文 献 综 述
1.急救车空气压缩机的发展现状
急救车是对遭受各种危及生命的急症、创伤、中毒、灾难事故等病人在到达医院之前进行的移动医疗车载救护系统，急救车空气压缩机气路与电气系统是急救车的重要组成部分，主要由压缩机、储气罐、气桥、管路、供气管路结构和布局组成，其中医用空气压缩机主要由压缩机芯、水处理器、气灌及压力控制监测电路组成，其中输出的气体压力监测是最重要的组成部件，负责反馈与控制，目前医院的ICU、PICU、NICU等病房的都需要该设备，为病人提供维持生命所需的空氧气体，是不可缺少的设备。尤其广大的乡镇医疗单位急需高质量、低振动与噪声的医用空气压缩机。
针对急救车空气压缩机气路与电气系统的研究，国内外展开了大量的研究，主要集中在空气压缩机结构和电气系统两个方面。
在空气压缩机结构方面，国外的瑞士苏尔寿公司（Sulzer Brothers Ltd）在压缩机的活塞与气缸壁、活塞杆与填料之间采用非接触式迷宫密封技术，研制出世界上第一台迷宫活塞空气压缩机，解决了传统采用接触式密封形式的压缩机因为填料密封环、活塞环等摩擦产生碎屑而影响气体的纯度[1] [2]。美国谷轮公司提出通过电磁阀开闭来实现动涡旋盘贴合和分离，完成加载和卸载过程，研制出数码涡旋压缩机Copeland Digital Scroll，改善了传统压缩机的回油特性及小负荷时的回油问题[3]。美国Mechanology LLC公司对TIVM的副转子结构进行优化，消除滑片间的功的传递，开发了用于燃料电池系统的螺旋式交叉滑片压缩机，有效地减小滑片间的摩擦损失，并通过建立数学模型和理论计算对啮合滑片表面结构进行最优设计，减小因泄露造成的压力损失，提高了空压机出口压力[4]。国内的同济大学研发通过对离心式压缩机的蜗壳、叶轮和扩压器进行设计和优化，开发了低流量系数后倾后弯，并能实现高速电机驱动的离心式空压机，使空压机最大空气流量达80 g/s，压比1.5-2.5而系统功耗小于10 kW[5]。但其没有优化空气供应系统的压比/流量特性，空压比的范围与外国相比仍有一定差距。
在空气压缩机电气系统方面，Mohammad Rahim Malekbala利用静态前馈功能将燃料电池所需电流与空压机模型相关联，实现拦截空气压缩机参数的变化，建立起汽车空气压缩机的动态模型[6]。武汉理工大学的柯常忠、周运义通过Ansys进行了汽车空压机转速及气阀结构参数的匹配研究，提出涡旋齿的径向及周向的位移分布规律规律近似于正弦和余弦规律，温度载荷主要影响轴向变形，揭示了空压机转速与气阀结构参数的关系[7]。胡雪梅针对传统空压机靠机械方式调节进气阀的控制方式在电机启动时、气压波动以及调节方法不当均损耗能量的问题，提出将管网压力作为控制对象，压力变送器将储气罐的压力转变为电信号送给变频器内部的PID调节器，与压力给定值进行比较的控制方法，降低了空压机的能耗[8]。厦门大学的洪春苗使用变频调速技术应用到空压机的控制上，如下图所示，变频器是整个控制系统的核心，该技术根据负载调节电机的转速，使之在高效状态下运行，变频器的输出信号控制交流电机的转速和转向，能够连续的对转速进行调整，从而控制阀门的开度以保证供气压力和流量等参数的稳定[18]。但该方法的不足之处是变频器的成本较高，在空压机正常运行时不调速仍然处于运转状态，其本身会消耗一部分能量，不经济。
2.急救车空气压缩机的特点及原理
急救车空气压缩机属于医用空气压缩机(Medical air compressor)可分为无油往复活塞式压缩机及无油螺杆式压缩机两种，其运动副之间由活塞环自润滑而不需要添加任何润滑剂啊。与其他类型空压机如涡旋式空压机、离心式空压机、直线式空压机等相比，无油往复活塞式压缩机及无油螺杆式压缩机具有压缩后的空气不含油、噪声小、脉冲小等特点。但是这种无油空压机自身也存在缺点，它的两种润滑方式（水润滑和干式润滑）受环境影响大且压缩机内零部件容易磨损等[9][10]。正是由于缺点的存在以及医疗设备的高标准要求，近年来急救车空气压缩机成为了急救车研究的热点问题。
螺杆式空气压缩机的工作过程大致可以分为吸气过程、压缩过程和排气过程3个阶段。
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