液力变矩器闭锁与滑差液压控制系统毕业论文.doc

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1、中文摘要液力变矩器在轿车、载货汽车和工程车辆上得到日益广泛的应用, 它可以使车辆起步平稳，减少传动冲击，但是液力变矩器开始闭锁直至闭锁完成的过程中，泵轮和涡轮的转速与转矩的变化，以及发动机一定惯性能量的释放，将以转矩扰动的形式传递给传动系，并带来闭锁冲击。因此如何更为合理的选取液力变矩器闭锁点，为改善闭锁品质提出合理化建议的研究成为一热点。 本课题的主要研究内容是用传统的方法确定XXX推土机所使用的液力变矩器的闭锁点，然后对液力变矩器闭锁点进行优化设计，优化设计的过程中综合考虑了闭锁前后发动机转速突降造成的惯性能量的释放,以及闭锁前后变矩器输入、输出转矩的变化，在二者最优解之间通过目标规划法建

2、立统一目标函数,并寻优得到最为合理的闭锁点。鉴于目前液力变矩器闭锁与滑差控制技术的发展趋势，本文在第五章对液力变矩器闭锁与滑差控制技术也进行了探讨，并初步设计了闭锁与滑差控制系统原理图。关键词: 液力变矩器 闭锁点 优化设计 滑差AbstractHydraulic torque converter is used widely in the car, truck and construction vehicle. It can make them start smoothly, reduce the impact, but when hydraulic torque converter sta

3、rts to block until the blocking process complete, the speed and the torques change of the pump and turbine, as well as certain inertia energy released by the engine, these will be passed to the power transmission by the way of the torque perturbation which will bring impact. Therefore, the research

4、of how do the more reasonable selection of hydraulic torque converter blocking spot, and proposing the rationalization proposal for the improvement block system quality has become a hotspot.The subject of research is to determine the block spot of the XXX bulldozers hydraulic torque converter with t

5、he traditional method, then carries on the optimized computation to the blocking spot of the hydraulic torque converter, around the released inertia energy because of the engine speed which has dropped suddenly, as well as the input and output torques change, establishes objective function through t

6、he target programming law between the two optimal solution, obtains the more reasonable block system spot.In view of the fact that present hydraulic torque converters block system and the slippery difference control technologys trend of development, this article has also carried on the discussion in

7、 the fifth chapter to the hydraulic torque converters block system and the slippery difference control technology, and preliminary design schematic diagram of the block system and slippery difference control system.Keywords: hydraulic torque converter, block system spot, optimization design, slipper

8、y difference目 录中文摘要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1 液力变矩器简介11.2 液力变矩器的发展和应用21.2.1 液力变矩器的发展21.2.2 液力变矩器的应用31.3 传统液力变矩器的优点与缺点5第二章 发动机与液力变矩器的共同工作与匹配72.1 共同工作与匹配的区别72.1.1 发动机特性72.1.2 液力变矩器的原始特性92.2 发动机与液力变矩器的共同工作102.2.1发动机与液力变矩器的共同工作的输入特性102.2.2发动机与液力变矩器的共同工作的输出特性12第三章 闭锁控制规律与理论分析173.1 液力变矩器闭锁的意义173.2 闭锁规律应满

9、足的要求及分类173.2.1 闭锁规律应满足的要求173.2.2 闭锁规律的类型183.3 主控制参数的选取193.3.1 车辆常用的参数193.3.2 XXX所选参数213.3.3 参数值确定223.4 闭锁点的选择233.4.1 理论闭锁点的确定243.4.2 闭、解锁循环现象253.4.3 借助换档规律选取闭锁点的方法263.5 XXX闭锁点的计算273.5.1闭锁点的确定273.5.2 插值法分析闭锁点处的参数33第四章 液力变矩器闭锁点优化设计374.1 确定优化约束条件374.2 确定目标函数374.3 目标规划法统一各目标函数39第五章 液力变矩器闭锁与滑差液压控制系统的设计43

10、5.1 闭锁离合器滑差控制的工作原理435.2 滑差控制区域的确定435.3 液力变矩器闭锁与滑差液压控制系统45总 结47参考文献48致 谢49附 录50第一章 绪论1.1 液力变矩器简介液力变矩器是一个以液体为工作介质并通过工作液动量矩的改变来传递转矩的传动装置。以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器，是液力传动的型式之一。图1-1为液力变矩器结构简图，它有一个密闭工作腔，液体在腔内循环流动，其中泵轮、涡轮和导轮分别与输入轴、输出轴和壳体相联。动力机(内燃机、电动机等)带动输入轴旋转时，液体从离心式泵轮流出，顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动。泵轮将输入轴的机械能传递给液体。

