基于AMESIM對(duì)貨運(yùn)柴油汽車液壓混動(dòng)系統(tǒng)的研究

牛大為 陳麗文 明利寧 何亞杰 周旭龍 黃晨帆

【摘 要】當(dāng)汽車制動(dòng)、減速、滑行時(shí)處于空檔或等待汽車停止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將處于怠速狀態(tài)。這個(gè)過程將導(dǎo)致燃料消耗的浪費(fèi)，但柴油車輛經(jīng)常困難，因此通過液壓泵和儲(chǔ)能裝置將自動(dòng)怠速發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力和制動(dòng)減速，然后通過轉(zhuǎn)換將蓄能器到液壓汽車啟動(dòng)并加速動(dòng)能，從而降低油耗。

【關(guān)鍵詞】液壓混動(dòng)系統(tǒng);泵空系統(tǒng);AMESIM分析

Summary：The engine will be in idle state when the car is braking and decelerating and coasting in neutral or waiting for the car to stop. This process will cause the waste of fuel consumption，but the diesel vehicle frequently difficult，so by hydraulic pump and energy storage device will auto idle engine to produce power and braking deceleration of the vehicle's kinetic energy storage，and then by converting the energy from the accumulator to hydraulic motor cars start and accelerate the kinetic energy，thereby reducing fuel consumption.

key words：Hydraulic hybrid system;pump air system;AMESIM analysis

1引言

今年來各行各業(yè)對(duì)貨物商品的運(yùn)輸對(duì)公路貨車的需求很大，因此在運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)θ剂系南暮艽蟆，F(xiàn)有液力緩速器主要以將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液壓油液的內(nèi)能的形式為車輛提供制動(dòng)力，屬于浪費(fèi)能量的形式[1]。重型汽車起步時(shí)汽車會(huì)先怠速一段時(shí)間，然后通過加大油門來使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩提高，從而使車輪獲得加速的力矩進(jìn)而使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)車輛向前行駛;汽車在制動(dòng)減速空擋滑行或者在停車等待時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)處于怠速狀態(tài)。這一過程中會(huì)造成油耗的浪費(fèi)，但是柴油車輛頻繁啟動(dòng)比較困難，因此通過液壓泵和儲(chǔ)能裝置將汽車怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量和剎車減速時(shí)車輛的動(dòng)能儲(chǔ)存起來，然后通過液壓馬達(dá)將儲(chǔ)能器中的能量轉(zhuǎn)化為汽車起步和加速時(shí)所需的動(dòng)能，從而降低油耗[2]。

液壓傳動(dòng)在各個(gè)方面都具有顯著優(yōu)勢(shì)，比如它的控制方式靈活，并且，液壓系統(tǒng)也具有潤(rùn)滑以及冷卻等功效。使用液壓傳動(dòng)，可以很好地克服汽車零部件磨損、生銹的現(xiàn)象，提高使用度。本文針對(duì)貨運(yùn)柴油汽車液壓混動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，研究在提高駕駛安全性和節(jié)能上的作用。

2混連式混動(dòng)系統(tǒng)AMEsim模型建立

通過發(fā)動(dòng)機(jī)模型輸出扭矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)，反饋給車載ECU單元，結(jié)合車輛駕駛員的信號(hào)輸出反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)以噴油量和進(jìn)氣量來控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

模型控制原理，駕駛員對(duì)變速箱輸入空擋控制信號(hào)時(shí)變速箱的反饋信號(hào)作用于液壓系統(tǒng)的離合器以結(jié)合指令，液壓控制閥為充能位置，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速對(duì)液壓系統(tǒng)充能[5]。當(dāng)車輛收到起步信號(hào)時(shí)反饋給液壓控制閥置于放能位置，液壓馬達(dá)泵與發(fā)動(dòng)機(jī)通過分動(dòng)齒輪箱一同輸出扭矩和轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)車輛。當(dāng)車輛行駛過程中出現(xiàn)剎車指令時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)離合器分離，液壓系統(tǒng)離合器結(jié)合將車輛的慣性通過分動(dòng)箱轉(zhuǎn)化為扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞給液壓泵對(duì)儲(chǔ)能器進(jìn)行充能，儲(chǔ)能器達(dá)到預(yù)定壓力時(shí)通過泄壓閥將油液輸送到油箱將能量消耗掉。當(dāng)車輛坡度傳感器輸出信號(hào)為1（車輛上坡），液壓控制閥接收放能指令液壓馬達(dá)將為車輛提供動(dòng)力輔助。當(dāng)坡度傳感器輸出信號(hào)為0（車輛下坡）且駕駛員輸出動(dòng)力踏板關(guān)閉的信號(hào)時(shí)，液壓系統(tǒng)充當(dāng)液力緩速器與發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)提供制動(dòng)力并對(duì)液壓儲(chǔ)能器充能[4]。

