基于MATLAB的发动机与液力变矩器的匹配分析

　　引言

　　由于液力变矩器具有良好的自适应性， 能改善车辆的起步性能、操纵性能等，故在工程机械、高级轿车和船舶上应用广泛。 发动机与液力变矩器合理匹配是液力传动车辆传动系中主要问题之一，当发动机与液力变矩器组合后，可视为一种新的动力装置，具有新的性能特性，其输出特性的好坏对整机的动力性和经济性有很大的影响。

　　1 匹配计算过程

　　1.1 发动机的净外特性

　　目前，在运输车辆和工程机械中，广泛采用各种柴油机与汽油机作为动力装置， 这些发动机的性能，通常用速度特性来表示。发动机的速度特性是指发动机的功率 Nf、扭矩 Mf、 每小时燃料消耗量 GT或比燃料消耗量 ge随发动机转速nf变化的关系。

　　发动机的净外特性是指发动机实际输至泵轮轴的功率和扭矩。 所以应扣除各辅助设备消耗的功率和扭矩， 如果得不到各辅助设备的实际的功率消耗值， 则可以按各类车辆实际统计值或经验值，由发动机功率和扭矩扣去一定的比例值，一般为10%～15%，即得净外特性。

　　1.2 液力变矩器的原始特性

　　表示液力变矩器性能， 最常用的就是原始特性。 原始特性能够确切地表示一系列不同转速、不同尺寸而几何相似的液力变矩器的基本性能。 而且，根据原始特性，可以通过计算，获得这一系列中的任意一个变矩器的外特性或通用特性。 原始特性是指扭矩系数λ_B、变矩比K、效率η 随转速比i 变化的关系。

　　1.3 共同工作的输入特性

　　发动机与液力变矩器结合时，只有在转速和扭矩相等时，才能稳定的共同工作。

式中M_{f j}，n_f———发动机的扭矩和转速;

　　M_B、n_B———液力变矩器泵轮的扭矩和转速。

　　发动机与液力变矩器共同工作的输入计算，其本质就是求解发动机净扭矩特性与泵轮负载抛物线的一系列交点，如图1 所示，即泵轮转速和对应的泵轮扭矩。

　　发动机与液力变矩器共同工作时， 应满足以下条件：

　　(1) 在共同工作的范围内，应充分利用发动机的最大有效功率。

　　(2) 共同工作范围应处于发动机比燃油消耗量的最低处，以使车辆具有良好的经济性。

　　(3) 低转速比的负载抛物线，应通过发动机的最大扭矩附近，以使起步扭矩最大。

　　1.4 共同工作的输出特性

　　发动机与液力变矩器共同工作的输出特性，是指液力变矩器输出轴上的扭矩M_T， 功率N_T，发动机耗油量G_T和比耗油量g_e，以及发动机转速nf随输出轴(涡轮轴)转速n_T变化的曲线。