11、高速液体推动涡轮旋转，将能量传给输出轴。液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。液力变矩器不同于液力偶合器的主要特征是它具有固定的导轮。导轮对液体的导流作用使液力变矩器的输出扭矩可高于或低于输入扭矩，因而称为变矩器。液力变矩器的特点是：能消除冲击和振动, 过载保护性能和起动性能好；输出轴的转速可大于或小于输入轴的转速，两轴之间的转速差随传递扭矩的大小而不同；有良好的自动变速性能, 载荷增大时输出转速自动下降，反之会自动上升；保证动力机有稳定的工作区, 载荷的瞬态变化基本不会反映到动力机上。液力变矩器在额定工况附近效率较高，最高效率为8592。叶轮是液力变矩器的核心。它的型式和

12、布置位置以及叶片的形状，对变矩器的性能有决定作用。它的种类比较多，目前工程机械和路面车辆采用的液力变矩器有单级单向式、综合式、双涡轮式、导轮可反转式、双泵轮式以及液力机械分流传动等形式。以下为一广泛应用的典型液力变矩器三元件综合式液力变矩器的结构简图与特性图。它由泵轮、涡轮、导轮组成，导轮用铝合金铸造，并与单向离合器外圈作固定连接。该型液力变矩器结构简单，工作可靠，性能稳定，效率相对较高，故在高级轿车上应用极广，在大型客车、自卸车及工程车辆上也逐渐增多。 图1-1三元件综合式液力变矩器结构简图与特性1-涡轮 2-泵轮 3-导轮 4-单向离合器1.2 液力变矩器的发展和应用1.2.1 液力变矩器

13、的发展液力变矩器(Hydraulic Torque Converter简称T.C)是通过工作轮叶片的相互作用，引起机械能与液体能的相互转换来传递动力，通过液体动量矩的变化来改变转矩的传动元件，具有无级连续改变转速与转矩的能力，对外负载有良好的自调节和适应性，是液力自动变速器的重要组成部分。它在汽车上的应用，极大地简化了汽车的操纵，使其起步平稳、加速迅速、柔和。同时，由于用液体来传递动力进一步降低了尖峰载荷和扭转振动，延长了动力传动系统的使用寿命，提高了乘坐舒适性和车辆平均行驶速度以及安全性和通过性。1905年德国人Fttiger发明偶合器，用作蒸汽机减速器。1928年英国人Sinclair和V

14、ickers成功地将偶合器改造为变矩器并实用化。1930年英国Daimlar汽车公司将带液力偶合器用于汽车上。1940年综合式变矩器用于汽车并批量生产。1978年克莱斯勒作为第一家汽车公司使用了带离合器的液力变矩器。宝马与1992年3月生产的五档自动变速箱5HP30使用了带滑差控制闭锁离合器的变矩器。现在液力变矩器的发展呈现出两大特点：1、从结构较复杂的多元件多级向结构简单的对称型三元件单级两相型式发展，上世纪六十年代后，福特自动变速箱首先采用三元件液力变矩器，汽车制造界开始采用，目前汽车上已经绝大多数采用这种型式。2、变矩比K由大变小，过去变矩器的变矩比K最高时达到78，目前为1.62.7，

15、一般为2左右，对于档位多的自动变速器（五档）K小于2。为了通用，变矩器的变形产品K可能大于2。液力变矩器变矩比变小引起的变速器变矩能力下降，完全可以从增加自动变速器档位得到弥补。1.2.2 液力变矩器的应用液力变矩器的优点突出，但其效率不高，增加油耗和排放污染的问题却限制了它的发展。为了解决这个问题，汽车界的工程技术人员做了大量的工作。上个世纪60年代的研究重点是采用多元件多相工作轮来提高液力变矩器的效率。但是结构过于复杂，因此人们又想起了直接传递动力的方法，对液力变矩器实行闭锁就可以达到这一目的。这一做法可大大提高汽车在高速比情况下的传递效率，功率利用好。到今天，绝大部分自动变速汽车上的液力

