关于四驱的那点事儿
1 6 发布于 2013-06-27 13:20:37 只看楼主 热门标准
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大家都知道,很多越野车上都使用了四驱技术。而现在很多高档的轿车,也使用了四驱技术。到底什么叫做四驱技术呢?四驱技术都有什么好处呢?各个厂家的四驱技术又有什么不一样的地方呢?

四轮驱动的定义

所谓四驱技术,就是汽车前后轮都有动力,目的是使车辆按行驶路面状态的不同将引擎输出扭矩按不同比例分布在前后车轮上,以提高汽车的行驶能力。

在早期四轮驱动技术大多用在越野车上,现在很多轿车也都越来越多的装备了这项技术。下面,我们将对现在主流厂家的四驱技术,为大家做一个详细的解析:

奔驰4Matic

 

1907年奔驰生产的第一辆全轮驱动汽车Dernburg Wagen

 

 

奔驰的4Matic车系阵容强大。 奔驰把它旗下的四轮驱动技术叫做4MATIC。这套系统最早只在奔驰的专业越野车G级上被采用,当然,当时只是为了提高G级车的通过性才配置四驱系统的,而当时的奔驰4MATIC与现在亦有很大的差别。去年,奔驰在S级车上推出了全新一代专门为轿车设计的4Matic,将来还会应用到新C级,下一代E级等车系上。

 

新一代4Matic把中央差速及分动器整合在了七速变速箱中

奔驰新一代4MATIC四驱系统采用了前,中,后三个开放式差速器,其实这种三个差速器的设计并不稀奇,但它的核心就在差动限制技术上。奔驰引入了一套全新的概念,叫“4ETS”(四轮电子附着力控制系统)技术,这跟保时捷在959车型上推出的PSK技术有些相似。我们前面说过,开放式差速器的好处是能够自动调节动力的分配,把动力自动分配给受阻力小的车轮。但是它的缺点也显而易见,就是一旦有一个车轮失去抓地力,那么车辆将陷入困境。4ETS就是利用了ABS的制动力自动分配(EBD)功能,实现了差动限制。道理很简单,我们知道,4通道4传感器ABS最大的好处就是可以实现制动力自动分配功能,给需要制动的车轮逐个进行制动,而不是同时给全部车轮制动。每个车轮上的制动器都由一个电磁阀来控制,电磁阀能在电脑的控制下处于三种状态:加压状态、平衡状态和减压状态。从而实现对逐个车轮的单独制动,而这一切都可以由电脑来自动控制完成。那么当这种全时四驱的车辆有一个车轮打滑时,电脑可以通过控制ABS对这个打滑车轮制动的办法来限制它的空转。这样差速器就不会把动力传递给这个打滑的车轮了,转而传递给未打滑的其他三个车轮。如果制动系统把这个打滑的车轮锁死,那么其他三个车轮就能得到所有的动力,也就是说其他每个车轮能得到33%的动力。如果车辆有三个车轮都在打滑,只有一个车轮能获得抓地力的话,同样的道理,4ETS也能给这三个车轮产生制动力限制其打滑,而让动力100%地传递给未打滑的这一个车轮,

车摆脱困境,不过遇到三个车轮都打滑的机会是非常小的。

 

奔驰全新一代4Matic系统内部构造。4MATIC还有一个好处就是在高速行驶时能提高汽车的主动安全性能。由于4matic采用了三个开放式的差速器,在给将要打滑的车轮进行制动时动力不会被损耗掉,而是通过差速器传递给了其他三个车轮。正因为4MATIC的4ETS技术能把传递到每个车轮的扭矩从0-100%的进行动态调节,所以极大地优化了驱动力的合理分配,从而保证了车辆高速行驶的主动安全性,而且过弯的速度和极限也能更高。

当然这些都是理论上的结论。我们知道频繁地制动会大量消耗动力而且使制动系统发热。不过实验表明,在速度较低的情况下这种发热并不可怕,但是如果高速行驶的情况,能量损失就不容小觑了。

宝马X-Drive

 

宝马5系车上的X-Drive系统对于宝马Xdrive来说,它比奔驰的做法显得更聪明,这也是Xdrive比4MATIC诞生得晚的原因。其实宝马早期的四驱并不叫Xdrive而是叫ADB-X,它跟奔驰的4MATIC几乎是同时代的产品。从设计和性能上也跟奔驰的4MATIC非常相似。宝马早期的ADB-X四驱系统采用的也是前,中,后三个开放式差速器。动力通过这三个差速器分配给每个车轮,当有车轮打滑时,通过ABS的制动来实现差动限制的。正因为有了ADB-X在公路高速行驶性能上的不足,在后来推出的Xdrive全时四驱系统上做出了很大的改进。其解决办法就是在中央差速器上安装了一套多片离合器。对中央差速器的差动限制比较独特,不是采用ABS制动,而是采用多片离合器的分离和结合来实现差动限制。这套多片离合器由一个液压阀控制,液压阀能产生很大的推力,在电脑的控制下实现多片离合器的分离和结合。当多片离合器分离时,中央差速器按照把动力分配给受阻力小的车轮的原则分配动力,但当车轮打滑时,多片离合器结合,把动力分配到抓地力大的车轮上。

