探析液力变矩器和内燃机的匹配工作

1、探析液力变矩器和内燃机的匹配工作【摘要】液力变矩器在工程机械上获得广泛的应用。本文通过变矩器和内燃机共同工 作特性曲线的绘制和变矩器透穿性的分析，深入探析了液力变矩器和内燃机的匹配工作问 题，为实际工程应用提供依据【关键词】液力变矩器 内燃机 匹配工程机械如装载机、挖掘机、推土机等工作条件复杂，需要在负荷、速度及其他情况经 常变化的条件下运行，而且经常会处于频繁地制动和启动状态，传统的内燃发动机不能总接 满足这些需求。如果采用液力传动，即液力变矩器，形成液力机械传动后，就能充分利 用内燃机功率，牵引力成双1111线变化，对载荷的波动有h动适应性，能减少冲击和振动，避 免内燃机熄火，实现无级变速

2、，减少换档次数，从而充分利用发动机功率，大大提高车辆的 牵引性能。并且能使内燃机工作在同功率水平卜的最小汕耗、最低排放或最人转矩状态。液力变矩器必须和原动机共同工作，纟r成一个联合动力装置。我们必须使联合动力装置 具冇良好的输出特性，以便与机械传动部分相配介，使车辆获得良好的牵引性能和经济性。 实践证明，即便原动机与变矩器本身的性能都良好，但如果两者配合不好，就不能充分利用 液力变矩器的高效率区域，也不能充分发挥原动机的功率，致使牵引性能变坏。因此，研究 变矩器与原动机的共同匹配工作是个很重要的问题，这只讨论变矩器和内燃机的共同工作。1. 共同工作特性的绘制了解共同工作特性的前提是需要知道内燃

3、机的净扭矩特性，变矩器的原始特性，变矩器 的有效直径d以及工作油液的重度。绘制共同工作特性的步骤：1）从i=0至i=l按一定间隔选取一系列i值，对应于每一个i,从变矩器原始特性曲 线图上量取相应的心值和k值。2）将取得的每个几，代入泵轮扭矩计算式mrpgpd冗,求岀不同知值吋的mp 值，在内燃机净扭矩特性曲线（他-化）图上，以相同的比例绘出mp-np抛物线，此抛 物线和内燃机净扭矩特性曲线的交点，就是内燃机和变矩器共同工作点。对于不同的i,有 不同的心值，画出不同的抛物线，得到一组mp-np抛物线，这组抛物线和内燃机净扭矩 特性曲线交于一系列点，这一系列点就是内燃机净扭矩特性曲线上的一个区段，

4、即泵轮转速 和泵轮扭矩在这个区段内变化，这就是变矩器和内燃机共同工作的输入特性，如图1。2. 变矩器透穿性对共同工作特性的影响变矩器的透穿性对共同工作特性冇明显的影响。透传特性的物理意义是指变矩器输出轴 负载对输入特性的影响程度。不同的液力变矩器具有不同的透传特性，透穿特性用透穿系数 來度量。心不随传动比i变化时，n=i,这类变矩器称为具有不透特性。心随传动比i 的减小而增长（n>i）的特性，称为具有正透特性。现以正透变短器和不透变短器进行比较，说明正透变矩器具冇较好的输出特性，更适于 工程机械工作。图2是两个变矩器分别和同一内燃机共同工作的输入特性。两者的有效直径,k-i曲线和n-i曲

5、线是相同的，但泵轮的扭转系数的变化规律不同，两者在i =广吋，即在最高效率工况下，具有相同的泵轮扭矩系数禺。不透变矩器的泵轮扭矩系数心等于常数， 只有一条mp-np抛物线（图中实线），因而和内燃机只有一个共同t作点g；正透变矩器 对应于不同的转速比有不同的心值，因而有一组mp-np抛物线（图中虚线），在内燃机me-new线上ek区段为正透变矩器和内燃机共同工作的输出特性illi线。我们可以得血1）起动时（即i二0和i较小时），正透变矩器的涡伦力矩要比不透变矩器的大，因而车 辆起动较快，可以克服较人的外阻力，爬较人的坡度，因而改善了车辆的牵引性。2）正透变矩器的涡轮可以在较大的转速下工作，使车辆

6、冇较高的速度。3）止透变矩器夸大了高效率的范围，改善了车辆低速运行利高速运行的经济性。因此车辆一般应用具有正透性的变矩器，对汽油机尤其如此，对于柴油机，由于扭矩变 化很小，透穿性对其影响较小，为了尽量利用柴汕机的最大功率，一般选川正透性较小或接 近不透性的变矩器。3.变矩器和内燃机的匹配分析0图3加最佳匹配時况：（1）充分发挥内燃机的功率:利用变矩器处于最高效率厂工况，传递发动 机的额定功率，使车辆获得授大的平均速度或授高的作业生产率。（2）发动机运转稳定油耗 低：利用变矩器处于最高效率厂工况，传递发动机的油耗最低时的功率和扭矩，从而使车辆 具有良好的经济性。（3）满足车辆工作及速度要求:利用

7、变矩器的最高变矩系数k（或低转速 比）工况，传递发动机的最大扭矩mm。对于变矩器和内燃机的常见具体的匹配问题，在共同工作的输入特性图上可作出初步比 较和判断。图3屮绘岀了某町透变矩器的泵轮mp-np抛物线组，同时以相同的比例绘出五 个内燃机的净扭矩特性，其中1111线1、4和抛物线相交的情况较好，即内燃机在最大扭矩和 最大功率的范围内工作，可以获得较好的牵引性。曲线3代表一台低扭矩内燃机，它虽然也 和抛物线相交，但交点都靠近内燃机的最大扭矩点，不能充分发挥内燃机的最大功率，这说 明该变矩器对这个内燃机來说显得人了些，可以选择有效直径d小些，透穿性更高一些的 变矩器与之匹配。曲线2代表一台扭矩较

8、人转速较低的内燃机，它和变矩器泵轮抛物线完全 不相交，不可能共同工作，应该选择冇效直径更大一些的变矩器与z匹祀，或者在内燃机和 变矩器z间加一级增速传动，这吋传至泵轮的扭转特性曲线就接近曲线4了。曲线5代表一 台低扭矩的高速内燃机，同样与该变矩器泵轮抛物线没冇交点，不能共同工作，因此必须选 择有效直径d小的变矩器与之配合，或者在内燃机和变矩器之间加一级减速传动，使传至 泵轮的扭转特性曲线接近于曲线1。总之，在内燃机己经选定的情况下，要合理选择变炬器的有效直径及原始特性。对不透 变矩器，要使得共同工作点是内燃机的最大功率点，以充分利用内燃机功率。对于正透变矩 器应该使最高效率时的共同工作点位于或接近内燃机的最人功率点，i=()的共同工作点接近 内燃机的最大扭矩点。如果一台内燃机冇数种相近的变短器可以匹配，则应该做出它们共同 工作输出特性曲线进行比较，比较吋，不仅要