混合動力工程機械研究現狀論文
混合動力工程機械研究現狀論文
1混合動力工程機械研究現狀
在汽車行業混合動力技術已經得到了廣泛的推廣和使用，為工程機械的節能問題提供了一條新的道路，但是汽車的運作方式和工程機械有明顯的差別，工程機械的負載工況和汽車的差別較大，工程機械的內部結構比較複雜，能量回收的方式不一樣，給混合動力機的研究帶來了較大的難度。針對工程機械本身的特性，對能量管理和引數匹配進行重點研究，研發出可以節能減排而且容易大面積的推廣和使用的混合動力機型。現在的能源十分緊缺，環境也越來越惡劣，混合動力技術的使用是有非常重要的價值的。在上個世紀八十年代，由於汽車行業的發展，間接的提高了工程機械的設計水平。在歐美一些發達國家，一些工程機械企業推出了改善後的工程機械產品，這些機械產品在動力性、經濟性、安全性、舒適性上都有很大的突破。現在，中國的工程機械行業也在迅速發展，中國的很多高校和工程機械企業也開始重視開發混合動力工程機械，而且還把少量的機械投入到試用中。
2混合動力的系統型別
2.1串聯式混合動力系統
發動機、發電機、電動機和外載用“串聯”的方式組成一個驅動系統。發電機發電，把電力傳給發動機，其實把發電機和發動機可以看成一個電力供應系統。發動機不會直接驅動外載，電動機可以直接驅動外載，在驅動的電力有多處的部分可以儲存在儲能裝置裡，在電力不足的時候，可以使用儲能裝置中儲存的電力。而且在外載制動的時候，可以帶動發電機進行發電，並把釋放的電量回收起來，儲存在儲能裝置中。在串聯式混合動力裝置中，發動機和外載之間不需要其他機械的連線，結構比較簡單，佈置起來比較方便，對系統和策略的控制比較方便，但是隻支援電動機驅動，這種動力型別和電驅動差不多
2.2並聯式混合動力系統
把發電機和驅動電機用機械連線起來，再用並聯的方式安裝外載，並聯式混合動力系統有三種驅動模式，有發動機單獨驅動模式、電動機單獨驅動模式、發電機和電動機一起驅動模式。在這些驅動模式中，發動機驅動是主要的驅動模式，用電動機驅動作為發動機驅動的輔助。因為發電機和電動機的功率是可以疊加的，所以可以讓發電機和電動機一起驅動，降低裝機的功率，這樣動力系統的尺寸小、重量輕、價格低。在發電機和電動機的'共同驅動下，用發動機釋放的電力驅動外載，多餘的機械能用發電機儲存起來。當電力不夠用的時候，可以把發電機儲存起來的電力釋放出來。用發電機直接驅動的方法工作效率會很高，而且節能效果也比較好。
3串聯和並聯混合動力的節能效果
為了瞭解串聯和並聯混合動力系統的節能效果，把液壓挖掘機的雙泵驅動的液壓系統作為實驗基礎，在液壓系統中加入串聯和並聯的動力系統，進行模擬建模，對液壓挖掘機的工作進行模擬計算。對發動機最高、最低功率、輸出的總能量、耗油率和總耗油量進行對比，最後得出結論。(1)如果在使用混合動力系統的時候，不要單獨的使用串聯混合動力系統，因為串聯混合動力系統沒有節能的作用，但是單獨使用串聯混合動力系統可以改變排放物的質量，還能降低柴油機的裝機功率。在使用串聯混合動力系統的時候，柴油機的工作狀況是比較穩定的，可以降低柴油機的裝機功率，節約一部分成本。而且柴油機的工作能力也可以提高，柴油機可以長期的在高效區裡工作，充分的燃燒燃油，減少耗油量，改善尾氣排放的質量。柴油機和電動機之間不需要其他機械的連線，所以工作狀況很平穩，而且排放物少。整個裝置的結構佈置十分容易變通，相對比較自由，控制的方式也很簡單。因為柴油機是與發電機相連線的，所以輸出的電能要在變頻器裡和電池或者電容進行交直流轉換，這樣一來電能的損耗就會比較大，很難達到節能的作用。(2)單獨使用並聯混合動力系統的節能效果不是很好。但是並聯混合動力系統可以使柴油機的裝機功率有明顯的降低，而且排放物的汙染也不是很大。使用並聯混合動力系統的時候，柴油機輸出的能量只有一些可以用來發電，其他的能量都要用在泵的驅動上。雖然在部分情況下使用並聯混合動力系統的時候需要發電機大量輸出功率。(3)把串聯混合動力和並聯混合動力進行比較，串聯混合動力比較佔優勢，混合動力系統還可以給其他的節能方式提供技術上的支援，把各種節能方法進行結合，最終達到高效率節能的目標。
4混合動力系統的節能方式
在使用工程機械的時候，大部分的能量都使用在液壓系統主要控制閥門的節流口上，這不僅會浪費大量的能量，還會使系統的熱量上升。如果可以把浪費的這部分能量回收並進行利用，不但可以達到節能的目的，還可以是整個系統更具有穩定性。要想回收這部分的能量，可以在主控制閥門的節流口上安裝一個馬達，用馬達對機構的速度進行控制，並將原本浪費的能量儲存起來。如果採用馬達對能量進行回收，因為馬達的慣量比較大，所以普遍使用性並不是很高，還需要進一步的實驗和研究。因為馬達節能的措施還不是很完善，所以可以使用單獨驅動的方式，過去的工程機械大多采用單泵驅動，這樣可以節約成本。可是不同的系統所需要的壓力是不同的，所以泵必須解決外載所需要的壓力。
5結語
如果單獨的使用串聯混合動力系統是沒有很明顯的節能效果的。雖然可以提高排放物的質量，但是從節能的角度來說，還是選擇並聯混合動力系統。混合動力系統為其他的節能方式奠定了基礎，使其他的節能措施具有很好的節能效果。混合動力系統的使用，為節能減排帶來了重大的影響，應該進一步研究混合動力系統，促使混合動力系統達到更高的節能目標。