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动图带你走进燃料电池用各种空压机

文章出处:admin 人气:发表时间:2019-04-27 10:21

  若是燃料电池堆是燃料电池动力系统的“大心脏”,那么空压机就是强劲的“肺”,燃料电池系统的高机能输出需要强大的“心-肺功能”。能够如许描述,目前空压机是国内除了燃料电池堆以外最为焦点的环节零部件。燃料电池空压机可分为离心式、罗茨式、螺杆式、涡旋式、活塞式和滑片式等。本推送协助读者从动图直观理解燃料电池用各类空压机布局。

  全球各大燃料电池汽车出产商为空气供应系统选择的空压机类型也不尽不异。好比丰田2002款FCHV和2008款FCHV-adv燃料电池汽车搭载了涡旋式空压机,Mirai燃料电池汽车搭载六叶螺旋罗茨式空压机。本田公司Clarity燃料电池汽车用两级电动离心式空压机代替了螺杆式空压机。戴姆勒旗下最新GLC F-Cell燃料电池汽车采用离心式空压机,而在前几代中,A-class采纳螺杆式空压机和膨胀机连系的形式,B-Class和F-Class采用螺杆式空压机。

  虽然燃料电池用空压机的设想方式与保守内燃机增压器类似,但两者在利用情况、工作范畴和要求上有着较大不同。燃料电池用空压机需要满足无油、低噪声、低成本、小型化、工作范畴宽、动态响应快等特点。某种程度上,燃料电池用空压机代表了空气压缩机行业的最高程度,涉及到空气动力学、传热学、流体力学、机械、电子、材料、电控和NVH等浩繁学科。上表为几种燃料电池用空压机的简单对比。能够发觉,各型空压机均有其特有的长处和错误谬误,离心式空压机分析评分最高。下面将从离心式空压机起头,顺次从动图出发引见各型空压机。

  离心式空压机在功率密度、效率和噪声等方面具有最好的总体结果,被视为将来最有前途的空气压缩体例之一。次要工作道理为通过叶轮对气体做功,在叶轮和扩压器的流道内,操纵离心升压感化和降速扩压感化,将机械能转化为气体的压力能。混磁空压机拒相关材料显示,从目前国表里燃料电池空压机的开辟方历来看,离心式空压机将是此后的支流标的目的。目前,本田公司旗下Clarity和现代公司旗下ix35燃料电池汽车利用的恰是离心式空压机。留意,本田公司旗下Clarity燃料电池汽车采用的是两级电动增压体例。

  离心空压机也有一些错误谬误,好比不适合气体流量太小及压比过高的场所,工作区较窄,经济性较差,效率较低等。如下图所示,保守内燃灵活力系统婚配空压机往往工作在中等流量范畴,工作范畴较大;燃料电池用空压机工作范畴窄且接近喘振鸿沟。据相关材料显示,离心式空压机与涡轮机的搭配可能成为燃料电池用空压机将来成长的次要趋向,好比博格华纳(BorgWarner)开辟的FCAS涡轮增压空压机。

  螺杆式空压机可分为单螺杆式和双螺杆式。螺杆式空压机在汽缸内装有一对互相啮合的螺旋形阴阳转子,两转子都有几个凹形齿,两者互相反向扭转。主转子又称阳转子或凸转子,通过策动机或电动机驱动,另一转子称阴转子或凹转子,由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。驱动过程中理论上没有金属接触。通用汽车和戴姆勒旗下燃料电池汽车层搭载过螺杆式空压机。

  留意,戴姆勒旗下燃料电池汽车GLC F-CELL曾经用电动增压器(离心式)代替了保守的螺杆式压缩机。

  罗茨式空压机属于容积反转展转压缩机,这种压缩机靠转子轴端的同步齿轮使两转子连结啮合。转子上每一凹入的曲面部门与气缸内壁构成工作容积,在转子反转展转过程找阿谁从吸气口带走气体,当移到排气口附件与排气口相连通的瞬时间,因有较高压力的气体回流,此时工作容积中的压力俄然升高,然后将气体输送到排气通道。两转子互不接触,靠严密节制的间隙实现密封,故排出的气体不受润滑油污染。

  丰田公司旗下Mirai燃料电池汽车搭载了全新开辟的六叶螺旋罗茨式空压机。与保守罗茨式空压机中叶轮与轴向平行分歧,丰田纺织开辟的罗茨式空压机,叶轮呈现螺旋外形。上汽集团开辟的燃料电池汽车也层搭载过罗茨式空压机。罗茨式空压机的劣势次要有:转速较低,不必利用布局复杂的空气轴承;高效运转区较宽;手艺相对成熟。

  涡旋式空压机由一个固定的渐开线涡旋盘和一个呈偏疼盘旋平动的渐开线活动涡旋盘构成的可压缩容积压缩机,由两个双函数方程型线的动、静涡盘彼此咬合而成。在吸气、压缩、排气工作过程中,静盘固定在机架上,动盘由偏疼轴驱动并由防自起色构限制,环绕静盘基圆核心,作很小半径的平面动弹。气体通过空气滤芯吸入静盘的外围,跟着偏疼轴的扭转,气体在动静盘噬合所构成的若干个新月形压缩腔内被逐渐压缩,然后由静盘核心部件的轴向孔持续排出。

  丰田公司在2002版FCHV和2008版FCHV-adv燃料电池汽车上均曾搭载了涡旋式空压机。

  来去式空压机通过气缸内活塞或隔阂的来去活动使刚体容积周期变化并实现气体增压和输送,属于容积型空压机。按照来去活动的构件分为活塞式和隔阂式空压机。

  长处:1.热效率高、单元耗电量少;2.加工便利,对材料要求低,造价低廉;3.安装简单;4.设想、出产早,制造手艺成熟;5.使用范畴广。

  错误谬误:1.活动部件多,布局复杂,检修工作量大;2.转速受限制;3.活塞环的磨损、气缸的磨损、皮带的传动体例使效率下降很快;4.乐音大;5.节制系统的掉队,不顺应连锁节制和无人值守的需要。

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