发动机与液力变矩器共同工作特性

i0
i*
imax
nB
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
② 负透穿
M
imaxi0
ii*
iimax
0
nB
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
③ 混合透穿
M
η
i0
imax
nB
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
④ 不透穿
M
Me
i0 ~ imax
nB
不透穿
K K
max
正透穿
K K
max
负透穿
K K
M
Me
i0
M
imax
Me
i0' imax '
nB
nB
D < D'
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
3.发动机到变矩器的传动比 3.发动机到变矩器的传动比
iq >1
M
i0 i*
iq =1 iq <1
imax
nB
五、确定液力变矩器有效直径的基本原则
以液力变矩器的最高效率工况来传递发动机的最 大净功率。
（2）速度特性：发动机的节气门开度或油门保持不变时，其 ）速度特性：发动机的节气门开度或油门保持不变时，
性能指标随转速而变化的关系。横坐标为发动机转速， 性能指标随转速而变化的关系。横坐标为发动机转速，纵坐标 为有效功率、有效转矩等。主要用于评价发动机的动力性。 为有效功率、有效转矩等。主要用于评价发动机的动力性。发 动机的节气门开度或油门最大时的速度特性叫发动机的外特性， 动机的节气门开度或油门最大时的速度特性叫发动机的外特性， 又称全负荷特性。一般可作90%、75%、50%、25%的部 又称全负荷特性。一般可作 、 、 、 的部 分负荷特性。 分负荷特性。
2)它是研究发动机与变矩器共同工作输出特性的基础。 2)它是研究发动机与变矩器共同工作输出特性的基础。
二、共同工作的输入特性曲线的绘制
1. 所需已知条件 原始特性 发动机净转矩特性 循环圆有效直径D 工作油密度ρ 发动机到变矩器传动比iq
M eB = f ( n B )
M B = ρgλ B D 5 n B
0.4
0.0 0.0 co 0.2 0.4 0.6 0.8
0.0 1.0
i
iM imax
i0
i1 i* i2 iM
imax
第3步 步
根据共同工作输入特性的交点的转速、转矩值， 根据共同工作输入特性的交点的转速、转矩值， 计算涡轮上的转速、转矩值. 计算涡轮上的转速、转矩值.
nT = inB M T = KM B
（3）万有特性：发动机转速不变，其性能指标与负荷变化的 ）万有特性：发动机转速不变，
关系。横坐标为发动机转速，纵坐标为平均有效压力或转矩， 关系。横坐标为发动机转速，纵坐标为平均有效压力或转矩， 绘制等燃油消耗率、等功率等等值线。 绘制等燃油消耗率、等功率等等值线。
4
4、全程调速和两极调速发动机 、 全程调速： 全程调速：油门置于某一位置 在调速特性曲线上， 时，在调速特性曲线上，负荷 变化，而转速基本不变； 变化，而转速基本不变；当负 荷超过最大转矩时， 荷超过最大转矩时，发动机将 沿外特性工作。 沿外特性工作。
(nB，MB)
(nT，-MT)
M B nB PT = η PB = η 9549
(nT，PT)
第4步 步
以涡轮转速为横坐标， 以涡轮转速为横坐标，绘制共同工作的输出特性曲线
i nT nT0 nT1 nT* nTM nTmax MT MT0 MT1 MT * MTM MTma
x
PT PT0 PT1 PT* PTM PTmax
imax
nB
nBmax MBmax
第2步 步
K
2.4
求取不同转速比i对应的变矩比 求取不同转速比i对应的变矩比K 及 η 。
η K η
1.0
i i0 i1 i* i2
K K0 K1 K* K2 KM Kmax
η
η0 η1 η* η2 ηM ηmax
2.0
0.8
1.6 0.6 1.2 0.4 0.8 0.2
D= 5
Mej
λ ρgn
* B
2 B
若发动机和变矩器之间有传动箱
D=
5
M ejηeBieB
B
max
B B
B B
B
O
i1
i*
i2
i i 1～max
O
i1
i* i0
i2 i1
i
O
i1
i*
Me MB
Me MB
i* i2 imax ne
Me MB
i2 imax i2
i
i* i1 i0 ne nmin nN nB
GT MB
ne
O
nmin
nN
GT
O
nmin nB
GT PT MB
nN
O
-M T -M T PT MB GT
5
5. 发动机与液力变矩器共同工作的输入特性
