CN206568867U - 装载机串并联液压混合动力控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了装载机串并联液压混合动力控制系统，控制系统由发动机、液压泵、转向工作系统、第一变量泵、第二变量泵、第一两位两通换向阀、油箱、第二两位两通换向阀、液压蓄能器、溢流阀、第三两位两通换向阀、变量泵/马达、前桥、耦合器、手刹、变速箱、离合器、液力变矩器和后桥组成，所述控制系统的控制过程包括怠速充压控制模式、起车控制模式、纯液压驱动控制模式、发动机单独驱动控制模式、行车充压控制模式、混合驱动控制模式以及再生制动模式。本实用新型油耗低、排放性好且能够回收制动能量。

Description

装载机串并联液压混合动力控制系统

技术领域

本实用新型属于工程机械动力控制系统技术领域，适用于混合动力装载机，具体涉及一种装载机串并联液压混合动力控制系统。

背景技术

现有技术中的装载机作业过程中，需要频繁启停和往复运动，要求驾驶员连续改变油门开度，这不仅会严重缩短发动机的使用寿命，还会使发动机频繁处于经济低效区，导致发动机的油耗偏高。此外，频繁制动不仅浪费能量，还会导致系统发热和元件损耗。传统装载机一般都装有液力变矩器，而液力变矩器在低速重载工作时传动效率低，造成了严重的能量浪费。

现有的传统装载机的动力控制系统普遍存在油耗高、排放差且低速重载时传动效率低的缺点，同时制动能量通常以热的形式被浪费。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了装载机串并联液压混合动力控制系统，该系统油耗低、排放性好且能够回收制动能量，结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

装载机串并联液压混合动力控制系统，所述混合动力控制系统由发动机1、第一变量泵2、转向工作系统3、第二变量泵4、第一两位两通换向阀5、油箱6、第二两位两通换向阀7、液压蓄能器8、溢流阀9、第三两位两通换向阀10、变量泵/马达11、前桥12、耦合器13、手刹14、变速箱15、离合器16、液力变矩器17和后桥18组成；

所述发动机1分别与液力变矩器17和第一变量泵2连接，第一变量泵2的出油口与转向工作系统3相连，第二变量泵4与第一变量泵2同轴连接，第二变量泵4的出油口与第一两位两通换向阀5的进油口相连，变量泵/马达11的进油口与第三两位两通换向阀10的出油口相连，第三两位两通换向阀10的进油口、第一两位两通换向阀5的出油口以及溢流阀9的进油口均分别与第二两位两通换向阀7的出油口连通，第二两位两通换向阀7的进油口与液压蓄能器8的出油口连通，第二变量泵4的进油口、变量泵/马达11的出油口、第一变量泵2的进油口以及溢流阀9的出油口均与油箱6连接；

所述变量泵/马达11的输出轴通过耦合器13与前桥12连接；

所述液力变矩器17的输出端经离合器16与变速箱15连接，变速箱15的动力输出端一路与后桥18连接，另一路依次经手刹14和耦合器13与前桥12连接；

进一步地，所述耦合器13具有变速比，所述耦合器13连接于变量泵/马达11的马达端，使变量泵/马达11高速运转，提高变量泵/马达11运行效率；

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型所述装载机串并联液压混合动力控制系统所设的液压泵/马达、液压蓄能器和扭矩耦合器相配合，实现了对制动能量的回收和再利用；

2.本实用新型所述装载机串并联液压混合动力控制系统中，液压泵连接于发动机之后给蓄能器充压，与现有技术中液压泵连接于液力变矩器之后相比，可以有效提高充压效率。

3.本实用新型所述装载机串并联液压混合动力控制系统中，耦合器连接于液力变矩器之后，与现有技术中耦合器连接于液力变矩器之前相比，可以大大提高能量回收和利用的效率。

4.本实用新型所述装载机串并联液压混合动力控制系统中，蓄能器存储的能量可待必要时释放，提高了整机效率。

5.本实用新型所述装载机串并联液压混合动力控制系统避免了装载机起车时液力变矩器效率低的问题。

6.本实用新型所述装载机串并联液压混合动力控制系统能够调整发动机的工作点，进而提高整机燃油经济性。

附图说明

图1是本实用新型装载机串并联液压混合动力控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型装载机串并联液压混合动力控制系统，在怠速充压模式下的动力传递路线图。

