汽车新技术 第三章课件

Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术第一节无级变速器CVT

第二节双离合自动变速器DCT

第三节自动离合器ACS

第四节四轮驱动技术Home第一节无级变速器CVT

一、CVT技术概况二、CVT的结构与工作原理三、CVT的关键部件四、典型应用分析第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home一、CVT技术概况第三章汽车传动及驱动新发动机技术发展概况无级变速器CVT（ContinuouslyVariableTransmission）技术的发展，在国外已有一百多年的历史。早在1886年德国奔驰公司就将V型橡胶带式CVT安装在该公司生产的汽车上。其主要发展历程可分为三个阶段：（1）第一阶段——CVT技术的探索阶段20世纪70年代中后期荷兰的VDT（VanDoorneTransmission）公司研制出了第一台汽车用CVT，并将这款CVT称为VDT-CVT。但是此阶段CVT采用橡胶带传动，存在较多的缺陷，主要表现在传递功率有限；离合器工作不稳定；液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失较大，没有被汽车行业普遍接受，而适合大功率的有级齿轮变速器占据了主导地位。（2）第二阶段——CVT技术的发展阶段1987年，日本斯巴鲁（Subaru）公司将金属带式无级变速器ECVT用于JUSTY轿车。为克服CVT采用橡胶带传动带来的性能缺陷，研究人员对提高传动带性能和CVT传递功率极限进行了研究，将液力变矩器集成到CVT系统中，主、从动轮的夹紧力实现了电子化控制，并在CVT中采用节能泵，以及代替传统橡胶带的金属带。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（3）第三阶段——CVT技术的逐渐成熟阶段20世纪90年代，汽车界对CVT技术的研究开发日益重视，特别是在微型车中，CVT被认为是关键技术。全球科技的迅猛发展，使得新的电子技术与自动控制技术不断被采用到CVT中。1997年，日产公司开发了使用在2.0L汽车上的CVT。新型CVT采用高强度宽钢带和一个高液压控制系统。通过采用这些先进的技术来获得较大的转矩传递能力，传动比的改变实行了电子控制，汽车在下坡时可以一直根据车速控制发动机制动，而且在湿滑路面上能够平顺地增加速比来防止打滑。1999年，美国福特（Ford）公司和德国采埃孚（ZF）公司合作，为福特公司的轿车和轻型载货车生产CVT。ZF公司设计的CVT是一种变矩器式变速器，使用为安装横向发动机前轮驱动汽车生产的钢带。与四元件自动变速器相比，CVT系统能够将加速性能提高10%，燃油经济性能提高10%～15%。当前，全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力，大力进行CVT的研发工作。近几年来，随着电子技术的广泛应用，电子控制的V型金属带型无级变速器在德国、日本得到重视。德国、日本等国已经开发了电子控制的无级变速器。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术2.无级变速传动的优点在车辆行驶过程中，驾驶员按照车速及负荷的变化来选择使用变速挡。这时，发动机与车速关系是由齿轮副的齿数比来决定的，但由于内燃机的特性决定了这种变速器不一定能有效保证发动机功率输出和最优燃油经济性。因此，通常增加变速挡，但同时也受到齿轮箱构造、重量、成本等方面的限制。而无级变速器则能够使发动机转速与车速获得相应的连续变化，从而确保最大限度利用发动机特性，使车辆的动力性与发动机燃油经济性获得最优匹配。这是无级变速器的显著特点。无级变速传动与人工操纵的有级式机械传动相比，具体有以下优点：（1）整车具有更好的驾驶性汽车驾驶性能的好坏，除与汽车本身的结构有关外，还取决于正确的控制和操纵。无级变速器能使整车自动完成这些使用要求，可获得最佳的燃油经济性和动力性。自动变速器可以按照预先设定的最佳换挡规律变换速比，使汽车在每一种负载、路况下都能同时兼顾发动机的最低油耗和变速器的最高效率。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（2）良好的行驶性能自动变速器的挡位变换不但快，而且平稳，提高了汽车的乘坐舒适性。通过液体传动或微电脑控制换挡，可以消除或降低动力传动系统中的冲击和动载。实验结果表明，在坏路面行驶时，自动变速的车辆传动轴上，最大动载转矩的峰值只有手动变速器的20%～40%，原地起步时最大动载转矩的峰值只有手动变速器的50%～70%，从而大幅度延长了发动机和传动系统零部件的寿命。（3）提高了行车安全性据统计，装有级式变速传动的汽车在交通密度大的市区行驶时，每行驶100km，驾驶员需换挡400～600次，踩离合器踏板600～700次，也就是平均每隔30～40s需操作一次。如此频繁操作，使驾驶员在精神上和体力上感到疲劳，分散注意力，易引发交通事故。而采用自动变速的汽车，驾驶员只要控制油门踏板，就能自动变速，从而减轻了驾驶员的劳动强度，使行车事故率降低。（4）改善了汽车尾气排放汽车行驶时所排出的有害物质含量与发动机工作状态有关，当发动机在非稳态工况时，它所排出废气中的有害物质含量高。而有级式机械传动，速比变化量由人工操作完成，导致发动机转速变化范围较大，使发动机处于非稳态工况。所以，汽车排放中废气有害物含量高，污染环境严重。对于自动变速，可控制发动机经常处于经济转速区域内运转，也就是在较小污染排放的转速范围内工作，从而降低排气污染。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术二、CVT的结构与工作原理金属带式无级变速器结构示意图如图3-1-1所示。它由金属带、工作轮、液压泵、起步离合器和控制系统等组成。变速系统中的主、从动工作轮由固定部分和可动部分组成，工作轮的固定部分和可动部分间形成V型槽，金属带在槽内与它啮合。当主、从动工作轮的可动部分作轴向移动时，即可改变传动带与工作轮的啮合半径，从而改变了传动比。工作轮可动部分的轴向移动是根据汽车的行驶工况，通过控制系统进行连续调节而实现的无级变速传动。其动力传递是由发动机飞轮经离合器传到主动工作轮、金属带、从动工作轮后，再经中间减速齿轮机构和主减速器，最后传给驱动轮。可见，该系统使汽车具有无级自动变速传动的功能。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术三、CVT的关键部件1.金属带金属带由多个金属片和两组金属环组成，如图3-1-2所示。每个金属片的厚度1.4mm。它在两侧工作轮挤压力的作用下传递动力。每组金属环由数片厚为0.18mm的带环叠合而成。在动力传递过程中，它正确地推动引导金属片的运动。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术2.工作轮主、从动工作轮由可动部分和固定部分组成，如图3-1-3所示，其工作面为直线锥面体。在控制系统的作用下，可动部分依靠钢球-滑道结构做轴向移动，可连续地改变带工作半径，从而实现无级自动变速传动。3.液压泵液压泵为系统控制的液压源，其类型有齿轮泵和叶片泵两种。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术4.控制系统CVT的控制系统目前采用电子液压控制。