劉仁杰 田琳琳

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和汽車工業(yè)技術(shù)水平的提高，人們對(duì)生活環(huán)境提出了更高層次要求，其中混合動(dòng)力轎車就是一個(gè)很好地研究方向。本文介紹幾種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。通過對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外混合動(dòng)力系統(tǒng)在節(jié)能方面應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題;最后針對(duì)該課題進(jìn)行展望并總結(jié)出一些自己對(duì)于今后工作所做出的意見與建議：從油耗和排放兩個(gè)方面對(duì)技術(shù)發(fā)展前景做了簡(jiǎn)要闡述，提出未來發(fā)展中應(yīng)注意的關(guān)鍵點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：汽車節(jié)能 液壓技術(shù)

Abstract：With the continuous development of my country's economy and the improvement of the technological level of the automobile industry， people have put forward higher-level requirements for the living environment， and hybrid cars are a good research direction. This article introduces several hydraulic transmission systems， fuel engine control systems， and electric power steering systems. Through comparative analysis of the application status and existing problems of hybrid power systems at home and abroad in terms of energy saving， the article looks forward to the subject and summarizes some of the opinions and suggestions for future work： the prospects of technology development from the two aspects of fuel consumption and emissions. And a brief description was made， and the key points that should be paid attention to in future development were put forward.

Key words：automobile energy saving， hydraulic technology

1 液壓技術(shù)和混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)概述

1.1 液壓技術(shù)的工作方式

液壓技術(shù)是利用液體作為動(dòng)力載體，通過對(duì)油液的壓力和流量進(jìn)行控制，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的各種力矩、機(jī)械能以及熱能等能量書送到到汽車內(nèi)部空間。①發(fā)動(dòng)機(jī)控制，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使混合氣從進(jìn)氣門和排氣管進(jìn)出氣缸。這樣可以減少?gòu)U氣中碳?xì)浠衔?、氮氧化合物等污染物的排放量。②?dòng)力輸送控制，利用可調(diào)式壓力控制器控制;采用雙泵供液控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸載和停車功能③自我保護(hù)控制，節(jié)流閥具有過壓保護(hù)作用，所以當(dāng)壓力過高會(huì)起動(dòng)緊急制動(dòng)功能;④穩(wěn)壓鎖止控制，換向器調(diào)節(jié)節(jié)流彈簧的彈性變形來達(dá)到安全鎖止?fàn)顟B(tài)，并將油壓封存與油路或執(zhí)行器中。

液壓技術(shù)的工作方式可以分為下面幾種：

（1）高壓靜壓式。在油液流過混合機(jī)后，會(huì)產(chǎn)生大量氣體，這些氣體會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成嚴(yán)重?fù)p壞，所以必須要進(jìn)行過濾凈化;（2）低壓動(dòng)電混合。這種方法是利用液體與系統(tǒng)中的元件形成一種力傳遞作用來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換;和高壓磁阻式不同的是它可以通過電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化為熱能從而使設(shè)備得到節(jié)能降耗等效果。

1.2 液壓技術(shù)的發(fā)展與特點(diǎn)

液壓技術(shù)是一門綜合性的學(xué)科，其涉及到機(jī)械、電氣及電子等領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛運(yùn)用。換向原理：通過改變動(dòng)力源輸入輸出壓力油來控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。驅(qū)動(dòng)方式：根據(jù)不同工作情況選擇合適功率分配器和不同載荷特性曲線以滿足汽車需要;利用液壓泵來調(diào)節(jié)液流速度或液流壓力的大小，達(dá)到對(duì)能量合理有效利用、節(jié)能環(huán)保等要求。液壓技術(shù)的發(fā)展與特點(diǎn)是多方面、多層次的。（1）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，工作壓力大，需要大量且精確地控制和調(diào)節(jié);（2）由于發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間存在著各種不同形式以及參數(shù)差異而造成傳動(dòng)性能上也有較大差別;另外還包括油泵磨損嚴(yán)重等問題都會(huì)導(dǎo)致能量利用率降低等一系列問題。因此我們可以通過優(yōu)化動(dòng)力分配方式來提高功率的轉(zhuǎn)換效率、減少供油量過大帶來不利影響等等，從而達(dá)到節(jié)能減排目的。在進(jìn)行油液混合過程中，需要將動(dòng)力機(jī)、蓄能器以及儲(chǔ)氣罐等設(shè)備都安裝到汽車上。但是由于能量?jī)?chǔ)存空間有限制，所以要保證油管和儲(chǔ)配氣站有足夠的容量。同時(shí)還要注意防止熱量泄露，因?yàn)槿加团c空氣接觸后會(huì)產(chǎn)生大量熱能，大量熱量會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高，造成燃燒不正?，F(xiàn)象，從而引發(fā)出一系列問題發(fā)生在液壓系統(tǒng)上。

