簡述長安福特翼虎智能四驅(qū)系統(tǒng)

柯曄偉

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院汽車運(yùn)用工程系，福建 福州 350007）

簡述長安福特翼虎智能四驅(qū)系統(tǒng)

柯曄偉

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院汽車運(yùn)用工程系，福建 福州 350007）

解析長安福特翼虎車型采用的智能四驅(qū)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理。

智能四驅(qū)；PTU動(dòng)力傳輸裝置；ATC耦合器

翼虎（Kuga）是一款長安福特公司重點(diǎn)打造的緊湊型SUV，該車型具有出色的越野性能，其牽引力和上坡能力絲毫不遜色于同等級(jí)純越野競品。其中一個(gè)很重要的原因就是配備了智能四驅(qū)系統(tǒng)。該智能四驅(qū)系統(tǒng)可以同時(shí)對25個(gè)傳感器信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，通過傳感器所提供的數(shù)據(jù)引導(dǎo)車輛按照駕駛者所希望的狀態(tài)運(yùn)行，在需要時(shí)，將動(dòng)力分配至4個(gè)車輪，極大提高了車輛的驅(qū)動(dòng)力。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的分動(dòng)器截然不同，本文將詳細(xì)介紹該智能四驅(qū)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理。

1 智能四驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能四驅(qū)系統(tǒng)由AWD控制模塊、PTU動(dòng)力傳輸裝置、傳動(dòng)軸、ATC耦合器、后驅(qū)動(dòng)橋組成，如圖1所示。

圖1 翼虎智能四驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 PTU動(dòng)力傳輸裝置

PTU是一個(gè)固定在變速器上的機(jī)械裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩首先通過右前半軸傳遞至PTU，再經(jīng)過PTU傳遞至傳動(dòng)軸，向后部傳遞動(dòng)力。因此，PTU動(dòng)力傳輸裝置是一個(gè)承前啟后的重要部件。PTU動(dòng)力傳輸裝置是根據(jù)蝸輪蝸桿基本原理設(shè)計(jì)的，主要由殼體、輸入軸、輸入齒輪、輸出蝸桿、輸出軸等部分組成。其結(jié)構(gòu)類似于后驅(qū)車輛的主減速器，但是動(dòng)力傳輸方向正好與后驅(qū)車主減速器相反，即環(huán)形齒輪為輸入齒輪，錐形齒輪及蝸桿為輸出件。PTU動(dòng)力傳輸裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 PTU動(dòng)力傳輸裝置結(jié)構(gòu)圖

PTU動(dòng)力傳輸裝置的作用是：將動(dòng)力傳遞至傳動(dòng)軸并改變動(dòng)力傳遞方向90°。環(huán)形齒輪通過花鍵固定在右前半軸上，環(huán)形齒輪又與錐形齒輪嚙合，而錐形齒輪與蝸桿為一個(gè)整體。動(dòng)力首先從右前半軸傳遞至環(huán)形齒輪，環(huán)形齒輪再將動(dòng)力傳遞至錐形齒輪，并改變力的傳遞方向90°，由蝸桿輸出至傳動(dòng)軸。

1.2 傳動(dòng)軸

福特翼虎智能四驅(qū)系統(tǒng)所用的傳動(dòng)軸與傳統(tǒng)越野車所用傳動(dòng)軸類似，但在尺寸上略小于越野車的傳動(dòng)軸。

1.3 ATC耦合器

ATC耦合器是智能四驅(qū)系統(tǒng)的核心部件，由電磁閥、鋼珠傳動(dòng)式離合器、摩擦片、摩擦片殼體、輸出軸等部分組成。該耦合器的核心部件為鋼珠傳動(dòng)式離合器，由導(dǎo)向離合器、主動(dòng)離合器及鋼珠組成。導(dǎo)向離合器及主離合器是2個(gè)互不接觸的、帶有凹槽的傳動(dòng)盤。2個(gè)傳動(dòng)盤的凹槽呈鏡面對稱且都是由淺至深，最深處正好能容納一顆鋼珠，如圖3所示。主離合器連接傳動(dòng)軸，并由電磁閥控制移動(dòng)位置；導(dǎo)向離合器控制摩擦片的壓緊程度，摩擦片殼體與后驅(qū)動(dòng)橋輸入軸相連。其工作過程如圖4所示。

圖4 ATC耦合器工作原理

當(dāng)不需要四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，ATC電磁閥不通電，鋼珠在導(dǎo)向離合器和主離合器的凹槽最深處，不承受壓力，故主離合器和導(dǎo)向離合器無接觸，無力矩傳輸，后橋無動(dòng)力輸入。

