液力变矩器与发动机的匹配及尺寸选择汽车流体传动与控制

汽车与工程机械中的液力变矩器一般都安装在发动机之后，与发动机紧密配合。因此，动力装置的输出特性既不是发动机特性也不是变矩器特性，而是某种联合特性。在此情况下，可把发动机特性和变矩器特性分别视为机组的内特性，而把发动机与变矩器的共同工作特性视为机组的外特性（输出特性）。

实践证明，一台性能良好的发动机和一台性能良好的变矩器联合工作，如果匹配不合适，其共同工作特性并不一定好。要研究二者匹配是否合适，必须从共同工作特性是否符合工作要求开始。

1.发动机与变矩器的匹配

发动机与变矩器共同工作的基本公式是：M_B=M_e和n_B=n_e。其中，M_B和n_B分别为变矩器的转矩和转速；M_e和n_e分别为发动机的转矩和转速。

将发动机转矩曲线和变矩器输入特性曲线画在一起，它们的交点即为发动机与变矩器的共同工作工况点。是否匹配，就看这个交点的位置如何，有两个点认为是最佳匹配，一个是最大功率工况点（如图14-13中的E点）；一个是最高效率工况点（如图14-13中的B点）。如果匹配得不好，或者根本不匹配（没有交点），增大有效直径D，交点向左移；减小有效直径D，交点向右移。

这个共同工作工况点视变矩器的透穿性和既定发动机的供油情况不同而变化。对于两个具有相同的有效直径D、效率曲线η与变矩系数K的变矩器，如果其透穿性不同（一个是不透，另一个是正可透），其泵轮的转矩M_B与发动机在不同供油情况下转矩特性曲线M_e的交点的情况也不会相同。图中的M_e实线表示发动机在全供油时的转矩特性，点划线表示部分供油时的转矩特性，M_B实线为不透性变矩器的泵轮转矩，虚线为正透性变矩器的泵轮转矩。

根据公式M_B=λ_Bγn²_BD⁵=cn²_B（c=λ_BγD⁵=常数），可以算出在不同的n_B下泵轮的转矩M_B。对于不透性变矩器来说，由于在任何传动比i时其λ_B都不变，所以它只有一条负载抛物线M_B（实线），它与发动机全供油时的转矩M_e实线只交于一个B点，即此时它们只有一个共同工作工况点。

对于可透性变矩器，由于λ_B是随i的不同而改变的，即每个i有一个对应的λ_B。于是根据不同的i值就可以绘出一束抛物线。发动机与变矩器的共同工作工况点由这束抛物线束来确定。在发动机全供油情况下，它在D～E之间。

图14-13 发动机与变矩器的联合输入特性

对于正透性的变矩器，i=0时的起动抛物线在最左边，此抛物线随i的增大而向右移动，如图14-13所示。

对于负透性的变矩器，i=0时的起动抛物线在最右边，随i的增加而向左移动，情况正好与图示的相反。(www.xing528.com)

比较两种变矩器，可透性比不透性有下列优点。

1）可透性变矩器与发动机共同工作，可得到较大的涡轮转速变化范围，从而相应地提高车辆速度。

2）扩大了高效率区域，提高车辆在低速和高速行驶时的经济性。

3）提高了涡轮转矩M_T，增大了牵引力，改善了动力性能。

2.发动机和变矩器共同工作的联合输出特性

图14-14所示为联台输出特性曲线，所谓联合输出特性是指，涡轮转矩M_T、泵轮转矩M_B、泵轮转速n_B和效率η对涡轮转速n_T的关系。它与变矩器的单独输出特性基本相似，所不同的只是此时的M_B与计算M_T的依据（按M_T=KM_B）应是联合输入特性中所查得的共同工作工况点（即图14-13中两转矩曲线的交点）。

3.变矩器的尺寸选择

对于工程机械来说，可根据既定发动机的功率、转矩和转速、主机的工作要求及其传动系与行走系的情况等，对照国家系列产品中所列变矩器的各种性能进行选择。选择变矩器主要有两个方面，一个是类型，也就是特性；一个是尺寸。然后作出联合输出特性，以此来校核变矩器尺寸是否符合要求。通过共同工作联合输出特性的分析，可以确认发动机与变矩器的匹配是否合适。

图14-14 发动机与变矩器的联合输出特性