口分成两部分,空压机在泵气过程中PR控制模片为关闭状态,当制动系统的压力达到卸荷压力时,空气干燥器调压阀的4口输出控制气压,通过空压机的4口,打开空压机的PR控制模片,实现空压机的卸荷,我们通常称之为空压机的内卸荷(图3)。

带有PR功能的空压机,系统应安装1口带有切断阀的空气干燥器,因为带有PR功能的空压机的进气方式为增压进气。在系统达到卸荷压力时,空压机随着发动机继续运转,空压机产生的压缩气体通过PR口排进空压机的进气口。并且在卸荷过程中,空气干燥器的3口没有气体排出。我们称之为空压机的外卸荷。图4为空压机的内卸荷管路图。

空压机常见的故障和检测方法

1.空压机出现不打气或打气慢

在车辆的运行过程中,空压机经常出现不打气或打气慢的情况,通过对大量的此类故障的诊断,发现空压机的进气管偏细或进气管的材料偏软,在运行过程中被扭曲,堵死了空压机吸气。

正常情况下空压机的进气管的要求如下:

(1)管子要直,超度不超过1m,避免过多的配件和管路接头体

(2)管子的内径至少要大于15mm,对于大容量的空压机(大于500CC),则进气管的内径要大于19mm。

(3)对于自然进气的空压机的进气管,要有足够的强度,以免在负压时弯折

(4)空压机进气管的连接位置一定要保证是无油洁净的空气。

(5)空压机进气管和刚体之间的压降不能超过0.05bar。

2.冷却液浸入进气腔

在大量的使用过程中发现空压机的进气腔进入了大量的冷却液,严重影响了空压机的正常工作,造成这种原因可能为空压机的冷却液流量不足,出气管的出气温度过高。造成了缸头与缸盖之间密封垫损坏。通过流量仪测试车辆在运行过程中的冷却液流量及冷却液的温度是否满足空压机的技术要求。

3.空压机的窜油

在汽车制动系统中,空压机泵出的空气含有大量的污染物,比如机油、碳粒、水和水蒸气。在制动管路中,空气干燥器能够吸收掉水和水蒸气。少量的水和水蒸气会进入到制动管路中,但并不影响制动系统的工作性能。但空压机过量的窜油将损坏空气干燥器的干燥性能及制动系统中的其它制动零部件,降低了空气干燥器的干燥效率。并最终使空气干燥器失效。所以对于一个不能正常工作的空压机,即使更换全新的空气干燥器也不能解决根本问题。空压机窜油的主要表现为在空气滤清器及空气干燥器的排气口有大量的机油溢出,另外的表现现象为贮气筒中有大量的油污排出。

可能原因:

①空压机在吸气过程中的吸气阻力过大

②空压机的回油管路受阻

③空压机缸套与活塞及活塞环磨损过大或油环装反、卡滞而润滑油上窜。

④空压机冷却不完全,包括空压机在安装匹配过程中空压机的冷却水流量不足。

⑤发动机的机油压力过高,造成空压机曲轴箱的压力过高,从而造成空压机的窜油。

⑥空压机在车辆的整个运行过程中,工作时间过长,负荷率过高,导致空压机的窜油过大。

负荷率是空压机泵气的时间占整个运行时间的比值。

上述为影响空压机窜油的主要因素,所以在空压机的选型应用过程中,应根据车辆的配置选用相应排量的空压机。并且在选用安装完后,应根据技术条件作技术释放,从而满足客户的要求。负荷率是空压机重要应用参数,如果空压机的负荷率过高,应更换大排量的空压机。随着中国商用车技术的发展和对车辆控制系统要求的不断提高,威伯科公司也引进和购买了更多、更先进的测试设备来满足市场的需求,实现产品应用的本地化。

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威伯科公司的测试设备

空压机是车辆制动系统的重要组成部件,所以安装匹配应满足技术要求。如果不满足上述所提到的技术参数,将带来大量的使用故障,所以需要专业测试设备检测和相关的分析软件进行分析和测试,威伯科公司目前使用的测试设备为能够同时采集8个温度参数、10~16个压力参数、8个脉冲的转速信号及空压机的冷却水流量等等的数据采集器。

空压机窜油的试管测试方法

试管测试方法是车辆行驶一段时间后,对空压机窜油情况的测试,是一种非常方便的测试方式。试管测试方法是通过采样泵,采集空压机打出的气体。由于压缩气体中含有机油、水等污染物,而试管中含有相关的化学反应物质。所以通过化学反应实现对空压机窜油的测试。在测试之前首先检查测试设备装置是否含有油污,如果含有油污应经过清洗之后再进行测试,如果没有清洗将影响测试结果。

测试步骤:

①断开空压机的出气管,然后车辆在静止的情况下启动空压机,直到发动机的温度达到正常的工作状态。

②关闭发动机,连接空压机和控制装置之间的气管,打开控制装置的节流阀门。启动发动机,并使发动机保持在2000r/min左右运转,同时调整控制装置的节流阀使气压达到车辆的系统工作压力。

③发动机在2000r/min左右运转>10分钟后,连接测试试管和采样泵。并调整采样泵到初始位置(0位置)

④促动采样泵25次或100次(根据窜油的轻重决定)

⑤取下测试试管,并跟对比卡片进行对比,得出测试结果。

系统的连接图见图5。

威伯科公司的新技术

1.PR(Power Reduction)功能

随着空压机产品和技术的更新,威伯科公司研究出带有很多特殊功能的空压机,合理的解决了空压机在运行过程窜油过大及空压机的出气温度过高等问题。带有PR(Power Reduction)功能的空压机能够减少空压机窜油及发动机的功率损失。因为自然吸气的空压机在吸气过程中,空压机活塞上部分空间的压力为负压,但是空压机曲轴箱里的机油压力为正压,所以这种情况下,曲轴箱里的油会通过密封环进入到制动管路中,增加了空压机的窜油量。但对于带有PR功能的空压机,空压机的进气方式为增压进气,空压机在吸气过程中平均压力为正压力,所以避免了因为压力不同引起的空压机窜油。另外由于空压机的进气为增压进气,提高了空压机的泵气速度,从而减少了空压机的负荷率。

2.TR(Temperature Reduction)功能

TR功能是通过在空压机的缸头上增加一个冷却水道,像迷宫一样的装置来实现降低空压机的出气温度的。由于空压机出气温度的降低,从而减少了空压机在运行过程中的积炭,并减少了冷却管路,使管路的布置更合理、更容易。

(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:elizabeth)

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