图3-1-4所示为CVT的电子液压控制系统工作原理示意图。系统中包括电磁离合器的控制和主、从动带轮的传动比控制。传动比由发动机节气门信号和主动带轮转速所决定。电子控制单元（ECU）根据发动机转速、车速、节气门开度和换挡控制信号等控制主、从动带轮上伺服液压缸的压力，使主、从动工作轮的可动部分轴向移动，改变金属带与工作轮间的工作半径，从而实现无级变速。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术四、典型应用分析1.CVT与液力耦合器组成无级变速传动图3-1-5所示为CVT与液力耦合器组成的无级变速传动示意图，动力由发动机传给液力耦合器泵轮和涡轮，然后再传给无级传动CVT，这样可改善起步性能。前进挡与倒挡是用前进挡离合器与倒挡制动器来控制行星齿轮减速机构而实现的。增加行星齿轮变速机构，是为了弥补高挡超速传动比太小的不足。动力最后经主减速器和差速器传给驱动轮。ECU根据装在主减速器上的速度传感器的节气门开度信号与发动机节气门传感器的节气门开度信号，控制伺服缸的油压，改变工作轮固定部分与可动部分之间的距离，从而达到CVT在该工况下所要求达到的传动比。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术2.CVT与电磁离合器组成无级变速传动图3-1-6所示为用电磁离合器代替液力耦合器的结构型式。日本富士重工开发的就是这种类型。用磁粉式离合器与采用VDT钢带的CVT组合成的无级变速传动系统，简称“ECVT”。磁粉式离合器是靠本身的电磁力来传递转矩的。在离合器主、从动部分之间有密闭空间，内放30～50μm的磁化钢微粒（磁粉），密闭空间外缠绕有线圈。通电后散状磁粉在磁场中开始“凝固”，即磁粉在磁场中形成磁链，把从动毂与电磁铁联在一起。通电电流越大，磁链数目越多，磁链强度也越高，则磁粉式离合器传递转矩的能力也越大。当电流大到足以使磁粉离合器主、从动部分牢牢地接合在一起时，离合器便停止打滑。磁粉的粘结力特性正比于电流值，所以对离合器的接合时间和力的控制，可用发动机节气门开度与车速两个参数来控制线圈中电流的大小和通电时间的长短。这种离合器结构简单，容易实现转矩平稳增长，主、从动部分不接触，无磨损，而且电磁铁与从动毂之间的间隙在工作中不发生变化，故无需调整间隙，且允许主、从动部分存在较长时间的滑磨。因此，它不仅理想地解决了装用CVT车辆的起步问题，而且与装用液力耦合器的CVT车辆相比，可以防止变速时爬行和消除始终存在的滑转损失；但它要求磁粉材料的化学物理性能要稳定。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术3.双状态无级变速传动液力耦合器、电磁离合器等仅解决起步平稳问题，因其均不变更转矩，所以并未扩大CVT总传动比范围。但如用液力变矩器组合，那么不仅提供最佳起步性能，而且由于它的变矩作用扩大了总传动比的变化范围，降低了CVT自身的变化范围，从而使CVT传动易于调节到使发动机处于最佳燃油经济性的区域内工作。图3-1-7所示为德国ZF公司开发的适用于轿车的无级变速传动装置。它是CVT与综合式液力变矩器（即带锁止离合器的液力变矩器）组成的组合式无级变速传动系统。其动力传动路线是：发动机动力经液力变矩器（或锁止离合器）、行星齿轮机构，再经VDT—CVT、减速齿轮，最后传给差速器、半轴和驱动轮。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术所谓“双状态”，是指当起步和低速时液力变矩器工作。当速度增加至变矩器耦合点工况时，转换到CVT传动，此时变矩器转换成耦合器工况下工作。这种先为液力无级变速，后转为纯机械无级变速（CVT）的组合，称为双状态无级变速传动。图3-1-8所示是双状态无级变速传动系统示意图。液力变矩器的功率通过传动链传至差速器，CVT无级变速传动与其平行布置。这种组合在传动比7∶1范围内可提高效率的30%；在不降低起步、爬坡等性能的条件下，主减速比可相应降低30%，故即使在公路上行驶仍可提高燃油经济性5%～9%。因有液力变矩器，起步特别平顺。当加速行驶接近变矩器耦合点工况时，转换离合器开始动作，CVT开始工作。传递变矩器动力的传动链的传动比基本上与CVT钢带传动的低挡传动比相同，故当液力变矩器传动转换到CVT传动时，车辆在重载、大节气门开度下工作，转换离合器基本上能与CVT的工作轮同步转换。因此，从液力无级变速换入纯机械无级变速非常平顺。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术第二节双离合自动变速器DCT

目前现代轿车装备有手动和自动变速器两大类。手动变速器具有传动效率高、结实、且运动性好的优点。自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶员疲劳的优点。德国大众汽车公司将手动和自动变速器的优点结合在一起，开发出全新一代变速器，这就是直接换挡变速器（DSG）。它使用两套多片湿式离合器，齿轮变速系统交替使用，控制系统根据发动机转速，切断当前变速器挡位连接，自动进行升降挡控制；挡位切换时间为3～4ms，迅速又无冲击；燃油消耗与配有手动变速器的车相当，结构如图3-2-1所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术一、机械齿轮部分二、换挡机构三、控制装置Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术一、机械齿轮部分Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术2.多片式离合器扭矩经外片支架被引入到相应的离合器内，当离合器接合时，扭矩就被传递到内片支架上，也就是传递到相应的输入轴上，总是由下个多片式离合器在传递动力。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术5.倒挡齿轮轴倒挡齿轮轴改变了输出轴2的旋转方向，即改变了主减速齿轮的旋转方向，从而实现倒车。倒挡齿轮轴有两个齿轮，一个与输出轴上的1挡和倒挡共用齿轮啮合，另一个与输出轴2上的倒挡滑动齿轮相啮合，如图3-2-10所示。6.差速器两个输出轴输出齿轮将扭矩传递到差速器的输入齿轮上，差速器将扭矩经传动轴传递到车轮，如图3-2-11所示。差速器内集成有驻车锁齿轮。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术7.驻车锁驻车锁集成于差速器内。其作用是在没有拉紧手制动的情况下，使车辆能可靠驻车而不溜车。其特点是制动机构以纯机械方式工作，即通过换挡杆和变速器上驻车锁之前的一条拉索来工作，该拉索只用于操纵驻车锁，如图3-2-12所示。工作过程：驻车锁锁止：换挡杆推至挡位P，拉索带动锥体滑阀轴向运动，卡入止动爪凹坑中，于是止动爪就卡在驻车锁齿轮的齿间。驻车锁松开：换挡杆退出挡位P，拉索带动锥体滑阀轴向运动，退出止动爪凹坑中，弹簧弹力起作用使止动爪高高抬起，从而使止动爪从驻车锁齿轮的齿豁中退出，如图3-2-13所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术8.各挡位的传动路线Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（7）倒挡传动路线：离合器—输入轴1—倒挡轴—输出轴2—差速器，如图3-2-20所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术1.换挡杆位置换挡杆位置如图3-2-21所示。P—驻车挡：位于换挡杆的最前方。当换挡杆置于该位置时，差速器输入齿轮被锁止，使驱动轮不能转动，防止汽车移动。若想换出P挡，必须点火开关已打开，踏下制动踏板并按下锁止按钮，才能将换挡杆从该位置移出。R—倒车挡：位于P挡之后。车辆在静止状态下，按下锁止按钮即可移进或移出该挡。挂入该挡后，可实现汽车的倒车行驶功能。N—空挡：位于中间位置，在倒车挡和前进挡之间。当换挡杆位于该位置时，变速器只能使各齿轮空转，输出轴无动力输出。在车辆静止、点火开关接通的情况下，只有踏下制动踏板，按下锁止按钮方可移出N挡。二、换挡机构Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术

