為什麼總是說AT變速箱比AMT以及DCT更加平順？為什麼跑車又往往更青睐DCT而不樂意用AT？為什麼有的車嗷嗷叫卻跑不快？這一切的一切都起源于變速箱中的一個部件：液力變矩器。這篇講堂就來詳細講一講液力變矩器。

手動擋的車都需要踩離合器，而自動擋就不需要了，但既然仍然必須有一個間隔發動機和傳動系統的裝置，液力變矩器在動力傳動系統便起到了傳統離合器的作用。并在此基礎上，比起傳統的摩擦片結構的離合器多了一個變速變矩的功能。

汽車上用的離合器主要有兩種，第一種是依靠膜片彈簧壓緊/分離摩擦片，依靠摩擦片之間摩擦力傳遞動力的膜片式離合器。摩擦片壓緊之後，動力傳遞是剛性的，發動機本身的不平順都能夠被傳遞，同時半聯動狀态的顫動無法避免。另一種就是依靠液壓油傳遞動力的液力變矩器，因為負責傳遞動力的成分是液體，因此發動機飛輪與變速箱輸入軸之間的連接是柔性的，沒有了膜片式離合器摩擦片接合時的沖擊，也消除了發動機本身的振動與不平順。

在談液力變矩器之前，讓我們先來認識一個它的兄弟，液力耦合器。液力變矩器是在液力耦合器的結構基礎上增加部件發展而來。

小時候都玩過風車吧，拿着小風車放在電風扇前邊，風車也會被吹的轉起來，電風扇轉越快，風車也會轉的越快。液力耦合器就是這個原理，隻不過吹的不是風，而是油。液力耦合器最主要的部件是泵輪和渦輪。兩者長得差不多，都是一個碗裡邊插着許多葉片，而泵輪和渦輪之間則被油液填滿。

泵輪

渦輪

泵輪就是那個電風扇，而渦輪則是小風車，泵輪連接發動機飛輪，渦輪連接變速箱輸入軸。泵輪攪動油液，油液旋轉，被甩向外側，沖擊到渦輪的葉片上，帶動渦輪轉動，并回到内側流回泵輪，形成循環。油液在液力變矩器中有兩個方向的旋轉，一個是從泵輪-渦輪-泵輪的旋轉運動，另一個就是繞着軸的旋轉運動，呈螺旋前進。

正因為需要油液“沖擊”，所以液力耦合器如果需要傳遞力矩，泵輪就必須比渦輪轉的更快。而轉速差越大，液力耦合器傳遞的力矩也越大。但是，液力耦合器的特點就是有一說一，發動機的扭矩多大，傳遞出去的也就隻能有這麼多。

這就意味着，液力耦合器的損耗很大。液力耦合器的傳遞特性是，損失轉速，傳遞的力卻同樣大。我們知道，功率等于力矩乘以轉速，經過液力耦合器的中轉，功率自然損失，而且發動機輸出的扭矩越大，轉速差越大，損失的功率也越多。

液力變矩器的結構是在液力耦合器的基礎上增加了一個導輪，比泵輪和渦輪要小一号，位于兩者包成的容器内部。導輪是固定不動的，因此也被稱為定子（stator）。

如下圖，泵輪作為主動輪，葉片推動油液沖擊到渦輪上，産生了Fp紅色的力，之後經過渦輪葉片的導向，油液變換方向繼續流向固定的導輪，沖擊在導輪葉片上，産生反作用力Fs藍色的力。

最終，渦輪作為從動輪受到的力是Fp和Fs的合力，隻要油液沖擊方向合理（葉片及轉速差合理），該合力可能大于泵輪的輸入力矩。液力變矩器也因此擁有了降速增扭的能力。

先不考慮渦輪導輪，單獨考慮作為液力變矩器輸入的泵輪，泵輪的輸入特性，也既泵輪能夠被加諸的負載公式為：

泵輪的輸入轉矩與泵輪結構，泵輪的轉速和泵輪直徑相關。這很容易理解，想想一下，用扇子扇風，扇地越快，扇子越大，風越大也越費力，風對應了泵輪的輸出，而手上的力對應了發動機的輸出，“快”和“大”對應了泵輪轉速和泵輪直徑。

至于泵輪容量系數大緻包含兩塊，一個是泵輪葉片本身的設計，另一個是油液的性質。前者可以這麼理解，扇面迎風，風大且勁，扇面順風，隻聽嗖嗖；後者，在水裡邁步和在路上自然有很大區别。（此外，還和轉速比有一定關聯）

因此，也就能夠理解為什麼起步要吊轉速，除了讓發動機處于最大扭矩輸出區間之外，還需要讓液力變矩器的泵輪也達到一定的轉速，提高輸入轉矩，從而提高輸出轉矩。而吊轉速也不會特别高，一般3000rpm左右，也是兩種原因結合，第一自然是保護，由于車輛不動，發動機輸出的能量全部被轉換為油液的熱量，另一方面也是因為泵輪上的扭矩已經足夠大了。

