CN103982472B - 一种负载隔离式油液集成动力*** - Google Patents

Abstract

本发明属于动力设备技术领域，涉及一种负载隔离式油液集成动力***，控制器分别与各部件电信息连接，内燃机与单行星排连接，单行星排与机械能量回馈***连接，液压泵的一端与单行星排连接，另一端与液压变压器连接，液压变压器上连接有外部充能接口；第一方向控制阀分别与液压泵、液压变压器、第一蓄能器组和第二蓄能器组连接；第二方向控制阀分别与第一蓄能器组、第二蓄能器组和液压功率调节分配器连接；第一蓄能器组上连接制有第一压力检测传感器，第二蓄能器组上连接制有第二压力检测传感器；其结构简单，原理科学，成本低，环境友好，能耗少，工作效率高，能量回收利用效率高。

Description

一种负载隔离式油液集成动力***

技术领域：

本发明属于动力设备技术领域，涉及一种负载隔离式油液集成动力***，可广泛应用于工程机械及各种液压驱动车辆等液压动力需求场合。

背景技术：

内燃机驱动液压动力***被广泛应用于机动车辆和工程机械，采用内燃机驱动液压动力***这种动力源时，液压泵的压力和流量必须适应负载的变化，从而严重影响内燃机的工况；同时，由于应用机械负载变化范围大，动力需求不均匀，导致选配的内燃机的额定功率大；另外，有些应用机械比如挖掘机循环工作中制动能(液压能、机械能)不能回收利用，浪费十分严重，从而造成现有内燃机驱动液压动力***燃油消耗较高，工作效率普遍偏低等问题。因此，寻求设计一种全新的负载隔离式油液集成动力***，使内燃机与负载***工作隔离，使内燃机工作在最佳工况，有效回收再利用再生制动能量，实现节能减排。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种作为液压驱动装置液压动力源的负载隔离式油液集成动力***，使内燃机与负载***工作隔离，实现内燃机工作在最佳工况，有效回收再利用液压或机械再生制动能量，也能由地面泵站进行充能，实现节能减排。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括内燃机、单行星排、机械能量回馈***、液压泵、液压变压器、第一方向控制阀、第一蓄能器组、第二蓄能器组、第一压力检测传感器、第二压力检测传感器、控制器、第二方向控制阀、液压功率调节分配器和外部充能接口；控制器分别与其他各部件电信息连接，内燃机与单行星排连接，单行星排与机械能量回馈***连接，液压泵的一端与单行星排连接，另一端与液压变压器连接，液压变压器上连接有外部充能接口；第一方向控制阀分别与液压泵、液压变压器、第一蓄能器组和第二蓄能器组连接；第二方向控制阀分别与第一蓄能器组、第二蓄能器组和液压功率调节分配器连接；第一蓄能器组上连接制有第一压力检测传感器，第二蓄能器组上连接制有第二压力检测传感器，第一压力检测传感器和第二压力检测传感器分别检测第一蓄能器组和第二蓄能器组的压力信号和负载信号，控制器处理第一压力检测传感器和第二压力检测传感器检测到的压力信号和负载信号，并向内燃机和其他各部件发出控制信号，控制第一蓄能器组和第二蓄能器组的能量存储或释放；内燃机通过单行星排驱动液压泵向第一蓄能器组和第二蓄能器组充能，或通过外部充能接口由外接的地面泵站或液压再生制动能量回收***产生的液压压力能向第一蓄能器组和第二蓄能器组充能；第一蓄能器组和第二蓄能器组独立向外输出液压动力对负载***做功，输出液压动力的过程就是第一蓄能器组和第二蓄能器组释放能量的过程，***动力性能取决于第一蓄能器组和第二蓄能器组的能量释放特性，释放能量过程与负载需求相适应，通过液压功率调节分配器实现动力输出与负载功率的匹配；内燃机对第一蓄能器组和第二蓄能器组充能时与外接的负载***工作隔离，其工作不受负载影响，恒定工作在最佳工况，实现大幅度节能减排；第一蓄能器组和第二蓄能器组的充放能量过程交替进行，内燃机仅针对需要充能的第一蓄能器组或第二蓄能器组工作，内燃机按照外接负载的平均负载功率选配。

