軸式液壓柱塞泵是一種常用的液壓泵/馬達(泵或馬達)，由于其具有體積小，重量輕，功率密度大，易于控制等優(yōu)點，目前被廣泛使用于各種液壓系統(tǒng)中。軸向柱塞變量泵的工作原理如圖2，3所示，馬達的工作原理如圖4，5、6所示，從圖中可以得出，傳動軸05為一種旋向(左旋或右旋)時，若想實現(xiàn)泵工況與馬達工況的切換，只需通過柱塞02將斜盤01的傾角從_a°變化為a°即可。閉式泵的工作原理與其相同。
[0027]開式液壓回路是指泵的吸油口以及系統(tǒng)的回油路均與液壓油箱相聯(lián)，而液壓油箱通過空濾器與大氣相聯(lián)，整個液壓回路的最低壓力為一個大氣壓，類似于“敞開”的。在目前的液壓元件中，應用于開式回路的泵或馬達產(chǎn)品有多種，如圖7所示，為一種軸向柱塞泵，它采用雙柱塞缸推動斜盤傾角變化，其斜盤擺角具備正負方向旋轉(zhuǎn)的可能。
[0028]輪式行走類工程機械產(chǎn)品在路面行駛過程中遇特殊情況需緊急制動，由于車輛質(zhì)量大慣性也大，導致制動時能量耗費也大，通過設(shè)計適當?shù)难b置可以將這部分制動能量進行回收利用。針對質(zhì)量大的車輛，在下坡時其慣性也很大，通過設(shè)計適當?shù)难b置可以將這部分慣性能量進行回收利用。
[0029]本發(fā)明中的“第一”、“第二”為描述上加以區(qū)別，并沒有其它特殊的含義。
[0030]如圖7所示，用于能量回收和利用的液壓系統(tǒng)包括:二次元件、液壓蓄能器12和控制裝置13。二次元件和液壓蓄能器12連接。當車輛起動時，控制裝置13控制二次元件工作于馬達工況，液壓蓄能器12為二次元件提供高壓油源，二次元件將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能。當車輛制動或下坡時，控制裝置13控制二次元件工作于泵工況，二次元件將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，液壓能存儲于液壓蓄能器12中。
[0031]通過回收工程機械浪費掉的制動動能，存儲于液壓蓄能器中，回收的能量可在車輛的起動和加速過程中提供輔助功率，從而減小發(fā)動機的裝機功率，降低油耗，減少有害氣體的排放，提高制動裝置和發(fā)動機的使用壽命。
[0032]通過取力器I與二次元件連接，當車輛制動或下坡時，通過取力器I將機械能輸送給二次元件。二次元件包括:斜盤式變量柱塞泵、工況控制液壓組件。工況控制液壓組件可以采用多種已有的控制組件。第一柱塞變量缸14的活塞直徑小于第二柱塞變量缸15的活塞直徑。
[0033]斜盤式柱塞泵包括:泵或馬達4、第一柱塞變量缸14、第二柱塞變量缸15。通過工況控制液壓組件控制進入第一柱塞變量缸14和第二柱塞變量缸15的液壓油的壓力，調(diào)整斜盤式變量柱塞泵的斜盤的角度，使斜盤式變量柱塞泵工作在泵工況或馬達工況。
[0034]泵或馬達為斜盤式變量柱塞泵的工作部件，可以工作在泵和馬達兩種工況，泵或馬達的進油口可以根據(jù)工作模式輸出壓力油或輸入壓力油。柱塞變量缸用于推動斜盤式變量柱塞泵中的柱塞，通過控制柱塞的位置改變斜盤的角度，從而使泵或馬達工作在泵或馬達工況。
[0035]二次元件可通過改變斜盤的擺動方向來實現(xiàn)在轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角域內(nèi)的四象限工作，既可為馬達工況對負載進行驅(qū)動，又可做為泵工況對負載進行制動，實現(xiàn)能量的回收和利用。
[0036]第一柱塞變量缸14的大腔中設(shè)置復位彈簧。第一柱塞變量泵15的大腔與泵或馬達4的出油口相連通。泵或馬達4的出油口通過工況控制液壓組件與第二柱塞變量缸15的大腔相連通。
[0037]如圖7所示，工況控制液壓組件包括:第一換向閥8、第一溢流閥7 ;第一換向閥8為二位三通換向閥。泵或馬達4的出油口與第一換向閥8的進油口相連通，第一換向閥8的第一出油口與第二柱塞變量缸15的大腔相連通。第一換向閥8的第二出油口與油箱連通；第一溢流閥7的進油口與出油口分別與第一換向閥8的第一出油口和油箱相連通。
