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汽车驱动基础(3)全时、分时、适时四驱技术对比

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发表于 2016-11-25 10:16

关于四驱 4 Wheel Drive, 简称4WD

前轮驱动容易转向不足,后轮驱动容易转向过度,而四轮驱动则可避免这两种现象,可使汽车转向尽量中性,从而提高过弯能力。

更重要的是,四驱的通过性和主动安全性得到大幅提升。在冰雪或湿滑路面行驶时,四轮驱动的车辆,当然要比用两轮驱动的车辆更稳定,更不易出现打滑现象,从而提高行驶稳定性能,保证有较佳的主动安全性能。当然,四驱车制造成本高,售价也高;车辆比较重,油耗也高。

全时四驱 All Wheel Drive,简写 AWD

全时四驱发动机输出的动力会先传递给中央差速器,然后通过中央差速分配给前后驱动桥。这就实现了每个车轮能够获得25%的驱动力。由于四个车轮时刻都能提供牵引力,无论是直线行驶还是转弯,因此它的行驶稳定性更好。

四个轮子都驱动,就得解决转向干涉问题(转向时左右轮、前后轮的轨迹都不一样)。对于两驱车来说,前桥或后桥配备差速器即可;对于四驱车来说,还存在前后车轮之间的转向干涉,所以还需要配备中央差速器来调节前后车桥的转速差,让前轮转的更快,后轮转的更慢,这样就解决了四驱车转向干涉的问题。

全时四驱的车上,一般有如下操作标志:

全时四驱的优点:操控性、主动安全性、越野性能。

全时四驱的缺点:结构复杂,成本高;四个车轮时刻都保持着驱动力,能耗特别大。

分时四驱 Part-Time 4WD

分时四驱,驾驶者可以自由切换四驱和两驱模式:在石化的草地、泥泞、沙漠行驶时可以挂上四驱,因为这类路面的摩擦系数较低,体验四轮驱动带来的高通过性;当在公路上行驶的时候,设为两驱,避免转向时的车轮干涉。

分时四驱的车上,一般有如下操作标志:

分时四驱的优点:可靠,而且成本比全时四驱要低。

分时四驱的缺点:驾驶者经常切换两驱和四驱模式,而且有些切换需要停车后再操作,造成操作的复杂性加大,如果发生误操作,又很容易出问题。所以这类四驱只是在一些比较老的、强调越野的车型上广泛使用。像80年代的一些日系越野车和现在绝大部分国内自主SUV采用的都是分时四驱。

适时四驱 Real Time 4WD

与分时四驱不同,适时四驱的切换由系统自动完成,操作十分简便,与两驱车几乎没有区别。

适时四驱的传动系统也非常容易布置,它只需要从前驱动桥引一根传动轴,并通过一个多片耦合器连接到后桥即可。所以它可以在原有前置前驱平台上改进而来,制造成本相对低廉。由于在正常状态下采用的是两轮驱动,所以它的燃油消耗十分接近两驱车。

不过由于设计的不同,即使是适时四驱,它们之间也存在着很大的性能差别。从大的方面来看,正因为适时四驱是在主动轮失去抓地力以后从动轮才会介入,那么从动轮介入的速度则是对适时四驱性能最大的影响因素。

(1)被动机械式适时四驱

这种适时四驱是通过粘性耦合器来实现的。耦合器布置在向后桥传递动力的传动轴上,从前桥分出来的动力把必须通过耦合器才能传递到后桥。由于汽车在正常直线行驶的时候前后轮几乎没有转速差,那么耦合器输入轴和输出轴也不存在转速差,这是耦合器不能传递动力,因此相当于耦合器断开,此时汽车相当于前轮驱动;当汽车转向时,虽然前后轮产生了转速差,耦合器的输入轴与输出轴也产生了转速差,但由于这样的转速差并不大,所以被耦合器吸收,仍然不传递动力;只有当前轮打滑时,前后车轮的转速差过大时,耦合器才能通过其中高粘度的硅油把动力传给后桥。即便这样,后桥获得的动力也并不能达到50%以上,因为硅油耦合器的动力传递效率有限,后轮真正获得的动力不到30%。

所以,从性能上看,机械式适时四驱的响应速度是很慢的,因为它必须要在前后车轮产生转速差,并且这个转速差大于转向产生的转速差以后,才能从后轮获得动力,不仅如此这个动力还十分有限。因此,这种适时四驱无论是对公路的操控性能、主动安全性能,还是越野性能做出的贡献都不大,它更接近于两驱车的性能。

(2)主动机械式适时四驱

这种适时四驱,虽然也是全机械控制,但与被动机械式适时四驱最大的区别在于耦合器中加入了液压泵。当前后车轮的转速差超过临界值时,液压泵会产生一定的液压推力动多片离合器结合。有了液压泵以后最大的好处就是耦合器不需要完全依赖硅油来传递动力了,而是在液压的作用下通过耦合器摩擦传递动力,相对而言响应速度更快,能传递到后桥的动力也更多,但仍然过于被动,不太适合真正的越野用途,应对一般泥泞、冰雪路面才能发挥出它的长处。

举例车型:奇瑞瑞虎。

(3)

电控多片离合器式适时四驱

机械式适时四驱太过被动,响应速度也太慢,电控适时四驱才应运而生。其实电控适时四驱的控制方式更加简单,它完全可以在电脑的控制下操纵多片式离合器结合还是断开,并且结合到什么程度也能由电脑来控制。电脑可以根据方向盘的转动角度计算出一个汽车的理论行驶轨迹,通过这个理论行驶轨迹可以计算出每个车轮当前的理论转速。如果这个理论转速与车轮传感器测得的实际转速相吻合,那么电脑就会判断此时汽车循迹性没有问题;当理论转速与实际转速不匹配时,电脑则会判断汽车有可能偏离了理论行驶轨迹,然后通过电控多片式离合器结合把驱动轮的部分动力分配给从动轮。由于全过程都是在电脑的精确检测下迅速完成的,所以它的响应速度十分迅速。而且随着电脑技术的发展,这种电控多片离合器适时四驱的响应速度还在不断提高。

除了响应速度更快,主动安全性和公路操控性更好以外,还有一个副产品:它可以通过驾驶室里4WD LOCK按钮将多片离合器完全锁死,让动力按照前后50:50的固定比例分配。这样在一定程度上也带来了更强的通过性。

举例车型:雪佛兰科帕奇,Jeep指南者 2013款 2.4CVT四驱运动版,现代ix35四驱版均采用了电控多片离合器式适时四驱系统。

(4)

双泵式适时四驱系统 Dual Pump System REAL TIME 4W

双泵式适时四驱系统本质是一套纯机械式的适时四驱系统,其核心是双泵式结构的液力多片离合器(不同于一般的粘性耦合器)。当前后轮转速相等时,前后机械液力泵压力保持一致,多片离合器便处于断开状态;而当前后轮转速不同时,前后两个机械泵之间便产生压差,当压差超过3%后,压差 便能够将离合器片压紧,将动力传递至后轮变为四驱模式。这个过程完全交给液力泵机械控制,不会由电脑干涉。

举例车型:本田CR-V。不过该车最大前后扭矩分配比例为70:30(不可改变),是四驱模式下CR-V其实很像一款前驱车。

超选四驱

三菱的独家技术,不同于全时/分时/适时四驱技术,我们后续单独讲吧。