如果人们注意到在普通工作场景中一台叉车运行时的能量损耗,就会吃惊地发现,相对于一台叉车所需要的能量值而言,完成的工作量是何等得少。经过更为准确得考虑,人们就会发现,燃料燃烧的大部分热量都在液压系统引起的引擎或机器运行中以热量的形式散失掉了。燃料中包含的能量只有一小部分真正得到了使用。
对于一台设备实用周期的测试必须采集操作实践,在该时间内的燃料损耗,以及启动停止次数、升降次数等多种因素,进行综合考虑。Eaton在不同平台的使用周期检测方面拥有超过15年的经验。对垃圾车、摆渡运输车等道路车辆测试的基本难点在于,它们的使用条件有利于再生制动。
在液压混合动力系统下,可以不用考虑变扭器和机械传动装置。它将由一个混合传动装置替代。在制动过程当中,能量将以压缩气体的形式储存在压力罐中,随后重新投入使用,为车辆提供动力。
在这种混合能量回收系统下,保持主动力系统。为了配合这个动力总成系统,会平行运作一个额外的液压混合系统。在制动过程当中,能量将以压缩气体的形式储存在压力罐中,随后重新投入使用,为车辆提供动力。基于这个平行系统,后期发展出精通于管控的集成建筑和高度混合的内燃机。液压动力总成系统还代替了原始的机械动力系统。
液压混合——叉车缩减燃料需求量
液压混合系统过去这些年中取得了哪些进步,Eaton公司购买了一台普通的4代叉车,载重能力2.5t,配备气力助动系统。
当车辆空驶时,发动机关闭类似于现在市场上一些车辆。当操作者在运行模式下传达重来的指令时,储存在压力罐中的能量就会被使用,来完成发动机的重启。在压力罐中储存的能量可以交替使用在叉车的行进或升降功能中。
通过使用可变发动机,可变泵和液压混合系统中的压力罐为系统形成大量的自由等级。运行的法则就是按照燃烧发动机使用最优来定义的,因此内燃机在任何操作条件下都能够发挥最大功效;通过这一点,叉车样机比基础构架在能源需求方面明显降低。
当车辆被减速时,能量就会为了再利用而被储存在压力罐中。通过工作循环中泵的停止和为共走周期准确地提供必须的能量,节气门与运转损耗将被大大降低,工作循环也就更有效率了。除此之外,混合叉车的刹车片必须额外替换,因为车辆是通过混合传动装置来制动的。
液压混合系统控制着内燃机的转速和扭矩,从而致力于最佳的运行能力(图1)。
图1 在混合结构下,混合传动装置在一个开放的循环中工作,一个端口连接在压力储存器中,另外一个连接在罐体上。
液压块与泵直接相连,并且支配着引擎液压用油、压力储存器或者工作循环。在压力储存器中,全部的能量被以压缩气体的形式储存着。液压混合结构最重要的的原理之一就是管控:它使系统内所有构件无缝联系起来,同时控制着内燃机的转速,泵压和引擎压,以及活塞部件(图2)。
图2 示范叉车的构件整理。
须知
叉车的基本结构是变扭器直接与动力换挡变速器相连接,提供了每一次前进与后退。这种传动装置直接连接差动装置。从内燃机的另一方面来看,驾驶和工作循环都将通过齿轮泵来提供动力(图3)。
图3 叉车的基本结构,由此可以看出,变扭器直接与动力换挡变速器相连接。
在液压混合结构下,基本不需要考虑变扭器和传动装置。它将通过混合传动来代替。与静液压传动装置相似,混合传动装置在一个开放的循环中工作,一个端口连接在压力储存器中,另外一个连接在罐体上。泵执行了更多功能,比如升降和工作功能,以及为车辆提供动力等。通过附加的压力储存器和统一的控制,该系统得以集成并且实现其作用。
对混合系统的校验更明确了其优点
液压混合系统在使用周期方面通过不同的试验被拿来与基本系统进行了大量对比对比——有或者没有升降功能,速度更快或者更慢等。从各项使用周期上来看,都能够显示出它的优化。在液压混合系统参与的所有试验中,都存在燃料需求量的下降,有些情况下甚至比基本系统降低了35%。更多节能情况将在实际使用周期中体现出来,在基于避免内燃机制动系统空驶的情况下,在工作循环中以中等速度或者低速升降时提高效果度。
混合系统致力于生产力的最佳化
从高效的生产率方面来看,液压混合系统控制着内燃机的转数和转矩,致力于优化生产力。除此之外,这个系统还降低了普遍的制动器使用量,使得车辆的锁匙部件上锁的情况较少。系统的另一改善在于引擎启动,它承担了传统电动启动装置的作用。所有这些革新,都是为了降低养护成本。
同时,Eaton的工程师们可以借助这些革新将三种操控要素合并成一项操控元素,从而实现有效率的、平缓的抬升过程,车辆也因此而更加容易操作。而通过操控要点的简化,这一系统也同时降低了操作失误所带来的风险。
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