16、变矩器都是可闭锁式的。闭锁离合器的采用，提高传动效率。闭锁后消除了液力变矩器高速比时效率的下降，从而使高速比工况效率大大提高。也提高了汽车的动力性。目前的液力变矩器种类很多，其闭锁离合器的结构也不尽相同，闭锁控制方式也不一样。其包括液压闭锁式、离心闭锁式、粘性闭锁式等，最常用的是液压闭锁式。液压闭锁式液力变矩器是利用液压系统中的压力来使闭锁离合器接合，从而使涡轮和泵轮闭锁在一起，提高动力传递效率。液压闭锁式又可根据控制方式不同分为纯液压控制闭锁和电液控制闭锁式两种，前一种利用滑动柱塞阀提供油压来控制，后一种采用电磁阀来控制闭锁油压，目前，几乎所有的汽车自动变速器都通过使用一个电子控制系统来控制

17、液力变矩器闭锁离合器电磁阀的通断，以此来控制闭锁油压。液力变矩器（T.C.）的性能优越，但最大的缺陷是效率低，为了降低装用液力变矩器汽车的油耗，而采用了闭锁。它是指在液力变矩器的泵轮与涡轮之间，安装一个可控制的离合器，当汽车的行驶工况达到设定目标时，控制离合器将泵轮与涡轮锁成一体，液力变矩器随之变为刚性传动，其目的是：(1)提高传动效率。闭锁后消除了液力变矩器高速比时效率的下降，理论上闭锁工况效率为1，从而使高速比工况效率大大提高。(2)闭锁后功率利用好，也提高了汽车的动力性。(3)由于效率的提高，液力变矩器的无效功下降，也减少了发动机风扇的功率损失。图1-3雅阁变矩器离合器的闭锁与解锁图1-

18、3是广州本田雅阁的闭锁离合器结构。闭锁压力油从油道4进入离合器2的右边，而其左边的油经油道5回流，产生压力差使装于涡轮轴花键上的活塞左移，直至变矩器壳1与锁止离合器之间的油被排出，使涡轮与泵轮稳定地锁在一起。为缓冲闭锁后传动系的扭转振动，该结构装有扭转减振器3。油道5进压力油，油道4泻油时离合器分离。上海SGM Buick的闭锁离合器的结构类似，但它将至散热器的油道与5合并，更为简洁。最近在轿车上出现了一种双面型大容量的闭锁离合器，提高了转矩容量。富康液力变矩器的闭锁结构即是双面型。工程机械等需要传递更大扭矩的场合大多采用多片式闭锁离合器的结构，图1-4为美国Caterpilla公司988G轮

19、式装载机多片式闭锁离合器结构。闭锁使原来的液力传动转变为机械传动，需要注意机械传动的缺点也随之产生。1.3 传统液力变矩器的优点与缺点它在车辆和工程机械上得到广泛应用，是因为它具有如下优点：1）使机械具有良好的自动适应能力。它可以根据形式阻力或其他作业阻力，在一定范围内自动的、无级的变速和变矩。当外载荷增大时，液力变矩器能使机械自动增大牵引力，同时机械自动减速，以克服外载荷。反之，外载荷减少时，机械又能自动减小牵引力，提高机械速度。因此，既保证了发动机经常在一定工况下工作、避免发动机因外载荷突然增大而熄火，也满足了机械牵引工况和运输工况的要求。2）提高了机械的使用寿命。由于液力传动的工作介质是

20、液体，具有减振作用，可以衰减发动机曲轴的扭转振动，大大降低传动系统中产生的动载荷，因此可以提高机械传动部件和发动机的使用寿命。实验表明，通过液力变矩器后，扭转振动的振幅可降到50%以下。以重型载重汽车为例，在使用液力传动后，发动机使用寿命延长47%，后桥差速器寿命延长93%。这对经常处于恶劣环境下工作的工程机械尤其有重要意义。3）提高了机械的通过性能。液力传动的机械具有良好的稳定的低速性能，可使机械与地面的附着力增加，提高了机械在软路面如泥泞、沙地、雪地的通过性能。4）提高了机械的舒适性。采用液力传动后，可以平稳起步，并在较大的速度范围内无级变速，可以减少换档操作，吸收和减少振动及冲击，从而提