D—前进挡：位于空挡之后。换挡杆位于该位置时，变速器的电子和液压控制系统根据车速和节气门开度等因素的变化，按照设定的动态换挡程序（DSP），自动在六个前进挡中换挡。S—运动挡：处于最后位置。换挡杆位于该位置时，与D挡工作原理相同，不同之处是控制单元内根据“运动”换挡曲线进行自动换挡，目的是通过滞后换高挡，充分利用发动机的后备功率，如图3-2-22、图3-2-23所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（＋）和（－）手动换挡：

手动模式：手动换挡在D挡位置的右侧。操作时将换挡杆从D挡位置向右推来执行手动换挡功能。换高挡，向前点推换挡杆（＋）；换低挡，向后点推换挡杆（－）。转向盘电控模拟手动换挡：换挡杆在D或S时，也可通过转向盘上的“电控模拟手动换挡”开关键，直接接入“电控模拟手动换挡”功能。通过操作转向盘上两个电控模拟手动换挡侧板开关中的任何一个开关，换挡模式均过渡为电控模拟手动换挡。在发动机转速允许的范围内，操作“＋”侧板即为加挡；操作“－”侧板即为减挡，如图3-2-24所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术2.换挡杆结构换挡杆装置包括换挡杆传感器控制单元J587、换挡杆支座内的霍尔传感器（感知换挡杆的位置）、换挡杆挡位P锁止开关F319和换挡杆锁止电磁阀N110，如图3-2-25所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（1）换挡杆锁止电磁阀N110电磁阀N110可将换挡杆锁止在挡位P和N处。N110由换挡杆传感器控制单元J587来控制。工作过程如下：①换挡杆被锁止在挡位P当换挡杆处于挡位P时，锁止销就会在挡位P的锁止销孔内，就可避免换挡杆被无意中移动位置，如图3-2-26所示。②松开换挡杆在接通点火开关并踩下制动踏板后，换挡杆传感器控制单元J587，就会给电磁阀N110通上电源，于是锁止销就从P挡锁止销孔中拔出。这时，换挡杆就可以移出P位置，如图3-2-27所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术③应急松开如果换挡杆锁止电磁阀N110的供电中断或元件损坏，P挡换挡杆锁仍保持激活状态。可用一个狭窄的物体将锁止销压入，就可以松开锁止机构了，换挡杆就可以移出P位置。④换挡杆被锁止在挡位N如果换挡杆处于挡位N停留的时间超过2s，控制单元就会给电磁阀通电。于是锁止销就被压入到挡位N的锁止销孔中，这样换挡杆就不会在无意中移动到前进挡。如果踩下制动踏板，那么锁止销就会松开，如图3-2-28所示。值得注意的是：N挡是通电锁止，而P挡是通电松开。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（2）点火钥匙防拔锁换挡杆未置于驻车位置也就是P挡，点火钥匙防拔锁可阻止点火钥匙回到拔出位置。它采用电动机械式方式工作，由转向柱电气控制单元J527控制。工作过程：①将换挡杆置于P挡，锁止开关F319触点断开，并将该信息传递给转向柱电气控制单元J527，J527控制点火钥匙防拔锁的电磁铁N376断电，电磁铁内的压力弹簧将锁止销压入到松开位置，可以转动并拔出点火钥匙，如图3-2-29（a）所示。②将换挡杆置于行驶位置，锁止开关F319触点闭合，转向柱电气控制单元J527得到该信息后，就会给点火钥匙防拔锁的电磁铁N376通电，电磁力克服弹簧力把锁止销推入到锁止位置。在锁止位置时，锁止销会阻止点火钥匙回转并防止其被拔出，如图3-2-29（b）所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术三、控制装置控制装置是变速器的中央控制单元，该装置由一个电动液压控制单元和一个电子控制单元组成，如图3-2-30、图3-2-31所示。所有传感器和其他控制单元的信号都汇集到此，并由它分析后，向各个执行器发出指令并监控。大部分传感器都集成在其内部，电动执行元件直接装在控制装置上。控制装置与车身通过一个中央插头连接，减少了插头和导线的数量，从而提高了电气方面的可靠性并降低了重量。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术1.电动液压控制单元电动液压控制单元集成在控制装置内。电动液压控制单元由电磁阀、过压阀、压力调节阀、液压滑阀、多路转换器和机油循环通道组成。2.电子控制系统电子控制系统主要由电子控制装置、传感器和执行器组成。（l）电子控制装置电子控制装置是整个DSG变速器控制系统的控制中心。它安装在变速器的内部，根据发动机、ABS以及内部各传感器传递来的信息和运动参数，再根据控制单元内设程序，向各个执行元件发出指令，以操纵阀板中各种控制阀的工作，从而最终实现对变速器的控制。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（2）传感器①变速器输入转速传感器G182②输入转速传感器G501，G502③变速器输出转速传感器G195，G196④液压压力传感器6193，6194⑤多片式离合器的机油温度传感器G509⑥变速器机油温度传感器G93和控制单元温度传感器6510⑦挡位调节位移传感器G487，G488，G489，G490⑧换挡杆传感器控制单元J587，J587集成在换挡杆上（3）执行元件①压力调节阀N217（主压力阀）②压力调节阀N215，N216（离合器阀）③压力调节阀N218（冷却机油阀）④电磁阀N88，N89，N90，N91（挡位调节阀）⑤电磁阀N92（多路转换阀）⑥压力调节阀N233，N371（离合器安全阀）Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术第三节自动离合器ACS

