基于燃油经济性的无级变速器调速特性设计

首先要将发动机在不同转速下的负荷特性绘制在图1上，图中的$n_1$…$n_6$是不同转速下的负荷特性曲线，转速不变时，横坐标是功率或是转矩其实表示的都是负荷特性。这些曲线的包络线是发动机提供一定功率时的最低燃油消耗曲线。

图1 负荷特性与最低燃油消耗率曲线

利用图1可以找出发动机提供一定功率时的最经济工况（转速和负荷<此时可以看出包络线与负荷特性交点处，交点处功率未达到当前转速下最大功率，负荷率都未达到100%>）。
把最经济工况下的转速-功率对应关系表明在外特性曲线上，可以得到图2的最小燃油消耗特性，即$A_1{A}_2{A}_3$曲线。从图2依然可以看出负荷率没有拉满（在最大功率处负荷率似乎几乎拉满），这和万有特性也是一致的。

图2 最小燃油消耗特性

当汽车在某道路阻力系数$\Psi$的道路上以速度$u_a^{{}^{\prime }}$行驶，根据车辆功率平衡计算出需要发动机提供功率$P_e^{{}^{\prime }}$，发动机可以在$n_0,n_e^{{}^{\prime }},n_1,n_2...$多种转速及相应的多种负荷率工作，但只有在$P_e^{{}^{\prime }}$水平线与$A_2{A}_3$的交点处工作，即转速为$n_e^{{}^{\prime }}$和大致为90%的负荷率工作时，燃油消耗率$b$最小。
有了发动机的最小燃油消耗特性，可进一步确定无级变速器的调节特性。无级变速器的传动比$i^{{}^{\prime }}$与发动机转速$n$及汽车行驶速度之间有如下关系：$$i^{{}^{\prime }}=0.377\frac{nr}{i_0{u}_a}=A\frac{n}{u_a}$$
式中，$A$对某一汽车而言为常数，$A=0.377\frac{r}{i_0}$。
如上所述，当汽车以速度$u_a^{{}^{\prime }}$在一定道路上行驶时，根据应提供的功率$P_e^{{}^{\prime }}=\frac{P_{\Psi }+P_w}{{\eta }_T}$，由最小燃油消耗特性曲线可以求出发动机经济的工作转速为$n_e^{{}^{\prime }}$（当然，节气门也要做相应的控制，才能在$n_e^{{}^{\prime }}$时发出功率$P_e^{{}^{\prime }}$，毕竟最经济曲线是个部分负荷的曲线）。根据$u_a^{{}^{\prime }}$与$n_e^{{}^{\prime }}$可以得到无级变速器应有的传动比$i^{{}^{\prime }}$。
将在同一$\Psi$值的道路上，不同车速时无级变速器应有的$i^{{}^{\prime }}$连成曲线便得到无级变速器的调速特性，如图3所示。

图3 无级变速器的调速特性

AB对应变速器最大传动比，ED对应最小传动比，BC表示发动机转速为最大功率转速时（车速逐渐升高，需求功率达到了发动机可提供的最大功率），$i^{{}^{\prime }}$与车速的关系曲线。AE表示发动机最低转速时，$i^{{}^{\prime }}$与车速的关系曲线。AED与BC曲线间所包含的曲线，表示在不同道路阻力下无级变速器的调速特性。