2.3.2 液力变矩器特性及基本性能
2.3.2.1 液力变矩器特性
可以表征液力变矩器工作特性的曲线有很多，如外特性曲线、原始特性曲线、输入特性曲线等，本文只介绍外特性曲线。液力变矩器工作液与工作轮相互作用的力矩与效率随工况变化的特性称为液力变矩器的液力特性。在液力特性的基础上，考虑机械摩擦等损失后，可以得到泵轮和涡轮轴上的转矩和速度的关系，以及液力变矩器的效率η，称为液力变矩器在某一泵轮转速nb下的外特性。即
-Mw=f（nw），Mb=f（nw），η=f（nw）
液力变矩器的外特性可以通过设计计算得到，也可以通过试验得出。液力变矩器的外特性是液力变矩器泵轮在某nb不变时，输入和输出的力矩及效率随工况的变化如图2-14所示，图中泵轮转速nb=常数，进口油温80℃，出口不低于120℃。
液力变矩器主要特性参数如下：
1）传动比i——输出转速与输入转速之比。
i=nw/nb（2-28）
图2-14 三元件液力变矩器外特性曲线
2）变矩系数K——输出转矩与输入转矩之比，变矩系数随着涡轮转速变化而连续变化，涡轮转速nw=0时最大。
K=Mw/Mb（2-29）
3）效率η——输出功率与输入功率之比。
导轮安装有单向离合器和锁止离合器的综合式液力变矩器的特性曲线如图2-15所示。在传动比i＜iK=1（变矩系数K=1时的传动比）范围内，变矩器效率高于耦合器。当i＞iK=1时，变矩器效率ηB迅速下降，而耦合器效率却继续增大。因此综合式液力变矩在i＜iK=1时采用变矩器的工作特性而i＞iK=1时采用耦合器的特性，从而扩大高效率的范围。汽车在良好路面上行驶时可以接合锁止离合器，直接使用机械传动，变矩器效率η=1，这样可以提高汽车行驶速度和燃油经济性。
锁止离合器接合时，单向离合器脱开，导轮在液流中自由旋转。若取消单向离合器，则当泵轮和涡轮一体旋转时，导轮将处于固定状态而导致液力损失加大，效率降低。
四元件综合式液力变矩器的特性是两个变矩器的特性和一个耦合器特性的综合，如图2-16所示。在传动比i＞i1范围内，两个导轮固定不动，两者的叶片组成一个弯曲程度更大的叶片，以保证在低传动比工况下获得更大的变矩系数。在传动比i1～iK=1范围内，第一导轮脱开，变矩器带着一个弯曲程度小的导轮工作，因而此时可得到较高的效率。传动i＞iK=1时，变矩器进入耦合器工况，效率按线性规律增长，直至锁止离合器锁死，效率为1。
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图2-15 三元件综合式液力变矩器特性曲线
图2-16 四元件液力变矩器特性曲线
变矩器特性曲线上的3个典型工况如下：
1）制动工况（起动工况），此时涡轮力矩数值最大，工作机最大牵引力按此数值进行计算。
2）最高效率工况，对应着最高效率时的工况。
3）耦合器工况，此时涡轮力矩与泵轮力矩相等，变矩系数为1。2.3.2.2 液力变矩器的基本性能
变矩器的基本性能有自适应性能、变矩性能、效率性能（经济性能）、穿透性能、负荷性能和容能性能。
（1）自适应性能 自适应性是指变矩器能够根据外界负荷的大小，自动改变其速度和力矩值，并具有稳定工作的能力。因涡轮是液力变矩器与外界负荷连接的唯一构件，故一般具有良好的自适应性能的变矩器要求涡轮输出特性Mw=f（nw）曲线应该是一条随涡轮转速增大而单调下降的曲线。涡轮转速的变化是无级变速，对负荷变化剧烈的工程机械、军用车辆、起重运输机及汽车内燃机传动非常有利，可充分利用发动机功率，提高生产效率，增大作业能力，减少换档，防止发动机熄火。
（2）变矩性能 变矩性能是指液力变矩器在一定的范围内按一定规律无级地改变由泵轮传至涡轮轴的力矩能力。它反映了在不同工况速比i时，涡轮转矩Mw对于泵轮转矩Mb的增大倍数，在一定程度上反映变矩器对外界负荷变化的自动适应能力。
评价变矩器性能好坏的指标是两种工况下的K值，一是i=0时的变矩系数K0，通常称为起动变矩比（或制动变矩系数、失速变矩系数）。二是变矩系数K=1时的传动比i值，用iM表示，通常称为耦合工况的传动比。
一般认为K0值和iM值大者，变矩器的性能好。但实际上不可能两个参数同时都高，一般K0高的变矩器，iM值小。因此，在比较两个液力变矩器的变矩性能时，应该在K0值大致相同的情况下，比较iM值，或者在iM近似相等的情况下，比较K0值。
（3）效率性能 效率性能是指变矩器在传递能量过程中的效率变化，用η表示。效率性能用来说明传递功率时的损失和有关经济性方面的概念。它是变矩器诸性能中最重要的性能。
（4）穿透性能 穿透性能是指液力变矩器涡轮轴上转矩和转速变化时，对泵轮轴上转矩和转速变化的影响程度。
当涡轮轴上转矩和转速变化时，能保持泵轮上转矩不变或大致不变时，称为变矩器为非穿透的。变矩器与发动机共同工作时，不管外界负荷如何变化，发动机始终在同一工况下工作，要改变发动机工况，只有通过改变发动机供油才能实现。
当涡轮转速变化能够引起泵轮轴上力矩变化的变矩器，则称具有可穿透性。按其穿透情况的不同，可分为正穿透性、负穿透性（或反穿透性）和混合穿透性。