空气管理系统及其控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及离合式空压机技术领域，具体地说，涉及空气管理系统及其控制方法和控制装置。

背景技术

车辆的空气管理系统主要由空气压缩机和空气处理单元组成。传统空气压缩机的启停，由空气处理单元的卸荷阀根据气压信号控制管路通断来实现。卸荷阀是一种机械弹簧结构，随着使用，其作用压力会不断衰减，导致其对气压信号的响应变慢，不仅影响对空气压缩机的控制，而且不利于整车节能。

在离合式空压机中，离合器的分离和接合对响应时间的要求较高，响应慢会影响离合器的寿命。采用机械弹簧结构的卸荷阀，已然无法满足离合式空压机的控制要求。

需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供一种空气管理系统及其控制方法和控制装置，去掉空气处理单元的机械弹簧结构的卸荷阀，由电气开关和电磁阀来控制离合式空压机的离合器的接合和脱开以及空气处理单元的排气阀的打开和关闭，如此克服通过气压信号控制机械弹簧结构的卸荷阀而导致响应慢的问题，不仅实现对空气管理系统的高效和稳定控制，而且降低整车成本。

根据本发明的一个方面，提供一种空气管理系统，包括依次连接的离合式空压机、空气处理单元和储气筒，其中，所述空气处理单元不带卸荷阀，所述空气管理系统还包括：电磁阀，通过第一通道将所述储气筒连通所述离合式空压机的第一控制口及所述空气处理单元的第二控制口，并通过第二通道将所述第一控制口及所述第二控制口连通大气；电气开关，接在所述电磁阀的通电回路中，并与所述储气筒连接；当所述储气筒的气压高于第一阈值，所述电气开关闭合，所述第一通道导通且所述第二通道截止，以使所述离合式空压机的离合器脱开且所述空气处理单元的排气阀打开；当所述储气筒的气压低于第二阈值，所述电气开关断开，所述第二通道导通且所述第一通道截止，以使所述离合式空压机的离合器接合且所述空气处理单元的排气阀关闭。

在一些实施例中，所述空气管理系统还包括电子控制单元，所述电子控制单元被构造成控制所述电气开关的闭合与断开。

在一些实施例中，所述电气开关为压力开关，所述空气管理系统还包括压力传感器，所述压力开关通过所述压力传感器连接所述储气筒，所述储气筒的气压由所述压力传感器检测。

在一些实施例中，所述压力传感器通过电子控制单元与所述压力开关连接。

在一些实施例中，所述电子控制单元中存储有所述第一阈值和/或所述第二阈值的对应不同工况的不同值。

在一些实施例中，所述压力传感器与所述储气筒连接，和/或，所述压力传感器集成于所述空气处理单元。

在一些实施例中，所述空气处理单元带反吹阀，所述储气筒依次经所述反吹阀和所述空气处理单元的干燥筒连接所述空气处理单元的排气口，形成第一反吹气路；所述第一反吹气路在所述第一通道导通的情况下导通。

在一些实施例中，所述空气处理单元不带反吹阀，所述空气管理系统还包括：反吹筒，经所述空气处理单元的干燥筒连接所述空气处理单元的排气口，形成第二反吹气路；所述第二反吹气路在所述第一通道导通的情况下导通。

根据本发明的又一个方面，提供一种空气管理系统的控制方法，用于控制如上述任意实施例所述的空气管理系统，包括：实时监测储气筒的气压；当所述储气筒的气压高于第一阈值，控制所述电气开关闭合，使所述第一通道导通且所述第二通道截止，以使所述离合式空压机的离合器脱开且所述空气处理单元的排气阀打开；当所述储气筒的气压低于第二阈值，控制所述电气开关断开，使所述第二通道导通且所述第一通道截止，以使所述离合式空压机的离合器接合且所述空气处理单元的排气阀关闭。

