液力变矩器评价指标及与发动机共同工作特性

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1、液力变矩器评价指标反映液力变矩器主要特征的性能有如下一些：变矩性能，自动适应性能，经济性能（效率特性），负荷特性，透穿特性和容能特性。一、变矩性能变矩性能是指液力变矩器在一定范围内，按一定规律无级地改变由泵轮轴传 至涡轮轴的转矩值的能力。变矩性能主要用无因次的变矩比特性曲线K f （i）来表示。 i=0时的变矩比值K，通常称之为起动变矩比（或失速变矩比）；0 K=1时的转速比i值，以i表示，通常称作偶合器工况点的转速比，它M表示液力变矩器增矩的工况范围。一般认为K值和i值大者，液力变矩器的变矩性能好。但实际上不可能两 0M个参数同时都高，一般K值高的液力变矩器，i值小。因此，在比较两个液力0M

2、变矩器的变矩性能时，应该在K值大致相同的情况下，来比较i值；或者在i0 M M近似相等的情况下，来比较K值。0HIGH FRESSUREHIGH FRBSUflE知乎这种高压流体使涡轮扭距增大从而产生放大的扭矩二、自动适应性自动适应性是指液力变矩器在发动机工况不变或变化很小情况下，随着外部阻力的变化，在一定范围内自动地改变涡轮轴上的输出力矩-M和转速n，并TT处于稳定工作状态的能力（单值下降）：-M = f （n ）TT自动适应性是液力变矩器最重要的性能之一，类推自动的液力机械变速箱。三、经济性能（或效率特性）经济性能是指液力变矩器在传递能量过程中的效率用耳二f （i）来表示。 一般评价液力变

3、矩器经济性能有两个指标： 最高效率值nmax 高效率区范围的宽度。一般用液力变矩器效率不低于某一数值（如对对工程机械取耳二75%，对汽车取耳二80% ）时所对应的转速比i的比值d二,来表示。i、i分别为耳不小于 耳i121某一值的最低和最高转速比。通常认为，高效率范围d越宽，最高效率值耳 的耳max值越高，则液力变矩器的经济性能越好。四、负荷特性液力变矩器的负荷特性是指它以一定的规律对发动机施加负荷的性能。由于发动机与液力变矩器的泵轮相连，并驱动泵轮旋转，因此，液力变矩器 施加于发动机的负荷性能完全可由泵轮的转矩变化特性决定。M =九 p gD 5 n 2B B B在工作油一定，有效直径D 一

4、定时，液力变矩器在任一工况i时九pgD5= c为B常数，因此，泵轮的转矩M与其转速n的平方成正比。即BBM = cn 2BB这是一条通过原点的抛物线，通常称之为液力变矩器泵轮的负荷抛物线。负荷抛物线比较清楚地表明随着泵轮n的不同所能施加于发动机的负荷。五、透穿性能液力变矩器的透穿性能是指液力变矩器涡轮轴上的转矩和转速变化时，泵轮 轴上的扭转和转速相应变化的能力。当涡轮轴上转矩变化时，泵轮负荷抛物线不变，泵轮的转矩和转速均不变， 称这种变矩器具有不透穿的性能。当发动机与这种变矩器共同工作时，不管外界 负荷如何变化，当油门一定时，发动机将始终在同一工况下工作。当涡轮轴上的转矩变化时，泵轮负荷抛物线

5、也变化，引起泵轮的转矩和转速 变化，称这种变矩器具有透穿性。发动机与这种变矩器共同工作时，油门不变, 而外界负荷变化时，发动机工况也变化。透穿的液力变矩器根据透穿的情况不同，可分为具有正透穿性、负透穿性(或 反透穿性)、混合透穿性。九=f (i)B当九二f (i)曲线随i增大而九单值下，负荷抛物线由i = 0到i = 1,按顺时针BB作扇形散布。当涡轮负荷增大，i减小时，泵轮上的负荷也增大，液力变矩器具 有正透穿性。当九二f (i)曲线随i增大，而九单值增大时，负荷抛物线由i = 0到i = 1，按 BB反时针作扇形散布。当涡轮负荷增大，i减小时，泵轮上的负荷减小，液力变矩 器具有负(反)透穿

