一種負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于動力設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)，控制器分別與各部件電信息連接，內(nèi)燃機(jī)與單行星排連接，單行星排與機(jī)械能量回饋系統(tǒng)連接，液壓泵的一端與單行星排連接，另一端與液壓變壓器連接，液壓變壓器上連接有外部充能接口；第一方向控制閥分別與液壓泵、液壓變壓器、第一蓄能器組和第二蓄能器組連接；第二方向控制閥分別與第一蓄能器組、第二蓄能器組和液壓功率調(diào)節(jié)分配器連接；第一蓄能器組上連接制有第一壓力檢測傳感器，第二蓄能器組上連接制有第二壓力檢測傳感器；其結(jié)構(gòu)簡單，原理科學(xué)，成本低，環(huán)境友好，能耗少，工作效率高，能量回收利用效率高。
【專利說明】一種負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于動力設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械及各種液壓驅(qū)動車輛等液壓動力需求場合。
【背景技術(shù)】:
[0002]內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動液壓動力系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于機(jī)動車輛和工程機(jī)械，采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動液壓動力系統(tǒng)這種動力源時，液壓泵的壓力和流量必須適應(yīng)負(fù)載的變化，從而嚴(yán)重影響內(nèi)燃機(jī)的工況；同時，由于應(yīng)用機(jī)械負(fù)載變化范圍大，動力需求不均勻，導(dǎo)致選配的內(nèi)燃機(jī)的額定功率大；另外，有些應(yīng)用機(jī)械比如挖掘機(jī)循環(huán)工作中制動能(液壓能、機(jī)械能)不能回收利用，浪費十分嚴(yán)重，從而造成現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動液壓動力系統(tǒng)燃油消耗較高，工作效率普遍偏低等問題。因此，尋求設(shè)計一種全新的負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)，使內(nèi)燃機(jī)與負(fù)載系統(tǒng)工作隔離，使內(nèi)燃機(jī)工作在最佳工況，有效回收再利用再生制動能量，實現(xiàn)節(jié)能減排。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計提供一種作為液壓驅(qū)動裝置液壓動力源的負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)，使內(nèi)燃機(jī)與負(fù)載系統(tǒng)工作隔離，實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)工作在最佳工況，有效回收再利用液壓或機(jī)械再生制動能量，也能由地面泵站進(jìn)行充能，實現(xiàn)節(jié)能減排。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)燃機(jī)、單行星排、機(jī)械能量回饋系統(tǒng)、液壓泵、液壓變壓器、第一方向控制閥、第一蓄能器組、第二蓄能器組、第一壓力檢測傳感器、第二壓力檢測傳感器、控制器、第二方向控制閥、液壓功率調(diào)節(jié)分配器和外部充能接口 ；控制器分別與其他各部件電信息連接，內(nèi)燃機(jī)與單行星排連接，單行星排與機(jī)械能量回饋系統(tǒng)連接，液壓泵的一端與單行星排連接，另一端與液壓變壓器連接，液壓變壓器上連接有外部充能接口 ；第一方向控制閥分別與液壓泵、液壓變壓器、第一蓄能器組和第二蓄能器組連接；第二方向控制閥分別與第一蓄能器組、第二蓄能器組和液壓功率調(diào)節(jié)分配器連接；第一蓄能器組上連接制有第一壓力檢測傳感器，第二蓄能器組上連接制有第二壓力檢測傳感器，第一壓力檢測傳感器和第二壓力檢測傳感器分別檢測第一蓄能器組和第二蓄能器組的壓力信號和負(fù)載信號，控制器處理第一壓力檢測傳感器和第二壓力檢測傳感器檢測到的壓力信號和負(fù)載信號，并向內(nèi)燃機(jī)和其他各部件發(fā)出控制信號，控制第一蓄能器組和第二蓄能器組的能量存儲或釋放；內(nèi)燃機(jī)通過單行星排驅(qū)動液壓泵向第一蓄能器組和第二蓄能器組充能，或通過外部充能接口由外接的地面泵站或液壓再生制動能量回收系統(tǒng)產(chǎn)生的液壓壓力能向第一蓄能器組和第二蓄能器組充能；第一蓄能器組和第二蓄能器組獨立向外輸出液壓動力對負(fù)載系統(tǒng)做功，輸出液壓動力的過程就是第一蓄能器組和第二蓄能器組釋放能量的過程，系統(tǒng)動力性能取決于第一蓄能器組和第二蓄能器組的能量釋放特性，釋放能量過程與負(fù)載需求相適應(yīng)，通過液壓功率調(diào)節(jié)分配器實現(xiàn)動力輸出與負(fù)載功率的匹配；內(nèi)燃機(jī)對第一蓄能器組和第二蓄能器組充能時與外接的負(fù)載系統(tǒng)工作隔離，其工作不受負(fù)載影響，恒定工作在最佳工況，實現(xiàn)大幅度節(jié)能減排；第一蓄能器組和第二蓄能器組的充放能量過程交替進(jìn)行，內(nèi)燃機(jī)僅針對需要充能的第一蓄能器組或第二蓄能器組工作，內(nèi)燃機(jī)按照外接負(fù)載的平均負(fù)載功率選配。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，內(nèi)燃機(jī)與負(fù)載隔離，并按照平均負(fù)載功率來選擇內(nèi)燃機(jī)，與負(fù)載系統(tǒng)相匹配的內(nèi)燃機(jī)額定功率大大降低；內(nèi)燃機(jī)對蓄能器充能過程恒定工作在最佳工況，實現(xiàn)大幅度的節(jié)能減排；系統(tǒng)可直接回收再利用負(fù)載系統(tǒng)再生制動產(chǎn)生的機(jī)械或液壓能量，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的能量利用率；系統(tǒng)還可利用外部泵站充能，減少排放；其結(jié)構(gòu)簡單，原理科學(xué)，成本低，環(huán)境友好，能耗少，工作效率高，能量回收利用效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0006]圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0007]圖2為本發(fā)明作為液壓動力源的全液壓挖掘機(jī)的原理簡圖，其中12為負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)，13為全液壓挖掘機(jī)液壓制動系統(tǒng)，14為全液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)，15為全液壓挖掘機(jī)機(jī)械制動系統(tǒng)。
【具體實施方式】:
[0008]下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0009]實施例1:
[0010]本實施例的主體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)燃機(jī)1、單行星排2、機(jī)械能量回饋系統(tǒng)3、液壓泵4、液壓變壓器5、第一方向控制閥6、第一蓄能器組7A、第二蓄能器組7B、第一壓力檢測傳感器8A、第二壓力檢測傳感器SB、控制器9、第二方向控制閥10、液壓功率調(diào)節(jié)分配器11和外部充能接口 12 ;控制器9分別與其他各部件電信息連接，內(nèi)燃機(jī)I與單行星排2連接，單行星排2與機(jī)械能量回饋系統(tǒng)3連接，液壓泵4的一端與單行星排2連接，另一端與液壓變壓器5連接，液壓變壓器5上連接有外部充能接口 12 ;第一方向控制閥6分別與液壓泵4、液壓變壓器5、第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B連接；第二方向控制閥10分別與第一蓄能器組7A、第二蓄能器組7B和液壓功率調(diào)節(jié)分配器11連接；第一蓄能器組7A上連接制有第一壓力檢測傳感器8A，第二蓄能器組7B上連接制有第二壓力檢測傳感器SB，第一壓力檢測傳感器8A和第二壓力檢測傳感器SB分別檢測第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B的壓力信號和負(fù)載信號，控制器9處理第一壓力檢測傳感器8A和第二壓力檢測傳感器SB檢測到的壓力信號和負(fù)載信號，并向內(nèi)燃機(jī)I和其他各部件發(fā)出控制信號，控制第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B的能量存儲或釋放；內(nèi)燃機(jī)I通過單行星排2驅(qū)動液壓泵3向第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B充能，或通過外部充能接口 