城市公交车液压传动系统设计研究

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1、万方数据2007年第11期液压与气动城市公交车液压传动系统设计研究吕云嵩。邹正耀DesignandStudyonHydraulicTransmissionSystemofCityBusLVYun-song，ZOUZheng—yao(南京工程学院机械系，江苏南京211167)摘要：针对公交车起、停频繁，平均负荷率低的工况特点，利用液压传动实现发动机功率匹配和车辆制动能回收，借助液压启动消除柴油机怠速。分析表明，改用液压传动，可使公交车燃油经济性大约提高25％。30％。尾气排放显著降低。液压马达低速大扭矩特性符合公交车的动力特点。采用双联马达或双速后桥还能满足某

2、些车辆对中、高速动力性的要求。系统为全液压设计，结构简单，工作可靠，对振动和环境温度变化不敏感。关键词：公交车；液压传动；节能中图分类号：THl37。3文献标识码：B文章编号：1000．4858{2007111-0001．051前言城市公交车油耗高、排放高的现状是由城市道路条件、公交车的运营性质及其动力系统的性能所决定的。公交车的运行特点是平均车速低，启、停频繁，车速多变，循环潜能大。目前，公交车采用的机械传动方式尽管结构简单、传动效率高，但也存在着明显缺陷。首先，机械传动不能实现系统功率匹配，发动机的热效率很低。其次，机械传动不便储能，所以当车辆制动减速时

3、，车体的动能只能靠制动器摩擦消耗。由于这些原因，公交车造成的燃油浪费和尾气污染现象是十分严重的。随着城市汽车拥有量的增加，这种状况还会进一步加剧。所以，为了城市的可持续发展，必须对公交车的现有传动系统加以科学合理的改造，液压传动具有无级调速，便于储能等优点，用于汽车传动能较好地解决功率匹配和制动能回收问题。汽车液压传动的局限性是蓄能器的能量密度太低，难以满足一般车辆的节能要求，但对于公交车，因单次循环能量有限，所以，这一局限性可以通过系统合理的设计得到克服。近年来，有关公交车液压传动技术的研究在德、美、日等国开始复苏11,2]。国内的哈工大、浙大、同济、江苏

4、大学、南京理工以及西南交大等高校也先后开展了相关研究[3“J。然而到目前为止，研究工作仍处于理论探索阶段，鲜见具体设计方案。鉴于此，本文在前人研究的基础上，结合我们的研究体会，给出了一个相对完整的设计研究方案。2公交车工况特点近来，已有不少研究人员分别对京、津、沪，以及武汉、成都等大城市公交车的工况进行了调查研究【7'8J。我们根据这些材料提供的数据，结合自已对南京1、16和33路等公交大线的调查分析，将有关数据汇成表1。表中的数据是以总重15t，发动机功率为150kW的公交车为基准估算的，大体上能够反映我国大城市公交车行驶工况的概貌。由表可以看出：公交车加

5、、减、匀、怠4种工况的持续时间相差不大；其速度特性是平均车速和最高车速都低，加、减速频繁；负荷特性表1城市公交车工况参考数据工况时间比功率范围加速25％80～150kW减速24％一50一一100kW匀．速26％15—25kW怠速25％OkW最大功率<10％★150kW平均功率，30kW最高速度(50kin／h)60kW平均速度(18km／h)注：★——含在加速时间段收稿13期：2007．06．07基金项目：江苏省高校自然科学基金资助项目(05kjb460037)作者简介：吕云嵩(1957一)，男，江苏无锡人，高级工程师，副教授，工学士，主要从事流体控制与节能

6、技术等方面的研究。万方数据2液压与气动2007年第11期是负荷变化范围大，小负荷时间长，大负荷时间短，平均功率与最大功率相差悬殊。3液压传动系统3．1液压传动系统的工作原理图1为液压系统原理图。这是一个以发动机为源动力，蓄能器为辅助动力，变量泵和变量马达为能量转换装置的准恒压二次调节系统。按照控制和运行方式的不同，可以蓄能器为界，把该系统分成前、后两个相对独立的部分。前部是由发动机和蓄能器组成的一个准恒压源，发动机的启动由系统的下限压力控制。当系统压力p，下降至下限值时，压力继电器PKl动作，电磁铁DTl和DT2通电，泵的进口压力P．升高，液动阀YVl、YV

7、2切换，伺服阀SVl(软簧)动作，泵的排量V1减小并转为马达工况。锥阀ZVl、ZV2先后开启，压力油经ZV2进入液压泵，使之旋转，再经ZVl返回油箱。此间，电磁铁DTl延时断电。随着发动机转速的提高，泵的流量增大，锥阀ZV2的压降增大，发动机的加速度减小，这一过程导致P．下降，伺服阀SVl左移，泵的排量l，1减小。发动机启动后，液压泵恢复泵工况，Pl迅速下跌，液控阀YVl(硬簧)换向，ZV2关闭，发动机怠速。ZVl经延时后关闭，液压泵开始向系统小量供油，发动机小负荷运行。液控阀YV2延时换向，伺服阀SV2代替SVl控制，泵的排量y1增大并开始正常泵油。此后，

8、经过一定时间充液，蓄能器的压力达到上限，压力继电器P