【课堂】要平顺照样要迅捷,问问液力变矩器吧

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导读


为什么老是说AT变速箱比AMT以及DCT加倍平顺?为什么跑车又往往更青睐DCT而不愿意用AT?为什么有的车嗷嗷叫却跑不快?这一切的一切都发源于变速箱中的一个部件:液力变矩器。这篇课堂就来具体讲一讲液力变矩器。

手动挡的车都需要踩聚散器,而主动挡就不需要了,但既然仍然必需有一个距离动员机和传动系统的装配,液力变矩器在动力传动系统便起到了传统聚散器的感化。并在此根蒂上,比起传统的摩擦片构造的聚散器多了一个变速变矩的功能。

聚散器的分类


汽车上用的聚散器首要有两种,第一种是依靠膜片弹簧压紧/星散摩擦片,依靠摩擦片之间摩擦力传递动力的膜片式聚散器。摩擦片压紧之后,动力传递是刚性的,动员机自己的不屈顺都可以被传递,同时半联动状况的颤抖无法避免。

另一种就是依靠液压油传递动力的液力变矩器,因为负责传递动力的成分是液体,是以动员机飞轮与变速箱输入轴之间的保持是柔性的,没有了膜片式聚散器摩擦片接应时的冲击,也消弭了动员机自己的振动与不屈顺。

液力耦合器

在谈液力变矩器之前,让我们先来熟悉一个它的兄弟,液力耦合器。液力变矩器是在液力耦合器的构造根蒂上增加部件成长而来。

小时候都玩过风车吧,拿着小风车放在电电扇前边,风车也会被吹的转起来,电电扇转越快,风车也会转的越快。

液力耦合器就是这个道理,只不外吹的不是风,而是油。液力耦合器最首要的部件是泵轮和涡轮。两者长得差不多,都是一个碗里边插着很多叶片,而泵轮和涡轮之间则被油液填满。

泵轮


涡轮

泵轮就是谁人电电扇,而涡轮则是小风车,泵轮保持动员机飞轮,涡轮保持变速箱输入轴。泵轮搅动油液,油液扭转,被甩向外侧,冲击到涡轮的叶片上,带动涡轮迁移,并回到内侧流回泵轮,形成轮回。

油液在液力变矩器中有两个偏向的扭转,一个是从泵轮-涡轮-泵轮的扭转活动,另一个就是绕着轴的扭转活动,呈螺旋进步。

正因为需要油液“冲击”,所以液力耦合器若是需要传递力矩,泵轮就必需比涡轮转的更快。而转速差越大,液力耦合器传递的力矩也越大。然则,液力耦合器的特点就是有一说一,动员机的扭矩多大,传递出去的也就只能有这么多。

这就意味着,液力耦合器的损耗很大。液力耦合器的传递特征是,损失转速,传递的力却同样大。我们知道,功率等于力矩乘以转速,经由液力耦合器的中转,功率天然损失,并且动员机输出的扭矩越大,转速差越大,损失的功率也越多。

液力变矩器的构造

液力变矩器的构造是在液力耦合器的根蒂上增加了一个导轮,比泵轮和涡轮要小一号,位于两者包成的容器内部。导轮是固定不动的,是以也被称为定子(stator)。

如下图,泵轮作为自动轮,叶片鞭策油液冲击到涡轮上,发生了Fp红色的力,之后经由涡轮叶片的导向,油液变换偏向持续流向固定的导轮,冲击在导轮叶片上,发生反感化力Fs蓝色的力。

最终,涡轮作为从动轮受到的力是Fp和Fs的合力,只要油液冲击偏向合理(叶片及转速差合理),该合力或者大于泵轮的输入力矩。液力变矩器也是以拥有了降速增扭的能力。


以什么纪律来降速增扭呢?


先不考虑涡轮导轮,零丁考虑作为液力变矩器输入的泵轮,泵轮的输入特征,也既泵轮可以被加诸的负载公式为:

泵轮的输入转矩与泵轮构造,泵轮的转速和泵轮直径相关。这很轻易懂得,想想一下,用扇子扇风,扇地越快,扇子越大,风越大也越辛苦,风对应了泵轮的输出,而手上的力对应了动员机的输出,“快”和“大”对应了泵轮转速和泵轮直径。

至于泵轮容量系数大略包含两块,一个是泵轮叶片自己的设计,另一个是油液的性质。前者能够这么懂得,扇面迎风,风大且劲,扇面顺风,只听嗖嗖;后者,在水里迈步和在路上天然有很大区别。(此外,还和转速比有必然关系)

