新能源汽车的“呼吸器官“：空气压缩机技术解析

     空气压缩机是现代工业的基础产品，是提供气源动力的设备，它是将原始的机械能或者电能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。目前，国内汽车空气压缩机主要有四种产品：活塞式空气压缩机，螺杆式空气压缩机，滑片式空气压缩机，涡旋式空气压缩机。

　　活塞式空压机

　　从活塞式空气压缩机的组成来看，活塞式空气压缩机基本上包括：排气阀、气缸、活塞、活塞杆、滑块、连杆、曲柄、吸气阀、气门弹簧等结构。

　　活塞结构的空气压缩机在排气过程结束时总是具有剩余容积，并且剩余容积中的压缩空气在下一次吸气期间膨胀。这减少了吸入的空气量，降低了效率并增加了压缩功。并且由于剩余体积的存在，随着压缩比的增加，温度急剧上升。分级压缩可降低废气温度，节省压缩功，提高容积效率，并增加压缩气体排量。因此，通常使用多级压缩来增加输出压力。为了提高效率和降低空气温度，需要中间冷却。

　　活塞式空气压缩机的优点是结构简单，使用寿命长，易于实现大容量，高压输出。缺点是存在许多易损件，振动大，噪音大，可靠性低，并且由于废气排出是间歇进行的，输出具有脉冲，并且使用时需要储气装置。

　　螺杆式空压机

　　螺杆空气压缩机是一种容积式气体压缩机，具有用于旋转运动的工作容积。通过体积变化实现气体的压缩，这通过壳体中压缩机的一对转子的旋转运动来实现。

　　螺杆空压机基本构造：在压缩机的主体中，一对啮合的螺旋转子平行布置，并且在节圆外面具有凸齿的转子通常被称为凸转子或外螺纹。节圆中具有凹齿的转子称为阴转子或内螺纹，并且一般的公转子与原动机连接。凸形转子驱动凹形转子以使转子上的最后一对轴承旋转，以实现轴向定位并承受压缩机中的轴向力。转子两端的圆柱滚子轴承径向定位转子并承受压缩机中的径向力。在压缩机本体的两端，分别打开一定形状和尺寸的开口。一个供吸气用，称为进气口;另一个供排气用，称作排气口。

　　螺杆空压机可靠性好，振动小，噪音低，操作方便，易损件少，运行效率高。缺点则是造价高，机体体积大不能用于微型空间，压力有最高限制不能用于高压场合。

　　滑片式空压机

　　滑片式空气压缩机的主体主要由转子和定子组成，其中在转子上形成纵向滑动槽，滑动件在其中自由滑动;定子是圆柱体，转子偏心地放置在定子中。封闭空气压缩室形成在两个滑动叶片和定子的内壁之间，当转子旋转时，压缩室的容积随滑出量而变化。在吸入过程中，空气通过过滤器被吸入压缩室，并与喷射到主单元中的润滑油混合。在压缩过程中，压缩室的容积逐渐减小，压力逐渐增加，之后油气混合物通过排气口排出。

　　滑片式空气压缩机的整机看起来很简单，几乎看不到任何备件。它使用空气过滤器，进气阀，油分离器，安全阀，最小压力阀，机油滤清器，温控旁通阀，回流阀等部件均以模块的形式集中在模块中。滑片式压缩机具有可靠性高，长时间连续运行，性能优良，噪音低的优点。

　　涡旋式空压机

　　涡旋式空气压缩机通过移动和静止涡旋与两个双功能方程线的互锁形成。在吸气，压缩和排气过程中，静止板固定在框架上，移动板由偏心轴驱动，并受到防旋转机构的限制。半径小的平面围绕静态磁盘底座的中心旋转。气体通过空气过滤器被吸入静止盘的周边。然后它从固定盘的中心部分的轴向孔连续排出。

　　涡流空气压缩机独特的工作原理使其成为市场上最节能的压缩机。涡旋式压缩机低磨损的工作模式使其寿命更长，兼有结构新颖、体积小、噪音低、重量轻、振动小、能耗低、输气连续稳定、运行可靠、气源清洁等优点。广泛用于工业、农业、交通运输、医疗设备、食品装饰和纺织等行业。

表1 空气压缩机性能对比

（根据公开资料整理）       

        结语

　　通过上述空气压缩机的原理和结构分析，在新能源汽车领域：虽然活塞式空压机目前占有率较高，但是其效率低、噪音大、维护成本高，不适合新能源汽车未来的发展要求。螺杆式空气压缩机性能可靠，压力大;但结构复杂，机体体积大，更适合应用于化工、石油及矿业开采等工业领域。滑片式空压机能耗低、噪音小、重量轻等诸多优点更适应新能源汽车且有了一定的市场占有率。涡旋式空压机不仅具备滑片式空压机的相关优点，还兼有无油润滑的优点，输出空气非常绿色，但是空气输出压力还无法达到汽车制动系统所需压力，未来随着技术创新，涡旋式空压机前景广阔。