液力變矩器液力性能及試驗研究

李海彬

法雷奧汽車自動傳動系統(南京)有限公司 江蘇省南京市 211153

1 引言

液力變矩是安裝在發動機和變速器之間，以液壓油（ATF）為工作介質，起傳遞轉矩、變矩、變速及離合的作用。主要用于自動檔變速箱（AT）和無級變速箱（CVT）。在設計和使用過程中是需要和整車發動機和變速箱進行匹配的，如果匹配的不好將會影響到使用效果（油耗高、動力性差、舒適性不好等等）。對于液力變矩器本身而言主要關注的是液力性能、鎖止性能、減震性能。本文主要描述的是液力變矩器的液力性能。

2 液力變矩器的組成、工作原理

組成：如右圖所示，液力變矩器通常由泵輪、渦輪、導輪、鎖止離合器、殼體組成，殼體與泵輪焊接在一起形成密閉腔體，導輪、渦輪和鎖止離合器被裝在中間。

殼體與發動機撓性盤（飛輪盤）相連，渦輪盤轂與變速箱輸入軸相連，泵輪盤轂與變速箱油泵相連。

工作原理：

按動力傳遞可分為液力傳扭和摩擦片傳扭兩條路線。

液力傳扭是指發動機動力通過撓性盤（飛輪盤）傳遞給殼體和泵輪，從而攪動液力變矩器中間的油，被攪動的油沖擊渦輪使渦輪轉速，從而動力傳遞給變速箱；沖擊渦輪的油從渦輪中心出來，再沖擊導輪葉片正面，由于導輪不可旋轉（速比在耦合點前，沖擊導輪葉片正面，由于導輪單向離合器的作用），油被換向再次沖擊泵輪，起增扭作用。如果速比在耦合點后，變成沖擊導輪葉片背面，導輪旋轉，油不換向，這時起不到增扭作用。

摩擦片傳扭是指 當鎖止離合器摩擦片在油壓的作用下與殼體接合時，發動機動力通過撓性盤（飛輪盤）傳遞給殼體，經鎖止離合器后直接傳遞給變速箱。

另外還有一種為混合傳扭，即鎖止離合器在滑磨的同時液力也在傳扭。這種方式好處是傳遞效率變高，動力平順性好。但對摩擦片的相求變得更高。

3 液力變矩器液力性能特性

液力變矩器是連接發動機和自動變矩器的，如果匹配的不是最佳，最終會影響動力性和燃油經濟性，所以對于液力變速器自身而言是要符合一定的特性的。那么液力變矩器有哪些液力性能特性呢？下面逐一說明。

3.1 轉速比SR

輸出端（渦輪）的轉速nT與輸入端（泵輪）的轉速np比。SR=nT/np

圖1

3.2 扭矩比TR

輸出端（渦輪）的扭矩TT與輸入端（泵輪）的扭矩Tp比。TR=TT/Tp

當速比SR小于耦合點時，TR＞1；當速比SR大于等于耦合點時，TR等于1或接近于1。

3.3 能容

是表征液力變矩器葉片形狀特性的參數，輸入端（泵輪）的扭矩與轉速的關系。計算方法有：

（1）K系數 KF

（2）能容系數 CC

（3）相互轉換

3.4 傳動效率η

輸出端（渦輪）的功率與輸入端（泵輪）的功率比。TR=（TT*nT）/（Tp*np）=SR*TR

4 液力性能試驗

4.1 試驗臺架

液力變矩器性能試驗主要是在臺架上完成的，臺架簡圖如下，需要有的功能是輸入輸出端電機（測功機）能夠分別獨立控制轉速、扭矩、速比（一邊轉速變化時，另一邊按一定的比例變化），輸出端要具有制動功能。并對轉速扭矩等參數進行實際測理，測量精度要滿足要求。

另外要有獨立的油源和油路，用于給液力變矩器供油，油路的數量（目前主流為2油路和3油路，部分有4油路的）要和實際液力變矩器工作時相同。油源油路部分要能控制油壓、油溫、流量，并對各參數進行實際測量。

4.2 液力性能試驗種類

液力變矩器的液力性能試驗分為以下幾種：

4.2.1 驅動性能

驗證液力變矩器在正常牽引工況下的性能（速比0＜SR＜1，1時通常不測），測時有定扭矩法和定轉速法。

（1）定扭矩法：臺架輸入端用扭矩控制，測試過程中保持恒定（如100Nm），臺架輸出端用轉速（或速比）控制，測量過程中逐步改變輸出轉速（或速比）并穩定在指定的測量點下記錄所有相關參數。

（2）定轉速法：臺架輸入端用轉速控制，測試過程中保持恒定（如2000rpm），臺架輸出端用轉速（或速比）控制，測量過程中逐步改變輸出轉速（或速比）并穩定在指定的測量點下記錄所有相關參數。

4.2.2 失速（零轉速）性能

驗證液力變矩器在車移動（起步）前的液力性能（速比SR=0）。

試驗時臺架輸出端不轉（制動），臺架輸入端用轉速控制，測量過程中逐步改變輸出轉速并穩定在指定的測量點下記錄所有相關參數。

4.2.3 反拖（滑行）性能

驗證液力變矩器在下坡或加速后滑行時的液力性能（速比SR＞1）。

（1）定扭矩法：臺架輸出端用扭矩控制，測試過程中保持恒定（如-50Nm），臺架輸入端用轉速（或速比）控制，測量過程中逐步改變輸入轉速（或速比）并穩定在指定的測量點下記錄所有相關參數。

圖3

（2）定轉速法：臺架輸出端用轉速控制，測試過程中保持恒定（如2000rpm），臺架輸入端用轉速（或速比）控制，測量過程中逐步改變輸入轉速（或速比）并穩定在指定的測量點下記錄所有相關參數。

4.2.4 反轉（輸出端）性能

驗證液力變矩器在車上坡溜坡時的液力性能（速比SR＜0）。

試驗時臺架輸出端用轉速控制，并且按與正常旋轉方向相反的方向旋轉，臺架輸入端用轉速控制旋轉方向不變，測量過程中臺架輸入轉速保持恒定（如800rpm）逐步改變臺架輸出轉速并穩定在指定的測量點下記錄所有相關參數。

圖2

4.3 液力性能試驗結果示例

5 結語

本文簡單地說明了液力變矩器液力性能相關的特性術語，描述了液力性能相關的臺架試驗各類和方法，對從事液力變矩器產品相關或自動變速箱（AT和CVT）相關工作的人員有一定的作用。本文中所述的試驗方法只是開發過程中遇到的，不并一定是完全要執行的。具體如何去進行試驗試驗以及做哪些內容，還取決于液力變矩器的生產廠商或變箱速廠商的需求。