21、高机械的舒适性和平均行驶速度。5）简化了机械的操纵。因为液力变矩器身就是一个无级自动变速箱，扩大了发动机的动力范围，故变速箱的档数可以减少，加以采用动力换档装置后，易于实现操纵的简化和自动，有效地减轻机械的操纵，因而大大减小了驾驶员的劳动强度，并提高了机械安全行驶能力。6）提高了机械的可靠性。液力变矩器的主要构件工作轮之间无机械联系，没有机械磨损，寿命长，保养简单，使用可靠。液力传动的主要缺点是成本较高，质量较大，以及由于泵轮与涡轮之间存在液力损失而使传动效率下降。因此会使车辆和工程机械的燃油经济性降低。并且闭锁以后成为机械传动，失去了液力传动的一些性能和特点，如减震性能等。液力变矩器闭锁后失

22、去了液力传动平稳的优点，不能吸收发动机扭矩波动所引起的冲击和振动，造成车辆振动和噪声的增大。乘员可明显地感觉到变矩器不闭锁和闭锁时振动和噪声的差别。在高档高速、小油门开度的情况下，发动机比较稳定，扭矩波动较小，变矩器的闭锁对车辆的行驶平顺性影响较小。所以在最初，变矩器的闭锁区域仅限于高档高速、小油门开度这样一个很狭窄的区域，一般只在直接档和超速档才采用变矩器闭锁技术。第二章 发动机与液力变矩器的共同工作与匹配2.1 共同工作与匹配的区别 液力传动车辆的性能不仅与所应用的的发动机、液力变矩器、机械变速箱以及行驶装置等的性能有关，而且与它们之间的配合恰当与否有关。特别是车辆的牵引性能和燃料经济性，

23、在很大程度上取决于发动机与液力变矩器的共同工作性能是否良好。一台性能良好的发动机和一台性能良好的液力变矩器，如果匹配不当，就不能使车辆获得良好的牵引性能和燃料经济性。因此，研究发动机和液力变矩器的共同工作是十分必要的。在研究发动机和液力变矩器的共同工作时，首先要知道有关发动机的特性和液力变矩器的特性。必须区别共同工作与匹配这两个不同的概念。发动机与液力变矩器的共同工作，只研究两者连接在一起后的工作状况。发动机与液力变矩器的匹配，则研究两者共同工作时，应采用怎样的配合才能获得最理想的性能。研究发动机和液力变矩器的共同工作，就是研究共同工作的输入特性，共同工作的范围和稳定性以及共同工作的输出特性。

24、在发动机与液力变矩器的匹配问题中，将重点研究匹配的原则及获得最佳共同工作性能的方法。2.1.1 发动机特性 目前，在运输车辆和工程机械中，广泛应用各种形式的汽油机和柴油机作为动力装置，在研究液力变矩器和发动机的共同工作时，最常用的是发动机的速度特性。发动机的速度特性是指发动机的功率、扭矩、每小时燃油消耗量或燃料消耗量随发动机转速变化的关系。根据油门开度和供油情况的不同，可将发动机的速度特性分为外特性和部分特性。在最大供油（柴油机）或油门开度最大（汽油机）情况下所得到的速度特性叫做外特性；在部分供油和油门部分开启情况下的速度特性叫做部分特性。在设计闭锁规律的时候必须提供发动机的部分特性，否则无法

25、设计部分油门开度的闭锁点。 发动机特性一般由发动机工厂提供发动机外特性曲线，或者离散点的试验数据（在不同转速下的扭矩、功率和耗油量）。当缺乏这些资料时，可应用如下经验公式，近似地绘制发动机的功率和扭矩外特性曲线。即 （2-1） （2-2）式中，发动机任意转速时的功率和扭矩； 在标定工况下，发动机的功率、扭矩和转速； a、b、c计算系数，它们是发动机适应系数和稳定工作转速比的函数。 （2-3） （2-4） （2-5） 在研究液力变矩器与发动机共同工作时，需要知道发动机输至液力变矩器泵轮轴上的功率和扭矩特性。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，如风扇、发电机、空气压缩机等，因而

