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发动机与液力变矩器共同工作点的加速算法

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发动机与液力变矩器共同工作点的加速算法商高高,何　仁(江苏理工大学汽车学院,江苏镇江　212013)摘要:正确确定发动机与液力变矩器的共同工作点是液力传动车辆动力系统优化匹配计算的基础,为此提出了旨在简化运算步骤、提高运算速度、确保运算精度的求解共同工作点的加速算法,用MA TLAB语言编制了相应的程序,并进行了实例计算和分析。

关键词:发动机;液力变矩器;共同工作点;加速算法;程序中图分类号:U463122 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2000)05-0016-02Accelerative C alculating Method on the Cooperating Point ofE ngine and H ydraulic Torque ConverterSHAN G G ao-gao,HE Ren(Jiangsu University of Science Technology,Jiangsu Zhenjiang,212013,China)Abstract:Accurate calculation of cooperating point of engine and hydraulic torque converter is the essential to match hydrodynamic transmission vehicle power system.For the purpose of effective calculation,it puts forwards an accelerative method.K ey w ords:Engine;Hydraulic Torque Converter;Cooperating Point;Accelerative Calculating Method;Program 发动机与液力变矩器共同工作点的确定是液力传动车辆动力传动系统优化匹配计算的关键,是计算发动机与液力变矩器共同工作输出特性的基础。

确定共同工作点,就是在一定工况下,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。

目前采用的方法有:几何近似算法[1]、解析算法[2]和优化算法[3]。

几何近似算法:假设在发动机的某两个离散点n e(i-1)和n e(i+1)之间,发动机的净转矩M ej特性曲线和变矩器泵轮转矩M B特性曲线都近似于直线,则在共同工作点与其前后两个离散点相对应的两个特性曲线上4个点,形成了两个对顶角相等的相似三角形,由此可求出两相似三角形的对顶点,即为共同工作点。

解析法:联立发动机净转矩特性曲线方程(包括发动机外特性曲线段与调速特性直线段)和液力变矩器泵轮负荷抛物线方程,由解析法求解对应的两个交点,并判断何为发动机与液力变矩器的实际共同工作点。

设发动机净转矩特性曲线为f1(x),液力变矩器泵轮负荷抛物线为f2(x),则其交点即共同工作点(如图1中代表各工况的A0,A1,A2,……诸点)为方程f1(x)=f2(x)的根。

优化算法:令F(x)=[f1(x)-f2(x)]2,方程的根就化为求取F(x)最小值的x。

这样就可以采用一维优化的方法进行计算。

事实上,求解发动机与液力变矩器共同工作点可归结为求一个一元多次方程在[n emin,n e max]区间上的根的问题。

在上述诸算法中,解析法和优化算法计算精确,而几何近似算法存在一定的误差。

此外,优化算法的结果具有唯一性,无须进行实际共同工作点的判断。

发动机与液力变矩器共同工作点的算法选择决定了液力传动车辆基本性能模拟计算和动力传动系统优化匹配计算的精度和速度。

在分析比较上述诸算法特别是优化算法优缺点的基础上,作者提出了发动机与液力变矩器共同工作点的加速算法,用于发动机与液力变矩器的匹配研究。

1　加速算法111　算法分析考虑到共同工作点的计算是在[n emin,n e max]区间上求解,对于不同的工况,n不同;每一种工况,都必须从区间[n e min,n e max]开始重新计算。

如果能够依据上一工况的计算,缩小下一个要计算的工况的计算区间,就能够实现加速计算。

由于液力变矩器泵轮负荷特性抛物线方程为M B=ρgλB n2B D5(1)式中:ρ为液力变矩器工作油的密度;g为重力加速度;D 为液力变矩器有效工作直径;λB为液力变矩器泵轮转矩系数;n B为液力变矩器泵轮转速。

对于特定的液力变矩器来说,ρ、g、D均为常数;在工收稿日期:2000-03-08;修订日期:2000-06-05基金项目:江苏省青年科学基金资助项目(BQ96014)作者简介:商高高(1962-),男,湖北武汉人,江苏理工大学工程师,学士,主要研究领域为汽车设计与测试。

612000年9月　机械设计与制造工程　第29卷　第5期况一定的条件下,λB 为常数,故液力变矩器泵轮负荷特性抛物线方程可表示为M B =Cn 2B ,式中C =g ρD 5λB ,亦为常量。

