油液混合動力工程的機械研究

1、    油液混合動力工程的機械研究    孫赫摘要：在能源和環(huán)境問題日益突出的今天，人們對節(jié)能減排提出了較高的要求。對于工程機械來說，在生產(chǎn)的過程中也需要圍繞節(jié)能減排展開生產(chǎn)活動，確保其在保證自身動力性能的基礎上，盡量降低對環(huán)境的污染，提升資源利用率。在對工程機械的制造原理進行分析之后可以發(fā)現(xiàn)，要想實現(xiàn)工程機械的節(jié)能減排性能就必須做好油液混合動力工程的有效設計。文中在對油液混合動力系統(tǒng)進行探討之后，又對油液混合動力工程的關(guān)鍵技術(shù)進行分析，希望可以有效提升工程機械的環(huán)保能力。關(guān)鍵詞：油液混合動力；工程機械；節(jié)能減排在工程機械生產(chǎn)技術(shù)快速發(fā)展的形勢下，工程機

2、械的應用范圍也越來越廣，對社會生產(chǎn)活動的多個領域均有涉獵。在以往的工程機械中，最常使用的動力系統(tǒng)為柴油發(fā)動機以及液壓傳動系統(tǒng)，這類工程機械在實際運行的過程中會產(chǎn)生大量的能源消耗。同時，采用柴油發(fā)動機作為主要動力系統(tǒng)的工程機械，在運行的過程中還會形成大量的煙氣排放，對周邊的環(huán)境帶來嚴重影響。而對油液混合動力工程的有效設計可以在一定程度上提升工程機械的節(jié)能減排性能。一、油液混合動力系統(tǒng)研究油液混合動力系統(tǒng)主要包括發(fā)動機、液壓泵、蓄能器、液壓馬達等，其中發(fā)動機用于將燃油的化學能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，液壓馬達用于將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能帶動負載工作，蓄能器用于存儲液壓系統(tǒng)中多余的液

3、壓能，也可以和發(fā)動機（液壓泵）一起共同為液壓馬達提供液壓能。根據(jù)發(fā)動機（液壓泵）和蓄能器的不同組合方式，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式油液混合動力系統(tǒng)。1、串聯(lián)式油液混合動力系統(tǒng)串聯(lián)式油液混合動力系統(tǒng)。發(fā)動機將化學能轉(zhuǎn)化為機械能，帶動輔助液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，并驅(qū)動輔助液壓馬達將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，再帶動主液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為液壓能，最后通過執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動負載工作。蓄能器主要有兩個功能：當驅(qū)動負載所需要能量低于發(fā)動機輸出能量時，多余的能量就被存儲到蓄能器；當發(fā)動機輸出能量低于驅(qū)動負載所需要能量時，蓄能器釋放存儲的液壓能，輔助發(fā)動機工作驅(qū)動負載。2、并聯(lián)式油液混合動力系統(tǒng)并

4、聯(lián)式油液混合動力系統(tǒng)，其中采用了動力耦合器連接發(fā)動機、二次調(diào)節(jié)液壓泵/馬達和主液壓泵。當驅(qū)動負載所需功率低于發(fā)動機輸出功率時，將多余的能量存儲到蓄能器中；當驅(qū)動負載所需功率高于發(fā)動機輸出功率時，蓄能器通過動力耦合器提供額外的能量，輔助發(fā)動機共同驅(qū)動負載。3、混聯(lián)式油液混合動力系統(tǒng)混聯(lián)式油液混合動力系統(tǒng)，綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式，發(fā)動機驅(qū)動輔助液壓泵并帶動輔助液壓馬達，再驅(qū)動主液壓泵帶動負載。此外，通過采用動力耦合器分別連接發(fā)動機、二次調(diào)節(jié)液壓泵/馬達和主液壓泵。該系統(tǒng)使用了兩個蓄能器，當驅(qū)動負載所需功率低于發(fā)動機輸出功率時，將多余的能量存儲到兩個蓄能器中；當驅(qū)動負載所需功率高于發(fā)動機輸出功率時，蓄

5、能器通過輔助液壓馬達和動力耦合器提供額外的能量，輔助發(fā)動機共同驅(qū)動負載。二、油液混合動力工程機械關(guān)鍵技術(shù)1、合理選擇混合動力系統(tǒng)驅(qū)動結(jié)構(gòu)由于混合動力工程設計方案的不同，其自身的節(jié)能效果與性能也存在較大的差異。為此，在進行混合動力系統(tǒng)設置時，需要依據(jù)工程機械對運行質(zhì)量的需求進行合理的混合結(jié)構(gòu)安排。只有這樣才能在保證工程機械自身運行效果的基礎上，提升工程機械的節(jié)能減排性能，這就為混合動力系統(tǒng)驅(qū)動結(jié)構(gòu)的選擇提出了較高要求。需要特別注意的是為了保證工程機械制作的經(jīng)濟效益，還需要對系統(tǒng)設計的經(jīng)濟性進行考慮。2、合理設計混合動力系統(tǒng)控制策略工程機械在不同的運行環(huán)境下和不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，所起到的作用存在一定

