[实用新型]原动机输出扭矩均衡控制装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及流体传动控制以及原动机扭矩控制领域，适用于负载变化剧烈的各种原动机，尤其是负载变化剧烈的工程机械中的内燃机和其他原动机的输出扭矩均衡控制装置。

(二)背景技术

一些工程机械在施工过程中，由于负载的剧烈变化，导致其原动机的输出扭矩也随之发生大幅度的变化。例如，液压挖掘机在工作过程中，其工作负载变化剧烈，导致其液压装置工作压力也发生剧烈变化，而由于液压泵由柴油机直接驱动，因此作用在柴油机输出轴上的扭矩也发生很大变化，装置压力较高时柴油机负载扭矩也较大，装置压力较低时柴油机的负载扭矩也较小。这种情况直接导致了两种后果的产生。第一，为满足这些工程机械设备的正常工作要求，即使这些设备上的平均负载功率并不大，也必须按照可能出现的最大负载扭矩来选择柴油机，导致所选柴油机功率偏大，否则就容易出现柴油机频繁过载熄火的现象；第二，柴油机的高效工作点一般位于大扭矩区域，但由于柴油机输出扭矩随负载剧烈变化，因此导致柴油机工作点不稳定，在经济性较好的大扭矩区和经济性较差的小扭矩区之间来回变动，影响了柴油机的工作效率。由于这两个原因，使燃油得不到充分利用，造成能源的浪费。另外，大功率柴油机还将导致制造成本的上升。在以往传统的设计中，这是为满足最大负载下峰值功率的要求而必须付出的代价，因此形成了满足最大负载功率需求与制造成本上升和节约燃料之间的矛盾。

为解决以上所提到的矛盾，通常采用油电混合动力技术，对内燃机等原动机的输出扭矩进行调节，使其稳定下来。在这种方案中，柴油机输出功率除了驱动液压泵外，还驱动一个发电机，或者柴油机输出功率全部用来驱动发电机，采用可充电电池和超级电容作为储能元件，在小负载或空载时(相当于先导操纵压力很小或者为零)向蓄电池和超级电容充电，在大负载时(相当于先导操纵压力较高)储存在超级电容和蓄电池中的电能则释放出来驱动电动机，由电动机辅助柴油机驱动液压泵或者液压泵直接由电动机单独驱动，这样就形成小负载时从柴油机吸收能量，大负载时辅助柴油机一起驱动液压泵，从而可以控制柴油机输出扭矩始终稳定在一个定值附近，进而控制柴油机工作点始终稳定地位于高效节能区。但由于受到目前技术发展的限制，电池容量和电池单体电压偏低，寿命也有限，用于大功率设备时体积较大，价格昂贵，与之对应的功率电路复杂，成本较高。如果采用超级电容作为储能元件，虽然在充电寿命上远高于电池，但其单体电压也是偏低，用于功率较大的设备时也存在体积庞大、电路复杂、成本高昂的的缺点。另外，由于在功率传递过程中存在多次“机械能→电能→机械能”的转换，使功率传递过程中的总效率大打折扣。除次之外，飞轮电池也是一种选择，但这种技术目前在大功率设备上应用还不成熟，成本也是居高不下。

除了采用油电混合动力技术外，采用液压技术的静压传动和二次调节技术也是能有效调节原动机输出扭矩的有效手段，但这种结构采用了“柴油机→变量液压泵→蓄能器→变量液压马达→负载”的功率传递模式，只适用于以液压马达为驱动装置的设备，对于以液压泵为驱动装置的设备来讲则不合适。

(三)发明内容

为了克服已有的原动机或内燃机输出扭矩调节技术结构复杂、成本高、适用范围小的缺点，本实用新型提供一种结构简单、性能可靠、并可降低成本、适用范围广的原动机机输出扭矩调节装置，实现其输出扭矩的均衡控制。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种原动机输出扭矩均衡控制装置，包括液压油箱、蓄能器、与原动机输出轴传动连接的蓄能泵、助力马达，所述原动机输出轴与主液压泵的输出轴传动连接，所述蓄能泵的出口通过用于允许液压油从蓄能泵出口到蓄能器的进出口的第一单向阀连接所述蓄能器的出入口，所述蓄能器的出入口连接助力马达的入口，所述助力马达的入口还通过用于允许液压油从油箱到助力马达的入口的第二单向阀与液压油箱连接；所述控制装置还包括用以根据控制信号控制蓄能泵和主力马达排量的扭矩控制器。

作为优选的一种方案：所述蓄能器的出入口通过用于在没有控制信号的条件下阻止液压油从所述的蓄能器的出入口到助力马达的入口的第二受控单向阀连接助力马达的入口。

作为优选的另一种方案：所述蓄能器上安装压力传感器；所述蓄能泵的出口还通过用于在没有控制信号的条件下阻止液压油从所述的蓄能泵的出口到油箱的第一受控单向阀连接油箱。

进一步，所述第一受控单向阀、第二受控单向阀可以为液控单向阀、液控截止阀或电磁截止阀。