 

宝马X5和X3是最早装备X-Drive系统的车型

这些都是在分动箱里面通过调节多片离合器的结合力度来调节动力分配的,所以不需要频繁制动就能实现前后车桥的动力的合理分配。这样正好解决了4MATIC在高速行驶下的动力分配损耗问题。有了这套多片离合器,就可以实现一个4MATIC很难实现的功能,就是在汽车加速时把更多的动力分配给后轮。我们知道,汽车加速时特别是急加速时,由于重心会后移,后轮的负载增大,那么后轮能获得的抓地也就更大,最好的办法就是让后轮获得更大的动力,这样能够在加速时获得更多的有效牵引力。Xdrive正好能实现此样的功能,而且在高速行驶和急加速时也不会有制动系统的介入,不会有过多的能量损耗。不过还有一种全时四驱做得更绝,他能主动的根据需要分配动力,而这一切都是通过纯机械来完成的,这就是奥迪的quattro。

奥迪Quattro

 

奥迪S1在赛道上的优异表现坚定了奥迪对Quattro技术的信心

Quattro一直以来都是奥迪宣传的重点,性能方面自然有过人之处。它最早被采用在八十年代的奥迪S1拉力赛车上,正是因为它在赛道上的优异表现使得奥迪对Quattro技术坚定了信心。90年代以后在奥迪的民用车上广泛采用。现在几乎6缸以上的奥迪车都把Quattro作为标配。我们熟悉的奥迪100轿车就配备过Quattro四驱系统。经过这么多年的发展,奥迪一直沿用着这一独特的四驱技术,其可靠性已经非常高。

 

装备在奥迪Q7上的Quattro系统

其实,说奥迪的Quattro四驱独特,主要是因为它的中央差速器设计非常独特。奥迪Quattro采用的托森中央差速器是Quattro技术中最重要的部件,它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。发动机输出的动力直接用来驱动托森差速器的壳体(途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是由直齿连接的,与前后输出轴之间是由蜗杆连接的。这样动力可以顺利的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。注意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,它能自动的把动力分配给受阻力较大一侧的输出轴(车轮)。因为当有车轮打滑时,也就是说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,从而自动分配给了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。

 

奥迪A6 4.2 Quattro甚至能够爬上37.5°的陡坡

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,当汽车加速时,由于后轮附着力增大,托森差速器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;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。最难能可贵的是它没有借助任何电子设备,而是通过精妙的纯机械设计来达到这些性能上的需求,所以奥迪Quattro四驱有着极高的响应速度,这给公路行驶带来很大的好处。而从另外一个角度来看,因为它是纯机械的,不借助任何电子设备,因此具有很高的可靠性和耐用性,这对需要通过性能的SUV是非常有好处的,Q7正是拥有这种设计的SUV。但是这套机构需要非常高的加工精度、制造工艺和高强度的材料才能保证其性能的发挥,所以成本非常高。奥迪Quattro之所以没有在前后差速器上都采用托森差速器,估计也是出于成本的考虑。

奥迪对左右车轮打滑的处理方式则是跟奔驰4MATIC和宝马Xdrive一样,应用了EDL电子差速制动来实现对打滑车轮的差动限制。不过对于一台全时四驱的汽车来说中央差速器是最重要的传动机构,因为它直接负责分配动力给前后桥,如果没有它,前后差动限制做得再好也意义不大。所以采用了托森差速器作为中央差速器的Quattro在四驱性能上已经可以算领先对手了。

    路虎的四驱系统

路虎的四驱系统为全时四驱,它由中央扭矩感应自锁式差速器,越野低速挡,制动干预(整合了牵引力控制系统的DSC动态稳定程序,和HDC陡坡缓降控制系统)组成。路虎四驱系统最显著的特点就是增加了越野低速挡和陡坡缓降控制系统HDC。这两项配置对于提高车辆的越野能力有着十分重要的意义。

 