指在不同的液力变矩器速比时，液力变矩器与发动机 共同工作的转矩 和转速 的变化特性。
M
Me
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
6. 发动机和液力变矩器共同工作输入特性的用途
1)它是研究发动机与变矩器匹配的基础。 1)它是研究发动机与变矩器匹配的基础。
两极调速：油门置于某一位置 两极调速： 时，发动机的供油量将固定不 当负荷过大， 变。当负荷过大，发动机转速 有低于最低稳定转速的趋势时， 有低于最低稳定转速的趋势时， 调速器自动增大油门。 调速器自动增大油门。当负荷 过小， 过小，发动机转速有高于额定 转速的趋势时， 转速的趋势时，调速器自动减 小油门。 小油门。
M
Me
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
§3-2 发动机与变矩器共同工作的输出特性
一、概念 共同工作的输出特性是指发动机与液力变矩器共同工作时， 输出转矩-MT 输出功率-PT 每小时燃料消耗量GT 比燃料消耗量geT 泵轮转速nB 与涡轮转速nT的关系
二、共同工作的输出特性曲线的绘制
1. 所需已知条件 ① 液力变矩器的原始特性
900
1200
nT(r/min)
1500
1800
2100
2400
三、发动机串联液力变矩器后特点
发动机
液力变矩器
自动无级变矩变速特性
三、发动机串联液力变矩器后特点
1. 扩大了发动机工作的范围。同时，大大提高了 扩大了发动机工作的范围。同时， 发动机可以稳定工作的转速范围。 发动机可以稳定工作的转速范围。 2. 共同工作后的适应性远比发动机的适应性强。 共同工作后的适应性远比发动机的适应性强。 3. 比燃料消耗量上升。 比燃料消耗量上升。
2.共同工作的输入特性曲线确定步骤 2.共同工作的输入特性曲线确定步骤
第3步 步 序号
作泵轮的负荷抛物线
1 2 3 4 5 6 7 8
i i0
i0.1 i0.3
i0.5
i* iM
i0.9 imax
λB λB0 λB0.1 λB0.3 λB0.5 λB* λBM λB0.9 λBmax
ρ
D
M B = ρgλ B D n B
M
Me
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
二、理想的共同工作输入特性
2. 低速比工况的负荷抛物线,通过发动机最大转矩点附近 零速或低速获得最大输出转矩
M
Me
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
二、理想的共同工作输入特性
3. 共同工作范围处于发动机比燃料消耗量的最低处 燃油经济性好
M
Me
ge
i0 i1 i *
nB
PT MB
nB
-M T P T MT MB GT
nB
-M T -MT PT MB GT
nB
nT
O
nT
O
PT
O
nT nT1 n *T n T2 nTmax
n T1 n T* nT2 nTmax
nT1
n *T
nT2 nTmax
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
2.循环圆有效直径 2.循环圆有效直径
§3-3 液力变矩器与发动机的匹配
一、共同工作性能的评价参数
1. 发动机与液力变矩器共同工作的性能，直接影响车辆的动力性和 经济性。 2. 评价参数
功率输出参数P：表示涡 轮轴平均输出功率PTP与发动 机额定功率Pe的比值 单位燃料消耗量参数ge：表示 平均单位燃料消耗量geP与额定工 况下单位燃料消耗量geN的比值
P P = TP Pe
起动转矩MT0：表示车辆 起动、加速和克服重负荷的 能力 液力变矩器高效工作范围， dM 涡轮输出转矩变化范围
g eP ge = g eN
液力变矩器高效范围内涡轮转 速工作范围
dn = =
-M T1 M T 2
nT 2 nT 1
二、理想的共同工作输入特性
1. 液力变矩器高效区共同工作点在发动机最大净功率点附近 提高功率利用率，保证较高平均车速
② 发动机与液力变矩器的共同工作的输入特性
M
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
确定不同传动比时，负荷抛物线与发功机转矩特性
第1步 步
交点坐标（nB, MB）
i i0 i1 i* iM imax
nB nB0 nB1 nB* nBM
MB MB0 MB1 MB* MBM
M
i0 i1 i *
i2
iM
-MT(Nm)
5000 4500 0.8 4000 3500 3000 2500 2000 0.2 1500 1000 0.0 0.4 1.0
