在不久的將來(lái)流體動(dòng)力將應(yīng)用于交通工具。目前液壓混合動(dòng)力汽車(主要是重型卡車和公交車)開(kāi)始上市,。美國(guó)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正在嘗試這一項(xiàng)工作,,他們相信跟電動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)相比混合動(dòng)力技術(shù)更高級(jí),能帶來(lái)更多好處,,尤其對(duì)于重型設(shè)備來(lái)說(shuō)更是如此,。同時(shí)目前的研究主要是讓液壓混合動(dòng)力客車成為現(xiàn)實(shí)�,!爆F(xiàn)在我們沒(méi)有現(xiàn)成的技術(shù)可用,,但是我們目前正在努力研究新技術(shù)使之成為可能�,!盨telson稱,。如果你研究一下蓄電池和電池組的能量密度,比較一下電動(dòng)混合動(dòng)力和液壓混合動(dòng)力,,你會(huì)發(fā)現(xiàn)蓄電池的能量密度不如電池組的能量密度,。而如果使用了液壓混合動(dòng)力,液壓泵和液壓馬達(dá)的功率密度要遠(yuǎn)超過(guò)電動(dòng)馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的功率密度,。Stelson稱一些人鼓吹Toyota Prius轎車具有再生制動(dòng)功能,,但是Stelson稱根據(jù)循環(huán)工況不同它的效率大約只有50%,原因是馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的尺寸太小,,不能吸收所有的制動(dòng)能,。( P' q) q* X' k% l) ~( ?
在試驗(yàn)中電動(dòng)馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的效率很高,能達(dá)到90%多,,但是在再生制動(dòng)方案中該系統(tǒng)發(fā)揮不了這么大的潛能,。相比之下,液壓泵和液壓馬達(dá)的效率通常為80%到90% ,。但是在改變液壓泵和液壓馬達(dá)時(shí)沒(méi)有任何問(wèn)題,,因?yàn)橐运鼈兊闹亓靠梢院苋菀装惭b在汽車中,他們能存儲(chǔ)所有的制動(dòng)能從而使再生制動(dòng)效率更高,。他還稱還有另外兩種方法可節(jié)省液壓混合動(dòng)力汽車的能耗,。一種方法是在不需要的時(shí)候關(guān)掉馬達(dá),因?yàn)槟愕钠嚧鎯?chǔ)有能量因此可以不需要馬達(dá)就能驅(qū)動(dòng)汽車,。另外一種方法是讓馬達(dá)在效率最高的狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn),,要么關(guān)閉馬達(dá)要么全速開(kāi)動(dòng)馬達(dá),,在全速開(kāi)動(dòng)時(shí)馬達(dá)效率最高。在通常電子點(diǎn)火系統(tǒng)中,,能量效率最高為30%,。如果在節(jié)氣閥沒(méi)有全開(kāi)的情況下,能量效率會(huì)降至15%,。當(dāng)在高速路上正常行駛時(shí),,馬達(dá)節(jié)氣閥一般沒(méi)有全開(kāi),因?yàn)轳R達(dá)是根據(jù)加速/牽引/爬坡等情況而不是正常行駛的情況而設(shè)計(jì)的,。因此在正常行駛時(shí)能量效率大約只有15%,。如果在節(jié)氣閥沒(méi)有全開(kāi)的情況下,能量效率會(huì)降至15%,。當(dāng)在高速路上正常行駛時(shí),,馬達(dá)節(jié)氣閥一般沒(méi)有全開(kāi),因?yàn)轳R達(dá)是根據(jù)加速/牽引/爬坡等情況而不是正常行駛的情況而設(shè)計(jì)的,。因此在正常行駛時(shí)能量效率大約只有15%,。液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)還能解決成本難題。
& q; e/ Q) D8 P7 u- \# ^電動(dòng)混合電池組和馬達(dá)讓一輛汽車成本增加3,000美元到7,000美元不等,,同時(shí)一個(gè)電池組的平均壽命為90,000英里,�,!边@是一筆很大的額外費(fèi)用,,我們相信液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)更便宜、更可靠,,因?yàn)楣β拭芏仍礁�,,汽車的性能�?yōu)勢(shì)越明顯,”Stelson稱,�,!边@些問(wèn)題還沒(méi)有全部解決,在控制方面還存在挑戰(zhàn),。此外有人還對(duì)噪音,、可駕駛性以及讓蓄電池存儲(chǔ)更多能量等方面有所擔(dān)憂�,!�"但是我預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年我們會(huì)看到液壓混合動(dòng)力卡車和公交車上市,,”他稱�,!边@項(xiàng)技術(shù)會(huì)得到改進(jìn)和提高,,并且隨著技術(shù)的突破我們相信一定能把這樣項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到卡車上,這將帶來(lái)巨大的社會(huì)效益,�,!�
