[发明专利]一种轮胎充气方法及系统

说明书

本发明公开了一种轮胎充气方法及系统，设充气前轮胎内有一个大气压的空气，记一个标准大气压压强P，轮胎额定充气压强P_max，轮胎额定充气压强和大气压强比R，空气中氮气和氧气的体积分数为79％和21％，充入氮气气源纯度为M，总充放气次数为N，则当轮胎处于氧分压平衡点时轮胎内的氮气浓度n％由决定，第N次充放气结束后轮胎内氮气的纯度M_N，由决定；联立解出N，即对轮胎进行充放气N次可使轮胎处于氧分压平衡点。本发明的充气系统包括轮胎固定及防爆装置、充放气循环控制器、充气阀门、放气阀门、气体收集提纯装置、氮气气源、压力传感器、氮气纯度传感器。本发明能降低轮胎老化速度、延长寿命。

技术领域

本发明涉及一种轮胎充气方法及系统，属于轮胎领域。主要用于给不同规格的轮胎进行充气，使轮胎内的氧气分压与大气中的氧气分压相等。

背景技术

轮胎在使用过程中胎压会逐渐降低，这会使得轮胎的滚动阻力逐渐上升，从而增加整车额外的燃油消耗。使用氮气作为轮胎的填充气可以有效减少轮胎的充气压力损失，这是由于氮气在橡胶中的扩散速度远远小于氧气的扩散速度。但是当轮胎内气体为纯氮气时，意味着轮胎内不存在氧气，此时大气中的氧气浓度就大于轮胎内的氧气浓度，氧气就会从大气向轮胎内扩散。氧气在扩散的过程中会与橡胶发生氧化反应，这就会导致轮胎的老化。

根据传质理论，轮胎内氮气氧气最合适的组分配比应该是使轮胎内氧气浓度恰好等于大气中的氧气浓度，此时对于轮胎内外的氧气而言就不存在浓度差，那么此时理论上氧气就不会发生相对扩散。这不但降低了轮胎的充气压力损失率，而且减少了透过轮胎橡胶的氧气量，这就意味着减少了橡胶的氧化量，一定程度上提高了轮胎的使用寿命。但是由于不同轮胎的额定压力不同，不同轮胎维护点所用的氮气气源纯度也不同，因此现有的充气系统往往不能使轮胎处于氧气分压平衡的状态。

鉴于上述分析，本发明的主要目的是设计一种轮胎充气方法及系统，使得轮胎使用此系统进行充气后轮胎内的氧气分压与大气中的氧气分压相等，以提高轮胎的胎压保持性能和抗氧化能力。

发明内容

本发明主要解决的技术问题在于，如何根据一定纯度的氮气气源，使不同额定充气压力的轮胎在充气结束之后，轮胎内的氧气分压和大气中的氧气分压均相等，即恰好处于氧分压平衡点。

为了解决该问题，本发明提出了一种轮胎充气方法及设计了配套的轮胎充气系统。充气方法包括如下步骤：

步骤1，将待充气轮胎安装在轮胎固定及防爆装置上，并检查轮胎是否有破损和裂纹；

步骤2，将轮胎的额定充气压力和氮气气源的纯度输入充放气循环控制器中。充气开始时，利用传感器测定氮气气源的纯度并将其输入控制器；控制器根据前文所述的算法算出所需的充气循环次数。

步骤3，充放气循环控制器首先控制放气阀门打开，对轮胎进行第一次完全的放气操作，直至轮胎剩余的气压为一个大气压；

步骤4，充放气循环控制器控制充气阀门打开，对轮胎进行充气；利用压力传感器将胎压数据实时记录并反馈至控制器，当轮胎内压力达到额定充气压力时，控制器发出指令关闭充气阀门；

步骤5，若当前的充放气循环次数小于计算所得的需求充放气循环次数N，则系统对轮胎进行一次放气操作，由控制器控制放气阀门打开进行放气，放出的气体被收集到气体收集提纯装置中进行处理，并准备下一次充气；

步骤6，重复步骤4-5，当实际的充放气循环次数等于计算所得的需求充放气循环次数时，控制器发出指令关闭充气阀门和放气阀门，跳出循环，结束充气过程。回收的气体在气体收集提纯装置里进行提纯并储备，当氮气气源不足时可打开阀门，对气源进行补充。其中，充放气循环次数的计算方法如下：