吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 1 - 論文分類號 單 位 代 碼 10183 密 級 內(nèi)部 研 究 生 學(xué) 號 2200407 吉 林 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 工 程 車 輛 自 動 變 速 技 術(shù) 研 究 者姓名：楊 鏑 專 業(yè)：機(jī)械電子工程 導(dǎo)師姓名：趙丁選 職 稱：教 授 論文起止年月： 2001 年 9 月至 2003 年 3 月 第一章 緒論 - 2 - 提 要 本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ 59705005）“工程車輛液力機(jī)械傳動系統(tǒng)的電子節(jié)能控制研究”及教育部骨干 教師基金項(xiàng)目“提高工程車輛液力機(jī)械傳動系統(tǒng)動力性與經(jīng)濟(jì)性的電控方法研究”， 主要以提高工程車輛的動力性與經(jīng)濟(jì)性為目的，在 式裝載機(jī)傳動系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到了其以變矩器速比為換擋參數(shù)的效率換擋規(guī)律， 并使用數(shù)值解析方法得到了最佳動力性換擋規(guī)律， 進(jìn)而使用同樣方法得到了考慮工作泵影響情況下的最佳動力性換擋規(guī)律。 并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了效率換擋規(guī)律是可行和有效的。本文的研究成果豐富了工程車輛自動 變速理論，研究中始終以徐工集團(tuán)式裝載機(jī)為研究對象，其研究成果可 直接應(yīng)用于實(shí)際，具有較高的實(shí)用價值。 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 3 - 目 錄 第一章 緒論 1 輛自動變速的產(chǎn)生與發(fā)展 .1 輛自動變速的產(chǎn)生 . 車輛自動變速器的發(fā)展過程 .3 輛自動變速器的發(fā)展趨勢 .6 現(xiàn)車輛自動變速的意義 . 國內(nèi)車輛自動變速器的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀 . 程車輛的自動變速 .9 力自動變速器（ 工程車輛自動變速中的應(yīng)用 工程車輛自動變速在國內(nèi)的發(fā)展 工程車輛實(shí)現(xiàn)自動變速的意義 輛自動變速其他方法 . 液壓傳動 . 電傳動 電力驅(qū)動 文的主要研究內(nèi)容 章小節(jié) 二章 工程車輛傳動系統(tǒng) . 程車輛傳動系統(tǒng)概述 程車輛用柴油機(jī) 發(fā)動機(jī)工況 全程調(diào)速柴油機(jī) 全程調(diào)速柴油機(jī)的特性 力變矩器特性 動機(jī)與液力變矩器共同工作 控液動變速器 章小結(jié) 三章 工程車輛自動換擋規(guī)律 .一章 緒論 - 4 - 輛自動換擋規(guī)律概述 程車輛效率自動換擋的規(guī)律 程車輛自動換擋的最佳動力性規(guī)律 種自動換擋規(guī)律的的進(jìn)一步探討 章小結(jié) 四章 換擋品質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究 . 擋品質(zhì)測定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟硬件環(huán)境 被測參數(shù)的測量方法 試控制程序設(shè)計 驗(yàn)結(jié)果分析 章小結(jié) 五章 自動換擋系統(tǒng)臺架實(shí)驗(yàn) . 動換擋臺架實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)的軟硬件環(huán)境 被測參數(shù)的測量方法 實(shí)驗(yàn)過程 試控制程序設(shè)計 驗(yàn)結(jié)果分析 章小結(jié) 六章 結(jié)論 .考文獻(xiàn) .讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果 .謝 .要 . . 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 5 - 第一章 緒 論 車輛是現(xiàn)代工業(yè)文明的產(chǎn)物，也是現(xiàn)代工業(yè)文明的象征。從誕生以來，車輛始終凝結(jié)著同時代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最先進(jìn)成就。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，車輛也有了新發(fā)展。 通過使用信息技術(shù)， 將車輛的各個子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，把車輛看作一個整體、一個大的系統(tǒng)，對其進(jìn)行智能化、網(wǎng)絡(luò)化的控制，以此提高車輛的整體綜合性能已經(jīng)成為發(fā)展方向。 傳動系統(tǒng)在車輛這個大系統(tǒng)中扮演著“承上啟下”的重要角色。如果說過去內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展在車輛工業(yè)中起了重要作用，那么現(xiàn)在則是計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于換擋變速技術(shù)，有力地推動了車輛工業(yè)的發(fā)展。 工程車輛是非公路車輛，是車輛家族中的重要成員之一。由于其作業(yè)條件與作業(yè)工礦復(fù)雜、多變，負(fù)載變化的范圍大、隨機(jī)性強(qiáng)，故此實(shí)現(xiàn)工程車輛的自動變速對改善工程車輛整體性能、提高作業(yè)效率、減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度具有更加重要的意義。也正是由于工程車輛的使用條件不同于普通汽車，從而使工程車輛的變速理論既符合普通車輛一般的變速理論， 又有自己的特點(diǎn)。 因此，有必要對工程車輛的變速理論做進(jìn)一步的探討。 這也是對車輛自動變速理論的豐富和發(fā)展。 