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　（接上篇）3  液驱混合动力挖掘机系统配置方案研究
　　3.1 CPR网络液驱混合动力挖掘机系统
　　二次调节静液传动技术是对液压能与机械能互相转换的液压元件进行调节来实现能量转换和传递的技术。将二次调节静液传动技术运用在挖掘机的液压系统中，提出一种基于CPR网络二次调节静液传动混合动力挖掘机系统，CPR（Common Pressure Rail）是指压力共轨系统，压力共轨系统是在液压系统的液压油源部分设置一个高压管路、一个低压管路和一个卸荷管路，在高压管路上连接上液压蓄能器，并接入液压泵，在液压泵上调节设定压力值，系统中各个负载连接到压力共轨系统下，具有相同的压力，负载工作时互不影响。由于有液压蓄能器，液压泵输出的流量与各负载之间没有直接关系，并能够能削弱压力峰值，各负载回馈的能量可进到液压共轨系统回收能量并在需要时供给其他负载或存储在液压蓄能器中。这样可以按一个工作循环设置系统的平均功率，减小液压系统的装机功率，在液压系统中系统压力和负载不相互影响，与流量耦联液压系统相比，CPR网络是压力耦联系统，可以用来解决现有挖掘机燃油消耗高、系统效率低的问题。
　　该系统用来解决现有混合动力系统传动效率、能量回收率和再利用率偏低的问题。制动时，液压泵/马达工作于液压泵工况，回收挖掘机的制动动能，并存储于高压液压蓄能器中。动臂缸下降的工况，通过液压变压器改变压力，将液压能存储于高压蓄能器中。在车辆的起动、回转、动臂缸上升过程中，回收的液压能为车辆提供辅助动力。液压泵的主动冲压功能能调节发动机的运行工况，使其工作于最佳经济区，同时弥补了液压蓄能器能量密度低的缺点。简单的液压系统，结构紧凑重量轻、制造成本低，系统不易被污染。本系统适用于挖掘机，仅需对现有挖掘机进行加装改造，不但明显提高车辆的燃油经济性，减少尾气的排放，而且提高车辆的动力性能，延长了发动机和刹车装置的使用寿命。
　　CPR网络混合动力全液压挖掘机的液压系统（见图12）具有结构简单、操作方便、节能环保等特点，能够使发动机始终工作在高效区或怠速区，从而提高了发动机的燃油经济性，达到低排放和低油耗的目标，在工作机构部分包括行走装置、回转机构及动臂、斗杆、铲斗油缸都安装或改装可回收能量的液压元件，保证了系统在工作过程中使系统工作在能量利用最优状态。

    3.2 三泵驱动混合动力挖掘机
　　回转机构是液压挖掘机重要机构之一。据统计，回转机构的回转时间约占整个工作循环时间的50%～70%，能量消耗约占25～40%，回转液压油路的发热量约占液压系统总发热量的30%～40%。因此，合理地确定回转机构的液压油路和结构方案，正确地选择回转机构诸参数，对提高生产率和功能利用率，改善司机劳动条件，减少工作装置的冲击等具有十分重要的意义。
　　三泵驱动混合动力挖掘机系统是一种基于压力共轨的新型液压传动系统，使挖掘机的回转机构独立于原系统（见图13），通过在原有的发动机和泵的串联系统中增加一个恒压变量泵，构建单独的回路，组成三泵驱动系统，恒压变量泵单独用于驱动回转机构。而液压泵/马达工作于该压力共轨网络，通过调节其排量实现对输出功率、扭矩和转速等变量的控制。由于液压泵/马达可在四个象限内工作，所以可以回收与重新利用系统的制动动能和重力势能，而且能够无损耗地从压力共轨网络获取能量。采用三泵驱动混合动力挖掘机系统，结构如图所示。整车系统主要由发动机、恒压变量泵、液压蓄能器、液压泵/马达、制动器和中央控制器组成。发动机通过恒压变量泵为回转机构提供主要动力；高压液压蓄能器作为辅助动力源，用于回收并释放再生制动能量；低压液压蓄能器为系统补充油液防止恒压变量泵空吸；中央控制器用来协调控制各部分工作。

　　通过再生制动和再生制动能的释放，三泵驱动混合动力挖掘机系统实现了对能量的有效利用，能够提高整车燃油使用效率。高压液压蓄能器释放再生制动能时的系统压力高于正常工作时的系统压力，因此此时系统的驱动能力增强，即该系统能够提供一定的峰值功率，可以减小发动机装机功率。这一方面能够降低大排量和发动机重量引起的燃油消耗，另一方面可以使发动机更多的工作于经济区域附近，提高了燃油经济性，对改善尾气排放也有显著的效果。