基于AMESIM對貨運柴油汽車液壓混動系統(tǒng)的研究

牛大為 陳麗文 明利寧 何亞杰 周旭龍 黃晨帆

【摘 要】當汽車制動、減速、滑行時處于空檔或等待汽車停止時，發(fā)動機將處于怠速狀態(tài)。這個過程將導致燃料消耗的浪費，但柴油車輛經(jīng)常困難，因此通過液壓泵和儲能裝置將自動怠速發(fā)動機產(chǎn)生動力和制動減速，然后通過轉(zhuǎn)換將蓄能器到液壓汽車啟動并加速動能，從而降低油耗。

【關鍵詞】液壓混動系統(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)對貨物商品的運輸對公路貨車的需求很大，因此在運輸領域?qū)θ剂系南暮艽蟆，F(xiàn)有液力緩速器主要以將動能轉(zhuǎn)化為液壓油液的內(nèi)能的形式為車輛提供制動力，屬于浪費能量的形式[1]。重型汽車起步時汽車會先怠速一段時間，然后通過加大油門來使發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩提高，從而使車輪獲得加速的力矩進而使車輪轉(zhuǎn)動車輛向前行駛;汽車在制動減速空擋滑行或者在停車等待時發(fā)動機都會處于怠速狀態(tài)。這一過程中會造成油耗的浪費，但是柴油車輛頻繁啟動比較困難，因此通過液壓泵和儲能裝置將汽車怠速時發(fā)動機產(chǎn)生的能量和剎車減速時車輛的動能儲存起來，然后通過液壓馬達將儲能器中的能量轉(zhuǎn)化為汽車起步和加速時所需的動能，從而降低油耗[2]。

液壓傳動在各個方面都具有顯著優(yōu)勢，比如它的控制方式靈活，并且，液壓系統(tǒng)也具有潤滑以及冷卻等功效。使用液壓傳動，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。本文針對貨運柴油汽車液壓混動系統(tǒng)進行建模分析，研究在提高駕駛安全性和節(jié)能上的作用。

2混連式混動系統(tǒng)AMEsim模型建立

通過發(fā)動機模型輸出扭矩和轉(zhuǎn)速信號，反饋給車載ECU單元，結(jié)合車輛駕駛員的信號輸出反饋給發(fā)動機以噴油量和進氣量來控制車輛發(fā)動機的運轉(zhuǎn)[3]。

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

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

3液壓混動系統(tǒng)中的泵排量控制

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

這個系統(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，實現(xiàn)泵排量調(diào)節(jié)。當需要的排量增大時，伺候閥就會位于Ⅱ位置上，通過增大P斜盤傾角，來達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為補油泵。當需要的泵排量減小時，伺候閥就會位于Ⅰ的位置上，液壓缸對應流量卸荷，復位彈簧適斜盤傾角減小，來達到減小泵排量的效果。當泵排量達到目標值的時候，伺候閥位于中位，泵排放量就會維持當前的排放狀態(tài)，達到穩(wěn)定。通過這一裝置，可以靈活的應對各種情況，自動調(diào)整伺候閥的位置，減少能源的消耗與浪費。

這一系統(tǒng)在液壓混動裝置中的應用，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對貨運柴油汽車液壓混動系統(tǒng)進行研究，當汽車制動、減速、滑行時處于空檔或等待汽車停止時，發(fā)動機就會處于怠速狀態(tài)。在這個過程中，燃料消耗的浪費是非常大的，通過液壓泵和儲能裝置將自動怠速發(fā)動機產(chǎn)生動力和制動減速，然后通過轉(zhuǎn)換將蓄能器到液壓汽車啟動并加速動能，從而降低油耗。本文通過對貨運柴油汽車液壓混動系統(tǒng)的研究，對液壓系統(tǒng)的開發(fā)應用也有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]李強，陶澤源，孫保群，燕浩，張羽.液力緩速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計與仿真實驗分析[J].液壓與氣動，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算結(jié)果對比研究[J].中國汽車，2019（02）：39-43+38.

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

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

[5]廖林清.發(fā)動機轉(zhuǎn)矩特性分析及相關圖形的修正[N]. 重慶理工大學學報，2012 P.8-11，50

（作者單位：華北理工大學）