本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ 59705005） “工程車輛液力機(jī)械傳動系統(tǒng)的電子節(jié)能控制研究”及教育部骨干教師基金項(xiàng)目“提高工程車輛液力機(jī)械傳動系統(tǒng)動力性與經(jīng)濟(jì)性的電控方法研究” ，主要以提高工程車輛的動力性與經(jīng)濟(jì)性為目的，對工程車輛的自動換擋規(guī)律進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。 輛自動變速的產(chǎn)生與發(fā)展 輛自動變速的產(chǎn)生 由于車輛行駛的環(huán)境的復(fù)雜、 多變， 車輛自身行駛的狀態(tài)的大范圍的變化，一般來說，發(fā)動機(jī)提供的扭矩、轉(zhuǎn)速不能滿足車輛驅(qū)動力的需要。故此需要由第一章 緒論 - 6 - 傳動系統(tǒng)通過改變傳動比，調(diào)節(jié)、改變發(fā)動機(jī)的性能，來適應(yīng)所需驅(qū)動力的變化。另外，我們一般希望得到恒功率的驅(qū)動力。也就是說，低速時大扭矩，高速時小扭矩。但是，現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)卻不能提供如此要求的動力 ,如圖 1示為汽油機(jī)的速度特性。 這也需要由傳動系統(tǒng)來解決， 在滿足驅(qū)動力需求的同時，按要求提供動力。 圖 1汽油機(jī)輸出動力經(jīng)過具有 4 擋位變速器變換后的動力輸出。由圖可知，汽油機(jī)輸出的動力經(jīng)過四擋變速器后，不但扭矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍增大，而且扭矩外包絡(luò)線基本符合低速時大扭矩，高速時小扭矩的要求，功率變化減小。對于工程車輛經(jīng)常使用的柴油機(jī)來說，情況是類似的。 圖 1 1 發(fā)動機(jī)速度特性 圖 1 2 變速器輸出特性 隨著變速理論的不斷發(fā)展完善，在車輛整體綜合性能不斷提高的同時，換擋策略越來越復(fù)雜，完全由駕駛員按照換擋策略換擋已經(jīng)不可能。這樣，車輛自動變速應(yīng)運(yùn)而生。 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 7 - 輛自動變速器的發(fā)展過程 經(jīng)過一百多年的發(fā)展，車輛自動變速種類很多，各種不同種類自動變速之間相互融合滲透。非常清晰地描述車輛自動變速發(fā)展脈絡(luò)是有一定困難的。目前自動變速器大致可分為 3 種：液力自動變速器（ 、電控機(jī)械式自動變速器（ 機(jī)械無級變速器（ 。 液力自動變速器（ 迄今為止發(fā)展最為成熟的自動變速器。其基本形式是液力變矩器與動力換檔的旋轉(zhuǎn)軸式機(jī)械變速器串聯(lián)。 液力變矩器是通過液體動量矩的變化來改變轉(zhuǎn)矩的一種傳動元件 ,它除了起離合器的作用外 ,還具有無級連續(xù)變速和改變轉(zhuǎn)矩的能力 ,對外負(fù)載有良好的自動調(diào)節(jié)和適應(yīng)性。液力變矩器除可與旋轉(zhuǎn)軸式變速器串 聯(lián)、傳遞全部發(fā)動機(jī)功率外 ,還可以與旋轉(zhuǎn)軸式變速器有多種并聯(lián)方式 ,實(shí)現(xiàn)內(nèi)分流、外分流、混合分流等多相自動變速。從 50 年代起 ,裝備液力自動變速器的轎車開始增多 ,但當(dāng)時自動變速器的效率明顯低于機(jī)械變速器 ,使得裝備自動變速器的汽車存在燃油經(jīng)濟(jì)性較差的問題 ;同時 ,自動變速器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 ,成本高 ,從而限制了它的發(fā)展。為解決液力自動變速器效率低的問題 ,汽車界的工程技術(shù)人員做了大量的工作。 60 年代的研究重點(diǎn)是采用多元件工作輪 ,提高液力變矩器的效率。 70 年代是使用閉鎖離合器 ,提高液力自動變速器在高速時的效率。 80 年代則采取增加行星齒輪變速器檔位的方法以及使用電子控制。 90 年代 ,大量電子技術(shù)的應(yīng)用 ,使液力自動變速器的發(fā)展進(jìn)入了一個新的時期 ,這使其注入了新的活力。其燃油經(jīng)濟(jì)性大體上與手動機(jī)械式變速器相當(dāng)，綜合經(jīng)濟(jì)性能也得到了提高。液力自動變速器是目前市場上的主流產(chǎn)品。液力自動變速器的裝車率逐年增加，以轎車為例：在美國液力自動變速器的裝車率已達(dá) 95%左右，日本 1976 年液力自動變速器的裝車率僅為 11%，而 1985 年則上升至 49%，現(xiàn)在大、中型轎車已達(dá) 80%以上，歐洲發(fā)達(dá)國家大體也達(dá)到 50%左右。城市大客車的裝車率 ，在美國大體上是100%，西歐是 95%。工程車輛的裝車率，在美國是 70%，西歐是 30%。由于液力自動變速器（ 有自動適應(yīng)負(fù)載以及減振的特點(diǎn)，所以工程車輛一般都采用液力自動變速器（ 。 電控機(jī)械式自動變速器（ 一種由普通齒輪式機(jī)械變速器組成的有級式機(jī)械自動變速器。它以其傳動效率高、成本低和易于制造等優(yōu)點(diǎn)在自動變速器家族中占有重要的位置。 它是在傳統(tǒng)固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)第一章 緒論 - 8 - 上，應(yīng)用電子技術(shù)和自動變速理論，以電子控制單元（ 核心，通過液壓執(zhí)行系統(tǒng)控制離合器的分離與結(jié)合、選換擋操作以及發(fā)動機(jī)節(jié)氣門的調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)起步、換擋的自動操縱。這種自動變速器主要包括 3 個部分：自動離合器、齒輪式機(jī)械變速器和電子控制系統(tǒng)。 制的基本思想是：根據(jù)駕駛員的意圖（加速踏板、制動踏板、選擇器開關(guān)等）和車輛的狀態(tài)（發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、擋位） ，依據(jù)設(shè)定的規(guī)律（換擋規(guī)律、離合器結(jié)合規(guī)律等） ，借助于相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（供油執(zhí)行機(jī)構(gòu)、選擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、離合器分離和結(jié)合機(jī)構(gòu)） ，對車輛的動力傳動系統(tǒng)（發(fā)動機(jī)、離合器、變速器）進(jìn)行聯(lián)合操縱。 