26、需要消耗功率。发动机装车后，增加了发动机台架试验未带的一些装置，如空气滤清器、排气管等，它们会引起发动机功率的降低。另外，在液力变矩器之前，发动机还驱动供给液力变矩器、变速箱供给系统的油泵，以及其它一些装置，因而均需消耗功率。因此，发动机实际输至液力变矩器泵轮轴的净功率和净扭矩，应为： （2-6） （2-7）发动机本身附件所消耗的功率和扭矩；驱动车辆各种辅助泵所消耗的功率和扭矩。当发动机与液力变矩器之间有传动时，发动机输至液力变矩器泵轮轴的净功率和净扭矩为 （2-8） （2-9） 式中： 发动机至液力变矩器之间的中间传动比；中间传动的效率。如果已知发动机至液力变矩器之间，各种辅件所消耗的功率，

27、及其随发动机转速变化的，则可按上式计算得到的发动机传至液力变矩器的净功率和净扭矩特性。如果不能各辅助件的实际功率消耗值，则可以按各类车辆实际统计值或经济值，由发动机功率和扭矩扣去一定比例值，一般为10-15%，即得净特性。我们将实际传递至液力变矩器泵轮的净功率和净扭矩作为研究发动机和液力变矩器共同工作问题的基本原始依据。 2.1.2 液力变矩器的原始特性目前对液力变矩器的工作分析多在稳态工况下进行，它在对变矩器内部复杂的流场做出一系列的简化假设后进行分析，以一元束理论为基础，从而得到起原始特性。由于同一类型而几何相似的液力变矩器，在尺寸不同的情况下有相同的泵轮与涡轮转矩系数和曲线。这些曲线能够

28、本质地反映某系列液力变矩器的性能。据此可以派生出两个表示液力变矩器性能的重要无因次特性，即变矩比和效率。它们统称为液力变矩器的原始特性。目前广泛采用原始特性曲线来表示液力变矩器性能，它能确切的表示一系列不同转速、不同尺寸而力学相似的变矩器的基本性能，而且根据原始特性，可以通过计算获得此系列中任一液力变矩器的外特性或通用特性。为了简化液力变矩器的性能表示方法，实际只应用，和三条特性曲线，因为可以通过计算求得，所以可以省略。原始特性曲线包括的泵轮转矩系数、变矩系数K和效率，它们都是速比i函数，分别定义如下： （2-10） （2-11） （2-12）式中， 、涡轮、泵轮转速；i速比（n T/n p）

29、、涡轮、泵轮扭矩；泵轮的输入功率涡轮的输出功率；变矩器的有效直径。2.2 发动机与液力变矩器的共同工作2.2.1发动机与液力变矩器的共同工作的输入特性发动机与液力变矩器的共同工作的输入特性是指不同的液力变矩器的转速比i时，液力变矩器与发动机共同工作的扭矩与转速的变化特性。它是研究发动机与液力变矩器的共同工作输出特性的基础。下面简述获得液力变矩器与发动机共同工作输入特性的过程及方法：（1）获得发动机的净扭矩外特性特性曲线及部分特性曲线，这里为NJ2045的发动机数据；（2）获得液力变矩器的原始特性，循环圆有效直径D。按任务要求，ZFW305为初定目标；（3）在液力变矩器原始特性上，选择典型工况点

30、（转速比、）；（4）根据选定的工况点，在原始特性曲线的上，找出对应的各值；（5）作泵轮的负荷抛物线，中，、均为常数，在某一工况下也是确定的值，于是，式中，在工况i不同时，所对应的c值也不同，液力变矩器的透穿性不同时，形成一条或一组泵轮负荷抛物线；（6） 将发动机的净扭矩曲线与变矩器泵轮负荷曲线以相同的坐标比例画在一起，即得到发动机与液力变矩器的共同工作输入特性。图2-1 液力变矩器与发动机共同工作输入特性图2-1即为发动机与液力变矩器的共同工作输入特性。最理想的匹配就是希望共同工作所利用的发动机工作区段，应能满足车辆的工作需要，同时还能兼顾到下列几个方面：（1）在液力变矩器的整个工作范围内，应

31、能充分利用发动机的最大有效功率，因为功率利用率高，就能保证车辆有较高的平均速度和较高的作业生产率。为此，要求最高效率时的负荷抛物线通过发动机最大静功率的扭矩点。但如单考虑一点的情况，还不能说明变负荷下工作时的功率利用，所以希望高效区的共同工作点在最大功率点附近，即和两负荷抛物线应在最大功率点的两侧。从图2-1看出，匹配有些偏左，发动机的最大有效功率未被完全覆盖，但因我们应用了闭锁控制，此问题不大。（2）为使车辆具有良好的燃料经济性，希望共同工作的整个范围能够在发动机的比燃料消耗量最低值的工况附近。这样就可以使车辆的燃料消耗量较小。从图2-2看，基本上满足要求。（3）为使车辆起步情况和最大载荷的

