某越野車輛中央充放氣系統輪胎充放氣時間計算方法研究

席文進，付興元，譚俊良

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

某越野車輛中央充放氣系統輪胎充放氣時間計算方法研究

席文進，付興元，譚俊良

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

隨著汽車技術的發展中央充放氣系統更多的運用在戰術車輛上，充放氣時間是中央充放氣系統的重要指標。本文對針對某軍用8X8戰術越野車輛輪胎的充放氣時間的較為精確的計算方法進行了研究，供廣大設計工作者參考。

中央充放氣系統 ；充放氣時間；定積氣容

CLC NO.:U463.341Document Code:A A rticle ID: 1671-7988(2014)06-74-04

前言

中央充放系統底盤的重要組成部分，其主要功用是在汽車停止和行駛狀態下均具有給輪胎進行充氣、放氣、測壓和保壓的功能，以提高車輛的軟地面通過性和生存能力。包括通過性、越障性、泄氣可行駛能力、平順性、燃油經濟性、輪胎的磨損和壽命等都得到不同程度地改善。

1、工作原理

該系統通過對控制面板的操作來控制控制器總成中的各個電磁閥的開啟對輪胎進行充氣和放氣操作，達到預置值后停止充放氣?？刂破骺偝膳c儲氣筒連接為該系統提供氣源，其工作原理見圖1-1。

2、系統布置

根據對某軍用8X8戰術越野車輛的中央充放氣系統系統布置（見圖2-1）?？煞治龅贸鲋醒氤浞艢庀到y中各橋充放氣管路應相互獨立的對各橋進行充放氣。系統氣源壓力保持在800kPa時，整車充放氣時間與單橋的充放氣時間理論上是一致的。

3、充放氣特性分析

由圖3-1容器充氣時的壓力-時間特性曲線可看出，當容器中的壓力小于、等于臨界壓力P*時，則最小截面處氣流的流速將保持聲速，向被充氣容器流動的氣體流量也將保持常數。

充填的曲線保持線性變化（見oa線）；而當容器內壓力大于臨界壓力P*時，因充氣速度將降低（小于聲速），流動屬于亞聲速范圍，隨著容器內壓力上升，流量會逐漸降低，因此從達到臨界壓力起直到充氣結束，曲線（ab線）為非線性變化。

由圖3-2容器放氣時的壓力-時間特性曲線可看出，當容器內壓力大于臨界壓力時，放氣最小斷面處將總保持在聲速區，但此聲速值隨時間而變化，所以放氣的流量也是變化值，曲線（ab段）為非線性變化的，當容器內壓力P

4、計算依據分析

定積氣容等溫充氣時間的計算：當充氣過程持續時間很長，腔內氣體可與外界進行充分的熱交換，使得腔內氣體溫度保持不變，即，T=TS這種充氣過程稱為等溫充氣過程，在等溫充氣過程中，氣流通過進氣孔口的時間很短，來不及熱交換，且不計摩擦損失，仍可視為等熵流動

定積氣容等溫充氣過程中從壓力P1到壓力P2為止的等溫充氣時間為：

式中 V——定積氣容的容積（m3）；

TS——充氣氣源的絕對溫度（K）

PS——氣源的絕對壓力（MPa）

S——充放氣孔口有效截面積（m2）。

S=μA （2）

式中 μ——流量系數，參見參考文獻1手冊圖24.1-3可查出

A——管道的名義截面積（2m），

函數值φ1(p/pS)可由圖4-1直接確定

定積氣容等溫放氣時間的計算：當氣容放氣很緩慢，持續時間很長，室內氣體通過器壁能與外界進行充分的熱交換，使得容器內氣體溫度保持不變，即T=TS，這種放氣過程稱為等溫放氣過程，在等溫放氣條件下，氣流通過放氣孔口的時間很短，來不及熱交換，且不計摩擦損失，仍可視為等熵流動