一、电磁摩擦式离合器二、磁粉离合器三、自动离合器工作原理Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术一、电磁摩擦式离合器电磁摩擦式离合器的工作是靠电磁铁产生的吸力压紧从动盘，从而实现自动控制。图3-3-1所示为这种离合器的结构。压盘刚性地和电磁铁的铁芯相连，电磁铁衔铁和离合器盖刚性相连，因此衔铁固定不动。电磁铁线圈经电刷通电后，电磁铁铁芯被吸向衔铁，由此推动压盘前移，把从动盘压紧，离合器接合；断电后，铁芯被片簧推回，离合器分离。在离合器中有两个凸块式接合器，接合器（固定）固定在电磁衔铁上，接合器（滑动）装在变速器第一轴上。用拉线操纵接合器（固定）使它和接合器（滑动）啮合，则发动机曲轴同变速器第一轴联成一体。因此，只要变速器在挡位上就可用拖动汽车的办法来起动发动机。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术离合器的工作由自动控制装置操纵，如图3-3-2所示。在正常的情况下，由发电机向离合器电磁线圈供电。当发电机损坏时，由驾驶员拨动开关，由蓄电池向电磁线圈供电。离合器的工作过程：当变速器挂上1挡或者倒挡时，开关1打开。发电机的激磁线圈由蓄电池经电阻R2和电阻R1供电。发电机的电流经开关4，电阻R3和开关6到电磁铁线圈。驾驶员若不踏动加速踏板，发动机处于怠速运转状态，发电机发出的电流不大，电磁铁吸力也不大，故离合器不能接合。当驾驶员慢慢加大加速踏板，发动机转速逐渐升高，因此通向电磁铁的电流也逐渐加大，电磁铁吸力增加，汽车得以平稳起步。调整电阻R1和R2的大小就可以调整离合器接合的快慢。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术发动机的转速到1600r/min时，汽车电路中的逆电流继电器开始动作，继电器触点闭合，因此发电机的激磁线圈改由发电机本身供电（同样经过电阻R1和R2），此时发电机自激发电，同时，发电机开始向蓄电池充电，自激发电机在发动机高速时发出的电流较大，能得到较大的摩擦力矩。当发动机转速降到800r/min时，开关3自动打开。汽车行驶中换挡时，由于开关1已闭合，发电机处在自激发电（电流经开关1和电阻R1到激磁线圈），发电机电流较大，因此离合器接合速度较快。在换挡过程中开关6是打开的，所以电磁线圈断电，离合器自动分离。挂挡完毕，开关6又重新自动合上，保证离合器能自动接合。开关5和加速踏板联动，当节气门开度较大时，开关5闭合，电阻R3被短路，使得通向线圈的电流增加，加大了离合器的摩擦力矩。离合器从动盘摩擦片磨损后，电磁铁铁芯和衔铁之间的空气隙发生了变化。而这个空气隙对从动盘的压紧力影响较大。为保证压紧力不变，在离合器的操纵系统中装有一可调电阻R3。此外，摩擦片磨损到一定程度后，可更换调整垫片，以保证达到原来空气隙的大小。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术普通离合器、离心式及电磁离合器都是靠主动盘及从动盘之间的摩擦传动，而使两个盘压紧的力有所区别，分别为弹簧力、离心力及电磁吸力。磁粉离合器不是靠摩擦传动，而是靠主、从动盘之间的磁性电介质。在电磁线圈通电流后，磁性电介质将主、从动盘“凝固”在一起传递转矩。二、磁粉离合器Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术图3-3-3所示为磁粉离合器的一种结构形式。由图3-3-4可见，发动机曲轴和铁芯刚性连接在一起。离合器的从动盘固定在变速器的第一轴上。电磁铁芯和从动盘都是由高导磁材料制造，它们的剩磁应最小，以保证离合器能彻底分离。在电磁铁芯中嵌环状的电磁线圈，在封闭的离合器空腔内装满磁性电介质小粒子。磁性电介质可以是铁粉和油剂的悬浮液，也可以采用便于密封、不易被离心力分离的固体粉状电介质。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术当电磁铁线圈通电后，磁场经衔铁、磁性电介质（铁粉-油剂悬浮液）形成如图3-3-4中的虚线闭合回路。流动状态的磁性介质在磁场中开始“凝固”起来。同时，在电磁铁和从动盘之间铁粉粒子形成磁链，把从动盘和电磁铁联系在一起。通过电磁铁线圈中的电流愈大，磁链的数目愈多，磁链也愈强。磁链多且强，则磁粉离合器传递转矩的能力也愈大。当通过电磁铁的电流达到某一定值时，磁性电介质足以使离合器的主动部分和从动部分牢牢地连在一起，离合器将停止打滑，离合器完全接合。当磁场消失时，磁性电介质重新又成为流动体，离合器主从动部分之间的联系消失，离合器重新分离。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术磁粉离合器在接合过程中，传递转矩的增长很平滑，接合平顺，不需要进行调整。图3-3-4（a）所示的离合器从动盘较厚，转动惯量较大。在磁场力的作用下，从动盘上会产生轴向力，使轴承受到额外的载荷。此外，在离心力的作用下，空腔内磁性电介质中的铁粒子会被甩到最外层。这可能造成离合器不能彻底分离，工作不稳定的现象。图3-3-4（b）所示的结构则有所改进。使用薄壁构件代替厚的从动盘，并在径向将空腔分成两部分，这样有利于解决图3-3-4（a）所产生的问题。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术自动离合器主要是通过机械、电子、液压实现自动控制离合器分离和结合的独立系统，由离合器驱动机构、控制电脑、挡位传感器、线束、显示语音单元等部件组成（图3-3-5）。主要针对手动挡车型设计，加装时不改变原车结构。控制电脑根据车辆状态（车速、转速、油门、刹车、换挡），结合驾驶员的意图，模拟最优秀的驾驶技术，用最佳的时间与速度控制离合器驱动机构，使离合器快速分离和平稳接合，达到起步与换挡平顺舒适，同时避免了空油与熄火；通过语音提示让驾驶员正确操作，在保持手动挡车型驾驶乐趣的同时，达到减轻驾驶疲劳，降低汽车油耗，保护发动机的目的。离合器控制器ECU实时监控各传感器的状态。当换挡手柄开关按下时，ECU立刻发出信号驱动电动机执行机构，实现离合器快速分离，并根据离合器位移传感器的信号确定离合器的位置；松开换挡手柄，ECU根据发动机转速、车速以及油门开度等信号进行判断，按照一定的控制策略实现离合器快速而平稳的接合。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术自动离合器是将自动变速机构中的离合器操纵部分单独加以自动化控制，实现人力的解放。该执行机构主要由三部分组成：（1）执行机构。完成对离合器的操纵动作，取代原来由驾驶员完成的人工操作。（2）控制硬件。按软件的要求，实施对执行机构的控制，在本文中即为电动机。（3）控制软件。在硬件的支持下，实现各种控制意图。目前，执行机构的驱动系统多采用电动机式驱动机构，气压式驱动机构，液压油缸式驱动机构三类。其特点如表3-3-1所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术液压传动的优点：（1）传动平稳，且调速范围大。（2）液压元件质量轻、惯性力矩小，变速性能好。可实现高频率的换向，能与微电子技术结合，组成性能好、自动化程度高的传动及控制系统。（3）传动介质为油液，液压元件具有自润滑作用，有利于延长液压元件的使用寿命。同时，液压传动系统也易于实现自动过载保护。（4）液压元件易于实现标准化、系列化和通用化，有利于组织生产和设计。当前自动离合器液压执行机构被广泛应用于自动变速汽车。该执行机构由附在变速手柄上的触动开关控制离合器的自动分离，并能在换挡后根据车速、油门开度等信号，通过随动机构使离合器平稳接合。这样就废除了离合器踏板，实现了汽车的双踏板控制。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术第四节四轮驱动技术一、概况二、宝马xDrive四驱系统三、奔驰4MATIC四驱系统四、大众4MOTION四驱系统六、丰田四驱系统七、本田四驱系统八、日产四驱系统九、三菱四驱系统五、奥迪Quattro四驱系统十、斯巴鲁四驱系统Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术一、概况1.