发动机与液力变矩器

1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一、基本概念变矩器处于液力工况1.发动机和液力变矩器共同工作§3-1发动机与变矩器共同工作的输入特性发动机工作机变矩器32、发动机的三类典型工况（1）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。（3）车用工况：发动机有效功率和转速都独立地在很大范围内变化，它们之间不存在特定的关系。43、发动机负荷特性与速度特性（1）负荷特性：发动机转速不变，其性能指标与负荷变化的关系。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。主要用于评价发动机工作的经济性。（2）速度特性：发动机的节气门开度或油门保持不变时，其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。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，又称全负荷特性。一般可作90%、75%、50%、25%的部分负荷特性。（3）万有特性：发动机转速不变，其性能指标与负荷变化的关系。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。5TnAAnmaxi0A0A0CmC0AmAmAmA0i0nmaxBNnnmin4、全程调速和两极调速发动机全程调速：油门置于某一位置时，在调速特性曲线上，负荷变化，而转速基本不变；当负荷超过最大转矩时，发动机将沿外特性工作。两极调速：油门置于某一位置时，发动机的供油量将固定不变。当负荷过大，发动机转速有低于最低稳定转速的趋势时，调速器自动增大油门。当负荷过小，发动机转速有高于额定转速的趋势时，调速器自动减小油门。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。5.发动机与液力变矩器共同工作的输入特性nBMi0i1i*i2iMimaxMe6.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。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•循环圆有效直径D•发动机到变矩器传动比iq25BBBnDgM)(BeBnfM•原始特性•发动机净转矩特性•工作油密度0.20.40.60.81.00.00.40.81.21.62.02.40.00.20.40.60.81.002468100.00.20.40.60.81.0hKi×106hKB在液力变矩器原始特性曲线上选取典型工况点2.共同工作的输入特性曲线确定步骤第1i0i0.1i*iMimaxi0.3i0.5i0.9根据所选定的工况点，在原始特性曲线上找出对应的值00.20.40.60.81.00.20.40.60.81.0i0246810λX10600.20.40.60.81.00.20.40.60.81.0i0246810λX1062.共同工作的输入特性曲线确定步骤第2步B序号123456780B0iBi0.1B0.1i0.3B0.3i0.5B0.5i*B*iBMMii0i0.1i0.3i0.5i*iMi0.9imax0.9B0.9imaxBmaxi作泵轮的负荷抛物线2.共同工作的输入特性曲线确定步骤第3步25BBBnDgMD][maxminBBBnnn负荷抛物线序号123456780B0iBi0.1B0.1i0.3B0.3i0.5B0.5i*B*iBMMi0.9B0.9imaxBmaxi不同转速比的泵轮负荷抛物线nBMi0i1i*i2iMimax作发动机净转矩特性曲线2.共同工作的输入特性曲线确定步骤第4步nBMi0i1i*i2iMimaxMe三、共同工作的输入特性曲线分析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。nBMi0i1i*i2iMimaxMenBMi0i1i*i2iMimaxMe三、共同工作的输入特性曲线分析2.和对应的两条负荷抛物线和发动机外特性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。0imaxi§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0.20.40.60.81.00.00.40.81.21.62.02.40.00.20.40.60.81.002468100.00.20.40.60.81.0hKi×106hKB②发动机与液力变矩器的共同工作的输入特性nBMi0i1i*i2iMimaxMBnBMi0i1i*i2iMimaxMB确定不同传动比时，负荷抛物线与发功机转矩特性交点坐标（nB,MB）第1步inBMBi0nB0MB0i1nB1MB1i*nB*MB*iMnBMMBMimaxnBmaxMBmaxco0.20.40.60.81.00.00.40.81.21.62.02.40.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0ηKiKη求取不同转速比i对应的变矩比K及。0i1i2i*iMimaxi第2步hiKi0K0h0i1K1h1i*K*h*i2K2h2iMKMhMimaxKmaxhmaxh第3步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.(nB，MB)(nT，-MT)(nT，PT)TBTBninMKM9549BBTBMnPPhh第4步以涡轮转速为横坐标，绘制共同工作的输出特性曲线0501001502002503003504000300600900120015001800210024002700100015002000250030003500400045005000-MT-PT(kW)h-MT(Nm)nT(r/min)03006009001200150018002100240027000.00.20.40.60.81.0h-PTinTMTPTi0nT0MT0PT0i1nT1MT1PT1i*nT*MT*PT*iMnTMMTMPTMimaxnTmaxMTmaxPTmax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1.