再進一步，對于液力變矩器的測試中有一項就是吊轉速，如果發動機轉速過高，代表着液力變矩器的輸入特性已經被破壞，扭矩容量過小。該去檢查是不是油液出問題了。

輸入有了，再看輸出，液力變矩器的輸出特性主要關注三點：轉速比（渦輪和泵輪轉速之比），傳動效率，變矩系數（渦輪輸出和泵輪輸入扭矩之比）。

圖中橫坐标轉速比是液力變矩器傳力的基礎，随着轉速比的變化，其他特性都會發生較大的改變，轉速比為0意味着渦輪轉速輸出為0，最右側交點為轉速比=1，意味着渦輪和泵輪轉速相同，0-1之間為液力變矩器的工作範圍。

先來看那條一瀉千裡的K線，K為變矩系數，可以看到，随着轉速比的提高，變矩系數急劇下降。在轉速比為0時，變矩系數最大，大于1，具體數值和液力變矩器設計及油液性質有關。因此，在起步階段（轉速比為0），液力變矩器能夠将發動機輸出的扭矩放大，所以比起有一說一的摩擦片式離合器，采用液力變矩器能夠明顯改善起步能力。而當轉速比接近1時，液力變矩器的傳力能力會降至0，由于正常行駛中需要克服行駛阻力，因此液力變矩器的泵輪和渦輪之間總是存在轉速差。

再看抛物線η，代表效率，效率随着轉速比先提高後降低，不僅低轉速比時效率較低，在高高轉速比，也就是低負載巡航階段效率也會有較大的下降。高于0.75便可稱為高效區，也是液力變矩器的一般工作區間。但液力變矩器的最高效率點一般也不會超過0.9。也就是說，在車輛驅動過程中，發動機功率會有接近四分之一損失在液力變矩器上，相比之下，傳統摩擦片式離合器的效率一般在0.95以上。所以采用液力變矩器的AT往往比雙離合或者MT更費油。

但是，真實生活中，AT變速箱雖然會更費油，但差距并不大，并沒有液力變矩器與摩擦片式離合器效率的差距那麼大。這是因為現在車上用的液力變矩器并不是單純的液力變矩器，還有更多的機械結構實現更好的性能。這邊說兩種：

第一，可以看到，液力變矩器在高轉速比時傳力特性較差，甚至低于1，也就是發動機輸出100Nm，而經過液力變矩器之後隻有了50Nm，而且，不像齒輪傳統，減扭的同時會增速，液力變矩器在高轉速比時仍是降速，減扭降速因此效率直降。

造成這種現象的原因在固定的導輪，雖然上文介紹了固定的導輪讓油液沖擊時提供了一個反作用力，使渦輪上的力為泵輪 導輪反作用力>泵輪，但對于油液的沖擊方向和葉片設計有嚴苛的要求。當轉速比提高，油液的沖擊方向會有所改變，反而沖擊到導輪葉片的背面，如此渦輪上受到的力是泵輪-導輪反作用力<泵輪。

在這種時候，反而液力耦合器的特性（降速但不減扭）會更好，因此，通過增加一個鎖止離合器，在低轉速比階段固定導輪呈現增扭的液力變矩器特性，在高轉速比階段，松開導輪使其能夠自由旋轉，這時便呈現液力耦合器特性。

第二種方法則是很多車企都會宣傳的液力變矩器鎖止技術，比如馬自達創馳藍天技術、豐田Direct Shift技術等。既将泵輪和渦輪通過機械固連，從油液的軟連接變成硬連接，發揮的性能與摩擦片離合器無二，傳遞效率提高，但可能存在的缺點也和摩擦片式離合器一樣，另外液力變矩器的鎖止由于結構關系，能夠承受的扭矩必然不如摩擦片式離合器，無法用于急加速等大扭矩輸出工況。因此，何時鎖止，保證液力變矩器原有平順，增扭優點的同時，如何擴大鎖止範圍等等，是當前AT的發展方向。

有些老款自動擋車型，在鎖止方面做得不到位，就會出現以下情況：急加速時發動機轉速迅速升高，但是車輛卻沒有與發動機轉速匹配的加速感。另外，很多平順性也會導緻車輛對于發動機的響應速度變差。迅速踩-收-踩-收逗弄油門踏闆，就算發動機能夠跟上，但液力變矩器也會将其吸收，将三角波變成正弦波。因此，大部分性能車都不傾向于使用自動變速箱，

優點：

1.增扭，更易起動

2.軟連接，消除發動機的振動，更加平順

缺點：

1.效率低，不省油

2.傳動不直接，動态響應較差

本文作者為踢車幫 陸思灏

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