唐国义

（重庆凯装自动化设备有限公司，重庆 402760）

汽车空气干燥器干燥能力测试台架设计与开发

唐国义

（重庆凯装自动化设备有限公司，重庆 402760）

文章针对汽车空气干燥器的干燥能力测试台架进行研究，提出了一种对压缩空气进行加湿加热处理的方法，对干燥器处理体积测量方法加以创新，填补了国内在空气干燥器测试领域的空白。

干燥效率；可变气容；空气干燥器；加热加湿

CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-178-03

引言

大型客运车辆以及商用车一般都是使用压缩空气制动的，加上高级客车的悬挂装置基本上都是使用的气囊，因此需要大量的压缩空气。但压缩空气中含有水分，水分进入车辆管路后会引起管路金属元件的锈蚀、橡胶密封件的老化龟裂、润滑油脂分解失效，甚至造成管路堵塞（特别是在寒冷的冬季）等故障，严重影响我们的行车安全。

因此，在气制动系统中需要采用除水装置--汽车空气干燥器。汽车空气干燥器[1]是利用分子筛的物理吸附效应，去除来自空压机压缩气体中的水分、油、灰尘等杂质，一般采用与卸荷调压阀（气压调整阀）一体的整体式结构，巧妙利用调压阀卸荷排气的动作过程，使再生贮气筒中的干燥空气反向通过干燥剂筒，将干燥剂表面吸附的水分带走，排入大气，从而实现了干燥剂再活化，能长期有效地吸收压缩空气中的水分，使汽车制动系统保持良好的工作状态，保证制动可靠、行车安全。

由此可见，汽车空气干燥器干燥能力及干燥效率对气制动系统影响非常重要。本文主要针对汽车空气干燥器干燥能力及干燥效率测试台架进行设计与研究。

1、测试原理及方法[2]

1.1 干燥能力及干燥效率

进气口试验条件如下：

a) 空气温度：Tmax±2℃；

b) 空气湿度：97%RH～100%RH；

c) 空气流量：340L/min±10L/min。

调节气源输入流量、压力满足标准要求，开启空气加热加湿装置，通过湿度、温度反馈闭环控制气源输出的湿度温度。

通过控制卸压电磁阀通断，实现加压与卸压，以140kPa ±10kPa的压差，使出气口压力在680kPa～840kPa 范围内进行周期性的循环，直至与出气口相连的贮气筒中空气的露点温度达到稳定为止。记录此时试验系统的贮气筒体积及贮气筒中空气的露点降(DPD22)。试验时，卸压时间应大于加压时间2 倍，即负载率小于33%。通过调整卸压调压阀调整负载率。

加大贮气筒体积，继续进行试验，直至贮气筒空气的露点降(DPD22)低于17℃。计算贮气筒空气的露点降（DPD22）为17℃时，一个循环所处理的空气体积，该体积即为空气干燥器的干燥体积，及干燥能力。对系统冲洗式干燥器，应减去冲洗体积。计算出干燥效率。

1.2 干燥器后备能力

在完成1.1 试验后，继续加大贮气筒体积进行试验，直至贮气筒中空气的露点降(DPD22)低于5℃。

计算贮气筒中空气的露点降(DPD22)为5℃时，一个循环所处理的空气体积，该体积减去1.1所测的干燥体积即为空气干燥器的后备能力(单位为L)。对系统冲洗式干燥器，还应减去冲洗体积。

1.3 干燥器恢复性

在完成1.2试验后，将贮气筒体积调整到理论干燥体积(设计计算的干燥体积)，继续进行循环试验，直至贮气筒中空气的露点降（DPD22）达到14℃。记录贮气筒中空气的露点降(DPD22)从5℃变为14℃的循环次数。

图1 测试原理图

露点温度是指当蒸汽分压保持不变时，湿空气达到饱和时所对应的温度。

露点本是个温度值，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100%的相对湿度时，周围环境的温度就是露点。露点越小于周围环境的温度，结露的可能性就越小，也就意味着空气越干燥，露点不受温度影响，但受压力影响。