是以,也就可以懂得为什么起步要吊转速,除了让动员机处于最大扭矩输出区间之外,还需要让液力变矩器的泵轮也达到必然的转速,提高输入转矩,从而提高输出转矩。而吊转速也不会稀奇高,一样3000rpm摆布,也是两种原因连系,第一天然是珍爱,因为车辆不动,动员机输出的能量悉数被转换为油液的热量,另一方面也是因为泵轮上的扭矩已经充沛大了。

再进一步,对于液力变矩器的测试中有一项就是吊转速,若是动员机转速过高,代表着液力变矩器的输入特征已经被损坏,扭矩容量过小。该去搜检是不是油液出问题了。

输入有了,再看输出,液力变矩器的输出特征首要存眷三点:转速比(涡轮和泵轮转速之比),传动效率,变矩系数(涡轮输出和泵轮输入扭矩之比)。

图中横坐标转速比是液力变矩器传力的根蒂,跟着转速比的转变,其他特征都邑发生较大的改变,转速比为0意味着涡轮转速输出为0,最右侧交点为转速比=1,意味着涡轮和泵轮转速沟通,0-1之间为液力变矩器的工作局限。

先来看那条一泻千里的K线,K为变矩系数,能够看到,跟着转速比的提高,变矩系数急剧下降。在转速比为0时,变矩系数最大,大于1,具体数值和液力变矩器设计及油液性质有关。是以,在起步阶段(转速比为0),液力变矩器可以将动员机输出的扭矩放大,所以比起有一说一的摩擦片式聚散器,采用液力变矩器可以显着改善起步能力。而当转速比接近1时,液力变矩器的传力能力会降至0,因为正常行驶中需要战胜行驶阻力,是以液力变矩器的泵轮和涡轮之间老是存在转速差。

再看抛物线η,代表效率,效率跟着转速比先提高后降低,不光低转速比时效率较低,在高高转速比,也就是低负载巡航阶段效率也会有较大的下降。高于0.75便可称为高效区,也是液力变矩器的一样工作区间。但液力变矩器的最高效率点一样也不会跨越0.9。也就是说,在车辆驱动过程中,动员机功率会有接近四分之一损失在液力变矩器上,比拟之下,传统摩擦片式聚散器的效率一样在0.95以上。所以采用液力变矩器的AT往往比双聚散或许MT更费油。

然则,真实生活中,AT变速箱固然会更费油,但差距并不大,并没有液力变矩器与摩擦片式聚散器效率的差距那么大。这是因为如今车上用的液力变矩器并不是纯真的液力变矩器,还有更多的机械构造实现更好的机能。这边说两种:

第一,能够看到,液力变矩器在高转速比时传力特征较差,甚至低于1,也就是动员机输出100Nm,而经由液力变矩器之后只有了50Nm,并且,不像齿轮传统,减扭的同时会增速,液力变矩器在高转速比时仍是降速,减扭降速是以效率直降。

造成这种现象的原因在固定的导轮,固然上文介绍了固定的导轮让油液冲击时供应了一个反感化力,使涡轮上的力为泵轮+导轮反感化力>泵轮,但对于油液的冲击偏向和叶片设计有严苛的要求。当转速比提高,油液的冲击偏向会有所改变,反而冲击到导轮叶片的后头,如斯涡轮上受到的力是泵轮-导轮反感化力<泵轮。

在这种时候,反而液力耦合器的特征(降速但不减扭)会更好,是以,经由增加一个锁止聚散器,在低转速比阶段固定导轮呈现增扭的液力变矩器特征,在高转速比阶段,松启发轮使其可以自由扭转,这时便呈现液力耦合器特征。

第二种方式则是好多车企都邑宣传的液力变矩器锁止手艺,好比马自达创驰蓝天手艺、丰田Direct Shift手艺等。既将泵轮和涡轮经由机械固连,从油液的软保持酿成硬保持,施展的机能与摩擦片聚散器无二,传递效率提高,但或者存在的瑕玷也和摩擦片式聚散器一般,此外液力变矩器的锁止因为构造关系,可以承受的扭矩必然不如摩擦片式聚散器,无法用于急加快等大扭矩输出工况。是以,何时锁止,包管液力变矩器原有平顺,增扭长处的同时,若何扩大锁止局限等等,是当前AT的成长偏向。

有些老款主动挡车型,在锁止方面做得不到位,就会显现以下情形:急加快时动员机转速敏捷升高,然则车辆却没有与动员机转速成家的加快感。

此外,好多平顺性也会导致车辆对于动员机的响应速度变差。敏捷踩-收-踩-收逗弄油门踏板,就算动员机可以跟上,但液力变矩器也会将其接收,将三角波酿成正弦波。是以,大部门机能车都不倾向于使用主动变速箱。

简洁的好坏总结

长处:
1.增扭,更易起动
2.软保持,消弭动员机的振动,加倍平顺
瑕玷:
1.效率低,不省油
2.传动不直接,动态响应较差


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撰文丨陆思灏

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