力士乐液压启-停技术有效提高工程机械燃油经济性

　　多年来，液压技术已被证明非常适合移动设备用来解决其面临的不断发展的挑战。更高的性能要求催生了压力更高的液压泵和马达。对更优控制和更高精度的需求带来了电液和“智能”液压系统。

　　对高效、高燃油经济性的需求和环境保护意识刺激了油液混合动力技术的发展。首先在设备的动力传动系统如垃圾搬运车上应用，最近在新一代的油液混合动力挖掘机上也频频出现。

　　现在，同样对于高效率、高燃油经济性、发动机低排放和低噪音的需求促使了液压技术下一步的重大进展，即发动机直接起-停系统。

　　在功能上，发动机直接起-停系统检测到发动机在特定的时间怠速的时候，系统会将发动机完全关闭。接下来系统会等候响应操作者的要求，如触碰控制器或者油门踏板等动作，然后通过液压系统起动发动机并对机械或者车辆提供驱动。

　　发动机直接起-停技术首先在公路设备上得到了应用。最先在轿车、卡车和运输车辆上使用，已经证明它们可以带来显著的燃油经济性优势，在一些城市路况中可以高达6%。由于建筑机械在很多种施工情况下间歇性的工作特点，直接起-停系统被认为在建筑机械上有更高的节能潜力。例如轮式装载机或挖掘机在短时间内挖掘、升降或运送物料后，然后可能会怠速很长时间。

　　为了解决建筑施工、材料运送、工业设施中这种普遍存在的怠速情况，许多液压系统供应商开始开发直接起-停技术，其中一些商家已经在展会如慕尼黑的2013 bauma展上进行了展示。在那里林德液压公司和博世力士乐公司都展出了他们的直接起-停技术。

　　林德液压公司的自动起-停系统的主要部分是MPR50型电控泵，在发动机运转时该泵用来给紧凑型液压蓄能器充油。当林德液压公司的LINC电控单元检测到行驶和工作功能处于暂停状态时，发动机将被关闭。当操作员触碰踏板或者移动方向盘或操纵杆时，能量由蓄能器通过出油阀组件传给MPR泵，这时MPR泵作为起动马达工作。

　　林德公司自动起-停技术的主要部分是电控中压MPR50型泵。该泵的典型应用是为液压功能供给液压油，现在对其添加了起-停功能，在发动机运转时该泵对紧凑的液压蓄能器充油。当林德液压公司的LINC电控单元检测到驾驶和工作处于暂停状态时，将会关闭发动机。

　　当操作员触碰踏板或者移动方向盘或操纵杆时，能量由蓄能器通过出油阀组件传给MPR泵，这时MPR泵的作用就像是起动电机，然后柴油机被提升到预先设置的转速。

　　林德公司表示，液压起动过程比使用电动机起动快4倍，在测试中起动过程通常不超过1.4秒，确保机械快速进入准备工作状态而感觉不到任何时间延迟。

　　公司表示他们已经在铲车上测量了起-停技术的节油潜力。虽然对蓄能器的主动充油过程可能会导致燃油消耗的升高，但将蓄能器的充油循环和提升发动机起动速度的效率结合，在一定程度上抵消了燃油的消耗。

　　林德公司计算了柴油机怠速的燃油消耗后发现，当怠速时间超过2.5秒后，关闭发动机所带来的节油优势将超过重新起动发动机消耗的能量。

　　林德公司表示，节油效果很大程度上取决于建筑机械的种类，也取决于个人使用习惯和工作中断持续的时间。由于系统的设计很紧凑，液压蓄能器和起-停出油阀组件的位置可以随意布置，带有液压工作模块的建筑机械无需修改设计就可以根据需要增设起-停功能。

　　除了燃油经济性改善和发动机尾气排放降低外，林德公司表示直接起-停功能还可以降低噪音，这是机械可以在居民区工作的重要因素。

　　博世力士乐公司在2013 bauma展上也展出了其直接起-停技术，而且在阿特拉斯-魏豪森(Atlas Weyhausen)的4吨AR 60型轮式装载机上可选装该系统。

　　虽然类似的起动系统已经在一些轿车上广泛使用，博世力士乐公司表示在非道路机械上应用的关键是机械工况的变化。除了保证行进之外，机械还必须有足够的动力进行挖掘、推举或运载工作。在有足够的能量储备进行液压起动的前提下，当机械不行进也不工作时内燃机才能被关闭。

　　博世力士乐公司的直接起-停系统是基于该公司的液压飞轮系统(HFW)设计的，其HFW系统包括轴向活塞泵、液压控制阀、液压蓄能器和控制器。控制器与传动装置和/或液压工作部分连接，并使用机械上已存在的油箱、滤清器和冷却系统工作。HFW系统的设计目的是获取液压能，随后根据需要将能量传给机械，或是在能量使用峰值时为发动机提供动力支持，或是驱动直接起-停功能。

 

　　博世力士乐公司的液压起-停系统布置图，该系统可选装在Atlas Weyhausen的AR 60型轮式装载机上。

　　轴向活塞单元被发动机驱动并为蓄能器充油。当蓄能器释放能量的时候，轴向活塞单元作为液压马达反过来驱动发动机。电子单元估计压力是否足以重新起动柴油机并在发动机关闭的时候估计使用者的动力需求。当传动装置或液力工作部分需要动力的时候，起-停系统会立即使用蓄能器的存储的能量重起柴油机。发动机几乎可以无任何时间延迟地上升至工作需要的转速。

　　博世力士乐公司表示，直接起-停功能也可以在不额外添加HFW系统中所需要的泵/电机单元的情况下实现。唯一的必要条件是需要“停泊版”的液压工作泵。如果需要，这个停泊泵也可以作为液压马达来重起柴油机。