先是半自動的 段。機(jī)械式變速器的電控自動化始于 70 年代中期，瑞典的 統(tǒng)和德國 ，使得換擋動作實(shí)現(xiàn)了自動化。由電子控制的氣動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)換擋，而換擋時刻由駕駛員 子顯示器可提示駕駛員何時為最佳換擋時刻。第 2 階段是全自動階段。世界上第1 種全自動電控機(jī)械式自動變速器是 1984 年五十鈴公司投放市場的 時期出現(xiàn)的還有日本 美國 全自動變速系統(tǒng)。 1988年德國 司將其 統(tǒng)裝車使用。在此領(lǐng)域開展研究的還有美國大利 國 瑞典的申寶等其他大型汽車企業(yè)，使全自動 步進(jìn)入實(shí)用階段。 這種電控機(jī)械式自動變速器既具有液力自動變速器自動變速的優(yōu)點(diǎn)，又保留了原手動變速器齒輪傳動的效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易制造的長處。它揉合了二者優(yōu)點(diǎn)，是非常適合我國國情的機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。它是在現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械變速器上進(jìn)行改造的，保留了絕大部分原總成部件，只改變其中手動操作系統(tǒng)的換擋桿部分，生產(chǎn)繼承性好，改造的投入費(fèi)用少，非常容易被生產(chǎn)廠家接受。它的缺點(diǎn)是非動力換擋，這可以通過電控軟件方面來得到一定彌補(bǔ)。如上所述，雖然在客車上 較適合于高級旅游客車。而一般城市公共汽車在裝用進(jìn)口的 動變速器時，其價格每臺在 13 17 萬元左右，已大大超過與其配套的康明斯、玉柴等發(fā)動機(jī)的價格，難以接受。這也是國外如日野的蘭帶客車、 頓等重型載貨汽車多用（ 原因。對于轎車，日本的 最早應(yīng)用 年來瑞典的 國的 拉利 也裝用 別是大眾 車（油耗 00向人們證明，要想今后達(dá)到 3L/100油耗目標(biāo)，只有用 動， 法實(shí)現(xiàn)。在幾種自動變速器中， 性能價格比最高。在中低檔轎車、城市客車、軍用車輛、載貨車等方面應(yīng)用前景較廣闊。 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 9 - 電控機(jī)械式自動變速器、液力自動變 速器分別是有級或分段無級自動變速。而機(jī)械無級變速器（ ,一般稱為無級變速器。在汽車早期發(fā)展的歷史中， 人們就已經(jīng)認(rèn)識到在發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無級變速調(diào)節(jié)才能使汽車達(dá)到理想的行駛工況，只有無級變速才具有傳動比連續(xù)變化、傳遞動力平穩(wěn)、加速性能好、燃油經(jīng)濟(jì)性好、操縱方便等憂點(diǎn)。長期以來，人們一直進(jìn)行著能傳遞大功率、維持高效率、高壽命的機(jī)械式無級變速器的研究工作。近年來，由于材料、潤滑油、計算機(jī)控制及加工技術(shù)的進(jìn)步， 了很大發(fā)展。最早應(yīng)用于汽車的無級變速傳動是 它出現(xiàn)在 1886年由德國 司生產(chǎn)的汽油機(jī)汽車上。而后，荷蘭 士于 1958 年研制成功了雙 V 型橡膠帶式無級自動變速器，并裝備于 司的小型轎車上。 得里程碑式的成績是在本世紀(jì)六十年代中期， 司的研究人員在荷蘭研制出能傳遞功率容量大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的無級自動變速器 金屬帶式無級變速器取得突破性進(jìn)展。 1987 年，司的金屬帶式無級變速器進(jìn)入商品化階段，這年，福特汽車公司首次在市場上推出裝有這種金屬帶的 本富士重工也于同 年研制成功裝備于上（排量 1 子控制 后，菲亞特、福特、日產(chǎn)等汽車公司都在公司生產(chǎn)的一些 量轎車上裝備這種變速器。九十年代，在總結(jié)八十年代產(chǎn)品和使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上， 司研制成功了傳動力矩大、性能更佳的第二代 速器。到 1995 年，裝有 汽車產(chǎn)量已達(dá) 100多萬輛。目前主要有以下的 產(chǎn)廠商 。其中歐洲 司 量為 15 萬 /年， 量為 20/年。特別指出的是：美國福特公司在 1997 年有了歷史性的突破，生產(chǎn)出可用于大扭矩、 排量高達(dá) 矩為 動機(jī)的 并成功安裝于 車上。這就結(jié)束了 能應(yīng)用于中型汽車上的歷史，為大規(guī)模應(yīng)用 汽車開辟了道路。而且，無級變速器已與當(dāng)今先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，構(gòu)成高性能的無級自動變速器，性能更加完善。世界上的主要汽車生產(chǎn)國都在積極開發(fā) 統(tǒng)，已經(jīng)出現(xiàn)了很好的實(shí)用化發(fā)展趨勢。 利保護(hù)期已于 2001 年到期，這也會促使 大發(fā)展。有專家預(yù)言 會占據(jù) 50的自動變速器市場份額。但是，另一方面， 有其弱點(diǎn)。從理論上說，使發(fā)動機(jī)始終在經(jīng)濟(jì)工況區(qū)運(yùn)行，從而大幅度省油，但是由于 摩擦傳動，主要缺點(diǎn)也是效率低， 。因此， 沒有達(dá)到理論上所能達(dá)到的燃油經(jīng)濟(jì)性水平。這是 待進(jìn)一步提高之處。 第一章 緒論 - 10 - 輛自動變速器的發(fā)展趨勢 雖然車輛自動變速種類很多，各種不同的自動變速之間相互融合滲透，各種不同的自動變速又有各自的發(fā)展過程， 但是它們在發(fā)展趨勢上卻有相似之處。總體上來說各種不同的自動變速有以下趨勢： 1 有級自動變速器 （如液力自動變速器 （ 、 電控機(jī)械式自動變速器 （ ）的擋位有增多的趨勢。 