当工况不同时,C 不同;一个液力变矩器可得一组泵轮负荷抛物线。

现假定:表示两个工况的C 分别为C 1和C 2,且C 1>C 2,对应的负荷转矩分别为M B 1和M B 2。

当M B 1=M B 2时,则C 1n 2B 1=C 2n 2B 2,即C 1C 2=(n B 2n B 1)2。

由C 1>C 2知:n B 2n B 12>1,即n B 2n B 1>1表明在工况C 1时的转速n B 1比工况C 2时的转速n B 2低。

由于抛物线方程系数的大小决定了函数变化的快慢,系数越大,函数变化越快,曲线越陡。

对一定的液力变矩器而言,抛物线方程式(1)中的系数只取决于λB ,λB 越大,曲线越陡,它与发动机净转矩特性曲线的交点越向左移,所以就泵轮转矩系数不同的两条负荷特性抛物线与发动机净转矩特性曲线的两个交点而言,泵轮转矩系数大的负荷特性抛物线与发动机净转矩特性曲线的交点对应的转速小,更靠向图1的左端。

因此我们在进行计算时,可根据泵轮转矩系数的大小,对液力变矩器的原始数据进行排序,然后进行计算。

计算中先计算出泵轮转矩系数大的工况的共同工作点,然后以此点为区间的左端点,每计算一个工况,区间的左端点就向右移动一些,这样就缩小了下一个要计算工况的计算区间,从而实现了加速计算的目的。

图1　发动机与液力变矩器共同工作输入特性曲线112　算法程序及框图根据上述分析,作者采用MA TLAB 语言编写了相应的图2　用MA TLAB 语言实现加速算法的程序框图计算程序,并将其作为一个独立的模块,与发动机和液力变矩器共同工作输出特性程序连接,从而为快速完成液力传动车辆的动力性、燃料经济性模拟计算提供了基础。

该模块程序框图如图2所示。

113　实例计算以某一型号的发动机和某型液力变矩器的数据为例,分别使用优化算法和加速算法进行计算,并检查计算时间,发现加速算法比普通优化算法快1倍以上,尤其是在数据点较多时效果更加明显;而且精度亦能够较好地满足要求。

有关原始数据和计算结果见表1,由所编程序模块直接生成的共同工作输出特性如图3所示。

2　结　论本文分析讨论了发动机与液力变矩器共同工作点计算的几种方法,提出了加速算法。

利用加速算法缩小了共同工作点的计算区间,加快了运算速度,不仅为发动机与液力变矩器共同工作区域的计算奠定了基础,而且为发动机与液力变矩器的最优匹配计算提供了快捷的途径,并能较好地满足计算精度的要求。

表1　优化算法与加速算法结果对比原始特性优化算法加速算法iρλB ×104n BM Bn BM B035100221212465311236221212465311236011033140221616905081990221616905081990012034141221318815231053221318815231053013035130221114165351388221114165351388013493510922111997532148222111997532148201377341772212188252810492212188252810490140534152221315755241581221315755241581014293415222131575524158122131575525158101453341612213132652518302213132652518300147834173221219935271494221219935271494015035101221212185311375221212185311375015535157221016715391119221016715391119016023611422091100546198022091100546198001614361282208171554819082208171554819080165435130221114165351388221114165351388017053410922141769518160522141769518160501803115422211901482190722211901482190701849301092225199746214072225199746214070190281342230198043714662230198043714660192727172223217564281577223217564281577019542617122351661414103622351660414103601995251292239177039314672239177039314671105719134225713193051629225713193051629111238190228914741441682228914741441682(下转第20页)71・设计与研究・ 商高高　何　仁　发动机与液力变矩器共同工作点的加速算法求各人员之间注重彼此的并行交互,变传统的串行处理过程为对零件设计信息共享、协同处理过程。

