装载机发动机与液力变矩器功率匹配优化

文章编号：1671-8496(2003)04-0033-03装载机中的发动机与液力变矩器的匹配特性分析蒋 波 吕其惠(广东交通职业技术学院, 广东广州, 510650)摘要：根椐实际情况，结合功率利用与速度两方面的因素得出了装载机中的发动机与液力变矩器较完备的匹配方案。

关键词：液力变矩器 发动机 装载机 匹配中图分类号：TH243 文献标识码：A在公路施工特别是在高速公路施工中，由于装载机在路基工程的填挖、沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等方面具有作业速度快、效率高、操作轻便等优点，因而，装载机在国内外得到了迅速发展，并且成为公路建设中土石方施工机械的主要机种之一。

为了适应越来越多的大型工程建设发展的需要，装载机向大功率、大斗容量的方向发展。

在国内，柳州工程机械厂开发了ZL100型(斗容量5.4m 3)，临沂工程机械厂开发了ZL72B 型(斗容量6.1m 3)较大型装载机。

在国外，美国卡特匹勒公司开发了斗容量17.5m 3 ~30.4m 3，功率达到1000Kw 的大型装载机。

同时，为了适应市政建设、城市环境和小型工地施工的需要，小型装载机也得到了较大的发展，例如日本东洋运搬株式会社生产的“310”型小型装载机，斗容量仅为0.11m 3，功率为9.8Kw 。

而在众多型号的装载机之中，液力机械传动型式的装载机的使用最为普遍，对于这种类型的装载机来说，如果液力变矩器选择得当，与发动机能正确地匹配，那么发动机的功率就会得到充分利用，装载机的牵引性能就会满足要求，而且可以减少变速箱的档数，简化变速箱的结构，减轻驾驶员的劳动强度。

但是，如果液力变矩器选择不当，或与发动机的匹配不合适的话，则液力机械传动的优点就得不到充分发挥，甚至导致燃料消耗增加、生产率降低。

为了消除这些影响，将从功率利用与速度两方面的因素出发，提出装载机中的发动机与液力变矩器较完备的匹配方案。

1 发动机与液力变矩器的功率匹配1.1全功率匹配对于全功率匹配，在选择液力变矩器直径时，是以装载机在作业时所能获得的最大牵引力为考虑因素。

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。

关键词,装载机 发动机 液力变矩器 功率匹配 优化
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部分功率匹配是考虑扣除液压系统的最大扭 矩+即 用 发 动 机 外 特 性 转 矩 56减 去 变 速 油 泵 满 载&
转 向 油 泵 空 载 &工 作 装 置 油 泵 满 载 扭 矩 +得 到 部 分 功 率匹配净转矩特性曲线 5X(见图 ,.+该曲线 Y,点为 发动机部分功率匹配的额定工作点+过 Y,点作液力 变矩器 R)RS 的负荷抛物线 Y,Y-+可求得全功率匹配 液力变矩器的有效直径 V-1这样当装载机处于满载 铲 掘 作 业 时 +发 动 机 在 额 定 点 工 作 并 发 出 最 大 功 率 + 变 矩 器 效 率 最 高 +装 载 机 动 力 性 最 佳 +经 济 性 也 比 较 好 W但 当 装 载 机 处 于 运 输 工 况 时 +同 理 因 为 实 际 工 作 点 偏 离 理 想 工 作 点 +装 载 机 的 动 力 性 比 较 差 1
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陕西航天动力高科技股份有限公司
3. 根据选定的i值，由液力变矩器 原始特性曲线上，分别求取对应的K值 和效率η值。 4. 根据选定的转速比i以及此转速 比时负荷抛物线与发动机外特性交点的 转速nB值，计算出涡轮转速nT。 nT＝i*nB 然后根据下列公式，分别计算在上 述涡轮转速下的有关参数：MT、NT、 GT和geT等。 MT＝K*MB NT＝η*NB＝η*MBnB/9550 GT根据对应的转速自发动机外特性 上确定 geT＝GT / NT 5. 将上述计算所得数据列表，并以 nT为横坐标，其它参数为纵坐标，进行 绘图，即得发动机与液力变矩器共同工 作的输出特性，见右图所示。
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陕西航天动力高科技股份有限公司 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﹪。 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。