6、性。当九二f (i)曲线随i增大，i先增大后减小时，负荷抛物线由i = 0到i = 1，B 先逆时针后顺时针展开。这种液力变矩器具有混合透穿性。当九=f(i)曲线随i增大是一条平直线时，负荷抛物线在不同工况时均为一 B条线。在实际上，可能是一发布很窄的一组抛物线。这种变矩器为不透穿的。车辆上所应用的液力变矩器具有正透穿、不透穿和混合透穿的特性。由于负 (反)透穿特性的液力变矩器，使车辆的经济性和动力性变坏，因此在车辆上不 用。可透穿液力变矩器的透穿程度，以透穿性系数来评价。常用的透穿性系数的计算公式如下：BM式中2门起动工况(i = 0)下泵轮轴上的转矩系数;BO久一一偶合器工况(i二i“，K

7、二1)点泵轮轴上的转矩系数。BM M当T 1液力变矩器具有正透穿特性。当T = 1液力变矩器具有不透穿特性。当T 1.6时，液力 变矩器可认为是具有正透穿性的。在液力变矩器的设计时，为了方便，有时透穿系数应用如下公式：T = BOA *B式中 A *最大效率工况时泵轮的转矩系数。B六、液力变矩器的容能性能液力变矩器的容能性能是指在不同工况下，液力变矩器由泵轮轴所能吸收功 率的能力。对于两个尺寸D相同的液力变矩器，容能量大的液力变矩器传递的功率大。液力变矩器的容能性能可以用功率系数九二f (i)来评价。PBP由于功率系数九二-BPBPgD 5 n 3BMn9549所以九PB尢B9549MnB-B

8、9549pgD5 n 3B功率系数九 与转矩系数九具有一定的比例关系。因此，液力变矩器的容能PBB量也可以用转矩系数九=f (i)的数值来评价。B转矩系数九越大，则液力变矩器的容能量也越大，在相同的尺寸，工作液B体和泵轮转速下，能够传递更大的功率。几种典型工况是：起动工况，最高效率工况，高效区工况和偶合器的工况。 在这些工况下获得的具体评价参数是：1. 起动工况：i = 0 ;耳=0。在此工况下能够作为评价的参数是起动变矩比K和转矩系数九。0B 02. 最高效率工况：n=n ，可作为评价指标的参数。此外，尚包括转速比maxi*值，以及此工况下的转矩系数九*。B3. 高效区工况：限定在此区域内工

9、作的效率值耳高于75%80%,相应此 效率时，可以得到两个最大和最小的变矩比K值和两个对应的转速比i值。取作 评价指标的参数是高效区的最大变矩比K ,以及高效区最大和最小转速比i和i1 2 1的比值d =二。耳i14. 偶合器工况：K = 1,耳二Ki二i 一般取此时的转速比i二i作为评价参数。M另外，转矩系数值九也是一个评价参数。B因此，全面评价一个液力变矩器的参数共有十个，即K、K、耳、i*、d、01 max耳i、九、九*、九和T。这些参数虽然都可作为独立评价液力变矩器一种性能MB 0 B BM的指标，但有些参数是彼此相互有关的。例如：九二Tk ；耳=Ki等。B 0BMConv_SLf尸

10、o&mD_rnp、Ji 11:： 、 XI IConv_ IOTra numGarDes . _ GZFODLLfFffiRE,etr-EZZHrnjEFlag for selector lever position(in R or D)0变矩器扭矩是否CAN或模型计算1涡轮转速是否CAN或模型计算2Oil Temp 是否 TCU 或 EMS3Neutral Idle是否标定量或计算值4变矩器扭矩是否滤波5空挡是否扭矩预留6刹车是否扭矩预留7变矩器扭矩/预留扭矩是否计算确定怠速vs变矩器阻力矩系数修正转速vs变矩器扭矩（变矩器负荷特性M=C*N2）C&iJac Dep NTirbnNStat_

