发动机与液力变矩器匹配工作点算法研究

　　引言

　　研究发动机与液力变矩器的共同工作,就是研究共同工作的输入特性,共同工作的范围、稳定性以及共同工作的输出特性。发动机与液力变矩器共同工作特性分析的关键是求解两者的共同工作点,是分析发动机与液力变矩器共同工作输出特性的基础,进而是液力传动车辆动力传动系统优化匹配计算的关键。确定共同工作点,就是在一定工况下(变速比i一定),求解发动机净转矩特性曲线与液力变矩器泵轮负荷抛物线的交点。常用的方法有:几何近似算法、解析算法、优化算法、加速算法等[1~3]。以上算法比较复杂,且发动机的转矩净外特性常采用二次拟合,这样的拟合精度较低,而发动机与液力变矩器共同工作点的求解精度取决于两方面:发动机净外特性的拟合精度和算法的精度。为了提高求解精度,发动机的净外特性采用高次拟合。在分析比较以往算法优缺点的基础上,提出求解发动机与液力变矩器共同工作点的N分法、直接求根法,并引入求解多项式实根的常用而有效的牛顿法。

　　1　共同工作输入特性

　　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处于不同变速比i的情况下,与发动机共同工作的转矩和转速的变化特性[4]。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。

　　1·1　发动机净转矩特性曲线拟合

　　在研究发动机与液力变矩器的共同工作时,需要知道传至液力变矩器泵轮的净转矩外特性。发动机净转矩外特性曲线通常是以二次多项式表示,但这样的拟合精度较低,所以本文采用高次拟合(4~6次),以避免最小二乘法参数拟合过程中出现不稳定解,除了增加试验数据点之外,一般限定多项式的方次为5~7。图1是某发动机净转矩特性分别采用二次拟合和六次拟合的结果,从图可以看出六次拟合比二次拟合更接近实测点。

　　1·2　液力变矩器泵轮负荷抛物线

　　变矩器属叶片式流体机械,由相似理论可以得出液力变矩器施加于发动机的负荷性能完全由泵轮的转矩变化特性决定[5],即

　　MB=λBρgn2BD5(1)

　　式中　MB———泵轮的转矩,N·m

　　λB———泵轮转矩系数,1/((r/min)²·m)

　　ρ———液力变矩器工作油的密度,kg/m³

　　g———重力加速度,m/s²

　　D———液力变矩器有效工作直径,m

　　nB———泵轮转速,r/mim

　　对一系列几何相似的变矩器,当工况相同(变速比i一定)时,则有相同的λB。因此当工况相同时液力变矩器负荷曲线为随泵轮转速变化的抛物线,即二次多项式。对可透穿性液力变矩器而言,当速比i不同时,λB不同,可见可透穿性液力变矩器泵轮负荷特性为一族抛物线。