當(dāng)需要四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，ATC電磁閥通電，導(dǎo)向離合器向后移動(dòng)，由于離心力作用，鋼珠向凹槽潛處移動(dòng)，同時(shí)與導(dǎo)向離合器和主離合器接觸，并產(chǎn)生壓力。此時(shí)，導(dǎo)向離合器和主離合器通過鋼珠傳輸動(dòng)力，主離合器開始?jí)壕o摩擦片，帶動(dòng)摩擦片殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過輸出軸將動(dòng)力傳遞至后驅(qū)動(dòng)橋。ATC電磁閥通電時(shí)間越長，電流越大，則導(dǎo)向離合器位移越大，鋼珠順凹槽移動(dòng)至越潛的位置，可傳遞的力矩越大。

1.4 后驅(qū)動(dòng)橋

福特翼虎智能四驅(qū)系統(tǒng)的后驅(qū)動(dòng)橋與傳統(tǒng)越野車后驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)類似，也是由主減速器、差速器、半軸組成。

2 智能四驅(qū)系統(tǒng)工作原理

福特翼虎智能四驅(qū)系統(tǒng)為智能主動(dòng)控制系統(tǒng)，不需要駕駛員的控制，因此不具備手動(dòng)選擇模式。該智能四驅(qū)系統(tǒng)通過傳感器持續(xù)監(jiān)控車輛的狀態(tài)，實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整前后軸的扭矩分配，在運(yùn)行過程中有2種工作模式。

2.1 正常工作模式

正常工作過程中，約97%的扭矩傳送到前軸車輪。PTU動(dòng)力傳輸裝置始終工作，傳動(dòng)軸一直有扭矩輸入，但是ATC耦合器不工作，故后驅(qū)動(dòng)橋無扭矩輸入。如果控制模塊檢測到車輛處于加速（重油門），或前軸車輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)狀態(tài)，智能四驅(qū)系統(tǒng)會(huì)通過控制供給ATC耦合器的電流，增加傳遞給后驅(qū)動(dòng)橋的扭矩，以提高動(dòng)力或防止車輪滑轉(zhuǎn)。

智能四驅(qū)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，主要數(shù)據(jù)包括：節(jié)氣門位置信號(hào)、制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)、4個(gè)車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)，并輸入給AWD控制模塊，AWD控制模塊將整合處理后的數(shù)據(jù)輸出給PCM（發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊）。PCM中存儲(chǔ)有四輪驅(qū)動(dòng)的控制邏輯，并結(jié)合輸入信號(hào)判斷車輛的工作情況，然后輸出占空比信號(hào)給ATC耦合器電磁閥，通過調(diào)節(jié)占空比信號(hào)來控制ATC耦合器的扭矩傳遞效率。

當(dāng)智能四驅(qū)系統(tǒng)模塊檢測到ATC電磁閥有短路、斷路或搭鐵，就會(huì)在模塊內(nèi)部存儲(chǔ)代號(hào)為DTC P188B的故障代碼，同時(shí)切斷供應(yīng)到ATC電磁閥的電流，以保護(hù)ATC耦合器。

2.2 過熱保護(hù)模式

由于該智能四驅(qū)系統(tǒng)的ATC耦合器采用鋼珠和傳動(dòng)盤來傳輸扭矩，因此在四驅(qū)啟動(dòng)較長時(shí)間后，ACT耦合器容易出現(xiàn)過熱的情況。若出現(xiàn)此情況，控制模塊會(huì)切斷ATC電磁閥的供電，同時(shí)會(huì)在儀表板上顯示AWD OFF。此時(shí)應(yīng)該停車，將點(diǎn)火開關(guān)置于ON位置，讓系統(tǒng)冷卻至少10 min以上。

3 結(jié)束語

福特翼虎智能四驅(qū)系統(tǒng)是一款典型的、成功的智能四驅(qū)系統(tǒng)。自從進(jìn)入市場以來，得到了眾多用戶的認(rèn)可，獲得了良好的口碑。合理的結(jié)構(gòu)組成和智能化的控制模式保證了該智能四驅(qū)系統(tǒng)的高效率運(yùn)行，在滿足駕駛樂趣的同時(shí)，也兼顧了對環(huán)境的適應(yīng)性，為福特翼虎車型的動(dòng)力性和越野能力提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

［1］ 長安福特大學(xué).福特翼虎底盤系統(tǒng)培訓(xùn)教材［Z］.2013.

［2］ 長安福特大學(xué).福特翼虎新車型培訓(xùn)教材［Z］.2013.

（編輯 楊 景）

Introduction to Chang’an Ford Kuga Intelligent 4WD System

KE Ye-wei
（Automobile Engineering Department，F(xiàn)ujian Chuanzheng Communications College，F(xiàn)uzhou 350007，China）

This article demonstrates the structure and working principles of the intelligent 4WD system on Chang’an Ford Kuga cars.

intelligent 4WD；PTU power transmission；ATC coupler

U463.6

B

1003-8639（2017）09-0069-02

2017-04-10

柯曄偉（1990-），男，助理實(shí)驗(yàn)師，講師，主要從事汽車實(shí)踐教學(xué)、長安福特定向班教學(xué)工作。