11、CUR ； Cu rue-1X:匚oiw_BiNTrbr NStat_m pI.ODOOODt BODOOM xj CenvjNTrtxi NStat_rn p -匚 X0.00000.4000C.60DOO.SOODO.MOO1.0000I.D300M1.0599761.01 M100.7800290.4459511O.OOODOO| Conv_riNTrbnlN5tslLmp：Conv_fadDapNTrbnNStst_CUR：-油温 vs 变矩器阻力矩系数修正( brake on/off)- x: ConvjOilBuf_mp deg Cj Confa cClthCls d_GOJR.已

12、 G roup cu w-30.049-23.240-9.740-0.C4020.26035.760S9.Q6C-6Q.96C-75.963KiH00M21_G.00M12S.G.00002S.O.DG302S3.DGDO25-UjMO2S_.O.aD0G2S0-30002 殳.0_000021.- x: ConvjOilBuf_mp deg CCoow fa匚匸IthOptrdjGaJR Group turves0耳尽QPDOEs 亠 口S.66X: Convmp 怛书 CI-北,-2OZ409,740-0,0403O2OT59.960巧T&0z0.000021 p.CWO矶121 “D.O

13、OOOZ5JQOOOOZo.0.000025.O.O0DO55.0.000025.-,0.000025.,0000025,.100025,.ConvjCilBuf_m p:Cumja cClthOpr d_GCUR:R-P/N 扭矩时间延迟Revlv,rCrff_GCUR v ms X! ConvjQilBuf mp deg CJI孟IZ-rxucIJiPJ| 30.04D-2-D.24-D-5.740-0.04020.26039.76059.56069.9M79.96099网.血120.0100.01M.0SD.OBO.O50.-D10.-010.010.0P/N-R 扭矩时间延迟二FtrC

14、onv_fiRevLvrC)n_G 匚UR -cGroup curve7 ms k： ConwtOilBufmp deg C400. 30 200. 30 I-30.04i-20.240-&.740-D.D4D20.2 &039.7&050.960的.g&ci75.960gg网z39O.-0230.01&0.0160.016D.D160.0170.01700170.0hrD-P/N 扭矩时间延迟CenoTempDepLvrOfG匚UR;-ms 狗 ConvjOilBuf_rnp deg CCflntiTempDepLrDGCUR Group cuirve =IDft&D | 厂E-LX口1-3

15、0.J4fl-Ld.24fl9.740-0.0403026039.76055.9 W&5-9W曲3&0160.0| 120.0100,01OT.080,0W.d10.010,0ConvJlCilBuf_mp:P/N-D 扭矩时间延迟P/N 变矩器阻力矩补偿（油泵消耗扭矩）EU： rq L Hl 町 PHl r JM 护SC.1HQ-zaz4-P.74CEXHOZQJbO敢173E4Q.WaoooHKXJ.DJOCCG.aa.DJ30Cc.na DOODjXSCO.-KMCl0Ml|60000001000DjQOCG.aa woDJMCc.waa cooDJMCO.-KMGOODBOCLDDOO

16、LQOOOXXMturna&ooDmMWaoooowQ.ffiOaooflIDOCLCCfiQMfflo.no&ooooa0.Xa oooDAOQ*0.400a doo1MMLOOOaDJWCC.O0aDJQGCC.a mwDJMCC.W(JQMHJ财01 DOODjCa dooDJCc.ocna doooxnac.-rcoR 变矩器阻力矩补偿Ctjnv.tnLdfijevtvrflm.WftP =Ma 口 = 2C.MS-2AZ4-&.74Cnj34O5Q.W：11&.4NE4D.W0 000詆aw25JQGCZMMW為 JXMI1C.WTiDMi1CKIJMCilQC.WOloaooflW