在汽車早期發(fā)展的歷史中，人們就已經(jīng)認(rèn)識到在發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無級變速調(diào)節(jié)才能使汽車達(dá)到理想的行駛工況，對于有級變速器，只有增加其擋位，使其在性能上接近無級變速的理想狀態(tài)。目前，已經(jīng)有液力變矩器 +6擋位的產(chǎn)品化 現(xiàn)。但是，從成本、制造的可行性等方面考慮，過多的擋位反而會使這種自動變速器的性能 /價格比下降。所以，在目前的設(shè)計、制造技術(shù)水平下，液力變矩器 + 5/6 擋位的 比較適合的。 2 自動變速器控制單元的電子化、計算機(jī)化，使自動變速器的自動化、智能化程度有不斷提高的趨勢。 自動變速器控制單元經(jīng)歷過人工手 動、機(jī)械自動、全液壓自動、電控 動變速理論的不斷發(fā)展完善，在車輛整體綜合性能不斷提高的同時，促使自動變速器的自動化、智 能化。以機(jī)械無級變速器（ 例，根據(jù)車輛工況， 它需要隨時調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力， 控制帶輪兩部分的相對滑移程度，從而改變變速器傳動比。在這種情況下，人工手動以及機(jī)械式的自動是不能勝任的，控制單元的電子化、計算機(jī)化是十分必要的。 3. 傳動系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)甚至與整車有一體化、系統(tǒng)化的趨勢。 信息產(chǎn)業(yè)和計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，為車輛技術(shù)開辟了新的發(fā)展空間。 在車輛技術(shù)領(lǐng)域里先后涌現(xiàn)出 線等可用于車輛各個子系統(tǒng)間通信的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。通過現(xiàn)場總線技術(shù)，將汽車的各個子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，對其進(jìn)行系統(tǒng)化的控制，可以提高汽車的整體綜合性能。以電控機(jī)械式自動變速器（ 例，它要同步控制離合器的分離與 結(jié)合、選換擋操作以及發(fā)動機(jī)節(jié)氣門的調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)起步、換擋的自動操縱。這就需要通過 線或其它通訊方式，在控制單元與發(fā)動機(jī)、離合器、變速器之間建立起可靠實(shí)時的信息通信，由控制單元對它們進(jìn)行同步控制。 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 11 - 現(xiàn)車輛自動變速的意義 1自動變速消除了駕駛員換擋技術(shù)的差異性 車輛性能的優(yōu)勢除與其自身的結(jié)構(gòu)有關(guān)外 ,還取決于正確的控制和操縱。 例如，有資料表明：熟練駕駛員與非熟練駕駛員 之間的平均油耗相差達(dá) 10以上。自動變速是按某種預(yù)先設(shè)定的換擋策略自動完成換擋 ,以使整車獲得最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性、動力性和低的污染排放。只要換擋策略設(shè)定正確就會取得好效果，而與駕駛員的技術(shù)水平無關(guān)。 2自動變速提供了好的傳動比轉(zhuǎn)換性能 無級自動變速可以消除或減弱動力傳動中的動載；而有級自動變速，由于它能自動同步換擋、離合器可按最佳結(jié)合規(guī)律結(jié)合，也避免了手動換擋粗暴所產(chǎn)生的沖擊與動載，這對于地形復(fù)雜、路面惡劣的現(xiàn)場作業(yè)或越野行駛時的工程車輛、 自卸汽車以及軍用車輛都特別重要。 試驗(yàn)表明： 在最壞的路段行駛時，自動變速的車輛傳動軸上，最大力 矩峰值只相當(dāng)于手動換擋的 20 40，原地起步時力矩峰值只相當(dāng)于 50 70。因此，可使發(fā)動機(jī)壽命提高 速器壽命提高 2 3 倍，其它傳動系統(tǒng)零部件壽命也將提高 3自動變速可減輕駕駛員勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率 操縱車輛的任務(wù)在于：根據(jù)不斷變化的道路、交通情況，對車輛的行駛方向和速度進(jìn)行靈活的控制。據(jù)統(tǒng)計：城市大客車平均每分鐘換擋 3 5 次，駕駛員就要連續(xù)完成 20 30 個手腳協(xié)調(diào)動作。而采用自動變速后，則從根本上簡化了操縱，離合器踏板、變速桿都取消了，駕駛員只要控制油門，即控制了自動變速，極大地改善了駕駛員的勞動條件，從而提高勞動生產(chǎn)率。對于工程車輛，由于其作業(yè)條件與作業(yè)工礦復(fù)雜、多變，負(fù)載變化的范圍大、隨機(jī)性強(qiáng)，導(dǎo)致其換擋也十分頻繁，所以自動變速對與工程車輛減輕駕駛員勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率意義尤其重大。 4自動變速減少了廢氣排放 在車輛保有量多的城市，汽車排出的有毒物質(zhì)是主要公害之一，但廢氣中有毒物質(zhì)的含量與發(fā)動機(jī)的使用條件有關(guān)： 穩(wěn)定則排放量大。 第一章 緒論 - 12 - 油機(jī)接近怠速時 度高，而 與轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速升高濃度也提高；故在極高或極低的轉(zhuǎn)速工作或加速，容易產(chǎn)生濃煙。 手動變速為非動力換擋，由于換擋過程中供油量急劇變動，所以非穩(wěn)定工況強(qiáng)烈，轉(zhuǎn)速變化也大起大落，從而導(dǎo)致污染嚴(yán)重；而無級變速和自動換擋技術(shù)多屬動力換擋，而且能把發(fā)送機(jī)設(shè)計在較小污染的轉(zhuǎn)速范圍工作，從而使污染降低。 內(nèi)車輛自動變速器的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀 我國從 60 年代起 ,就在“紅旗” 770 轎車上使用了具有 2 個前進(jìn)檔的液力自動變速器 ,1975 年又研制出具有 3 個前進(jìn)檔的 力自動變速器。 80年代初 ,老“紅旗”轎車因油耗高而停止生產(chǎn) 。油耗高的原因除液力自動變速器效率問題外 ,更主要的要?dú)w因于其高達(dá) 量的發(fā)動機(jī)。此外 ,除在部分軍用車輛上使用了液力自動變速器外 ,國內(nèi)汽車行業(yè)幾乎與自動變速器無緣。