城市公交车液压传动系统设计分析

贾佳++兰帅领

摘 要：城市公交车具有频繁启动和停止的特点，而且平均负荷率比较低，利用液压启动可以解决柴油机怠速的问题。根据研究分析，使用液压传动系统，能够提高公交车燃油水平，减少尾气排放。液压马达具有低速大扭矩特性，能够满足公交车的动力要求。在一些车辆中使用双联马达，可以有效满足公交车高速和中速行驶的动力要求。

关键词：城市公交车；液压传动；设计

中图分类号：U469.13；U463.2 文献标识码：A

一、公交车工况特点

近年来，很多专家学者对城市公交车工况特点进行了调查研究，涉及地区包括北京、天津、上海等。结合这些调查数据，笔者对河南省开封市8路、15路、42路等公交车进行调查，得到下表数据。从表中可以看出：公交车加减匀怠四种工况时间比相差不大；加、减速频繁；负荷变化范围大，平均功率远远小于最大功率。

二、液压传动系统性能分析

1.功率匹配与效率

采用液压传动时，发动机并非持续工作，而是间歇性的，蓄能器是其直接负载，其工作压力是缓慢变化的，变量泵的排量与受到的压力有关，与压力成反比，因此，泵的输入转矩变化范围小。控制发动机转速由测速电机来完

成。发动机额定功率的计算公式：

Pr=Pmtt/∑tef

其Pr代表发动机额定功率；Pm代表发动机平均功率；tt代表车辆运行时间；∑tef代表同时段内发动机工作时间。对于液压泵和马达而言，其效率函数的比值都是n·v/△p，n为转速，△p为工作压力，二者都与工况存在关联（v代表动力黏度），因此，无论是液压泵还是马达，都存在功率匹配问题。泵的匹配较为简单，只需确保其高效区与发动机经济区重合即可。对于马达而言，其工况与负载变化直接相关，无法一直处于高效区，而且，在对工况敏感度方面，马达远远不如液压泵。

2.制动能回收

公交车制动需要消耗很大的能量，大约占总驱动能的50%，具有很大的节能潜力。在本系统中，液压马达通过阻力矩减速时，实现动能向液压能的转化。能量转化效率受很多因素影响，这些效率与系统参数有关。系统参数主要包括泵排量（V）、蓄能器初始容积（v0）、上、下限压力（p1、p2）；为提高效率，必须优化计算这些参数。马达变量有三种控制方式，即恒扭矩、恒功率、恒转速。恒扭矩制动：利用地面附着力，制动时间短，所以，系统损耗较少，而且，蓄能器热效率高。恒功率制动：初期制动力小，后期制动力大，当速度较高时，制动稳定性高。但是，这种制动方式容易产生冲击，且不利于能量回收。

3.动力性

在液压驱动系统中，液压马达决定着低速动力性。本系统中的液压马达，选择恒速变量控制，当低速行驶时，扭矩会急剧增大，因此，驱动系统的过载能力强，不会因过载而熄火，非常适合低速大负荷工况。为了节能，需要根据车辆平均功率确定发动机额定功率。因此，这种系统不适合持续高速行驶。

4.尾气排放

汽车尾气排放的主要工况：启动、加速、爬坡、怠速。本系统中发动机并非持续性工作，而是间歇式的，只包含两种工况，即启动、经济区运行。在经济工况下，燃油得到充分燃烧，尾气排放少。在启动工况，因为间歇式运行，启动频次低，而且因为是液压启动，启动性能得到改善，尾气排放也较少。因此，液压传动系统有利于减少尾气。

三、结束语

城市公交车中，液压传动系统节能途径主要有三个方面：第一，实现发动机功率匹配，热效率提高15%；第二，降低怠速功耗，可节能约5%；第三，制动能回收，可节能约25%。对于汽车液压传动技术来说，未来有两大发展方向，即液压自由活塞发动机、汽液两相储能。两相蓄能技术可以利用发动机余热，其节能效果会更好。

参考文献：

[1]吕云嵩，邹正耀.城市公交车液压传动系统设计研究[J].液压与气动，2007，（11）.

[2]孟秋红，康辉英.基于液压机械复合传动公交车的液压系统设计[J].科技展望，2016，（7）.