扩大了发动机工作的范围。同时，大大提高了发动机可以稳定工作的转速范围。三、发动机串联液力变矩器后特点2.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。§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jP：表示涡轮轴平均输出功率PTP与发动机额定功率Pe的比值TPPePPj单位燃料消耗量参数jge：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ePgeeNggj起动转矩MT0：表示车辆起动、加速和克服重负荷的能力液力变矩器高效范围内涡轮转速工作范围21TnTndn液力变矩器高效工作范围，涡轮输出转矩变化范围12TMTMdM-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二、理想的共同工作输入特性nBMi0i1i*i2iMimaxMe提高功率利用率，保证较高平均车速2.低速比工况的负荷抛物线,通过发动机最大转矩点附近nBMi0i1i*i2iMimaxMe零速或低速获得最大输出转矩二、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nBMi0i1i*i2iMimaxMege燃油经济性好二、理想的共同工作输入特性三、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。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。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。四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素25BBBnDgMBD)(BeBnfMqi1.3.2.透穿性四、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①正透穿四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素BMBMBMBMnBMi0i0i0i0i0i*i*i*i*i*imax②负透穿四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素BMBMBMBMnBMi0i0i0i0i0i*i*i*i*i*imaxi0imaxi*③混合透穿四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素MMMMnBMi0iiiihimax④不透穿四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素imaxnBMMenBMMenBMMenBMnBMei0i0i0i0i0~负透穿正透穿不透穿PTGTnBMBnTT1nTnT2nTmaxnT1nTnT2nTmaxnT1nTnT2nTmaxnPGTnBMBnTPGnBBnTBeBeneneneNnminnNnminnNnminn0i*imaxi2i1i1～maxi0i*imaxi2i1ihKhKhKKKKhhmaxhmaxhmaxhhi*i2i1iOi*i2i1ii*i2i1iBBBBBB***MMTTTMBTTTBPMGnM-BTTTBPMGnM-BTTTBPMGnM-MMBeMMMT-MT-MT-OOOOOOOO四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素nBMei0imaxMnBMei0imaxM'''DD2.循环圆有效直径nBMinBMi*nBMnBMnBMimax1qi1qi1qi3.发动机到变矩器的传动比i0四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素五、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。5*2ejBBMDgnejeBeB5*2BBMiDgnh若发动机和变矩器之间有传动箱六、匹配实例0.00.20.40.60.81.00.00.51.01.52.02.53.00.00.20.40.60.81.002468100.00.20.40.60.81.0KλX106ηK传动比iλη1.变矩器原始特性iK×106h02.543.050.000.3871.772.770.690.4351.692.710.730.5101.552.620.790.5951.382.520.820.6411.302.450.830.7001.202.340.840.7571.092.220.830.7841.042.130.810.8051.002.040.810.8531.001.620.850.9011.011.120.910.9461.030.620.972.发动机净外特性(最大净功率580kW)3.D=400mm变矩器和发动机匹配前传动比对共同工作输入特性的影响原匹配前传动iq=0.6684无前传动前传动比对共同工作输出特性的影响有效直径D对共同工作输入特性的影响D=400mmD=450mmD=500mm原匹配有效直径D对共同工作输出特性的影响m4.0D3kg/m860一已知发动机净转矩特性（见表1）和液力变矩器原始特性（见表2），发动机至液力变矩器泵轮为两级齿轮传动，传动比为0.67，效率为0.95。液力变矩器有效圆直径，工作液体密度为一。试求发动机和变矩器共同工作输入特性和输出特性。•表1发动机净转矩特性ne(r/min)Te(Nm)8002513.39002657.91000278011002879.612002956.813003011.414003043.615003053.316003040.517003005.218002947.419002867.220002764.421002639.222002491.525000iKh02.543.050.000.3871.772.770.690.4351.692