图3是本实用新型装载机串并联液压混合动力控制系统，在起车模式下的动力传递路线图。

图4是本实用新型装载机串并联液压混合动力控制系统，在纯液压驱动模式下的动力传递路线图。

图5是本实用新型装载机串并联液压混合动力控制系统，在发动机单独驱动模式下的动力传递路线图。

图6是本实用新型装载机串并联液压混合动力控制系统，在行车充压模式下的动力传递路线图。

图7是本实用新型装载机串并联液压混合动力控制系统，在混合动力驱动模式下的动力传递路线图。

图8是本实用新型装载机串并联液压混合动力控制系统，在再生制动模式下的动力传递路线图。

图中：

1-发动机， 2-第一变量泵， 3-转向工作系统，

4-第二变量泵， 5-第一两位两通换向阀， 6-油箱，

7-第二两位两通换向阀， 8-液压蓄能器， 9-溢流阀，

10-第三两位两通换向阀， 11-变量泵/马达， 12-前桥，

13-耦合器， 14-手刹， 15-变速箱，

16-离合器， 17-液力变矩器， 18-后桥。

具体实施方式

为进一步说明本实用新型的技术方案，及其所带来的有益效果，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

如图1所示，本实用新型公开了装载机串并联液压混合动力控制系统，该混合动力控制系统包括发动机1、第一变量泵2、转向工作系统3、第二变量泵4、第一两位两通换向阀5、油箱6、第二两位两通换向阀7、液压蓄能器8、溢流阀9、第三两位两通换向阀10、变量泵/马达11、前桥12、耦合器13、手刹14、变速箱15、离合器16、液力变矩器17和后桥18组成。所述发动机1分别与液力变矩器17和第一变量泵2机械连接，第一变量泵2的出油口与转向工作系统3相连，并带动整个转向工作系统3运转，第二变量泵4与第一变量泵2同轴机械连接，第二变量泵4的出油口与第一两位两通换向阀5的进油口连通，变量泵/马达11的进油口与第三两位两通换向阀10的出油口连通，第三两位两通换向阀10的进油口、第一两位两通换向阀5的出油口以及溢流阀9的进油口均与第二两位两通换向阀7的出油口连通，第二两位两通换向阀7的进油口与液压蓄能器8的出油口连通，第二变量泵4的进油口、变量泵/马达11的出油口、第一变量泵2的进油口以及溢流阀9的出油口均与油箱6连通；变量泵/马达11的输出轴通过耦合器13与前桥12的动力输入端机械连接，液力变矩器17的动力输出端与离合器16的动力输入端机械连接，离合器16的动力输出端与变速箱15的动力输入端机械连接，变速箱15的动力输出端分别与后桥18的动力输入端和手刹14的动力输入端机械连接，手刹14的动力输出端与耦合器13的动力输入端机械连接。

所述耦合器13具有一定的变速比，可保证变量泵/马达11工作在高转速区，提高变量泵/马达11的工作效率。

本实用新型所述装载机串并联液压混合动力控制系统的具体工作过程包括：怠速充压控制模式、起车控制模式、纯液压驱动控制模式、发动机单独驱动控制模式、行车充压控制模式、混合驱动控制模式以及再生制动模式。依次叙述如下：

1.怠速充压控制模式

起动发动机1热机或装载机临时停车时，当液压蓄能器8内的压力低于设定的最高工作压力值时，所述混合动力控制系统进入怠速充压控制模式。如图2所示，离合器16处于分离状态，第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7均开启，即第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7均处于联通状态，第三两位两通换向阀10关闭，即此时第三两位两通换向阀10处于断开状态，调节第一变量泵2排量为零，调节第二变量泵4工作在泵状态，调节发动机工作点使其工作在燃油高效区，发动机1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转，第一变量泵2处于空转状态，第二变量泵4使油箱6的液压油依次经过第二变量泵4、第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7，最终给液压蓄能器8充能，此时，变量泵/马达11不工作。

