解析车载空压机的基本工作原理及有关的技术换代

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中国发展新能源汽车,强调“纯电驱动”,但是电池的比能量与汽油(柴油)相比,相差几十倍,而用户对一次持续里程期望是不会降低了。解决这个矛盾,一是提高动力电池的比能量,二是提高充电环境便利性,三是降低汽车自身的无效功耗。下面对汽车总成件耗能比较大的车载空压机的基本工作原理及有关技术换代予以介绍,供同行参考。

一、商业车(运营客车)对空压机的技术提出更高的要求

2017年3月7日,交通运输部发布“关于贯彻落实交通运输行业标准《营运客车安全技术条件》(JT/T 1094-2016)(简称JT/T 1094标准)的通知”,明确了该标准将于今年4月1日起正式实施。

JT/T 1094标准在制动系方面,提出车长大于9米的营运客车,所有车轮应安装盘式制动器,采用气压制动系统的营运客车,行车制动管路内工作气压应大于等于1000kpa,即为10公斤。

JT/T 1094标准对行车制动管路内工作气压值的提升,是为了保证营运车辆的安全,同时要求空压机提高工作效率,导致消耗更多的能量。工作气压源于空压机。这个有一个矛盾,一方面要求工作压力,另一个方面,空压机自己在压缩空气时,更加节能。

二、车载空压机的工作原理及分类

空气压缩机(英文为:air compressor)是气源装置中的主体。其工作原理是:将原动机(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置,是压缩空气的气压发生装置。进去的气体的是自然态,出来的有一定密度的压缩空气,再送到储气罐里,再形成高于10公斤以上压力的高压空气,供车辆其他部件做功。

目前车载空压机分为3大类:主要分为活塞空压机、螺杆空压机、滑片式空压机等。

(1)活塞式空压机的工作原理

活塞的往复运动是由电动机带动的曲柄曲柄的旋转,在转化为活塞滑动的往复运动。

1:排气阀;2 :气缸;3:活塞;4:活塞杆;5:滑块;6:连杆;7:曲柄: 8:吸气阀;9阀门弹簧

让新能源汽车更节能,车载空压机需要更新换代

图1活塞式空压机的工作原理

①为压缩过程: 在气缸内作往复运动的活塞向右移动时,气缸内活塞左腔的压力低于大气压力p a ,吸气阀开启,外界空气吸入缸内。

②排气过程: 当缸内压力高于输出空气管道内压力 p 后,排气阀打开。压缩空气送至输气管内。

按气缸的配置方式分有立式、卧式、角度式、对称平衡式和对置式几种。按压缩级数可分为单级式、双级式和多级式三种。按设置方式可分为移动式和固定式两种。按控制方式可分为卸荷式和压力开关式两种。车用的活塞式空压机见图2:

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图2 常见车用的活塞式空压机

(2)螺杆式单级压缩空压机工作原理

一台根据双螺杆(也称阴阳转子)转动使气体产生容积变化的工作原理设计的机器,它能把自然空气吸入再经过内部几道过程完成工作,最终排出满足压力要求的压缩空气,此机器谓螺杆式空气压缩机。 见图3。

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图3螺杆式单级压缩空压机工作原理

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