汽车空气干燥器干燥效能试验系统研制

计划项目（LGG18E050009）

作者简介：范伟军（1973-），男，湖南邵阳市人，副教授，博士，主要从事汽车零部件检测及仿真研究。

0 引言

汽车空气干燥器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，保证进入气制动组件中的空气干燥、干净，有效防止制动系统中各零件因生锈或冻结造成的制动系统失效，从而保证行车安全。美国机动车工程师学会制定的SAE J2384-1999标准规定了应用于汽车气制动系统的空气干燥器的性能要求和测试方法，保证了空气干燥器生产与使用的正常秩序。但国外的关键技术参数及具体测试指标都对外实行技术封锁，很难借鉴。而我国对于汽车空气干燥器的检测认知起步缓慢，直至2010年才出台了空气干燥器性能要求及台架试验方法（初稿），对国内的空气干燥器使用与制造提出了一定的行业规范。

根据汽车制动部件行业标准QC/T996-2015《汽车空气干燥器性能要求及台架试验方法》，汽车空气干燥器的干燥能力及干燥效率检测对测试气源有较高要求，需高温高湿高压气源，目前为止国内还没有设计出能成功完成该项测试的检测设备。重庆凯装自动化设备有限公司的唐国义针对干燥能力测试台架提出了一种对压缩空气加湿加热的方法，但未研制出具体的检测设备，无法提供试验验证数据;浙江万安科技股份有限公司的李小攀等[1]只针对标准提出了干燥效能检测方法和设备的优化改进措施，也未提出具体检测方案和检测装置的研制，无法满足用户对汽车空气干燥器干燥效能的检测要求以投入工业使用[2-6]。

本文根据汽车制动部件行业标准QC/T996-2015，研制国内首台满足大型货车和客车精度要求的干燥器干燥效能自动化试验系统，具有重要的实际意义。

1 干燥效能试验系统需求分析

汽车空气干燥器干燥效能试验要求在干燥器被通人气源温度不低于73℃、相对湿度97%～100%、流量330～350L/min的测试条件下，使干燥器以小于33%的负载率加压和卸压（即卸压时间为加压时间的2倍以上），通过加大与干燥器出气口相连的贮气筒体积，使干燥器加压时间延长，从而一个循环所处理的空气增多，干燥度降低，贮气筒内部露点温度升高。当贮气筒露点降（DPD22）为17℃时，干燥器一个循环所处理的空气体积为其干燥能力，对于系统冲洗式干燥器，应减去冲洗体积。干燥效率为式中：η——干燥器干燥效率;

V_D——干燥器一个循环的干燥体积;

V_P——干燥器冲洗体积。

为满足干燥效能试验对进气口测试氣体高温、高湿、流量恒定的试验要求，同时兼顾干燥器低温环境试验进气口空气相对湿度40%～60%的测试条件，需设计一个温度控制（室温～80℃）、相对湿度控制0～100%、压力控制0～1.6MPa的环境模拟气源。通过设置进气口压力≥1.2MPa保证气源流量的稳定性，并采用电气比例阀实现精准调控。

考虑到对干燥效能测试时，一个33L的标准贮气筒无法满足露点降低至17℃，采用串并联贮气筒的方式来加大贮气筒体积，控制露点降变化。但固定容积的贮气筒只能保证体积间断性变化，无法实现体积连续可调，特在出气口处增加比例流量阀，通过调节比例流量阀来控制出气口空气流量，允许在加压期间从贮气筒有一个可控制的泄漏量，以模拟一个容量大于固定容积且连续可调的负载气容;而卸压时比例流量阀可以使得气体以较小的流量流向大气，延长卸压时间，以保证卸压时间为加压时间的两倍以上。

结合上述试验系统的需求分析，提出汽车空气干燥器干燥效能试验系统中的主要技术参数和性能指标，如表1所示。

2 干燥效能试验系统设计

基于以上试验需求分析，设计干燥效能试验系统的测试管路、高温高湿高压模拟气源和自动可调负载，再根据系统管路设计数据采集与控制系统。

2.1 系统测试管路设计

为保证试验系统正常运行，该系统应该具有稳定干净且满足规定中试验要求的高温高湿气压源，监控气源的检测装置以及控制气体流向的通断装置。基于此设计了汽车空气干燥器干燥效能试验系统，管路原理图如图1所示。

气源的进气压力设置为1.2MPa，通过电气比例阀精准控制，为试验装置提供高压气源。电气比例阀采用NORGREN系列，量程为0～16bar（1bar=0.1MPa），可以实现气源气压的连续和无极调节以保证流量恒定在330～350L/min;进出气口处安装有流量传感器、温湿度计和气压传感器，用来实现进出气空气口流量、温湿度和气压的实时监控和采集，流量传感器采用矽翔MF5000系列气体流量计，进气口流量计量程8～800L/min，出气口流量计量程3～300L/min，准确度1.7%;温湿度计量程0～100%，准确度0.8%;气压传感器采用HUBA系列传感器，量程0～16bar，准确度为0.25%，满足测试需求;旁通电磁阀的目的是允许压缩空气连续流动，帮助保持干燥器进气口空气温度恒定。在加压期间，该阀关闭，压缩空气流过干燥器;在卸压期间，该阀打开，压缩空气流向大气中[1]。出气口处的调压阀采用SMC AR系列，用于实现对出气口压力的精准调控。

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