2.起车控制模式

装载机起车时，当液压蓄能器8内的压力低于设定的最低工作压力值时，所述混合动力控制系统进入起车控制模式。如图3所示，离合器16处于分离状态，第一两位两通换向阀5和第三两位两通换向阀10均开启，即第一两位两通换向阀5和第三两位两通换向阀10均处于联通状态，第二两位两通换向阀7关闭，即第二两位两通换向阀7处于断开状态，调节变量泵/马达11工作在马达状态，调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区，发动机1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转，油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作系统3，第二变量泵4使油箱6液压油依次经过第二变量泵4、第一两位两通换向阀5、第三两位两通换向阀10和变量泵/马达11进入油箱6，另外，变量泵/马达11带动耦合器13工作，耦合器13的动力输出端分为两路：一路直接驱动前桥12；另一路依次经手刹14和变速箱15，进而驱动后桥18。

3.纯液压驱动控制模式

装载机起动后，当装载机的需求功率小于发动机1的燃油高效区功率的下限，且液压蓄能器8内的压力高于设定的最低工作压力值，所述混合动力控制系统进入纯液压驱动控制模式。如图4所示，离合器16处于分离状态，第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均开启，即第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均处于联通状态，第一两位两通换向阀5关闭，即第一两位两通换向阀5处于断开状态，调节第二液压泵4使其排量为零，调节变量泵/马达11使其工作在马达状态，发动机带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转，第二变量泵4处于空转状态，油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作系统3，液压蓄能器8中液压油依次经过第二两位两通换向阀7、第三两位两通换向阀10和变量泵/马达11进入油箱6，另外，变量泵/马达11带动耦合器13工作，耦合器13的动力输出端分为两路：一路直接驱动前桥12；另一路依次经手刹14和变速箱15，进而驱动后桥18。

4.发动机单独驱动模式

装载机起动后，当装载机的需求功率处于发动机1的燃油高效区，或当装载机工作需求的功率高于发动机1燃油高效区功率的上限且液压蓄能器8内的压力低于设定的最低工作压力值，所述混合动力控制系统进入发动机单独驱动模式。如图5所示，离合器16处于接合状态，第一两位两通换向阀5、第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均关闭，即第一两位两通换向阀5、第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10处于断开状态，调节第二变量泵4和变量泵/马达11排量均为零，发动1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转，第二变量泵4处于空转状态，油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作系统3，发动1的动力依次经液力变矩器17、离合器16和变速箱15，变速箱15的动力输出端分为两路：一路直接驱动后桥18，另一路依次经手刹14和耦合器13，进而驱动前桥12；此时，耦合器13带动变量泵/马达11旋转，变量泵/马达11空转。

5.行车充压驱动模式

装载机起动后，当装载机的需求功率低于发动机1的燃油高效区功率的下限，且液压蓄能器8内的压力值低于设定的最高工作压力值时，所述混合动力控制系统进入行车充压驱动模式。如图6所示，离合器16处于接合状态，第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7开启，即第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7处于联通状态，第三两位两通换向阀10关闭，即第三两位两通换向阀10处于断开状态，调节变量泵/马达11的排量为零，调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区，发动机1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转，油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作系统3，第二变量泵4使油箱6的液压油依次经第二变量泵4、第一两位两通换向阀5和第二两位两通换向阀7，最终给液压蓄能器8充能，发动1的动力依次经液力变矩器17、离合器16和变速箱15，变速箱15的动力输出端分为两路：一路直接驱动后桥18，另一路依次经手刹14和耦合器13，进而驱动前桥12；此时，耦合器13带动变量泵/马达11旋转，变量泵/马达11处于空转状态。

