关于SUV四驱系统的详尽解说

2010-11-15 03:00    作者:307车主    来源:爱卡汽车网    浏览:

关于SUV四驱系统和越野能力的详尽解说经常可以看到有朋友为几个不同品牌型号suv的越野性能的优劣做比较,一通回复看下来还是看的人一头雾水。老实说我们一般车主也实在搞不清配置表里那一通专业名词到底代表的是什么技术,有什么优劣。。。俗话说专业就是王道,对于已经有suv想充分了解具体性能的车主或者准备买suv正拿不定主意买哪一款的准车主,那么本人偶遇的这一好贴应该能帮你解决问题,这里并不对具体的车型做名目众多的项目比较,但它可以一劳永逸的解决你的疑问,特此转之以以飨骏友。

首先,什么决定了一台车的越野能力?说起来有几大点。第一,离地距要足够;第二,驱动系统能提供让车子前进的牵引力;第三,车的机械部分要足够结实,不能因为越野而损坏。

第一大点离地距是比较简单的,就是不能刮底。离地距的项目包括底盘最小离地间隙、接近角、离去角和纵向通过角。这个说清楚最好配图,我这里不细说了。

第二大点,驱动系统能提供前进的牵引力。这个是我主要想说的问题。车要有动力才能前进,而发动机通过传统系统施力到轮胎上,轮胎再施力到地面,构成车前进的结果。这里面我提到了几个部分:发动机,传动系统,轮胎,地面。这就是构成车辆能否前进的几大要素。

发动机方面问题不大,越野车一般要求有一台足够够力的发动机,低转扭矩要好,柴油机就不错,不过现代的汽油机动力也不错了。发动机实在不够力,还可以通过传动系统加力的方式来弥补,下面会提到。

第二点,传动系统。这里面有几样东西:四驱系统,差速(动力分配)系统,差速锁定系统。目前常见的四驱有分时四驱,恒时四驱,全时四驱,适时四驱等等,这都是名号而已,总之能够同时把动力分配到前后轴上去的,我们都认为是有四驱功能的车。四驱是越野必须的,否则仅靠一个驱动轴出力,只要有一个驱动轮打滑车就不能前进了,这种情况在越野中很常见。

为什么一个驱动轴上的两个轮,其中有一个打滑就会整个轴没了动力?这要从差速器原理讲起。

【动力分配者:差速器】

汽车一般用的行星齿轮式差速器,特性上会把动力优先流向阻力小的车轮。什么车轮阻力最小?答案就是空转(打滑)的车轮。所以一般当一个车轮打滑时,该车轮所处的车轴就整个没有前进动力了。比方说,左后轮打滑了,那么整个后轴的动力就会全部流向那个打滑的车轮,结果整个后轴就没有前进力了。这时候如果是四驱车,轴间差速系统能够将一部分动力传到前轴,而前轴又没有车轮打滑的话,车子就可以通过前轴的驱动力带动前进。

轴间差速系统是四驱系统的灵魂,两驱车是没有这个轴间差速系统的。从原理上说,是用什么方式把动力分配到各个车轮上去;从机械上说,就是用什么机械形式去联接前后车轴。现在常见的轴间动力分配方式有几种:1)多片离合器,2)粘性耦合器,3)机械式差速器,4)机械式分动机构(齿轮箱)。其中(1)和(2)是可以做到驱动力变化分配的,(3)和(4)的动力分配灵活性和可变性较低,或者固定不可变。

车型举例:

1)多片离合器:新奇骏,逍客,新胜达,途胜,科帕奇

2)粘性耦合器:欧蓝德,森林人(CR-V是这一类的变种)

3)机械式差速器:超级维特拉

4)机械式分动箱:老款帕杰罗,北京吉普2020

可以看到,大多数主攻城市和公路的SUV,都倾向选择(1)和(2),主攻越野用途的倾向选择(3)(4)。这是由两大类四驱系统的特性决定的,(1)多片离合器或(2)粘性耦合器,这两者可以比较自如地分离或接上前后轴(通常是通过电磁吸盘控制),因此两驱或四驱之间切换比较快,一般可以在行进中进行切换,而且四驱状态下,前后轴的动力分配还可以动态变化。

而(3)机械式差速器和(4)机械式分动箱,它们由于是机械式连接,一般不能自由地改变前后轴的连接状态,比如,如果是恒时四驱,则前后驱动轴之间的驱动力是不能变化的(维特拉就是这种);如果是分时四驱,则两驱和四驱的切换必须在停车或很低速挂空档的情况下才能进行(北京吉普2020就是这样)。

