汽车轮胎应急充气装置概念设计

摘 要：适当的轮胎气压是保证汽车安全、平稳行驶的基本条件。为了保证车辆正常行驶，避免车辆在行驶过程中由于轮胎气压不足而造成不便，文章设计了一种新型的车载汽车轮胎应急充气装置。该套设计可以有效解决在特殊情况下为汽车轮胎充气的问题，使汽车轮胎气压始终能够保持在标定的气压值范围内，减小因轮胎气压不足而引起的地面滚动摩擦阻力，降低轮胎的磨损，保证汽车正常行驶。

关键词：汽车轮胎；充气装置；轮胎气压；自动充气

中图分类号：U463.341 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）11-0013-02

汽车轮胎气压应该保持在标准气压值范围内，胎压过低使车辆行驶存在一定安全隐患，直接影响轮胎的使用寿命。与此同时，发动机的耗油量也会大幅度上升。传统的轮胎充气机只能在固定场所（如专业的汽车维修店或汽车轮胎充气店）为汽车轮胎充气，而在山区或高速公路等缺乏充气设施而急需充气的情况下却很难找到充气源。考虑到传统充气设备的缺陷与驾驶员的需求，本文设计了一种新型的汽车轮胎应急充气装置，可以随时为汽车轮胎充气，保证轮胎在任何情况下都能拥有足够的气压，实现车辆的正常行驶。

1 轮胎充气装置

根据设计要求，本文设计的轮胎充气装置主要由空气压缩机、储气筒、调压机构等几部分组成。下面笔者将对本次设计作进一步的介绍。

1.1 空气压缩机

空气压缩机工作时，曲轴作旋转运动，带动连杆使活塞在缸内作往复运动。缸内活塞自上向下运行时，缸内容积增大，形成一定的真空度，在大气压力的作用下进气阀开启，外界的空气依次经过空气滤清器、进气道、进气阀而被送入汽缸。缸内活塞自下向上运行时，气缸容积减小，缸内空气不断被压缩，压力逐渐升高，直至缸内气体压力升高到足以克服排气阀弹簧的张力与排气室内压缩空气的压力之和时，排气阀开启，缸内被压缩的气体经排气口、排气阀和相应管路被输送至储气筒。

将空气压缩机的传动部件安装在喷油泵主轴颈上，当发动机处于正常工作状态时，发动机曲轴通过曲轴正时齿轮与喷油泵正时齿轮啮合，带动喷油泵的主轴颈转动，因此，喷油泵主轴颈带动空气压缩机传动部件转动。喷油泵的主轴颈带动空气压缩机工作，空压机对外界空气进行加压，被压缩的外界空气经过排气阀、排气管、单向阀（止回阀）等的作用，由输气管道输送到储气筒内储存。

1.2 储气筒

储气筒安装在空气压缩机之后，主要用来储存被空气压缩机压缩后的外界空气，以便在汽车制动和轮胎充气的时用。

根据设计要求，本次设计选用的储气筒及储气筒的安装应具有以下要求：

{1}储气筒上必须安装有安全阀（当气筒内部的气压值高于预先设定的最大气压值时，安全阀自动开启，将多余的气体放出，防止引起压过高导致气筒胀裂，造成安全事故）。

{2}储气筒选用的材料应具有足够的刚度和强度，同时能承受很高的气体压力。

{3}储气筒应该有足够的容积，要求发动机停止运转后，在储气筒中的被压缩的空气处于最大压力值时能够允许全制动6~10次。

1.3 调压机构

调压机构主要由卸荷阀和调压阀组成，调压机构作用是调节供气管路中被压缩的气体压力，使管路中的气体压力能够保持在规定的压力范围内。当储气筒内的气压达到规定值（有气压表测量气压值）时，调压机构开始工作，卸荷阀和调压器同时开启，使空气压缩机与大气相通，空气压缩机不在泵气，处于空转状态，以降低发动机的燃油消耗，减少发动机输出功率的损失。

