在2013年德國慕尼黑舉行的寶馬展(BAUMA)上,博世力士樂將展示第一套用于建筑機(jī)械的啟-停解決方案。這套系統(tǒng)融合了靜壓行走和混合動(dòng)力方案,因而使其滿足TIER 4 排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。與此同時(shí),輪式裝載機(jī)和翻斗卡車在操控簡便性和工作效率等方面也得到了提升。這樣就使得制造商能夠滿足客戶在設(shè)備高性能和燃油高效率方面的要求,與此同時(shí)還能符合更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
力士樂液壓飛輪系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)建筑機(jī)械新型液壓啟-停功能的基礎(chǔ)。
如今,建筑機(jī)械的制造商和運(yùn)營商正面臨著空前重要的兩大問題:排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格和燃油價(jià)格的飛漲。事實(shí)上,在美國的TIER 4標(biāo)準(zhǔn)和歐洲的非公路型階段四標(biāo)準(zhǔn)中,已經(jīng)為歐洲、北美和日本的主要市場設(shè)定了新的減排標(biāo)準(zhǔn)。毋庸置疑,這項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)將會對全球市場產(chǎn)生影響。近年來,每當(dāng)工業(yè)化國家完成了環(huán)保立法,世界上其它各國就會在幾年后紛紛跟著采納新的排放標(biāo)準(zhǔn)。一旦TIER 4 標(biāo)準(zhǔn)在2014年正式生效,有關(guān)煙灰和氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)就會比今天的標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格許多。在燃油價(jià)格飛漲的時(shí)代背景下,制造商希望提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率,同時(shí)還需保持甚至提高機(jī)器的輸出功率。
博世研制了許多技術(shù)來提高內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,其中之一便是啟-停技術(shù);它可以極大地降低燃油消耗,并已成為許多新車型的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)功能。鑒于早已廣泛用于汽車技術(shù)的啟動(dòng)器系統(tǒng)尚未在行走型工程機(jī)械中得到使用,博世力士樂已采納啟-停技術(shù)的思路,并將其運(yùn)用到液壓控制單元。為此,力士樂研發(fā)團(tuán)隊(duì)必須考慮的是:非公路型機(jī)械不僅要能夠行駛,而且其主要的工況條件還很艱苦。因此,這些機(jī)械必須具備足夠的動(dòng)力,才能有效地完成挖掘、提升或運(yùn)載任務(wù)。如果這種機(jī)械的行走驅(qū)動(dòng)和工作機(jī)構(gòu)不需要太多的動(dòng)力,那么在關(guān)閉內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)之前就必須有足夠能量來啟動(dòng)液壓系統(tǒng)的儲能單元。
這套液壓飛輪系統(tǒng)(HFW)始終以開式回路的方式運(yùn)行,能夠建立起必要的動(dòng)力儲備。HFW 包括力士樂組件(軸向柱塞泵、控制閥塊、液壓蓄能器和控制單元)、基本的設(shè)備部件(比如油箱、濾油器和冷卻系統(tǒng))、以及與行駛驅(qū)動(dòng)或施工液壓系統(tǒng)相連的管路。這套HFW 系統(tǒng)能將能量暫時(shí)收集起來,并在以后需要的時(shí)候供機(jī)器使用;比如配備一臺增壓器,就可以在需要峰值功率時(shí)供柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用,或者為啟-停功能提供動(dòng)力。
由于這樣,就能以更為高效的方式使用能量。首先,軸向柱塞單元從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)軸端上獲取所需要的動(dòng)力扭矩。產(chǎn)生的液壓油被送入蓄能器,在壓力不斷增加的同時(shí)儲存的能量也相應(yīng)地增加。如果蓄能器釋放能量,軸向柱塞單元就會起到液壓馬達(dá)的作用,這個(gè)時(shí)候馬達(dá)擁有了類似于內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的功能,輸出能量。
這一概念,正是實(shí)現(xiàn)這種新型啟-停解決方案的源頭所在。一旦關(guān)閉柴油機(jī)組后,就由這里的電子控制器負(fù)責(zé)評估是否具備了重新啟動(dòng)的充足壓力。如果內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài),電子控制器就會評估耗能環(huán)節(jié)的潛在能量需要量;而如果行駛驅(qū)動(dòng)或施工液壓系統(tǒng)需要能量,這套啟-停系統(tǒng)就會立即用早先儲存的能量重新啟動(dòng)柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。
在無需附加的液壓泵/馬達(dá)單元(但HFW方式需要)的前提下,也可以實(shí)現(xiàn)這種啟-停功能。這里,唯一的先決條件是:所需液壓泵必須是力士樂專門為此開發(fā)的HFW液壓泵;這種HFW泵還可用作一臺液壓馬達(dá),以便在必要時(shí)重新啟動(dòng)柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。
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