看了这些,大家就能理解为什么公路派SUV用(1)和(2),因为在公路上,我们需要的是驱动力灵活变化,要因时而变,比如路很好时,没必要用四驱就用两驱,这样可以省油。真的要走烂路了,四驱能够在需要时才用上(两驱和四驱的自由切换),而且要用多少才用多少(四驱时前后驱动力的自由分配),这样可以最大程度做到经济性。

为什么越野派SUV用(3)(4)?因为越野时的路面状况是很多变的,而且变化很快,可能这瞬间这个车轮打滑,那瞬间又变成另一个车轮打滑,如果是(1)(2)两种系统,就需要变来变去,很麻烦,效果也不会好,用纯机械固定式四驱,就不用变来变去,可以比较从容地应对障碍,更重要的是可靠,因为变化少,纯机械,所以更可靠,不易出故障。

说完差速方式,再说说里面的一些附加装置,其中最重要的就是前后差速锁,通常在车上以Lock来表示。上面说到的四种动力分配结构,都可以做到将动力分配给前后轮,但这个分配比例可能是变化的,尤其是当前轴或者后轴遇到特别大或者特别小的机械阻力(例如前轮在过坎而后轮在滑地上)时,这个阻力会作用于中央反动系统,使前后动力分配不均匀。这时候中央分动锁的作用就大了,它通过机械或者电磁吸紧的方式,让前后轴获得一个固定不变的动力分配比值(通常是50:50),无论前后轴的行驶状况如何变化,前后各自获得50%的动力,这个比例恒定不变。

有了前后差速锁,就可以解决轴间打滑的情况。例如两个前轮都打滑了,但两个后轮都附着力良好,那么后轮凭借其活动的50%动力就可以推动车子前进。

【什么是对角线打滑?】

前后差速系统负责前后轴之间的动力分配,但动力分到了每个轴后,还要经由差速器被分配到两边的车轮上。续着上面的例子,就算有前后差速锁,使前后轴各有50%的动力,但只要前后各有一个车轮发生打滑,这50%动力还是会经由打滑的车轮流失掉,导致车子无法前行,这就是我们对比测试中反复提到的对角线打滑现象了。

对角线打滑一般发生在两种情形下,一是行驶在起伏不平的地形上,前后各有一个车轮被地面架起离地,出现空转打滑;二是车子行驶在冰面或者泥泞地面,任何一个车轮都有可能打滑。


【这就是对角线车轮离地的情形】


第一种情况其实在真正的越野中出现并不多,因为车很少会被对角线架起而达到平衡状态(像跷跷板那样),通常出现这种情况时,车的某个角总会因为比另一个角重而自动倒下去,使得一个车轴的两侧车轮都着地。但这时如果遇上着地的车轮处于松土或泥泞上,就跟不着地的情况一样了。同样,如果处于平地但车轮处于泥泞、松土或者冰雪上,无法提供摩擦力,那也会出现对角线打滑。

对角线打滑只是一种典型情况,实际上前后车轴各有一个车轮,无论是否形成对角线,都一样是这种情况。例如左侧两个车轮同时完全打滑,动力的流失跟对角线车轮打滑是一样的。

上面我已经分析了对角线车轮打滑形成的原因,下面我们来看看有什么方法可以对付这种情况。

首先,前后轴之间的差速器锁,对于对角线车轮打滑是没有办法的,因为它已经完成了它的本分工作把50%动力各分给前后轴,够公平的了,剩下的应该是各个车轴自己处理的内部分配问题,也就是轮间差速(注意不是轮奸差速!)的问题。

谈到轮间的差速,我们又回到传统差速器特性来如何改变传统差速器喜欢将动力传给阻力小的车轮的这个天性?答案有三:(1)采用机械式限滑差速器,(2)采用差速器锁(3)通过制动方式阻止车轮打滑。

先说(1),限滑差速器。限滑差速器英文名LSD,是机械式差速器的一种特殊门类,它由于内部采用特殊结构(具体说起来又要一大篇,有兴趣可以到网上查),可以用机械原理将动力传递给阻力大(而不是阻力小)的车轮。最著名的机械式LSD是托森(Torsen)差速器,奥迪就是用它。限滑差速器顾名思义就是限制打滑,它可以限制某个车轮的打滑程度,或者让两侧车轮之间的转速差始终被限制在一个特定值内,所以当一个车轮打滑到一定程度时,另一个车轮就要跟着转动,例如左后轮打滑,右后轮很快就会跟着转起来,于是就可以推动车子前进。斯巴鲁森林人2.5T的后轮就采用了这种机械式LSD。

