不同路面对配有AT自动变速箱的汽车的最低稳定车速的影响的研究

王聪，秦毅，张林涛

（陕西保利特种车制造有限公司，陕西 西安 710000）

前言

汽车最低稳定车速通常是指在汽车发动机怠速运转情况下的车速，我国常用的大部分军用越野重型汽车都是十几年前甚至几十年前定型的产品，采用的变速箱基本上都是机械变速箱，而装机械变速箱的汽车的最低稳定车速计算与装有AT变速箱的最低稳定车速有着很大区别。

1 机械变速箱的最低稳定车速计算

以某装有机械变速箱的军用越野车为例，不计坡道阻力，按照水平路面理论计算：

1.1 整车相关参数

整车重量：20000kg；轮胎半径：575mm；变速箱一档速比：12.42分动器低档速比：2.214；车桥速比：5.73；整车迎风面积：7m2发动机输出特性参数，见下图：

图1

图2

1.2 最低稳定车速计算

1）按传动比计算

2）按功率平衡计算

车辆行驶滚动阻力系数f，不同路面的系数如下表：

表1

计算结果：

a.带入整车相关参数，由传动比计算最低稳定车速：

b.由功率平衡计算接1km/h-4km/h的整车功率消耗Pe：

表2

uamin---最小稳定车速；nmin---发动机最低稳定转速；rr---轮胎滚动半径；io---车桥速比；if---分动器低档速比；ig---变速器一档速比；Pe---车辆行驶消耗功率；f ---车辆行驶滚动阻力系数；ηr---传动系统效率，取0.72；CD---空气阻力系数，取1；A---汽车迎风面积；

1.3 分析

由发动机的功率曲线图 2中可以看出，发动机怠速600r/min时，最大功率为P=60kw，根据计算结果表2，发动机怠速稳定时最大功率远大于在各种路面上汽车在 1km/h-4km/h时所消耗的功率。

由上述计算结果可以看出，由于在最低稳定车速时，发动机能输出功率远大于克服阻力所需要的功率，因此最低稳定车速往往可直接由发动机最低转速以及汽车传动系总速比决定；而由于发动机ECU的怠速稳定控制是依靠发动起喷油量大小来决定的，具有稳定输出转速，但功率可改变的特性，因此最低稳定车速由传动系统的速比决定，基本不受路面影响。

2 AT自动变速箱的最低稳定车速计算

同样以上述某军用越野车为例，换装某型号AT自动变速箱，自动箱机械部分一档速比 4.4，分动器速比不变，重新做动力匹配后，车桥速比调整为6.73。

2.1 配有液力变矩器的自动变速箱车速计算

由1.2我们知道，在汽车较低车速时，发动机功率远大于行驶所需要的功率，因此直接按传动比计算：

其中，由于自动箱一档速比 ig=ibij，其中 ib为变矩器速比（即变矩比），ij为机械部分速比，ij1=4.4。

由于液力变矩器的特性：

图3 液力变矩器的结构与特性

如图3所示，液力变矩器具有如下特性：

a.液力变矩器的变速比恒大于1。

b.液力变矩器的输出转矩随着汽车的行驶工况自动的改变。

根据最低车速时行驶力矩平衡方程：

Ft为驱动力，Ff为汽车行驶路面滚动阻力，Fw为风阻力，ij为变速箱机械部分速比，Mw为变矩器输出转矩。

在不同路面上1km/h-4km/h的液力变矩器输出转矩Mw：

表3

由计算结果表 3，涡轮输出扭矩在不同的路面上变化很大，由于变矩器的特性， 不同输出扭矩对应不同的变矩比，同时对应不同的传动比，因此配有液力变矩器的自动变速箱的传动比ig随着路面的变化而改变。

根据上述某军车自动变速箱资料，变矩比在1到1.96之间变化，因此，在不同路面上，汽车最低稳定车速是不一样的。

3 结论

配有机械变速箱的军用越野车的最低稳定车速大小和路面无关，只由发动机功率，传动系统的各档速比决定。

配有带液力变矩器的AT变速箱的军用车辆的最低稳定车速不是恒定的，随着路面的变化而变化，具体的计算要根据变矩器的特性曲线得到不同输出扭矩对应的转矩比才能计算出实际的最低稳定车速。

参考文献

[1] 余志生.汽车理论,[M]机械工业出版社,2000.

[2] 赵静一.液力传动[M].机械工业出版社.2007.

[3] 刘惟信.汽车设计[M].清华大学出版社.2001.

[4] 高寒,姜晓.发动机原理.[M]北京交通大学出版社.2007.