艾儒彬

(廈門金龍旅行車有限公司，福建 廈門 361026)

電動空氣壓縮機(jī)(簡稱電動空壓機(jī))是純電動客車的關(guān)鍵零部件之一，對車輛的舒適性、經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性都有重要影響。純電動客車使用的電動空壓機(jī)主要有活塞式、滑片式、螺桿式和渦旋式。由于滑片式具備效率高、噪聲小、振動輕等特點，其使用較多。本文對某純電動客車搭載的滑片式電動空壓機(jī)常見故障進(jìn)行原因分析，并尋求有效的改善措施。

1 故障原因分析

滑片式電動空壓機(jī)由電動機(jī)和空氣壓縮機(jī)兩部分組成，使用過程中電動機(jī)的故障相對較少，主要是空壓機(jī)常出現(xiàn)故障。有關(guān)故障及產(chǎn)生的主要原因如下：

1)竄油、竄氣。主要是潤滑油規(guī)格不符、油分芯損壞和回油閥堵塞引起。

2)壓力不當(dāng)、漏氣、功率突降。主要是壓力閥損壞、管路泄漏、空氣濾清器或油分芯堵塞引起。

3)過熱。主要是潤滑油不足導(dǎo)致散熱異常、工作環(huán)境溫度過高、排氣量或控制信號異常導(dǎo)致運行時間過長引起。

4)運轉(zhuǎn)中有異響。主要是連接松動、缺潤滑油或軸承損壞引起。

5)無法啟動，不工作。主要是高低壓電源或控制信號異常、壓縮機(jī)內(nèi)部卡住引起。

滑片式電動空壓機(jī)與傳統(tǒng)燃油車用的機(jī)械式空壓機(jī)相比，產(chǎn)生有關(guān)故障的原因基本相似，但前者故障率更高?？諌簷C(jī)的損壞，既有使用、維護(hù)、保養(yǎng)方面的原因，也有設(shè)計、生產(chǎn)方面的原因。特別是其潤滑油乳化后導(dǎo)致電動空壓機(jī)損壞的問題，因難以準(zhǔn)確判定故障責(zé)任方而可能引發(fā)爭議。

2 故障抑制方法

2.1 產(chǎn)品設(shè)計優(yōu)化

國標(biāo)要求：純電動客車在相對濕度≤90%的環(huán)境下都要能可靠運行；從儲氣筒的氣壓下限升壓至氣壓上限，空壓機(jī)的工作時長≤6 min。在額定工作壓力下，空壓機(jī)首次運行一般要30 min才能達(dá)到熱平衡。電動空壓機(jī)運行過程中會吸入自然空氣中的水分，如果沒有及時排出機(jī)體，其油腔內(nèi)很容易形成冷凝水，潤滑油與冷凝水混合后發(fā)生乳化，從而失去潤滑、密封和冷卻等作用，使部件加劇磨損。

為防止空壓機(jī)潤滑油發(fā)生乳化，很多車輛采取的措施是空壓機(jī)首次啟動時強(qiáng)制讓其運行20～30 min，達(dá)到熱平衡后空壓機(jī)的啟停只受打氣使能信號控制。采用此控制方式的車輛，如果經(jīng)常在空氣水分含量較高的多雨濕熱環(huán)境或在消耗壓縮氣體較少的高速路面使用，仍會常出現(xiàn)因潤滑油乳化導(dǎo)致電動空壓機(jī)損壞的問題?？蓪Υ丝刂品绞讲扇?.1.1節(jié)和2.1.2節(jié)的措施進(jìn)行優(yōu)化，使吸入機(jī)體的水分更少并將機(jī)體中的水分及時排出，以有效防止?jié)櫥桶l(fā)生乳化。同時空壓機(jī)的智能啟停，還降低了能耗和避免了噪聲。

2.1.1 增加進(jìn)氣加熱裝置

在空壓機(jī)的進(jìn)氣端增加進(jìn)氣加熱格柵加熱裝置。由于進(jìn)氣口截面積較小且進(jìn)氣流速快，可采用增大管道內(nèi)徑的方法來提升加熱除濕效果。在進(jìn)氣濾清器和空壓機(jī)進(jìn)氣口之間，安裝一個直徑約為原管徑3倍的圓形儲氣罐，加熱格柵安裝在儲氣罐內(nèi)部。自然空氣從濾清器進(jìn)氣口進(jìn)入，過濾后流經(jīng)儲氣罐加熱格柵再進(jìn)入空壓機(jī)。特別是在多雨濕熱環(huán)境下，能明顯減少電動空壓機(jī)吸入空氣水分。

