基于AMESIM对货运柴油汽车液压混动系统的研究

牛大为 陈丽文 明利宁 何亚杰 周旭龙 黄晨帆

【摘 要】当汽车制动、减速、滑行时处于空档或等待汽车停止时，发动机将处于怠速状态。这个过程将导致燃料消耗的浪费，但柴油车辆经常困难，因此通过液压泵和储能装置将自动怠速发动机产生动力和制动减速，然后通过转换将蓄能器到液压汽车启动并加速动能，从而降低油耗。

【关键词】液压混动系统;泵空系统;AMESIM分析

Summary：The engine will be in idle state when the car is braking and decelerating and coasting in neutral or waiting for the car to stop. This process will cause the waste of fuel consumption，but the diesel vehicle frequently difficult，so by hydraulic pump and energy storage device will auto idle engine to produce power and braking deceleration of the vehicle's kinetic energy storage，and then by converting the energy from the accumulator to hydraulic motor cars start and accelerate the kinetic energy，thereby reducing fuel consumption.

key words：Hydraulic hybrid system;pump air system;AMESIM analysis

1引言

今年来各行各业对货物商品的运输对公路货车的需求很大，因此在运输领域对燃料的消耗很大。现有液力缓速器主要以将动能转化为液压油液的内能的形式为车辆提供制动力，属于浪费能量的形式[1]。重型汽车起步时汽车会先怠速一段时间，然后通过加大油门来使发动机的转矩提高，从而使车轮获得加速的力矩进而使车轮转动车辆向前行驶;汽车在制动减速空挡滑行或者在停车等待时发动机都会处于怠速状态。这一过程中会造成油耗的浪费，但是柴油车辆频繁启动比较困难，因此通过液压泵和储能装置将汽车怠速时发动机产生的能量和刹车减速时车辆的动能储存起来，然后通过液压马达将储能器中的能量转化为汽车起步和加速时所需的动能，从而降低油耗[2]。

液压传动在各个方面都具有显著优势，比如它的控制方式灵活，并且，液压系统也具有润滑以及冷却等功效。使用液压传动，可以很好地克服汽车零部件磨损、生锈的现象，提高使用度。本文针对货运柴油汽车液压混动系统进行建模分析，研究在提高驾驶安全性和节能上的作用。

2混连式混动系统AMEsim模型建立

通过发动机模型输出扭矩和转速信号，反馈给车载ECU单元，结合车辆驾驶员的信号输出反馈给发动机以喷油量和进氣量来控制车辆发动机的运转[3]。

模型控制原理，驾驶员对变速箱输入空挡控制信号时变速箱的反馈信号作用于液压系统的离合器以结合指令，液压控制阀为充能位置，发动机怠速对液压系统充能[5]。当车辆收到起步信号时反馈给液压控制阀置于放能位置，液压马达泵与发动机通过分动齿轮箱一同输出扭矩和转速驱动车辆。当车辆行驶过程中出现刹车指令时，发动机离合器分离，液压系统离合器结合将车辆的惯性通过分动箱转化为扭矩和转速传递给液压泵对储能器进行充能，储能器达到预定压力时通过泄压阀将油液输送到油箱将能量消耗掉。当车辆坡度传感器输出信号为1（车辆上坡），液压控制阀接收放能指令液压马达将为车辆提供动力辅助。当坡度传感器输出信号为0（车辆下坡）且驾驶员输出动力踏板关闭的信号时，液压系统充当液力缓速器与发动机同时提供制动力并对液压储能器充能[4]。

本系统通过以上过程达到提高驾驶安全性和节能的作用。通过对货运柴油汽车的液压混动系统的研究并应用于汽车研发，可以大大的降低货运柴油汽车在制动、减速、滑行时处于空档或等待汽车停止时的能源损耗。

3液压混动系统中的泵排量控制

用于货运的柴油汽车，除了要注重安全因素之外，还要注重能源消耗问题。一辆好的货运柴油汽车应该在最大可能范围内，降低不必要的能源消耗。在液压混动系统中，变量泵的使用广泛存在，它可以应对各种复杂的情况以及工作需要。货运柴油汽车的液压系统通过对泵排量进行控制，来达到节能减排的效果。因此，泵排量在液压混动系统中起着关键性的作用，直接与货运柴油汽车的行驶效率相关。如果泵排量控制得好，那么货运柴油汽车的工作性能也会大大提高，能耗会大大降低，提高车辆的使用年限。

这个系统排量大小是由斜盘倾角决定，通过调节伺服阀控制位置来调节斜盘倾角的大小，实现泵排量调节。当需要的排量增大时，伺候阀就会位于Ⅱ位置上，通过增大P斜盘倾角，来达到增大泵排量的效果，在闭式液压系统中外部液压油源P为补油泵。当需要的泵排量减小时，伺候阀就会位于Ⅰ的位置上，液压缸对应流量卸荷，复位弹簧适斜盘倾角减小，来达到减小泵排量的效果。当泵排量达到目标值的时候，伺候阀位于中位，泵排放量就会维持当前的排放状态，达到稳定。通过这一装置，可以灵活的应对各种情况，自动调整伺候阀的位置，减少能源的消耗与浪费。

这一系统在液压混动装置中的应用，就可以在很大程度上起到节能减排的作用，避免不必要的能源消耗。

4结论

本文基于AMESIM对货运柴油汽车液压混动系统进行研究，当汽车制动、减速、滑行时处于空档或等待汽车停止时，发动机就会处于怠速状态。在这个过程中，燃料消耗的浪费是非常大的，通过液压泵和储能装置将自动怠速发动机产生动力和制动减速，然后通过转换将蓄能器到液压汽车启动并加速动能，从而降低油耗。本文通过对货运柴油汽车液压混动系统的研究，对液压系统的开发应用也有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]李强，陶泽源，孙保群，燕浩，张羽.液力缓速器结构优化设计与仿真实验分析[J].液压与气动，2020（11）：59-67.

[2]闫祯，王兆，郑天雷，保翔，刘志超.不同工况下重型商用车燃料消耗量模拟计算结果对比研究[J].中国汽车，2019（02）：39-43+38.

[3]何亮，孙跃东.基于AMESim的车辆制动能量再生系统建模与研究[J].现代制造工程，2014（09）：45-50.

[4]章湛. 基于AMESim对并联液压制动能量再生系统的建模与仿真研究[D].北京交通大学，2010.

[5]廖林清.发动机转矩特性分析及相关图形的修正[N]. 重庆理工大学学报，2012 P.8-11，50

（作者单位：华北理工大学）