出
２
＝
５
表 １ 发动机及液力变矩器特性参数 （ １ ）
发动机 特性 参数
Ｎ Ｍ
Ａｉ Ｐ ｇ ｎ ｐ Ｄ
液力变矩器特性参数
Ｍｈ Ｌｌ ｏ ０ ｏ
式 中，
发动机转速 发动机扭矩
８ ０ ０ ９ ２ ４ ． ０
转 速比
０
变矩 比
２ ． ２ ９ ２
千转能容
液 力 变 矩器 在 工程 机 械 应用 十分 广 泛 。液 力 变
矩 器具 有 如 下 优点 ： 自适 应 性工 况 的 能力 ， 防止 发 动
变矩比Ｋ＝ ． 上 』
』 Ｐ
（ ３ ）
变速比 ｉ 即涡轮输 出转速 与泵轮输入 转速之 比； 机熄火 ， 增大输出扭矩 ， 减少冲击 。 在整机的性能中， 变 矩 比 即涡 轮 输 出扭 矩 与 泵 轮 吸 收扭 矩 液力 变 矩 器 与发 动 机 的 匹配 会影 响到 动力 性 能及 燃 之 比。 油经 济 性 。 因此 如何 选 择 好 液力 变 矩器 与 发 动机 进 行 匹配十分关键 。液力变矩器通常 由泵轮 、 导轮 、 涡 ２ 发动机 、 变矩器 匹配分 析计 算 轮 三个 主 要元 件组 成 ， 结构 如 下 图 １ 所示 。
９ ８ ０ ． ８ ９ ７ｌ ＿ ４
９ ５ １ ． Ｏ ９ ０ ６ ． ８ ８ ６ ７ ． ２ ８ ２ ３ ． ４ ８ ０ ０ ． ４ ７ ８ １ ． Ｏ
０． ５ Ｏ． ６
０ ． ６ ５ ０． ７ Ｏ ． ７ ５ Ｏ ． ８ Ｏ ． ８ ５ ０ ． ９
４ ３ ３ ． ８
Ａ 为泵 轮力 矩 系数 随变 速 比变 化 而变 化 ；
９ Ｏ Ｏ １ ０ ０ ｏ １ １ ０ ３ １ ２ ００

当转速达到1900时，有效功率达到最大值。功率是转矩与转 速的乘积。
在怠速和最大转矩转速范围内，Te和n都是逐渐增加，其乘积 也增加，故在此范围内，Pe也随n增加而增加；
在最大转矩和最大功率转速范围内，转速n增加，功率Pe虽 然增大，但Te却逐渐降低，不过降低较缓慢，Pe增加也缓慢。
超过最大功率转速时，n增C加HE，NLITe下降较快，Pe也逐渐下降6。
CHENLI
19
这样即得到输出特性M1、M2、n1、η=f（n2）曲线上与1i 相对应得一个点（1M1，1n2）、（1M2，1n2）、（1n1，1n2）、 （1η，1η2），多取几个i值，即可求得输出特性M1、M2、n1、 η=f（n2）曲线。
8.千转扭矩MBg
现在，我国目前多用千转扭矩MBg表示变矩器能容。
泵轮力矩和涡轮力矩方程为：
M1= λ1γn12D5 M2= λ2γn12D5 泵轮力矩系数λ1和涡轮力矩系数λ2是在试验台测得数据求 得的。
CHENLI
11
右图为变矩器 特性试验装置。
试验时，保持 发动机 泵轮转速恒定，改 或 变M2，测得M1、n2， 测功器 再根据上述力矩方 程，即可求得
变矩器
1.发动机性能参数定义：
发动机的主要性能指标有动力性指标（有效转矩、有效功 率、转速等），经济性指标（燃油消耗率），运转性能指标 （排气品质、噪声和启动性能等）。
（1）有效转矩
发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，以Te表示， 单位N.m，有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。
（2）有效功率
e.简化了车辆的操纵。
因为液力变矩器本身就是一个无级自动变速器，相当于扩大了发 动机的动力范围，故变速器的档数可以显著减少。

液力变矩器与发动机匹配及变速器档位优化研究的开题报告一、选题背景及意义液力变矩器作为车辆传动系统中的重要组成部分，其匹配优化对于发动机性能的提升、燃油经济性的改善等方面具有重要的意义。