17、BMKi25.DW25J0CC215 .X325JQGCiC.CWTiDCHJ1D0XMCiQC.10QDMIBDOlffiKi2000254K021,WQ為他TiOOfl100.00aiQd.mOicnoooIDOCLDOD為刚25JW021.000车DM25盹50.m75.000uMijmIQO.mloaoofl12X0Wia.25JWGiSIOOEUXH?25jM5C.WJ71MJJMClM.KC100.MHJ20(0 000HiHMJ25JGGCijoaoZSiDOO25JQOC5C.IKKJTIDOOTWjXKilGC.-TCOloaoofl变矩器动态补偿 reserve 扭矩变矩器

18、扭矩最大限制e日B日s5.740Cohm* ifqLdTempDepUm GCUIR Group turueX! CQnvjOilBuf_mp de Cjc -0.O4-D z -30.04D-2-D.24-D20.26039.7605姑60&9.9K-73.963200.0002D0.M0200.2D0.D00200.300200.000200.0QD2M.OOD2M.OOO2DO.ODO200.000-曰变矩器基础扭矩 Ramp up/down 的滤波时间常数Con*, l UpRg IPT1 _GCUR w G roup u rueax： CofTM_tOi IBuf_inp d pg

19、C-1V-COU|-30,OW-20.2+0-9.740-0.04020.26035.760更960別.9607.960 CDnliDyjnRglPTII GCUR v a x： CtHTu tOilBuf mp |deg Ci&_LJL_M33EXV -30.A40-20.240-9.740-0.0402Q.26Q3&.76O5&.06O鸽607.9M&9.96i|2 0.4S00060.35966& 33976& 2600070.2400230,1&00590.1100590.1800590.1750(240.175024| CoHvtCilEuf_mp;-匚口nv_tiDwnRglPTl

20、l_GCURi -一、发动机与液力变矩器共同工作的输入特性定义发动机与液力变矩器共同工作的输入特性是指液力变矩器不同传动比时，变 矩器与发动机共同工作的转矩和转速的变化特性。它是研究发动机与液力变矩器 匹配的基础，也是研究发动机与液力变矩器共同工作输出特性的基础。二、共同工作输入特性的确定1. 需要下列已知条件：（1）液力变矩器的原始特性及发动机的净转矩外特性。（2）工作液体的密度p和液力变矩器的有效直径D。2. 确定步骤：（1）在液力变矩器的原始特性曲线图上，给定若干液力变矩器的工况（即转速比i）。对于普通的单级液力变矩器，可选择起动工况i = 0；高效区的转速比（耳等 于7580%） i和

21、i ；最高效率工况i*和最大转速比工况（空载工况）i等。对1 2 max综合式液力变矩器应增加液力变矩器转入偶合器工作时的转速比i 。M（2）根据给定的转速比i，由液力变矩器原始特性曲线的转矩系数九二f （i）B曲线分别定出转矩系数值九、九、九*、九、九 和X 等。为了作图精确，B0 B1 B B2 BM Bmax可以根据需要增加转速比i的数目，并确定相应的X的数值。B（3） 根据所确定的不同i时的转矩系数值及液力变矩器的有效直径D,应用 液力变矩器泵轮的转矩计算公式T二pgX n 2D5，计算并绘制液力变矩器泵轮的B B B 负荷抛物线。当工作液体选定后，p为已知的数值。因此，在某个i时，p

22、、X、BD 均为常数，于是 M 可写为BM = cn 2BB式中，c二pgD5九，是一个随i不同而变化的系数。当九随i的变化规律不同时，BB即液力变矩器的透穿性不同时，将得到一条或一组负荷抛物线。（4）将发动机的净转矩外特性与液力变矩器的负荷抛物线，以相同的坐标比 例绘制在一起，即得发动机与液力变矩器共同工作的输入特性。三、发动机与变矩器共同工作输入特性匹配分析1共同工作的稳定点负荷抛物线与发动机转矩外特性的一系列交点就是最大油门开度时，发动机 与液力变矩器共同工作的稳定点。其对应的转速和转矩为共同工作时发动机与泵 轮轴的转速和传递的转矩。2共同工作的范围由最小转矩系数和最大转矩系数所确定的两