透过露点就可以知道出空气中的水汽含量，因而露点是一项绝对湿度的指标。

2、系统构成

系统由台架、压缩空气处理单元、测量回路、可变容积调整系统及测控系统等组成。

2.1 台架

台架是由铝型材构建，外框配喷塑面板，美观大方，坚固耐用。气动回路及安装夹具、电气元件均安装在上面。

2.2 压缩空气处理单元

要准确测量空气干燥器的能力，首先必须要尽量模拟出实际工况，其输入压缩空气需满足一定的压力下，具有较高的湿度及温度。

因此，压缩空气处理单元是本测试设备的重中之重，也是难点之一。普通的给空气加压加湿，空气压力很小，实现起来比较容易。但是所需压缩空气压力要达到840kpa，而且流量要保持510L/MIN，在这样的条件下保持空气湿度及温度稳定就不容易。因此，专门设计开发了加热加湿系统。

本装置中系统加湿加热系统原理图如下：

图2

1）加热系统

采用特殊在线式压缩空气加热器，在气源流量发生变化时，加热线圈和温度传感器会配合工作，通过PID控制，快速反应以适应变化，达到温度可控。

气源温度控制选用专用伺服控制器，采用专用控制策略控制，通过温度传感器的反馈，对温度实现准确控制。

2）加湿系统

由于整个气源是带有压力的气源，常规的雾化加湿无法完成系统的加湿动作，本装置采用高压微雾加湿系统，利用高压柱塞泵将水压提高到约7MPa，经高压管道输送到专业喷嘴进行雾化，产生3~15μm的微雾颗粒，通过PID调节输出，从而完成加湿的目的。

本装置的目的是为了产生带有压力和湿度的气源，传感器的布置对系统气源影响较大，本系统温度传感器、湿度传感器、露点计均安装于气源出口，通过温度闭环、湿度闭环达到气源压力要求。

2.3 测量回路

处理空气体积有两种测试方式，直接式与间接式。SAE标准要求是间接式，通过测量系统流量，根据时间计算当排气口露点降为17℃时其处理气体的体积为干燥体积，间接式是将处理后的空气排入到空气中。直接式是主动调节负载体积直到露点降为17℃，该体积即为其干燥体积。由于间接式测量精度受流量传感器、压力传感器、温度传感器等精度的影响，一般精度不高，在本系统中采用直接测量式。

测量回路由33L储气罐、可变气容、负载率调节阀、温度传感器、湿度传感器、露点计等组成。可变气容由气缸、位移传感器、导向装置、直线驱动装置组成，根据需要自动调整输出端容积大小，可调整范围为0-160L，调节精度0.2L。

图3 测量回路

2.4 测控系统

该部分由工业控制计算机、打印机、专用计算机接口板，传感器放大器、信号滤波处理器和电源净化器等硬件组成。

控制软件基于美国 NI 公司先进的计算机虚拟仪器开发平台LabVIEW 设计的电机及控制器测试程序，运行在Windows7操作系统下。作为测试系统的一个重要部件。计算机采集和分析计算的试验数据可以储存、显示或以数据表和曲线的格式打印测试报告，并可自动转换为 Excel或 PDF等电子文档格式。

3、创新点

该测试系统的设计与开发填补了国内在汽车空气干燥器干燥效率测量方面的空白，为汽车空气干燥器的应用提供强有力试验数据。

主要创新在以下两个方面。一是压缩空气加热加湿系统的开发，能够更好的在实验室模拟实际工况；二是体积测量方式改为直接测量式，测量精度提高，数据更准确。

4、结束语

完善的测试体系和良好的测试设备是保证产品质量的前提和基础。汽车空气干燥器直接关系到汽车气制动系统的好坏，关系到行车安全，本文中的干燥器测试台架可提供一种有效的测试方法，为产品的开发设计及产品出厂提供理论依据。

[1] 生发,赵树朋等.汽车构造.北京:中国林业出版社.2006.8.

[2] AE J2384 -2006 Air Dryer Test Procedure.

Research on the Drying Capacity of Air Dryer for Vehicle Test Bench

Tang Guoyi
( Chongqing kay automation equipment Co. Ltd., Chongqing 402760 )

This paper focuses on the research of the drying capacity of air dryer for vehicle test bench, and proposes a method of humidification and heating treatment of compressed air. The method of processing volume is innovated, which fills up the blank in the air dryer test field.

the drying efficiency; variable air volume; air dryer; humidification and heating

U467.3

A

1671-7988(2016)07-178-03

唐国义，就职于重庆凯装自动化设备有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.055