10.16638/jki.1671-7988.2016.06.008
胡轶，章健国
（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：汽车轮胎中央充放气系统主要作用是车辆在停车或行驶时，系统对汽车轮胎进行测压、充气、放气，以提高汽车的通过性和行驶安全性。系统充放气时间是评价系统设计合理性关键指标，以某8×8特种车为例，应用一般的充放气时间计算公式对系统进行了计算，结合实车试验数据，提出了经验系数的概念，可以较为准确的计算系列化车型中央充放气系统的充放气时间。
关键词：中央充放气系统；充气时间；放气时间；经验系数
中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2016)06-21-03
Calculation of CTIS of 8×8 Vehicle
Hu Yi, Zhang Jianguo
（Anhui Jianghuai Automobile Co. Ltd, Anhui Hefei 230601）
Abstract:The Central Tire Inflation/Deflation System (CTIS) is used for tire pressure test, tire inflation and deflation whether trucks are moving or parking. The CTIS can improve the trucks pass-ability and travelling safety. The inflation/deflation time is key indicators of the system rationality appraisal. Based on the 8×8 vehicle, using the general calculation formula to calculate the inflation/deflation time, put forward the experiential coefficient combined with the trucks experiment data and calculation data, which can be used for calculating the time of tire inflation and deflation more accurate.
Keywords: CTIS; inflation time; deflation time; experiential coefficient
CLC NO.: U463 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)06-21-03
前言
中央充放气系统是一般特种车辆的标准配置。通过该系统可快速地降低轮胎气压，增大轮胎的接地面积，提高汽车的通过性；可以在轮胎受损时快速补充损失的气压，保证车辆可以安全的行驶至维修场地；系统也可以根据不同的道路状况实时调整轮胎气压减缓冲击与振动，以增强运输过程的安全性。系统的充放气时间是实现以上功能的前提，也是判定系统设计合理性的关键技术指标。因此在系统匹配过程中必须合理设计充放气时间，以某8×8特种车为例计算中央充放气系统充放气时间。
1、系统设计
图1 中央充放气系统布置原理图
作者简介：胡轶，工程师，就职于江淮汽车股份有限公司技术中心重型商用车研究院开发管理部负责重型商用车开发技术管理工作。
胡轶 等：某8×8特种车中央充放气系统计算初探
22
2016年第6期 本系统主要由控制器总成、保压阀总成、储气筒等部分构成。在驾驶室内部控制控制器总成，充放气过程由保压阀执行，其布置原理图如图1所示。
系统采用正压充气、正压放气的工作原理。
2、系统充放气时间计算
2.1 计算依据
为简化计算，计算条件设为轮胎无载荷，且不考虑轮胎胎压发生变化时的体积及温度变化，系统气压始终保持800kPa 不变化，气体流动过程无阻力。
根据《机械设计手册》中气压传动与控制部分的内容，可知充气到目标压力时所需的时间t 为：
t )285.1(1Ps
P t -= （式1） 式中 P s ——气源的绝对压力（MPa ）； P 1——容器内的初始绝对压力（MPa ）； τ——充气与放气的时间常数（s ）。
T
kS
V
273217
.5=t （式2）
式中V ——容器的容积（L) k ——等熵指数，一般取1.4 S ——有效截面积（mm 2）
0S a S ¢= （式3）
式中，a ′——系数
S 0——管道的名义截面积（mm 2）
2
04d S p =
同样，放气到目标压力时所需的时间t 为：
t
}1013
.0(
914.0]1)[(12{
211
21*1K
K K
K P P
P
k k t --+--= （式4）
式中P 1—初始绝对压力（MPa ）；
p *，临界压力，一般取p *=1.893×0.1013=0.192MPa 。
2.2 理论充放气时间计算
充气时，储气筒内压力为800kPa ，空气温度为25℃，轮胎的初始压力为270kPa ，轮胎最终压力为570kPa ，轮胎容积为327L ，充气管道直径6mm 。
根据《机械设计手册》，取a ′=0.2，根据（式3）计算有效截面积S=5.652mm 2。