然而，传统的液力变矩器存在一些缺陷，如能量损失大、变速比范围窄等问题。

因此，本研究旨在优化液力变矩器与发动机的匹配，在保证动力性和经济性的前提下，提高传动效率和变速比范围，减少能量损失。

二、研究内容和方案1. 液力变矩器与发动机匹配优化通过对不同变矩器和发动机组合的测试和分析，确定最佳匹配方案，其中重点考虑发动机特性曲线与变矩器特性曲线之间的匹配关系。

2. 变速器档位优化研究在最佳匹配方案下，通过对不同档位传动系统进行测试和分析，找到最佳的变速器档位排布方案，以实现动力性和燃油经济性的平衡。

三、研究方法1. 液力变矩器测试和分析通过实验室测试和分析，获得液力变矩器的特性曲线，包括滑移比、效率、输出扭矩等参数，为后续匹配优化提供数据支持。

2. 发动机特性测试和分析通过实验室测试和分析，获得发动机的特性曲线，包括功率、扭矩、转速等参数，为后续匹配优化提供数据支持。

3. 变速器测试和分析使用实验台测试不同档位传动系统的性能参数，包括动力性、经济性等，以验证变速器档位排布方案的可行性。

四、预期成果1. 提出适合不同车型的最佳液力变矩器组合方案，不仅能够优化发动机性能，而且能够提高传动效率和经济性。

2. 提出适合不同车型的最佳变速器档位排布方案，以实现动力性和燃油经济性的平衡。

3. 为液力变矩器和变速器的优化设计提供技术支持和理论依据，提高我国汽车传动技术的水平和竞争力。

五、研究计划1. 第一年：液力变矩器特性及发动机特性测试分析，初步确定最佳液力变矩器组合方案。

2. 第二年：在最佳液力变矩器组合方案下，测试不同档位传动系统的性能参数，并提出适合不同车型的最佳变速器档位排布方案。

3. 第三年：对最佳液力变矩器组合方案和变速器档位排布方案进行验证和优化，最终确定方案并撰写论文。

基于遗传算法的装载机发动机与液力变矩器匹配优化分析彭正虎;赵丽梅;吴怀超;龙运祥;李国桥【期刊名称】《机床与液压》【年(卷),期】2017(45)11【摘要】The engine and hydraulic torque converter matching quality directly affects the use of the vehicle performance.For loader matching of engine and hydraulic torque converter,its input and output characteristics were analyzed,and its working parameters were numerically analyzed.On this basis,with the effective diameter of circular circle of hydraulic torque converter as design variables of optimization design,the genetic algorithm was used to optimize the matching of engine and hydraulic torque converter design.The optimization results show that the optimized hydraulic torque converter of effective of the diameter of the circle is up from 0.395 to 0.428,in full power match and part of the powerturbine,effective power is increased by 23% and 6.5%,respectively,and a 23% increase over the maximum torque at startup.Thus it can be seen through the optimization design can improve the dynamic performance of the loader,and for design of the loader,manufacture and use have important significance.%发动机与液力变矩器匹配的好坏直接影响车辆的使用性能.针对装载机的发动机和液力变矩器的匹配,分析其输入特性和输出特性,并对其工作参数进行数值分析.在此基础上,以液力变矩器的有效循环圆直径作为优化设计的设计变量,运用遗传算法对发动机和液力变矩器的匹配进行优化设计.优化结果表明:优化后液力变矩器有效圆的直径从0.395上升到0.428,在全功率和部分功率匹配时涡轮有效功率分别提高了23%和6.5%,启动工况时最大扭矩提高了23%.由此可见通过优化设计能提升了装载机的动力性,对于装载机的设计、制造和使用都有重要的意义.【总页数】5页(P126-130)【作者】彭正虎;赵丽梅;吴怀超;龙运祥;李国桥【作者单位】贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳 550025;贵州凯星液力传动机械有限公司,贵州遵义 563003;贵州凯星液力传动机械有限公司,贵州遵义 563003【正文语种】中文【中图分类】TH-39【相关文献】1.装载机发动机与液力变矩器匹配优化 [J], 于国红;杨翰元;刘俊平;陈惠贤2.基于典型工况的装载机发动机与液力变矩器匹配 [J], 徐礼超;侯学明3.基于性能评价网状图的装载机发动机与液力变矩器匹配优化 [J], 常绿4.装载机发动机与液力变矩器功率匹配优化 [J], 常绿5.装载机发动机与液力变矩器功率匹配优化 [J], 常绿;王国强;唐新星;李春然;杨涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

