城轨调车机车柴油机与变扭器匹配特性研究

李连凯 刘 军 杨大伟

(中车资阳机车有限公司 四川 资阳 641300)

0 概述

城轨调车机车的功率范围在300 kW～600 kW左右，绝大部分采用液力传动。相对于电力传动，液力传动采购成本和维护成本更低；相对于机械传动，液力传动具有力矩自动适应性、液力制动、带负载起动及限矩保护等诸多优点。液力传动城轨调车机车柴油机和变扭器选型主要考虑两者功率输入输出和转速输入输出，很少分析两者的动力性和经济性的匹配性能。如果两者动力性和经济性匹配较差，液力传动的优点就得不到充分发挥，甚至导致燃料消耗增加，生产率降低[1-2]。但目前没有对城轨调车机车类似的相关研究及应用。某城轨调车机车采用直列式6缸CAT C18柴油机、额定功率为470 kW、采用涡轮增压和电子控制、进气系统采用ATAAC冷却方式、缸径145.0 mm、行程183.0 mm，下文针对城轨调车机车柴油机及变扭器匹配性进行研究分析，并应用到机车牵引特性计算分析当中。

1 特性曲线

1.1 CAT C18型柴油机万有特性曲线

柴油机扭矩Me、功率Pe和燃油消耗率ge均随着柴油机转速而变化，这一特性称之为柴油机速度特性，柴油机特性曲线可以通过试验台测试获得。根据供应商提供的相关参数，以柴油机转速为横坐标，将柴油机燃油消耗率、扭矩和功率绘制在同一坐标系中，得到CAT C18型柴油机万有特性曲线[3]，如图1所示。

图1 CAT C18型柴油机万有特性曲线

由图1可知，功率随转速升高而升高，燃油消耗率在1 300 r/min时最低、扭矩在1 300 r/min时最大。要使柴油机工作性能最好，需要保证机车启动时柴油机的扭矩值尽量在最大点，在正常工作时柴油机的燃油消耗率尽量在最低点。……