甚至有人認(rèn)為 ,中國在 2000 年以前不需要自動變速器。隨著中國的改革開放 ,大量國外轎車進(jìn)入我國市場 ,其中許多中高檔轎車是帶有自動變速器的 ,而其類別幾乎全部是液力自動變速器。 這也使一大批汽車修理企業(yè)對液力自動變速器的維修變得十分熟悉。由于對自 動變速器良好性能的逐漸認(rèn)識 ,用戶的需求量越來越大 ,使國內(nèi)汽車企業(yè)加快了自動變速器的發(fā)展步伐。 1998 年 ,一汽大眾公司生產(chǎn)的 “捷達(dá)王” 已將自動變速器列為選裝件。 神龍汽車公司也在其 “富康” 車型上推出了電控式液力自動變 速器。上海通用汽車公司在所生產(chǎn)的別克 “世紀(jì)” 轎車上裝備了目前最為先進(jìn)的一種液力自動變速器 4廣州本田“雅閣”轎車 ,自動變速器幾乎是標(biāo)準(zhǔn)配置。因此 ,在國產(chǎn)車上選裝液力自動變速 器已成為必然之勢。從研究與生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看 ,力自動變速器已經(jīng)進(jìn)行過批量生產(chǎn) ,加之工程機(jī)械、軍用車輛采用動力換檔的行星齒輪變速器已有 10 多年的歷史 ,近幾年 ,國內(nèi)也為大功率車輛研制成功電控自動變速器 ,因此可以說 ,在液力自動變速器的研究、 生產(chǎn)以及修理方面均有一定的基礎(chǔ)。 但目前國產(chǎn)轎車所裝用的液力自動變速器全部都依靠進(jìn)口。 不過通用汽車公司在上海的合資企業(yè)已開始試生產(chǎn) 4四檔電控自動變速驅(qū)動橋。當(dāng)然 ,完全國產(chǎn)化還有一段路要走。 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 13 - 2在科學(xué)研究領(lǐng)域中 在 面，由于 經(jīng)發(fā)展的比較成熟，我國的 研究工作基本上與世界先進(jìn)水平同步。吉林大學(xué)的羅邦杰、許純新、趙丁選等老師分別從不同角度對 行了深入的研究。 在 面，我國的 究工作起步較晚， “九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。目前已開展這方面研究的有上海交通大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)等。鑒于 展的趨勢，我國的研究超越了半自動變速器的階段，直接進(jìn)行全自動 研制。吉林大學(xué)研究的 2 參數(shù)換擋規(guī)律、動態(tài) 3 參數(shù)換擋規(guī)律、離合器最佳結(jié)合規(guī)律等換擋和起步規(guī)律、最佳同步換擋控制、動態(tài)閉環(huán)換擋控制、離合器模糊起步控制等處于世界先進(jìn)水平。 1998 年 8 月吉林工業(yè)大學(xué)自主開發(fā)研制的桑塔納 2000 型 車通過了由原國家科委、原機(jī)械工業(yè)部、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)和上汽集團(tuán)組成的鑒定委員會的鑒定，與會專家一致認(rèn)為該研究成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平， 這標(biāo)志著我國 術(shù)的發(fā)展已進(jìn)入到產(chǎn)品化階段。 在 面，早在十年前國內(nèi)就有高校購買過國外樣機(jī)進(jìn)行分析研究。目前，重慶大學(xué)正在對 結(jié)構(gòu)、運(yùn)動機(jī)理進(jìn)行基礎(chǔ)研究。東風(fēng)汽車公司和吉林工業(yè)大學(xué)、東北工業(yè)大學(xué)、湖北汽車工業(yè)學(xué)院合作，承擔(dān)了國家科技部九五重大攻關(guān)項(xiàng)目，對 術(shù)進(jìn)行實(shí)用化研究。 綜上所述，目前我國的產(chǎn)品化的自動變速器基本上是引進(jìn)國外的技術(shù)，甚至是直接從國外廠商購買自動變速器。 基本上沒有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品化的自動變速器。 我國已經(jīng)加入了 國內(nèi)市場與國際市場的界限越來越模糊。我國的汽車工業(yè)將直接面臨國際競爭。 只有充分提高自身的核心競爭力具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)、產(chǎn)品，才能在國際化的競爭中立于不敗之地。 程車輛的自動變速 力自動變速器（ 工程車輛自動變速中的應(yīng)用 由于工程車輛作業(yè)條件與作業(yè)工礦復(fù)雜、多變，負(fù)載變化的范圍大、隨機(jī)性強(qiáng)，故此液力變矩器好像天生就是為工程車輛設(shè)計的。這是因?yàn)?，首先液力第一?緒論 - 14 - 變矩器具有無級連續(xù)變速和變矩的能力， 對外部負(fù)載有良好的自動調(diào)節(jié)和適應(yīng)性能。其次它是流體傳動，流體本生就具有吸振減振的能力。因此，與電控機(jī)械式自動變速器（ 機(jī)械無級變速器（ 比液力自動變速器（ 適合用于工程車輛的自動變速。但是液力自動變速器（ 在低效率的問題，有待進(jìn)一步提高。 程車輛自動變速在國內(nèi)的發(fā)展 工程車輛自動變速在發(fā)達(dá)國家早已普及，但是我國在這方面起步比較晚，目前我國還處于“引進(jìn)消化吸收”階 段。柳州工程機(jī)械股份有限公司在式裝載機(jī)上裝配了德國 司的自動變速器。大連叉車總廠在 司的 動變速器。山東工程機(jī)械集團(tuán)有限公司也開始在引進(jìn)的日本小松 土機(jī)上進(jìn)行自動變速系統(tǒng)的開發(fā)。 在科研方面，吉林大學(xué)的趙丁選老師針對液力自動變速器（ 在低效率的問題提出效率換擋策略。 吉林大學(xué)的龔杰博士對這一換擋規(guī)律進(jìn)行了初步探討，并通過臺架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性。吉林大學(xué)的許純新教授、張勇博士、王學(xué)峰博士、戴群亮博士、王卓博士在工程機(jī)械的智能控制方面做了大量的工作。 程車輛實(shí)現(xiàn)自動變速的意義 由于工程車輛作業(yè)條件與作業(yè)工礦復(fù)雜、多變，負(fù)載變化的范圍大、隨機(jī)性強(qiáng)的特點(diǎn)，所以與普通車輛相比自動變 速對于工程車輛具有更為重大的意義。