中央轮胎充放气系统的应用与发展
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇中央轮胎充放气系统的应用与发展范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
什么是中央轮胎充放气系统?它有什么重要的功用?对大多数人来说，是难以回答的。因为中央轮胎充放气系统的重要性还未被大多数人所了解。其实，所谓中央轮胎充放气系统，它是一种系统装置，主要安装在一些特殊用途的轮式车辆上。在车辆行驶中，驾驶员在驾驶室内通过操纵装置就可以对车辆的轮胎进行充放气或测压，以实现轮胎压力的调节。这种对轮胎充气压力进行调节的装置就叫做中央轮胎充放气系统（CentralTyreInflateSystem），简称CTIS。
通常的车辆，一般只能行驶在平坦的水泥路、沥青路或比较硬实的砂石土路上，如果碰到比较特殊的松软路面或无路地段，驾驶员决不敢贸然强行。
如何才能提高轮式车辆通过复杂路面的能力呢?研究和实践表明，根据不同路面特征，对轮胎压力进行调整，就能达到提高轮式车辆通过复杂路面的目的。
一、中央轮胎充放气系统的重要功用
装有CTIS的轮式车辆，能最大限度地发挥车辆的使用效能和运输效率，使车辆的越野性能提高到一个新的水平。
我们知道，车辆在良好的公路上行驶时，人们总希望它以尽可能高的车速行驶，以便充分发挥它的机动能力。这就需要尽可能地提高轮胎的充气压力，以减小滚动阻力和轮胎变形能量的耗损。同时，在车辆通过复杂路面时，我们不仅希望车辆能顺利通过，而且还希望车辆保持一定的越野速度,这就需要降低轮胎的充气压力。例如，当车辆通过凹凸不平的颠簸路面时，需要适当地降低轮胎的充气压力，以提高轮胎的减振能力，降低车轮所受到的振动和冲击，从而提高车辆行驶的平顺性，改善乘坐人员的舒适性和载货的安全性。当车辆通过沙地、雪地、泥沼草地、新翻耕地以及泥泞松软路面时，必须最大限度地降低轮胎的充气压力，以此增大车轮的接地面积，减小车轮的单位接地压力和车轮下陷深度，减小车辆压实阻力和推土行驶阻力，提高牵引力，确保车辆安全和顺利地通过松软路面。驾驶员借助驾驶室内的操纵控制盒，无须停车就可以完成车轮轮胎的调压工作，最大限度地发挥了车辆的机动性潜力和使用效能，从而提高了车辆的运输效率。
特别是对于轮式军用越野车和轮式战斗车辆，是否安装有CTIS，对它的越野性能有极大的影响。在通过松软路面时，有了CTIS的帮助，几分钟、十几分钟就可以进入良好的行车技术状态。如果车辆没有安装CTIS，那就得把车停下来放气，通过困难路面后，又得把车辆停下来充气，这样就得花上一两个小时，甚至更长的时间，既贻误战机，又不利于保存自己。
由此可知，CTIS对提高轮式车辆的越野能力和使用效能，对轮式战斗车辆捕捉战机保存自己，起到非常重要的作用。
既然CTIS对提高轮式车辆的越野性能有如此至关重要的作用，这自然使许多工业化国家非常重视。美国是世界上最早研制CTIS的国家。1942年，美国最先设计出伸缩导套式轮胎充放气系统，安装在DUKW2.5t的水陆两用汽车和美军M51型6×6越野汽车上。只因设计不合理，伸缩导套式气路转换装置外露而可靠性差，故未能得到推广应用。50年代中期，美国又先后在T51、T53和T54等车辆上进行了改进试验，气路转换装置由外露伸缩导套式改为轴套滑环式，可靠性有所提高。70年代后期至80年代，美国AMG公司又研制出了称之为EMS的轮胎充放气系统，安装在美军的M939和M809系列的5t战术卡车上。在安全性、充放气时间和操作控制方面又有了明显提高。
目前，美国正在对CTIS进行全自动控制的试验与研究，它的原理是图通过车下安装的测速雷达，向地面发射雷达波，利用从地面反射回来的反射波和发射波的多普勒频率差，来测定车辆与地面的相对速度和车轮滑转率，以此作为调整轮胎气压的输出信号，来控制充放气电磁阀动作，适时控制轮胎的充放气。该系统是否已到实用阶段，尚未看到有关资料报道。但不管怎样，全自动控制的CTIS应当是今后的发展趋势。
