装有液力变矩器的汽车的动力性.ppt

第六节装有液力变矩器汽车的动力性 一 无级变速器与汽车动力性的关系 活塞式蒸汽机除在很低转速外 具有近似等功率的特性 1 三种发动机特性曲线的对比分析 具有同一最大功率 活塞式内燃机的后备功率较小 2 三种发动机的功率平衡图 根据上图作出装有不同发动机但均无变速器而具有同一车重与同一最高车速的功率平衡图与驱动力 行驶阻力平衡图 3 三种发动机的驱动力 行驶阻力平衡图 如果不匹配变速器 所能产生的驱动力也很小 只能通过百分之几的坡度 近似于等功率的蒸汽机汽车可以克服30 以上的坡度 固定功率发动机的汽车 在低速下 若无驱动轮上附着力的限制 可以克服任何坡度 4 活塞式内燃机匹配3挡变速器与等功率发动机汽车的动力性 当变速器的挡数无限增多 即采用无级变速器 且无级变速器的机械效率等于分级式变速器时 活塞式内燃机就可能总在最大功率下工作 即具有与等功率发动机汽车同样的动力性 只有当无级变速器的传动效率高到与一般齿轮变速器接近 且按照要求的传动比变化规律变换传动比时 才能达到克服发动机外特性曲线缺陷 使汽车具有与固定功率发动机一样的驱动功率 充分发挥活塞式内燃机的功率 改善汽车的动力性的目的 否则 安装无级变速器可能反而会降低汽车的动力性 液力变矩器的泵轮由发动机直接带动 故泵轮转矩Mp即为发动机的负荷 液力变矩器的涡轮轴经传动系和驱动轮相连 MT即为涡轮轴传给传动系的转矩 由于驱动轮的转矩与转速决定了汽车的动力性 因此 液力变矩器涡轮轴上的转矩随其转速的变化关系至关重要 二 液力变矩器的性能 1 液力变矩器的外特性 当泵轮转速 即发动机转速为一定值时 涡轮轴转矩MT 泵轮轴转矩Mp 变矩器效率 随涡轮转速nT变化的关系称为液力变矩器的外特性曲线 液力变矩器的定速外特性曲线 Mp在整个工作范围内变化不大 MT随nt的增加而减小 当涡轮轴完全停止不转时 MT最大 变矩器效率 随nT变化的关系呈抛物线状 液力变矩器工作时 涡轮转速nT随涡轮轴上阻力矩的大小而变化 阻力矩增大则nT减小 MT随之增大 阻力矩减小 nT增大 MT随之减小 Mp值变化不大 即发动机的负荷变化不大 涡轮轴上的转矩能自动地适应行驶情况的需要 即能在一定范围内自动地 无级地改变输出轴上的转矩 变矩器就成为一个在一定范围内实现自动无级变速的装置 液力变矩器的定速外特性曲线 用液力变矩器的无因次特性来表征液力变矩顺的特征 变矩比k 变矩器效率 及泵轮转矩系数 p随速比i变化的规律 无因次特性由变矩器的台架试验测得 2 液力变矩器的无因次特性 变矩比K 涡轮输出转矩MT与泵轮输入转矩Mp之比 即 转速比i 涡轮转速nT与泵轮转速np之比 即 效率 输出功率与输入功率之比 即 泵轮转矩系数 p 泵轮转矩Mp计算式中的比例常数 式中 工作油的密度 D 液力变矩器的有效直径 np 泵轮转速 无因次特性曲线液力变矩器的无因次特性曲线能够确切地表示一系列不同尺寸而几何相似的液力变矩器的基本性能 液力变矩器在i较小或较大时 值很低 只有在中间一个小范围内 值较高 在任何速比下 泵轮转矩系数 p维持不变的液力变矩器称为 非透过性 液力变矩器 其泵轮的转矩与泵轮的转速之间的关系可表示为 3 液力变矩器和发动机联合工作时的输入特性 只要节气门位置不变 外界阻力的变化只引起汽车运动状况的变化 发动机的转速 也是泵轮的转速 始终保持不变 Mp为一条抛物线 Mp与发动机节气门全开或部分开启时转矩曲线的交点决定了发动机的工况 