除此之外，目前自動變速是提高整車綜合性能的必由之路，要提升我國工程車輛行業(yè)的核心競爭力，參與國際競爭，在競爭中發(fā)展壯大自己，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自動變速器是一個重要環(huán)節(jié)。同時，自動變速提高了工程車輛整體的自動化、智能化程度，自動化程度的高低標(biāo)志著一個國家工程車輛發(fā)展的水平。實(shí)現(xiàn)工程車輛自動變速可以提升我國的工程車輛科研、設(shè)計、制造水平。 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 15 - 輛自動變速其他方法 壓傳動 它與液力傳動同屬液體傳動范疇。其區(qū)別主要在于：液壓傳動主要依靠液體壓能的變化來傳遞或變換能量。它是利用工作腔的容積變化來工作的，液壓元件主要是液壓泵與液壓馬達(dá)。 液壓泵將發(fā)動機(jī)輸出功率變?yōu)楣ぷ饔蛪翰⒂煽刂圃⑵漭斎胍簤厚R達(dá)。 其工作油壓 p 驅(qū)動車輪， 系統(tǒng) p 的大小取決于負(fù)載，車輛速度的變化取決于系統(tǒng)流量 Q。它的特點(diǎn)是：可在大范圍內(nèi)連續(xù)地在正、倒車行駛工況內(nèi)平穩(wěn)的無級變速，并能實(shí)現(xiàn)微動，性能接近理想特性。易于實(shí)現(xiàn)左右輪分別驅(qū)動。液壓元件間用管路連接，便于總布置實(shí)現(xiàn)合理布局。由于與液力傳動相似，因此也具有自動適應(yīng)負(fù)載以及減振的特點(diǎn)。因此，近年來在車輛上，特別是在推土機(jī)、裝載機(jī)上獲得應(yīng)用。但是它有效率低，液壓元件制造精度高、成本高，功率特別大的液壓元件制造就更為困難的缺點(diǎn)。 傳動 電傳動與液壓傳動相似，它取消了機(jī)械傳動中的傳統(tǒng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)，而代之以電流輸至電動機(jī)（通常為電動輪） ，以驅(qū)動汽車。其電傳動形式有：直流發(fā)電機(jī)直流（電動機(jī)）驅(qū)動，交流發(fā)電機(jī)直流驅(qū)動，交流發(fā)電機(jī)交流驅(qū)動，交流發(fā)電機(jī)直流變頻交流驅(qū)動等幾種。這也反映了電傳動的發(fā)展過程，特別是最后一種形式，它把經(jīng)可控硅整流所得到的直流電，經(jīng)逆變裝置變?yōu)轭l率可變的交流電，使電機(jī)在變頻交流電驅(qū)動下速度可調(diào)。其結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、成本低，可制成大功率電傳動，因而是發(fā)展方向。電傳動的特點(diǎn)是：可按車輛行駛功率的要求，以最經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，得到恒功率特性?？蔁o級變速，起動及變速平穩(wěn)。能將電動機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)制動，提高行駛安全性。動力裝置和車輪之間無剛性連接，便于總體布置及維修。但是電傳動的主要缺點(diǎn)是成本高，比液力機(jī)械傳動還要高 20，自重大并消耗大量的有色金屬，故載重量大使用這種傳動方式才有利。目前在載重 850上的礦用自卸車、第一章 緒論 - 16 - 大鏟運(yùn)車及輪式裝載機(jī)上，采用電傳動已成為發(fā)展趨勢。 力驅(qū)動 電力驅(qū)動嚴(yán)格說來并不是屬于自動變速領(lǐng)域里的課題。相反由于其原理的先進(jìn)性，它可能并不需要變速，由電力驅(qū)動就可以直接提供滿足要求的動力。從而使自動變速發(fā)生革命性的變革。所以，對其做簡單的介紹是十分必要的。 長期以來，人們一直在考慮以電力驅(qū)動來代替內(nèi)燃機(jī)，從而減少空氣和噪聲污染、 減少石油消耗， 提高能量轉(zhuǎn)換效率， 它不象內(nèi)燃機(jī)受卡諾循環(huán)的限制，理論上效率可達(dá) 80 90。電力驅(qū)動面臨的主要的問題和難點(diǎn)是電源，燃料電池是近期研究的熱點(diǎn)。 燃料電池的原理是使氫氣和氧氣經(jīng)由電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電流和水。它發(fā)電效率高、干凈、不排出氣體。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電效率高。 文的主要研究內(nèi)容 本文主要是結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（ 59705005） “工程車輛液力機(jī)械傳動系統(tǒng)的電子節(jié)能控制研究”及教育部骨干教師基金項(xiàng)目“提高工程車輛液力機(jī)械傳動系統(tǒng)動力性與經(jīng)濟(jì)性的電控方法研究”進(jìn)行了如下研究工作： 針對 式裝載機(jī)的特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了其傳動系統(tǒng)組成原理、工作原理，以及傳動系統(tǒng)的整體特性。 在 式裝載機(jī)傳動系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到了其效率換擋規(guī)律，使用數(shù)值解析方法得到了其最佳動力性換擋規(guī)律，進(jìn)而使用同樣方法得到了考慮工作泵影響情況下的最佳動力性換擋規(guī)律。 采用實(shí)驗(yàn)的方法對 式裝載機(jī)的換擋平順性進(jìn)行了研究，探討了提高其換擋品質(zhì)的方法。 使用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)效率換擋規(guī)律，并在 式裝載機(jī)傳動系統(tǒng)電控實(shí)驗(yàn)臺上對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，證明了其可行性、有效性。 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 17 - 章小節(jié) 本章介紹了車輛自動變速的產(chǎn)生原因，對主流自動變速的發(fā)展過程以及其在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀分別做了介紹，并在 此基礎(chǔ)上分析了自動變速的發(fā)展趨勢，闡述了實(shí)現(xiàn)自動變速的意義。