四轮驱动汽车的概念四轮驱动汽车是可以将发动机的动力传递给四个车轮，并通过这些车轮驱动、行驶的汽车。2.四轮汽车的发展历史（1）能像马车一样行驶的汽车。（2）战争加速了越野四轮驱动汽车的发展。（3）四轮驱动赛车在方程式汽车大赛中的使用。（4）在汽车拉力赛中独领风骚的四轮驱动汽车。（5）四轮驱动汽车向实用汽车方向的发展。（6）高性能轿车的四轮驱动化。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术3.四轮驱动系统总布置图四轮驱动系统的总布置图如图3-4-1所示。（1）将发动机产生的动力传递给变速器，然后利用分动器把动力分配给前后传动轴，接着通过传动轴将动力传递给前后差速器，与各个差速器相连接的半轴使四个轮胎旋转，如图3-4-1方案1。（2）许多时候不使用分动器，而是在分动器的位置上布置中间差速器，它具有差动功能，又称轴间差速器，如图3-4-1方案2。（3）对于前轮驱动轿车，四轮驱动时，为了解决布置困难的问题，常将变速器、中间差速器和前差速器布置到一个壳体中，如图3-4-1方案3。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术四驱系统一般分为全时四驱、分时四驱和适时四驱。全时四驱指车辆在整个行驶过程中一直保持四轮驱动的模式。这种驱动模式拥有较好的越野和操控性能，但它不能根据路面情况做出扭矩分配的调整，油耗偏大，经济性差。分时四驱指由驾驶者手动切换的驱动模式，驾驶者可通过接通或断开分动器来选择两轮驱动或四轮驱动模式。这是SUV车型中最常见的驱动模式，其优点是既能保证车辆的动力性和通过性，又能兼顾燃油经济性，略显不足的是驾驶者需要自行判断路况，手动操作驱动模式。适时四驱又称实时四驱，是最近几年发展起来的技术，它由电脑芯片控制两驱与四驱的切换。该系统的显著特点就是它在继承全时四驱和分时四驱优点的同时弥补了它们的不足。它能自行识别驾驶环境，并根据驾驶环境的变化控制两驱与四驱两种模式的切换。在颠簸、多坡多弯等附着力低的路面，车辆自动设定为四轮驱动模式，而在城市路面等较平坦的路况上，车辆会自行切换为两轮驱动。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术xDrive中文称为智能全轮驱动系统，即适时四驱系统，由电动机控制一组离合器来调节前后力扭分配的中央差速器，不是传统意义上的液力耦合中央差速器LSD（限滑差速器）。xDrive全轮驱动系统的核心技术是由奥地利的马格纳·斯太尔研制的分动器，以对扭矩分配进行不间断地调节。在常规情况下，系统以40∶60的比率分配前后桥之间的驱动力，当路况或况驾驶条件发生变化时，动态调整这一比率，以确保本辆拥有最佳的牵引力。如图3-4-2所示。在行驶过程中，如果系统发现车辆可能转向不足，也就是前轮开始被拖向弯道外侧，就会减少分配给前桥的扭矩，将几乎所有动力都输送至后桥。该系统还不断与动态稳定系统DSC交换信息，从而可以从一开始就识别到车轮打滑。前后驱动轮发生打滑后，ECU根据车辆速度传感器和转向角度传感器等发回的信号，把指令信号发给中差电动机，然后电动机带动一个“八字轮”开始转动，“八字轮”带动“八字臂”开合。如果“八字臂”两端开到最大，中央差速器相当于锁止，扭力按照前后50∶50分配。如果此时后驱动轮空转，那么扭力将会全部传输到具有附着力的前驱动轮上。如果“八字臂”并拢，100%的动力就传到后传动轴上即实现0∶100的前后轮扭力分配。全过程在0.1s内完成。二、宝马xDrive四驱系统Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术一旦出现车轮打滑，电动机会锁定xDrive的膜片式离合器，并通过额外的驱动力矩使这个车轮拥有更好的附着力，同时空转的车轮也会得到刹车装置的有效控制。这就意味着，无论路面如何突然变化，即使是在部分积雪以及结冰的道路上，都会有适量的扭矩被输送到抓地性最好的车轮上。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术三、奔驰4MATIC四驱系统4MATIC装备的是奔驰的第四代四驱技术，它有三个最显著的特点：集成式分动箱、纯机械结构和前后轴45∶55的固定驱动比。集成式分动箱结构非常紧凑，保证车内空间不受任何影响；纯机械结构决定了它不需要任何响应时间；而前后轴固定的驱动比则使得驾驶者能很容易地把握它的“脾性”，从而获得非常平稳的驾控感受。S3504MATIC的分动箱被集成在7G-TRONIC自动变速器中，因此不需要额外的安装空间。一根传动轴由此引出，将动力传递至前桥。然后，动力通过前差速器，经由一根中间轴，被传递至左前半轴。该分动箱的显著特点在于它的紧凑设计：省却了一整级齿轮并将后万向节与输出齿轮集成为一体，通往前差速器的传动轴从而可能与自动变速器非常靠近，如图3-4-3所示。新一代4MATIC四驱系统还有一大明显的优点就是采用了纯机械式的结构，其中并没有任何电子系统的干预，是真正意义上的全时四轮驱动。前后轴的动力传输全部是通过齿轮传递，因此不需要任何响应时间，并且可靠性更好。新一代4MATIC系统的前后轴动力配比是恒定为45∶55的。相比之下，奥迪的Quattro则是在15∶85～70∶30之间，宝马的xDrive则是0∶100～50∶50之间。恒定的前后轴动力配比的好处在于驾驶者能对车辆的操控有一个很好的预期和把握，驾驶起来比较容易，平顺性也更好，如图3-4-4所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术1.大众4MOTION系统的构成大众4MOTION系统采用发动机前置的布置方式，动力由变速器经集成在前桥的分动器直接通过桥间传动轴输出到后桥（图3-4-5），Haldex耦合器布置在紧靠后桥前端位置，它的输出轴即为后桥主减速器的主动小齿轮，这样的布置方式适合紧凑型的四轮驱动设计，可节省空间和减轻底盘重量。4MOTION的核心部分是Haldex耦合器，它以差动限滑的方式传递动力，力矩分配过程由电子控制液压多片离合器实现，当前后轴无转速差时，系统不传递动力到后桥，动力几乎完全由前轴输出，仅前轮驱动有利于节能，该模式适合汽车在城市工况行驶。四、大众4MOTION四驱系统Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术2.Haldex耦合器结构与工作原理Haldex耦合器主要由多片式离合器、液压机构和电控机构三部分组成，如图3-4-6所示。Haldex的原理是在前后轴之间加上一组由输出轴带动的液压泵，由液压装置推动摩擦片来实现扭矩的分配。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（1）多片式离合器如图3-4-7（a）中所示右上侧部分表示离合器的输入轴，该轴与万向节传动轴连在一起，输入轴的传动会带动环形往复运动活塞和环形工作活塞的滚子轴承以及外摩擦片一起运动；图中左上侧部分表示的是离合器输出轴，该输出轴包括从盘形凸轮到主动小齿轮的部分，它们构成一个单元，内摩擦片也通过纵向花键齿与输出轴连在一起。当车辆加速时，输入轴连同环形往复运动活塞的滚子轴承一起绕尚处于静止状态的输出轴盘形凸轮转动，于是环形往复运动活塞的滚子轴承就沿着盘形凸轮上的斜坡运动，滚子将这个上、下运动再传动给环形往复运动活塞，环形往复运动活塞就产生一个向右的直线运动，如图3-4-7（b）所示，这样就与环形活塞缸建立起机油压力了。