简述液力变矩器的基本工作原理

简述液力变矩器的基本工作原理
简述液力变矩器的基本工作原理

简述液力变矩器的基本工作原理
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自动挡的汽车由于发动机和变速箱之间没有离合器,他们之间的连接是靠液力变矩器来实现的,液力变矩器的作用一是传递转速和扭矩、二是使发动机和自动变速箱之间的连接成为非刚性的以方便自动变速箱自动换挡.

曾有一种说法,AT上的液力变矩器相当于MT上的离合器,起到动力的连接和中断的作用.其实这种说法是错误的.AT与发动机曲轴是直接连接的,不像MT有一个动力的开关：离合器.所以从点火的瞬间开始,液力变矩器便开始转动了,对于动力的连接和中断,仍由齿轮箱内部的离合器来完成,液力变矩器唯一与MT离合器相似的地方,也就是液力变矩器“软连接”的特性,与MT离合器的“半联动”工况相近.
液力变矩器的工作原理就像两个风扇相对,一个风扇工作,然后将另一个不工作的风扇吹动.这个比喻可以很形象的解释液力变矩器中泵轮和涡轮之间的工作关系.不过详细解释其工作原理,则有些复杂.
动力输出之后,带动与变矩器壳体相连的泵轮,泵轮搅动变矩器中的自动变速箱油（以下简称ATF）,带动涡轮转动,ATF在壳体中是一个循环的动作,由于泵轮旋转时的离心力,ATF会在泵轮的作用下,甩向外侧,冲向前方的涡轮,再流向轴心位置,回到泵轮一侧,如此周而复始的循环,将动力传向与齿轮箱连接的涡轮.
不过只有该零部件和传动方式,只能称为液力耦合器,若想成为液力变矩器,必然要改变涡轮叶片的形状,这样一来,ATF在经过涡轮再循环回泵轮时,会与泵轮旋转方向相反,因而造成冲击,所以为了成为液力变矩器还需另一个部件：导轮.导轮是存在于泵轮和涡轮之间的一个部件,用于调节壳体中ATF液流方向,通过单向离合器与箱体固定.
有了导轮,才有了“变矩”的灵魂所在,在泵轮与涡轮转速差较大时,动力输出的扭矩也变大了,此时的变矩器想当一个无级变速器,通过转速差来提升扭矩,此时导轮处于固定状态,用以调节ATF回流；而当转速差降低,涡轮泵轮耦合或锁止时,扭矩接近对等,无需增矩,导轮随泵轮和涡轮同向转动,避免自身搅动ATF,造成动力的损耗.
至此我们了解到了液力变矩器的最大特点——软连接,而这种动力的传输方式起到了两大功能：1、从静止到低速时的平稳起步；2、在加速过程中,较大动力输出时,起到增大扭矩的作用.如果与MT上的离合器相比较,则需注意的是,第一条起到了并优化了MT上离合器的功能,但第二条则是离合器无法实现的.
但液力变矩器这先天“软连接”特点有一个弱点,动力不是直接输出的,在扭矩输出对等是,泵轮的转速要大于涡轮这样的话在传输动力时,ATF还在壳体中循环,浪费了动力,所以目前几乎所有液力变矩器都有一个高效节能的部件：液力变矩器锁止器.锁止器的形式是一个多片离合器,其作用就是当变矩器处于耦合状态,无需增矩时,将泵轮和涡轮锁止,这样的话动力传递即为“硬连接”,全部的无损（或者说有微量的动力流失）的将从曲轴传递到了下一站：变速箱.
简单解释一下上图：i轴为转速比,表示涡轮与泵轮转速之比,左端泵轮转速远大于涡轮,右边相等.起步或大脚油门时,转速比较小,泵轮比涡轮快很多,此时泵轮输出的扭矩要比涡轮输入扭矩大很多,比较有力,但传动效率较低；轻踩油门,转速比增加,变矩比降低,传动效率也相应提高,转速比为60%时,效率最高；当稳定油门,速度较为稳定是,转速比进一步上升,变矩比接近1,但此时传动效率下降；为避免动力流失,变矩器用离合器锁止,转速比骤增至1,效率也达到最高.
液力变矩器并非AT的特征
液力变矩器不是AT特有,一些CVT变速器也使用了液力变矩器作为优化动力的机构；AT也不是绝对使用液力变矩器来实现软连接的,例如某些奔驰AMG车型上用的Speedshift MCT自动变速器,就用一副多片离合器代替了液力变矩器.所以液力变矩器并不是AT最大的特点,与多组离合器/制动器协同工作的行星齿轮组,才是自动变速器的最大特点.
液力变矩器 fluid torque converter
　　以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器,是液力传动的型式之一.它有一个密闭工作腔,液体在腔内循环流动,其中泵轮、涡轮和导轮分别与输入轴、输出轴和壳体相联.动力机(内燃机、电动机等)带动输入轴旋转时,液体从离心式泵轮流出,顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮,周而复始地循环流动.泵轮将输入轴的机械能传递给液体.高速液体推动涡轮旋转,将能量传给输出轴.液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩.液力变矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的导轮.导轮对液体的导流作用使液力变矩器的输出扭矩可高于或低于输入扭矩,因而称为变矩器.输出扭矩与输入扭矩的比值称变矩系数,输出转速为零时的零速变矩系数通常约2～6.变矩系数随输出转速的上升而下降.液力变矩器的输入轴与输出轴间靠液体联系,工作构件间没有刚性联接.液力变矩器的特点是：能消除冲击和振动,过载保护性能和起动性能好;输出轴的转速可大于或小于输入轴的转速,两轴的转速差随传递扭矩的大小而不同;有良好的自动变速性能,载荷增大时输出转速自动下降,反之自动上升;保证动力机有稳定的工作区,载荷的瞬态变化基本不会反映到动力机上.液力变矩器在额定工况附近效率较高,最高效率为85～92％.叶轮是液力变矩器的核心.它的型式和布置位置以及叶片的形状,对变矩器的性能有决定作用.有的液力变矩器有两个以上的涡轮、导轮或泵轮,借以获得不同的性能.最常见的是正转(输出轴和输入轴转向一致)、单级（只有一个涡轮）液力变矩器.兼有变矩器和耦合器性能特点的称为综合式液力变矩器,例如导轮可以固定、也可以随泵轮一起转动的液力变矩器.为使液力变矩器正常工作,避免产生气蚀和保证散热,需要有一定供油压力的辅助供油系统和冷却系统.