发动机与液力变矩器动力匹配实例.

3.变矩器 液力变矩器的作用： a.使车辆能够自动适应外界载荷的变化。 当外界载荷突然增大时，车辆自动地减速，同时自动增大牵 引力，以克服增大的外载荷；反之，当外界载荷变小时，自动提 高车辆车速，同时，自动减小牵引力。 b.提高车辆的使用寿命。 变矩器利用液体作为工作介质，故能吸收并消除来自发动机和外 载荷的震动与冲击，因而提高了车辆的使用寿命。 c.提高车辆的通过性能。 液力变矩器可以使车辆以任意小的速度行驶，牵引力可在附 着条件容许限度内得到很好地利用，从而提高了车辆的通过性能。
（3）燃油消耗率 发动机每发出1kW有效功率，在1h内所消耗的燃油质量（以g 为单位），称为燃油消耗率，用be表示，燃油消耗率越低，经济 性越好。发动机的性能是随着许多因素而变化的，其变化规律称 为发动机特性。 （4）怠速 柴油机的不带负载最低稳定转速，一般称为怠速。 （5）最高转速 柴油机在最大油门下不带负载转速，一般称为最高转速，一 般为额定转速的1.07~1.1倍。 （6）调速率 柴油机调速区段的转速范围，调速率计算公式为： 调速率=（最高转速-额定转速）/额定转速*100%
d.提高了车辆的舒适性。 采用液力传动的车辆，起步平稳，并在较大的速度范围内实 现无级变速，可以吸收和消除变速行驶时的振动与冲击，从而提 高了车辆的舒适性。 e.简化了车辆的操纵。 因为液力变矩器本身就是一个无级自动变速器，相当于扩大了发 动机的动力范围，故变速器的档数可以显著减少。 进行动力匹配即变矩器与发动机的匹配计算，必须先了解液 力变矩器的特性，液力变矩器的特性包括原始特性、输入特性和 输出特性。 （1）原始特性 变矩器的源自文库始特性是研究λ 1、λ 2=f（i）的变化关系。
从上图看，当发动机转速为1500时，发动机曲轴输出扭矩最 大，当发动机转速低于1500时，燃油燃烧不良，转速降低，每个 工作循环的时间增长，燃烧气体与气缸壁接触时间也增长，因而， 转矩变小。 转速高于1500转增加时，由于工作循环时间缩短，进气时间变短， 气流速度增高，阻力加大，充气量减小，而且摩擦损失也增大， 故输出扭矩也减小。 当转速达到1900时，有效功率达到最大值。功率是转矩与转 速的乘积。 在怠速和最大转矩转速范围内，Te和n都是逐渐增加，其乘积 也增加，故在此范围内，Pe也随n增加而增加； 在最大转矩和最大功率转速范围内，转速n增加，功率Pe虽 然增大，但Te却逐渐降低，不过降低较缓慢，Pe增加也缓慢。 超过最大功率转速时，n增加，Te下降较快，Pe也逐渐下降。
2.发动机性能参数及性能曲线 发动机的性能参数即发动机的速度特性，指发动机的功 率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。这个特 性是通过发动机在试验台架上进行试验求得，试验时，先保 持一定的发动机节气门开度，同时用测功器对发动机曲轴施 加一定的阻力矩，当发动机运转稳定后，即阻力矩与发动机 发出的有效转矩相等时，用转速表测出此时的稳定转速n，同 时在测功器上测出该转速下发动机有效转矩Te，根据下式计 算出有效功率Pe： Pe=Te.n/9550
一、动力匹配的用途
1.研究变矩器与柴油机共同工作的目的在于检查变矩器的型 式与有效直径的选择是否合适，如何配合才能使整机获得良好 的性能。 一台装有变矩器的运输车辆或工程机械，其性能的好坏并 不单纯决定于液力变矩器的性能。它既与车辆的柴油机、机械 传动和行驶装置等本身的性能有关，又与和它们之间匹配的是 否合理有关。 2.车辆的牵引性能和经济性，在很大程度上取决于柴油机 与变矩器的配合。 3.确定液力机械传动系统中变速箱的排挡数目。 车辆上安装的液力变矩器其工作条件是复杂的，对它的力 矩要求和转速要求也是多样的。液力变矩器特性曲线工作范围 的宽度，将影响液力机械传动系统中变速箱的排挡数目。
5.能容 表示变矩器传递能量的能力，我国用泵轮力矩系数λ 1表示 变矩器传递能量的能力大小。 6.变矩器的原始特性 变矩器的原始特性是研究λ 1、λ 2=f（i）的变化关系。 泵轮传递力矩的比例常数为λ 1 ，涡轮传递力矩的比例常数 为λ 2，它们也被分别叫做泵轮力矩系数和涡轮力矩系数。 泵轮力矩和涡轮力矩方程为： M1= λ 1γ n12D5 M2= λ 2γ n12D5 泵轮力矩系数λ 1和涡轮力矩系数λ 2是在试验台测得数据求 得的。
匹配中用到的几个参数： 1.循环圆直径D： 由泵轮、涡轮和导轮组成封闭的环形空间，通常叫做循环圆， 它的直径就是循环圆直径。 2.变矩系数K： 涡轮轴输出力矩与泵轮轴输入力矩之比。即 K=M2/M1 式中，M1—泵轮轴上的输入力矩； M2—涡轮轴上的输出力矩。 （1）当制动工况时，涡轮停止转动，此时，变矩系数最大， 用K0表示 ，表示液力变矩器启动能力，克服超载能力。 3.变矩器的传动效率η
式中， Te—有效转矩（N.m）； n—曲轴转速（r/min）。 燃油消耗率：在上述试验 台上测出消耗一定量燃料 所经历的时间，用以换算 发动机每小时消耗油量B， 按下式计算燃油消耗率be。 be=B/Pe*103 发动机最小燃油消耗 率的相应转速一般是介于 最大转矩时转速和最大功 率时转速之间。
二、动力匹配研究的对象和已知条件
1.发动机性能参数定义： 发动机的主要性能指标有动力性指标（有效转矩、有效功 率、转速等），经济性指标（燃油消耗率），运转性能指标 （排气品质、噪声和启动性能等）。 （1）有效转矩 发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，以Te表示， 单位N.m，有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。 （2）有效功率 发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率，用Pe表示， 它等于有效转矩与曲轴角速度乘积。发动机产品铭牌上标明的 功率及相应转速，称为额定功率和额定转速。
变矩器的传动效率η ：即涡轮轴上输出功率与泵轮轴上输入 功率之比。 η =N2/N1=M2*n2/M1/n1=K*i 式中， N1—泵轮轴上的输入功率； N2—涡轮轴上的输出功率； 4.变矩器的传动比i 涡轮轴输出转速与泵轮轴转速之比，即 i=n2/n1 式中， n1—泵轮轴输入转速； n2—涡轮轴输出转速。