即转速 泵轮转矩系数 P随速比的变化而变化的液力变矩器 称为透过性的变矩器 P不是常数 随液力变矩器结构不同 P随速比变化的规律也不一样 透过性液力变矩器的泵轮转矩曲线是一组曲线 这些曲线与发动机节气门全开或部分开启时转矩曲线的交点 就是发动机的工作转速 转矩系数随速比而变化 发动机的转速 也是泵轮的转速 也随之变化 此时即便节气门不变 发动机的工作转速和转矩也会发生变化 MP0与 P0为涡轮不转动时 泵轮的转矩与转矩系数 MPc与 Pc为耦合器工况 即变矩比K 1时 泵轮的转矩与转矩系数 若P 1 1 2 则为 非透过性 液力变矩器 若P 1 2 则为 透过性 液力变矩器 一般轿车P 2 其他车辆P 1 3 1 8 液力变矩器透过性以透过度P表示 节气门全开时 液力变矩器的输出转矩MT与输出转速nT的关系曲线 输出特性曲线的确定 1 利用发动机的外特性曲线与不同速比时变矩器转矩曲线的交点 确定发动机及变矩器的工作点MP和np 2 利用变矩器的无因次特性确定K和 P 3 利用公式计算MT和nT 4 液力变矩器的输出特性 1 由两图可知在nT较小或较大时 很小 2 在加速过程中 随着涡轮转速的提高 涡轮转矩逐减小 当nT n T时 K 1 涡轮轴转矩等于泵轮轴转矩 3 进一步增加速比 MT Mp 且效率急剧下降 液力变矩器处于不利工况 现代的液力变矩器当K 1后 即令液力变矩器转入液力耦合器工况 或装有锁上离合器将泵轮与涡轮锁住 将功率直接输送到传动轴 液力耦合器的MT MP即K 1 因而其传动效率为 5 液力耦合器的特点 随着车速的增加 液力耦合器的传动效率也增加 5 综合式液力变矩器的无因次特性 速比i 1后转入液力耦合器工况的综合液力变矩器的无因次特性 当汽车原地起步时 涡轮转速nT 0 即速比i 0 此时变矩比最大 随着nT的增加 i也增加 液力变矩器的效率先以比液力耦合器快得多的速率增加 到最大值后重新下降 当K 1时 它的效率总比液力耦合器高 当K 1时 液力变矩器的效率等于液力耦合器的效率 此刻液力变矩器转入液力耦合器工况工作 当i再增加时 液力耦合器的效率继续增加 而液力变矩器的效率则迅速下降 6 综合式透过性液力变矩器的输出特性 7 带有锁止装置的液力变矩器的输出特性 为进一步提高燃油经济性 有的液力变矩器当K 1时 直接将泵轮锁住 此后 功率直接传到后面 此时液力变矩器的效率为100 所以当nT n T之后 汽车的动力性与燃油经济性都得到了改善 综合式液力变矩器或带有锁上装置的液力变矩器 防止了高速区传动效率的降低 提高了汽车的动力性与燃油经济性 三 装有液力变矩器汽车的动力性驱动力图 i1 液力变矩器之后传动装置的传动比 1m 液力变矩器之后传动装置的传动效率 r 车轮半径 m 利用液力变矩器的输出特性及下面两公式 可以求出汽车的驱动力图 一辆装有综合液力变矩器与两挡变速器的汽车的驱动曲线 当挂上低速挡时 由于变速器传动比增加和液力变矩器速比增加带来的变矩器效率提高 使驱动力较高速挡大 粉色线是这辆车装上三挡分级式变速器时的驱动力曲线 由于液力变矩器的效率低 装有综合式液力变矩器的汽车在高速时动力性并无改善 只有在很低车速的行驶区域 它的驱动力才比一般分级式变速器大 由于汽车从速度为零开始就能连续不断地发出驱动力 所以起步平顺 柔和 无冲击 装有锁止离合器的液力变矩器 高速行驶时驱动力与一般齿轮变速器相等 所以动力性有所改善