奥迪的Quattro、宝马的xDrive、奔驰的4MATIC,这些耳熟能详的四驱系统在某种程度上,无疑代表着汽车的驾控能力,也一直被车迷所津津乐道,为何汽车需要四驱,四驱系统有什么好处?今天主聊四驱系统。
为何汽车需要四驱?
作为代步工具,同时兼顾部分驾驶乐趣,汽车在行驶过程中需要尽可能按照驾驶员的意图前进,但在一些多弯道路,或者道路湿滑时,车辆就容易出现失控的情况,而转向不足和转向过度是车辆动态失衡的两种典型表现,除了降低车速、使用抓地力更好的轮胎外,不同驱动形式的车辆稳定性也存在明显差异。
两驱车有2个驱动轮和2个从动轮,日常驾车时大部分路况是完全可以正常应对的,但当工况变得极端,如车速过快、湿滑路段等,车辆不遵循驾驶员意图的问题逐渐显现。如前驱车在转弯时,如果急踩刹车、车速过快或者湿滑路面容易出现明显的转向不足;如果是后驱车在转弯时,带着油门车速过快,则较容易出现转向过度。
但如果4个车轮都具有驱动力,那么车辆的转向特性则偏向于中性,同时在车辆有转向不足,或者转向过度的趋势的时候,可以通过分配驱动力来调节转向的倾向性,保证在湿滑路面、转弯急刹的时候,依然能够具有较好的操控性能。同时,四驱车还能具备更好的牵引性能、更好的爬坡能力、适应更多的路况等优势。
如何四驱?
车辆的四驱系统顾名思义,是指动力能够传递到四个轮子的驱动系统,根据中央差速器形式的不同,四驱可以分为分时四驱、适时四驱和全时四驱,新能源车则根据电驱/发动机布置形式以及车辆调校,具备更灵活的四驱方案。
分时四驱,就是手动选择驱动模式,根据不同的路况选择两驱或者四驱模式,分时四驱系统一般前后轴中间有一个分动器,它可将前后轴进行硬性连接。这是越野SUV车型中最常见的驱动模式。如一些老款的丰田巡洋舰就有2个换挡杆,其中一个就是挂四驱模式的档杆。这种分时四驱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。但需要驾驶者有较丰富的经验,自行判断路况,比较适合硬派越野。
全时四驱在任何时候都是四个轮驱动车辆。车辆的前后轴之间存在一个中央差速器,如奥迪的托森差速器,它允许前后轴以不同的转速旋转,从而适应不同的路面和转向条件。全时四驱系统能够提供持续的牵引力和稳定性,尤其在湿滑路面上表现出色,提高了车辆的通过性和安全性。但由于车辆始终处于四驱状态,燃油经济性稍逊。
适时四驱根据驾驶环境的变化控制两驱与四驱切换。在低附着路面或脱困时,车辆自动变为四驱模式,而在城市路面等较平坦的路况上巡航时,车辆会自行切换为两轮驱动。这种四驱模式燃油经济性高,同时也具备不错的牵引力,奥迪的quattro ultra就从之前的全时机械托森变为了这种适时四驱。
各家的四驱结构有啥区别?