6、的差異，在工作性能上也存在不同。為了保證工程機械的節(jié)能減排性能，需要根據(jù)工程機械應用環(huán)境的不同，對其油液混合動力工程進行有效設置，使其充分發(fā)揮自身的結(jié)節(jié)能減排功能，保證工程機械的環(huán)保性滿足當前社會生產(chǎn)對環(huán)保性能的需求。這就對混合動力系統(tǒng)的控制策略提出了較高的要求，只有保證對混合動力系統(tǒng)的有效控制，才能為相應的工程機械提供一定的動力支持，同時保證其環(huán)保性能。3、合理匹配混合動力系統(tǒng)元件參數(shù)油液混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、液壓泵、液壓馬達、蓄能器等元件組成，存在機-電-液元件之間的耦合，元件之間參數(shù)匹配優(yōu)劣將決定整個油液混合動力系統(tǒng)的節(jié)能效果和整機性能。因此，必須認真分析構(gòu)成油液混合動力工程機械的機電液

7、元件各自特性的基礎上，分析機電液元件之間的耦合特性，在此基礎上合理匹配油液混合動力系統(tǒng)元件參數(shù)。4、合理利用混合動力系統(tǒng)能量存儲元件蓄能器在混合動力系統(tǒng)中承擔著儲存能量的重要作用。在實際運行的過程中，可以對系統(tǒng)運行過程中所產(chǎn)生的多余能量進行儲存，有效降低了能源損失問題的發(fā)生幾率，對節(jié)能環(huán)保具有積極作用。蓄能器作為油液混合動力系統(tǒng)中的重要組成，其自身的運行性能與動力系統(tǒng)的整體運行性能具有直接聯(lián)系，它不僅承擔著能量儲存的重要作用，還需要在混合動力系統(tǒng)能量不足的情況下予以及時的能量補充，確保工程機械的高效運行，為社會生產(chǎn)活動提供有效的機械支持。尤其是對于那些運行負荷較大，持續(xù)長時間運行的工程機械來說

8、，對蓄能器的有效設置，是提升工程機械節(jié)能和環(huán)保性能的關(guān)鍵舉措。5、合理設計混合動力系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)油液混合動力工程機械的目標是節(jié)能，其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一就是能量管理系統(tǒng)。在不同工作階段，由于不同的工況和負載特性，工程機械對于能量的要求不同。如果能夠設計可靠的能量管理系統(tǒng)，將能夠合理地分配工程機械在不同工作階段的能量，更好實現(xiàn)整機的節(jié)能。因此，合理設計能量管理系統(tǒng)是油液混合動力工程機械的另一關(guān)鍵技術(shù)。三、油液混合動力工程機械發(fā)展趨勢1、動態(tài)優(yōu)化控制策略能夠根據(jù)油液混合動力工程機械不同的工況對控制策略進行合理的動態(tài)優(yōu)化，使得整機工作在最優(yōu)的狀態(tài)。2、新型能量存儲單元能夠根據(jù)負載變化情況減少能量轉(zhuǎn)換過程

9、中的損失，提高油液混合動力系統(tǒng)的能量密度，適應油液混合動力工程機械的較大的速度變化范圍，有效降低整機裝機質(zhì)量。3、智能化的參數(shù)匹配能夠根據(jù)不同工況和負載特點對機電液耦合元件進行智能化參數(shù)匹配，實時調(diào)整耦合元件參數(shù)。4、整機的工作可靠性隨著發(fā)動機控制技術(shù)、液壓傳動與控制技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)等快速發(fā)展，油液混合動力工程機械從元件到整機都將具有較高的工作可靠性。總結(jié)了國內(nèi)外油液混合動力工程機械的研究現(xiàn)狀，闡述了油液混合動力工程機械的關(guān)鍵技術(shù)，預測了油液混合動力工程機械的發(fā)展趨勢。要提高油液混合動力整機性能和節(jié)能效率，需根據(jù)工況和負載特點，合理選擇混合動力系統(tǒng)驅(qū)動結(jié)構(gòu)、合理設計混合動力系統(tǒng)控制策略、合理匹配混合動力系統(tǒng)元件參數(shù)、合理利用混合動力系統(tǒng)能量存儲元件和合理設計混合