CN209671289U - 用于工程机械的能量回收系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于工程机械的能量回收系统，该工程机械包括液压泵和液压马达，液压泵用于驱动液压马达，与液压马达形成闭式回路并且共同构成闭式系统的一部分，该能量回收系统包括蓄能器，当工程机械制动时，以及当工程机械正常行走并且闭式系统高压侧的压力高于蓄能器内的压力时，该能量回收系统能够将闭式系统高压侧的部分液压流体储存到蓄能器中；当工程机械启动时，该能量回收系统能够将蓄能器中的液压流体输送到液压马达的进油口。通过该能量回收系统，能够有效地回收工程机械的制动能量及在行走过程中储备能量并重新利用，实现降低油耗，节能减排，快速提速的目的。本实用新型还涉及包括能量回收系统的工程机械。

Description

用于工程机械的能量回收系统及工程机械

技术领域

本实用新型总体上涉及液压系统，更具体地涉及一种用于工程机械的能量回收系统。另外，本实用新型还涉及一种包括这种能量回收系统的工程机械。

背景技术

诸如挖掘机、装载机等等的轮式工程机械在工作时会频繁的减速、制动，由此产生的能量损耗通常占工程机械的总驱动能量的15％-20％。如果能够将制动能量进行回收并且存储于蓄能器内，以便随后用于机器启动过程中则可以降低废气排放和减少油耗，达到节能减排的目的。

关于制动能量的回收技术，在电动车上有类似的设计，其中将制动中产生的能量转化为电能储存在蓄电池中，从而降低电能损耗。但是，在工程机械中(现有工程机械的制动系统大多数为传统的气顶油制动系统和液压制动系统)，由于成本增加、技术难度大等原因，尚没有相关的制动能量回收设计。

本实用新型旨在对工程机械的液压系统进行改进，以便对工程机械的制动能量进行回收。

实用新型内容

在一个方面中，本实用新型涉及一种用于工程机械的能量回收系统，该工程机械包括液压泵和液压马达，所述液压泵用于驱动所述液压马达，所述液压泵与所述液压马达形成闭式回路并且共同构成闭式系统的一部分，其特征在于，所述能量回收系统包括蓄能器，其中，

当工程机械制动时，以及当工程机械正常行走并且闭式系统高压侧的压力高于蓄能器内的液压流体压力时，所述能量回收系统能够将所述闭式系统高压侧的部分液压流体储存到所述蓄能器中；

当工程机械启动时，所述能量回收系统能够将所述蓄能器中的液压流体输送到所述液压马达的进油口。

通过该能量回收系统，能够有效地回收工程机械的制动能量及在行走过程中储备能量，并且重新利用，从而实现降低油耗，节能减排，快速提速的目的。

有利地，能量回收系统包括能量回收线路和能量释放线路，能量回收线路包括选择阀、第一单向阀、单向节流阀和所述蓄能器，能量释放线路包括所述蓄能器、所述单向节流阀、第二单向阀和所述选择阀，其中，

当工程机械制动时，以及当工程机械正常行走并且闭式系统高压侧的压力高于所述蓄能器内的液压流体压力时，所述闭式系统高压侧的部分液压流体能够在能量回收线路中依次经过选择阀、第一单向阀、单向节流阀被储存到所述蓄能器中；

当工程机械启动时，所述蓄能器中的液压流体能够在能量释放线路中依次经过单向节流阀、第二单向阀、选择阀流向所述液压马达的进油口。

有利地，能量释放线路包括设置在所述第二单向阀和所述选择阀之间的电磁阀，其中，所述电磁阀可以是断电常闭式电磁阀。有利地，该电磁阀是二位二通阀，在断电时所述电磁阀的两个油口流体断开，在通电时所述电磁阀的两个油口流体连通。通过控制该电磁阀的通电、断电，能够有效地控制能量释放线路的导通和断开。

有利地，所述选择阀是二位三通压力选择阀，其第一油口和第二油口分别与所述液压马达的进油口和出油口流体连接，第三油口与所述第一单向阀的进油口并且与所述电磁阀的出油口流体连接，第一控制油口和第二控制油口分别与所述第一油口和第二油口流体连接。

有利地，选择阀、第一单向阀、电磁阀、第二单向阀和单向节流阀中的一部分或者全部可以集成在一个阀块中。这样可以使得能量回收系统的结构紧凑，便于与工程机械现有的液压系统结合使用，并且便于维护。