23、条负荷抛物线所截取的转矩外特性的曲线部分，即为处于发动机外特性下工作，两者共同工作的范围。由最小转矩系数和最大转矩系数所确定的两条负荷抛物线与转矩部分特性 的交点所确定的曲线范围，为在发动机部分供油时，发动机与液力变矩器共同工 作的范围。3理想匹配1）在液力变矩器的整个工作范围内，应能充分利用发动机的最大有效功率，因 为功率利用率高，就能保证车辆有较高的平均速度。最高效率点工况对应的负荷 抛物线，最好通过发动机的最大功率点。高效区所对应的速比在最大功率点附近， 充分利用发动机的最大净功率。2）为使车辆在起步工况或爬最大坡度的工况下能够获得最大的输出转矩，希望 液力变矩器在低转速比时的负荷抛物线

24、（特别是i = 0时的负荷抛物线）能通过发 动机的最大转矩点。3）为使车辆具有良好的燃料经济性，希望共同工作的整个范围能够在发动机的 比燃料消耗量最低值 g 的工况附近。这样就可以使车辆的燃料消耗量较小。emin4不同透穿性的变矩器与发动机匹配特性影响共同工作范围宽度的主要因素是液力变矩器的透穿性。具有不透穿、正 透穿、负透穿、混合透穿性的液力变矩器与发动机共同工作的特性形状见幻灯片。如果高效区范围相同，共同工作时所获的高效区工作范围以正透穿的最大、 负透穿的最小、不透穿居中。四、改善发动机与变矩器匹配的方法1. 调整有效直径 D在液力变矩器型式一定的情况下，调整有效直径D来改变共同工作的输入

25、特 性。由图4-4可以看出，当有效直径增大时，即D D，整个工作范围向左方移 动；当有效直径减小时，整个工作范围向右方移动。因此，可以根据使用的要求， 选择液力变矩器的不同有效直径，来达到较好的匹配性能。2. 在发动机和变矩器间安装中间传动发动机经过中间传动后，输出的转矩和转速发生变化，转矩M二Mi ；转e eB速n二n /i。当i 1时，输出的转矩增大，转速降低，即转矩外特性曲线向左 e eB eB上方移动，相对地，共同工作范围向右下方移功；当i 1,则液力变矩器的有效直径DeB要比直接相连时大；反之,若采用增速传动, i 1,则液力变矩器的尺寸可以eB减小。2. 相似设计原则相似原则根据原

26、始特性相同。若只nB变:M= pg 九 n 2 D 5BSB BSM = pg 九 n 2 D 5BmB Bmnn M = M(B )2BSBm nBmDn M = M()5BSBm DmM = pg 九 n2 D5若 D 变:BSB B SM = pg 九 n 2 D 5BmB B m五、发动机和液力变矩器匹配实例1 已知1）发动机净转矩特性2） 液力变矩器原始特性XX106103.0一 一nK弓2.5-2.01.5 一 1.00.50 0.00.00.20.4传动比0.6i0.80.01.0:&茁4JV轴Wttt曲站 0 111FIIIIIIao I0CO 12KJ liffi 10X1

27、lEtfl 3X0 2SJ0tw (r/miii)3）循环圆有效直径，工作液体密度:D=400mm,=860kg/m32发动机和液力变矩器共同工作输入和输出特性3前传动比对共同工作输入特性的影响原匹配前传动iq=0.66844前传动比对共同工作输出特性的影响:十弋虫“.二苗.1 1 1iiiiiiiiil_L； ；i: Sl iii8|tb aTt111Ij卜5=住圧朗!x 、 1 1:!HH. :1-二丄-无苗恬护 1、1 1 1inai(rjmiri|% ;=5变矩器有效直径 D 对共同工作输入特性的影响HDE2SJ.Erml-“ “ - M - -:.诚 加-LuZKI-原匹配D=450mmD=500mm6变矩器有效直径 D 对共同工作输出特性的影响7发动机对共同工作输入特性的影响81=1誓m:二.-FL.l_JI:1:.I1:-”._J:J -ii:-