汽车底盘电控系统课件：项目五 汽车电控四轮驱动系统检修

汽车底盘电控系统课件：项目五 汽车电控四轮驱动系统检修

项目五 汽车电控四轮驱动系统检修 二、相关知识 三、项目实施 汽车的四轮驱动是指汽车的 4 个车轮都作为驱动轮来驱动汽车，发动机的动力经传动系分配到前后车轮上，通过 4 个车轮驱动汽车行驶，以提高汽车的牵引力和改善汽车的通过能力。四轮驱动汽车通常标有 4X4 、 4WD 或 AWD 字样，表示其具有四轮驱动功能。 四轮驱动的目的就在于可按行驶路面状态不同而将发动机输出扭矩按不同比例分布在前后轮子上，结合了前轮驱动和后轮驱动的优点，“牵引”与“推送”并行。不论是加减速或负重，所产生的影响均最小，既避免了前轮驱动车的转向不足，又防止了后轮驱动车的转向过度，尤其在高速过弯和恶劣路面上加速或爬坡时，其附着力强，牵引力大，通过性好，而且安全系数高。 二、相关知识 （一）电控四轮驱动系统的分类和组成 （二）电控四轮驱动系统的主要部件 （三）电控四轮驱动系统的工作过程 电控四轮驱动系统按照驱动方式可以分为 3 种基本类型：分时四轮驱动系统、全时四轮驱动系统和适时四轮驱动系统。 （一）电控四轮驱动系统的分类和组成 分时四轮驱动（ Part-Time 4WD ），就是部分时间采用四轮驱动模式，正常时间仍采用前轮驱动或后轮驱动模式，是一种可以根据驾驶者的意愿在两轮驱动和四轮驱动之间切换选择的四轮驱动系统。 1．分时四轮驱动系统 分时四轮驱动主要用于越野或在光滑的路面上行驶的情况，所以是越野车采用的驱动布置方案，通常由变速器、分动器、前传动轴、前桥差速器和后传动轴、后桥差速器等组成，一般不设有轴间差速器，如图 5-1 所示。 图 5-1 分时四轮驱动系统的组成 分时四轮驱动的特点是人工操作，由驾驶员根据路面情况通过接通或断开分动器来选择两轮驱动或四轮驱动模式，优点就是可以根据实际情况来选取驱动模式，比较经济。 全时四轮驱动（ Full-Time 4WD ）又称全轮驱动（ AWD ， All Wheel Drive ），即全部时间都保持四轮驱动模式，不能选择退出四轮驱动状态，是常啮合式四轮驱动系统。应用全时四轮驱动系统的车型并不是为了越野行驶，而是在不良附着力的情况下（冰雪滑溜路面）提高汽车的行驶性。 2．全时四轮驱动系统 全时四轮驱动系统的组成如图 5-2 所示。全时四轮驱动系统采用 3 个差速器，除了前后桥各有一个差速器外，在前后驱动桥之间还有一个差速器，称为轴间差速器。轴间差速器是全时四轮驱动的重要标志。 轴间差速器一般还带有差速锁止功能，也称差动限制。 图 5-2 全时四轮驱动系统的组成 轴间差动限制装置多采用黏性耦合器、液压多片式离合器或直接采用托森式差速器（ Torsen LSD ）。 全时四轮驱动系统按照前后扭矩分配比例的大小可分为固定扭矩分配方式和变动扭矩分配方式两种。 ① 固定扭矩分配方式利用轴间差速器把扭矩分配到前后车轮，扭矩分配比取决于轴间差速器的结构，多数为 50  50 。常配置于一般的越野吉普车上，如陆地巡洋舰 100 系列、富士斯巴鲁、奔驰 G 系列、三菱帕杰罗 V3000 及吉普切诺基等。 ② 变动扭矩分配方式是指汽车在行进中能适应行驶状态和路面情况的变化，自动将不同的扭距合理地分配给前后车轮，使车轮驱动力及转向力达到最佳配置，具有良好的操纵稳定性和和行驶循迹性。变动扭矩分配方式属于高性能传动系统，常用于一些高性能的轿车上。 适时四轮驱动（ Real-Time 4WD ），是指只有在需要的时候才会选择四轮驱动模式，而在其他情况下仍然是两轮驱动的驱动系统。适时四轮驱动是一些多功能城市 SUV 、 CRV 车型常用的四驱方式。 