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轻松易懂理解液力变矩器

写在最前:

首先,我想稍微对汽车技术有了解的朋友,一定见过这张图,它经常被用于解释液力变矩器的作用原理。

这张图经常被用于解释液力变矩器的作用原理

​但是,我今天想说的是,别把液力变矩器想成对转的风扇了,它其实更像一个弹簧。

iiiiiiiiii

我相信有一个问题肯定会是不少朋友学车的时候思考过的:为什么自动挡车不会像手动挡车油离配合不好被憋熄火?说来丢人,最早我以为自动变速箱就是电脑自动换挡的手动变速箱呢,电脑油离配合的好所以不会熄火。后来我才知道其实我理解的这是AMT的工作原理,或者再后来比较常见的双离合变速箱也是类似原理。而真正的普通自动变速箱根本就没有所谓的飞轮离合器,取而代之的是液力变矩器,也就是这个部件赋予了自动挡车永不熄火的本事。

当我知道了什么是液力变矩器其实已经是很久之后的事了。当时看的讲解说“液力变矩器类似两个对吹的风扇,一个风扇转动把空气搅动起来吹过去,再以这空气气流把另一个风扇驱动转动,进而传递动力。”

我相信上述内容是不少汽车爱好者对于液力变矩器理解的入门。但实际上液力变矩器内部的流体特性非常复杂,对吹风扇的例子虽然能让人便于理解自动挡车为什么不熄火(因为空气是软的),但实际上更重要的变矩特性却根本不能用简单的对吹风扇来解释,因为对吹的风扇只能对液力耦合器的原理做出一个简单的示意,这个结构并不存在变矩的功能。

​所以当之后每次有人问起我液力变矩器到底是什么?怎么工作?什么原理之类问题的时候,我一般都会换一种方法跟人解释:你把它想象成一个连在小车背后的弹簧就行了,然后把驱动小车的发动机理解成你用手推这个弹簧的力量,基本上能够解释所有的工况了,不信我来跟大家分享一下。

有请展示模特

首先弹簧最大的特点是什么:软。而无论之前双风扇模型还是液力变矩器的传动特性其实也都是软:风扇之间的空气是软的,所以你可以让一个风扇转而另一个风扇固定不转;而液力变矩器里面搅动的油液也是“软”的,至少在很多情况下比如原地刹车怠速的时候是很“软”的,所以发动机不会憋熄火。同样的,弹簧也是软的,你可以把车辆怠速刹车想象成你在推动小车的时候小车轮子被锁死,使弹簧一定程度被按压的状态就行了。

弹簧压缩状态

​但弹簧不仅软,而且弹,液力变矩器同理。所以当你开自动挡车抬起刹车踏板之后哪怕不踩油门,你都会感觉车子突然一下窜出去,相比手动挡车离合器抬起以后要窜得更快更有力,这是为什么呢?专业来说是因为液力变矩器内被搅动的油液所储存的动能被瞬间释放了,用弹簧来理解就是弹簧的弹力被瞬间释放了,把车“弹出去”了,是不是很容易理解?

弹出

​除了平地起步以外自动挡车相比手动挡车最大操作上的优势就是坡道起步,这几乎是所有手动挡新司机的噩梦,但开自动挡车坡道起步只要坡度不是太大,抬开刹车车辆也不会后溜,原理也是因为变矩器内被搅动的油液把车辆“顶”在了坡道上克服了重力导致的下滑;相当于弹簧的弹力把车辆“绷”在了坡道上。

上坡平衡

​但弹簧不能一直软,否则怎么能够真正驱动车辆呢?变矩器也一样。如果你继续持续用力按压弹簧推小车,它会越来越硬,相当于作用在车上的驱动力也会越来越大,这就类似自动挡车起步以后如果你持续踩油门,变矩器随着泵轮端的转速上升,给油液带来了大的压强,这时发动机的动力就被更大程度地作用在了变矩器上面,相当于变矩器变“硬”了,对车辆的驱动性也就更直接了,所以开自动挡车如果你起步之后一直持续踩油门加速,你会感觉车辆的加速也会趋于连贯、线性和直接,实质原理虽然还是变矩器内的流体特性把它变“硬”了,而且是当从发动机传来的动力越强、越持续的时候,变矩器就变得越“硬”,是不是跟弹簧完全同一码事?