在一些实施例中，所述控制方法还包括：根据当前工况，调节所述第一阈值和/或所述第二阈值的值。

根据本发明的又一个方面，提供一种空气管理系统的控制装置，所述控制装置用于实现如上述任意实施例所述的控制方法。

本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：

本发明去掉空气处理单元的机械弹簧结构的卸荷阀，通过电气开关的闭合和断开控制电磁阀的通道的导通和截止，来控制离合式空压机的离合器的接合和脱开以及空气处理单元的排气阀的打开和关闭；

具体地，当电磁阀的第一通道导通，第一控制口增压，使离合式空压机的离合器脱开、离合式空压机卸荷，且第二控制口增压，使空气处理单元的排气阀打开、将离合式空压机与空气处理单元之间的管路泄压以防止离合式空压机带载启动；当电磁阀的第二通道导通，第一控制口泄压，使离合式空压机的离合器接合、离合式空压机打气，且第二控制口泄压，使空气处理单元的排气阀关闭、实现离合式空压机打气和空气管理系统增压；

如此，克服通过气压信号和机械弹簧结构的卸荷阀进行控制而导致响应慢的问题，不仅实现对空气管理系统的高效和稳定控制，而且因简化了空气处理单元的机械结构而降低整车成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明实施例中一种空气管理系统的架构示意图；

图2示出现有的空气处理单元的一种局部分解结构示意图；

图3示出本发明实施例中一种空气处理单元的结构示意图；

图4示出本发明实施例中又一种空气管理系统的架构示意图；

图5示出现有的空气处理单元的又一种局部分解结构示意图；

图6示出本发明实施例中又一种空气处理单元的结构示意图；

图7示出现有的空气处理单元的气路连接示意图；

图8示出本发明实施例中一种空气处理单元的气路连接示意图；

图9示出本发明实施例中空气管理系统的控制方法的步骤示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使本发明全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

具体描述时使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。在本发明的描述中，当说某器件与另一器件“连接”时，不仅包括直接连接的情形，也包括通过其它元件间接连接的情形。此外，附图中所示的流程仅是示例性说明，不是必须包括所有的步骤。例如，有的步骤可以分解，有的步骤可以合并或部分合并，且实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

图1示出本发明实施例中一种空气管理系统的架构，参照图1所示，本发明实施例提供的空气管理系统，包括：

依次连接的离合式空压机10、空气处理单元20和储气筒30，其中，空气处理单元20不带卸荷阀；

电磁阀40，通过第一通道P1将储气筒30连通离合式空压机10的第一控制口100及空气处理单元20的第二控制口200，并通过第二通道P2将第一控制口100及第二控制口200连通大气；

电气开关50，接在电磁阀40的通电回路P3中，并与储气筒30连接；

当储气筒30的气压高于第一阈值，电气开关50闭合，第一通道P1导通且第二通道P2截止，以使离合式空压机10的离合器脱开且空气处理单元20的排气阀打开；

当储气筒30的气压低于第二阈值，电气开关50断开，第二通道P2导通且第一通道P1截止，以使离合式空压机10的离合器接合且空气处理单元20的排气阀关闭。

储气筒30的数量可以是一个或多个，而不以图1所示的为限。电磁阀40可通过其进气接口410与一个或多个储气筒30相连，通过其出气接口420与第一控制口100及第二控制口200相连，并通过排气接口430连通大气。其中，进气接口410与出气接口420之间形成第一通道P1，出气接口420与排气接口430之间形成第二通道P2。电磁阀40可以选择直通式电磁阀，以具有更快的响应速度。

空气处理单元20可以是传统空气处理单元APU(干燥器+回路保护阀)以及紧凑型空气处理单元CAPU中的任一种。

电气开关50可以在来自车辆的控制器，例如电子控制单元ECU的电信号的控制下闭合和断开，以控制电磁阀40的通电回路P3的通断，进而控制第一通道P1和第二通道P2的导通和截止。

