液力變矩器液力性能及試驗(yàn)研究

李海彬

法雷奧汽車自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)(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(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間，以液壓油（ATF）為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。主要用于自動(dòng)檔變速箱（AT）和無級(jí)變速箱（CVT）。在設(shè)計(jì)和使用過程中是需要和整車發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱進(jìn)行匹配的，如果匹配的不好將會(huì)影響到使用效果（油耗高、動(dòng)力性差、舒適性不好等等）。對(duì)于液力變矩器本身而言主要關(guān)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(dǎo)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(dǎo)輪、渦輪和鎖止離合器被裝在中間。

殼體與發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過撓性盤（飛輪盤）傳遞給殼體和泵輪，從而攪動(dòng)液力變矩器中間的油，被攪動(dòng)的油沖擊渦輪使渦輪轉(zhuǎn)速，從而動(dòng)力傳遞給變速箱；沖擊渦輪的油從渦輪中心出來，再?zèng)_擊導(dǎo)輪葉片正面，由于導(dǎo)輪不可旋轉(zhuǎn)（速比在耦合點(diǎn)前，沖擊導(dǎo)輪葉片正面，由于導(dǎo)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(diǎn)后，變成沖擊導(dǎo)輪葉片背面，導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)，油不換向，這時(shí)起不到增扭作用。

摩擦片傳扭是指 當(dāng)鎖止離合器摩擦片在油壓的作用下與殼體接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過撓性盤（飛輪盤）傳遞給殼體，經(jīng)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(shí)液力也在傳扭。這種方式好處是傳遞效率變高，動(dòng)力平順性好。但對(duì)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(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變矩器的，如果匹配的不是最佳，最終會(huì)影響動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，所以對(duì)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(zhuǎn)速比SR

輸出端（渦輪）的轉(zhuǎn)速nT與輸入端（泵輪）的轉(zhuǎn)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(dāng)速比SR小于耦合點(diǎn)時(shí)，TR＞1；當(dāng)速比SR大于等于耦合點(diǎn)時(shí)，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(shù)，輸入端（泵輪）的扭矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。計(jì)算方法有：

（1）K系數(shù) KF

（2）能容系數(shù) CC

（3）相互轉(zhuǎn)換

3.4 傳動(dòng)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(yàn)

4.1 試驗(yàn)臺(tái)架

液力變矩器性能試驗(yàn)主要是在臺(tái)架上完成的，臺(tái)架簡(jiǎn)圖如下，需要有的功能是輸入輸出端電機(jī)（測(cè)功機(jī)）能夠分別獨(dú)立控制轉(zhuǎn)速、扭矩、速比（一邊轉(zhuǎn)速變化時(shí)，另一邊按一定的比例變化），輸出端要具有制動(dòng)功能。并對(duì)轉(zhuǎn)速扭矩等參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)理，測(cè)量精度要滿足要求。

另外要有獨(dú)立的油源和油路，用于給液力變矩器供油，油路的數(shù)量（目前主流為2油路和3油路，部分有4油路的）要和實(shí)際液力變矩器工作時(shí)相同。油源油路部分要能控制油壓、油溫、流量，并對(duì)各參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。

4.2 液力性能試驗(yàn)種類

液力變矩器的液力性能試驗(yàn)分為以下幾種：

4.2.1 驅(qū)動(dòng)性能

驗(yàn)證液力變矩器在正常牽引工況下的性能（速比0＜SR＜1，1時(shí)通常不測(cè)），測(cè)時(shí)有定扭矩法和定轉(zhuǎn)速法。

（1）定扭矩法：臺(tái)架輸入端用扭矩控制，測(cè)試過程中保持恒定（如100Nm），臺(tái)架輸出端用轉(zhuǎn)速（或速比）控制，測(cè)量過程中逐步改變輸出轉(zhuǎn)速（或速比）并穩(wěn)定在指定的測(cè)量點(diǎn)下記錄所有相關(guān)參數(shù)。

（2）定轉(zhuǎn)速法：臺(tái)架輸入端用轉(zhuǎn)速控制，測(cè)試過程中保持恒定（如2000rpm），臺(tái)架輸出端用轉(zhuǎn)速（或速比）控制，測(cè)量過程中逐步改變輸出轉(zhuǎn)速（或速比）并穩(wěn)定在指定的測(cè)量點(diǎn)下記錄所有相關(guān)參數(shù)。

4.2.2 失速（零轉(zhuǎn)速）性能

驗(yàn)證液力變矩器在車移動(dòng)（起步）前的液力性能（速比SR=0）。

試驗(yàn)時(shí)臺(tái)架輸出端不轉(zhuǎn)（制動(dòng)），臺(tái)架輸入端用轉(zhuǎn)速控制，測(cè)量過程中逐步改變輸出轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定在指定的測(cè)量點(diǎn)下記錄所有相關(guān)參數(shù)。

4.2.3 反拖（滑行）性能

驗(yàn)證液力變矩器在下坡或加速后滑行時(shí)的液力性能（速比SR＞1）。

（1）定扭矩法：臺(tái)架輸出端用扭矩控制，測(cè)試過程中保持恒定（如-50Nm），臺(tái)架輸入端用轉(zhuǎn)速（或速比）控制，測(cè)量過程中逐步改變輸入轉(zhuǎn)速（或速比）并穩(wěn)定在指定的測(cè)量點(diǎn)下記錄所有相關(guān)參數(shù)。

圖3

（2）定轉(zhuǎn)速法：臺(tái)架輸出端用轉(zhuǎn)速控制，測(cè)試過程中保持恒定（如2000rpm），臺(tái)架輸入端用轉(zhuǎn)速（或速比）控制，測(cè)量過程中逐步改變輸入轉(zhuǎn)速（或速比）并穩(wěn)定在指定的測(cè)量點(diǎn)下記錄所有相關(guān)參數(shù)。

4.2.4 反轉(zhuǎn)（輸出端）性能

驗(yàn)證液力變矩器在車上坡溜坡時(shí)的液力性能（速比SR＜0）。

試驗(yàn)時(shí)臺(tái)架輸出端用轉(zhuǎn)速控制，并且按與正常旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，臺(tái)架輸入端用轉(zhuǎn)速控制旋轉(zhuǎn)方向不變，測(cè)量過程中臺(tái)架輸入轉(zhuǎn)速保持恒定（如800rpm）逐步改變臺(tái)架輸出轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定在指定的測(cè)量點(diǎn)下記錄所有相關(guān)參數(shù)。

圖2

4.3 液力性能試驗(yàn)結(jié)果示例

5 結(jié)語

本文簡(jiǎn)單地說明了液力變矩器液力性能相關(guān)的特性術(shù)語，描述了液力性能相關(guān)的臺(tái)架試驗(yàn)各類和方法，對(duì)從事液力變矩器產(chǎn)品相關(guān)或自動(dòng)變速箱（AT和CVT）相關(guān)工作的人員有一定的作用。本文中所述的試驗(yàn)方法只是開發(fā)過程中遇到的，不并一定是完全要執(zhí)行的。具體如何去進(jìn)行試驗(yàn)試驗(yàn)以及做哪些內(nèi)容，還取決于液力變矩器的生產(chǎn)廠商或變箱速?gòu)S商的需求。