蓄能器在汽车液压系统中的应用分析

1 蓄能器的概念及发展历史

蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置，它在适当的时机将系统中的能量转换成压缩能或位能储存起来。当系统需要时，又将压缩能或位能转缓成液压或气压等能量释放出来，重新提供给系统。当系统压力增大时，它又可以吸收这部分的能量，以保证系统整体压力正常[1]。20世纪30年代，液压技术得到大力发展。在短时间内，液压设备迅速与电气设备、机械设备齐头并进甚至取代了这些设备。因此，科学家也十分重视对蓄能器的探究，并在理论和技术两个方面取得了不小的成绩。

2 蓄能器的类型

弹簧式蓄能器依靠压缩弹簧将液压系统的多余压力转化为弹簧势能存储起来，需要时释放出去。优点是结构简单，成本低。但是弹簧伸缩量有限，而且它对压力的变化不敏感，所以只适合容量小的低压系统或缓冲装置。重锤式蓄能器通过升高密封活塞上的带有质量的重块将液压系统的压力装换成重力势能储蓄起来。优点是结构简单，压力稳定。但是，重锤式液压器只能垂直安装，不容易密封。弹簧式和重锤式蓄能器都有一定的局限性，在实际生活中已经很少被采用[2]。但是，部分相关部门考虑到经济因素的制约，在这两种蓄能器的基于结构上进行了改进，降低了成本。

气体式蓄能器的工作公式为（pVn=K=常数），通过压缩气体完成机械能和气体能量的转化，首先要向蓄能器注入预定容量的气体，当整体系统压力超过蓄能器的压力时，系统压缩气体，将系统内的压力能转化为气体能量，反之，蓄能器中的油液在高压气体的推动下流向外部，并释放能量。气体式蓄能器按结构可分为活塞式、隔膜式、气囊式等。

3 蓄能器的用途和在汽车液压系统中的应用

3.1 蓄能器的用途

蓄能器的用途有两种：1）当低速运动时系统需要能量小于液压系统的能量，液压系统过剩的能量储存至蓄能器，反之蓄能器放出能量，以补充液压系统的能量；2）当液压系统停止工作但仍然需要一定压力时，可以由蓄能器补充液压系统的不足的能量，保持系统内部压力恒定[3]。

3.2 蓄能器在汽车液压系统中的应用

3.2.1 用于混合驱动式汽车

现如今，汽车的拥有量越来越多，汽车尾气的排放对造成空气污染的情况越来越严重，减少尾气排放已引起人们的高度重视。国内外都将研究无污染排放汽车的任务放在首要地位。国外最近研制出一种新型汽车，使用内燃机和电动机混合驱动，在郊区行驶利用内燃机驱动，在市区内行驶则利用电动机和液压蓄能器驱动。当汽车在市区内行驶时，发动机停止工作，加速时，电磁阀接通，蓄能器释放热量的高压动能使汽车马达加速，加速后的能量由用蓄电池供电的电动机带动，将能量压回蓄能器，以便再次使用。这种小型电动机仅仅从蓄电池获取少量能量，所以蓄电池的能量比一般汽车大大减少，从而减少了空气污染。

3.2.2 用于汽车能量的回收

城市内用于载客的汽车，最大的特点是在行驶过程中起动的频率较快，在起动过程中，汽车的动能转化为热能消耗掉，汽车又因需要浓度较高的混合气体而排出尾气加重环境污染。因此，汽车起动能量的回收利用就显得尤为重要。起动能量再生系统可回收除阻力系统消耗的全部能量，可节省大量燃油，减少尾气排放。而且由于采用电能控制，使汽车的运转和普通汽车并无差别。

3.2.3 用于动能转向

汽车在改变行驶方向时由于阻力较大，操纵方向盘时会很费力。为了减轻司机的用力程度和提升舒适性，汽车大多采用液压动力转向系统。当汽车直线行驶时，蓄能器由发动机带动，将压力充入液压系统，当压力上升至最大值时，蓄能器减轻负荷，但系统仍旧处于高压状态。改变行驶方向时，蓄能器向动力系统提供能量，实现转向[4]。即使发动机突然出现故障，仍能保证汽车和驾驶员的安全。此外，转向时可使用较小容量的蓄能器，降低能量消耗和环境污染。

3.2.4 用于自动变速

大多数国外的汽车，都采用自动变速器，使汽车的所有操作实现自动化。若一个离合器的结合在另一个离合器的分离之前，会出现锁死现象，使能量消耗增加；反之，在变换挡位时会产生冲击。为了避免这种情况，在自动变速器的控制元件中加入蓄能器，使离合器的分离较平缓，从而保证离合器之间负荷平稳。

3.2.5 用于制动防抱死

国外为提高汽车安全性，在汽车内部安装制动防抱死系统。这种系统能有效防止汽车在行驶过程中偏离车道，并能够有效的控制其行驶方向。其中，系统内的压力调节器可根据指令调节动力大小，使轮胎保持最佳状态。

4 结论

综上所述，蓄能器的应用大幅度的节约了能源，除此之外，蓄能器还应用于挖掘机、汽车起重机、装载机等机械中，这对蓄能器就提出了更高的要求。因此相关人员要对蓄能器的进一步研究和开发予以高度重视，不断完善其性能，以满足更高的要求。