有利地，液压泵是双向变量液压泵，液压马达是双向液压马达。

在另一个方面中，本实用新型涉及一种工程机械，该工程机械包括发动机、由所述发动机驱动的液压泵、以及由所述液压泵驱动的液压马达，其中，液压泵与液压马达形成闭式回路并且共同构成闭式系统的一部分，其特征在于，该工程机械还包括如前所述的能量回收系统。

附图说明

下面将参照示意性的附图更详细地描述本实用新型。附图及相应的实施例仅是为了说明的目的，而非用于限制本实用新型。其中：

图1示意性地示出根据本实用新型的一个实施例的能量回收系统。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本实用新型的一个实施例的能量回收系统100，该系统可以用于诸如挖掘机、装载机等的工程机械中。发动机1驱动液压泵2、特别是双向变量液压泵，液压泵2驱动液压马达3、特别是双向液压马达工作。液压泵2与液压马达3形成闭式回路并且共同构成闭式系统的一部分，其中可以通过诸如齿轮泵的补油泵从油箱10抽取液压流体对该闭式系统补充油液。液压泵2例如可以是双向柱塞泵。

在图1所示的实施例中，能量回收系统100包括能量回收线路和能量释放线路。能量回收线路主要包括选择阀4、第一单向阀5、单向节流阀6和蓄能器7。能量释放线路主要包括蓄能器7、单向节流阀6、第二单向阀8、电磁阀9和选择阀4。

当工程机械制动时，整车惯性会继续驱动液压马达3，此时闭式系统高压侧的液压流体依次经过选择阀4、第一单向阀5、单向节流阀6被储存到蓄能器7中。当整车正常行走、并且闭式系统高压侧的压力高于蓄能器7内的液压流体压力时，液压流体依次经过选择阀4、第一单向阀5、单向节流阀6被储存到蓄能器7中。由于单向节流阀6的节流作用，这个充液过程较缓慢，不会影响整车行走速度。当工程机械重新启动时，由于液压泵驱动液压马达是一个渐变的过程，且需要相应的时间(例如10-15秒)，在此过程中，储存在蓄能器7中的液压流体可以依次经过单向节流阀6、第二单向阀8、电磁阀9和选择阀4被输送到液压马达3的进油口，辅助驱动液压马达3，达到在起步时节省发动机输出能量及快速启动的目的。

选择阀4可以是二位三通压力选择阀，其第一油口和第二油口分别与液压马达3的进油口和出油口流体连接，第三油口与第一单向阀5的进油口并且与电磁阀9的出油口流体连接，第一控制油口和第二控制油口分别与该选择阀的第一油口和第二油口流体连接。

电磁阀9可以是断电常闭式电磁阀。如图1所示，电磁阀9可以是二位二通阀。电磁阀9在工程机械驻车和熄火过程中断电(此时电磁阀9处于图1中所示的右侧位置)，电磁阀9的两个油口流体断开，由此减少蓄能器7中的液压流体通过单向节流阀6和第二单向阀8进入闭式系统内的泄漏。在工程机械的起步过程中电磁阀9通电，并且在整车行走过程中电磁阀9始终通电，此时电磁阀9处于图1中所示的左侧位置，电磁阀9的两个油口流体连通。

单向节流阀6是单向阀和节流阀的结合，其主要是设置用于防止系统中的液压冲击以及当整车正常行走、闭式系统高压侧的压力高于蓄能器7内的液压流体压力时，液压流体依次经过选择阀4、第一单向阀5、单向节流阀6被储存到蓄能器7中，由于单向节流阀6的节流功能，使充液过程较缓慢，不会显著影响整车行走速度。在工程机械制动时以及当整车正常行走并且闭式系统高压侧的压力高于蓄能器7内的液压流体压力时，液压流体可以通过单向节流阀6中的节流阀流到蓄能器7，在工程机械启动时，蓄能器7中的液压流体可以经过单向节流阀6中的单向阀在能量释放线路中流动。

有利地，选择阀4、第一单向阀5、电磁阀9、第二单向阀8和单向节流阀6中的一部分或者全部可以集成在一个阀块中。

可以理解的是，图1中示出的各个元件可以实施为其它任何适当的形式，只要它们能够实现上面所述的能量回收功能和能量释放功能即可。

本实用新型的能量回收系统在现有的液压系统和制动系统的基础上增加了一套借助控制阀组实现在制动过程中回收能量、在行走过程中储备能量以及在启动过程中释放能量以便辅助驱动液压马达的系统，从而实现降低油耗，节能减排以及快速启动的目的。

