隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展進步，車輛安全性受到社會越來越多的關(guān)注。從國家層面，繼發(fā)布乘用車制動系統(tǒng)標準之后，2014年10月10日，國家標準化管理委員會發(fā)布了GB12676-2014《商用車和掛車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法》，從法律法規(guī)角度，為汽車行業(yè)從業(yè)人員設計車輛制動系統(tǒng)框出了總綱。
眾所周知，目前國內(nèi)商用車領(lǐng)域，制動系統(tǒng)絕大多數(shù)為氣壓式制動系統(tǒng)。不管是純電動車應用的單獨的空壓機系統(tǒng)，還是常規(guī)車輛的空壓機系統(tǒng)，在工作過程中，不可避免地、或多或少地將油水混合物及雜質(zhì)帶入后續(xù)的制動系統(tǒng)；特別是使用常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動機的車輛，其工作過程中會將部分發(fā)動機的油污帶入后續(xù)管路中。
過多的油水混合物及雜質(zhì)，會造成制動系統(tǒng)零部件漏氣或卡滯、管路銹蝕堵塞，導致零部件工作異常，影響制動系統(tǒng)性能并可能導致車輛安全問題。制動系統(tǒng)的良好性能，是靠制動系統(tǒng)的每個部件來保證的。任何一個部件失效或工作異常，都可能大大降低制動系統(tǒng)的性能，導致車輛制動安全隱患。
為制動系統(tǒng)提供清潔的壓縮空氣，能有效地保證制動系統(tǒng)零部件正常工作。目前市場上制動系統(tǒng)配置的干燥器，可以過濾壓縮空氣中的水氣，但對油霧的分離幾乎沒有效果，再加上國內(nèi)商用車的應用環(huán)境并不規(guī)范，干燥器維護較少，干燥罐長時間不更換很容易造成油水混合物及雜質(zhì)流入后續(xù)系統(tǒng)，導致制動零部件的異常。基于這種現(xiàn)狀，油水分離器作為高效的油水混合物及雜質(zhì)分離過濾裝置，逐漸廣泛地應用于國內(nèi)商用車上。
● 油水分離器功能
油水分離器，也稱冷凝器，有的主機廠叫“壓縮空氣油水分離器”。油水分離器是保證制動系統(tǒng)壓縮空氣清潔的第一道防線，在極端的使用工況下，系統(tǒng)中的油水混合物及雜質(zhì)會嚴重影響制動系統(tǒng)的性能和零部件的壽命。油水分離器一般安裝在空氣壓縮機和空氣干燥器之間，在其長期的使用過程中，只需要很少的維護。
在正確匹配的情況下，油水分離器可以過濾（分離）出高達90%的油水混合物及雜質(zhì)，干燥器干燥筒維護周期（或壽命）可以至少延長3倍以上。油水分離器和干燥器合理匹配，可以給制動系統(tǒng)提供清潔的壓縮空氣，從而保證制動系統(tǒng)的性能穩(wěn)定可靠。
● 油水分離器工作原理
1989年，HALDEX第一款電控式油水分離器問世（圖1 左圖）。2010年，HALDEX又推出了氣控式油水分離器（圖1 右圖）。前者成熟穩(wěn)定，后者結(jié)構(gòu)簡約、性價比高，目前這兩種油水分離器在國內(nèi)應用都比較廣泛，前者主要用于客車，而后者主要用于卡車。
圖1 電控、氣控油水分離器
油水分離器由上、下兩部分組成，上體部分主要負責油水混合物及雜質(zhì)的分離；下體部分主要負責將油水混合物及雜質(zhì)排出油水分離器。下體部分為電控式自動放水閥或氣控式自動放水閥。
油水分離器的工作原理如圖2所示，壓縮空氣由側(cè)面的進氣口流入螺旋管道。在油水分離器內(nèi)部，壓縮空氣在一個向下的螺旋空間內(nèi)流動，并在離心力作用下將油水混合物及雜質(zhì)留在導流板上，壓縮空氣在流到螺旋軌道的底部后，會從一個豎直向上的通道并經(jīng)頂端的出氣口流出。同時，凝結(jié)在導流板上的油水混合物及雜質(zhì)在重力的作用下會沿著向下的螺旋管流入底部收集器中。
圖2 油水分離器
對于電控式油水分離器，其下部為電控自動放水閥。當排水閥通電激活后，底部收集器中的油水混合物及雜質(zhì)將被排出。電控自動放水閥一般通過定時繼電器或制動燈取電控制。對于氣控式油水分離器，其下部為氣控自動放水閥，如圖3所示。
圖3 氣控自動放水閥
當油水分離器處于向制動系統(tǒng)增壓供氣時，圖（a）, 油水分離器(p1)處氣壓增加，從而打開進氣閥膜片, 壓縮空氣將通過進氣閥門并被儲存在油水分離器收集腔 (p2)中，直到膜片兩邊恢復到壓力平衡,此時進氣閥門膜片將關(guān)閉。
當空氣干燥器的卸荷閥打開后，將使空壓機到干燥器之間的氣壓降低，排氣閥膜片打開,如圖(b)，油水混合物及雜質(zhì)通過排氣閥排入大氣或流入外置收集筒中，當油水分離器收集器(p2)中的壓力降低到一定水平后，膜片關(guān)閉。
● 油水分離器匹配要求
油水分離器的安裝支架必須有足夠的強度，避免由于車輛震動造成管路連接和閥體的損壞。油水分離器需要安裝在一個有足夠空間進行安裝服務和便于進行周期檢查并且通風的地方。而且需要遠離車輪位置，避免由于輪胎引起的飛濺物污染閥體，避免由于外界給車輛的小的破壞而造成的油水分離器（包括支架、管線、接頭）的損壞。