3．适时四轮驱动系统 图 5-3 东风日产 Qashqai 逍客电控四轮驱动系统 四轮驱动的车辆尤其是全时四轮驱动车辆具有优越的行驶性能，具体优点如下。 ① 提高通过性。由于四轮驱动车辆的 4 个车轮都传递动力，所以车辆所获得的驱动力是两轮驱动的 2 倍。且前后轮相互支持，大大提高了在湿滑冰雪路面和凹凸不平路面的通过性。 ② 提高爬坡性。同理，四轮驱动的车辆可以爬上两轮驱动车辆爬不上去的陡坡。 4．电控四轮驱动系统的优缺点 ③ 转弯性能极佳。轮胎的附着力与传输至道路的动力大小有密切的关系，随动力的增大，轮胎的转弯力趋向减小。动力减小，转弯力升高，提高湿滑路面与变换车道时的性能。 ④ 启动和加速性能极佳。四轮驱动的车辆，发动机功率平均传递至所有 4 个车轮， 4 个车轮的附着力都可以被有效利用。所以即使猛然将加速踏板踩到底，车轮也不可能空转，从而提高了车辆的启动和加速性能。 ⑤ 直线行驶稳定性。由于每个车轮的剩余附着力升高，所以车轮抗外界扰动的能力得到增强。因此四轮驱动常显示出优越的方向稳定性。 当然四轮驱动的车辆也并非十全十美，也有如下缺点：结构复杂、重量增加、成本升高、震动和噪音略有升高、油耗增加等。 （二）电控四轮驱动系统的主要部件 1．黏液耦合器 黏液耦合器又称粘性联轴节（ Viscous Coupling ），一般是分时四轮驱动汽车上自动分配动力的的装置，通常安装在以前轮驱动为基础的四轮驱动汽车上。这种汽车平时按前轮驱动方式行驶。粘性联轴节的最大特点就是不需驾驶员操纵，可根据需要自动把动力分配给后驱动桥。 黏液耦合器由一个内装若干紧密配合的薄圆钢盘并充满粘稠液体硅油的圆筒组成，如图 5-4 所示。一组圆盘连于前桥，另一组与后桥连接，如图 5-5 所示。两轴中具有外花键的一根轴与黏液耦合器壳的内花键接合，同时也与黏液耦合器内盘接合，黏液耦合器的外盘则通过外花键齿与黏液耦合器壳的内花键接合。另一轴在壳内带有密封的滚动轴承上旋转。内外盘组为钢制，上面开有专门的槽。 图 5-4 典型黏液耦合器 图 5-5 粘液耦合器的分解图 1— 输入 2— 内盘 3— 外盘 4— 输出 内盘有从外径边缘开的槽，外盘有从其内径边缘开的槽。盘的数目和尺寸取决于黏液耦合器的转矩传送能力。在正常行驶的时候，前后车轮保持相同的速度运转，黏液耦合器的两个轴之间不存在转速差。当前轮出现打滑时转速会超过后轮，从而导致耦合器里的两组刚盘之间出现转速差，这种转速差会搅动硅油，导致硅油温度升高、粘度迅速上升，产生极大的粘性阻力，从而将动力传递给后轮。 液压多摩擦片式离合器是液压多摩擦片接通系统的核心。图 5-6 为应用于 VOLVO 的液压多摩擦片接通系统。液压多摩擦片式离合器是当今最流行的限滑技术，这套装置的主要组成部分就是液压系统和摩擦片。摩擦片分为两组，分别安装在差速器壳与一侧半轴上。当液压系统对摩擦片作用时，两组相邻的摩擦片就会紧紧挤压在一起，从而将差速器锁死，从而达到限滑的目的。 2．液压多摩擦片式离合器 图 5-6 应用于 VOLVO 的液压多摩擦片接通系统 1— 活塞 2— 出油单向阀 3— 控制阀 4—DEM 差速器电控模块 5—CAN 通信及供电 6— 输入轴 7— 超载保护阀 8— 机油泵 9— 机油滤清器 10— 蓄能器 11— 进油单向阀 12— 滚子 13— 湿式多片离合器 14— 平衡弹簧 15— 输出轴 16— 滚柱轴承 （三）电控四轮驱动系统的工作过程 1．全时四驱系统的基本构成 （ 1 ）机械部分组成 丰田普拉多（ PRADO ）四驱传动系统的机械部分主要由变速器、分动器（可电控锁止差速器） 8 、前后传动轴及前后差速器 4 等组成，如图 5-7 所示。 