2 液壓技術(shù)在混合動(dòng)力汽車中應(yīng)用的研究

2.1 液壓系統(tǒng)模型的建立

液壓系統(tǒng)模型的建立包括兩個(gè)方面，一是對(duì)實(shí)際工作情況進(jìn)行模擬，二是建立液壓油路系統(tǒng)。在理想條件下液壓系統(tǒng)的壓力、流量和體積比是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到問題;當(dāng)汽車處于過載狀態(tài)或者發(fā)動(dòng)機(jī)過熱等不可抗拒因素作用下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過大損失，并引發(fā)嚴(yán)重后果;而理想狀況下的能量消耗量與實(shí)際工況不同，所以我們不能完全照搬國(guó)外經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行研究，想要得到最優(yōu)方案就必須進(jìn)行實(shí)際工作情況模擬。方案確定后，在監(jiān)理油路系統(tǒng)上，需要先確定換向閥的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)不同工況下工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速之間的切換，通過計(jì)算選擇合適液壓系統(tǒng)壓力損失值以及潤(rùn)滑點(diǎn)溫度等參數(shù);在滿足性能要求前提之下，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定高效運(yùn)轉(zhuǎn);同時(shí)還需保證其具有良好散熱性和抗沖擊能力。最后確定換向閥的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，完成液壓油路系統(tǒng)的建立。

2.2 混合動(dòng)力汽車的節(jié)能效果

混合動(dòng)力汽車節(jié)能效果主要是通過兩個(gè)方面，一方面就是發(fā)動(dòng)機(jī)功率，另一方面則是從燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能著手。液壓技術(shù)的節(jié)能是指在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，使其具有高效率、低污染，并且能在最大程度上保持內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。從能量轉(zhuǎn)化率方面考慮：通過提高燃油利用率來實(shí)現(xiàn)油液比流單位面積運(yùn)動(dòng)量，減少燃料消耗從而降低污染物排放;采用高效節(jié)能型設(shè)備來控制混合動(dòng)力汽車行駛速度等方法達(dá)到目的。目前液壓技術(shù)與電子控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生更大功率和更小污染。

3 液壓技術(shù)在混合動(dòng)力汽車節(jié)能中的應(yīng)用

3.1 液壓技術(shù)對(duì)混合動(dòng)力汽車節(jié)能的要求

3.1.1 提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，降低燃油消耗率

通過液壓技術(shù)的合理應(yīng)用可以有效地提升混合動(dòng)力汽車的能量利用度。在油液密度一定時(shí)，控制好空轉(zhuǎn)量、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。當(dāng)空轉(zhuǎn)量增大到適當(dāng)值時(shí)，可大幅減少汽油機(jī)所需功率和柴油發(fā)電機(jī)所需要燃料數(shù)量，同時(shí)還能顯著增加內(nèi)燃機(jī)輸出扭矩。減小發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率及燃油消耗系數(shù)（W/C）的降低，混合動(dòng)力汽車的節(jié)能效果更好。

3.1.2 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能

通過研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果采用液壓油作為混合動(dòng)力汽車燃油系統(tǒng)中的核心元件時(shí)，其能量利用率就會(huì)明顯低于傳統(tǒng)燃油引擎，所以在對(duì)液壓技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)要將活塞缸、蓄電池等部件設(shè)計(jì)成具有一定壓力和流量調(diào)節(jié)功能，且與汽油機(jī)運(yùn)行工況接近一致。這樣不僅可以使內(nèi)燃機(jī)輸出功率最大化而且能降低發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生有害氣體。

