液力变矩器的工作原理

Vehicle Oct 11, 2017

液力变矩器这个东西,对大多数开车的人来说都是天天用到的,那么有没有思考过它的原理呢。

开手动挡的人都知道,如果等红灯的时候不挂空档,离合器又不踩,发动机和车轮相当于是硬性连接,车子是会熄火的,那么为什么自动档车型挂在 D 档,踩住刹车,车子依然不熄火呢。

这里我们也留一个疑问,有人说 D 档踩刹车,相当于变速箱在和刹车较劲,这时会增大油耗,以及发动机转速,这个说法对不对呢?

所以这篇文章主要讲一下自动变速箱里面的核心,液力变矩器。

对于自动档车型来说,没有驾驶员控制的离合器,所以只要在 D 档,车子就会往前走,这个说法虽然不严谨,但也是基本正确的,那么,等红灯的时候为什么没有摘空档,但是车子不走了呢。

车子打着火之后发动机肯定是在转的,在转就会输出能量,但是车子总有静止的时候,手动变速箱我们可以通过摘空档,或者踩离合器,切断车轮和发动机的连接,达到目的,所以在自动档车型,必然有一个部件要吸收这个能量,那就是液力变矩器。

这是液力变矩器的结构图,从左到右依次是泵轮,导轮,涡轮,离合器总成。

泵轮连着发动机,接收传递来的能量,通过搅动液体,再传递给涡轮,大概是这样一个原理,再细节的可以下次再讲。

这就是泵轮,上面有弯曲的叶片,并且填满了油,在泵轮旋转的时候,就会有离心力(好像物理老师再三强调没有离心力只有向心力)把油往外甩。

我们先抛开导轮不讲,涡轮上面也有叶片,只不过方向和泵轮相反,这样看的话就像两个风扇对着吹,第二个也可以转动一样。被泵轮甩出来的油,带着能量,推动涡轮转动,因为叶片方向的原因,油会重新流向涡轮的中心,并且送回泵轮,看起来就像下图这样

如果液力变矩器只是这样的话,真成了两个风扇对着吹了,既然名字里面有变矩,那么肯定是能实现变矩的功能的,汽车起步,加速的时候,需要比较大的扭矩才能起步,这个时候导轮就该发挥作用了。

另外,刚才那个模型,仍然存在问题,由于油转动的方向不同,油流到前面泵轮的时候,会产生一个阻碍的作用,这个问题也是由导轮来解决的。

这个导轮起什么作用呢?它上面的叶片的角度和液体流通的路线组合起来,刚好就能把从涡轮上面“弹回来”的那些液体的流向给反转 180 度。也就是说,那些原先反向流动的液体现在不单止不会阻碍泵轮的旋转,并且还会帮助它旋转,从而有更大的总体力量去带动涡轮。

由于导轮构造的关系,它会阻止油的回流,也就是说他会产生一定的压力,也让涡轮具有更大的能量,从而实现放大扭矩的功能。导轮现在我还没办法介绍更多,或许下一篇博客可以重点介绍下导轮,感觉这是一个核心部件。

导轮的工作需要满足两个条件

  1. 泵轮和涡轮之间的转速差足够大
  2. 发动机的输出扭矩要超过某一条界线

还有一个离合器没介绍对吧,下面会提到的。

所以总的来说,液力变矩器一共分为三个状态。

一是发动机怠速,转速很低,他的能量不足以带动涡轮,这个时候泵轮转但是涡轮不转,相当于泵轮在不停搅拌变速箱液,导致油液温度增高,因为变速箱有良好的散热系统,所以这个热量最终会被散出去。

二是汽车起步的时候,这个时候因为踩了油门,转速增加,这个时候泵轮转速增加,涡轮转速明显低于泵轮,一方面是因为能量损失,一方面是因为导轮的作用,因为汽车加速需要更大扭矩,功率 = 转速 * 扭矩,是不是这么乘的我不知道,大概是这么回事吧。

三是在汽车平稳运行的时候,如果继续用液体搅拌传动能量,损耗是非常大的,这个时候泵轮和涡轮转速基本相同,扭矩也基本相同,所以这个时候就该离合器介入了,这个状态叫做锁止,相当于发动机和车轮是刚性连接,这就是自动档车型和手动挡相比,跑高速的时候油耗不高,但是市区走走停停油耗比较高的主要原因。

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Jie Li

🚘 On-road / 📉 US Stock / 💻 Full Stack Developer / 🎓 Grad Student / ®️ ENTJ

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