协同工作小组改串行设计中的“问题纠正”工作目标为协同设计的“问题避免”和“问题预防”工作目标。

工作小组有两种功能:(1)作为各设计阶段的任务单,可以由主任设计师和部件设计师分别下达。

图纸设计者在利用工作小组建立图纸卡片时,系统自动将对应的工作小组卡片的相关信息输入到图纸设计卡片中去。

(2)在产品开发的4个阶段之间,作为协同工作小组由主任设计师建立。

工作小组各成员根据工作需要在不同时刻分别插入不同的设计阶段中,对已进行的设计发表意见并作出评价。

工作小组为动态管理,当任务出现时新的工作小组被建立,随着任务的完成,小组被解散。

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液力变矩器及其与发动机共同工作的性能PPT精品课件

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多模光纤和单模光纤
根据使用的光源和传输模式，光纤可分为多模光纤和单模光纤。
多模光纤采用发光二极管产生可见光作为光源，定向性较差。当光纤 芯线的直径比光波波长大很多时，由于光束进入芯线中的角度不同传 播路径也不同，这时光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播。 多模光纤的传输距离一般在2km以内。
信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式，为传输二进制代 码的数据，必须将它们用模拟或数字信号编码的方式表示。
数据通信:
是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码 0、1比特序列的模拟或数字信号的过程。
五、信道复用技术
信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同的 信道上，共享信道资源。
四种信道复用方式：频分复用FDM、时分复用 TDM、(波分复用WDM和码分复用)。
一条传输线路 传输多路信号 多路复用器
多路复用器
计算机
计算机
2. 数据通信系统基本结构
数据通信系统的基本通信模型：产生和发送信息的一端 叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源与信宿通过通信 线路进行通信，在数据通信系统中，也将通信线路称为 信道；
第四章液力变矩器及其与发动机 共同工作的性能
§4-1液力变矩器的特性 §4-2液力变矩器与发动机共同工作的输入
输出特性 §4-3液力变矩器与发动机的合理匹配
液力传动的主要特点是： 自动适应性 防振隔振作用 良好的起动性 限矩保护性 简化操纵、提高舒适性 变矩器效率低
§4-1液力变矩器的特性
ATDM就是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给它。当用 户暂停发送数据时，则不给它分配时隙。电路的空闲时隙可用于其他用 户的数据传输 。
在所有的数据帧中，除最后一个帧外，其他所有帧均不会出现空闲的时 隙，从而提高了资源的利用率，也提高了传输速率。
发动机与液力变矩器的合理匹配研究

发动机与液力变矩器的合理匹配研究

区域治理综合信息发动机与液力变矩器的合理匹配研究杨小龙 任丽杰西安双特智能传动有限公司，陕西西安 710119摘要：液力传动具有自动适应性、操作便利等优势，现已得到了十分广泛的应用。

而液力变矩器与发动机的合理匹配是液力传动中的重要内容。

相关人员在研究液力变矩器与发动机匹配的过程中，不仅要注重两者之间的共同点，变矩器与发动机的合理匹配，还应该重视合理匹配的途径。

基于此，文章介绍了液力变矩器的选型要求，分析了发动机与液力变矩器匹配方式，并对发动机与液力变矩器的合理匹配进行了研究。

关键词：发动机；液力变矩器；合理匹配通常情况下，工程机械的传动是液力传动，能够有效地提高生产率，且具有一定的自适应性，在外载荷突然增大的情况下，会自动增大牵引力，以有效地克服增大的外载荷，自动降低行驶速度，避免外载荷的自动增加，甚至突然增加而使发动机熄火。

除此之外，液力传动的介质是液体能吸收并消除发动机和外载荷的振动和冲击，从而提高发动机和机体的使用寿命。

因此，相关人员应该重视液力变矩器的选型及与发动机的合理匹配。

一、液力变矩器的选型要求通常情况下，工程机械的负荷比较大，工作环境相对恶劣，行驶速度比较低，且散热条件差，这就导致发动机热负荷较大，发动机的使用功率需要降低10％-20％使用。

工程机械的性能和发动机功率的要求主要体现在以下方面：第一，液力变矩器和发动机共同作用的情况下，在全负荷下发动机需要较大的功率输出，以满足较大的牵引特性要求；第二，根据爬坡性能的要求，液力变矩器失速变矩应该大些，一般是3到3.6，以减少变速箱的排挡数；第三，液力变矩器高效范围宽，在工程机械作业情况下，要求变矩器在低速和高速工况下运转，有利于提高发动机的经济性，一般变矩器允许的最低效率是75％；第四，为了充分利用发动机的功率，液力变矩器应具有一定的透穿度，这样在启动和低速行驶时能获得较大的牵引力，高速行驶时能充分利用发动机的功率，提高平均速度，有效地改善加速性和牵引性。

液力变矩器匹配分析方法

液力变矩器匹配分析方法

液力变矩器匹配分析方法摘要：发动机与自动液力变矩器配合后，可以看做是一个新的动力源，其配合程度，直接影响车辆动力经济性能。

本文针对平原和高原两个环境下，发动机不同表现情况下，发动机特性对液力变矩器进行匹配分析作出了总结。

本文适合用于以内燃机（汽油或柴油）为动力装置的 M1 类和 N1 类车辆。

关键词：平原工况；高原工况；输入特性曲线；输出特性曲线1术语和定义下列术语和定义适用于本文。

转速比 i speed ratio：液力变矩器涡轮转速 nW 与泵轮转速 nB 之比。

变矩比 K torque ratio：液力变矩器涡轮转矩TW 与泵轮转矩TB 之比。

转矩系数 torque factor：液力变矩器转矩T 与其几何参数（有效直径 D）、油液密度及转速 n 的关系。

传动效率transmissionefficiency：液力变矩器输出功率 PW 与输入功率 PB 之比。

原始特性 primary characteristic：液力变矩器的变矩比 K 、传动效率及转矩系数随转速比 i 变化的特性。

2液力变矩器匹配分析2.1发动机与液力变矩器匹配要求1）液力变矩器平原工况符合匹配原则；a)为使车辆在起步时获得最大扭矩，液力变矩器起步工况的负荷抛物线应在发动机最大净扭矩点附近；b)为使车辆具有良好的动力性，要求液力变矩器在整个工作范围内能充分利用发动机的功率，液力变矩器最高效率工况处于发动机额定功率点附近；c)为使车辆具有良好的燃油经济性，这就要求液力变矩器与发动机共同作用范围处于发动机最低燃油消耗率附近。

