【壓縮機(jī)網(wǎng)】中國(guó)發(fā)展新能源汽車，強(qiáng)調(diào)“純電驅(qū)動(dòng)”，但是電池的比能量與汽油(柴油)相比，相差幾十倍，而用戶對(duì)一次持續(xù)里程期望是不會(huì)降低了。解決這個(gè)矛盾，一是提高動(dòng)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(wú)效功耗。下面對(duì)汽車總成件耗能比較大的車載空壓機(jī)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(yùn)營(yíng)客車)對(duì)空壓機(jī)的技術(shù)提出更高的要求

 

　　2017年3月7日，交通運(yùn)輸部發(fā)布“關(guān)于貫徹落實(shí)交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營(yíng)運(yùn)客車安全技術(shù)條件》(JT/T 1094-2016)(簡(jiǎn)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(shí)施。

 

　　JT/T 1094標(biāo)準(zhǔn)在制動(dòng)系方面，提出車長(zhǎng)大于9米的營(yíng)運(yùn)客車，所有車輪應(yīng)安裝盤(pán)式制動(dòng)器，采用氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的營(yíng)運(yùn)客車，行車制動(dòng)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(duì)行車制動(dòng)管路內(nèi)工作氣壓值的提升，是為了保證營(yíng)運(yùn)車輛的安全，同時(shí)要求空壓機(jī)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(jī)，這就導(dǎo)致一個(gè)矛盾：一方面要求工作壓力提高，另一方面，空壓機(jī)自己在壓縮空氣時(shí)，要更加節(jié)能。

 

　　二、車載空壓機(jī)的工作原理及分類

 

　　空氣壓縮機(jī)(air compressor)是氣源裝置中的主體。將原動(dòng)機(jī)(通常是電動(dòng)機(jī))的機(jī)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(jī)進(jìn)去的氣體是自然狀態(tài)，出來(lái)的是有一定密度的壓縮空氣，再送到儲(chǔ)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(jī)在汽車上主要分為三類應(yīng)用：剎車系統(tǒng)、門(mén)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(duì)車載空壓機(jī)有以下需求：安全可靠、空氣品質(zhì)高、維護(hù)低成本、節(jié)能高效、重量輕、體積小、噪音低。

 

　　目前，車載空壓機(jī)分為：活塞空壓機(jī)、螺桿空壓機(jī)、滑片式空壓機(jī)和渦旋空壓機(jī)等。

 

　　(1)活塞式空壓機(jī)的工作原理

 

　　活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的曲柄旋轉(zhuǎn)，再轉(zhuǎn)化為活塞滑動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

 

 

　　①壓縮過(guò)程：在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞向右移動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)活塞左腔的壓力低于大氣壓力Pa，吸氣閥開(kāi)啟，外界空氣吸入缸內(nèi)。

 

　　②排氣過(guò)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(kāi)，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(duì)稱平衡式和對(duì)置式幾種。按壓縮級(jí)數(shù)可分為單級(jí)式、雙級(jí)式和多級(jí)式三種。按設(shè)置方式可分為移動(dòng)式和固定式兩種。按控制方式可分為卸荷式和壓力開(kāi)關(guān)式兩種。車用活塞式空壓機(jī)見(jiàn)圖2。

 

　　(2)雙螺桿式單級(jí)壓縮空壓機(jī)工作原理

 

　　一臺(tái)根據(jù)雙螺桿(也稱陰陽(yáng)轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動(dòng)使氣體產(chǎn)生容積變化的工作原理設(shè)計(jì)的機(jī)器，它能把自然空氣吸入再經(jīng)過(guò)內(nèi)部幾道過(guò)程完成工作，z*終排出滿足壓力要求的壓縮空氣，此機(jī)器謂螺桿式空氣壓縮機(jī)。見(jiàn)圖3。

 

 

　　(3)滑片空壓機(jī)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(duì)于氣缸呈偏心式運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)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(yùn)動(dòng)起來(lái)后，滑片與氣缸之間容積不斷減少，完成空氣的壓縮過(guò)程。工作原理見(jiàn)圖4。

 

 

　　車用滑片式壓縮機(jī)外形見(jiàn)圖5，主要由轉(zhuǎn)子和定子組成，其中轉(zhuǎn)子上開(kāi)有縱向的滑槽，滑片在其中自由滑動(dòng)；定子為一個(gè)氣缸，轉(zhuǎn)子在定子中偏心放置。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑片在離心力作用下甩出并與定子通過(guò)油膜緊密接觸，相鄰兩個(gè)滑片與定子內(nèi)壁間形成一個(gè)封閉的空氣腔-壓縮腔。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，壓縮腔的體積隨著滑片滑出量的大小而變化。在吸氣過(guò)程中，空氣經(jīng)由過(guò)濾器被吸入壓縮腔，并與噴入主機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑油混合。在壓縮過(guò)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(guò)排氣口排出。

 

 

　　（4）渦旋式空氣壓縮機(jī)及其工作原理

 

 

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

 

　　三、各型式壓縮機(jī)車載應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

 

　　四、新能源商業(yè)車的需求

 

　　通過(guò)上面的介紹和分析，可見(jiàn)新能源商業(yè)車對(duì)車載空壓機(jī)的主要需求是經(jīng)久耐用，壽命長(zhǎng)；維護(hù)成本低、運(yùn)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(jī)有不同用途，車用空壓機(jī)也有自己的特點(diǎn)，對(duì)比來(lái)看，目前滑片機(jī)與小型活塞機(jī)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(guò)多設(shè)置壓縮空氣后處理設(shè)備，且會(huì)增加一次性投資成本和額外保養(yǎng)成本，故而，車載空壓機(jī)向無(wú)油機(jī)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(jī)、電控)總成件，提高技術(shù)含量，同時(shí)要求像空壓機(jī)這樣的高能耗總成件，也要與時(shí)俱進(jìn)。