发现3采用了全时四驱,越野能力出众

先说说HDC,它是一套用于下坡行驶的自动控制系统,在系统启动后,驾驶员无需踩制动踏板,车辆会自动以9km/h的速度行驶,并且能够逐个对超过安全转速的车轮施加制动力,从而保证车辆平稳下坡,此时制动踏板只是用于被动防止打滑。现在有很多车辆都配备了这类系统,比如卡宴和途锐,但在这之中,最出色的无疑是路虎的HDC,因为它是所有车辆中下坡行驶速度最慢的,也是最安全的。有了低速挡,也就意味着揽胜的攀爬能力更强。但与奥迪的Quattro一样,路虎的四驱系统也没有可以100%锁止的限滑装置,扭矩感应自锁式差速器的极限辅助能力有限,所以揽胜的驱动系统也显然不够“硬派”。对于铺装路面的行驶来说,它的道路综合性能比QUATTRO略逊一筹,不过依然值得称道,总体而言,揽胜无愧于绅士的精神,仅仅缺失了几分野性。

吉普(JEEP)的四驱系统

吉普(JEEP)的四驱系统是纯粹为越野打造的,其它地形的行驶性能则是它的软肋所在。吉普的四轮驱动系统为手动牙嵌式的可接通四驱,配备前、后机械式差速锁和4.11:1的越野低速挡。

 

牧马人具有惊人的越野能力

 

牧马人配备手动式可接通四驱系统

吉普的当家车型牧马人正是代表了当今的最高级越野水准,高达4.11:1的越野低速挡以及前后桥的机械式差速锁,保证了它的极限越野能力甚至可与奔驰G级并驾齐驱。但其劣势同样明显:纯粹手动操纵的可接通式四驱系统虽保证了强大的可靠性,但由于缺少自动化限滑辅助设备,导致这套驱动系统对于混合路况以及铺装路面的行驶毫无优势可言。正是这两条软肋抵消了它在极限通过性能上的优势,所以虽然特点鲜明,但综合性能并不值得称道。当然,这款车的追求者们显然可以对前两项指标熟视无睹,因为纯正的越野血统才是它真正的精髓所在。

斯巴鲁左右对称全时四驱系统(SAWD)

 

斯巴鲁全系车均为四轮驱动

 

四个车轮的扭矩输出比例均为25%

斯巴鲁汽车的左右对称全时四轮驱动系统也是比较有特点的。它的四个车轮的扭矩输出比例各为25%,尤其是与其特有的水平对置发动机的结合,达到了左右对称,从而降低了重心,提高了抓地性能,不管是在高速路面,还是雨雪湿滑路面,都能按照驾驶者的意愿从容转向。斯巴鲁自1989年用四驱车参加世界拉力锦标赛以来,屡获佳绩,将赛场上汲取的经验技术精粹全部应用在了民用车辆上,因此斯巴鲁的所有车辆均采用了全轮驱动系统。

本田SH-AWD

本田的SH-AWD也很独特,它没有中央差速器和限滑差速器。所有的机械部件都是装在后轴上的。推进轴的输出到一个加速器上,后者用一个行星齿轮来控制转速,产生输出输入轴的速度差。通过电磁离合器,这个速度差可以将扭矩送到后轴上。

 

全新讴歌MDX配备了本田的SH-AWD四驱系统

电磁离合器是装在加速器后面的。一共有两个离合器,每个控制一个后轮。右离合器联上了,更多的扭矩就会通过一个普通的差速器被送到左轮。或者反之, 左离合联上将扭矩送到右轮。两个离合都联上, 就会有更多的扭矩送向后轴。这样,SH-AWD 在前后轴和左右后轮间改变扭矩比例。

 

本田SH-AWD系统构造

本田讴歌RL的SH-AWD,通常70% 扭矩是送到前轮的。加速和煞车时,最多70%的扭矩可以送到后轴来增加抓地。转弯时,为了克服转向不足, 更多的扭矩可以输送到外侧的后轮。极端情况下,外侧的后轮可以得到70%的引擎输出,内侧的后轮0%,其余30%分配给前轮。在弯道中煞车时,为了克服转向过渡,更多的扭矩会送到内侧的后轮,利用发动机制动来克服转向过度。

总的来说,这几个车厂的四驱技术基本上涵盖了现在市面上比较常见的四驱技术。如果单从性能和可靠程度来看,奥迪的Quattro无疑是当之无愧的“冠军”;宝马X-drive注重公路性能;奔驰4MATIC在总体调校上注重通过性能;吉普和路虎的四驱技术也都具有很强的越野性能,堪称越野车中的极品;斯巴鲁的SAWD与它水平对置发动机的组合也堪称经典;本田的SH-AWD实现了前后轮之间的驱动力分配和后轮左右独立驱动力的分配,同样达到了极高的水平。

 

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