本章還說明了工程車輛自動變速的特點(diǎn)，相應(yīng)地介紹了工程車輛自動變速現(xiàn)狀，闡述了其意義。隨后對幾種有前途地自動變速新方法進(jìn)行了簡要地介紹。最后說明了本文的主要研究內(nèi)容。 第二章 工程車輛傳動系統(tǒng) - 18 - 第二章 工程車輛傳動系統(tǒng) 由于本文以 式裝載機(jī)為研究對象，所以如果沒有特殊說明，以下內(nèi)容主要是有關(guān) 式裝載機(jī)的。 程車輛傳動系統(tǒng)概述 目前工程車輛的傳動系統(tǒng)是以液力機(jī) 械傳動為主的。它主要由液力變矩器、電控液動機(jī)械式有級變速器、前后驅(qū)動橋組成。圖 2 1 是輪式裝載機(jī)的傳動系統(tǒng)簡圖。 圖 2 1 輪式裝載機(jī)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 19 - 柴油機(jī)輸出的動力通過液力變矩器變速器，再經(jīng)過傳動軸傳到驅(qū)動橋。驅(qū)動橋中的主傳動器和差速器實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速、 增大扭矩并將動力分別傳至左右兩側(cè)，使左右驅(qū)動輪可能得到不同轉(zhuǎn)速。驅(qū)動橋中的輪邊減速器則進(jìn)一步增大傳給驅(qū)動輪的扭矩并降低轉(zhuǎn)速。 在液力機(jī)械傳動中，由于液力變矩器冷卻系統(tǒng)中的泵、過濾器、冷卻器等液壓元件可兼用于動力換擋變速器的操縱系統(tǒng)，故變速器大多采用動力換擋，目前較多采用電子控制、液壓執(zhí)行的電控液動變速器。 液力傳動中不采用主離合器。防止柴油機(jī)過載熄火、平穩(wěn)換擋和起步、實(shí)現(xiàn)微動等功能均由液力變矩器和變速器來完成。 式裝載機(jī)的傳動系統(tǒng)主要由 油機(jī)、 力變矩器、4速器等組成。 程車輛用柴油機(jī) 動機(jī)工況 發(fā)動機(jī)的運(yùn)行情況（簡稱工況）是以其發(fā)出的功率 n 來表示的。此功率、轉(zhuǎn)速應(yīng)該與發(fā)動機(jī)所帶動的工作機(jī)械要求的功率、轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。只有當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)出的扭矩與工作機(jī)械消耗的扭矩相等時， 兩者才能在一定轉(zhuǎn)速下按一定功率穩(wěn)定工作。由于穩(wěn)定工作必須滿足扭矩相等的條件，當(dāng)工作機(jī)械阻力矩或轉(zhuǎn)速變化時，就引起與之配合的發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況發(fā)生變化，因而發(fā)動機(jī)工況變化規(guī)律與所帶動的工作機(jī)械的工作情況有關(guān)。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途，其使用條件可分為以下三類： 一 . 恒速工作。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速近似保持不變，而功率改變。例如，帶動發(fā)電機(jī)工作時，為保證頻率的穩(wěn)定性，要求發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，功率則隨電極負(fù)荷大小，可由零變到最大。屬于此類的即稱為固定式發(fā)動機(jī)工況。 二 . 流體阻力負(fù)荷。發(fā)動機(jī)功率與轉(zhuǎn)速成一定函數(shù)關(guān)系，常見為接近三次冪函數(shù)關(guān)系， 為比例常數(shù)。帶動螺旋槳工作的船用主機(jī)即屬于此類，故又稱螺旋槳工況。 第二章 工程車輛傳動系統(tǒng) - 20 - 三 . 路上運(yùn)輸。發(fā)動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速都獨(dú)立地在很大范圍內(nèi)變化，它們之間沒有特定地關(guān)系。驅(qū)動汽車等路上運(yùn)輸車輛時，均屬于此類。其運(yùn)行情況是：轉(zhuǎn)速決定于車速，可以從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速一直變到最高轉(zhuǎn)速。扭矩取決于負(fù)載，在同一轉(zhuǎn)速下，可由零變到全負(fù)荷。工程車輛顯然屬于第三類。 程調(diào)速柴油機(jī) 目前在工程車輛上一般采用柴油機(jī)作為動力源。而柴油機(jī)上必須有防止超速的裝置。發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作的條件是發(fā)出的扭矩與外界阻力矩相等，如圖 22 中的 A 點(diǎn)。如果發(fā)動機(jī)扭矩曲線能隨轉(zhuǎn)速增加而迅速下降，則當(dāng)外界阻力矩有暫時變化時，這種曲線便具有自動保持穩(wěn)定工作的能力，如圖 2 2a 所示。如果扭矩曲線變化平緩，甚至微微上翹，則在阻力變化急劇時，理論上雖可恢復(fù)穩(wěn)定工作，實(shí)際上轉(zhuǎn)速變化大，恢復(fù)穩(wěn)定也難以滿足正常工作的需要。這樣曲線實(shí)際上不具備自動保持穩(wěn)定工作的能力，如圖 2 2b 所示。一般來說，汽油機(jī)穩(wěn)定性好，柴油機(jī)穩(wěn)定性差。 圖 2 2 發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工作條件 a) 扭矩曲線隨轉(zhuǎn)速增加而迅速下降 b) 扭矩曲線變化平坦 由于工程車輛負(fù)載變化范圍大、隨機(jī)性強(qiáng)，經(jīng)常遇到負(fù)載突變的工況，例如裝載機(jī)負(fù)載突然減小，就可能引起發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速突然上升，甚至超過允許的限度，即所謂飛車。對于汽油機(jī)，轉(zhuǎn)速升高時，因充氣效率 矩迅吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 21 - 速降低， 超速不會過高。 而且超速時混合氣成分變化不大， 對工作過程影響小。運(yùn)動零件也小巧，所以短時間超速的危害不大，常允許超速 10。