根据(式2)计算时间常数τ=206.3s 。 根据(式1)计算充气时间t=97s 。
即单轮充气时间约97秒，全车充气时间为776秒。 同理，相同条件下，计算轮胎从初始压力570kPa 放气至最终压力270kPa 所需时间，其有效截面积S 及时间常数τ
与充气过程相同，根据(式4)计算放气时间t=530s 。
因全车放气时各轮通道独立，则理论全车放气时间等同单轮/单桥放气时间，即全车放气时间为530秒。
考虑到控制系统在整个充放气过程中均有检测时间，且系统每隔2分钟检测一次，检测时间为8秒，因此全车最终理论充气时间为824s 秒，放气时间为562s 。
计算结果满足GJB3463军用越野汽车轮胎中央充放气系统规范标准要求，见表1。
表1 某8×8特种车中央充放气系统计算结果法规符合性
项目
单位 标准值 计算值 结果判定 全车轮胎从规定的最低 气压充至标准气压时间 s 2880 824 符合 全车轮胎从标准气压放 至规定的最低气压时间
s
600
562
符合
2.3 实车验证
为验证理论计算的合理性，随机选取一辆某8×8特种车进行充放气测试（试验温度为25℃±2℃），记录数据如下，其中标1为充气时间，表2为充气时间，表3为放气时间。
表2 充气试验
充气试验(轮胎压力0.27MPa →0.57MPa)
系统压力（MPa ） 试验次数
实际充气 时间（s ） 理论充气 时间（s ） 充气前 充气完成 1 1023 824 0.8 0.72 2 987 824 0.8 0.77 3 1117 824 0.8 0.68 4 993 824 0.8 0.74 5 1140 824 0.8 0.71 6 1056 824 0.8 0.69 平均值，μ
1053
824
0.8
0.72
表3 放气试验
放气试验(轮胎压力0.27MPa →0.57MPa)
系统压力（MPa ） 试验次数
实际放气 时间（s ） 理论放气 时间（s ） 放气前 放气完成 1 590 562 0.8 0.8 2 624 562 0.8 0.8 3 593 562 0.8 0.8 4 602 562 0.8 0.8 5 612 562 0.8 0.8 6 617 562 0.8 0.72 平均值，μ
606
562
0.8
0.8
通过试验数据可以看出，充气时间符合法规要求，而放气时间不符合法规要求，需要改进设计。
理论充气时间与实际充气时间平均值的误差λ为27.8%。由此可知，理论计算前的条件设定比较理想，实际上轮胎载荷、系统压力变化、气体流动阻力均有较大的影响。
汽车实用技术
23 2016年第6期
理论放气时间与实际放气时间平均值的误差λ为7.8%，
与理论值基本接近。
由于充气实测时间大于理论时间，因此，通过对实测数据均方差σ的评价，可以初步得出一个经验系数β，用于更准确的估算实际充放气时间。
充气时间均方差：å=-=
n
i i x n 1
2)(1m s
其中n=6，μ=1053，计算得：σ=58.5。 即均方差σ相对平均值μ的波动量δ=σ/μ。 计算得：δ=5.56%，因此充气时的经验系数β为： β=λ（1-δ）～λ（1+δ），计算得：β=26.3%～29.3%。 即，对于8×8特种车，可认为其实际充气时间t 实际=t 理
论
×（26.3%～29.3%）。
即，充气时间理论计算公式（式1）更新为：
tb )285.1(1Ps
P t -=
（式5） 同理，放气时，计算得：σ=12.4，λ=7.8%，δ=2%。 计算得：放气时的经验系数β=7.6%～8.0%。
即，对于8×8特种车，可认为其实际放气时间t 实际=t 理
论
×（7.6%～8.0%）。
即，放气时间理论计算公式（式4）更新为： tb })1013
.0(
914.0]1)12{
211
21*1K
K K江淮汽车
K P P
P
k k t --+--= （式6）
根据式5、式6，计算系统充放气时间，计算结果见表4。 可以看出，计算结果可以较为准确的反映系统充放气时间的法规符合性。
对于一般的8×8特种车，其中央充放气系统的布置及管路连接方式基本类似，影响系统充放气理论计算结果的因素也基本相同，可以认为文中得出的经验系数均可用于此系列车型的理论计算，具体应用情况留待进一步探讨。
表4 某8×8特种车中央充放气系统计算及
试验结果法规符合性
项目
单位 标准值 计算值 结果 判定 单桥轮胎从规定的最低 气压充至标准气压时间 s 720 260～266 符合 单桥轮胎从标准气压放 至规定的最低气压时间
s
600
605～607
不符合
3、结论
某8×8越野车气中央充放气系统的充放气时间计算及验证结果表明，系统的充放气时间计算受到较多因素的影响，理论计算与试验数据存在较大的误差，但是通过引入经验系数的计算方法，可以使理论计算的结果与试验数据有较好的符合性，从而提高在设计阶段发现问题、解决问题的可能性。
参考文献
[1] 机械设计手册编委会编著.机械设计手册（第三版）第4卷[M].
化学工业出版社.1995.第24篇. 17-24.
[2] 席文进，付兴元等.某越野车辆中央充放气系统轮胎充放气时间
计算方法研究.汽车实用技术[J]. 2014（6）.
[3] 舒勇. 浅谈某越野汽车中央充放气系统的设计.汽车实用技术
[J].2013（6）.
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