这是什么神仙发明，能使自动档汽车光凭油门刹车就能走走停停？
其实这个标题还是稍显宽泛 ， 这里指的自动档汽车更准确的说法是装备AT/CVT变速箱的车 。 （现在手动挡的车并不多了 ， 而DCT变速箱的机构其实是基于手动变速箱实现的 ， 所以大多数没有装备今天要讲的部件 ， 这个问题留着下次讨论）
在聊这个问题之前请先想这么个场景：当你开着装备AT/CVT变速箱的车遇到了红灯刹停 ， 如果红灯时间短你并不会切换到空档 ， 而是保持D档踩住刹车 ， 这时 ， 你有没有问过自己一个问题 ， 为什么车的发动机一直在运转 ， 我挂的又是前进档 ， 车却能够停住而发动机不熄火呢？
【这是什么神仙发明，能使自动档汽车光凭油门刹车就能走走停停？】之所以这是个疑问 ， 是因为 ， 手动挡的车做不到 ， 开过手动档的车你应该知道 ， 在等红灯时 ， 如果挂在1档不踩离合直接踩住刹车 ， 车立刻就会被憋熄火 。
那AT变速箱的车是怎么做到没有离合也能不熄火的呢？那是因为AT/CVT变速箱里有一个非常巧妙的装置—液力变矩器 。
一、什么是液力变矩器
液力变矩器是AT/CVT变速箱的核心部件（以下全以AT变速箱为例 ， CVT中的液力变矩器同理 ， 不影响理解） ， 它连接着发动机和AT变速箱里的行星齿轮变速器 ， 是动力传输的重要组成部分 。 其实这个部件1902年便由德国的费丁格尔教授提出 ， 但由于当时精密齿轮传动如日中天 ， 液力传动并没有引起重视 ， 直至30年后才开始真正应用到车辆上 ， 并在随后广泛的应用于需要动力传输的各种器械 。
它长这个样子
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这是液力变矩器的结构图
液力变矩器在哪呢？
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这是一个变速箱的结构图 ， 可以看到液力变矩器在变速箱靠近发动机侧
展开来看液力变矩器是这样的
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从图片中可以看出 ， 液力变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮组成 ， 中间充满液压油 ， 其中泵轮和涡轮分别连接着发动机和行星齿轮变速器 ， 泵轮和涡轮之间没有刚性连接 ， 导轮与泵轮连接 ， 导轮的内圈有一个单向离合器 ， 确保导轮只能单向转动 。 同时可以看出 ， 为了确保动力传输在一条直线上 ， 提供动力的泵轮是靠近行星齿轮变速器的 ， 而随动的涡轮是靠近发动机的 。
由于发动机的动力输出轴和变速箱中行星齿轮变速器的输入轴并没有一般的齿轮、轴承硬连接 ， 而是采用了油液传动的软连接 。 这样最大的好处是液体能极大的吸收发动机传递的震动 ， 并允许发动机动力输出轴在某种程度上独立于变速箱旋转 。
二、液力变矩器的工作原理
所以一般最粗略的来解释它的工作原理是：发动机输入动力带动泵轮—泵轮转动带动液压油向外抛—液压油被带动后产生离心力由外侧冲击涡轮并带动涡轮转动—涡轮带动动力输出轴转动——同时由于离心作用泵轮又从中心把液压油吸回来 。 可以看出 ， 一般情况下泵轮的转速是要高于涡轮的转速的 。 这个过程就像用一个通着电旋转着的电风扇对着吹另一个没通电的电风扇然后带动了没通电的电风扇扇叶也转了起来一样 。
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A是普通的硬轴连接 ， B是液力变矩器的相关原理
有没有发现 ， 这一工作原理中并没有说导轮的作用 ， 所以上面的解释其实只是实现了液力偶合 ， 保证了动力传递 ， 但并没有实现扭矩变化 。 而导轮的加入 ， 则让扭矩变化成为现实 。
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这是导轮
导轮是一个只能单向旋转的扇叶轮 ， 导轮的扇叶设计的相当精妙 。 当涡轮旋转速度远远小于泵轮旋转速度时 ， 液压油由涡轮中心流回泵轮时基本是直直的冲击泵轮中心的 ， 加入导轮后 ， 液压油回流时会被导轮叶片强行改变方向 ， 直接冲击泵轮叶片 ， 加速泵轮旋转 ， 而因为涡轮转速不高因此液压油的压力就会变大 ， 高压的液压油会增大涡轮扭矩 ， 从而带动输出轴扭矩增大 ， 这也就是车辆在起步时需要的大扭矩的来源 。 慢慢的 ， 随着涡轮转速增加 ， 从涡轮回流的液体也慢慢的变倾斜 ， 最后直到可以直接冲击泵轮的叶片 ， 导轮在液体的推动下顺着液体的方向单向旋转 ， 不会改变液体流向 ， 这时 ， 液压油的压力会回归正常 ， 扭矩也不再被放大 。
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三、液力变矩器的进阶
另外还有一个问题 ， 当泵轮转速正常后 ， 涡轮最终也会恒定到一个转速 ， 正如上面所言 ， 由于泵轮和涡轮之间的软连接致使涡轮的转速一定是小于泵轮的 ， 这种情况下 ， 发动机动力损失会非常大 ， 因此 ， 机械工程师非常聪明的在涡轮后面加了一个锁止离合器 ， 当车辆起步后升到2档以上 ， 各机械结构开始平稳运行 ， 此时锁止离合器就会把泵轮和涡轮紧紧的压在一起 ， 液力变矩器就相当于变成了硬连接 ， 泵轮和涡轮的转速一致 ， 动力传输效率就能达到最大化 。 现代工程师更是为液力变矩器设计了多片式锁止离合器 ， 扩大了泵轮和涡轮的锁止范围 ， 进一步增加了动力传递的直接性 ， 动力传输效率又有了进一步提升 。
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最后 ， 咱们来回答一下一开始提出的问题 。 当遇到红灯保持D档踩住刹车时 ， 为什么车能停住而发动机不熄火呢？
因为：由于泵轮和涡轮不是硬连接而是通过液压油相互作用的 ， 理论上是可以实现泵轮转动而涡轮不转的 。 但现实中在发动机怠速阶段 ， 泵轮还是会影响涡轮旋转 ， 但这个影响并不大 ， 这也是为什么松开刹车车会慢慢向前挪动的原因 。
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