冯锦锋 季浩杰 杨承鹏 苏张敏 李智安

浙江瑞立空压机装备有限公司 浙江省温州市 325000

1 引言

当今社会，人民的生活水平日益提升，尤其物流行业的飞速发展，导致对车辆的需求日益增多，大吨位的车辆基本以气制动为主。文章以车辆气制动管路为研究内容，对车辆冷凝水堆积，冬季冻管等事件进行分析，尤其在新能源车辆应用情况分析，望对各位读者后期在管路布局有所借鉴。

2 冷凝水危害及来源分析

气制动管路应用至今，储气筒积水的问题，我相信只要同车打过交道的朋友都不会陌生，南方的朋友害怕的是管路中的积水过多，导致管路中铁件的腐蚀，同时混合空压机出气中含油，加之粉尘等形成的泥垢，对管路中气阀类产品的活塞运行极易造成卡滞的风险，如若发卡，则会造成刹车困难，特定情况下还将会造成交通事故。而北方，存在南方发生的风险外，最直接的莫过于管路结冰造成气路不畅，管路堵塞，造成无法行车。

那么，管路中的储气筒水从哪里来的呢？空气中是含有水分的，经空压机压缩时，将一定比例的常压空气压缩成了储气筒容积，以新能源车为例240L/min 排量的空压机一般应对的储气筒总容积100L，若整车气压需从0.1MPa 打满至1MPa，那么单次打气时间约3min 左右，我们是否可以理解我们将720L 的大气压缩至100L的储气筒中，一般认为空气中水的含量为0.03%，那么单次打气后压缩气体中的水约0.2L。汽车管路理想设计的状态为，管路中干燥器是需将这些冷凝水排出管路，然而干燥器中的分子筛属于干燥剂的一种，干燥剂吸水自然发热，那么就不难理解干燥器进气温度要求低于65℃。若是进气温度过高，分子筛自然不能很好地消除压缩气体中的水分，那么高温气体将带着空气中的水分进入管路系统，经储气筒稳压、沉淀后，部分将变成液态冷凝水（空气中含水量是定值）。也就出来了这么一个现象，传统车空压机输出气体进入干燥器空气温度越高，管路储气筒中冷凝水越多；无油润滑式空压机内部干式摩擦的机构温度远高于油润滑式空压机机构，新能源车辆使用的若是油润滑空压机，虽然气体中含有一定的随气含油量，反而水比干式的无油润滑空压机少。

3 冷凝水南方案例及现有方案

曾经同一名康明斯服务站的资深修理工程师聊天，他曾经更改过很多管路系统，更改最为成功的是加长空压机到干燥器的降温布局，加长盘管，目的是为了尽可能地降低气体问题，他说如果能达到常温的状态，那么后方的储气筒中的冷凝水将会很少，那么管路中的气阀中铁件腐蚀会少的很多，将会很大程度地延长气阀的寿命。然而，增长管路布局将会增加空压机至干燥器中间的冷凝水堆积，若是排水不及时，将会带来其他问题，所幸这位工程师所在的地方是广东地区。

其实在南方地区，遇到最多的问题是冷凝水堆积问题，尤其空气湿度过大的地区，例如江浙地区梅雨季节，广东地区，海南岛的雨季，空气中都能凝出水来，空气湿度过大，经空压机压缩的空气含水量相对来说较高，干燥器上的干燥筒若是更换不及时，对后方的储气筒压力非常之大，笔者甚至看见一个储气筒能放出半桶水的现象，放水至最后，出现了大量的乳白色的油水混合物。

然而车辆的使用者对于储气筒放水的概念愈加薄弱，甚至目前有很多车友不知道手动放水阀类产品（如图所示）。传统的车型设计时，储气筒下方基本会放置手动放水阀，拉环式的或者绳索式，并且要求车辆使用者定期放水，尤其要求检测距离空压机最远的储气筒是否能放出冷凝水，若能放出冷凝水，则需考虑更换干燥器干燥筒。

目前车辆设计时，部分设计时则考虑的是免人工处理，尽量使用自动排水的产品，甚至智能排水逻辑类产品进行对储气筒排水，例如压差式自动放水阀，管式压差自动放水阀，甚至有电磁式自动放水阀（如图）。此类产品，笔者认为均能实现排水功能，但是无法锁定干燥筒是否更换，只能定期更换，同传统的手动产品各有利弊。

