变矩器特性解读

变矩器的透穿性

变矩器的透穿性（transmittancy of torque converter）变矩器的泵轮力矩系数（λB）随涡轮、泵轮转速比变化的特性。就基本质而言，透穿性是变矩器隔离发动机与工作机，使发动机的工况不受工作机影响的能力，换句话说，如果变矩器不具有透穿性，则工作机的工况变化不能透过变矩器影响发动机的工况，这对发动机是有利的。定性描述变矩器透穿性的指标是透穿度，即工作机的工况变化能透过变矩器影响发动机工况的程度。

由无因次特性可知，对于两个循环圆几何相似但有效直径不等的变矩器（称为同一系列的变矩器），具有相同的无因次特性。相同类型不同系列的变矩器其无因次特性是不同的，但其变矩比和效率随转速比的变化趋势是相同的，而泵轮力矩系数随转速比的变化趋势却是不同的，就是说，他们的透穿性是不一样的，见下图。变矩器的透穿性一般有下述几种。

(c) (d)

变矩器的透穿性

非透穿泵轮力矩系数λB为常数，不随转速比变化，这样的变矩器与发动机共同工作时，发动机的力矩和转速不随变矩器的转速比而变化，因此，输出端（涡轮轴）的工况变化将

不会透过变矩器影响发动机的工况，这样的特性称为非透穿，这类变矩器称为非透穿变矩器。见图（a）。

正透穿泵轮矩系数随转速比的增大而减小，这样的变矩器与发动机共同工作时，发动机的力矩和转速将随输出端（涡轮轴）工况的变化而变化，由于这样的特性对发动机有利，故称为正透穿，这类变矩器称为正透穿变矩器。见图（b）。

负透穿泵轮力矩系数随转速比的增大而增大，由于这样的特性往往会使发动机过载，故称为负透穿，这类变矩器称为负透穿变矩器。见图（c）。

内燃机车上离心涡轮变矩器一般具有复合透穿性，见图（d ）。

内燃机车上的离心涡轮变矩器的透穿度T 表示为：

式中，λB ，λB *

为某一工况和计算工况下的泵轮力矩系数。

根据变矩器的透穿性和透穿度，可以比较和评价变矩器的性能，并依确定变矩器和柴油机的共同工作点。

液力变矩器及其与发动机共同工作的性能

液力传动是以液体为工作介质的涡轮式传动机械。它的基本工作原理是通过和输入轴相连接的泵轮，把输入的机械能转变为工作液体的动能，使工作液体动量矩增加。和输出轴相连接的涡轮，把工作液体的动能转变为机械能输出，并使工作液体的动量矩减小。 液力传动的主要特点是：1自动适应性、2防振隔振作用、3

良好的起动性、4

限矩保护性、5

变矩器效率。

第一节 液力变矩器的特性

液力变矩器的特性是表示变矩器各输出和输入参数之间函数关系的曲线。这些函数之间的相互关系，虽可用理论分析和计算来获得，但由于大量引入假设，使计算结果与实际情况有一定的差距。因此，变矩器实际的特性曲线是通过台架试验来取得的。液力变矩器的特性曲线主要有以下三种：输出特性、无因次特性和输入特性。

一、液力变矩器的输出特性

液力变矩器的输出特性是表示输出参数之间关系的曲线。通常是使泵轮轴的转速保持不变，在此工况下求取以涡轮轴转速

2n 为自变量的各输出特性曲线(参看图4-1)。

图4-1具有不同透穿性的液力变矩器的输出特性

)(),(),(2211222n n M M n M M ηη===

泵轮扭矩

1M 随涡轮轴转速的增大而减少，称为正透性(见图4-1a)。当涡轮呈轴向布置时图(4-1b)

1M ≈常数。

对于图(4-1c)所示的离心式变矩器，涡轮与泵轮布置在同一侧，且涡轮在泵轮的前方，此时液流在涡轮中产生的附加离心力将增大液体的流量。因此，泵轮转矩1M 将随涡轮轴转速的增大而增大，这种性能称为负

透性。

变矩器的效率η为涡轮轴上的输出功率与泵轮轴上的输入功率

1P 之比，即：

i K n M n M P P ===

1

12

212η (4-1)

K —变矩系数，亦即动力学传动比

12M M K =；

i —传动比，亦即运动学传动比

12/n n i =。

变矩器的效率可以由式(4-1)计算而得。显然，当2n =0时η=0；当2n 增大时，η随之增大。当涡轮轴转速

增至一定值时，η可达到最大值；然后当2n 继续增大时，由于2M 的急剧下降而使η值随2n 之增大而减

小。变矩器的效率曲线见图4-1。 二、液力变矩器的无因次特性

无因次特性，是表示在循环圆内液体具有完全相似稳定流动现象的若干变矩器之间共同特性的函数曲线。所谓完全相似流动现象指两个变矩器中液体稳定流动的几何相似、运动相似和动力相似(雷诺数

e

R 相等)。

根据相似理论，可以建立以变矩器传动比i 为自变量，泵轮扭矩系数1λ、变矩系数K 和变矩器效率η随i

而变化的关系，即：

)(11i λλ=

)(i K K =

)(i ηη=

以上三式就是变矩器的无因次特性，它代表了一组相似的变矩器群在任何转速下的输出特性。 实际的变矩器无因次特性和它的输出特性一样，通常是用台架试验测得的。

在变矩器的无因次特性上，可以列出以下一些表征一组相似变矩器工作性能的特性参数(见图4-2)。

图4-2液力变矩器的无因次特性

1变矩器的起动变矩系数

K —传动比i=0时的变矩系数；

2变矩器泵轮的起动扭矩系数

10λ—传动比i=0时的泵轮扭矩系数；

3变矩器的工作效率

P η—机器正常工作时所允许的最低效率，对工程车辆来说，一般取P η =0.75

4变矩器的工作变矩系数

P K —与P η相对应的变矩系数；

5变矩器的工作传动比

P i —与P η相对应的传动比；

6变矩器的最大效率

m ax η；

7变矩器的最大效率变矩系数max

ηK —与

m ax η相对应的变矩系数；

8变矩器的最大效率传动比

m ax

ηi —当K=1时的传动比；

9变矩器的偶合器工况传动比

M i —当K=1时的传动比；

10变矩器在偶合器工况下的泵轮扭矩系数

M 1λ—当K=1时的泵轮扭矩系数；

11变矩器透穿性系数Π—泵轮起动扭矩系数10λ或最大扭矩系数max 1λ与偶合器工况扭矩系数M

1λ之

比，即：

M

110λλ=

∏或

M 1m ax 1λλ=

∏

三、液力变矩器输入特性