6.混合驱动控制模式

装载机起动后，当装载机的需求功率大于发动机1的燃油高效区功率的上限，且液压蓄能器8内的压力值高于设定的最低工作压力值，所述混合动力控制系统进入混合驱动控制模式。如图7所示，离合器16处于接合状态，第一两位两通换向阀5关闭，即第一两位两通换向阀5处于断开状态，第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10开启，即第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均处于联通状态，调节第二变量泵4的排量为零，调节变量泵/马达11使其工作在马达状态，调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区，发动1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转，第二变量泵4处于空转状态，油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作系统3，液压蓄能器8中的液压油依次经第二两位两通换向阀7、第三两位两通换向阀10和变量泵/马达11进入油箱6，变量泵/马达11带动耦合器13工作，耦合器13的动力输出端分为两路：一路直接驱动前桥12，另一路依次经手刹14和变速箱15，进而驱动后桥18；此时，发动1的动力依次经液力变矩器17、离合器16和变速箱15，变速箱15的动力输出端分为两路：一路直接驱动后桥18，另一路依次经手刹14和耦合器13，进而驱动前桥12。

7.再生制动控制模式

根据制动强度大小将制动强度分为轻度制动和重度制动。制动强度为轻度制动时，整机制动转矩只由再生制动控制模式下的再生制动系统提供；制动强度为重度制动时，整机制动转矩由装载机原有制动系统与再生制动控制模式下的再生制动系统共同提供。再生制动控制模式如下所述，如图8所示，离合器16处于分离状态，第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均开启，即第二两位两通换向阀7和第三两位两通换向阀10均处于联通状态，第一两位两通换向阀5关闭，即第一两位两通换向阀5处于断开状态，调节第二变量泵4的排量为零，调节变量泵/马达11使其工作在泵状态，调节发动机1工作点使其工作在燃油高效区，发动机1带动第一变量泵2和第二变量泵4旋转，第二变量泵4处于空转状态，油箱6的液压油经第一变量泵2进入转向工作系统3，制动能量分为两路：一路由前桥12直接带动耦合器13工作，另一路依次经变速箱15和手刹14进而带动耦合器13工作，耦合器13带动变量泵/马达11旋转，变量泵/马达11使油箱6的液压油依次经变量泵/马达11、第三两位两通阀10和第二两位两通阀7，最终给液压蓄能器8充能。

Claims (2)

1.装载机串并联液压混合动力控制系统，其特征在于：

所述混合动力控制系统由发动机(1)、第一变量泵(2)、转向工作系统(3)、第二变量泵(4)、第一两位两通换向阀(5)、油箱(6)、第二两位两通换向阀(7)、液压蓄能器(8)、溢流阀(9)、第三两位两通换向阀(10)、变量泵/马达(11)、前桥(12)、耦合器(13)、手刹(14)、变速箱(15)、离合器(16)、液力变矩器(17)和后桥(18)组成；

所述发动机(1)分别与液力变矩器(17)和第一变量泵(2)连接，第一变量泵(2)的出油口与转向工作系统(3)相连，第二变量泵(4)与第一变量泵(2)同轴连接，第二变量泵(4)的出油口与第一两位两通换向阀(5)的进油口相连，变量泵/马达(11)的进油口与第三两位两通换向阀(10)的出油口相连，第三两位两通换向阀(10)的进油口、第一两位两通换向阀(5)的出油口以及溢流阀(9)的进油口均分别与第二两位两通换向阀(7)的出油口连通，第二两位两通换向阀(7)的进油口与液压蓄能器(8)的出油口连通，第二变量泵(4)的进油口、变量泵/马达(11)的出油口、第一变量泵(2)的进油口以及溢流阀(9)的出油口均与油箱(6)连通；

所述变量泵/马达(11)的输出轴通过耦合器(13)与前桥(12)连接；

所述液力变矩器(17)的输出端经离合器(16)与变速箱(15)连接，变速箱(15)的动力输出端一路与后桥(18)连接，另一路依次经手刹(14)和耦合器(13)与前桥(12)连接。

2.如权利要求1所述装载机串并联液压混合动力控制系统，其特征在于：

所述耦合器(13)具有变速比，所述耦合器(13)连接于变量泵/马达(11)的马达端，使变量泵/马达(11)高速运转。