凤凰网汽车

为什么总是说AT变速箱比AMT以及DCT更加平顺？为什么跑车又往往更青睐DCT而不乐意用AT？为什么有的车嗷嗷叫却跑不快？这一切的一切都起源于变速箱中的一个部件：液力变矩器。这篇讲堂就来详细讲一讲液力变矩器。

手动挡的车都需要踩离合器，而自动挡就不需要了，但既然仍然必须有一个间隔发动机和传动系统的装置，液力变矩器在动力传动系统便起到了传统离合器的作用。并在此基础上，比起传统的摩擦片结构的离合器多了一个变速变矩的功能。

☆离合器的分类

汽车上用的离合器主要有两种，第一种是依靠膜片弹簧压紧/分离摩擦片，依靠摩擦片之间摩擦力传递动力的膜片式离合器。摩擦片压紧之后，动力传递是刚性的，发动机本身的不平顺都能够被传递，同时半联动状态的颤动无法避免。另一种就是依靠液压油传递动力的液力变矩器，因为负责传递动力的成分是液体，因此发动机飞轮与变速箱输入轴之间的连接是柔性的，没有了膜片式离合器摩擦片接合时的冲击，也消除了发动机本身的振动与不平顺。

☆液力耦合器

在谈液力变矩器之前，让我们先来认识一个它的兄弟，液力耦合器。液力变矩器是在液力耦合器的结构基础上增加部件发展而来。

小时候都玩过风车吧，拿着小风车放在电风扇前边，风车也会被吹的转起来，电风扇转越快，风车也会转的越快。液力耦合器就是这个原理，只不过吹的不是风，而是油。液力耦合器最主要的部件是泵轮和涡轮。两者长得差不多，都是一个碗里边插着许多叶片，而泵轮和涡轮之间则被油液填满。

泵轮

涡轮

泵轮就是那个电风扇，而涡轮则是小风车，泵轮连接发动机飞轮，涡轮连接变速箱输入轴。泵轮搅动油液，油液旋转，被甩向外侧，冲击到涡轮的叶片上，带动涡轮转动，并回到内侧流回泵轮，形成循环。油液在液力变矩器中有两个方向的旋转，一个是从泵轮-涡轮-泵轮的旋转运动，另一个就是绕着轴的旋转运动，呈螺旋前进。

正因为需要油液“冲击”，所以液力耦合器如果需要传递力矩，泵轮就必须比涡轮转的更快。而转速差越大，液力耦合器传递的力矩也越大。但是，液力耦合器的特点就是有一说一，发动机的扭矩多大，传递出去的也就只能有这么多。

这就意味着，液力耦合器的损耗很大。液力耦合器的传递特性是，损失转速，传递的力却同样大。我们知道，功率等于力矩乘以转速，经过液力耦合器的中转，功率自然损失，而且发动机输出的扭矩越大，转速差越大，损失的功率也越多。

☆液力变矩器的结构

液力变矩器的结构是在液力耦合器的基础上增加了一个导轮，比泵轮和涡轮要小一号，位于两者包成的容器内部。导轮是固定不动的，因此也被称为定子（stator）。

如下图，泵轮作为主动轮，叶片推动油液冲击到涡轮上，产生了Fp红色的力，之后经过涡轮叶片的导向，油液变换方向继续流向固定的导轮，冲击在导轮叶片上，产生反作用力Fs蓝色的力。

最终，涡轮作为从动轮受到的力是Fp和Fs的合力，只要油液冲击方向合理（叶片及转速差合理），该合力可能大于泵轮的输入力矩。液力变矩器也因此拥有了降速增扭的能力。

☆以什么规律来降速增扭呢？

先不考虑涡轮导轮，单独考虑作为液力变矩器输入的泵轮，泵轮的输入特性，也既泵轮能够被加诸的负载公式为：

泵轮的输入转矩与泵轮结构，泵轮的转速和泵轮直径相关。这很容易理解，想想一下，用扇子扇风，扇地越快，扇子越大，风越大也越费力，风对应了泵轮的输出，而手上的力对应了发动机的输出，“快”和“大”对应了泵轮转速和泵轮直径。

至于泵轮容量系数大致包含两块，一个是泵轮叶片本身的设计，另一个是油液的性质。前者可以这么理解，扇面迎风，风大且劲，扇面顺风，只听嗖嗖；后者，在水里迈步和在路上自然有很大区别。（此外，还和转速比有一定关联）

因此，也就能够理解为什么起步要吊转速，除了让发动机处于最大扭矩输出区间之外，还需要让液力变矩器的泵轮也达到一定的转速，提高输入转矩，从而提高输出转矩。而吊转速也不会特别高，一般3000rpm左右，也是两种原因结合，第一自然是保护，由于车辆不动，发动机输出的能量全部被转换为油液的热量，另一方面也是因为泵轮上的扭矩已经足够大了。