装载机发动机 与液 力变矩器 匹配Байду номын сангаас 化
于 国红 ， 杨翰 元 ， 刘俊 平。 ， 陈惠 贤。 （ １ ＿ 兰 州城 市 学院机械 工程 系， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ７ ０ ； ２ ． 金 川机械制 造 公 司 ， 甘肃 金 昌 ７ ３ ７ １ ０ ０ ；
３ ． 兰州理 工 大学机 电工程 学院 ， 甘肃 兰州 ？ ３ ０ ０ ５ ０ ）
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（ １ ）
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工程车辆发动机与液力变矩器匹配优化设计研究李光明发布时间：2021-08-31T06:09:18.342Z 来源：《中国科技人才》2021年第15期作者：李光明曲振鑫栾景坤[导读] 本文以工程车辆为研究视角，从驱动设备、变矩装置的特性入手，梳理工程车辆的各类工况，探索其驱动设备与变矩装置的匹配方法，以车辆驱动能力为设计方向，进行建模分析，研究匹配方案对车辆驱动与经济产生的影响。

研究发现：优化设计后，能够显著提升动力性能3%，油量消耗减少了3.2%。

龙口中宇机械有限公司山东烟台 265700摘要：本文以工程车辆为研究视角，从驱动设备、变矩装置的特性入手，梳理工程车辆的各类工况，探索其驱动设备与变矩装置的匹配方法，以车辆驱动能力为设计方向，进行建模分析，研究匹配方案对车辆驱动与经济产生的影响。

研究发现：优化设计后，能够显著提升动力性能3%，油量消耗减少了3.2%。

关键词：驱动设备；变矩装置；目标函数引言：工程车辆的驱动材料为柴油，以柴油为燃料的发动装置，其扭矩系数不高，无法适应工程机械运行的荷载浮动工况。

如果选用的发动机功率较高，将会引起发动设备在时间积累下形成负载不充足的情况，由此降低了发动设备的功率利用效果。

1工程车辆驱动设备与变矩装置的基础特征工程车辆的驱动燃料以柴油为主，车辆速度的组成要素包括外特性、调速特性。

液力变矩装置的初始特征，包括泵轮力矩系数a，矩力调整次数n，矩力效率m，涡轮转速比j。

其中ay=f（j），表示变矩装置的负载性能；n=g（j），表示变矩装置的变矩特点；m=h（j），表示变矩装置的成本消耗情况。

2驱动设备与变矩装置的匹配方法（1）为取得优异的车辆运行性能，变矩装置在低速比状态时，其负荷抛物线j=0时，能够达到发动装置转矩点的最大值。

（2）为保证工程车辆使用效果，期望在共同工况区间内，获取发动装置的功率最大值，要求变矩装置在效率最大值、j约等于0.75时，形成的负荷抛物线达到发动装置功率最大值的标准扭矩位置。

图3 加大液压功率造成综合失速转速过低
0 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
n（r/min） 图4 两种外特性对装载机联合工况牵引力的影响
图 5 是国内某 2.5 t 装载机的匹配曲线，装载机最 大牵引力 满足设 计要求， 但 联 合工况 时 装载 机 动作 迟
1 000 900 800 700 600 500
Me Me'
i=0.646
i=0.743 i=0 ③ i=0.94 i=1
kNm M（N·m）
40
400
35
300
30
25
200 i=0
①
②
20
100
15
Me
10
5
MI
0
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 r/min
45
2 发动机与变矩器的匹配曲线
装载机的动力分配是液压系统优先，余下的动力才 分给变矩器，因此，装载机的动力匹配，可以简单的认为， 主 要 是与变 矩器 的匹 配。 发 动 机与变 矩器匹 配 是 否 合 理，直接影响到整车的动力、油耗和效率。
40
有些 装 载 机 生 产 企 业 只 是 按 经 验 来匹 配 其 动力，
MT = KI • MB KI — 变矩器系数 装载机各档牵引力：
（3） 因而降低了生产率和作业经济性。 部 分功率匹 配， 是 扣除 装载 机 工作泵 最 大 压 力时
所消耗 的 扭 矩再 与变 矩器匹 配， 即变 矩器 最高 效率 时
i*(i 为变矩器的传动比 ) 的负荷抛物线与发动机 Me" 曲 （4） 线交于 C 点。

