不同路面對配有AT自動(dòng)變速箱的汽車的最低穩(wěn)定車速的影響的研究

王聰，秦毅，張林濤

（陜西保利特種車制造有限公司，陜西 西安 710000）

前言

汽車最低穩(wěn)定車速通常是指在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的車速，我國常用的大部分軍用越野重型汽車都是十幾年前甚至幾十年前定型的產(chǎn)品，采用的變速箱基本上都是機(jī)械變速箱，而裝機(jī)械變速箱的汽車的最低穩(wěn)定車速計(jì)算與裝有AT變速箱的最低穩(wěn)定車速有著很大區(qū)別。

1 機(jī)械變速箱的最低穩(wěn)定車速計(jì)算

以某裝有機(jī)械變速箱的軍用越野車為例，不計(jì)坡道阻力，按照水平路面理論計(jì)算：

1.1 整車相關(guān)參數(shù)

整車重量：20000kg；輪胎半徑：575mm；變速箱一檔速比：12.42分動(dòng)器低檔速比：2.214；車橋速比：5.73；整車迎風(fēng)面積：7m2發(fā)動(dòng)機(jī)輸出特性參數(shù)，見下圖：

圖1

圖2

1.2 最低穩(wěn)定車速計(jì)算

1）按傳動(dòng)比計(jì)算

2）按功率平衡計(jì)算

車輛行駛滾動(dòng)阻力系數(shù)f，不同路面的系數(shù)如下表：

表1

計(jì)算結(jié)果：

a.帶入整車相關(guān)參數(shù)，由傳動(dòng)比計(jì)算最低穩(wěn)定車速：

b.由功率平衡計(jì)算接1km/h-4km/h的整車功率消耗Pe：

表2

uamin---最小穩(wěn)定車速；nmin---發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；rr---輪胎滾動(dòng)半徑；io---車橋速比；if---分動(dòng)器低檔速比；ig---變速器一檔速比；Pe---車輛行駛消耗功率；f ---車輛行駛滾動(dòng)阻力系數(shù)；ηr---傳動(dòng)系統(tǒng)效率，取0.72；CD---空氣阻力系數(shù)，取1；A---汽車迎風(fēng)面積；

1.3 分析

由發(fā)動(dòng)機(jī)的功率曲線圖 2中可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速600r/min時(shí)，最大功率為P=60kw，根據(jù)計(jì)算結(jié)果表2，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速穩(wěn)定時(shí)最大功率遠(yuǎn)大于在各種路面上汽車在 1km/h-4km/h時(shí)所消耗的功率。

由上述計(jì)算結(jié)果可以看出，由于在最低穩(wěn)定車速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能輸出功率遠(yuǎn)大于克服阻力所需要的功率，因此最低穩(wěn)定車速往往可直接由發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速以及汽車傳動(dòng)系總速比決定；而由于發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的怠速穩(wěn)定控制是依靠發(fā)動(dòng)起噴油量大小來決定的，具有穩(wěn)定輸出轉(zhuǎn)速，但功率可改變的特性，因此最低穩(wěn)定車速由傳動(dòng)系統(tǒng)的速比決定，基本不受路面影響。

2 AT自動(dòng)變速箱的最低穩(wěn)定車速計(jì)算

同樣以上述某軍用越野車為例，換裝某型號(hào)AT自動(dòng)變速箱，自動(dòng)箱機(jī)械部分一檔速比 4.4，分動(dòng)器速比不變，重新做動(dòng)力匹配后，車橋速比調(diào)整為6.73。

2.1 配有液力變矩器的自動(dòng)變速箱車速計(jì)算

由1.2我們知道，在汽車較低車速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率遠(yuǎn)大于行駛所需要的功率，因此直接按傳動(dòng)比計(jì)算：

其中，由于自動(dòng)箱一檔速比 ig=ibij，其中 ib為變矩器速比（即變矩比），ij為機(jī)械部分速比，ij1=4.4。

由于液力變矩器的特性：

圖3 液力變矩器的結(jié)構(gòu)與特性

如圖3所示，液力變矩器具有如下特性：

a.液力變矩器的變速比恒大于1。

b.液力變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩隨著汽車的行駛工況自動(dòng)的改變。

根據(jù)最低車速時(shí)行駛力矩平衡方程：

Ft為驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)f為汽車行駛路面滾動(dòng)阻力，F(xiàn)w為風(fēng)阻力，ij為變速箱機(jī)械部分速比，Mw為變矩器輸出轉(zhuǎn)矩。

在不同路面上1km/h-4km/h的液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩Mw：

表3

由計(jì)算結(jié)果表 3，渦輪輸出扭矩在不同的路面上變化很大，由于變矩器的特性， 不同輸出扭矩對應(yīng)不同的變矩比，同時(shí)對應(yīng)不同的傳動(dòng)比，因此配有液力變矩器的自動(dòng)變速箱的傳動(dòng)比ig隨著路面的變化而改變。

根據(jù)上述某軍車自動(dòng)變速箱資料，變矩比在1到1.96之間變化，因此，在不同路面上，汽車最低穩(wěn)定車速是不一樣的。

3 結(jié)論

配有機(jī)械變速箱的軍用越野車的最低穩(wěn)定車速大小和路面無關(guān)，只由發(fā)動(dòng)機(jī)功率，傳動(dòng)系統(tǒng)的各檔速比決定。

配有帶液力變矩器的AT變速箱的軍用車輛的最低穩(wěn)定車速不是恒定的，隨著路面的變化而變化，具體的計(jì)算要根據(jù)變矩器的特性曲線得到不同輸出扭矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩比才能計(jì)算出實(shí)際的最低穩(wěn)定車速。

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