再说(2),差速器锁。这跟中差锁的原理一样,将差速器锁止起来,让它失去差速的作用。这时候左右车轮转速完全一致,那么就算有车轮腾空,也不会空转了,由抓地的那个车轮提供前进动力。

最后说(3),制动方式阻止车轮打滑。它的原理是,对腾空或者空转的那个车轮单独施加一个制动力,把那个车轮抱紧,让那个车轮的阻力比触地的车轮的阻力更大。根据差速器的原理,动力会流向阻力较小的那个车轮(也就是触地的车轮),于是就有动力前进了。这个方式其实是巧妙利用了差速器的天性,强制性地让动力流向触地的车轮。不过要做到这样,制动系统必须具有单独对某个车轮施加制动力的能力,这通常要借助到电子稳定系统(如ESP,VDC等)的控制模块。所以,要做到这种效果,就首先要有电子稳定系统,然后在系统的传感器和作动软件上加进一个小程序,使之能特意去感应车轮打滑或空转并且作动。这种利用电子系统的方式也被称为电子式限滑差速或刹车式限滑差速,日产奇骏的B-LSD功能就是这类。

上述三种轮间差速的方式都是有效果的,细究起来又各有长短,其中(2)是彻底锁止,(1)和(3)属于一定程度的限制。(2)差速器锁是最可靠耐用的,但它会极大地影响转弯性能;而(1)限滑差速器主要强处在于提高过弯的抓地力,越野时传动效能有限,而且成本高;(3)电子锁的好处是没有外加的机械机构,成本较低,但极限情况下的耐久可靠性又不如(1)和(2)那么好。

【总结】

好了,现在大家应该可以自己总结,怎样才能对付对角线车轮打滑呢?答案就是要搞定轴间和轮间的差速(即前、中、后差速)。如果轴间、轮间差速器都能抑制打滑(或限制,或彻底锁止)的情况,任何一个车轮发生打滑都不会导致动力流失,那么车就不会因某个车轮打滑而可以前进了。再说得好听点,如果前、中、后差速都有锁或者有限滑,那么车子的四个车轮只要有一个能够提供抓地力,就能够推动车子前行了。这就是越野车中最理想的状况。

现在很多城市化SUV都有轴间差速锁了(途胜、新胜达、逍客、奇骏、维特拉等),但有轮间差速器锁的却很少。专业越野车才会在这方面下功夫,例如路虎揽胜就有前、中、后三个差速锁,而奇骏是以机械的轴间差速锁,加上前后电子的轮间限滑差速,达到了近乎相同的效果。也有两种原理混合搭配用的,例如路虎发现3,轴间差速锁和后轮差速锁是机械式,前轮则用电子式限滑差速方式;斯巴鲁森林人2.5T是轴间限滑差速加后轴的轮间限滑差速,做到了两个后轮只要有一个触地就可以前进,其实际效果也是不错的。

于是我们知道怎么从规格上判断一台SUV的驱动系统能耐几何了,那就是:第一要有轴间分动锁(或限滑),第二要有轮间差速锁(或限滑),第三轮间差速锁最好是前后都有。那样就是通过性很强的四轮驱动系统了。

传动系统中,专业的越野车还会有加力挡,或称低速档。它的作用是提供一个很大的备用主减速比,使得传到车轮的扭矩可以增大。这对于爬陡坡是非常有用的。在新车评网这次对比的8款城市SUV中,只有铃木超级维特拉有这个功能,可以肯定它爬陡坡的功力是其它各款无法相比的。

另一个是轮胎。这对于实际通过性而言太重要了。对付泥泞环境,精密的驱动力分配系统往往不如一套拖拉机胎来得有效。所以在讨论哪款车的实际越野或者爬坡能力强时,一定要考量它是否配上了和当时地形合适的轮胎。

再来是悬挂的行程。这不仅影响车的离地距,决定是否容易刮底,足够长的悬挂行程还可以增加轮胎与地面接触的机会,减少空转机会,从而降低了对驱动力分配系统的要求。

最后是扎实度。越野时的颠簸、地形坑洼都是家常便饭,这会导致车架受震荡、扭曲,这时候,大梁式的SUV比承载式车身的更结实,长时间越野更加能抗。谁也不想要一辆容易散架的车吧,所以车体扎实度也是越野实战能力的一个重要环节。

OK,我的分析到此结束,希望各位读后能对越野能力有个大致的了解。谢谢观看这么大篇我都觉得枯燥的文字,也希望大家看后,能够对各款城市SUV的越野表现有更加理性的看法,谢谢