η
-PT(kW) -MT -PT
η
400 350 300 250 200 150 100 50 0 2700
i0 i1 i* iM imax
0.6
0
300
600
λλ X10 6 X10
10 10
6
B
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
i i0
i0.1
8 8
6 6
i0.3 i0.5
4 4
2 2
0 0 0 0 0.2 0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
i* iM
i0.9
imax
i0 i0.1
i0.3
i0.5
i
i* iM i0.9 imax
λB λB0 λB0.1 λB0.3 λB0.5 λB* λBM λB0.9 λBmax
（1）恒速工况：发电工况或农田耕作工况。 ）恒速工况：发电工况或农田耕作工况。
（2）螺旋桨工况：船用发动机工况。 ）螺旋桨工况：船用发动机工况。
（3）车用工况：发动机有效功率和转Fra Baidu bibliotek都独立 ）车用工况： 地在很大范围内变化， 地在很大范围内变化，它们之间不存在特定的关 系。
3
3、发动机负荷特性与速度特性 、
5
2
负荷抛物线
nB = [nBmin nBmax ]
不同转速比的泵轮负荷抛物线
M
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
2.共同工作的输入特性曲线确定步骤 2.共同工作的输入特性曲线确定步骤 作发动机净转矩特性曲线
第4步 步
M
Me
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
三、共同工作的输入特性曲线分析
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
透穿性
1.
λB
M B = ρgλ B D 5 n B
2
2.
D
3.
iq
M eB = f ( n B )
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
1. 液力变矩器的透穿性 ① 正透穿 ② 负透穿 ③ 混合透穿 ④ 不透穿
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
① 正透穿
M
（1）负荷特性：发动机转速不变，其性能指标与负荷变化的 ）负荷特性：发动机转速不变，
关系。横坐标可用有效功率、有效转矩或平均有效压力来表示， 关系。横坐标可用有效功率、有效转矩或平均有效压力来表示， 纵坐标为有效燃油消耗率、每小时燃油消耗量、排气温度等。 纵坐标为有效燃油消耗率、每小时燃油消耗量、排气温度等。 主要用于评价发动机工作的经济性。 主要用于评价发动机工作的经济性。
2
2.共同工作的输入特性曲线确定步骤 2.共同工作的输入特性曲线确定步骤
第1
在液力变矩器原始特性曲线上选取典型工况点
i0
i0.1
i0.3
i0.5
i*
iM i0.9 imax
2.共同工作的输入特性曲线确定步骤 2.共同工作的输入特性曲线确定步骤
根据所选定的工况点， 根据所选定的工况点，在原始特性曲线上找出对应的 λ 值 第2步 步
i2
iM
imax
nB
三、理想的共同工作输出特性
1. 在发动机外特性时，共同工作输出特性在高效区工 作范围或整个工作范围内，应保证获得最高的平均 输出功率。 2. 高效区工作范围应较宽。 3. 在起动工况下的起动转矩越大越好。 。 4. 在共同工作的高效区范围或整个工作范围，应有 较低的平均油耗量。
1.负荷抛物线与发动机转矩净特性的交点是最大油门 1.负荷抛物线与发动机转矩净特性的交点是最大油门 开度时，发动机与液力变矩器共同工作的稳定点。 开度时，发动机与液力变矩器共同工作的稳定点。
M
Me
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
三、共同工作的输入特性曲线分析
2. i0 和 im 对应的两条负荷抛物线和发动机外特性 ax 曲线包围的扇形区域是发动机与液力变矩器共同工 作的全部范围。 作的全部范围。
第三章
发动机与液力变矩器 共同工作的特性
§3-1 发动机和变矩器共同工作的输入特性 §3-2 发动机和变矩器共同工作的输出特性 §3-3 液力变矩器与发动机的匹配
1
§3-1 发动机与变矩器共同工作的输入特性
一、基本概念
1. 发动机和液力变矩器共同工作
发动机
变矩器
变矩器处于液力工况
工作机
2、发动机的三类典型工况 、