4 冬季案例分析

气制动管路系统应用至今，相信大家尤其北方的朋友对管路结冰这个事件并不陌生，针对市场出现的各个案例做几个典型案例作为分析：

案例1：西北地区，传统燃油车，到了冬天车辆早上9 点之前，管路中基本没有气，仪表盘显示压力远小于车辆起步气压，车辆无法正常运营，怠速启动很久才能正常运营；后经了解，该车辆布置了电控冷凝器，但是冷凝器开启由驾驶室车门开启控制。冷凝器开启频次过低，导致冷凝器堵塞，车辆经长时间怠速运转后，管路升温融化冷凝器结冰方可运行。

图1

案例2: 冀中地区，新能源汽车，冬天空压机工作，整车制动系统气压低，车辆无法启动。经查，空压机出气口布置长度约5m 盘管，后接降温储气筒，储气筒下方接电控放水阀，储气筒后方接冷凝器，冷凝器后方接干燥器，后面为制动管路系统。经我司售后排查，降温储气筒处于积水满罐状态，罐体冻死，导致管路堵塞，空压机无法正常为管路供气，储气筒下方电控放水阀为定时排水，未及时排水（管路图如图2 所示）。

图2

案例3：东北地区，新能源汽车，某车队出现批量车辆冬天气压不足，无法出车。经查，空压机出气口至冷凝器约2m 直通硬管，冷凝器后方接干燥器，理论上不应该发生冻管事件。经我司售后跟车排查，车辆在东北农村运营，冬季乘客少，路上行人行车也少，经常几十公里无需踩刹车，加之停车运营排班等候事件长，冷凝器依靠刹车信号工作，动作次数过少，残留水渍结冰导致冷凝器冻死（管路图如图3 所示）。

图3

案例4：晋中地区，新能源卡车，车辆气压不足，无法正常运行，但是部分干燥器安全阀开启，打开管路出现液态水。经查，空压机出气口接约3m 盘管，但是盘管倒螺旋布置，冷凝器置于盘管上方（管路图如图4 所示）。

图4

5 解决方案

冻管事件基本发生在北方地区，当然南方地区也有，2020 年冬季，上海地区积聚降温，发生管路堵塞事件。经查，空压机出气口至干燥器管路通径大，盘管数量长，冷凝水无法正常排泄导致冷凝器冻死。从这些案例中不难看出，基本的管路冻结与放水阀，冷凝器相关。

新能源车辆空压机出气口的排温基本在120℃以内，系统管路完好的情况下，首次打气也就在5 分钟以内，循环打气也就在2 分钟以内。盘管，降温储气筒，冷凝器等机构的布置，最终的目的是为了降温，将空压机出气的问题降至60℃以后，便于进入干燥器。

以案例2、案例4 为例，这样布局的管路，对干燥器的进气温度是有优势的，尤其倒螺旋结构，对气体的降温的效果将会远优越于正常顺走的管路。但是水往低处流，倒螺旋的管路永远无法排干净冷凝水，空压机不断地输出高温高压气体，可以带走部分水汽，但是终究无法吸附干净。

其实传统车的空压机基本处于长时间工作状态，若是排水及时，基本还是不会发生结冰冻管现象，例如案例1，长时间怠速后，管路升温后，冰基本就融化了。后同客户协商，将冷凝器的开启逻辑更改为踩踏总阀开启，此事也就解决了。其实，传统车同新能源车辆不同的是，传统车空压机至干燥器之间是常有气状态，那么此时开启冷凝器等装置，还可以利用高压气体往外冲。然而新能源车的空压机基本处于间歇性工作状态，例如案例2 和案例3，基本属于排水间隙过长导致，那么此时该如何解决呢，曾经有人提出延长空压机工作时间，例如空压机在整车上电后先工作半小时，模拟传统车便于将管路增温启到化冰的作用，但是这个似乎和新能源车节能的初衷相悖。其实，这两个案例也是可以规避的，就是在空压机工作的期间，设置自动排水动作，利用空压机出气的高压气体，冲击出水，为了更好地排尽积水，可以多动作几次。至于案例4，只能更改管路，或者在盘管最低端增加积水装置，增加排水装置了。

6 结语

其实这些年遇到了很多类似的案例，很多汽车厂尤其新能源汽车为了降本缩短了空压机至干燥器之间的冷却装置，若是干燥器进气温度过高，分子筛吸附水分的效率会有所降低，这样就忽略了冷凝水带来的危害，高温的空气进入后方的储气筒会加剧储气筒冷凝，这样是不合理的。若是增加干燥器前端的冷却装置，但是排水装置布置地不太合理，又将带来新的问题，极易造成冻管。

管路制动系统，干燥器进气温度越低越好，储气筒希望冷凝水越少越好，制动越为安全，做好管路的布局，合理地设置降温装置，同时做好排水逻辑，那么我想冬季也好，夏季也好，南方也好，北方也罢，因为冷凝水导致的故障就可以少很多了。