之前列举的都是车辆相对稳定的驱动状态,无论怠速静止还是持续加速的状况。但如果对于自动挡车如果你在1挡比较慢的速度下(因为这种情况下不涉及换挡,能够直接体现液力变矩器的传动特性)突然踩下油门并持续踩住会怎样呢?你通常会感觉到刚踩油门的瞬间车辆其实是不加速的,这点跟手动挡车有明显区别。再之后你会感觉到车辆的动力有一个滞后性释放,而且是加倍释放的,似乎把这滞后一段时间“储存”的动力都一股脑地释放了出来。这个过程其实就是液力变矩器的变矩作用,实质是以牺牲了瞬间响应速度换来了更大的扭矩。而原理无外乎还是变矩器内部油液压强和流速成负相关的流体特性。如果上述这些解释比较难以理解的话没关系,我们接着拿弹簧来比喻:你突然踩油门就相当于突然用力按下弹簧推动小车,但弹簧的弹力释放也是存在滞后和瞬间增大的对不对?这样是不是就很容易理解了?

再往下说,如果你开自动挡车1挡低速度下不停重复“轻踩一脚油门瞬间再放开”这个动作的话,你会发现每次转速都会上扬再下落,而车本身却没什么加速性,似乎动力都被吃掉了,这其实就是液力变矩器传动效率低的缺陷。简单来说就是因为“软”,跟弹簧一样;实质来讲是因为这样反复加速和减速搅动变矩器内的油液会主要生成热量并散耗出去,而却不怎么传递加速瞬间增加的动能。弹簧同样能解释这个现象,只不过反复按压弹簧以后变热的是制成弹簧本身的金属,而不是油液。

正是因为液力变矩器的这个“软”的原因使它虽然具有在起步和加速瞬间放大扭矩的作用,但一来是这个过程会以牺牲响应速度作为代价,影响驾驶的“直接感”;二来本身的传动效率较低,会增加油耗。所以现在的自动变速箱都在液力变矩器内部加入了一个锁止离合器,通常在较高挡位把变矩器锁止,以提高燃油经济性并增加车辆的动力响应节奏,所以开现在的自动挡车如果在较高速度下你会感觉加速的脚感也跟手动挡车一样“硬”,就是这个原因。这就类似把弹簧换成一根硬棍,你再推动小车的时候小车的反应也会更加直接和同步。

变矩器锁止

到目前为止液力变矩器在车上的绝大部分工况和原理其实基本都用弹簧解释明白了,是不是比两个风扇更容易理解和全面?如果你还觉得有些抽象的话,甚至可以自己在家找一辆玩具小车,再拆一支圆珠笔把里面的弹簧取出来固定在小车上,做成一个小模型推一推玩一玩,把你的手想象成驱动车的发动机,把弹簧想成液力变矩器,相信你就更容易直观感受液力变矩器这个复杂部件在车上的工作状态了。

所以,请不要纠结于下图中液力变矩器的复杂结构,试着用我今天所阐述的方法进行理解吧。

液力变矩器结构示意图

iiiiiiiiii

​写在最后:

在今后的日子里,我也会多用大家都非常易于理解的语言文字来解释汽车中所涉及的一些知识原理。同时我也会再给大家分享一些车辆在使用方面的窍门或者注意事项等等。希望大家今后多多关注我的内容。

谢谢大家

我是@卡门涡街VortexSteet

最后感谢一下为咱们出镜的模特们


 

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