車輛使用時，整車VCU通過采集空壓機(jī)溫度、環(huán)境空氣溫度和相對濕度，來控制進(jìn)氣加熱裝置工作。同時，整車VCU通過CAN通信發(fā)送報文給儀表，進(jìn)氣加熱裝置工作時，儀表顯示加熱工作指示燈，方便駕駛員察看其工作狀態(tài)。

2.1.2 智能啟?？刂?/p>

車輛在各種工況下運行都可采用以下方法智能判斷空壓機(jī)是運行狀態(tài)還是停機(jī)狀態(tài)：

1)車輛每次上電啟動時，整車VCU首先檢測空壓機(jī)溫度。如空壓機(jī)溫度≥高溫保護(hù)溫度(一般為110 ℃)，則空壓機(jī)和加熱格柵都不工作，同時儀表顯示“空壓機(jī)過溫”信息。此時如整車氣壓≥安全行車氣壓(一般為0.6 MPa)，則車輛可限速(<30 km/h)行駛；如整車氣壓<安全行車氣壓(即0.6 MPa)，則需等空壓機(jī)溫度<高溫保護(hù)溫度(即110 ℃)后，空壓機(jī)才能啟動打氣，車輛才能起步。如空壓機(jī)溫度<高溫保護(hù)溫度(即110 ℃)，則進(jìn)入本節(jié)第2)條，并檢測打氣使能信號。這讓空壓機(jī)溫度維持在理想的范圍內(nèi)，不但能提升空壓機(jī)的比功率，而且還能及時有效排出電動空壓機(jī)機(jī)體中的水分，抑制其滑潤油發(fā)生乳化。

2)整車VCU通過采集整車氣路中干燥器處的氣壓開關(guān)量或者儲氣筒上氣壓傳感器的模擬量，來判斷是否有打氣使能信號。如無打氣使能信號且空壓機(jī)溫度≥冷機(jī)溫度(一般為50 ℃)，則空壓機(jī)和加熱格柵都不工作；如有使能信號且熱平衡溫度(一般為80 ℃)≤空壓機(jī)溫度<高溫保護(hù)溫度(即110 ℃)，則進(jìn)入本節(jié)第3)條；如有使能信號且空壓機(jī)溫度<熱平衡溫度(即80 ℃)或無使能信號且空壓機(jī)溫度<冷機(jī)溫度(即50 ℃)，則進(jìn)入本節(jié)第4)條，并檢測加熱信號。這讓整車氣壓維持在理想的范圍內(nèi)，始終能保證供氣充足。

3)此狀態(tài)下，加熱格柵不加熱。以額定排氣壓力為1.0 MPa的電動空壓機(jī)為例，車輛上電啟動時，如VCU檢測到整車氣壓低于空壓機(jī)啟動氣壓(一般為0.68 MPa)，就開始產(chǎn)生打氣使能信號，則空壓機(jī)自行啟動打氣。如整車氣壓升至空壓機(jī)停機(jī)氣壓(一般為0.9 MPa)，則打氣使能信號停止，VCU檢測不到使能信號后空壓機(jī)同步停機(jī)。這對經(jīng)常踩剎車或開關(guān)車門消耗壓縮氣體較多的車輛，不但能始終保證供氣充足，而且還能將空壓機(jī)維持在熱平衡狀態(tài)。

4)此狀態(tài)下，當(dāng)整車VCU采集到環(huán)境空氣溫度≤設(shè)定值(一般為8 ℃)或相對濕度≥設(shè)定值(一般為85%)時，則產(chǎn)生加熱信號，加熱格柵開始加熱。如VCU已產(chǎn)生加熱信號或加熱格柵已開始加熱，且VCU檢測到使能信號，則進(jìn)入本節(jié)第5)條；若VCU沒有檢測到使能信號，則進(jìn)入本節(jié)第6)條?？諌簷C(jī)啟動后，當(dāng)VCU檢測到空壓機(jī)需要停機(jī)時，加熱格柵就同步停止加熱。這能明顯減少空壓機(jī)吸入空氣水分。

