液力变矩器液力性能及试验研究

李海彬

法雷奥汽车自动传动系统(南京)有限公司 江苏省南京市 211153

1 引言

液力变矩是安装在发动机和变速器之间，以液压油（ATF）为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。主要用于自动档变速箱（AT）和无级变速箱（CVT）。在设计和使用过程中是需要和整车发动机和变速箱进行匹配的，如果匹配的不好将会影响到使用效果（油耗高、动力性差、舒适性不好等等）。对于液力变矩器本身而言主要关注的是液力性能、锁止性能、减震性能。本文主要描述的是液力变矩器的液力性能。

2 液力变矩器的组成、工作原理

组成：如右图所示，液力变矩器通常由泵轮、涡轮、导轮、锁止离合器、壳体组成，壳体与泵轮焊接在一起形成密闭腔体，导轮、涡轮和锁止离合器被装在中间。

壳体与发动机挠性盘（飞轮盘）相连，涡轮盘毂与变速箱输入轴相连，泵轮盘毂与变速箱油泵相连。

工作原理：

按动力传递可分为液力传扭和摩擦片传扭两条路线。

液力传扭是指发动机动力通过挠性盘（飞轮盘）传递给壳体和泵轮，从而搅动液力变矩器中间的油，被搅动的油冲击涡轮使涡轮转速，从而动力传递给变速箱；冲击涡轮的油从涡轮中心出来，再冲击导轮叶片正面，由于导轮不可旋转（速比在耦合点前，冲击导轮叶片正面，由于导轮单向离合器的作用），油被换向再次冲击泵轮，起增扭作用。如果速比在耦合点后，变成冲击导轮叶片背面，导轮旋转，油不换向，这时起不到增扭作用。

摩擦片传扭是指 当锁止离合器摩擦片在油压的作用下与壳体接合时，发动机动力通过挠性盘（飞轮盘）传递给壳体，经锁止离合器后直接传递给变速箱。

另外还有一种为混合传扭，即锁止离合器在滑磨的同时液力也在传扭。这种方式好处是传递效率变高，动力平顺性好。但对摩擦片的相求变得更高。

3 液力变矩器液力性能特性

液力变矩器是连接发动机和自动变矩器的，如果匹配的不是最佳，最终会影响动力性和燃油经济性，所以对于液力变速器自身而言是要符合一定的特性的。那么液力变矩器有哪些液力性能特性呢？下面逐一说明。

3.1 转速比SR

输出端（涡轮）的转速nT与输入端（泵轮）的转速np比。SR=nT/np

图1

3.2 扭矩比TR

输出端（涡轮）的扭矩TT与输入端（泵轮）的扭矩Tp比。TR=TT/Tp

当速比SR小于耦合点时，TR＞1；当速比SR大于等于耦合点时，TR等于1或接近于1。

3.3 能容

是表征液力变矩器叶片形状特性的参数，输入端（泵轮）的扭矩与转速的关系。计算方法有：

（1）K系数 KF

（2）能容系数 CC

（3）相互转换

3.4 传动效率η

输出端（涡轮）的功率与输入端（泵轮）的功率比。TR=（TT*nT）/（Tp*np）=SR*TR

4 液力性能试验

4.1 试验台架

液力变矩器性能试验主要是在台架上完成的，台架简图如下，需要有的功能是输入输出端电机（测功机）能够分别独立控制转速、扭矩、速比（一边转速变化时，另一边按一定的比例变化），输出端要具有制动功能。并对转速扭矩等参数进行实际测理，测量精度要满足要求。

另外要有独立的油源和油路，用于给液力变矩器供油，油路的数量（目前主流为2油路和3油路，部分有4油路的）要和实际液力变矩器工作时相同。油源油路部分要能控制油压、油温、流量，并对各参数进行实际测量。

4.2 液力性能试验种类

液力变矩器的液力性能试验分为以下几种：

4.2.1 驱动性能

验证液力变矩器在正常牵引工况下的性能（速比0＜SR＜1，1时通常不测），测时有定扭矩法和定转速法。

（1）定扭矩法：台架输入端用扭矩控制，测试过程中保持恒定（如100Nm），台架输出端用转速（或速比）控制，测量过程中逐步改变输出转速（或速比）并稳定在指定的测量点下记录所有相关参数。

（2）定转速法：台架输入端用转速控制，测试过程中保持恒定（如2000rpm），台架输出端用转速（或速比）控制，测量过程中逐步改变输出转速（或速比）并稳定在指定的测量点下记录所有相关参数。

4.2.2 失速（零转速）性能

验证液力变矩器在车移动（起步）前的液力性能（速比SR=0）。

试验时台架输出端不转（制动），台架输入端用转速控制，测量过程中逐步改变输出转速并稳定在指定的测量点下记录所有相关参数。

4.2.3 反拖（滑行）性能

验证液力变矩器在下坡或加速后滑行时的液力性能（速比SR＞1）。

（1）定扭矩法：台架输出端用扭矩控制，测试过程中保持恒定（如-50Nm），台架输入端用转速（或速比）控制，测量过程中逐步改变输入转速（或速比）并稳定在指定的测量点下记录所有相关参数。

图3

（2）定转速法：台架输出端用转速控制，测试过程中保持恒定（如2000rpm），台架输入端用转速（或速比）控制，测量过程中逐步改变输入转速（或速比）并稳定在指定的测量点下记录所有相关参数。

4.2.4 反转（输出端）性能

验证液力变矩器在车上坡溜坡时的液力性能（速比SR＜0）。

试验时台架输出端用转速控制，并且按与正常旋转方向相反的方向旋转，台架输入端用转速控制旋转方向不变，测量过程中台架输入转速保持恒定（如800rpm）逐步改变台架输出转速并稳定在指定的测量点下记录所有相关参数。

图2

4.3 液力性能试验结果示例

5 结语

本文简单地说明了液力变矩器液力性能相关的特性术语，描述了液力性能相关的台架试验各类和方法，对从事液力变矩器产品相关或自动变速箱（AT和CVT）相关工作的人员有一定的作用。本文中所述的试验方法只是开发过程中遇到的，不并一定是完全要执行的。具体如何去进行试验试验以及做哪些内容，还取决于液力变矩器的生产厂商或变箱速厂商的需求。