12由外接的地面泵站或液壓再生制動能量回收系統(tǒng)產(chǎn)生的液壓壓力能向第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B充能；第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B獨立向外輸出液壓動力對負(fù)載系統(tǒng)做功，輸出液壓動力的過程就是第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B釋放能量的過程，系統(tǒng)動力性能取決于第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B的能量釋放特性，釋放能量過程與負(fù)載需求相適應(yīng)，通過液壓功率調(diào)節(jié)分配器12實現(xiàn)動力輸出與負(fù)載功率的匹配；內(nèi)燃機(jī)I對第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B充能時與外接的負(fù)載系統(tǒng)工作隔離，其工作不受負(fù)載影響，恒定工作在最佳工況，實現(xiàn)大幅度節(jié)能減排；第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B的充放能量過程交替進(jìn)行，內(nèi)燃機(jī)I僅針對需要充能的第一蓄能器組7A或第二蓄能器組7B工作，內(nèi)燃機(jī)I按照外接負(fù)載的平均負(fù)載功率選配。
[0011]本實施例的具體實施過程為:控制器9負(fù)責(zé)處理第一壓力檢測傳感器8A和第二壓力檢測傳感器8B檢測的各蓄能器組壓力信號和負(fù)載信號，并向內(nèi)燃機(jī)I和各元件發(fā)出控制信號，控制第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B的能量存儲或釋放，蓄能器組或設(shè)為多組；一般包括以下工況:
[0012](I)、蓄能器組充能:第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B交替進(jìn)行充能，對外做功的蓄能器組不能同時進(jìn)行充能，第二蓄能器組7B充能時，第一方向控制閥6處于下位，第二方向控制閥10處于上位，內(nèi)燃機(jī)I與單行星排2的太陽輪連接，液壓泵4與單行星排2的行星架連接，單行星排2的齒圈固定，內(nèi)燃機(jī)I驅(qū)動液壓泵4，控制器9控制內(nèi)燃機(jī)I保持恒功率輸出，并恒定工作在最佳工況；同時控制器9分析第二壓力檢測傳感器SB檢測的第二蓄能器組7B的壓力信號，并控制液壓泵4的排量，使內(nèi)燃機(jī)I的輸出功率與充能功率匹配；當(dāng)?shù)诙钅芷鹘M7B的參數(shù)值(如壓力)達(dá)到設(shè)定上限時，控制器9發(fā)出控制信號關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)I，停止蓄能；第一蓄能器組7A充能的原理與第二蓄能器組7B的相同；
[0013](2)、蓄能器組對外做功:第一蓄能器組7A和第二蓄能器組7B充滿能量后交替對外做功，處于充能狀態(tài)的蓄能器組不能同時對外做功；第一蓄能器組7A對外做功時，第一方向控制閥6處于下位,第二方向控制閥10處于上位,控制器9分析負(fù)載信號以及第一壓力檢測傳感器8A檢測的第一蓄能器組7A的壓力信號，控制液壓功率調(diào)節(jié)分配器11的輸出流量，實現(xiàn)動力輸出功率與負(fù)載功率匹配；第二蓄能器組7B對外做功的原理與第一蓄能器組7A相同；
[0014](3)、機(jī)械再生制動能量回收:第一蓄能器組7A或第二蓄能器組7B處于充能狀態(tài)時，解除單行星排2的齒圈固定，將機(jī)械能量回饋系統(tǒng)3與單行星排2的齒圈連接，機(jī)械再生制動能量通過單行星排2的齒圈驅(qū)動行星架，同時內(nèi)燃機(jī)I通過單行星排2的太陽輪驅(qū)動單行星排2的行星架，單行星排2的行星架驅(qū)動液壓泵4，實現(xiàn)機(jī)械再生制動能量和內(nèi)燃機(jī)I共同為蓄能器組充能；