32、作业情况下能够获得最大的输出扭矩，希望液力变矩器在转速比i=0时的负荷抛物线能通过发动机的最大扭矩点。从图2-1看，此点并不满足该条件，应改变此ZFW305的原始特性，使下降，以使转速比i=0时的负荷抛物线能通过发动机的最大扭矩点。总之，同时满足上述要求是困难的，特别不可透穿的液力变矩器，由于负荷抛物线的分布很窄，甚至是一条线，因而只能满足上述要求得一种，对于可透穿的液力变矩器，则由于负荷抛物线的分布较广，同时满足上述三项要求存在一定的可能性。在液力变矩器的型式一定的情况下，改变共同工作输入特性的位置，可通过采用不同有效直径D来达到；在发动机和液力变矩器间安装中间传动后，也可以调整共同工作输入

33、特性的位置；采用具有不同泵轮扭矩系数的液力变矩器，也可以达到类似的目的。2.2.2发动机与液力变矩器的共同工作的输出特性发动机与液力变矩器的共同工作的输入特性是指发动机与液力变矩器共同工作时，输出转矩、输出功率等与涡轮转速之间的关系。当发动机与液图2-2发动机与液力变矩器共同工作后关系力变矩器组合后，其输出特性与发动机特性完全不同了，如同形成一种新的动力装置。下面简述获得液力变矩器与发动机共同工作输出特性的方法与步骤：(1) 首先获得液力变矩器的原始特性及发动机与液力变矩器共同工作的输入特性（图2-2）；(2) 根据共同工作的输入特性，确定在不同转速比i（必须含有特殊点转速比、等）时，液力变矩

34、器负荷抛物线与发动机扭矩外特性相交点的扭矩和转速；(3) 根据选定的i，由液力变矩器的原始特性曲线，分别求取对应的K值和效率值；(4) 根据选定的速比i 以及此转速比时负荷抛物线与发动机外特性的交点转速值，计算涡轮转速值；(5) 根据有关公式，分别计算在上述涡轮转速下的有关参数：、等；(6) 将上述所得数据列表，以为横坐标，其它参数为坐标，进行绘图，即得发动机与液力变矩器共同工作的输出特性。图2-3发动机与液力变矩器共同工作后关系图2-3和图2-4分别为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进行车辆牵引计算的基础。为使车辆获得良好的牵引性能和经济性，通常从以下几个方面来考

35、查：(1) 在发动机外特性时，共同工作输出特性在高效区工作范围或整个工作范围内，应保证获得最高的平均输出功率。(2) 在共同工作的高效区范围或整个工作范围，应有较低的平均油耗量。(3) 高效区工作范围应较宽，即希望越大越好。(4) 在起动工况下（）的起动扭矩越大越好。共同工作输出特性的好坏，也就是上述指标的大小，取决于发动机的型式、变矩器的尺寸和原始特性以及共同工作的输入特性。表2-1 离合器闭解锁规律数据表格 图2-4 变矩器离合器闭解锁的两参数控制闭、解锁控制规律常用的有单参数、两参数等。对越野车主要矛盾是车辆的越野性能，为了充分利用液力变矩器的优点，发挥液力变矩器优良的通过性能，在1、2

36、 挡不闭锁；为提高在良好路面上行驶的燃料经济性，在3、4、5 挡达到一定车速与油门开度时变矩器离合器闭锁。而用两参数控制在各个油门下都能得到合理闭锁点。故对NJ2045确定为车速v、油门两参数控制。在闭锁行驶过程，如遇到爬坡、坏路，则应解锁，恢复液力变矩器工况。恢复液力变矩器工况.为保证闭、解锁过程稳定，取换挡延迟v3-5km/h 。表2-1为输入ECU的离合器闭、解锁规律数据表格，图2-4为变矩器闭、解锁的两参数控制的换挡规律。闭锁策略：通过比较轿车在不同油门、不同档位下机械传动和液力传动的牵引能力，考虑到汽车在城市道路行驶的最高车速一般在40km/h左右，制定了该车的闭锁规律。当油门开度小