上述空气管理系统，通过电气开关50接在电磁阀40的通电回路P3中，并与储气筒30连接，能够根据储气筒30的气压控制第一通道P1和第二通道P2的导通和截止。第一阈值是卸荷压力阈值。当储气筒30的气压高于第一阈值，电气开关50闭合以使第一通道P1导通，从而储气筒30的气体可以到达离合式空压机10的第一控制口100和空气处理单元20的第二控制口200以使两者增压，此时离合式空压机10将脱开且空气处理单元20会泄压，没有气体被打到储气筒30。第二阈值是打气压力阈值。当储气筒30的气压低于第二阈值，电气开关50断开以使第二通道P2导通，从而第一控制口100和第二控制口200的气体排到大气，此时离合式空压机10将接合且空气处理单元20的排气阀关闭，离合式空压机10将空气经由空气处理单元20打到储气筒30中。

图2示出现有的空气处理单元的一种局部分解结构，图3示出本发明实施例中一种空气处理单元的结构，结合图2和图3所示：现有的空气处理单元(图2中用20’标示)采用机械弹簧结构的卸荷阀91，卸荷阀91根据气压信号控制管路通断，以实现对空压机的卸荷控制；本发明去掉空气处理单元20的卸荷阀(见图3中虚线打×位置)，不仅能够省去结构复杂的卸荷阀，以降低制造成本和整车成本，还能实现高效和稳定的控制。

具体来说，结合图1至图3所示，本发明去掉空气处理单元20的机械弹簧结构的卸荷阀，通过电气开关50的闭合和断开控制电磁阀40的通道的导通和截止，来控制离合式空压机10的离合器的接合和脱开以及空气处理单元20的排气阀的打开和关闭。当电磁阀40的第一通道P1导通，第一控制口100增压，使离合式空压机10的离合器脱开、离合式空压机10卸荷，且第二控制口200增压，使空气处理单元20的排气阀打开、将离合式空压机10与空气处理单元20之间的管路泄压以防止离合式空压机10带载启动；当电磁阀40的第二通道P2导通，第一控制口100泄压，使离合式空压机10的离合器接合、离合式空压机10打气，且第二控制口200泄压，使空气处理单元20的排气阀关闭、实现离合式空压机10打气和空气管理系统增压。如此，克服通过气压信号和机械弹簧结构的卸荷阀进行控制而导致响应慢的问题，不仅实现对空气管理系统的高效和稳定控制，而且因简化了空气处理单元20的机械结构而降低整车成本。

继续参照图1所示，在一些实施例中，空气管理系统还包括电子控制单元ECU，电子控制单元ECU被构造成控制电气开关50的闭合与断开。通过电子控制单元ECU发出电信号来控制电气开关50的闭合与断开，进而控制电磁阀40的第一通道P1或第二通道P2导通，能够避免通过气压信号和机械弹簧结构的卸荷阀进行控制而导致响应慢的问题。

在一些实施例中，电气开关50为压力开关，空气管理系统还包括压力传感器PS，压力开关通过压力传感器PS连接储气筒30，储气筒30的气压由压力传感器PS检测。

压力传感器PS可与储气筒30连接，和/或，压力传感器PS可集成于空气处理单元20。

当压力传感器PS检测到的压力值高于第一阈值，压力开关闭合，以使电磁阀40的第一通道P1导通，此时第一控制口100的压力上升，使离合式空压机10的离合器脱开，从而离合式空压机10进入卸荷状态；同时，第二控制口200的压力上升，使空气处理单元20的排气阀打开，则离合式空压机10与空气处理单元20之间的压力得以通过空气处理单元20的排气口230释放，避免离合式空压机10带载启动。当压力传感器PS检测到的压力值低于第二阈值，压力开关断开，则离合式空压机10的离合器闭合，离合式空压机10进入打气状态；同时，空气处理单元20的排气阀关闭，以实现空气管理系统增压。

继续参照图1所示，在一些实施例中，压力传感器PS通过电子控制单元ECU与压力开关连接。图1中，虚线连接线示意出电信号，细实线连接线示意出气路，加粗实线连接线示意出气动控制信号。

