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你竟然不知道为什么自动挡车不会熄火?

详细了解液力变矩器原理

ams车评 编辑:魏少辰 类型:趣闻 2017-06-03 11:02
  为什么自动挡(或无级变速)的车挂着前进挡时,即使踩着刹车等红灯也不会熄火呢?为什么一松开刹车踏板车就会自动往前走呢?稍微了解汽车知识的朋友可能会知道,这是液力变矩器的功劳。今天ams就来带大家一起了解液力变矩器的工作原理。
你竟然不知道为什么自动挡车不会熄火?
  

    十年前,我们家购入了第一辆自动挡汽车,那时候我父亲逢人必吹自己的爱车不用踩离合挂挡就能开。我很好奇地问父亲,为什么松开刹车汽车就会自己走呢,他答曰:离合器和刹车集成在一起了。在大学学习过汽车构造之后,我才回忆起当年父亲既错误又搞笑的解释,然而我相信如今仍有部分车主会持同样的错误观点。抛开采用多片离合器式的自动变速箱不谈(如AMG的Speedshift MCT变速箱),我们今天就来谈一谈这个问题的关键——液力变矩器。

 

你竟然不知道为什么自动挡车不会熄火?

 


    众所周知,发动机自打火之后便时刻都在高速旋转,但在起步之前车轮却是静止的,那么如何将力从正在旋转的轴上传递到静止的轴上呢?首先来说,肯定不能突然地将两根轴刚性连接起来,否则对两根轴的冲击度都很大,同时发动机突然受到大负载,很容易导致熄火。这时候有两种选择:1.靠摩擦传递力的离合器;2.靠液体传递力的液力变矩器。这两种解决方案都可以理解成通过将两根轴慢慢地连接在一起,从而尽可能减小对轴的冲击,保证汽车平稳起步。而另一个重要作用,是在汽车超过极限负载的时候,离合器或自动变速器会“打滑”,保护发动机以防过载。

 

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    液力变矩器有两个关键点,一是“液力”,二为“变矩”。首先解释液力,顾名思义,它是靠液体来传递扭矩的,而这个液体实为自动变速箱内的润滑油,所以大家在保养爱车的时候也没听说过要单独买液力变矩器油吧。为了帮助大家理解其工作原理,首先举个例子:有两台风扇A、B面对面摆放,风扇A通着电源吹风(发动机输出端),风扇B则没通电源(变速箱输入端),叶片被风带着旋转,这样就实现了两个轴之间的非刚性连接。要是把介质换成液体,就成了液力变矩器的前身:液力耦合器。

 

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    如果在两台风扇之间加一个装置C,能让通过风扇B叶片的气流返回并同向吹到A叶片上,以增加A叶片的力矩,从而提高B叶片受到的力矩,那么就可以称其为“风力变矩器”,同样将介质换成液体,就可以视为液力变矩器。只不过,在液力变矩器中风扇A、B以及装置C分别变成:泵轮、涡轮、导轮。在看下一自然段之前,请先记住一个口诀“泵入涡出”。

 

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    泵轮固定在液力变矩器壳体内并与发动机输出端固定连接,而涡轮通过花键与变速箱输入轴相连,导轮一般是由铆钉固定在静止的导轮套管上(也有通过单向离合器固定的)。油液在泵轮叶片的带动下,以一定的速度冲击涡轮叶片,然后流向导轮叶片,并在导轮叶片表面改变流向,最后流回泵轮。从受力角度分析,涡轮受到的驱动力矩等于泵轮的输入力矩加上导轮的反向作用力矩,正是由于导轮反向作用力矩的存在,才实现了液力变矩器的第二个关键——“变矩”中的增矩功能。

 

    当涡轮转速大于泵轮转速时,从涡轮流出的液体则会冲向导轮的背面,此时导轮开始旋转(或者固定不动,但起不到改变油液方向的作用),由于此时涡轮转速大于泵轮转速,油液从涡轮中甩出后经过导轮,反向冲击泵轮的叶片,阻碍了泵轮的旋转,使泵轮的输入力矩减小,从而减少涡轮获得的驱动力矩,即实现减矩的功能。

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    在涡轮转速接近泵轮转速的时候,我们不需要变矩器进行“变矩”,并希望两者可以建立起刚性连接,以提高机械传递效率。我们可以为变矩器加装一套锁止机构,使泵轮与涡轮刚性连接,减少液力损失。方法是,泵轮外侧固定一个传力盘,然后在壳体内用导向销固定一个压盘(轴向可滑动),压盘在液压缸的作用下顶向固定在输出轴上的摩擦片,摩擦片被传力盘和压盘挤在中间,从而实现泵轮遇导轮刚性连接。形象比喻:右侧面包连在泵轮上,中间肉片连在涡轮上,左侧的面包连在壳体上,用手(液压缸)把左侧的面包连同肉片夹紧在右侧的面包上,三者组成一个汉堡包整体以实现刚性转动。

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    回到文章导语的问题上来,为什么踩着刹车的时候发动机不会熄火呢?因为停车时,发动机输出的动力比制动器以及道路给车辆的阻力之和要小,油液从泵轮甩出后无法驱动涡轮,便从叶片之间的缝隙处流回泵轮,却不至于让泵轮受到的阻力矩太大以致发动机熄火。或者你也可以理解成:当你踩着刹车挂着前进挡的时候,液力变矩器内部的叶片正在拼命搅油,却不至于让发动机熄火,也不会让驱动车辆前进。

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    通常液力变矩器会被应用到无级变速箱或者自动变速箱上,但近年本田也将液力变矩器应用到了双离合变速箱上。反过来并不是说,所有的无极变速箱和自动变速箱都采用液力变矩器与发动机相连,比如前文提到的AMG Speedshift MCT自动变速箱就是通过多片离合器与发动机飞轮相连、15年改款奥迪A6的无级变速箱也是将多片离合器代替液力变矩器。

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