这个机油压力通过一个机油道传动到环形工作活塞上，环形工作活塞在这个压力作用下向左压靠在轴承滚子和摩擦片组的压盘上，这时摩擦片组就压靠在一起了，于是输入轴和输出轴就连在一起了，从而实现了四轮驱动。当前、后桥之间出现转速差时，外摩擦片壳体连同滚子轴承就会绕输出轴旋转，于是环形往复运动活塞的滚子轴承就在盘形凸轮上滚动。由于盘形凸轮的形状，往复运动活塞滚子轴承就沿着这个起伏表面运动，并将这个往复运动再传到壳体内环形往复运动的活塞上，如图3-4-7（c）所示。输出轴上带有用于安装内摩擦片的纵向花键，该轴与盘形凸轮以及主动小齿轮构成一个单元。外摩擦片壳体上有用于安装外摩擦片的花键，该壳体与滚子轴承、输入轴合成为一体，如图3-4-7（d）所示，往复运动的活塞会产生机油压力，该压力经机油道作用到环形工作活塞上，将环形工作活塞向左推。压力经环形工作活塞的滚子轴承由压力盘传到摩擦片组上，于是离合器就接合了，前桥和后桥之间就建立起联结了。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（2）液压机构液压机构组成如图3-4-8（a）所示，主要由电动机油泵、过滤器、吸入阀、压力阀、压力限制阀、调节阀、蓄压器、油道、环形往复运动活塞、环形工作活塞及环形活塞缸等组成。压力限制阀用来确定作用到离合器片组上的最大压力。①电动油泵的压力建立（预压）当发动机转速超过400r/min时，电动机油泵开始通电工作，如图3-4-8（b）所示。电动机油泵通过一个滤网从离合器壳体的无压腔内抽取机油，并经过滤器和吸入阀将抽取的机油泵到环形往复运动活塞上。环形往复运动活塞得到了机油供应，与此同时，环形往复运动活塞通过滚子轴承的作用与盘形凸轮接触并保持接触状态。同时，机油经过调节阀和压力阀到达环形工作活塞，该活塞也与盘形凸轮接触，这个预压还可以消除摩擦片组间的间隙，从而可以使得离合器有更快的响应。这个4bar的预压是由蓄压器提供的，蓄压器的另一个作用是平衡压力波动。②建压工作过程调节阀已关闭，如图3-4-8（c）所示，通过环形往复运动活塞产生的机油压力经压力阀到达环形工作活塞，于是摩擦片组就闭合，这就将输入轴和输出轴连接在一起了。作用在摩擦片组上的压力的大小由调节阀来确定，伺服电动机（由Haldex耦合器控制单元来控制）会调整调节阀的位置，如果调节阀关闭了，那么摩擦片组上的压力就最大，这个最大压力由压力限制阀来决定。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术③减压工作过程调节阀打开约1/3，如图3-4-8（d）所示，这样一部分机油就通过蓄压器回到油槽中，于是机油压力就降低了，那么离合器所能传递的扭矩也就减小了，因而在某些行驶状况时，可允许实现效用降低的四轮驱动。④卸压工作过程调节阀已打开，如图3-4-8（e）所示，这样机油就经过调节阀和蓄压器流回到油槽中，因而环形工作活塞上根本没有压力，多片式离合器这时就没有接合，也就不能传递扭矩。蓄压器会在调节阀回路中保持一定的预压力（在调节阀回流管到蓄压器之间保持有一个4bar的预压力）。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（3）4MOTION电控系统组成4MOTION电控系统主要由各种输入信号传感器、发动机控制单元、ABS控制单元以及Haldex控制单元和执行机构等组成。发动机控制单元经CAN总线提供发动机转速、油门踏板位置和发动机扭矩等信息。Haldex控制单元通过CAN总线来访问ABS和发动机控制单元的信号以实现对不同行驶状态的前后驱动力控制。4MOTION电控系统还可根据实际情况通过CAN总线的通信，与其他控制单元（如自动变速器等）进行协调控制。①纵向加速度传感器G249当Haldex耦合器接合时，车的后轮和前轮是刚性连在一起的，真实的车速是根据各个车轮传感器的信息计算出来的。在某些情况下，如果附着系数过低及Haldex耦合器已接合，那么计算出的这个车速就很不准确，使ABS系统无法对车轮进行防抱死和防滑转控制，测量出的纵向加速度用来保证理论上确定的车速。②制动开关F制动开关将“制动器已被操纵”这个信息传给ABS控制单元。该控制单元经CAN总线通知Haldex控制单元。在制动时，Haldex控制单元应立即通过伺服电动机来打开压力调节器并卸掉Haldex耦合器内的压力。③手制动器开关F9手制动器开关F9将“手制动已被操纵”这个信息传给ABS控制单元和Haldex控制单元J492，在ABS控制单元将“已过滤”的信息通过CAN总线传递给Haldex控制单元过程中，Haldex控制单元直接从开关接受信息。如果识别出制动器F9的信号，Haldex耦合器就会脱开。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术④Haldex控制单元J492Haldex控制单元直接固定在Haldex耦合器壳体上，它与伺服电动机及调节一同构成一个整体，并通过CAN总线与发动机控制单元及ABS控制单元联结在一起。Haldex控制单元根据控制单元传感器的信号来确定将多大的机油压力作用到Haldex耦合器的摩擦片组上。Haldex耦合器摩擦片组上的机油压力大小就决定了后桥所能传递扭矩的大小。对于装有自动变速器的车来说，发动机控制单元和自动变速器控制单元之间经CAN总线来进行信号交换。⑤Haldex耦合器的温度传感器G271Haldex耦合器的温度传感器安装在Haldex控制单元壳体内的调节阀附近，它浸在液压油内。温度传感器探测液压油的实时温度，并将这个信息传给Haldex控制单元。这个信息用于适应液压油的变化着的粘度。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术⑥伺服电动机V184伺服电动机集成在Haldex控制单元的壳体内，它由Haldex控制单元来供电，以步进电动机的形式来工作，伺服电动机根据Haldex控制单元的命令，通过小齿轮来改变压力调节阀内调节销的高度。压力调节阀内调节销高度的变化会改变回流孔截面积的大小，因而可决定摩擦片组环形工作活塞上作用的压力大小。⑦电动机油供油泵V181电动机油泵固定在Haldex耦合器壳体上。在发动机起动后，只要发动机转速高于400r/min，Haldex控制单元就会给这个电动机油泵供电。功能：这个机油泵将机油输送到环形往复运动活塞上，通过滚子轴承使活塞与盘形凸轮接触，同时，机油也会到达工作活塞，于是摩擦片组中的间隙就被消除了，从而实现快速响应。电动机机油供油泵直接由Haldex控制单元供电。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Quattro一词在意大利语中就是“四”的意思。1980年奥迪公司研发了一套四轮驱动系统，将它取名叫Quattro，并把它装备在一辆基于奥迪80底盘的双门轿车上。因此，Quattro代表了奥迪的全时四轮驱动技术，它能够把发动机的动力时刻有效地分配到四个轮子上，配合托森（Torsen）机械式中央差速器，确保四个轮胎都有路面抓地力。正常行车情况下，Quattro系统会以40∶60分布前后轮动力；在坏路情况下，系统在15∶85~70∶30之间的范围来调整前后轮动力；当左右轮在接触不同路面情况时，EDL（电子差速锁）可对即将打滑的一边车轮加以制动，并把过剩的动力传至另一边轮胎，如图3-4-9所示。