1.2 国内的几种工程机械发动机
工程机械发动机要求最主要的是动力强劲， 所以选用才有发动机目前主流的有以
-4-
太原科技大学毕业论文
下几种柴油发动机： 1.2.1 潍柴系列发动机 WD615 系列柴油机，WD615，W 表示 water(意思是水冷）D 表示上 diesel（柴油机）在 一起就表示是水冷柴油机；它是潍柴动力欧洲研发中心采用世界顶尖技术和全新设计理念 研发的新一代柴油机，刷新国内重型柴油机中多项性能指标，具有更省油、更强劲、更可 靠、更安全的优点，主要经济指标达到世界领先水平。 WD12 柴油机是潍柴动力针对重型汽车市场开发研制的先进动力产品， 是目前国内唯一成熟 的最大排量柴油机。其功率覆盖 336 马力——480 马力，与现有同类同功率发动机相比， 综合运行油耗降低 10-15%，动力性提高 30%，可以保证整车高效、高速运行，是目前国内 重型汽车理想的升级动力。 WD12 系列柴油机技术优势： 更省油;相同载重，油耗降低 15%，节省使用成本;排量大，进气量大；配套专用 P12 高压油泵，燃油喷射雾化更好；配套专用高效增压器，进气效率较高；使用 WD12 发动机 燃烧更充分，油耗更低;12 升大排量，扭矩提高 30%，动力更强劲:WD12 发动机排量大，低 速（1000r/min）扭矩提高 30%；使整车加速性能更好；最大扭矩大，使整车载重能力更强； 大扭矩范围宽，在 1200——1650 转范围内均能输出大扭矩，使整车在各种工况下均能高 效运行，可大大提高运营效率，实现“多拉快跑”的目的.WD12 柴油机排量达到 12 升，与 现有同类同功率发动机相比升功率最低，柴油机整机的可靠性得到极大提高，曲轴、连杆、 轴瓦等零部件使用寿命更长；同时延缓了机油老化速度，延长了更换机油的周期，给用户 带来可观的直接收益。 1.2.2 上柴系列发动机 上海柴油机股份有限公司（简称上柴公司） 前身上海柴油机厂 1958 年，第一台自行 设计、完全国产化的 6135 柴油机在此诞生，开创了中国中等功率高速柴油机制造的先河。 1964 年，6135 柴油机为国产第一台 T120 推土机配套，并通过整机鉴定。1969 年又成功为 国产第一台 ZL40 装载机配套，奠定了上柴公司作为国内工程机械行业最主要的动力供应 商的地位。C6121 柴油机具有以下几点技术优势：可靠性好、寿命长；动力强劲；燃油耗 率低；高原适应行强等。 为适应较大的工况变化。C6121 柴油机扭矩储备系数能达到 1.1-1.4。这使所配套的工 程机械实际作业中，无论工况怎么变化，因有高的功率和扭矩储备，柴油机响应快、克服 阻力能力强，保证了作业效率。它在全负荷工况燃油消耗率可达到 206 g / kw h ，彭绝既有

