工程車輛柴油機(jī)與液力變矩器的功率匹配及優(yōu)化分析

關(guān)春光

摘要：目前，工程車輛通常采用柴油機(jī)為動力源的液力傳動，柴油機(jī)與液力變矩器的合理匹配對各自性能的發(fā)揮有著重要的影響。

關(guān)鍵詞：工程車輛 匹配 優(yōu)化

4.2 最高平均牽引功率原則

如果變矩器渦輪的轉(zhuǎn)矩MT的概率密度函數(shù)為p（MT），則可以按照以下步驟確定變矩器的有效直徑D：

（1）預(yù)定變矩器的有效直徑D，作其與柴油機(jī)共同工作的輸出特性，并得出渦輪的功率NT與渦輪轉(zhuǎn)矩MT的函數(shù)關(guān)系；

NT=NT（MT）

（2）按照下式計(jì)算渦輪的平均輸出功率

（3）按照最優(yōu)化理論，調(diào)整變矩器的有效直徑D，以 最大為目標(biāo)函數(shù)，求得最優(yōu)的變矩器有效直徑D。

5 柴油機(jī)與變矩器的匹配優(yōu)化

上述匹配原則都是以充分發(fā)揮柴油機(jī)的功率為著眼點(diǎn)提出的，在機(jī)器實(shí)際工作中，柴油機(jī)一方面驅(qū)動液力變矩器為行走裝置提供動力，另一方面驅(qū)動液壓油泵為工作裝置提供動力以及為轉(zhuǎn)向和變速操作提供動力。如何進(jìn)行匹配優(yōu)化，合理分配功率必須要考慮的問題。

當(dāng)裝載機(jī)處于運(yùn)輸工況時，匹配凈轉(zhuǎn)矩M3為柴油機(jī)外特性轉(zhuǎn)矩Me減去變速油泵滿載、轉(zhuǎn)向油泵和工作裝置油泵空載轉(zhuǎn)矩，如圖（6）。即：

H為柴油機(jī)額定工作點(diǎn)，A2為柴油機(jī)全功率匹配額定工作點(diǎn)。過A2作液力變矩器i=i*時的負(fù)荷拋物線A1A2，可求得液力變矩器的有效直徑D1。

此時，柴油機(jī)在額定點(diǎn)工作并發(fā)出最大功率，變矩器效率最高，裝載機(jī)動力性最佳，經(jīng)濟(jì)性也較好。但當(dāng)裝載機(jī)滿載鏟掘作業(yè)時，柴油機(jī)的凈轉(zhuǎn)矩特性曲線變?yōu)镸4，它們的交點(diǎn)為A1，可以看出此時A1點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離理想工作點(diǎn)，此時裝載機(jī)的動力性比較差，造成行走速度低，工作裝置動作緩慢。

同理，如果用裝載機(jī)處于鏟掘工況的凈轉(zhuǎn)矩M4進(jìn)行匹配，當(dāng)裝載機(jī)處于運(yùn)輸工況時，因?yàn)閷?shí)際工作點(diǎn)偏離理想工作點(diǎn)，裝載機(jī)的動力性比較差。

上述兩種匹配方法得到的變矩器有效直徑為兩個極限值，理想的有效直徑D的范圍應(yīng)該在兩者之間，即：D1>D>D2。進(jìn)行匹配優(yōu)化時，應(yīng)首先把液力變矩器的有效直徑作為設(shè)計(jì)變量，建立以功率為目標(biāo)的發(fā)動機(jī)與液力變矩器功率匹配優(yōu)化函數(shù)f（x），分析確定約束條件后，對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到液力變矩器有效直徑的優(yōu)化值，進(jìn)而得出優(yōu)化后發(fā)動機(jī)與液力變矩器共同工作的輸入輸出特性。從而找到最優(yōu)的匹配點(diǎn)，使柴油機(jī)與液力變矩器的匹配更加合理。

6 結(jié)論

本文分析了幾種柴油機(jī)與變矩器的合理匹配和優(yōu)化的原則，由于在實(shí)際工作中，工程車輛的作業(yè)工況很復(fù)雜，如何對柴油機(jī)和變矩器進(jìn)行合理匹配，還要根據(jù)實(shí)際情況具體分析，甚至可以以整車的傳動系統(tǒng)為目標(biāo)進(jìn)行匹配分析研究，以期能最大限度地發(fā)揮出各傳動部件的性能，并獲得良好的整機(jī)工作性能。