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1、 城市公交车节能减排综合应用研究摘 要目前，减少车辆的油料消耗和废气排放量是车辆节能和环境保护的一个迫切 问题。本文针对城市公共汽车节能减排主要进行了能量回收系统的研究，以期在 确保制动安全性的前提下，使车辆制动过程中的动能充分吸收和储存，并在起步 加速过程中充分释放，形成车辆行驶的动力，从而达到节能和改善车辆排放性能 的目的。本系统由液压技术、传动技术、控制技术相结合实现车辆的低油耗、低 排放，并有效地提高车辆的动力性能，是现有汽车节能、环保的重要途径。在分析城市公共汽车特殊运行工况的基础上，本文对现有的各种储能方案进 行了综合对比，并介绍了液压储能技术在制动能量回收中的应用情况，确定了采
2、用液压储能技术、并联式驱动的系统整体方案。在液压系统的设计中采用皮囊式液压蓄能器作为能量储存装置、变量栗/马 达作为能量转换元件，实现了系统结构紧凑、反应迅速的要求。在对车辆制动过 程动力学分析的基础上，确定了液压系统的主要工作参数。通过对液压系统工作 性能进行仿真分析可知，系统参数选取合理，可以满足常规制动及辅助车辆起步 加速的需要。本文针对能量再生系统与原车动力系统之间采用并联驱动方式的特点，结合 具体车型，进行了栗/马达离合器的设计。该装置采用液压离合器进行动力传递， 提高了系统的可控性和可靠性。本文根据标准市区循环工况，分析比较了传统车辆与节能车辆在一个循环工 况上的耗油量，通过MAT
3、LAB仿真得出能量回收系统的节能效果。本文最后从离合器的改进和汽车滑行两个方面简单介绍了其节能效果。关键词：公共汽车，节能，制动能量回收，液压蓄能器I AbstractToday it becomes very urgent problems to reduce fuel consumption and exhaust gases from road vehicles for enviromental protection. In this paper r the braking energy regeneration system of city bus is studied. By usi
4、ng the energy regeneration technology t the kinetic energy generated during braking is recovered and then released when the bus speeds up. In this way the city bus can reduce fuel consumption and the associated emissions. The low oil consumption and low bleeder of vehicle are achieved by using of tr
5、ansmission hydraulie power control and the compound drive system works hamoniously with engine to raise the motive capability effectively. It is the important way of saving energy and environmental protection for automobile.By analyzing the special driving cycle of city bus and comparing with differ
6、ent typeof regenerative schemes this paper introduced the using of hydraulic energy storage in the braking energy regeneration system and proposed a system scheme which is using the hydraulic energy storage and parallel connection driving techniques.The hydraulic system uses the bladder hydraulic ac
7、cumulator and the pump/motor as the energy storage and transformation part* so it has compact structure and the rapid reaction. On the basic of the dynamics analysis to the braking process the parameters ofhydraulic system are figured out* Through simulation the performance of hydraulic system is de
8、monstrated.The results show that the energy regenerationsystemiseffectivetoiniprovethefueleconomyofcitybus.Based on the parallel connection-driving structure and the given vehicle the power-train of this system which includes hydraulic clutch is designed. So the controllability and reliability of th