本发明与现有技术相比，内燃机与负载隔离，并按照平均负载功率来选择内燃机，与负载***相匹配的内燃机额定功率大大降低；内燃机对蓄能器充能过程恒定工作在最佳工况，实现大幅度的节能减排；***可直接回收再利用负载***再生制动产生的机械或液压能量，进一步提高***的能量利用率；***还可利用外部泵站充能，减少排放；其结构简单，原理科学，成本低，环境友好，能耗少，工作效率高，能量回收利用效率高。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明作为液压动力源的全液压挖掘机的原理简图，其中12为负载隔离式油液集成动力***，13为全液压挖掘机液压制动***，14为全液压挖掘机液压***，15为全液压挖掘机机械制动***。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例的主体结构包括内燃机1、单行星排2、机械能量回馈***3、液压泵4、液压变压器5、第一方向控制阀6、第一蓄能器组7A、第二蓄能器组7B、第一压力检测传感器8A、第二压力检测传感器8B、控制器9、第二方向控制阀10、液压功率调节分配器11和外部充能接口12；控制器9分别与其他各部件电信息连接，内燃机1与单行星排2连接，单行星排2与机械能量回馈***3连接，液压泵4的一端与单行星排2连接，另一端与液压变压器5连接，液压变压器5上连接有外部充能接口12；第一方向控制阀6分别与液压泵4、液压变压器5、第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B连接；第二方向控制阀10分别与第一蓄能器组7A、第二蓄能器组7B和液压功率调节分配器11连接；第一蓄能器组7A上连接制有第一压力检测传感器8A，第二蓄能器组7B上连接制有第二压力检测传感器8B，第一压力检测传感器8A和第二压力检测传感器8B分别检测第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B的压力信号和负载信号，控制器9处理第一压力检测传感器8A和第二压力检测传感器8B检测到的压力信号和负载信号，并向内燃机1和其他各部件发出控制信号，控制第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B的能量存储或释放；内燃机1通过单行星排2驱动液压泵3向第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B充能，或通过外部充能接口12由外接的地面泵站或液压再生制动能量回收***产生的液压压力能向第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B充能；第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B独立向外输出液压动力对负载***做功，输出液压动力的过程就是第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B释放能量的过程，***动力性能取决于第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B的能量释放特性，释放能量过程与负载需求相适应，通过液压功率调节分配器12实现动力输出与负载功率的匹配；内燃机1对第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B充能时与外接的负载***工作隔离，其工作不受负载影响，恒定工作在最佳工况，实现大幅度节能减排；第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B的充放能量过程交替进行，内燃机1仅针对需要充能的第一蓄能器组7A或第二蓄能器组7B工作，内燃机1按照外接负载的平均负载功率选配。

本实施例的具体实施过程为：控制器9负责处理第一压力检测传感器8A和第二压力检测传感器8B检测的各蓄能器组压力信号和负载信号，并向内燃机1和各元件发出控制信号，控制第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B的能量存储或释放，蓄能器组或设为多组；一般包括以下工况：

(1)、蓄能器组充能：第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B交替进行充能，对外做功的蓄能器组不能同时进行充能，第二蓄能器组7B充能时，第一方向控制阀6处于下位，第二方向控制阀10处于上位，内燃机1与单行星排2的太阳轮连接，液压泵4与单行星排2的行星架连接，单行星排2的齿圈固定，内燃机1驱动液压泵4，控制器9控制内燃机1保持恒功率输出，并恒定工作在最佳工况；同时控制器9分析第二压力检测传感器8B检测的第二蓄能器组7B的压力信号，并控制液压泵4的排量，使内燃机1的输出功率与充能功率匹配；当第二蓄能器组7B的参数值(如压力)达到设定上限时，控制器9发出控制信号关闭内燃机1，停止蓄能；第一蓄能器组7A充能的原理与第二蓄能器组7B的相同；

(2)、蓄能器组对外做功：第一蓄能器组7A和第二蓄能器组7B充满能量后交替对外做功，处于充能状态的蓄能器组不能同时对外做功；第一蓄能器组7A对外做功时，第一方向控制阀6处于下位，第二方向控制阀10处于上位，控制器9分析负载信号以及第一压力检测传感器8A检测的第一蓄能器组7A的压力信号，控制液压功率调节分配器11的输出流量，实现动力输出功率与负载功率匹配；第二蓄能器组7B对外做功的原理与第一蓄能器组7A相同；