37、于40%时，在任何情况下均不闭锁；当油门开度大于40%时：一档闭锁车速为42Km/h，解锁车速为37Km/h；二档闭锁车速为75Km/h，解锁车速为70Km/h；一档向二档升档曲线同时也是液力变矩器解锁曲线；二档向一档降档曲线同时也是液力变矩器闭锁曲线；三档下液力变矩器始终闭锁。第三章 闭锁控制规律与理论分析3.1 液力变矩器闭锁的意义传动系的性能对车辆的动力性、燃油经济性、寿命等技术指标以及乘坐舒适性等都有重大影响。相对于机械传动来说，液力传动具有许多独特的优良性能，液力变矩器的应用使得对车辆传动实现自动换挡和一定范围内的无级变速提供了便利条件。它的优点是：自适应能力强；功率利用率好；减振性

38、能好。但是从燃油经济性的角度来看，液力传动最高效率低，高效范围不大，相比之下其平均效率比机械传动低10%12%，这导致车辆燃油经济性下降。为解决这一矛盾通常在液力变矩器中加装闭锁离合器，当车辆以小负荷、较高的车速行驶时闭锁离合器将泵轮和涡轮闭锁为一体，从而使传动系成为机械传动，提高传动效率和车辆的燃油经济性。3.2 闭锁规律应满足的要求及分类3.2.1 闭锁规律应满足的要求 1、选择闭锁离合器的最佳时刻闭锁和解锁，即设计最优闭锁点和解锁点。使得车辆具有良好的动力性和经济性。 2、具有良好的闭锁品质，闭锁过程平稳无剧烈冲击，提高行车舒适性，延长传动系统的寿命。3、闭锁时间应合理，闭锁时间长，离合

39、器结合平稳，但对摩擦元件寿命有不良影响，闭锁时间短则闭锁冲击大，闭锁品质不好，应合理控制离合器打滑时间。 4、驾驶员应能够根据车辆行驶条件强制干预闭锁或解锁，增强车辆的可驾驶性。通常，车辆的行驶条件不同对车辆动力传动系统性能的要求也不同。比如，在超车或者低速通过困难路面时，希望车辆具有很好的动力性能；在阻力较小的平坦路面长时间行驶时，为了节省燃料，希望车辆具有良好的经济性能；以及车辆在低档起步、转向或制动等非稳定工况时，希望在液力工况下工作等等。3.2.2 闭锁规律的类型1、动力型闭锁规律 就是以车辆获得良好的动力性为主要目的的闭锁规律，最佳动力型闭锁规律的控制目标就是保证车辆具有很好的起步、

40、越野以及加速性能。对于液力机械传动而言，适当扩大变矩器液力工况的使用范围，充分利用变矩器的变矩能力，可以增加车辆的驱动力。体现车辆动力性能的指标有：加速时间、爬坡度、最高车速。其中爬坡度和最高车速由车辆自身参数所决定，只有加速时间受闭锁控制影响。 2、经济型闭锁规律 就是使车辆以最小的燃油消耗为目的的闭锁控制规律。一定工况下一般动力型闭锁规律优先采用液力工况，而经济型闭锁规律优先采用机械工况，由于液力工况的效率比机械工况低，所以液力工况的燃油消耗比机械工况较高。因此纯粹的经济型闭锁规律是不存在的，经济型闭锁规律是指保证车辆动力性能的基础上尽量减小油耗的闭锁规律，在这个前提下需要设计合理的闭锁规

41、律来权衡二者间的矛盾。3、转向型闭锁规律 就是车辆处于转向状态时的闭锁规律。当油门在一定开度时，方向盘转角超过预定值则认为车辆进行转向。此时，车辆所受阻力增大，进入液力工况可以利用变矩器增矩功能获得较大的驱动力矩。 4、改善闭锁品质的闭锁规律 就是为改善闭锁品质采用的闭锁规律，车辆闭锁会使发动机转速突降，由此发动机会释放出惯性能量，以转矩扰动的形式传给传动系统，对传动系统造成较大的冲击。设计合理的闭锁规律可以降低由闭锁带来的冲击，改善闭锁品质。在设计闭锁规律时通常根据车辆要求的性能，综合考虑多方面因素的影响，在不同的闭锁规律中协调以期得到更为合理的闭锁控制规律。本课题的研究考虑到工程车辆一般对