工业适用性

根据本实用新型的能量回收系统可以广泛应用于各种工程机械中。示例性的工程机械例如是挖掘机，装载机等等。

当工程机械制动时，整车的惯性会继续驱动液压马达3继续运转，此时闭式系统高压侧的液压流体可以依次经过选择阀4、第一单向阀5、单向节流阀6被储存到蓄能器7中。

当整车正常行走、并且闭式系统高压侧的压力高于蓄能器7内的液压流体压力时，液压流体依次经过选择阀4、第一单向阀5、单向节流阀6被储存到蓄能器7中，由于单向节流阀6的节流功能，使充液过程较缓慢，不会显著影响整车行走速度，达到储存能量的目的。

当工程机械启动时，储存在蓄能器7中的液压流体可以依次经过单向节流阀6、第二单向阀8、电磁阀9和选择阀4被输送到液压马达3的进油口，辅助驱动液压马达3，达到在起步时节省发动机输出能量及快速提速的目的。

上面借助具体实施例对本实用新型的能量回收系统及包括这种能量回收系统的工程机械进行了描述。对本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离本实用新型的发明思想的情况下对本实用新型的能量回收系统做出多种改变和变形。结合对说明书的考虑及所公开的能量回收系统及工程机械的实践，其它实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅被视为示例性的，真正的范围由所附权利要求及它们的等同方案表示。

Claims (9)

1.一种用于工程机械的能量回收系统，所述工程机械包括液压泵(2)和液压马达(3)，所述液压泵(2)用于驱动所述液压马达(3)，所述液压泵(2)与所述液压马达(3)形成闭式回路并且共同构成闭式系统的一部分，其特征在于，所述能量回收系统包括蓄能器(7)，其中，

当工程机械制动时，以及当工程机械正常行走并且闭式系统高压侧的压力高于蓄能器(7)内的液压流体压力时，所述能量回收系统能够将所述闭式系统高压侧的部分液压流体储存到所述蓄能器(7)中；

当工程机械启动时，所述能量回收系统能够将所述蓄能器(7)中的液压流体输送到所述液压马达(3)的进油口。

2.根据权利要求1所述的能量回收系统，其特征在于，所述能量回收系统包括能量回收线路和能量释放线路，能量回收线路包括选择阀(4)、第一单向阀(5)、单向节流阀(6)和所述蓄能器(7)，能量释放线路包括所述蓄能器(7)、所述单向节流阀(6)、第二单向阀(8)和所述选择阀(4)，其中，

当工程机械制动时，以及当工程机械正常行走并且闭式系统高压侧的压力高于所述蓄能器(7)内的液压流体压力时，所述闭式系统高压侧的部分液压流体能够在能量回收线路中依次经过选择阀(4)、第一单向阀(5)、单向节流阀(6)被储存到所述蓄能器(7)中；

当工程机械启动时，所述蓄能器(7)中的液压流体能够在能量释放线路中依次经过单向节流阀(6)、第二单向阀(8)、选择阀(4)流向所述液压马达(3)的进油口。

3.根据权利要求2所述的能量回收系统，其特征在于，所述能量释放线路包括设置在所述第二单向阀(8)和所述选择阀(4)之间的电磁阀(9)，其中，所述电磁阀(9)是断电常闭式电磁阀。

4.根据权利要求3所述的能量回收系统，其特征在于，所述电磁阀(9)是二位二通阀，在断电时所述电磁阀(9)的两个油口流体断开，在通电时所述电磁阀(9)的两个油口流体连通。

5.根据权利要求3或4所述的能量回收系统，其特征在于，所述选择阀(4)是二位三通压力选择阀，其第一油口和第二油口分别与所述液压马达(3)的进油口和出油口流体连接，第三油口与所述第一单向阀(5)的进油口并且与所述电磁阀(9)的出油口流体连接，第一控制油口和第二控制油口分别与所述第一油口和第二油口流体连接。

6.根据权利要求3或4所述的能量回收系统，其特征在于，所述选择阀(4)、第一单向阀(5)、电磁阀(9)、第二单向阀(8)和单向节流阀(6)中的一部分或者全部集成在一个阀块中。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的能量回收系统，其特征在于，所述液压泵(2)是双向变量液压泵，所述液压马达(3)是双向液压马达。

8.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括：

发动机(1)，

由所述发动机(1)驱动的液压泵(2)，

由所述液压泵(2)驱动的液压马达(3)，

其中，所述液压泵(2)与所述液压马达(3)形成闭式回路并且共同构成闭式系统的一部分，

其特征在于，

所述工程机械还包括根据权利要求1-7中任一项所述的能量回收系统。

9.根据权利要求8所述的工程机械，其特征在于，所述液压泵(2)是双向变量液压泵，所述液压马达(3)是双向液压马达。