(3)、机械再生制动能量回收：第一蓄能器组7A或第二蓄能器组7B处于充能状态时，解除单行星排2的齿圈固定，将机械能量回馈***3与单行星排2的齿圈连接，机械再生制动能量通过单行星排2的齿圈驱动行星架，同时内燃机1通过单行星排2的太阳轮驱动单行星排2的行星架，单行星排2的行星架驱动液压泵4，实现机械再生制动能量和内燃机1共同为蓄能器组充能；

(4)、液压再生制动能量回收或外部泵站充能：第一蓄能器组7A或第二蓄能器组7B处于充能状态时，液压再生制动能量通过管路接入外部充能接口12，通过液压变压器5变压后与液压泵4泵出的液流合流后共同为蓄能器组充能；外部泵站充能时，关闭内燃机1，外部泵站通过管路接入外部充能接口12，单独为第一蓄能器组7A或第二蓄能器组7B充能，此时，第一蓄能器组7A或第二蓄能器组7B存储液压能量的速度取决于外部泵站液压泵的功率和压力，采用高压大功率的液压泵站实现快速充能。

实施例2：

本实施例将实施例1作为液压动力源应用于全液压挖掘机上，如图2所示，主要包括负载隔离式油液集成动力***12、全液压挖掘机液压制动***13、全液压挖掘机液压***14和全液压挖掘机机械制动***15；其工作原理是：负载隔离式油液集成动力***12的液压动力输出接口通过管路与全液压挖掘机液压***14连接，为全液压挖掘机提供液压动力，全液压挖掘机液压制动***13通过管路与负载隔离式油液集成动力***12的外部充能接口连接，回收再利用液压制动能量，全液压挖掘机机械制动***15通过传动轴与负载隔离式油液集成动力***12的机械能量回馈***连接，回收再利用机械制动能量。

Claims (1)

1.一种负载隔离式油液集成动力***，其特征在于主体结构包括内燃机、单行星排、机械能量回馈***、液压泵、液压变压器、第一方向控制阀、第一蓄能器组、第二蓄能器组、第一压力检测传感器、第二压力检测传感器、控制器、第二方向控制阀、液压功率调节分配器和外部充能接口；控制器分别与内燃机、机械能量回馈***、液压泵、液压变压器、第一方向控制阀、第一压力检测传感器、第二压力检测传感器、第二方向控制阀和液压功率调节分配器电信息连接，内燃机与单行星排连接，单行星排与机械能量回馈***连接，液压泵的一端与单行星排连接，另一端与液压变压器连接，液压变压器上连接有外部充能接口；第一方向控制阀分别与液压泵、液压变压器、第一蓄能器组和第二蓄能器组连接；第二方向控制阀分别与第一蓄能器组、第二蓄能器组和液压功率调节分配器连接；第一蓄能器组上连接制有第一压力检测传感器，第二蓄能器组上连接制有第二压力检测传感器，第一压力检测传感器和第二压力检测传感器分别检测第一蓄能器组和第二蓄能器组的压力信号和负载信号，控制器处理第一压力检测传感器和第二压力检测传感器检测到的压力信号和负载信号，并向内燃机、机械能量回馈***、液压泵、液压变压器、第一方向控制阀、第一压力检测传感器、第二压力检测传感器、第二方向控制阀和液压功率调节分配器发出控制信号，控制第一蓄能器组和第二蓄能器组的能量存储或释放；内燃机通过单行星排驱动液压泵向第一蓄能器组和第二蓄能器组充能，或通过外部充能接口由外接的地面泵站或液压再生制动能量回收***产生的液压压力能向第一蓄能器组和第二蓄能器组充能；第一蓄能器组和第二蓄能器组独立向外输出液压动力对负载***做功，输出液压动力的过程就是第一蓄能器组和第二蓄能器组释放能量的过程，***动力性能取决于第一蓄能器组和第二蓄能器组的能量释放特性，释放能量过程与负载需求相适应，通过液压功率调节分配器实现动力输出与负载功率的匹配；内燃机对第一蓄能器组和第二蓄能器组充能时与外接的负载***工作隔离，其工作不受负载影响，恒定工作在最佳工况，实现大幅度节能减排；第一蓄能器组和第二蓄能器组的充放能量过程交替进行，内燃机仅针对需要充能的第一蓄能器组或第二蓄能器组工作，内燃机按照外接负载的平均负载功率选配。