在等溫條件下從壓力P1到壓力P2為止的等溫放氣時間為：

式中 V、S的意義和單位與式（1）同；

TS——容器中空氣的初始絕對溫度（K）

Pa——容器外的絕對壓力（MPa）

pa/p ——孔口下游與上游的絕對壓力比

當0

當0. 528

輪胎的充放氣過程中輪胎和管道內部的氣體溫度與外界進行了充分的熱交換，在此過程中可溫度的變化很小，充放氣過程可等同為定積氣容等溫狀態?？梢罁陨系墓接嬎?。

5、系統充放氣時間計算

5.1 充氣狀態

已知：輸送氣體壓力為800kPa，空氣溫度為25℃，輪胎的初始壓力為200kPa，輪胎最終壓力為500kPa，輪胎容積為327L，氣門嘴處管道直徑4.5mm。

求：在此環境下給輪胎充氣的時間。

解：按式（2）計算有效截面積，

結論：在輪胎無載荷，不考慮輪胎在胎壓發生變化時的體積及溫度變化的影響，系統氣壓始終保持在800kPa時，單輪充氣時間約2分52秒，單橋充氣時間為5分44秒。

5.2 放氣狀態

已知：空氣溫度為25℃，輪胎的初始壓力為500kPa，輪胎最終壓力為200kPa，輪胎容積為327L，氣門嘴處管道直徑4.5mm。

求：在此環境下給輪胎放氣到規定氣壓下的時間。

解：按式（2）計算有效截面積，

結論：在輪胎無載荷，不考慮輪胎在胎壓發生變化時的體積及溫度變化，單輪放氣時間約4分44秒，單橋放氣時間為9分24秒。

6、充放氣時間校正

因系統中各橋充放氣管路相互獨立，在保證氣源壓力維持在800kPa時，理論上整車充放氣時間與充放氣時間最慢的橋充放氣所用時間一致。但根據中央充放氣系統的工作原理，在充氣、放氣的過程中要不斷的中斷充氣、放氣以檢測輪胎中的氣壓，這樣就增加了充氣、放氣時間。因此整車充放氣時間必須修正，用中央充放氣工作原理和實踐經驗得出的修正系數對整車充氣、放氣時間進行修正，得出；

整車放氣時間：

式中t充單橋充氣時間；

t放單橋放氣時間；

k1充氣修正系數值取2.1；

k2放氣修正系數值取1.3。

整車充氣時間為12分05秒，整車放氣時間為12分18秒。

7、結論

不考慮輪胎在胎壓發生變化時的體積及溫度變化，把充放氣過程等同為定積氣容等溫狀態。所以得出的結論如下；

系統氣源壓力保持在800kPa時，輪胎由200kPa充至500kPa氣壓時，單橋充氣時間為5分44秒；整車充氣時間約為12分05秒。

輪胎由500kPa放至200kPa氣壓時，單橋放氣時間為9分24秒；整車放氣時間約為12分18秒。

[1]《機械設計手冊》4卷 新版，機械設計手冊編委會編著。機械工業出版社，2004.8.

[2]《機械設計手冊》5卷 第四版，主編 成大先。 化學工業出版社，2002.1.

前五月中國汽車銷量同比增9% 自主品牌份額下滑

Prior to May car sales up by Chinese independent brand share fell by 9%

6月10下午，中國汽車工業協會發布了最新的汽車產銷數據。1-5月中國汽車產銷分別完成992.80萬輛和983.81萬輛，比上年同期分別增長9.4%和9%，增速比上年同期分別下降4.1和3.6個百分點。自主品牌市場份額持續下滑。

數據顯示，今年5月，汽車產銷分別完成197.58萬輛和191.12萬輛，比上月分別下降4.4%和4.6%，比上年同期分別增長11%和8.5%。

A method Study of Charge or Discharge Time in Central Tire Inflation/Deflation System in O ff-road Vehicle

Xi Wenjin, Fu Xingyuan, Tan Junliang
（Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.Ltd, Shaanxi Xi’an 710200）

With the development of automotive technology, Central Tire Inflation/Deflation System.is used more in the tactical vehicles, the time is the most important target of Central Tire Inflation/Deflation System. It’s studied about the particular calculate method of charge or discharge gas in A 8X8 off-road tactical vehicle in this passage, it’s provide a reference for vehicle designers.

Central Tire Inflation/Deflation System；In flation/Deflation time；constant gas volume

U463.341

A

1671-7988(2014)06-74-04

席文進，就職于陜西重型汽車有限公司。