嚣 囊Ｏｆ Ａ！
器囊霸弑
基 于液压 系统功 率分 流试 验 的装载机 发 动机 与液 力变矩器 的 匹配
常
（ 阴工学 院 淮
绿 ，张季 红
淮安 ２３ ０ ２ ０ ３）
交通 工程 学 院 ，江苏
［ 要 ］ 分 析发 动机 与液 力变 矩器 的匹配方 法 ，针 对这 些方法 存在 的不 足 ，提 出基 于液 压 系统功 率分 摘
这 种 匹配方 式 叫部分 功率 匹配 。 折 中匹配是 一种 介于全 功率 匹配 和部 分功率 匹 配之 间 的匹配方 式 。 为 发动 机输 出转矩 减去 变速 泵 、转 向泵 和工作 泵 消耗转 矩得 到 的发 动 机特性 曲
时问历程 ，作为典型工况液压系统功率分流试验 数 据处理的样本。图 ２ 出作业对象为小石方时 示
—
转 速 ｎ ｒ・ｍｉ ／ ｎ
图 １ 发 动机 功 率 匹 配 方 案
图 中 ＡＡ 是 液 力 变 矩 器 在 最 高 效 率 点 时对 应 的负 荷 抛物 线 ，Ａ１ Ａ 与 的交 点为 Ａ ，把 Ａ 为 作 ：
装载机的发动机与液力变矩器有全功率 匹配、 为 匹配 点 ，交 点处 转矩 应相 等 ，即
ＣＨＡＮＧ ＬＵ
装 载 机 发 动 机 输 出 的 功率 一 部 分 通 过 取 力 装 置驱 动 变速 泵 、转 向泵 和工作 泵 工作 ，另一 部分 通 过液 力 变矩 器分 流 到传 动 系统 ，驱 动装 载机 前进 或
Ｅ
后退 。发动 机与 液力 变矩 器 之 问的 匹配 对各 自性能
小石方 ） 和半湿土作为作业对象 。
２３ 试 验数 据 ＿
根据 （ ） 可求得液力变矩 器有效直径 ，记 １式 为 Ｄ ，这种匹配方式叫全功率匹配 。 ｃＣ 是液力变矩器在最高效率点 时对应 的负 ２

基于遗传算法的液力变矩器与发动机匹配的多目标优化陈凯;吴光强【摘要】本文中对液力变矩器与发动机的匹配进行研究.首先,建立了发动机转矩特性与液力变矩器原始特性模型,求得两者共同工作的输入输出特性;然后,根据一维束流理论和能量方程,以两者匹配工作的动力性和经济性为目标,以泵轮出口角和导轮进出口角为设计变量,建立了多目标匹配优化模型,使用遗传算法进行优化,得到Pareto最优解集.结果表明:优化后,最大输出转矩和平均输出功率提高,高效转速范围的燃油消耗率降低,验证了所建模型的正确性与可行性.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2014(036)005【总页数】5页(P532-536)【关键词】发动机;液力变矩器;匹配;多目标优化;遗传算法【作者】陈凯;吴光强【作者单位】同济大学汽车学院,上海201804;同济大学汽车学院,上海201804;东京大学生产技术研究所,东京153-8505,日本【正文语种】中文前言液力变矩器与发动机的合理匹配对提高车辆的动力性和经济性有着重要的影响。

其匹配结果须针对不同车型的性能指标进行优化，以获得理想的共同工作点。

随着计算机技术的发展，利用软件编程进行匹配分析和优化[1]，缩短了计算时间，提高了精度，已成为液力传动匹配优化中重要的手段。

文献[2]中对无级变速车辆提出从起步性能、燃油经济性等方面进行优化匹配，但优化中的设计变量，仅考虑了循环圆直径，这样得到的结果对于变矩器几何尺寸改动较大，不利于传动系的布置；文献[3]中通过分析变矩器结构参数对性能的影响，建立数据库，并以此建立优化模型，通过修改变矩器结构参数进行优化，但此优化方法依赖于数据库的精度与规模，并不通用。

