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車載空壓機(jī)需要換代
昆山遠(yuǎn)方機(jī)電設(shè)備有限公司 2017/3/31 15:44:00
中國發(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)《營運(yùn)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(shí)施。
JT/T 1094標(biāo)準(zhǔn)在制動(dòng)系方面，提出車長大于9米的營運(yùn)客車，所有車輪應(yīng)安裝盤式制動(dòng)器，采用氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的營運(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)。這個(gè)有一個(gè)矛盾，一方面要求工作壓力，另一個(gè)方面，空壓機(jī)自己在壓縮空氣時(shí)，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)(英文為：air compressor)是氣源裝置中的主體。其工作原理是：將原動(dòng)機(jī)(通常是電動(dòng)機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發(fā)生裝置。進(jìn)去的氣體的是自然態(tài)，出來的有一定密度的壓縮空氣，再送到儲(chǔ)氣罐里，再形成高于10公斤以上壓力的高壓空氣，供車輛其他部件做功。
目前車載空壓機(jī)分為3大類：主要分為活塞空壓機(jī)、螺桿空壓機(jī)、滑片式空壓機(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)的曲柄曲柄的旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)化為活塞滑動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
1：排氣閥; 2 :氣缸; 3:活塞; 4:活塞桿; 5:滑塊; 6:連桿; 7:曲柄: 8:吸氣閥; 9閥門彈簧
活塞式空壓機(jī)的工作原理
①為壓縮過程: 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p a ，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(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關(guān)式兩種。車用的活塞式空壓機(jī)見圖2：
常見車用的活塞式空壓機(jī)
(2)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)過內(nèi)部幾道過程完成工作，最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)。 見圖3。
螺桿式單級(jí)壓縮空壓機(jī)工作原理
由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿使活塞產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)，引起氣缸容積變化。由於氣缸內(nèi)壓力的變化，通過進(jìn)氣閥使空氣經(jīng)過空氣濾清器(消聲器)進(jìn)入氣缸，在壓縮行程中，由於氣缸容積的縮小，壓縮空氣經(jīng)過排氣閥的作用，經(jīng)排氣管，單向閥(止回閥)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。常見車用螺桿式單級(jí)壓縮空壓見圖3。
常見車用螺桿式單級(jí)壓縮空壓機(jī)
(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)起來后，滑片與氣缸之間容積不斷減少，完成了空氣的壓縮過程。實(shí)際上，轉(zhuǎn)子嵌入5個(gè)以上的滑片。工作原理見圖4。
滑片空壓機(jī)的工作原理
1:空氣過濾器；2：吸氣調(diào)節(jié)器；3：轉(zhuǎn)子；4：定子；5：滑片；6：壓縮腔；7：壓縮空氣；8：有系統(tǒng)；9：油膜;10:油/氣分離器芯；11：冷卻器；12：油濾清器；13：最小壓力閥
車用滑片式壓縮機(jī)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(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。在吸氣過程中，空氣經(jīng)由過濾器被吸入壓縮腔，并與噴入主機(jī)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。實(shí)際產(chǎn)品見圖5 。
車用滑片式壓縮機(jī)外形
三、滑片式壓縮機(jī)更適應(yīng)新能源商業(yè)車
通過上面介紹和分析，滑片式壓縮機(jī)更適應(yīng)新能源商業(yè)車，其主要理由經(jīng)久耐用，壽命長；無軸向受力、運(yùn)行噪音低；外圍控制管路少、集成度高。外型尺寸小，重心低。具體指標(biāo)：
①滑片式壓縮機(jī)只有1個(gè)轉(zhuǎn)子是運(yùn)動(dòng)部件，使用壽命超過10萬小時(shí)；
②滑片式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為1480轉(zhuǎn)/分鐘，是低速電機(jī)即可，對(duì)整車平衡型貢獻(xiàn)度高。
③單一回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滑片沒有幾乎磨損，內(nèi)泄漏可能性極小，對(duì)環(huán)境的友好性
④滑片式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝，日常維護(hù)工作量少，對(duì)生產(chǎn)廠家依賴度低。
⑤國內(nèi)的產(chǎn)品經(jīng)，排出的空氣含油量小于1·5ppm，空氣純凈度高。
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)要求象空壓機(jī)高能耗的總成件，也要與時(shí)俱進(jìn)。不同空壓機(jī)，有不同用途，但是車用空壓機(jī)有自己的特點(diǎn)，目前滑片式壓縮機(jī)更適應(yīng)新能源商業(yè)車，其原理正確，優(yōu)點(diǎn)突出，節(jié)能明顯，環(huán)保性更佳。