工程车辆柴油机与液力变矩器的功率匹配及优化分析

关春光

摘要：目前，工程车辆通常采用柴油机为动力源的液力传动，柴油机与液力变矩器的合理匹配对各自性能的发挥有着重要的影响。

关键词：工程车辆 匹配 优化

4.2 最高平均牵引功率原则

如果变矩器涡轮的转矩MT的概率密度函数为p（MT），则可以按照以下步骤确定变矩器的有效直径D：

（1）预定变矩器的有效直径D，作其与柴油机共同工作的输出特性，并得出涡轮的功率NT与涡轮转矩MT的函数关系；

NT=NT（MT）

（2）按照下式计算涡轮的平均输出功率

（3）按照最优化理论，调整变矩器的有效直径D，以 最大为目标函数，求得最优的变矩器有效直径D。

5 柴油机与变矩器的匹配优化

上述匹配原则都是以充分发挥柴油机的功率为着眼点提出的，在机器实际工作中，柴油机一方面驱动液力变矩器为行走装置提供动力，另一方面驱动液压油泵为工作装置提供动力以及为转向和变速操作提供动力。如何进行匹配优化，合理分配功率必须要考虑的问题。

当装载机处于运输工况时，匹配净转矩M3为柴油机外特性转矩Me减去变速油泵满载、转向油泵和工作装置油泵空载转矩，如图（6）。即：

H为柴油机额定工作点，A2为柴油机全功率匹配额定工作点。过A2作液力变矩器i=i*时的负荷抛物线A1A2，可求得液力变矩器的有效直径D1。

此时，柴油机在额定点工作并发出最大功率，变矩器效率最高，装载机动力性最佳，经济性也较好。但当装载机满载铲掘作业时，柴油机的净转矩特性曲线变为M4，它们的交点为A1，可以看出此时A1点远远偏离理想工作点，此时装载机的动力性比较差，造成行走速度低，工作装置动作缓慢。

同理，如果用装载机处于铲掘工况的净转矩M4进行匹配，当装载机处于运输工况时，因为实际工作点偏离理想工作点，装载机的动力性比较差。

上述两种匹配方法得到的变矩器有效直径为两个极限值，理想的有效直径D的范围应该在两者之间，即：D1>D>D2。进行匹配优化时，应首先把液力变矩器的有效直径作为设计变量，建立以功率为目标的发动机与液力变矩器功率匹配优化函数f（x），分析确定约束条件后，对目标函数进行优化，得到液力变矩器有效直径的优化值，进而得出优化后发动机与液力变矩器共同工作的输入输出特性。从而找到最优的匹配点，使柴油机与液力变矩器的匹配更加合理。

6 结论

本文分析了几种柴油机与变矩器的合理匹配和优化的原则，由于在实际工作中，工程车辆的作业工况很复杂，如何对柴油机和变矩器进行合理匹配，还要根据实际情况具体分析，甚至可以以整车的传动系统为目标进行匹配分析研究，以期能最大限度地发挥出各传动部件的性能，并获得良好的整机工作性能。