简述长安福特翼虎智能四驱系统

2017-09-29柯晔伟

汽车电器 2017年9期

关键词：钢珠传动轴电磁阀

柯晔伟

（福建船政交通职业学院汽车运用工程系，福建福州 350007）

简述长安福特翼虎智能四驱系统

柯晔伟

（福建船政交通职业学院汽车运用工程系，福建福州 350007）

解析长安福特翼虎车型采用的智能四驱系统的结构组成及工作原理。

智能四驱；PTU动力传输装置；ATC耦合器

翼虎（Kuga）是一款长安福特公司重点打造的紧凑型SUV，该车型具有出色的越野性能，其牵引力和上坡能力丝毫不逊色于同等级纯越野竞品。其中一个很重要的原因就是配备了智能四驱系统。该智能四驱系统可以同时对25个传感器信号数据进行快速分析，通过传感器所提供的数据引导车辆按照驾驶者所希望的状态运行，在需要时，将动力分配至4个车轮，极大提高了车辆的驱动力。该系统与传统的分动器截然不同，本文将详细介绍该智能四驱系统的结构及工作原理。

1 智能四驱系统结构

智能四驱系统由AWD控制模块、PTU动力传输装置、传动轴、ATC耦合器、后驱动桥组成，如图1所示。

图1 翼虎智能四驱系统结构图

1.1 PTU动力传输装置

PTU是一个固定在变速器上的机械装置。发动机扭矩首先通过右前半轴传递至PTU，再经过PTU传递至传动轴，向后部传递动力。因此，PTU动力传输装置是一个承前启后的重要部件。PTU动力传输装置是根据蜗轮蜗杆基本原理设计的，主要由壳体、输入轴、输入齿轮、输出蜗杆、输出轴等部分组成。其结构类似于后驱车辆的主减速器，但是动力传输方向正好与后驱车主减速器相反，即环形齿轮为输入齿轮，锥形齿轮及蜗杆为输出件。PTU动力传输装置的结构如图2所示。

图2 PTU动力传输装置结构图

PTU动力传输装置的作用是：将动力传递至传动轴并改变动力传递方向90°。环形齿轮通过花键固定在右前半轴上，环形齿轮又与锥形齿轮啮合，而锥形齿轮与蜗杆为一个整体。动力首先从右前半轴传递至环形齿轮，环形齿轮再将动力传递至锥形齿轮，并改变力的传递方向90°，由蜗杆输出至传动轴。

1.2 传动轴

福特翼虎智能四驱系统所用的传动轴与传统越野车所用传动轴类似，但在尺寸上略小于越野车的传动轴。

1.3 ATC耦合器

ATC耦合器是智能四驱系统的核心部件，由电磁阀、钢珠传动式离合器、摩擦片、摩擦片壳体、输出轴等部分组成。该耦合器的核心部件为钢珠传动式离合器，由导向离合器、主动离合器及钢珠组成。导向离合器及主离合器是2个互不接触的、带有凹槽的传动盘。2个传动盘的凹槽呈镜面对称且都是由浅至深，最深处正好能容纳一颗钢珠，如图3所示。主离合器连接传动轴，并由电磁阀控制移动位置；导向离合器控制摩擦片的压紧程度，摩擦片壳体与后驱动桥输入轴相连。其工作过程如图4所示。

图4 ATC耦合器工作原理

当不需要四轮驱动时，ATC电磁阀不通电，钢珠在导向离合器和主离合器的凹槽最深处，不承受压力，故主离合器和导向离合器无接触，无力矩传输，后桥无动力输入。

当需要四轮驱动时，ATC电磁阀通电，导向离合器向后移动，由于离心力作用，钢珠向凹槽潜处移动，同时与导向离合器和主离合器接触，并产生压力。此时，导向离合器和主离合器通过钢珠传输动力，主离合器开始压紧摩擦片，带动摩擦片壳体转动，经过输出轴将动力传递至后驱动桥。ATC电磁阀通电时间越长，电流越大，则导向离合器位移越大，钢珠顺凹槽移动至越潜的位置，可传递的力矩越大。

1.4 后驱动桥

福特翼虎智能四驱系统的后驱动桥与传统越野车后驱动桥结构类似，也是由主减速器、差速器、半轴组成。

2 智能四驱系统工作原理

福特翼虎智能四驱系统为智能主动控制系统，不需要驾驶员的控制，因此不具备手动选择模式。该智能四驱系统通过传感器持续监控车辆的状态，实时自动调整前后轴的扭矩分配，在运行过程中有2种工作模式。

2.1 正常工作模式

正常工作过程中，约97%的扭矩传送到前轴车轮。PTU动力传输装置始终工作，传动轴一直有扭矩输入，但是ATC耦合器不工作，故后驱动桥无扭矩输入。如果控制模块检测到车辆处于加速（重油门），或前轴车轮出现滑转状态，智能四驱系统会通过控制供给ATC耦合器的电流，增加传递给后驱动桥的扭矩，以提高动力或防止车轮滑转。

智能四驱系统与其他系统共享数据，主要数据包括：节气门位置信号、制动系统状态信号、4个车轮转速信号，并输入给AWD控制模块，AWD控制模块将整合处理后的数据输出给PCM（发动机控制模块）。PCM中存储有四轮驱动的控制逻辑，并结合输入信号判断车辆的工作情况，然后输出占空比信号给ATC耦合器电磁阀，通过调节占空比信号来控制ATC耦合器的扭矩传递效率。

当智能四驱系统模块检测到ATC电磁阀有短路、断路或搭铁，就会在模块内部存储代号为DTC P188B的故障代码，同时切断供应到ATC电磁阀的电流，以保护ATC耦合器。

2.2 过热保护模式

由于该智能四驱系统的ATC耦合器采用钢珠和传动盘来传输扭矩，因此在四驱启动较长时间后，ACT耦合器容易出现过热的情况。若出现此情况，控制模块会切断ATC电磁阀的供电，同时会在仪表板上显示AWD OFF。此时应该停车，将点火开关置于ON位置，让系统冷却至少10 min以上。