3.1.3 對(duì)混合動(dòng)力汽車的油液品質(zhì)要求

在進(jìn)行了試驗(yàn)和性能檢測(cè)之后，就可以根據(jù)不同工況下的燃油消耗量來選擇適當(dāng)?shù)男吞?hào)和規(guī)格液壓油，這樣才能更好地控制其質(zhì)量。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)想要產(chǎn)生較大功率，就需要加大油泵抽吸壓力。如果是單缸雙聯(lián)葉片式混合動(dòng)力汽車的話，會(huì)增加油箱體積與空間利用率;而對(duì)于多缸雙聯(lián)活塞汽油機(jī)來說，還得加倍溫升。

3.1.4 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，降低燃油消耗率

現(xiàn)在汽車雖然都偏向于高效率、低污染以及節(jié)能效果好的動(dòng)力傳輸方式，但其發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量損失也比較大;因此我們要求在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，加入能效更高、工作性能更強(qiáng)、功率更大、扭矩更高的動(dòng)力機(jī)，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，以及高技術(shù)設(shè)備進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸出，從而提高汽車燃油經(jīng)濟(jì)性及排放指標(biāo)。

3.2 液壓技術(shù)在混合動(dòng)力汽車節(jié)能系統(tǒng)中的改進(jìn)

提高油泵的工作效率采用高粘度混合液壓機(jī)，可以有效地降低燃油消耗，從而減少汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物。增加蓄能器中各部分壓力比。在不影響汽車行駛時(shí)通過調(diào)節(jié)蓄電池端電壓來達(dá)到控制儲(chǔ)液量和充放電的目的;當(dāng)汽車處于熄火狀態(tài)下時(shí)進(jìn)行充電即可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)液量及溫度等參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)與調(diào)整功能;同時(shí)還可以根據(jù)不同油壓，在混合動(dòng)力汽車中，采用多泵或單路或多路閥進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，以達(dá)到使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置都處于最佳工作狀態(tài)。當(dāng)液壓缸與供油腔連通時(shí)，可改變進(jìn)液量從而減少燃油消耗率;反之則增加了換向次數(shù)及功率輸出率等因素，導(dǎo)致能量損失、溫度升高以及噪聲變大的問題。在進(jìn)行油路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮到混合動(dòng)力汽車行駛過程中，工作環(huán)境對(duì)燃油噴射裝置、蓄能器等設(shè)備產(chǎn)生一定影響。因此為了提高其節(jié)能量效率和降低空燃比可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn)。第一是采用先進(jìn)技術(shù)減少油耗;第二就是要合理選用發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率及最佳冷卻回路;第三就是要選擇合適的進(jìn)排氣閥和節(jié)流口以及控制元件（如換向閥）。

在混合動(dòng)力汽車中，通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和燃油經(jīng)濟(jì)性，來降低油耗是一個(gè)非常有效且行之可持續(xù)的方式方法;而如果將其與汽油機(jī)進(jìn)行結(jié)合的話則可以減少排放量。因此我們必須要采取相應(yīng)措施對(duì)系統(tǒng)加以改善：一方面是加大冷卻液流量使混響器處于低溫工作狀態(tài)。另一方面就是增加空冷劑泵供油壓力及改變節(jié)流閥控制。

4 總結(jié)與展望

液壓系統(tǒng)在油路中的損耗較低，但其工作壓力卻很高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生很大影響，所以需要提高液壓傳動(dòng)裝置以及穩(wěn)壓裝置。由于燃油消耗率過高會(huì)造成嚴(yán)重污染環(huán)境，因此必須采用一些節(jié)能環(huán)保措施來降低燃油浪費(fèi)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，機(jī)動(dòng)車保有量也在逐年增加，汽車尾氣排放污染對(duì)環(huán)境造成了很大影響。因此大力開展節(jié)能減排技術(shù)研究和推廣應(yīng)用勢(shì)在必行。目前混合動(dòng)力轎車主要采用油電混流發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油噴射系統(tǒng)等幾種方式進(jìn)行能量回收利用工作（即通過機(jī)械傳動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)）;而傳統(tǒng)汽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)在于可以有效地提高汽車行駛穩(wěn)定性及降低廢氣排放量。

參考文獻(xiàn)：

[1]山東大學(xué)學(xué)報(bào)：工業(yè)版，2002，32（6）.