当电子控制单元ECU通过压力传感器PS检测到储气筒30的气压，也即空气管理系统的系统压力高于第一阈值，可以通过电信号快速控制压力开关闭合，使电磁阀40通电。当电子控制单元ECU通过压力传感器PS检测到空气管理系统的系统压力低于第二阈值，可以通过电信号快速控制压力开关断开，使电磁阀40断电。如此，通过压力传感器PS的气压检测和电子控制单元ECU的电信号实现对压力开关的控制，无机械弹簧结构，避免机械弹簧结构因压力衰减导致响应慢的问题。

进一步地，在一些实施例中，电子控制单元ECU中存储有第一阈值和/或第二阈值的对应不同工况的不同值。所说的不同工况，可以是指不同的车型，也可以是指不同的路况。具体地，可通过电子控制单元ECU根据不同的车型(由车辆出厂参数决定)设定不同的第一阈值和/或第二阈值，以在硬件不变的情况下，满足更多车型的需求，从而减低整车成本。电子控制单元ECU也可根据不同的路况(由车辆的传感模块获取)实时地调整第一阈值和/或第二阈值，以使离合式空压机10的运行状态匹配车辆行驶情况，实现降低整车能耗。或者，也可提前设定对应不同路况的不同第一阈值和/或第二阈值，存储在电子控制单元ECU中。

图4示出本发明实施例中又一种空气管理系统的架构，图5示出现有的空气处理单元的又一种局部分解结构，图6示出本发明实施例中又一种空气处理单元的结构，结合图1、图4至图6所示：在一些实施例中，空气处理单元20具有反吹阀92，储气筒30依次经反吹阀92和空气处理单元20的干燥筒24连接空气处理单元20的排气口230，形成第一反吹气路P4a；第一反吹气路P4a在第一通道P1导通的情况下导通，以使空气处理单元20进入反吹再生状态；在一些实施例中，空气处理单元20不带反吹阀92，空气管理系统还包括：反吹筒60，经空气处理单元20的干燥筒24连接空气处理单元20的排气口230，形成第二反吹气路P4b；第二反吹气路P4b在第一通道P1导通的情况下导通，以使空气处理单元20进入反吹再生状态。

干燥筒24能够过滤油、水，对离合式空压机10产生的压缩空气进行洁净处理后输送至储气筒30及车辆的制动气路等需要压缩空气的部位。通过储气筒30或反吹筒60向干燥筒24吹气，能够将干燥筒24内吸附的油、水排走，使干燥筒24再生，避免饱和。

现有的空气处理单元(图5中用20’标示)采用结构复杂的反吹阀92。本发明中，在省去现有的空气处理单元的卸荷阀91的基础上，还可以省去反吹阀(见图6中虚线打×位置)，能够进一步降低空气处理单元20的制造成本和整车成本，此外还能够减少不必要的压缩空气消耗，仅在第一通道P1导通时反吹通道导通，当卸荷结束则反吹结束，卸荷时间还能由电子控制单元ECU根据整车相关信息调整，实现根据需要智能再生，减少不必要的压缩空气消耗，实现整车节能。

图7示出现有的空气处理单元的气路连接结构，图8示出本发明实施例中一种空气处理单元的气路连接结构；结合图1至图8所示，现有的空气处理单元通过卸荷阀91控制其活塞22活动，进而控制管路通断，以实现对空压机的卸荷控制；此外，现有的空气处理单元通过反吹阀92实现对其干燥筒24的反吹再生。本发明中，省去卸荷阀，由电磁阀40结合电气开关50实现对离合式空压机10和空气处理单元20的控制，使控制高效、稳定。本发明还可省去反吹阀92，通过第二反吹气路P4b实现空气处理单元20的干燥筒24的反吹再生。