前苏联是在50年代才开始CTIS的研制工作，并且进展很快。60年代～70年代进一步改进了该系统。70年代～80年代即广泛应用于前苏联生产的各型越野汽车和各种轮式装甲车辆上。CTIS几乎成了前苏联军用车辆的一种制式装备。
受前苏联的影响，一些东欧国家的车辆也安装了类似的CTIS。
该系统结构简单，操作也较方便，具有一定的工作可靠性，维修保养也很简单，是目前俄罗斯使用的最具代表性的一种轮胎调压系统。
目前俄罗斯安装在БТР-70上的CTIS，同美国AMG公司生产的EMS系统在结构上稍有不同。首先，两者的旋转密封环结构不同；其次，EMS系统在手控盘上直接设定了三种路况的轮胎气压状态：一般公路状态517(kPa)；越野路面241(kPa)；沙地路面69(kPa)。这种设计免除了轮胎压力调节时间，驾驶员直接把手柄搬到行车的路况上即可，方便了驾驶员操作。EMS系统还采用了大排量的空压机(0.46m3/min),既保证了汽车制动系统用气安全，又缩短了充气时间。另外，EMS系统采用了空气歧管代替中央控制阀，取消了各轮胎的控制阀，因而简化了结构。两种系统的共同之处是其旋转密封环经常处于高气压之下，易于磨损而漏气，导致系统失灵。
由于CTIS对提高轮式车辆的越野性能起着非常重要的作用，因而各国军方都特别重视。80年代初，继美、苏之后，法国拉比纳尔（Labinal）公司开发出了与美、苏在工作原理、结构型式上完全不同的CTIS，并安装在法国的一些越野车和VAB系列轮式装甲车辆上。该系统由控制盘、电子处理机、中央气动控制箱、旋转密封环及轮边气动阀组成。
拉比纳尔公司的CTIS，其先进之处在于采用按键式控制盘代替机械式手控装置，操纵更为方便。系统在充气状态时，中央气动控制装置内的充气电磁阀打开气路，从贮气罐来的高压空气经旋转密封气室和轮边气动阀进入轮胎。系统在放气状态时，中央气动控制装置内的放气电磁阀打开，并输出控制压力到各车轮的轮边气动阀，此时各车轮的轮边气动阀可同时、就近放气。因而系统充、放气速度更快。若系统不工作时，轮边气动阀将轮胎出气口截止，使轮胎内气压与系统隔离，从而保证了CTIS出现故障时不影响车辆的正常行驶。该系统的先进之处还在于系统具有测压和故障显示功能。驾驶员根据需要，只要在电子控制盘上按下相应按键，各车轮的气压用数码显示在控制盘上，故障显示系统可及时显示各种故障信号，以便及时采取相应措施。如车轮在低压状态下行驶，车速超过规定值时，控制盘的蜂鸣器鸣响，警告灯闪亮。
法国拉比纳尔公司的CTIS代表了当前的最高水平。
80年代初，德国的奔弛汽车公司也为它的奔弛-3236、奔弛-4050安装了CTIS。奔驰车上的CTIS系统与美国AMG公司的EMS和俄罗斯БТР-70上的CTIS相比具有明显的优点。其一是控制盘由机械式变为电控式，操作更方便；其二是车轮状态阀(又名轮胎闭锁阀)无须司机下车去搬动，系统照样可以正常工作；其三是CTIS不工作时，旋转密封气室与大气相通，处于无压状态，因而密封圈的磨损大为减少，寿命提高，可靠性更好。但是该系统仍然有一些不足之处。例如放气过程，由于轮胎内的空气要经过状态阀、二位二通阀、旋转密封气室，再经过继动阀排入大气，路径较长，因而放气时间较长。特别是二位二通阀的阻尼放气工作原理，决定了系统放气时间甚至比充气时间还长。其次，系统结构有缺陷，系统在充气过程中，由于气体流经中后桥继动阀的分流作用，必然使进入前桥的气体与进入中后桥的气体存在一定的压力差，造成前桥车轮与中后桥车轮充气不均，胎压不同。为了避免充气不均现象，通常对前桥及中后桥交替操作，增长了充放气时间。因此，该系统没有法国拉比纳尔公司的CTIS先进。
我国早在50年代就开始研制CTIS，长春一汽在CA-30越野车上，安装了类似ЗИЛ-157车上的轮胎调压系统，并对系统中的旋转密封环作了几种方案的研究试验，但最终并未真正解决旋转密封环的工作可靠性问题，经部队试用后因故障多而没被采用。
1988年，在天津总后车船研究所召开的越野汽车年度会上有人曾提出，我国在二汽EQ240、EQ245和陕汽250等越野车上，希望留出安装CTIS的空间位置，一旦该系统研制开发成熟后便于上车安装。然而，时至今日也未进入实用阶段。只有天津总后运输工程学院汽车教研室对CTIS做了一些扎实的研制工作，并与航空航天部合作，在WS580-DF-11导弹发射车专用底盘上试装了一套CTIS，其试验结果、性能和工作可靠性如何，至今未见有资料介绍。
