【壓縮機網】中國發展新能源汽車，強調“純電驅動”，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技術換代予以介紹，供同行參考。

 

　　一、商業車(運營客車)對空壓機的技術提出更高的要求

 

　　2017年3月7日，交通運輸部發布“關于貫徹落實交通運輸行業標準《營運客車安全技術條件》(JT/T 1094-2016)(簡稱JT/T 1094標準)的通知”，明確了該標準將于今年4月1日起正式實施。

 

　　JT/T 1094標準在制動系方面，提出車長大于9米的營運客車，所有車輪應安裝盤式制動器，采用氣壓制動系統的營運客車，行車制動管路內工作氣壓應大于等于1000kPa，即為10公斤。

 

　　JT/T 1094標準對行車制動管路內工作氣壓值的提升，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，導致消耗更多的能量。工作氣壓源于空壓機，這就導致一個矛盾：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)的機械能轉換成氣體壓力能，是壓縮空氣的氣壓發生裝置。車載空壓機進去的氣體是自然狀態，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用：剎車系統、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、空氣品質高、維護低成本、節能高效、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

 

　　活塞的往復運動是由電動機帶動的曲柄旋轉，再轉化為活塞滑動的往復運動。

 

 

　　①壓縮過程：在氣缸內作往復運動的活塞向右移動時，氣缸內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。

 

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

 

　　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。按壓縮級數可分為單級式、雙級式和多級式三種。按設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

 

　　一臺根據雙螺桿(也稱陰陽轉子)轉動使氣體產生容積變化的工作原理設計的機器，它能把自然空氣吸入再經過內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

 

　　滑片安裝在轉子的槽中，旋轉的轉子相對于氣缸呈偏心式運轉，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，主要由轉子和定子組成，其中轉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，轉子在定子中偏心放置。當轉子旋轉時，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壁間形成一個封閉的空氣腔-壓縮腔。轉子轉動時，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，空氣經由過濾器被吸入壓縮腔，并與噴入主機內的潤滑油混合。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，動盤由偏心軸驅動并由防自轉機構制約，圍繞靜盤基圓中心，作很小半徑的平面轉動。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨著偏心軸的旋轉，氣體在動靜盤噬合所組成的若干個月牙形壓縮腔內被逐步壓縮，然后由靜盤中心部件的軸向孔連續排出。

 

　　三、各型式壓縮機車載應用優缺點對比

 

　　四、新能源商業車的需求

 

　　通過上面的介紹和分析，可見新能源商業車對車載空壓機的主要需求是經久耐用，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新能源商業車。但由于受車載環境所限，不能過多設置壓縮空氣后處理設備，且會增加一次性投資成本和額外保養成本，故而，車載空壓機向無油機方向發展是主流，也符合新能源綠色環保的總要求。

 

 

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