本系統(tǒng)通過以上過程達(dá)到提高駕駛安全性和節(jié)能的作用。通過對(duì)貨運(yùn)柴油汽車的液壓混動(dòng)系統(tǒng)的研究并應(yīng)用于汽車研發(fā)，可以大大的降低貨運(yùn)柴油汽車在制動(dòng)、減速、滑行時(shí)處于空檔或等待汽車停止時(shí)的能源損耗。

3液壓混動(dòng)系統(tǒng)中的泵排量控制

用于貨運(yùn)的柴油汽車，除了要注重安全因素之外，還要注重能源消耗問題。一輛好的貨運(yùn)柴油汽車應(yīng)該在最大可能范圍內(nèi)，降低不必要的能源消耗。在液壓混動(dòng)系統(tǒng)中，變量泵的使用廣泛存在，它可以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的情況以及工作需要。貨運(yùn)柴油汽車的液壓系統(tǒng)通過對(duì)泵排量進(jìn)行控制，來達(dá)到節(jié)能減排的效果。因此，泵排量在液壓混動(dòng)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用，直接與貨運(yùn)柴油汽車的行駛效率相關(guān)。如果泵排量控制得好，那么貨運(yùn)柴油汽車的工作性能也會(huì)大大提高，能耗會(huì)大大降低，提高車輛的使用年限。

這個(gè)系統(tǒng)排量大小是由斜盤傾角決定，通過調(diào)節(jié)伺服閥控制位置來調(diào)節(jié)斜盤傾角的大小，實(shí)現(xiàn)泵排量調(diào)節(jié)。當(dāng)需要的排量增大時(shí)，伺候閥就會(huì)位于Ⅱ位置上，通過增大P斜盤傾角，來達(dá)到增大泵排量的效果，在閉式液壓系統(tǒng)中外部液壓油源P為補(bǔ)油泵。當(dāng)需要的泵排量減小時(shí)，伺候閥就會(huì)位于Ⅰ的位置上，液壓缸對(duì)應(yīng)流量卸荷，復(fù)位彈簧適斜盤傾角減小，來達(dá)到減小泵排量的效果。當(dāng)泵排量達(dá)到目標(biāo)值的時(shí)候，伺候閥位于中位，泵排放量就會(huì)維持當(dāng)前的排放狀態(tài)，達(dá)到穩(wěn)定。通過這一裝置，可以靈活的應(yīng)對(duì)各種情況，自動(dòng)調(diào)整伺候閥的位置，減少能源的消耗與浪費(fèi)。

這一系統(tǒng)在液壓混動(dòng)裝置中的應(yīng)用，就可以在很大程度上起到節(jié)能減排的作用，避免不必要的能源消耗。

4結(jié)論

本文基于AMESIM對(duì)貨運(yùn)柴油汽車液壓混動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，當(dāng)汽車制動(dòng)、減速、滑行時(shí)處于空檔或等待汽車停止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)處于怠速狀態(tài)。在這個(gè)過程中，燃料消耗的浪費(fèi)是非常大的，通過液壓泵和儲(chǔ)能裝置將自動(dòng)怠速發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力和制動(dòng)減速，然后通過轉(zhuǎn)換將蓄能器到液壓汽車啟動(dòng)并加速動(dòng)能，從而降低油耗。本文通過對(duì)貨運(yùn)柴油汽車液壓混動(dòng)系統(tǒng)的研究，對(duì)液壓系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用也有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李強(qiáng)，陶澤源，孫保群，燕浩，張羽.液力緩速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)分析[J].液壓與氣動(dòng)，2020（11）：59-67.

[2]閆禎，王兆，鄭天雷，保翔，劉志超.不同工況下重型商用車燃料消耗量模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)比研究[J].中國(guó)汽車，2019（02）：39-43+38.

[3]何亮，孫躍東.基于AMESim的車輛制動(dòng)能量再生系統(tǒng)建模與研究[J].現(xiàn)代制造工程，2014（09）：45-50.

[4]章湛. 基于AMESim對(duì)并聯(lián)液壓制動(dòng)能量再生系統(tǒng)的建模與仿真研究[D].北京交通大學(xué)，2010.

[5]廖林清.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性分析及相關(guān)圖形的修正[N]. 重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012 P.8-11，50

（作者單位：華北理工大學(xué)）