[0015](4)、液壓再生制動能量回收或外部泵站充能:第一蓄能器組7A或第二蓄能器組7B處于充能狀態(tài)時，液壓再生制動能量通過管路接入外部充能接口 12，通過液壓變壓器5變壓后與液壓泵4泵出的液流合流后共同為蓄能器組充能；外部泵站充能時，關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)I，外部泵站通過管路接入外部充能接口 12，單獨為第一蓄能器組7A或第二蓄能器組7B充能，此時，第一蓄能器組7A或第二蓄能器組7B存儲液壓能量的速度取決于外部泵站液壓泵的功率和壓力，采用高壓大功率的液壓泵站實現(xiàn)快速充能。
[0016]實施例2:
[0017]本實施例將實施例1作為液壓動力源應(yīng)用于全液壓挖掘機(jī)上，如圖2所示，主要包括負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)12、全液壓挖掘機(jī)液壓制動系統(tǒng)13、全液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)14和全液壓挖掘機(jī)機(jī)械制動系統(tǒng)15 ;其工作原理是:負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)12的液壓動力輸出接口通過管路與全液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)14連接，為全液壓挖掘機(jī)提供液壓動力，全液壓挖掘機(jī)液壓制動系統(tǒng)13通過管路與負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)12的外部充能接口連接，回收再利用液壓制動能量，全液壓挖掘機(jī)機(jī)械制動系統(tǒng)15通過傳動軸與負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)12的機(jī)械能量回饋系統(tǒng)連接，回收再利用機(jī)械制動能量。
【權(quán)利要求】
1.一種負(fù)載隔離式油液集成動力系統(tǒng)，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括內(nèi)燃機(jī)、單行星排、機(jī)械能量回饋系統(tǒng)、液壓泵、液壓變壓器、第一方向控制閥、第一蓄能器組、第二蓄能器組、第一壓力檢測傳感器、第二壓力檢測傳感器、控制器、第二方向控制閥、液壓功率調(diào)節(jié)分配器和外部充能接口 ；控制器分別與其他各部件電信息連接，內(nèi)燃機(jī)與單行星排連接，單行星排與機(jī)械能量回饋系統(tǒng)連接，液壓泵的一端與單行星排連接，另一端與液壓變壓器連接，液壓變壓器上連接有外部充能接口 ；第一方向控制閥分別與液壓泵、液壓變壓器、第一蓄能器組和第二蓄能器組連接；第二方向控制閥分別與第一蓄能器組、第二蓄能器組和液壓功率調(diào)節(jié)分配器連接；第一蓄能器組上連接制有第一壓力檢測傳感器，第二蓄能器組上連接制有第二壓力檢測傳感器，第一壓力檢測傳感器和第二壓力檢測傳感器分別檢測第一蓄能器組和第二蓄能器組的壓力信號和負(fù)載信號，控制器處理第一壓力檢測傳感器和第二壓力檢測傳感器檢測到的壓力信號和負(fù)載信號，并向內(nèi)燃機(jī)和其他各部件發(fā)出控制信號，控制第一蓄能器組和第二蓄能器組的能量存儲或釋放；內(nèi)燃機(jī)通過單行星排驅(qū)動液壓泵向第一蓄能器組和第二蓄能器組充能，或通過外部充能接口由外接的地面泵站或液壓再生制動能量回收系統(tǒng)產(chǎn)生的液壓壓力能向第一蓄能器組和第二蓄能器組充能；第一蓄能器組和第二蓄能器組獨立向外輸出液壓動力對負(fù)載系統(tǒng)做功，輸出液壓動力的過程就是第一蓄能器組和第二蓄能器組釋放能量的過程，系統(tǒng)動力性能取決于第一蓄能器組和第二蓄能器組的能量釋放特性，釋放能量過程與負(fù)載需求相適應(yīng)，通過液壓功率調(diào)節(jié)分配器實現(xiàn)動力輸出與負(fù)載功率的匹配；內(nèi)燃機(jī)對第一蓄能器組和第二蓄能器組充能時與外接的負(fù)載系統(tǒng)工作隔離，其工作不受負(fù)載影響，恒定工作在最佳工況，實現(xiàn)大幅度節(jié)能減排；第一蓄能器組和第二蓄能器組的充放能量過程交替進(jìn)行，內(nèi)燃機(jī)僅針對需要充能的第一蓄能器組或第二蓄能器組工作，內(nèi)燃機(jī)按照外接負(fù)載的平均負(fù)載功率選配。
【文檔編號】F15B1/02GK103982472SQ201410228813
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】張鐵柱, 張洪信, 馬永志, 程聯(lián)軍, 趙紅, 華青松, 尹懷先 申請人:青島大學(xué)