图 5-7 丰田普拉多（ PRADO ）四驱传动系统的组成 1— 蜂鸣器 2— 轴间差速器锁止按钮 3— 后差速器 4— 前后差速器； 5— 驻车 / 空挡位置开关 6—L 挡位置开关 7— 空挡位置开关 8— 分动器 四驱的电控部分由制动控制 ECU 、发动机 ECU 、轴间差速器锁止按钮 2 、驻车及空挡位置开关 5 、 4WD 控制 ECU 和分动器电控执行器等组成。 （2）电控部分组成 一汽丰田普拉多（ PRADO ）的分动器采用经过改进的 VF4BM 。 （3）分动器及电控执行器 图 5-8 VF4BM 分动器传动示意图 1— 轴间差速器锁 2— 后输出轴 3— 传动链 4— 轴间差速器锁止电控执行器 5— 前输出轴 6— 托森 LSD 7—H/L 挡 图 5-9 分动器结构 1—L/H 挡换挡轴 2— 后输出轴 3— 分动器电控执行器（用于轴间差速器锁止） 4— 前输出轴 5— 轴间差速器锁止转换拨叉轴 6— Torsen LSD Torsen LSD 的结构如图 5-10 所示，主要由差速器外壳、行星齿轮架、行星齿轮、太阳轮、环形齿轮接合齿、太阳轮接合齿及 4 个离合器盘等组成。 （4）Torsen LSD防滑差速器结构 把分动器切换到 H4F 或 L4F 模式时，差速器处于“自由模式”， Torsen LSD 有如下 4 种工作状态。 2．不同行驶状态Torsen LSD的扭矩分配 图 5-10 Torsen LSD 差速器结构图 1— 差速器外壳 2—1 号离合器盘 3— 环形齿轮接合齿 4— 太阳轮接合齿 5—2 号离合器盘 6—4 号离合器盘 7— 行星齿轮 8— 太阳轮 9— 环形齿轮 10—3 号离合器盘 11— 行星齿轮架 图 5-11 前轴转速等于后轴转速时 TORSEN LSD 的动力传递路线 （1）前轴转速等于后轴转速 图5-13 前轴转速大于后轴转速时TORSEN LSD的动力传递路线 （2）前轴转速大于后轴转速 图5-14 前轴转速小于后轴转速时TORSEN LSD的动力传递路线 （3）前轴转速小于后轴转速 （4）轴间差速器锁止 三、项目实施 （二）项目实施步骤 1 ．东风本田 CR-V 自动挡实时四轮驱动系统介绍 实时四轮驱动（ 4WD ）双泵系统车型的后差速器总成上装备有液压离合器和后差速器机构。正常条件下，车辆由前轮驱动。而根据前轮驱动力和路面条件的不同，无需驾驶员在两轮驱动（前轮驱动）和四轮驱动之间做操作转换，系统就会在瞬间将适当的驱动力传递给后轮。两轮驱动（ 2WD ）和四轮驱动之间的转换机构内置于后差速器总成中，与其合成为一体，这使得系统既轻便又紧凑。 （1）实时四轮驱动系统的特点 后差速器总成包括扭矩控制后差速器壳体总成和后差速器行星架总成，如图 5-15 所示。扭矩控制后差速器壳体总成包括后差速器离合器总成、结合法兰和油泵体总成。后差速器行星架总成由各种机构组成。 （2）实时四轮驱动系统的构造 图 5-15 后差速器总成 后差速器主动齿轮和从动齿轮为准双曲面齿轮。 油泵体总成包括前油泵、后油泵、液压控制机构和离合器活塞。离合器活塞上有一个盘簧，该盘簧向后差速器离合器总成提供预置扭矩，以防总成发出异常噪声。 应使用纯正的 Honda DPSF （双泵系统油液如图 5-16 所示），而不再使用后差速器油。 图 5-16 DPS 双泵液压控制系统 当前轮（离合器导套）和后轮（准双曲面从动齿轮）之间产生转速差时，来自前、后油泵的液压促使后差速器离合器啮合，将来自分动器总成的驱动力施加到后轮上。 （3）四轮驱动系统的工作过程 在车辆突然起动，或在前进挡或倒挡加速（引起前后轮之间的转速差），或在倒挡制动时（减速时），油泵体中的液压控制机构将会选择四轮驱动模式。在车辆于前进挡或倒挡匀速行驶（此时前后轮之间无转速差），或在前进挡制动时（减速时），则转换为两轮驱动模式。 为保护系统，无论在四轮驱动还是两轮驱动模式下，后差速器离合器总成均通过油泵所产生的液压供油润滑。另外，当后差速器的温度超过正常值时，热敏开关将释放作用在离合器活塞上的液压并取消四轮驱动模式。 （ 1 ）当在四轮驱动模式前进挡起动和加速时 ① 举升起车辆，使 4 个车轮均升离地面。 ② 在前节传动轴或后节传动轴上做一个标记。 ③ 起动发动机，使其达到工作温度（散热器风扇启动至少两次）。 ④ 使发动机怠速运转，并换至 1 挡位置。 ⑤ 稳固地施加驻车制动，并测定传动轴旋转 10 圈所需的时间。 2．东风本田CR-V DPS双泵液压控制系统功能检测 如果所测时间超过 10s ，说明四轮驱动系统正常。 如果所测时间小于 10s ，说明四轮驱动系统有故障。检查后差速器油，如果后差速器油正常，则更换扭矩控制差速器（ TCD ）壳体组件。 ① 举升起车辆，使 4 个车轮均升离地面。 ② 在前节传动轴或后节传动轴上做一个标记。 ③ 起动发动机，使其达到工作温度（散热器风扇启动至少两次）。 ④ 使发动机怠速运转，并换至 R 挡位置。 ⑤ 稳固地施加驻车制动，并测定传动轴旋转 10 圈所需的时间。 （2）当在四轮驱动模式倒挡起动和加速时 如果所测时间超过 10s ，说明四轮驱动系统正常。 如果所测时间小于 10s ，说明四轮驱动系统有故障。检查后差速器油，如果后差速器油正常，则更换扭矩控制差速器壳体组件。 ① 阻挡住前轮 A ，举升起左后轮，并使用安全支座 B 将其支撑，如图 5-17 所示。 ② 用手握持住轮胎，将其逆时针连续旋转超过一整圈。 在旋转过程中，如果没有感觉到旋转轮胎越来越费力，则说明在前进挡减速时两轮驱动系统正常。 如果感觉到旋转轮胎越来越费力，则说明系统有故障。检查后差速器油，如果后差速器油正常，则更换扭矩控制差速器壳体组件。 （3）当在两轮驱动模式前进挡减速时 图 5-17 左后轮升离地面 A— 前轮 B— 安全支座 ① 阻挡住前轮 A ，举升起左后轮，并使用安全支座 B 将其支撑，如图 5-17 所示。 ② 用手握持住轮胎将其顺时针连续旋转超过一整圈。 旋转过程中如果感觉到旋转轮胎越来越费力，则说明在倒挡减速时四轮驱动系统正常。 （4）当在倒挡减速时（四轮驱动模式） 如果没有感觉到旋转轮胎越来越费力，则说明系统有故障。检查后差速器油，如果后差速器油正常，则更换扭矩控制差速器壳体组件。 装置中的大部分故障可通过齿轮或轴承发出的噪声进行诊断。 诊断时应小心，切勿将后差速器的噪声与其他动力系统组件的噪声混淆。常见故障及维修方法见表 5-1 。 3．四轮驱动系统常见故障及维修方法 表 5-1 四轮驱动系统常见故障及维修方法 症 状 可 能 原 因 维 修 方 法 不能进入 4WD 模式 油液液位太低 油液类型不正确 添加油液 更换 无法返回 2WD 模式 油液类型不正确 排放后差速器油液并重新加注 齿轮或轴承噪音 油液液位太低 油液类型不正确或耗尽 齿轮损坏或有缺口 添加油液 排放后差速器油液并重新加注 更换后差速器行星架总成 过热 油液液位太低 油液类型不正确 添加油液 排放后差速器油液并重新加注 油液渗漏 油液液位太高 通风软管堵塞 油封磨损或损坏 密封垫圈损坏 装配螺栓松动或密封不严 降至正常液位 清理或更换 更换 更换 重新检查扭矩或施加密封剂