9、e system are improved.According to national standard(GB/T-2001)： circulation driving patterns of city，this paper analyzed the fuel consumption of conventional vehicle and energy saving vehicle on one circulation driving patterns by using of MATLAB.At last, this paper introduced the energy saving eff
10、ect of improving the disign of clutch and vehicle skiding.Key words: City bus, Saving energy，Regenerative braking energy, Hydraulic accumulatorn签名期 :/././2独 创 性 声 明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任
11、何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保 留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定）武汉理工大学硕士学位论文第 1 章 绪 论1.1课题研究的背景汽车的出现改变了世界，它起到了促进经济发展和社会进步的重要作用。但 人们在享受汽车文明的同时，也必须面对汽车带来的负面影响：环境污染和能源 消耗。随着汽车工业的迅速发展，能源问题、环境污染已成为亟待解决的突出问 题，“节约能源、保护
12、环境”已成为各个国家的主要发展战略之一。近年来，随 着经济的快速发展，汽车保有量的与日俱增，使我国面临汽车能源需求和环境保 护的双重压力(1) 能源问题近年来，能源问题的阴影就笼罩着全世界。能源问题成为已成为世界各个国 家共同关注的焦点问题。自1972年第一次石油危机以来，在世界范围内接连发 生了第二次和第三次石油危机，世界石油供应出现紧缺。能源问题己成为关系国 家经济命脉的头等重要问题。如何有效的利用能源已成为世界科学家与工程师们 普遍关注的问题与其它国家相比，正处于发展中的我国的能源消耗巨大，平均 以每年3%的速度递增，能源问题已经成为制约我国国民经济发展的一个突出问 题。(2) 环保问题
13、与能源危机伴随而来的是环保问题。当今世界是和平与发展的年代，在总体 和平的背景下，各国经济情况较好，物资生活水平迅速提高。可是，随着国民经 济的迅速发展，大量人为排放的废水废气、噪音、无节制地取用地下水、没有计 划的开发资源已严重破坏了自然界的生态平衡，酸雨、洪涝、千早、各种罕见疾 病不断出现，对人们的日常生活带来严重的影响，环境保护成为社会日益关注的 问题。在我国，据国家环境监测机构对全国1999年各大中城市环境污染所做的报 告显示:在被调查的338个城市中，只有33.1%的城市的空气状况满足国家空气 质量二级标准，另外66.9%的城市超过国家空气质量二级标准。在这中间，还有 137个城市超
14、过国家空气质量三级标准，占所统计城市数目的40.5%。在对大气 的主要污染物总悬浮物(TSP)的调查中，有60%的城市的TSP浓度值超过国家二 级标准。在对另一项污染物二氧化碳浓度的调査显示，年均值超过国家二级标准 的达到28.4%左右。一些大城市机动车排放的污染物对各项大气污染指标的贡献武汉理工大学硕士学位论文2率达到60%以上。全国有80%的城市的主要交通干线噪音超标，超过70分贝。 在这方面，数目大的惊人的汽车无疑是罪魁祸首之一。汽车把人们带进了现代生活，但是汽车在造福人类的同时，也给人类社会和 人类赖以生存的环境带来了巨大威胁。自80年代以来，我国汽车保有量年平均 增长13%左右，至9
15、0年代增长速度高达20%。随着汽车保有量的不断增加，汽 车排气污染已占大气污染负荷的60%以上，成为很多城市污染的主要来源13。1.2课题研究的意义在城市中，由于人口和车辆集中，造成城市车辆运行工况的特殊性，特别是 对于公共汽车来说，车速低、油耗高、排放污染与噪声严重是其共有问题。以武 汉市为例，共有公交营运线路255条，其中专线线路166条，普线线路89条， 线路长度4686.8公里，每年总运营里程约为24600万公里。武汉市运营公共交 通车辆约有5000台，其中空调车约占14%,常规公交日均客运总量达到275万 人次，平均百公里油耗大约40升。目前，武汉市城市交通主要以公共汽车为主， 公共
16、汽车是城市大气污染及燃油消耗的主要来源，具有极大的节能潜力。市区公共汽车的工作特点是频繁的起步加速与换挡制动，驾驶员需要频繁操 作离合器，滑行时则需要完成松开加速踏板、踏离合器、摘档、猛踩加速踏板、 踏离合器、挂档、踏加速踏板一系列动作，过程复杂。如果采用自动离合器或者 单向离合器，则只需要松、踏加速踏板两个动作，免去了空踩加速踏板，操作简 便就可以把车速控制在经济车速范围内，也可以频繁地滑行节油，达到节能的目 的。除此之外，也可以大大减轻驾驶员的疲劳，有利于安全行车。公共汽车在频繁制动过程中，其巨大的动能全部经制动器的摩擦转化为热能 消耗掉。如果将车辆在减速制动过程中的动能通过能量回收系统吸收并储存，而 在车辆起步加速时再把储存的能量释放出来，形成驱动车辆行驶的动力，那么便 可使发动机更长时间地在经济工况下运转。这样不仅能够有效降低汽车油耗，提 高动力性，减少尾气排放带来的污染，还可延长汽车制动器的寿命，具有重要的 实用价值。1.3国内外研究现状 20世纪70年代由于能源危机的出现，车辆节能技术的研究工作便相继展开 7美国威斯康星大学的Norman H.Be
