浅谈柴油机与液力变矩器的匹配

　　1 前言

　　作为工程机械的主要动力，柴油机存在扭矩适应系数较小、难以适应工程机械外载荷频繁变化要求的问题;或长时间在负荷不足的工况下工作，降低柴油机的使用效率。正因为有上述不足，除部分主要依靠液压系统工作的工程机械以外，几乎所有的工程机械上都是采用柴油机+变矩器的形式，此种动力系统模式可以较好地提高工程机械的自适应性，以及可以防止发动机失速、减少振动与冲击、减少换档次数等。但是液力变矩器与柴油机的匹配是否合理对其各自性能的发挥及工程机械的整机性能均具有重要的影响，所以本文将就柴油机与液力变矩器的合理匹配作简要分析。

　　2 柴油机和液力变矩器特性曲线

　　2.1 柴油机和液力变矩器特性曲线

　　柴油机的特性曲线主要是指柴油机油门处于最大位置时的速度特性曲线，即外特性曲线，如图1所示。图中AB段为柴油机的外特性曲线，BC段为柴油机的调速特性曲线。

　　液力变矩器的原始特性反映泵轮转矩系数λ_B、效率η、变矩系数K随转速比i的变化规律，即λ_B=λ_B(i)、η=η(i)、K=K(i)(如图2)。液力变矩器的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^[1]。

　　液力变矩器的输入特性反映不同转速比时，泵轮转矩t_B随泵轮转速n_B的变化规律，即t_B=t_B(n_B)，其关系式为

　　2.2 柴油机与液力变矩器共同工作的输入特性

　　按照式(1)绘制的一组负荷抛物线T_B=T_B(n_B)与发动机外特性曲线置于同一坐标系中，便获得了柴油机和液力变矩器共同工作的输入特性曲线，如图3所示。

　　3 柴油机与液力变矩器的匹配

　　3.1 柴油机与液力变矩器匹配方法

　　柴油机与液力变矩器的匹配可采用全功率匹配，即指变矩器的最大效率η*对应的抛物线i*经过外特性最大功率点，即柴油机的标定点(如图4， E点)^[2]。此种匹配方式可以充分利用发动机的功率，提高作业效率和整车的经济性。全功率匹配适用于整车液压工作装置消耗功率较小并且不经常与变矩器共同工作的工程机械，如推土机。推土机的液压泵功率较小，仅驱动推板的上下运动，消耗功率一般为柴油机净功率的10%。

　　也可采用部分功率匹配，指变矩器的最大效率η*对应的抛物线i*经过部分功率特性曲线上最大功率点的匹配(如图4，D点)^[2]，此种匹配方式适用于整车液压工作装置消耗功率较大且经常与变矩器共同工作的工程机械。装载机的液压系统工作时消耗的功率约为柴油机净功率的40%~60%，且装载机的每个工作循环液压系统都需要与变矩器一起共同工作，为了兼顾装载机的牵引和联合作业2种工况的要求，装载机应该选用部分功率匹配的方式。