五、奥迪Quattro四驱系统Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Quattro技术的核心是托森中央差速器，故下文简述下托森差速器的结构和工作原理。托森差速器主要由蜗杆行星齿轮、差速器壳体、前输出轴和后输出轴四套大部件组成，如图3-4-10所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术发动机输出的动力直接用来驱动托森差速器的壳体（图中的动力输入齿轮与壳体相连），壳体的转动会带动三组蜗杆行星齿轮转动，行星齿轮与壳体之间由直齿连接，与前、后输出轴之间由蜗杆连接。这样动力可以顺利地通过行星齿轮分配给前、后输出轴，从而能够驱动前后车桥。正是因为行星齿轮的蜗杆设计，让它具备了一个自锁死功能。这一全套机构都是纯机械联动的，没有任何电子设备的介入。蜗杆齿轮的动力传输特性刚好跟普通开放式差速器的直齿行星齿轮相反，它能自动地把动力分配给受阻力较大一侧的输出轴（车轮）。当有车轮打滑时，即有车轮即将失去抓地力时，蜗杆行星齿轮会相互咬死，让动力无法传递给打滑的车轮，从而自动分配给仍然有抓地力的车轮，而且这一切都是线性调节的，车轮打滑得越厉害，获得的驱动力越少，相反，抓地力越大的车轮获得的驱动越多。在直线行驶状况下，托森差速器是前后50∶50平均分配动力的，此时差速器壳体里面的行星齿轮自身并不转动。当汽车加速时，由于后轮附着力增大，托森会自动向后轮分配更多的动力来获得更大的有效牵引力。同样的道理，当汽车加速出弯时，后轮附着力增大，它会自动地把稍多的扭矩分配给后轮，这相当于一种偏向后轮驱动的全时四驱，我们知道后轮驱动的汽车能有更高的弯道操控极限和更高的过弯速度，那么托森刚好满足了这种需求。当车轮打滑时，由于转速差很大，托森又会把更多的动力分配给未打滑的车轮让汽车摆脱困境，如图3-4-11所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术1.普拉多普拉多的底盘系统采用了全时四轮驱动方式，布置了三个差速器：前、后差速器采用普通锥形齿轮式差速器，无差速限制和锁止装置，左、右两侧车辆的滑转通过TRC/VSC系统以制动方式来限制。中间差速器采用托森T-3型限滑差速器。国产的一汽丰田普拉多采用4BM分动器，可以实现对差速器的电控锁止，如图3-4-12所示。六、丰田四驱系统Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术2.丰田RAV4丰田的RAV4为中央差速器加了电控设备，特别是增加了电子差速锁。正常行驶时，车辆是通过VSC车辆动态电子稳定系统（类似ESP）控制四个轮胎的打滑情况。而在越野的时候，可以按下控制面板上的差速锁按键，这样VSC就关闭掉，动力以50∶50的比例固定输出到前后轴，帮助车辆走出困境。四驱版的新一代RAV4使用了“ElectronicOn-Demand4-WheelDrive”驱动系统，即“电控按需求分配扭矩的四驱”，其实就是适时四驱。这种系统在平时状态下保持在前轮驱动的模式，提高了经济性。当电子系统监测到前轮打滑时，便会自动控制中间的液力粘性耦合器接通，逐渐将扭矩送到后轴上，最高可以将45%的扭矩送到后轴上。同时，也可以通过手动操控来进行锁定，这时，前后轮的扭矩分配就被固定在55∶45。当车速超过40km/h时，这一锁定会自动解除。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术1.本田CR-VCR-V采用了RealTime4WD系统，这套传动系统能够根据四个车轮的转动情况来判断切换2WD/4WD的时间。四驱系统采用的DPS双泵系统（DualPumpSystem）能够在车辆起步、山路弯道或前轮即将打滑的瞬间接合前后轮的动力输出。只要前驱动轮中有一个轮打滑，油压便会啮合耦合器将动力传送至后轮，在一般道路行驶时又能保证前轮驱动的油耗经济性，所以适时四驱让CR-V越野性和经济性兼顾。图3-4-13中所示为DPS实时四驱关键部件。CR-V的RealTime4WD系统克服了传统全时驱动费油、高噪音、高振动、高重心、系统与ABS难匹配等缺点，实现了四驱自动操作，驾驶员不会受其接合和分离的打扰。当前轮驱动系统牵引力不足时，系统会将动力传递给后轮。系统包含了传统前轮驱动系统、紧凑的分动箱、双泵系统、后差速器、后轮左右驱动轴。系统的核心是双泵系统，由两个液压泵组成，一个由前轮驱动，另一个通过后差速器由后轮驱动。液力控制多片式离合器，就像自动变速器中的多片式离合器一样,将驱动轴与后差速器相连。七、本田四驱系统Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术当CR-V前、后轮以相同的速度转弯时，前、后液压泵就以相同的速度工作，液压油在两个泵之间循环，并没有产生压力。如果前轮转速高于后轮，如在冰雪路面打滑，两个液压泵将以不同的速度运转，并由此产生压力差，结果液压油打开了阀体并流入多片离合器，将传动轴和后差速器啮合，后差速器再将扭矩传输到左右后轮。系统会自动完成这一工序，不需要驾驶员的操作。随着前轮打滑的加大，输入到后轮的扭矩也随之加大。RealTime4WD系统是免维护的，只需像自动变速器一样，每15万公里更换液压油。另一大优点是CR-V的双泵RealTime4WD并不像传统的4WD系统，它不会干扰ABS系统。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术CR-V的DPSRT4WD的实际工作方式：（1）正常行驶时（2WD模式）正常行驶时，前后轮无转速差，单向凸轮不工作，主离合器处于断开状态，只有前轮有驱动力，后轮无驱动力，如图3-4-14（a）所示。（2）四轮驱动时（4WD模式）当在特殊路面时，前后轮出现转速差，单向凸轮工作，导致主离合器处于粘合状态，驱动力传至后轮，从而达到四轮驱动目的，如图3-4-14（b）所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术2.本田Acura的SH-AWD系统SH-AWD（四轮驱动力自由控制系统）的前后桥分动装置直接安装在前部的传动桥上，它将一部分扭力分配给前桥，另一部分则通过碳纤维传动轴传递给后部驱动单元。这个后部驱动单元就是SH-AWD的核心部件，它包括了三个行星齿轮与离合器组。来自传动轴的扭力首先传递到位于后部驱动单元的加速装置，直线行驶时它能以1∶1的传动比将扭力传递到后桥。但是在转弯过程中，通过液压执行器操作离合器组件将行星齿轮架与壳体耦合，能使加速装置的输出轴比输入轴转动得更快，最大可增加5%。加速装置的输出轴与一个双曲面齿轮组相连，扭力转动90后驱动左右后半轴。SHAWD的后部驱动单元比普通后桥多了两个直接电磁离合器，通过对这些离合器的控制，可改变前、后扭力分配。根据不同情况，后轮能得到引擎总输出的30%～70%，左右两侧的直接电磁离合器也可以单独控制，极限情况下可将后桥的全部扭力分配到一个轮子上面。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术SH-AWD系统能够前后、左右对四个车轮的扭矩进行分配，这是其领先于其他四驱系统的地方。它通过监控输入扭矩和行驶条件，测算出最合适的前后轮扭矩和后轮左右两轮的分配比例信号，并传递到后轮差速器，控制后桥左右单独车轮的扭矩。电子控制的离合器可以连续控制扭矩的分配，前后桥的扭矩分配是在3∶7～7∶3之间变化，而后轮的左右侧车轮主动得到的驱动力可在后桥总驱动力的0～100%之间变化。