随着储气筒内压缩空气的不断增多，筒内的气压也逐渐升高。当储气筒内气压升高到规定值时，膜片在其下方气压作用力下，克服调压弹簧的预紧力而向上拱起，空心管和排气阀也随之向上移动，直至排气阀压靠阀座而关闭，切断卸荷室与大气通路，这使得压缩空气经气管充入卸荷室，迫使进气阀门开启。这时汽缸与大气相通，空气压缩机卸荷空转。当储气筒内压缩空气不断消耗时，调压膜片下腔室气压降低，膜片和空心管在调压弹簧的作用下向下移动。当储气筒内气压下降到一定值（由气压表测量气压值）时，卸荷室与储气筒的通路被切断与大气相同，卸荷室内的压缩空气即排入大气，卸荷阀在自身弹簧弹力的作用下复位，进气阀恢复正常，空气压缩机恢复对储气筒正常供气。

2 充气连接装置

充气连接装置主要由充气软管、气压表、排气阀、气门夹具组成。充气软管的一端直接与储气筒上的取气阀连接，另一端与调压阀，气压表连接，气门夹具安装在气压表总成的一端。需要特别指出的是，本文采用的气门夹具是一种特殊的夹具，该夹具可以借助气压表自动检测轮胎内的气压，同时根据轮胎所需气压通过调压阀调节输气管路中的气压，将调解的气压通过气门夹具总成充入轮胎，当轮胎内的气压达到预先设定的标准气压值，气门夹具总成的单向阀起作用，切断轮胎与气门夹具气体通路，充气结束。

当轮胎需要充气时，应先打开储气筒上的取气阀，调定轮胎充气所需要的气压值，有气压表指示气压的读数，然后取出连接在储气筒上的充气软管，使充气夹具与汽车轮胎气门嘴连接，进行充气，直至轮胎内部的气压值达到标准值范围内，充气过程结束。具体操作如下：先确保取气阀、排气阀处于关闭状态，然后取出充气软管，将气门夹具与轮胎气门嘴连接，此时充气软管内的气压值和轮胎内的气压值相等，可以借助气压表的读数，判断胎压是否符合标准。如果胎压过高，则可以打开排气阀对轮胎放气，保证胎压保持在标定范围内。图1为充气连接装置示意图。

3 轮胎充气装置工作原理

汽车发动机处于正常工作状态时，发动机曲轴通过曲轴正时齿轮与喷油泵正时齿轮啮合，驱动喷油泵的主轴颈转动，空气压缩机的驱动齿轮固定安装在喷油泵的主轴颈上，喷油泵的主轴颈驱动空气压缩机转动，使得空压机对外界空气进行加压，被压缩的空气经过排气阀、排气管、单向阀（止回阀）的作用，由输气管道输送到储气筒内储存。当储气筒内的气压达到标定值范围内时，调压机构的卸荷阀开启，使空气压缩机与外界大气相通，空压机不在泵气，保持储气筒内部的气压值恒定。

汽车轮胎需要充气时，先开启储气筒上的取气阀，调定轮胎充气所需要的气压值，有气压表指示气压值，然后取出连接在储气筒上的充气软管，使充气装置的充气夹具与汽车轮胎气门嘴连接，进行充气，直至轮胎内部的气压值达到标准值范围内，充气过程结束。

4 结 语

进行了汽车轮胎应急充气装置的概念设计，只需在汽车制动系统的基础上，安装汽车轮胎充气时所需的充气连接装置即可。有效地解决了在特殊情况下为汽车轮胎充气的问题，使汽车轮胎气压始终能够保持在标定的气压值范围内，减小因轮胎气压不足而引起的地面滚动摩擦阻力，降低轮胎的磨损，保证汽车正常行驶。该设计结构简单，组合灵巧，操作容易，实用性强，具有使用方便、安全的优点，可为人们提供自助式充气服务，是汽车不可缺少的随车工具，具有很好的推广使用价值。

参考文献：

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