2）高原工况下，车辆能够正常行驶： a)车辆满载时，在高原干砂路面25%坡度道路上能正常行驶。

b)车辆在原地打转向起步工况，能正常起步。

c)发动机失速点必须大于涡轮增压器开始工作点（一般不小于2000rpm）。

2.2发动机与液力变矩器共同工作特性2.2.1资料输入——发动机参数输入表a)发动机万有特性数据；b)发动机高原工况外特性数据；——液力变矩器特性数据表；——整车参数输入表——液力助力转向泵功率消耗图2.2.2绘制输入特性曲线1)将发动机平原转矩外特性和高原转矩外特性分别乘以85%，然后画出发动机特性图；2)在液力变矩器的原始特性曲线上，选取特征工况（起步工况转速i0=0；效率大于75%的高效区宽度端转速比i1=0.58、i2=0.9；偶合工况转速比iM=0.85；最大转矩工况imax=0.6。

发动机与液力变矩器的共同工作

发动机与液力变矩器的共同工作


发动机与液力变矩器共同工作时的输入特性曲线
五、发动机与液力变矩器共同工作的输出特性
共同工作的输出特性，是指发动机与液力变矩器共同工作时，输出扭 矩MT、输出功率NT、每小时燃料消耗量GT和比燃料消耗量ge，以及发动机 、输出功率N 、每小时燃料消耗量G 和比燃料消耗量g （泵轮）转速n 与涡轮轴转速n （泵轮）转速nB与涡轮轴转速nT之间的关系。发动机与液力变矩器共同工作 的输出特性，是根据发动机与液力变矩器共同工作的输入特性计算而得到的。 发动机与液力变矩器共同工作的输出特性，是评价发动机与液力变矩器匹配 的重要特性。其计算和绘制过程如下： 1. 获得液力变矩器的原始特性以及发动机与液力变矩器共同工作的 输入特性。 2. 根据共同工作的输入特性，确定在不同转速比i时，液力变矩器负 根据共同工作的输入特性，确定在不同转速比i 荷抛物线与发动机扭矩外特性相交点的扭矩M 和转速n 荷抛物线与发动机扭矩外特性相交点的扭矩MB和转速nB。 作输出特性时，一般和作输入特性时相同，选择i 作输出特性时，一般和作输入特性时相同，选择i0、i1、i2、i*、iM和 imax等有代表性的工况，但为了作图准确，也可以多选一些与作输入特性相 应的i 应的i值。 为了在输出特性上表示出燃料消耗的经济性，需要根据不同i时所得到 为了在输出特性上表示出燃料消耗的经济性，需要根据不同i 的交点的n 值，由发动机的外特性上，确定对应的每小时燃料消耗量G 的交点的nB值，由发动机的外特性上，确定对应的每小时燃料消耗量GT或比 燃料消耗量g 燃料消耗量ge。
在研究发动机与液力变矩器的共同工作时，需要知道输至液力变矩器 泵轮的功率外特性和扭矩外特性，由于发动机在驱动液力变矩器之前，尚需驱 动一系列辅助设备。因此，需要得到扣除辅助设备消耗的功率后的净功率和净 扭矩特性。 辅助设备消耗的功率一般包括：驱动发动机的风扇、发电机、空气压 缩机消耗的功率，以及损失于发动机进气的空气滤清器和排气消音器中的功率。 如果不能得到各辅助件的实际功率消耗值，则可以按照各类车辆实际统计值或 经验值，由发动机功率和扭矩扣除一定比例值，一般为10～15﹪ 经验值，由发动机功率和扭矩扣除一定比例值，一般为10～15﹪。 此外，在工程机械上发动机还需驱动另一些附件，如液力变矩器供油 系统的油泵、液压转向用的油泵以及工作机构的液压驱动油泵。 因此，实际输至液力变矩器泵轮的净功率N 和净扭矩M 因此，实际输至液力变矩器泵轮的净功率Nfj和净扭矩Mfj应为 Nfj＝Nf－Nfs－NBs＝f（nf） Mfj＝Mf－Mfs－MBs＝f（nf） 式中 Nfs和Mfs—发动机本身附件消耗的功率和扭矩； NBs和MBs—驱动工程机械各种辅助油泵损失的功率和扭矩。