城市公交車液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

賈佳++蘭帥領(lǐng)

摘 要：城市公交車具有頻繁啟動(dòng)和停止的特點(diǎn)，而且平均負(fù)荷率比較低，利用液壓啟動(dòng)可以解決柴油機(jī)怠速的問題。根據(jù)研究分析，使用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，能夠提高公交車燃油水平，減少尾氣排放。液壓馬達(dá)具有低速大扭矩特性，能夠滿足公交車的動(dòng)力要求。在一些車輛中使用雙聯(lián)馬達(dá)，可以有效滿足公交車高速和中速行駛的動(dòng)力要求。

關(guān)鍵詞：城市公交車；液壓傳動(dòng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號：U469.13；U463.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、公交車工況特點(diǎn)

近年來，很多專家學(xué)者對城市公交車工況特點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)查研究，涉及地區(qū)包括北京、天津、上海等。結(jié)合這些調(diào)查數(shù)據(jù)，筆者對河南省開封市8路、15路、42路等公交車進(jìn)行調(diào)查，得到下表數(shù)據(jù)。從表中可以看出：公交車加減勻怠四種工況時(shí)間比相差不大；加、減速頻繁；負(fù)荷變化范圍大，平均功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最大功率。

二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)性能分析

1.功率匹配與效率

采用液壓傳動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)并非持續(xù)工作，而是間歇性的，蓄能器是其直接負(fù)載，其工作壓力是緩慢變化的，變量泵的排量與受到的壓力有關(guān)，與壓力成反比，因此，泵的輸入轉(zhuǎn)矩變化范圍小?？刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由測速電機(jī)來完

成。發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的計(jì)算公式：

Pr=Pmtt/∑tef

其Pr代表發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率；Pm代表發(fā)動(dòng)機(jī)平均功率；tt代表車輛運(yùn)行時(shí)間；∑tef代表同時(shí)段內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間。對于液壓泵和馬達(dá)而言，其效率函數(shù)的比值都是n·v/△p，n為轉(zhuǎn)速，△p為工作壓力，二者都與工況存在關(guān)聯(lián)（v代表動(dòng)力黏度），因此，無論是液壓泵還是馬達(dá)，都存在功率匹配問題。泵的匹配較為簡單，只需確保其高效區(qū)與發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)區(qū)重合即可。對于馬達(dá)而言，其工況與負(fù)載變化直接相關(guān)，無法一直處于高效區(qū)，而且，在對工況敏感度方面，馬達(dá)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如液壓泵。

2.制動(dòng)能回收

公交車制動(dòng)需要消耗很大的能量，大約占總驅(qū)動(dòng)能的50%，具有很大的節(jié)能潛力。在本系統(tǒng)中，液壓馬達(dá)通過阻力矩減速時(shí)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)能向液壓能的轉(zhuǎn)化。能量轉(zhuǎn)化效率受很多因素影響，這些效率與系統(tǒng)參數(shù)有關(guān)。系統(tǒng)參數(shù)主要包括泵排量（V）、蓄能器初始容積（v0）、上、下限壓力（p1、p2）；為提高效率，必須優(yōu)化計(jì)算這些參數(shù)。馬達(dá)變量有三種控制方式，即恒扭矩、恒功率、恒轉(zhuǎn)速。恒扭矩制動(dòng)：利用地面附著力，制動(dòng)時(shí)間短，所以，系統(tǒng)損耗較少，而且，蓄能器熱效率高。恒功率制動(dòng)：初期制動(dòng)力小，后期制動(dòng)力大，當(dāng)速度較高時(shí)，制動(dòng)穩(wěn)定性高。但是，這種制動(dòng)方式容易產(chǎn)生沖擊，且不利于能量回收。

3.動(dòng)力性

在液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，液壓馬達(dá)決定著低速動(dòng)力性。本系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)，選擇恒速變量控制，當(dāng)?shù)退傩旭倳r(shí)，扭矩會(huì)急劇增大，因此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的過載能力強(qiáng)，不會(huì)因過載而熄火，非常適合低速大負(fù)荷工況。為了節(jié)能，需要根據(jù)車輛平均功率確定發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率。因此，這種系統(tǒng)不適合持續(xù)高速行駛。

4.尾氣排放

汽車尾氣排放的主要工況：啟動(dòng)、加速、爬坡、怠速。本系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)并非持續(xù)性工作，而是間歇式的，只包含兩種工況，即啟動(dòng)、經(jīng)濟(jì)區(qū)運(yùn)行。在經(jīng)濟(jì)工況下，燃油得到充分燃燒，尾氣排放少。在啟動(dòng)工況，因?yàn)殚g歇式運(yùn)行，啟動(dòng)頻次低，而且因?yàn)槭且簤簡?dòng)，啟動(dòng)性能得到改善，尾氣排放也較少。因此，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)有利于減少尾氣。

三、結(jié)束語

城市公交車中，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能途徑主要有三個(gè)方面：第一，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)功率匹配，熱效率提高15%；第二，降低怠速功耗，可節(jié)能約5%；第三，制動(dòng)能回收，可節(jié)能約25%。對于汽車液壓傳動(dòng)技術(shù)來說，未來有兩大發(fā)展方向，即液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、汽液兩相儲(chǔ)能。兩相蓄能技術(shù)可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱，其節(jié)能效果會(huì)更好。

參考文獻(xiàn)：

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