42、经济性要求较低而充分强调动力性的特点，以及考虑到改善闭锁品质提高传动系统寿命的要求，对 1、4两种闭锁规律进行了综合，并应用优化设计理论设计了较为合理的闭锁规律。液力变机械传动装置中的闭锁离合器结合，使液力变矩器泵轮、涡轮整体回转，实现了闭锁，此种工况成为变矩器闭锁工况，离合器结合的时刻成为闭锁点。3.3 主控制参数的选取3.3.1 车辆常用的参数通常情况下，在车辆上，闭锁离合器仅在下列条件满足时方可接合：1. 发动机应充分暖机，足以承受各种工作载荷且不至于熄火；2. 车速应比较高，足以保证平稳地传递动力而不至于发生明显的发动机动力波动或爆燃 (低速时不提供闭锁主要考虑到液力变矩器此时无法为车

43、辆所要求的良好加速性能提供必须的增扭作用 )；3. 只有在发动机转速和车速，即泵轮与涡轮的转速情况可以保证闭锁后不会造成明显的冲击或抖振时，才可以使闭锁离合器接合。而当发生或存在下列情形时，应解除闭锁离合器的闭锁：1. 需要液力变矩器产生增扭作用以更快地加速汽车；2. 发动机节气门关闭减速（对于汽油车而言）；3. 制动；4. 换挡；5. 车辆将要停车或发动机将要停转。原因在于节气门关闭减速期间若出现闭锁，将增加排放污染和燃料消耗；若制动时仍存在闭锁，则可能对发动机产生不良影响；而换挡时暂时解除闭锁，可使动力传递更趋平稳。下面来看一下目前在车辆上常用的控参数。目前在车辆上通常采用单参数与双参数控

44、制。一单参数控制：1. 涡轮转速控制。通常是根据闭锁点速比i*或，再由其与发动机匹配时的转速换算出 。为避免频繁闭锁、解锁，也要有闭锁解锁转速差。对多档变速器各档均闭锁时，一般低档闭锁较高，以充分利用变矩器性能，提高动力性；高档闭锁较低，以便早闭锁，多利用机械传动，提高经济性。该方案结构最简单，但只有少数油门是在合理速比时闭锁，保证有好的动力性与燃油经济性，而在其他大多数油门下则不能满足。如图3-1（a）。2. 车速控制。这是属于高档变速方案，可避免低档范围内频繁闭锁，减少由此引起的冲击和磨损，它在城市大客车上有所采用如图3-1（d）。3. 按照排档位控制。高档闭锁，作用与车速控制相似。二双参

45、数控制1. 按速比i =/控制。按速比 i 控制，实质是由泵轮转速与涡轮转速 双参数控制。根据以上分析，在 i*或处闭锁，可克服单参数控制的缺陷，使各个油门开度下都可得到合适的效率及动力性能如图3-1（b）所示。2. 涡轮转速与油门控制。不同油门下闭锁的不同，大油门时，转速高，晚闭锁；小油门时则相反，这种方法在不同油门下可获得合理的闭锁点。这种控制方法也比较简单，结构上易于实现如图3-1（c）。3. 车速与油门控制。它与（2）的区别仅在于油门一定时，只有当车速达到某值才闭锁，可以实现高档闭锁，而低档时不闭锁如图3-1（e）。 图3-1 常见车辆液力变矩器闭锁类型3.3.2 XXX所选参数 在汽

46、车变矩器闭锁中，经常被用作闭锁控制参数的主要有：发动机转速、油门开度、车速、涡轮转速。履带车辆的闭锁规律，不宜直接套用汽车的三个参数车速、油门和加速度作为控制参数。以履带式推土机为例，推土机的工况不同于行使在较好路面上的车辆。推土机的基本作业由铲土、运土、卸土和空载回驶四个过程组成一个工作循环。推土机在铲土工况中，铲刀会受到很大的阻力，此时运行很慢，一般处于低速行驶，速度变化不明显，因而不宜采用车速作为控制参数；由于推土机采用的液力变矩器在一定程度上具有减缓冲击、瞬时自动变速等作用，并且推土机在作业过程当中，一般处于低速且行程较短的状态，若以加速度作为参数，在实践中很难准确测定，使闭锁时刻出现误差，闭锁规律不能得到实施，因而加速度也不宜作为控制参数。推土机在运土、卸土、空载回驶工况