【壓縮機網(wǎng)】中國發(fā)展新能源汽車，強調(diào)“純電驅(qū)動”，但是電池的比能量與汽油(柴油)相比，相差幾十倍，而用戶對一次持續(xù)里程期望是不會降低了。解決這個矛盾，一是提高動力電池的比能量，二是提高充電環(huán)境便利性，三是降低汽車自身的無效功耗。下面對汽車總成件耗能比較大的車載空壓機的基本工作原理及有關(guān)技術(shù)換代予以介紹，供同行參考。

 

　　一、商業(yè)車(運營客車)對空壓機的技術(shù)提出更高的要求

 

　　2017年3月7日，交通運輸部發(fā)布“關(guān)于貫徹落實交通運輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營運客車安全技術(shù)條件》(JT/T 1094-2016)(簡稱JT/T 1094標(biāo)準(zhǔn))的通知”，明確了該標(biāo)準(zhǔn)將于今年4月1日起正式實施。

 

　　JT/T 1094標(biāo)準(zhǔn)在制動系方面，提出車長大于9米的營運客車，所有車輪應(yīng)安裝盤式制動器，采用氣壓制動系統(tǒng)的營運客車，行車制動管路內(nèi)工作氣壓應(yīng)大于等于1000kPa，即為10公斤。

 

　　JT/T 1094標(biāo)準(zhǔn)對行車制動管路內(nèi)工作氣壓值的提升，是為了保證營運車輛的安全，同時要求空壓機提高工作效率，導(dǎo)致消耗更多的能量。工作氣壓源于空壓機，這就導(dǎo)致一個矛盾：一方面要求工作壓力提高，另一方面，空壓機自己在壓縮空氣時，要更加節(jié)能。

 

　　二、車載空壓機的工作原理及分類

 

　　空氣壓縮機(air compressor)是氣源裝置中的主體。將原動機(通常是電動機)的機械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。車載空壓機進去的氣體是自然狀態(tài)，出來的是有一定密度的壓縮空氣，再送到儲氣罐里，形成高于10公斤以上壓力的高壓空氣，供車輛部件做功。

 

　　空壓機在汽車上主要分為三類應(yīng)用：剎車系統(tǒng)、門泵和離合器分泵、空氣懸架。基于車載用途的特殊需要，客戶對車載空壓機有以下需求：安全可靠、空氣品質(zhì)高、維護低成本、節(jié)能高效、重量輕、體積小、噪音低。

 

　　目前，車載空壓機分為：活塞空壓機、螺桿空壓機、滑片式空壓機和渦旋空壓機等。

 

　　(1)活塞式空壓機的工作原理

 

　　活塞的往復(fù)運動是由電動機帶動的曲柄旋轉(zhuǎn)，再轉(zhuǎn)化為活塞滑動的往復(fù)運動。

 

 

　　①壓縮過程：在氣缸內(nèi)作往復(fù)運動的活塞向右移動時，氣缸內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力Pa，吸氣閥開啟，外界空氣吸入缸內(nèi)。

 

　　②排氣過程：當(dāng)缸內(nèi)壓力高于輸出空氣管道內(nèi)壓力P后，排氣閥打開，壓縮空氣送至輸氣管內(nèi)。

 

　　按氣缸的配置方式分有立式、臥式、角度式、對稱平衡式和對置式幾種。按壓縮級數(shù)可分為單級式、雙級式和多級式三種。按設(shè)置方式可分為移動式和固定式兩種。按控制方式可分為卸荷式和壓力開關(guān)式兩種。車用活塞式空壓機見圖2。

 

　　(2)雙螺桿式單級壓縮空壓機工作原理

 

　　一臺根據(jù)雙螺桿(也稱陰陽轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動使氣體產(chǎn)生容積變化的工作原理設(shè)計的機器，它能把自然空氣吸入再經(jīng)過內(nèi)部幾道過程完成工作，z*終排出滿足壓力要求的壓縮空氣，此機器謂螺桿式空氣壓縮機。見圖3。

 

 

　　(3)滑片空壓機的工作原理

 

　　滑片安裝在轉(zhuǎn)子的槽中，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子相對于氣缸呈偏心式運轉(zhuǎn)，通過離心力將滑片推至氣缸壁，在缸壁反作用力下，滑片又原至初始位置。轉(zhuǎn)子運動起來后，滑片與氣缸之間容積不斷減少，完成空氣的壓縮過程。工作原理見圖4。

 

 

　　車用滑片式壓縮機外形見圖5，主要由轉(zhuǎn)子和定子組成，其中轉(zhuǎn)子上開有縱向的滑槽，滑片在其中自由滑動；定子為一個氣缸，轉(zhuǎn)子在定子中偏心放置。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，滑片在離心力作用下甩出并與定子通過油膜緊密接觸，相鄰兩個滑片與定子內(nèi)壁間形成一個封閉的空氣腔-壓縮腔。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，壓縮腔的體積隨著滑片滑出量的大小而變化。在吸氣過程中，空氣經(jīng)由過濾器被吸入壓縮腔，并與噴入主機內(nèi)的潤滑油混合。在壓縮過程中，壓縮腔的體積逐漸縮小，壓力逐漸升高，之后油氣混合物通過排氣口排出。

 

 

　　（4）渦旋式空氣壓縮機及其工作原理

 

 

　　渦旋式壓縮機由兩個雙函數(shù)方程型線的動、靜渦盤相互咬合而成。在吸氣、壓縮、排氣的工作過程中，靜盤固定在機架上，動盤由偏心軸驅(qū)動并由防自轉(zhuǎn)機構(gòu)制約，圍繞靜盤基圓中心，作很小半徑的平面轉(zhuǎn)動。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨著偏心軸的旋轉(zhuǎn)，氣體在動靜盤噬合所組成的若干個月牙形壓縮腔內(nèi)被逐步壓縮，然后由靜盤中心部件的軸向孔連續(xù)排出。

 

　　三、各型式壓縮機車載應(yīng)用優(yōu)缺點對比

 

　　四、新能源商業(yè)車的需求

 

　　通過上面的介紹和分析，可見新能源商業(yè)車對車載空壓機的主要需求是經(jīng)久耐用，壽命長；維護成本低、運行噪音低；外圍控制管路少、集成度高；外型尺寸小，重量輕。不同空壓機有不同用途，車用空壓機也有自己的特點，對比來看，目前滑片機與小型活塞機更適應(yīng)新能源商業(yè)車。但由于受車載環(huán)境所限，不能過多設(shè)置壓縮空氣后處理設(shè)備，且會增加一次性投資成本和額外保養(yǎng)成本，故而，車載空壓機向無油機方向發(fā)展是主流，也符合新能源綠色環(huán)保的總要求。

 

 

　　總之，新能源汽車發(fā)展，不僅要求大三電(電池、電機、電控)總成件，提高技術(shù)含量，同時要求像空壓機這樣的高能耗總成件，也要與時俱進。