基于性能评价网状图的装载机发动机与液力变矩

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

第卷

网络预印版

2011年网络预印版农业工程学报

TransactionsoftheCSAE

Vol.

2011

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*

常绿

(淮阴工学院交通工程学院，淮安

223003)

摘要：为了解决装载机发动机与液力变矩器匹配性能评定指标较多，多项评价指标权重难以确定问题，该文提出基于性能评价网状图的发动机与液力变矩器匹配优化方法。装载机发动机与液力变矩器匹配性能评定指标有额定工况接近度、起动能度、经济区宽容度、功率输出系数、燃油消耗率系数等5项，分别定义和计算5项匹配性能指标，根据计算值的大小构建发动机与液力变矩器匹配性能网状评价图，以网状评价图面积最小为优化目标，构建目标函数，优化液力变矩器有效直径。原液力变矩器有效直径D等于0.360m；优化后的装载机液力变矩器有效直径D等于0.350m。优化后发动机与液力变矩器匹配性能提高了5.7%。

关键词：装载机，发动机，液力变矩器，性能评价，网状图，优化doi：

中图分类号：U463.2文献标识码：A文章编号：常绿.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].农业工程学报，2011，ChangLü.Optimizationofpowermatchingontorque-converterwithdieselengineforwheelloaderbasedonperformanceevaluationmeshfigure.TransactionsoftheCSAE,2011,(inChinesewithEnglishabstract)

0引

言

1发动机与液力变矩器匹配的评价指标

发动机与液力变矩器匹配方法很多，概括起来，一般都是以提高发动机平均输出功率和降低发动机有效燃油消耗率为目标，优化液力变矩器循环圆有效直径[1-3]。匹配的主要方法有：全功率匹配、部分功率匹配和折衷匹配[4]。文献[4]在此基础上，提出以装载机的动力性为目标，建立发动机与液力变矩器功率匹配数学模型，优化两者的功率匹配。文献[5]建立装载机发动机与液力变矩器功率匹配多目标优化模型，构建了基于满意度原理的满意度函数，在此基础上优化功率匹配。这些匹配方法都不同程度地提高了装载机的牵引特性和燃油经济性，但也还存在一些不足，主要表现在：衡量装载机发动机与液力变矩器匹配性能的指标有很多，考虑到计算的简便性，上述匹配方法一般都忽略一些评判指标，或者综合考虑这些评判指标，但往往平均分配这些指标的权重。发动机与液力变矩器匹配性能评价指标实际上是从不同的侧面反应用户需求，这些指标的重要性也不完全相同，所以上述优化匹配的方法及其结果难以真实反应用户的需求。为此，本文构建基于性能评价网状图的装载机发动机与液力变矩器匹配性能评价指标，在此基础上优化液力变矩器循环圆有效直径。

装载机发动机与液力变矩器组合在一起，构成一种复合动力装置。用户从牵引特性和燃油经济性方面考虑，希望发动机与液力变矩器共同工作输出特性具有这些特点：液力变矩器的高效工作范围处在发动机最大功率点附近；高效区工作范围宽，且工作范围处于发动机有效燃油消耗率低的区域；车辆在起步时能获得最大扭矩，即液力变矩器低转速工况的负荷抛物线最好能通过发动机最大扭矩点附近。为了达到这些匹配要求，设置以下匹配性能评价指标。

根据文献[6]给出的某ZL50装载机发动机和液力变矩器原始特性数据，图1示出发动机与液力变矩器共同工作输入特性。图中ne为发动机转速、Te为发动机外特性转矩曲线，Tb为i等于0时液力变矩器负荷抛物线，i

为液力变矩器传动比。

收稿日期：2011-4-04；修改日期：

基金项目：江苏省自然科学基金资助项目：BK2009168；江苏省“六大人才高峰”资助项目：2010-JXQC-023；江苏省“青蓝工程”资助项目：苏教师[2010]27号；江苏省科技发展计划资助项目（BC2010432）作者简介：常绿（1971—），男，副教授，工学博士。主要研究方向：工程车辆动力性能优化。淮安淮阴工学院交通工程学院，223003。Email：changlv7114@

图1发动机与液力变矩器共同工作输入特性Fig.1Inputcharacteristicsofengineandtorqueconverter

workingtogether