当节气门处于半开状态，即车辆进行直线匀速行驶或者柔和转向时，70%的扭矩被分配给前轮，这样可以减少动力传输损耗；当节气门处于全开状态，即车辆进行直线加速时，40%的扭矩被分配给后轮；而在最具操控乐趣的弯道加速时，70%的扭矩被分配给后轮。根据实际情况，SHAW可以实现后轮上100%的扭矩都分配给外侧后轮。其工作原理是使后桥外侧车轮的转速超过前轮，并可将后轮全部扭矩分配给外侧车轮。在转弯时，外侧后轮的速度要比前轮的平均速度更快，这时，如果不对车轮进行控制，最外侧车轮就会发生滑动。普通四驱系统的后轮主减速器虽然有差速的功能，却并不能主动分配扭矩，差速器根据车轮转弯时所受到的地面反馈被动分配扭矩。在极端条件下，如一侧车轮掉入坑洞中，此时后车轮就毫无地面附着力，而着地车轮相对却有着很大的阻力，此时差速器的作用会让所有动力回馈到低摩擦的轮子。掉入坑洞的车轮会不停转动，而着地轮反而完全无动作，这时车辆的扭矩就会消耗在发生滑动的车轮上，并且由于发生滑动的车轮附着力低下，车辆将无法行驶，同时导致车身发生失控。而在过弯进行急加速的时候，发动机动力输出明显，输出扭矩加上离心作用力，使车辆内侧车轮具有离开地面或产生打滑的趋势。一旦有内侧车轮空转，动力便一直往空转轮上传输，车辆不仅无法加速前进，还有失控的危险。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术为了改变这种情况采用了大量的技术和系统。后桥差速器中内置的加速装置能够额外驱动后桥的外侧车轮。这个机构由行星齿轮构成，通过油压工作，在前进加速及减速时分别通过单向离合器和低速离合器传送扭矩。另外，转弯时采用高速离合器（HighSpeedClutch），后轮可多转5%左右，使后桥外侧车轮的转速超过前轮，从而增加车辆在弯道中的稳定性。SH-AWD系统的结构如图3-4-15所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术SH-AWD系统由一个中央处理器和各种传感器（包括车速传感器、车轮角度传感器、侧向加速度传感器以及其他车辆信息传感器）、后桥差速器构成，并且在后桥差速器中还有电控离合装置。后轮左右驱动力分配及前后驱动力分配采用“直接电磁离合器”，如图3-4-16所示。后差速器左右两侧各配有一个这种离合器，位于驱动后桥的准双面齿轮两侧，分配扭力的中心系统可以在0～100%间连续变化，并提供限滑差速功能，通过踩下靠螺线管控制的湿式多板离合器来分配扭矩。为了减小装置本身的体积，稍微用力即可完成驱动力分配，采用了使用行星齿轮的倍力器。SH-AWD系统通过对加速机构、方向盘及制动器制动量等驾驶员的驾驶操作进行判断来控制后差速器，并通过车载控制单元计算驱动力，同时通过偏航速率传感器、横向加速度传感器、前后加速度传感器及轮速传感器对行驶状态进行判断来控制四轮驱动力。其中，加速装置位于后驱单元之前，使用紧凑的行星齿轮组来达到速度的增加。在弯道中，后轮转速最大可以增加5%。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术日产ATTESAE-TS四轮驱动系统（AdvancedTotalTractionEngineeringSystemforAllterrain），即先进牵引力控制系统。整个E-TS四驱系统与ABS防抱死系统都由同一块ECU集中控制，当ECU侦察到某个后轮打滑时，系统向LSD发出信号，将最多50%以下的扭力强制分配给前轮，ATTESAE-TS通过分析可分配不同的扭力比率到前驱动轮（实现1∶99或者50∶50的前后比例）。这种装备就使得一辆四轮驱动汽车在条件允许情形下有类似后轮驱动的行驶特性；而在条件不允许的情形下恢复恒时四轮驱动形式。ATTESAE-TS系统使用了“ActiveLSD”主动式差速器，除了与前后驱动桥之间能转换扭力分配外，也能通过后主动式差速器使后桥左右驱动轮间做到转换分配，如图3-4-17、图3-4-18所示。八、日产四驱系统Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术S-AWC（SuperAllWheelControl：超级全轮控制系统）是一款非常先进的车载动态控制系统，可以控制每个车轮的传动扭矩。而双离合器SST（SportShiftTransmission：运动型换挡系统）是一款手自一体的变速器，可以使驾驶者在换挡的时候，没有控制离合器的烦恼，从而使换挡更加顺畅。该系统不仅应用了ACD（ActiveCenterDifferential：主动中央差速器）、AYC（ActiveYawControl：主动偏航控制）和运动型ABS（运动型防抱死系统），还配备了ASC（ActiveStabilityControl：主动稳定控制系统），并将它们应用到了EVO的各个车型上。这四个组件的整合管理系统能够控制每个车轮的扭矩和制动力。S-AWC系统则应用了偏航反馈控制系统，这个系统能够对每个车轮在各种驾驶环境中的效果进行控制，并忠实地执行驾驶者的操控信息，从而使驾驶者能够有足够的信心享受各种条件下的驾驶乐趣，如图3-4-19所示。九、三菱四驱系统Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（1）ACD（主动中央差速锁）主动中央差速锁使用了一种电子控制的液压多片式差速器。该系统能够最大限度地优化不同行驶路面的承受过载，从而在开启或锁止的情况下控制差速器的工作，优化前后轮的扭矩分配。这样，牵引力和转向反馈的平衡就可以实现最优的效果，如图3-4-20所示。（2）AYC（主动偏航控制系统）AYC在后差速器上使用了一种扭矩传递机构，用来控制后轮的扭矩差以应对不同的行驶路面。这样，车辆的偏航问题就得到了有效的抑制，过弯效果也能够相应地得到提高。AYC还使用了限滑差速器来控制后轮的滑动，从而提高了牵引力的输出效果。作为整个系统最先应用在车辆上的技术，它在1996年四月份上市的第四代EVO上首次亮相。后来经过逐渐发展，在2003年1月上市的第八代EVO上正式配备。这套系统当时被称为超级AYC，因为它是在行星齿轮中应用上锥齿轮的第一款差速器，使其能够传输的扭矩增加了一倍。与应用在第九代EVO上的系统相比，第十代EVO将要使用的新AYC的优点在于通过使用偏航传感器对偏航情况进行控制，而且还能够对车轮施加制动力。由于它能够精确地控制车子在弯道上的动态效果，所以，它不仅能够有效地控制车辆在弯道的过弯表现，还能够精确地反映驾驶者的驾驶意图，如图3-4-21所示。Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术Home第三章汽车传动及驱动新发动机技术（3）ASC（主动稳定控制系统）ASC系统能够通过将发动机的动力输出和对每个车轮的制动力进行控制，优化车辆的牵引力输出，最终达到保持车辆稳定的效果。这个新系统要比上一代EVO的系统更加先进，因为它给每个车轮都配备了一个刹车压力传感器，从而能够更加精确地感知并控制制动力的输出。在加速时，它通过对车轮在湿滑路面上的控制保证车辆有足够的抓地力。此外，当车辆遇到紧急情况或者方向盘突然被外力所干扰时，它还可以抑制滑动、稳定车辆。（4）运动型ABS系统（运动型防抱死制动系统）防抱死系统能够保证驾驶者对于转向的控制，并保证车辆在制动的条件下不会因为在紧急制动或在湿滑路面制动时，发生轮胎抱死的情况。而依靠附加的偏航感应器和刹车力传感器，运动型ABS系统还能够提高第十代新EVO在过弯时的刹车制动效果。Home