先说一点,不管是奥迪quattro还是宝马xDrive,亦或是奔驰4MATIC,本质上都是各家四驱车辆的一个品牌名称,就算是同品牌,但由于定位和驱动形式,其四驱结构也存在较大差异。
先说大名鼎鼎的奥迪quattro。奥迪quattro技术于1980年的日内瓦车展初次亮相,这个年代的quattro其实和托森差速器没有丝毫关系,系统由中央、前轴、后轴三个开放式差速器构成。需要驾驶员通过开关操作手动锁止功能。由于前轴差速器没有锁止功能,所以即使将两个差速器均锁止,在两个后轮和一个前轮打滑的情况下,车辆仍会丧失牵引力。到了1986年,奥迪公司用托森式差速器取代了第一代人工锁定式中央差速器,从而达到灵活分配传动转矩的效果。
托森差速器的名字的源于Torque-sensing Traction,即扭矩感应,原理是通过蜗轮蜗杆的机械结构实现全时四驱,它利用蜗轮蜗杆不可逆的原理,实现了转矩感应的自锁式托森差速器。托森差速器具备多个变种,是一种行星齿轮式差速器。这是一种纯机械式的被动式差速器,可靠性,稳定性优于电控多片离合。
目前的奥迪开始采用quattro ultra智能四驱系统也跟托森没了关系。新的quattro ultra不再是全时四驱,油耗表现好看了许多。其最大特点是增加了全轮驱动离合器和牙嵌式离合器,可以完全断开前后轴连接,实现车辆从四驱到前驱的来回转换。当车辆行驶在摩擦系数较低的路面上或者运动型驾驶风格或在动态模式下,全轮驱动的占比较高。当车辆在直行或恒定车速行驶时或在高速公路上行驶或以经济驾驶风格时,此时车辆以高效的前轮驱动行驶。
quattro ultra系统采用多片离合器为中央差速器,扭矩分配原理与Haldex系统相同,后轴布置一个电控牙嵌式离合器。一般路面行驶时,多片式离合器与牙嵌式离合器同时脱开,传动轴处于静止状态,车辆变为前轮驱动,遇到湿滑路面时,多片式离合器与牙嵌式离合器均为接合状态,使得后轴最多可以分配到50%的动力。但多片式离合器在高负载状态下容易出现过热的情况,导致失去四驱,可靠性上仍不能与机械相比,主要优点在于燃油经济性上的优势。
宝马xDrive
宝马在2003年首次推出了xDrive智能全轮驱动系统,搭载于第一代X3。宝马xDrive四驱系统的中央差速器采用电控多片离合器,前后均为开放式差速器。电控多片离合器中央差速器根据需要进行前后桥的动力分配,根据宝马的设定,xDrive大致按照前轴40%,后轴60%的比例分配发动机的动力。
遇到复杂路况时,通过电脑控制多片离合器的接合来进行前后轴的动力分配。理论上,xDrive全时四驱系统可以将100%的动力传递到前轴或后轴上。但由于前后桥均采用开放式差速器,在单侧车轮打滑时,只能通过EPS对打滑车轮制动进行动力分配,十分考验车辆的标定能力,同时这套系统和quattro ultra,高负载下容易过热,极限越野能力不算太强。
此外,根据车辆的定位需要,还可以在后轴上配备DPC动态驱动力分配。简单点说,DPC就是在后桥上的左右半轴各加上一组摩擦片实现扭矩分配,在转弯时通过给外侧车轮更大力矩,实现更好的牵引力。
奔驰 4MATIC
奔驰的4 MATIC在不同级别车型上也完全不同,比如入门的GLA属于横置布局,采用适时四驱,中央差速器采用了电液控制的多片离合器结构传递动力。日常驾驶时,主要由前桥驱动,当需要时多片离合器压紧,可以将最多50%的动力经过传动轴传递至后桥。
再进阶一些的E级四驱基于行星齿轮式中央差速器,采用电控多片离合器分配前后轴动力,但属于全时四驱,其原理和quattro ultra及xDrive大同小异,只是布局和细节上有所差异化。
虽然都叫4 MATIC,但再往上,奔驰又对结构进行了针对性的优化。比如GLE的4 MATIC四驱系统使用多片离合器式中央差速器为核心部件,在分动箱内通过低速齿轮进一步放大扭矩,在低速四驱模式下可以将扭矩放大将近三倍,而前后桥及轮间采用开放式差速器,轮间限滑则完全依靠EPS完成。
奔驰G级越野车可完全不是一回事。作为市面上越野能力最强悍的产品之一,G级采用全时四驱结构,中央分动箱配备开放式差速器,并配有扭矩放大挡,同时还配备三把牙嵌式差速锁,三把锁由驾驶员手动控制,在全部锁止的状态下,每个车轮都能够得到恒定的扭矩输出,并且保持每个车轮转速一致。(朋月)
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