中国北方车辆研究所虽对CTIS的研制工作起步较晚，但自1991年提出论证开始，经过6年多的艰辛努力，终于成功地研制出了性能比较先进的CTIS93中央轮胎充放气系统。该系统不但适用于WZ551、WZ551A、WZ551C和WZ550等一系列轮式装甲车辆，而且也适用于采用"铁马"汽车底盘的一系列军用战术车辆。对系统个别部件进行改进设计后，它还适用于采用"施泰尔"、"泰拖拉"底盘的载重越野汽车以及EQ240、EQ245和SX250等越野车辆。
CTIS93系统由控制盒、阀箱、旋转密封气室、轮胎阀及连接电缆和导气管组成。
控制盒安装在驾驶室内，由驾驶员操作。控制盒上有总电源开关、状态旋钮、各轮电磁阀开关、功能指示灯以及观测压力表。状态旋钮有零位（系统未使用）、充气、放气和测压4个档位。控制盒操作简单而又轻便。
只要空间合适，CTIS93系统的阀箱可以布置在车内的任意位置，因为控制盒与阀箱之间是由电缆连接的。阀箱由安全阀、调压阀和一组电磁阀组成。阀箱的作用是：保障充气气路畅通；保障放气气路畅通；保障实现车轮测压功能；确保制动用气安全。
旋转密封气室布置在转向节和轮毂之间，它的主要功能是在系统工作时实现静态和动态气路的转换而不得漏气。系统不工作时通过管路与大气相通。CTIS93系统的轮胎阀是结构精巧的多功能阀，它不但担负给轮胎充气，还担负轮胎就近放气的任务。系统不工作时它又把轮胎气压与系统隔离，使旋转密封气室与大气相通，从而降低旋转密封气室的磨损。系统损坏时，它的截止阀可以将轮胎进气管口封死，其内置的气门嘴可以实施轮胎的充放气。CTIS93系统的轮胎阀具有世界独创性和领先水平。
三、几种CTIS的结构及性能比较
从40年代美军开始采用外露导套式充放气系统，到80年代初法国采用微机控制的CTIS，技术上跨越了四代。每一代在操作方便性、性能及工作可靠性上均比前一代有明显提高。美国AMG公司的EMS系统和俄罗斯安装在БТР-70上的CTIS属于第三代。它们的共同缺陷是，密封导气切换装置即使不工作也承受着轮胎内高气压的作用，容易磨损漏气，使系统失灵。德国安装在奔驰-3236越野车上的CTIS，密封导气切换装置(俗称旋转密封气室)在系统不工作时与大气相通，不承受轮胎内高气压的作用，因而密封导气切换装置工作可靠性和寿命有很大提高。但它的充放气性能指标不够先进。
我国研制的CTIS93系统具有当前世界先进水平。
由图我们清楚地看到，拉比纳尔公司的CTIS比我国的CTIS93系统多出一件电子处理机。从驾驶员操纵来说，并没有太大的差别，只不过法国的系统控制盘使用按键，而我们的系统控制盒则用手拨动电子开关而已。CTIS93系统控制盒，在操作功能上，与法国的系统的控制盘＋电子处理机完全相同。实际上，法国系统的先进之处在于，它的CTIS具有系统故障诊断功能。在CTIS工作时，驾驶员可随时按下故障诊断按键，检查系统是否有故障，如果有，控制盘上的警告灯闪亮，蜂鸣器鸣响。系统有电子处理机使系统增色不少，可是一旦电子处理机有毛病，则整个系统便瘫痪。
我国研制的CTIS93系统中的几个部件具有非常先进的独创性。例如阀箱设计，它把控制充、放气和测压的各个电磁阀组合在一块很小的模板上，并把制动用气安全控制阀、调压阀等一起组装在一个阀箱内(通称为中央气动控制装置)，体积大大缩小，拆装检修非常方便。尤其是CTIS93系统中的轮胎阀设计，它把系统的单向充气阀、就近放气阀、状态阀、轮胎截止阀、轮胎气门嘴等各种功能，统统纳入一阀之中，且小巧玲珑，是目前世界上独一无二的新颖结构。
各国CTIS间的性能比较较为困难，表1列出的性能比较仅供分析参考，因为每个系统所用的空压机排量不同，车辆轮胎数量和容量不同，CTIS内导气管截面积也不同，故每个CTIS的充放气时间无法在真正意义上进行比较。但不管怎样，轮胎阀就近放气是设计上的一大进步，它大大缩短了放气时间。而在系统不工作时，旋转密封气室与大气相通，不承受车轮轮胎内很高的气体压力，因而提高了旋转密封气室的工作可靠性和寿命。只有我国的CTIS93系统和法国的系统做到了这两点。