8 f4 N# w5 t; t7 B在更長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi),,該團(tuán)隊(duì)的研究目標(biāo)是縮小流體動(dòng)力解決方案的尺寸,開(kāi)發(fā)出一種便攜式,、緊湊的流體動(dòng)力源,。這項(xiàng)技術(shù)能促進(jìn)可移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展,這種機(jī)器人可在沒(méi)有外部動(dòng)力的情況下長(zhǎng)時(shí)間工作,。它可能為流體動(dòng)力手動(dòng)工具提供基礎(chǔ)性技術(shù),,并提高生物醫(yī)療設(shè)備的性能,比如假體,,這些假體可在沒(méi)有外部動(dòng)力的情況下用流體動(dòng)力驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間工作,。
) z, l% L+ j- R: Z% w* r9 s 一個(gè)可能的方法是化學(xué)流體激勵(lì)。魚雷采用單元推進(jìn)劑發(fā)射,,這種推進(jìn)劑遇到催化劑時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體,。范德比特大學(xué)德研究人員正在研究一種熱氣體葉輪液壓馬達(dá),該馬達(dá)在旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源上使用了化學(xué)流體激勵(lì),。該系統(tǒng)的動(dòng)力和能量密度很有前景,,優(yōu)于電池組/馬達(dá)。
) s; L; [) B& h- ~ 另一項(xiàng)研究是自由活塞引擎壓縮機(jī),。目前內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生氣動(dòng)源的途徑是通過(guò)分離的引擎和壓縮機(jī),,該方案較為笨重。內(nèi)燃機(jī)利用燃料的能量驅(qū)動(dòng)曲柄壓縮氣體,,這種做法效率低又很占地方,。自由活塞引擎壓縮機(jī)方案去掉了這種機(jī)械傳動(dòng),,它使用膜片和控制閥裝置直接點(diǎn)火,,直接壓縮空氣,。他們還在研究一種自由活塞泵,,這種泵使用了液壓動(dòng)力源,,這個(gè)工作更有挑戰(zhàn)性,,但是這種方案可能更緊湊,、功率更大,。
. t* _" m6 ^' ^1 {' NNational Fluid Power Assn. (NFPA) 在此次行業(yè)規(guī)模的投資和合作中扮演重要角色,。Engineering Research Center扮演了催化劑的角色,,而在美國(guó)國(guó)家自然基金獲得批準(zhǔn)該項(xiàng)目之前,NFPA在和其它申請(qǐng)者競(jìng)爭(zhēng)時(shí)扮演關(guān)鍵角色,�,!蔽覀儚腘SF處獲得了大量直接的反饋和進(jìn)展情況,了解到我們這項(xiàng)研究和行業(yè)之間的關(guān)系相當(dāng)獨(dú)特,,他們認(rèn)為這一模型也可應(yīng)用于其它學(xué)科的工程研究中心,,”NFPA總干事Eric Lanke稱。該團(tuán)隊(duì)還制定了一項(xiàng)戰(zhàn)略,,激發(fā)大學(xué)生,、研究生和大學(xué)院系對(duì)流體動(dòng)力的興趣,。他們和明尼蘇達(dá)科學(xué)博物館合作開(kāi)發(fā)了一臺(tái)液壓混合動(dòng)力車模型,該模型將在2008年4月的IFPE Show上展出,。Project Lead the Way是位于紐約上州(Upstate New York)的一家非營(yíng)利機(jī)構(gòu),,該機(jī)構(gòu)開(kāi)展新課程向初高中學(xué)生介紹流體動(dòng)力的知識(shí)�,!币呀�(jīng)和Twin Cities Public Television合作制作的電視節(jié)目通過(guò)三個(gè)主題吸引年輕人投身于流體動(dòng)力的科研工作,,”Lanke稱�,!钡谝粋(gè)是流體動(dòng)力創(chuàng)造了我們所享受的現(xiàn)代生活,;第二個(gè)是流體動(dòng)力在將來(lái)可能會(huì)取得科學(xué)進(jìn)步以及巨大影響;第三是展示該職業(yè)的光明前景以及隨著這些新技術(shù)的開(kāi)發(fā)這一行業(yè)將走向復(fù)興,�,!� |