解析車載空壓機(jī)的基本工作原理及有關(guān)的技術(shù)換代

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，而用戶對一次持續(xù)里程期望是不會降低了。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/T1094-2016)(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：aircompressor)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

圖1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(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：

圖2 常見車用的活塞式空壓機(jī)

(2)螺桿式單級壓縮空壓機(jī)工作原理

一臺根據(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。

圖3螺桿式單級壓縮空壓機(jī)工作原理