再进一步，对于液力变矩器的测试中有一项就是吊转速，如果发动机转速过高，代表着液力变矩器的输入特性已经被破坏，扭矩容量过小。该去检查是不是油液出问题了。

输入有了，再看输出，液力变矩器的输出特性主要关注三点：转速比（涡轮和泵轮转速之比），传动效率，变矩系数（涡轮输出和泵轮输入扭矩之比）。

图中横坐标转速比是液力变矩器传力的基础，随着转速比的变化，其他特性都会发生较大的改变，转速比为0意味着涡轮转速输出为0，最右侧交点为转速比=1，意味着涡轮和泵轮转速相同，0-1之间为液力变矩器的工作范围。

先来看那条一泻千里的K线，K为变矩系数，可以看到，随着转速比的提高，变矩系数急剧下降。在转速比为0时，变矩系数最大，大于1，具体数值和液力变矩器设计及油液性质有关。因此，在起步阶段（转速比为0），液力变矩器能够将发动机输出的扭矩放大，所以比起有一说一的摩擦片式离合器，采用液力变矩器能够明显改善起步能力。而当转速比接近1时，液力变矩器的传力能力会降至0，由于正常行驶中需要克服行驶阻力，因此液力变矩器的泵轮和涡轮之间总是存在转速差。

再看抛物线η，代表效率，效率随着转速比先提高后降低，不仅低转速比时效率较低，在高高转速比，也就是低负载巡航阶段效率也会有较大的下降。高于0.75便可称为高效区，也是液力变矩器的一般工作区间。但液力变矩器的最高效率点一般也不会超过0.9。也就是说，在车辆驱动过程中，发动机功率会有接近四分之一损失在液力变矩器上，相比之下，传统摩擦片式离合器的效率一般在0.95以上。所以采用液力变矩器的AT往往比双离合或者MT更费油。

但是，真实生活中，AT变速箱虽然会更费油，但差距并不大，并没有液力变矩器与摩擦片式离合器效率的差距那么大。这是因为现在车上用的液力变矩器并不是单纯的液力变矩器，还有更多的机械结构实现更好的性能。这边说两种：

第一，可以看到，液力变矩器在高转速比时传力特性较差，甚至低于1，也就是发动机输出100Nm，而经过液力变矩器之后只有了50Nm，而且，不像齿轮传统，减扭的同时会增速，液力变矩器在高转速比时仍是降速，减扭降速因此效率直降。

造成这种现象的原因在固定的导轮，虽然上文介绍了固定的导轮让油液冲击时提供了一个反作用力，使涡轮上的力为泵轮+导轮反作用力>泵轮，但对于油液的冲击方向和叶片设计有严苛的要求。当转速比提高，油液的冲击方向会有所改变，反而冲击到导轮叶片的背面，如此涡轮上受到的力是泵轮-导轮反作用力<泵轮。

在这种时候，反而液力耦合器的特性（降速但不减扭）会更好，因此，通过增加一个锁止离合器，在低转速比阶段固定导轮呈现增扭的液力变矩器特性，在高转速比阶段，松开导轮使其能够自由旋转，这时便呈现液力耦合器特性。

第二种方法则是很多车企都会宣传的液力变矩器锁止技术，比如马自达创驰蓝天技术、丰田Direct Shift技术等。既将泵轮和涡轮通过机械固连，从油液的软连接变成硬连接，发挥的性能与摩擦片离合器无二，传递效率提高，但可能存在的缺点也和摩擦片式离合器一样，另外液力变矩器的锁止由于结构关系，能够承受的扭矩必然不如摩擦片式离合器，无法用于急加速等大扭矩输出工况。因此，何时锁止，保证液力变矩器原有平顺，增扭优点的同时，如何扩大锁止范围等等，是当前AT的发展方向。

有些老款自动挡车型，在锁止方面做得不到位，就会出现以下情况：急加速时发动机转速迅速升高，但是车辆却没有与发动机转速匹配的加速感。另外，很多平顺性也会导致车辆对于发动机的响应速度变差。迅速踩-收-踩-收逗弄油门踏板，就算发动机能够跟上，但液力变矩器也会将其吸收，将三角波变成正弦波。因此，大部分性能车都不倾向于使用自动变速箱，

简单的优劣总结

优点：

1.增扭，更易起动

2.软连接，消除发动机的振动，更加平顺

缺点：

1.效率低，不省油

2.传动不直接，动态响应较差

本文作者为踢车帮 陆思灏