[0038]第一溢流閥7為電比例溢流閥。泵或馬達4的出油口輸出的壓力油經(jīng)過第一換向閥8的進油口、第一出油口進入第二柱塞變量缸15的大腔。通過控制裝置13通過調(diào)節(jié)電比例溢流閥的電流值，調(diào)節(jié)電比例溢流閥泄油的油壓閾值，控制進入第二柱塞變量缸4的大腔的液壓油油壓，調(diào)整斜盤式變量柱塞泵的斜盤角度。
[0039]控制裝置13調(diào)節(jié)電比例溢流閥的電流值，使電比例溢流閥泄油的油壓閾值始終大于泵馬達的出油口輸出的油壓，則斜盤式變量柱塞泵工作在泵的最大排量狀態(tài)。控制裝置13通過調(diào)節(jié)電比例溢流閥的電流值，使電比例溢流閥泄油的油壓閾值小于泵馬達4的出口油壓一定值(換向閥8的預調(diào)壓力)，則換向閥8工作在左位，斜盤擺角向反方向運動，斜盤式變量柱塞泵在馬達最大排量狀態(tài)下工作。
[0040]第一換向閥8的控制油口與泵或馬達4的出油口與反饋油口 X之間的連接油路相連通。當泵或馬達4的出油口輸出的壓力油壓力與反饋油口 X的壓力差超過第一換向閥8設(shè)定的彈簧預緊力后，第一換向閥8的第一出油口開通，壓力油進入第二柱塞變量缸4的大缸。在第一換向閥8的第一出油口與第二柱塞變量缸4的連接管路中設(shè)置阻尼。
[0041]在二次元件與蓄能器的連接通路中設(shè)置電液換向閥10?？刂蒲b置13控制電液換向閥10的操作。第二溢流閥9的進油口與出油口分別與二次元件與蓄能器的連接通路和油箱相連通。
[0042]控制裝置13根據(jù)傳感器采集的信息控制二次元件工作于馬達工況或泵狀態(tài)。例如斜盤角度傳感器6、壓力傳感器11等等。傳感器采集的信息包括:腳制動踏板位置、變速箱檔位、傳動軸轉(zhuǎn)速、蓄能器壓力等等。
[0043]在車輛制動或下坡時，通過系統(tǒng)傳感器檢測腳制動踏板位置、變速箱檔位、傳動軸轉(zhuǎn)速3和蓄能器壓力11等參數(shù)，控制裝置13根據(jù)內(nèi)置算法判斷目前條件是否可以進行制動能量回收，若可以，則離合器2工作，與取力器I嚙合。取力器I將車輛行駛慣性能量機械能輸入給二次元件的泵或馬達4。
[0044]通過控制裝置13調(diào)節(jié)電比例溢流閥7的電流值，使得二次元件的泵或馬達4工作在泵工況，壓力油源經(jīng)電液換向閥10進入蓄能器12并儲存，壓力傳感器11檢測壓力達到一定值或轉(zhuǎn)速3降低到一定值后，控制裝置13控制離合器2斷開，則充能過程結(jié)束。
[0045]當二次元件的泵或馬達4出口壓力達到第一換向閥8設(shè)定值后，即泵或馬達4輸出的壓力油的油壓與X 口輸入的油壓差小于第一換向閥8中的彈簧的預緊力，則第一換向閥8的第一出油口關(guān)閉，第一換向閥8的第二出油口打開，壓力油進入油箱，使液壓油不能進入第二柱塞變量缸15，泵排量自動減小為零，系統(tǒng)不再輸出流量，確保泵不會超載。蓄能器處裝有溢流閥9保證系統(tǒng)安全。
[0046]車輛啟動時，同樣通過壓力傳感器11等傳感器檢測當前蓄能器壓力等參數(shù)，控制裝置13通過內(nèi)置算法判斷目前條件是否可以進行啟動輔助，若可以，則調(diào)節(jié)電比例溢流閥7的電流值，使得二次元件的泵或馬達4工作在馬達工況。當離合器2工作時，蓄能器12儲存的壓力能釋放使得傳動軸旋轉(zhuǎn)，輸出機械能輔助產(chǎn)品起步或爬坡。
[0047]若蓄能器壓力降低到一定值則停止，離合器2斷開，放能過程結(jié)束。另外，斜盤角度傳感器6實時檢測當前馬達排量值以及傳動軸的轉(zhuǎn)速傳感器3的值反饋給控制裝置13，控制裝置13調(diào)整馬達排量大小，以提高放能效率。
[0048]在一個實施例中，提供一種工程機械車輛，包括如上的用于能量回收和利用的液壓系統(tǒng)。
[0049]上述實施例中的用于能量回收和利用的液壓系統(tǒng)及工程機械車輛，基于斜盤式變量柱塞泵進行改制，形成一個新型的二次元件，改制后的二次元件在馬達工況也可滿足高輸出扭矩的需求，可以工作在泵工況(