事实上，匹配优化不仅与变矩器循环圆直径有关，还与各工况的泵轮转矩系数相关。

通过已知的变矩器结构参数，根据一维束流理论和能量方程，可求出各工况下的循环流量系数，从而得到泵轮转矩系数[4]。

据此，本文中建立了以泵轮出口角和导轮进出口角为设计变量的多目标优化模型，使用遗传算法进行液力变矩器与发动机的匹配优化，以提高两者匹配的动力性和经济性。

将 这 些 工作 点在 发动 机万 有特 性 上 表示 出来 ，便 形 成 了路谱 图，一个 典型 的 Ｖ 型作 业机 械路 谱 图见 图
４。
９６０
１ ７
１ ８
０９ １ ．２
１
０８ １ ．８
０． ８１
０ ８ ．１
Ｏ． ８１
１ ００ ２ ．７
９９．６ ９
１ ９ ２ ０ ２ ｌ
ｎ ｙ ｒ ｕ ｉ ｏ ｑ ｏ ｅｔｒ ｔ ｓ． ａ ｄｈ ｄ ａ ｌｃｔ ｒ ｕｅｃ ｎｖ ｒｅｓａ ａ ｔ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ ｎｇｎｅ ｈ ｒ ｎｌ ｏ ｑ ｏ ｅ ｔ ｒ ； ｙ ｍｉ ｔ ｈ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｉ ； ｙｄ ａ ｌ ｔ ｒ ｕｅｃ ｎｖ ｒ ｅ ｓ ｄ ｎａ ｃｍａ ｃ ｃ Ｃ Ｃ Ｎ ．： Ｕ４ ４： Ｄｏ ｕ ｅ ｏ ： Ａ Ｌ ｏ ６ ｃ ｍ ｎｔｃ ｄｅ
理 匹配 则 是液 力传 动研 究 的主 要课 题 ，在 研 究液 力
作者 简介 ： 龙林 ，初级＿程师 ，就职于陕西重型汽车有 祝 Ｔ
限公 司研究方 向 ：整 车动力 系统 。
因而得 到 了广泛 的应用 。而液 力变 矩 器 与发动 机 合 装 载机 一般 一 个工 作循 环 按 以下步 骤 进行 ：前 进 一
１１ １ ．０ １１ １ ．２ １２ ．１
０６ ６ ．９ ０６ ９ ．６ ０３ １ －８
０７ ５ ．６ ０７ ２ ．５ ０４ １ ．５
４ ．８ ６６ ３ ．１ ８７ １ ．５ ９７
Ｅ
弓 ８０ ５
表 ４ 原型机传动 比
袋 ７０ ６
囊
变速箱传动 比
０．２ ５
３２ ２ ． １ ２７ ７ ．８ ２６ ８ ．３ ２０ ４ ．８ ２０ ６ ．８

M
Me i0 i1 i*
i2
iM
imax
nB
二、理想的共同工作输入特性
2. 低速比工况的负荷抛物线,通过发动机最大转矩点附近 零速或低速获得最大输出转矩
M
Me
i0 i1 i *
i2
iM
imax
nB
二、理想的共同工作输入特性
3. 共同工作范围处于发动机比燃料消耗量的最低处
燃油经济性好
M
Me
i0 i1 i *
§3-1 发动机与变矩器共同工作的输入特性
一、基本概念
1. 发动机和液力变矩器共同工作
发动机
变矩器
工作机
变矩器处于液力工况
2、发动机的三类典型工况
（1）恒速工况：发电工况或农田耕作工况。
（2）螺旋桨工况：船用发动机工况。
（3）车用工况：发动机有效功率和转速都独立 地在很大范围内变化，它们之间不存在特定的关 系。
8
0.8
1.6
6
0.6
1.2
4
0.4
0.8
2
0.2
0.4
0 0.0 0.0
i0 i0.1
0.2
i0.3
0.4
0.6
i0.5 i
i*
0.8
iM i0.9
0.0 1.0
imax
2.共同工作的输入特性曲线确定步骤
第2步
λλX10X610 6
1100
根据所选定的工况点，在原始特性曲线上找出对应的 B值
序号 i
nB
D D'
四、影响发动机和液力变矩器匹配的因素
3.发动机到变矩器的传动比
iq 1
M
iq 1

专利名称：工程车发动机与液力变矩器逆向匹配的优化方法专利类型：发明专利
发明人：贺福强,刘泰隆,解思状
申请号：CN201811057502.2
申请日：20180911
公开号：CN109271702A
公开日：
20190125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种工程车发动机与液力变矩器逆向匹配的优化方法。

本发明首先确定发动机型号及参数，然后根据对工程车作业的要求以及指标，以匹配原则的理想状态为约束条件，进行逆向匹配计算变矩器参数并拟合原始特性曲线，最终通过得到的参考曲线确定液力变矩器。

此种方法对实际应用的技术人员经验要求较低，可以一次匹配计算得出最佳液力变矩器，有效提高工程车发动机与液力变矩器匹配的效率以及精度，减少发动机与液力变矩器匹配所需的工作量和时间。

申请人：贵州大学
地址：550025 贵州省贵阳市花溪区贵州大学北校区科学技术处
国籍：CN
代理机构：贵阳中新专利商标事务所
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