對柴油機(jī)來說，超速就很危險，因扭矩曲線平坦，使轉(zhuǎn)速大幅度上升，循環(huán)供油量又隨轉(zhuǎn)速增高而加大，混合氣變濃，工作過程惡化，可能引起零件損壞。因此，柴油機(jī)上必須有防止超速的裝置。 工程車輛低速空載頻繁，如短暫停車、起動等。如果發(fā)動機(jī)經(jīng)常熄火，將會給駕駛員帶來極大的困難。低速空載時，噴油泵只供給很少的燃油，這些燃油發(fā)出的能量只能克服發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械損失， 這時發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性主要取決于發(fā)動機(jī)機(jī)械損失與氣缸內(nèi)發(fā)出指示功之 間的相互配合關(guān)系，如圖 2 3所示。由理論和實(shí)驗(yàn)可知，汽油機(jī)怠速是比較穩(wěn)定的，如圖 2 3a 所示。但柴油機(jī)情況不同， 如圖 2 3b 所示， 由于每循環(huán)供油量是隨轉(zhuǎn)速增加而略有增加，因而平均指示壓力 果 引起轉(zhuǎn)速很大的波動，柴油機(jī)極易熄火或飛車，因此必須有保證怠速穩(wěn)定的裝置。 圖 2 3 低速空車運(yùn)行情況 a) 汽油機(jī) b)柴油機(jī) 為了保證怠速穩(wěn)定和高速不飛車，柴油機(jī)上必須有調(diào)速器。調(diào)速器可以根據(jù)外界負(fù)荷的變化，通過轉(zhuǎn)速感應(yīng)元件，自動調(diào)節(jié)噴油泵供油量，使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速保持在極小的范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。 對于工程車輛，由于其負(fù)載變化范圍大、隨機(jī)性強(qiáng)，需要柴油機(jī)可以在從最小轉(zhuǎn)速、最小扭矩到最大轉(zhuǎn)速、最大扭矩的所有工況都能穩(wěn)定工作，所以需要對工程車輛用柴油機(jī)進(jìn)行全程調(diào)速。對于全程調(diào)速柴油機(jī)來說，已經(jīng)不能直接控制其“油門” ，只能控制其調(diào)速器位置，但本文仍沿用“油門”一詞代替第二章 工程車輛傳動系統(tǒng) - 22 - 調(diào)速器位置。 程調(diào)速柴油機(jī)的特性 對于內(nèi)燃機(jī)，一般主要使用負(fù)荷特性、速度特性、煙度特性、萬有特性來描述其性能。 而對于裝有全程調(diào)速器的柴油機(jī)， 則使用調(diào)速特性來描述其特性。在調(diào)速器起作用時，保持油門開度一定， 柴油機(jī)性能指標(biāo)（主要指有效扭矩效 效燃油消耗率 時耗油量 B）隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化的關(guān)系稱為調(diào)速特性。調(diào)速特性一般有兩種表達(dá)形式。其一是以負(fù)荷 圖 2 4 所示，相當(dāng)于負(fù)荷特性的形式。它對于分析裝有調(diào)速器柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)特性是很方便的。其二是以柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為橫坐標(biāo)，如圖 2 5 所示，這樣的調(diào)速特性相當(dāng)于速度特性的形式。 圖 2 4 6100 柴油機(jī)調(diào)速特性 理論上來說，柴油機(jī)是非線性時變系統(tǒng)，它的數(shù)學(xué)模型是非線性的。雖然非線性的數(shù)學(xué)模型可以比較準(zhǔn)確地描述柴油機(jī)的工作特性， 但是， 它不便使用，吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 23 - 所以在實(shí)際應(yīng)用中常對非線性模型線性化。 對柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)外特性和柴油機(jī)調(diào)速特性： = （ 2 1） = （ 2 2） 式中 柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 (r/ 柴油機(jī)輸出扭矩 (r/ 柴油機(jī)油門開度（） 。 圖中上方曲線是柴油機(jī)外特性，曲線下方的斜直線是調(diào)速特性，即當(dāng)油門開度保持一定時， 圖可知，當(dāng)油門開度保持一定時，調(diào)速特性基本可用直線表示。這是本文主要應(yīng)用的柴油機(jī)特性。 圖 2 5 油機(jī)調(diào)速特性 上述特性是發(fā)動機(jī)穩(wěn)定特性，當(dāng)發(fā)動機(jī)從一個穩(wěn)態(tài)達(dá)到另一個穩(wěn)態(tài)的過程中，其特性有別于穩(wěn)態(tài)特性，稱之為動態(tài)特性。動態(tài)特性可由穩(wěn)態(tài)特性求得： = （ 2 3） 式中 柴油機(jī)轉(zhuǎn)動元件轉(zhuǎn)動慣量 ( )； 柴油機(jī)角加速度 (r/ 第二章 工程車輛傳動系統(tǒng) - 24 - 力變矩器特性 目前，廣泛采用原始特性曲線表示液力變矩器特性。圖 2 6 是 級單相液力變矩器的原始特性曲線。經(jīng)擬合得到變矩器的原始特性： 圖 2 6 力變矩器特性 = （ 2 4） += （ 2 5） = （ 2 6） 式中 液力變矩器泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)（ m ； K 液力變矩器的變矩系數(shù)； 液力變矩器效率； 吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文 - 25 - i 液力變矩器速比。 由圖可知 力變矩器是正透穿的。 以上所述是一變矩器在穩(wěn)態(tài)工況下得到的， 通常稱之為穩(wěn)態(tài)特性。 事實(shí)上，變矩器經(jīng)常工作在非穩(wěn)定工況，因此，研究變矩器的非穩(wěn)態(tài)特性，就更為重要有意義。但是，本文主要使用原始特性，故只介紹原始特性。 動機(jī)與液力變矩器共同工作 液力變矩器對發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性和車輛 使用性能有很大影