5)此狀態(tài)下，當(dāng)整車VCU檢測到空壓機(jī)溫度<熱平衡溫度(即80 ℃)，空壓機(jī)則自行啟動。如空壓機(jī)是上電后首次運行，則使能信號停止后，再繼續(xù)運行5 min或當(dāng)VCU檢測到空壓機(jī)溫度≥熱平衡溫度(即80 ℃)時才停機(jī)；如空壓機(jī)不是上電后首次運行，則使能信號停止時空壓機(jī)就同步停機(jī)?？諌簷C(jī)達(dá)到熱平衡就停機(jī)，不但避免了空壓機(jī)盲目地運行，而且還降低了整車能耗。

6)此狀態(tài)下，當(dāng)整車VCU檢測到空壓機(jī)溫度<冷機(jī)溫度(即50 ℃)或空壓機(jī)停工時長≥停機(jī)時長(一般為1 h)時，則判定空壓機(jī)為冷機(jī)狀態(tài)。如空壓機(jī)為冷機(jī)狀態(tài)，當(dāng)車速≥設(shè)定車速(一般為20 km/h)時，空壓機(jī)就自行啟動，同時開始計算工作時長；如VCU檢測到車速降至20 km/h時則暫時停機(jī)，車速大于20 km/h后又自行啟動，直至VCU檢測到空壓機(jī)溫度≥熱平衡溫度(即80 ℃)或運行完設(shè)定時長(一般為10 min)后空壓機(jī)才停機(jī)。當(dāng)空壓機(jī)暫停且出現(xiàn)整車氣壓不足(即<0.68 MPa)時，VCU則產(chǎn)生打氣使能信號，進(jìn)入本節(jié)第5)條。這能夠避免空壓機(jī)在冷機(jī)狀態(tài)下運行，對經(jīng)常高速行駛消耗壓縮氣體較少的車輛，能及時有效地排出電動空壓機(jī)機(jī)體中的水分，同時也避免產(chǎn)生噪聲。

2.2 優(yōu)化裝配工藝

電動空壓機(jī)的性能和使用壽命，還與其關(guān)聯(lián)部件的安裝布局有關(guān)。以下措施可以提升其性能并有效抑制故障發(fā)生：

1)空壓機(jī)的安裝位置要遠(yuǎn)離熱源并有良好的通風(fēng)散熱性，且不能讓泥水直接飛濺到機(jī)體上。

2)空氣濾清器應(yīng)安裝在清潔度較高，且便于檢修、更換的通風(fēng)位置。

3)空壓機(jī)排氣管后端應(yīng)始終比前端的安裝高度低，且前段和后段都要低于機(jī)體排氣口。

2.3 正確使用和維護(hù)

如仍按傳統(tǒng)燃油車的方法使用或維護(hù)純電動車輛，可能會造成電動空壓機(jī)提前損壞。采取以下措施可以有效抑制電動空壓機(jī)的故障產(chǎn)生：

1)熟悉駕駛操作規(guī)范和日常維護(hù)注意事項，出車前后應(yīng)通過電動空壓機(jī)觀察孔查看潤滑油的情況，行車中要注意查看儀表顯示信息。

2)應(yīng)按車輛廠家要求，每行駛1.5萬km或30日做一次一級維護(hù)，每行駛5萬km或120日做一次二級維護(hù)，經(jīng)常在山區(qū)、沙漠等惡劣環(huán)境下運行的車輛需縮短維護(hù)周期。同時對長期停放未使用的車輛也必須要按要求維護(hù)。

3)維護(hù)所用的潤滑油、濾清器等耗材的規(guī)格型號須與原車一樣。

3 結(jié)束語

正確使用和維護(hù)電動空壓機(jī)對其性能和壽命非常關(guān)鍵，在優(yōu)化裝配工藝的同時，通過智能啟?？刂坪驮黾舆M(jìn)氣加熱裝置優(yōu)化其性能，故障率大幅降低，產(chǎn)品更為可靠。特別是經(jīng)常在濕熱環(huán)境和高速路面運行的純電動客車，效果更為明顯。