结合图4和图8所示，标号260是空气处理单元20的连接反吹筒60的接口。标号120表示离合式空压机10的出气口，空气处理单元20接收到压缩空气后，进行洁净处理并分配到车辆中需要压缩空气的部位，例如可分配到空气悬挂系统的接口72、轮胎充气的接口74、前后桥制动气室的接口75等。

本发明实施例还提供空气管理系统的控制方法，用于控制如上述任意实施例描述的空气管理系统。上述任意实施例描述的空气管理系统的特征和原理均可应用至下面的控制方法实施例。在下面的控制方法实施例中，对已经阐明的关于空气管理系统的特征和原理不再重复说明。

图9示出本发明实施例中空气管理系统的控制方法的主要步骤，结合图1至图9所示，本发明实施例提供的空气管理系统的控制方法，包括：

S910，实时监测储气筒30的气压。具体地，可通过压力传感器PS实时采集空气管理系统的系统压力，反馈给电子控制单元ECU，电子控制单元ECU判断系统压力与第一阈值及第二阈值之间的关系，以决策离合式空压机10及空气处理单元20的工作状态。

S920，当储气筒30的气压高于第一阈值，控制电气开关50闭合，使第一通道P1导通且第二通道P2截止，以使离合式空压机10的离合器脱开且空气处理单元20的排气阀打开。电气开关50闭合后，电磁阀40打开，第一通道P1导通，离合式空压机10停止打气而进入卸荷状态；此时，空气处理单元20的反吹气路也导通，可以通过反吹筒60对空气处理单元20进行反吹再生。

S930，当储气筒30的气压低于第二阈值，控制电气开关50断开，使第二通道P2导通且第一通道P1截止，以使离合式空压机10的离合器接合且空气处理单元20的排气阀关闭。电气开关50断开后，电磁阀40关闭，第二通道P2导通，离合式空压机10卸荷结束开始打气，且空气处理单元20的反吹再生过程也结束。

进一步地，控制方法还可包括：根据当前工况，调节第一阈值和/或第二阈值。具体地，可由电子控制单元ECU根据不同的路况智能调节第一阈值和/或第二阈值，实现不同路况下离合式空压机10及空气处理单元20的不同工作状态，以实现整车节能的目的。

上述的控制方法，根据空气管理系统的系统压力，通过电信号控制电磁阀40通断电，实现对离合式空压机10的卸荷控制和打气控制，还可进一步实现对空气处理单元20的反吹控制，克服通过气压信号控制卸荷阀而造成响应慢的问题，并可克服通过反吹阀进行反吹控制而造成压缩空气消耗大且空气处理单元结构复杂的问题，不仅实现对空气管理系统的高效、稳定和灵活控制，而且节省整车成本。

本发明实施例还提供一种空气管理系统的控制装置，可用于实现如上述任意实施例描述的控制方法。控制装置可以独立配置在车辆中，或者可以集成在车辆的控制器，例如电子控制单元ECU中。控制装置的表现形式包括如下几种。

以功能(程序)模块架构的形式表现，可包括分别实现上述的控制方法的各个步骤的模块，例如包括用于实现步骤S910的压力监测模块、用于实现步骤S920的第一控制模块和用于实现步骤S930的第二控制模块。

以通用计算设备的形式表现，可包括处理单元和存储单元，存储单元中存储有可执行指令，可执行指令被处理单元执行时，实现上述任意实施例描述的控制方法。

其中，存储单元可以包括具有一个或多个程序模块的程序/实用工具，程序模块包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据。通用计算设备还包括连接处理单元和存储单元、以及其他平台组件的总线，总线可以包括存储单元总线、外围总线、图形加速端口、处理单元总线等局域总线。所说的通用计算设备还可以与一个或多个外部设备、车辆的其他计算设备、网络(例如局域网LAN，广域网WAN和/或公共网络，例如因特网)等进行通信。

以存储介质的形式表现，其中存储有程序，当程序被执行时实现上述任意实施例描述的控制方法。

存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，具体可以采用一个或多个可读介质的任意组合，可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。所说的程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。程序可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网LAN或广域网WAN，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备，例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。