油水分離器和自動放水閥的排污口必須豎直向下安裝，傾斜角度不大于15°。周圍熱源須相對較小，環(huán)境溫度-40℃ ～+80℃為宜。安裝位置應盡量靠近空氣干燥器，以達到最優(yōu)的分離排污效果。
為了防止水分的聚集，從空壓機到油水分離器的管路走勢需要有一定連續(xù)的斜坡，而且不同管路之間的連接處接口內(nèi)徑不得小于連接管內(nèi)徑的1/2 。否則，就需要從空壓機出口處的連接管豎直向上延伸一段高度，這樣就可以形成一個到油水分離器的斜坡。
從油水分離器到干燥器同樣需要這樣一個傾斜的坡度。需要通過對空壓機到油水分離器連接管的材料、長度、尺寸的設計與選擇，使到達油水分離器的壓縮空氣溫度介于5℃ - 65℃范圍內(nèi)。應避免過低的進氣溫度，這可能會導致在寒冷的環(huán)境下冷凝水在管路或油水分離器進氣口處結(jié)冰；同時也應應避免過高的進氣溫度，這可能會損壞油水分離器或自動放水閥的密封元件，降低油水分離器的分離排污效果。
空壓機管路不能對內(nèi)部氣流的流動造成過大的阻礙，因為它們會增加管路結(jié)冰的可能。同時，應盡量避免使用90° 的彎接頭。
主要技術(shù)參數(shù)
● 油水分離器的維護保養(yǎng)
油水分離器定期保養(yǎng)間隔主要根據(jù)油水分離器的工作使用環(huán)境而定。如果在車輛試車或行使過中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品工作不正常，需要立即進行必要的檢查與維修。拆開保養(yǎng)后，需要檢查產(chǎn)品功能是否正常和有無漏氣。如在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)建議保養(yǎng)周期過長或過短，用戶可以根據(jù)自己的實際情況進行調(diào)整。
一般建議的保養(yǎng)周期如下：城市公交：1 年或5 萬公里；市內(nèi)公交和卡車：1～2 年。
對于結(jié)碳或油污造成的漏氣等，油水分離器的鋁制殼體內(nèi)部需要定期清洗，其他部件可以根據(jù)實際情況進行清洗或更換；自動放水閥的過濾篩、閥芯、O 型密封圈、墊圈，這些部件需要根據(jù)情況進行清洗或更換。
● 油水分離器的常見故障
在油水分離器的售后市場，主要的故障模式是排氣口漏氣。主要是由于長期缺少維護保養(yǎng)，油水混合物及雜質(zhì)堆積過多，造成自動放水閥閥芯（電控式）、排氣膜片（氣控式）及密封件磨損導致漏氣；或者是冬季時，油水混合物及雜質(zhì)堆積物結(jié)冰，閥芯或排氣膜片卡滯，導致漏氣。
對于缺少維護保養(yǎng)的情況，用戶須根據(jù)安裝要求及時維護保養(yǎng)。正確的匹配和使用，以及合理的維護是保證油水分離器正常工作的根本。
對于冬季結(jié)冰出現(xiàn)的故障，主要集中在國內(nèi)中北部地區(qū)電控式油水分離器的應用市場。筆者建議，冬季來臨前對車輛油水分離器做一次維護保養(yǎng)，清除可能堆積的油水混合物及雜質(zhì)。同時可采用下述方法，有利于避免冬季結(jié)冰導致的漏氣問題。
采用加熱器對油水分離器自動放水閥進行加熱。一般有兩種設計，采用自動放水閥本體線圈和額外線圈進行加熱。筆者并不推薦額外的線圈加熱，其結(jié)構(gòu)復雜并且存在過熱導致燒線的安全隱患。經(jīng)過測試，通過給本體線圈持續(xù)供電，線圈作為發(fā)熱體來加熱，本身可承受室溫（20℃）條件下連續(xù)加熱72小時；線圈功率在12～15瓦，在-40℃環(huán)境溫度下模擬車輛空壓機打氣工況，6分鐘內(nèi)可以將自動放水閥加熱到0℃以上，可以滿足終端客戶的使用要求。
采用時間繼電器對自動放水閥進行間隔排污控制。電控式油水分離器一般設定為采用剎車信號，每次剎車時進行排污一次。對于制動次數(shù)較少的長途卡客車，長時間不制動可能導致堆積的油水混合物及雜質(zhì)過多，造成結(jié)冰漏氣。采用時間繼電器控制的方案，可以有效地增加排氣次數(shù)，達到排凈油水混合物和雜質(zhì)的目的，避免結(jié)冰漏氣。
● 總結(jié)
市場上空壓機產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊，存在竄油量大的問題，在匹配油水分離器前，干燥器高額索賠的問題在國內(nèi)各大主機廠普遍存在。這種情況也從側(cè)面印證了制動系統(tǒng)零部件極有可能工作在含有油水混合物及雜質(zhì)的劣環(huán)境中，車輛制動安全存在一定隱患。歐洲市場，油水分離器于1989年開始在商用車上應用，到目前為止，已經(jīng)廣泛應用于沃爾沃、奔馳、MAN以及依維柯等一線品牌。
國內(nèi)的主要卡客車主機廠也越來越關(guān)注和配置油水分離器，針對國四車型上，很多主機廠都把油水分離器作為標配。目前國內(nèi)重型和中型的商用車油水分離器的配置率僅有5%左右，作為高效的而且性價比高的這么一款產(chǎn)品，筆者相信在未來幾年，油水分離器配置率會有一個很大的提高。
Tag:
