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    发动机与液压泵的数学模型静液压储能传动系统汽车的动力源是指由发动机、液压泵和液压蓄能器组成的系统。其中液压蓄能器作为储能元件,主要影响动力源的工作模式、循环效率和能量回收。本文中只着重探讨发动机、液压泵和蓄能器系统的效率问题。可知发动机负荷与系统压力、液压泵排量之间的关系为Te=pDp2PGm式中:Te为发动机转矩;pp为泵的出口压力;Dp为泵的排量;Gm为泵的机械效率。

    动力源系统的效率模型将发动机、液压泵和蓄能器组成的集成系统的效率作为最佳经济匹配的评价指标。发动机与液压泵系统的效率是指系统实际输出的液压功与发动机输入燃料燃烧的热值之比,Gs为系统效率;Ge为发动机效率;Gpt为液压泵效率;qp为泵流量;Te为发动机输出转矩;ne为发动机输出转速;be为发动机燃油消耗率;hu为燃料低热值。

  采用曲面拟合方法,求取模型参数A和s,确定发动机万有特性数学模型,即be=f(Te,ne)的函数关系,计算燃油消耗率。不同转速和排量比的动力源系统效率,由此可得到一组效率曲线。通过寻优得到的转速和排量比可满足发动机与泵系统的最佳匹配及系统的高效率化。

  发动机与液压泵系统的匹配工作特性影响发动机燃油消耗的主要因素是工作转速和负荷率,这些是由发动机的负荷特性决定的。由可知,发动机的转速为15001900rmin-1时油耗率最低;压力为12.532.5MPa且转速为12002000rmin-1时,液压泵的效率在90%以上。通过比较,发动机的经济工作区相对于液压泵高效率区而言转速范围要窄一些,由此说明,发动机在经济工作区工作时,可以保证液压泵也在高效率区工作。系统最理想的工作转速范围为15001900rmin-1,最佳转速为1700rmin-1,不过这依赖于液压泵的许用转速,为A4VSO系列变量泵不同排量对应的许用转速。根据,对于A4VSO系列排量为71、125、180mLr-1液压泵的转速分别为22002700、18002200、18002100rmin-1;因此,在该发动机特性条件下,若选用A4VSO系列变量泵,则最大排量不应超过180mLr-1,这样才能满足系统能在高效率区匹配,在12002000rmin-1转速范围内,系统也可获得较经济匹配。在非满排量下可获得最佳匹配,这是因为在这种情况下,变量泵可在高转速下工作,使得发动机可在最低油耗区工作。由文献可知,吸油口在大气压力下,液压泵的排量由满排量降为70%排量时,泵的转速可提高约25%.由可知,系统压力ps为1530MPa时,在经济区内满足功率匹配,使发动机在不同的负荷下都能达到或接近满负荷率。由此说明,将系统的工作压力设定为系统最高压力的50%90%,既可满足高效率工作要求,又可提高系统元件的安全性和使用寿命,同时也可为能量回收提供足够的空间。

  结语利用发动机和液压泵的试验数据和特性曲线建立了动力源系统的数学模型及系统评价指标和效率脉谱图。分析了系统的速度和功率匹配特性,从而得出了系统匹配效率。发动机和液压泵组成的动力源系统的工作转速为15002000rmin-1,系统的工作压力为1530MPa,变量泵的排量比应在0.61.0之间变化,在这3个条件下,动力源系统可在经济区范围实现最佳经济匹配效率。在动力源系统中采用变量泵较采用定量泵合理。