全輪驅動

全輪驅動

汽車的驅動形式一般有以下幾種:前置後驅(FR)、前置前驅(FF)、後置後驅(RR)、中置後驅(MR)、四輪驅動。所謂驅動形式,是指發動機的布置方式及驅動輪的數量、位置的形式。國內外大多數貨車(含皮卡)、部分轎車(尤其是高級轎車)和部分客車都採用前置後驅的驅動型式,但採用該型式的小型車很少。所謂全輪驅動,又稱四輪驅動,是指汽車前後輪都有動力。一般用4X4或4WD來表示,如果你看見一輛車上標有上述字樣,那就表示該車輛擁有4輪驅動的功能。

概念簡介

汽車的驅動形式一般有以下幾種:前置後驅(FR)、前置前驅(FF)、後置後驅(RR)、中置後驅(MR)、四輪驅動。所謂驅動形式,是指發動機的布置方式及驅動輪的數量、位置的形式。國內外大多數貨車(含皮卡)、部分轎車(尤其是高級轎車)和部分客車都採用前置後驅的驅動型式,但採用該型式的小型車很少。

所謂全輪驅動,又稱四輪驅動,是指汽車前後輪都有動力。一般用4X4或4WD來表示,如果你看見一輛車上標有上述字樣,那就表示該車輛擁有4輪驅動的功能。

這種總布置形式,由於全部車輪都是驅動輪,充分利用了汽車的全部附著質量,因此汽車有較大的驅動力和克服障礙、防止打滑的能力。所以,越野汽車一般都採用這種總布置形式。而且,由於全輪驅動的汽車有較大的驅動力,加速性好,20世紀80年代以來一些轎車和旅行轎車也紛紛採用全輪驅動,成為所謂的“多用途運動車(SUV)”,受到不少美國年輕人的喜愛,形成了"4WD"熱潮。但是,全輪驅動的結構複雜,成本高,在好路上行駛時燃料消耗大,輪胎和機件的磨損大。

兩種形式

全輪驅動也分兩種形式:一種是全時全輪驅動,即全部時間都是全輪驅動;另一種是短時全輪驅動,它可以切斷某個橋的動力,以減少燃料消耗和磨損,只在需要時再使用全輪驅動。

過去只有越野車採用4輪驅動,一般的越野車,變速器後面裝有手動分離器,前後車軸各裝一個稱為驅動橋的部件。變速器輸出的扭矩通過分力器和傳動軸,分別傳遞到前後車軸上的驅動橋,再通過驅動橋將扭矩傳遞到輪子上。現在轎車的馬力都比較大,加速時重心後移,全車重量就會向後軸移動,造成前軸輕飄。前輪驅動的轎車即使在良好的路面上也會打滑,4輪驅動就可以防止這種現象發生。

轎車上的4輪驅動裝置是常嚙合式,增加了粘性耦合器,省去了手動分力器,自動將扭矩按需分配在前後輪子上。在正常路面上,4輪驅動裝置將引擎輸出扭矩的92%分配到前輪,8%分配到後輪;在滑溜的路面上,將至少40%的引擎機輸出扭矩分配給後輪;當前輪開始打滑時,前、後輪的轉速差異會使耦合器中的粘液立即變稠並鎖住耦合器,從而使傳動軸只將扭矩傳遞至後輪,待前、後輪的轉速差異消失就自動回復原有驅動形式。

驅動模式

概述

目前,2轎車的4輪驅動裝置已經引進了電子計算機控制系統,當前輪或後輪驅動時,車子隨時根據路面狀態的反饋信息分配前後輪子的動力,變為4輪驅動。4輪驅動又可以細分成4種驅動模式:全時驅動(Full-Time)、分時驅動(Part-Time)、適時驅動(Real-Time)和分時/適時混和驅動。

全時驅動

全時驅動(Full-Time) 全時驅動的特點就是無論怎么樣,永遠都保持四輪驅動模式,這種傳動系統都是不需要駕駛人選擇操作的。行駛的時將發動機輸出扭矩按50∶50 設定在前後輪上,使前後排車輪保持等量的扭矩,遇到特別路面的時候就可以自動將不同的扭距分配到各個輪子上面。全時驅動系統具有良好的駕駛操控性和行駛循跡性,不過缺點也是很明顯的,那就是比較廢油,經濟性不夠好,而且車輛沒有任何裝置來控制輪胎轉速的差異,一旦一個輪胎離開地面就有可能讓你無法前進。

分時驅動

分時驅動就是由駕駛員根據路面情況,選擇四驅或者兩驅,這也是一般越野車或四驅SUV 最常見的驅動模式。分時驅動最大的特點就是人工操作,由駕駛員根據路面情況通過接通或斷開分動器來變化兩輪驅動或四輪驅動模式,最大的優點就是可以根據實際情況來選取驅動模式,比較經濟。就拿普通的越野車而言,一般都有三種驅動模式可以選擇:在公路上行駛使用2H 高速兩輪驅動檔,當遇到雨雪路況時選擇4H 高速驅動增強車輛的附著力和操控性,而面對惡劣路況的挑戰時又可採用4L 低速四輪驅動,使動力作用在全部四個車輪上,從而降低了對每個輪胎附著力的要求,減小了轉彎時車輪空轉的幾率,發動機制動能力也得以增強,極大地提高了車輛在崎嶇或光滑路面行駛時在油門突然關閉的情況下的可控性。

優點是可根據實際情況來選取驅動模式,比較經濟;缺點是其機械結構比較複雜,駕駛員要具有一定的經驗才能掌握好切換時機。

適時驅動

適時驅動介乎全時驅動和分時驅動之間,驅動模式由電腦安排,操縱非常簡單。採用這種驅動系統的車輛時根據電腦來控制並且選擇適合當下情況的驅動模式。在正常的路面上車輛一般會採用後輪驅動的方式,而一旦遇到路面不良或驅動輪打滑的情況,電腦就會自動檢測並立即將發動機輸出扭矩分配給前排的兩個車輪,自然切換到四輪驅動狀態,從而免除了駕駛人的判斷和手動操作,套用更加簡單。不過以目前的效果來看,電腦比起人腦速度還是慢了很多,也就是說住往不能及時進行驅動模式的切換,反應較慢。比如北京現代生產的途勝就是採用適時四驅設計。

工作原理

轎車AWD系統實際上是驅動力分配控制方式的四輪驅動,它利用電腦和各種不斷改進的感測器,不斷判斷輪胎對地 面的動態附著力和司機的駕駛意圖,積極控制汽車差速器的差動狀態,平衡各輪的驅動力,最佳化汽車的各項性能。

典型的轎車AWD系統主要由前後輪驅動裝置、感測器、電控單元、分動器和液壓裝置等組成。控制系統的控制原理,在前後輪之問布置一個濕式多片離合器,在汽車行駛過程中,使用電腦控制液壓系統的油壓,適應汽車的行 駛狀態將驅動扭矩分配到前後車輪上去。

汽車在行駛時,電腦利用下述3種感測器不斷檢測汽車的行駛狀態,即4個車輪的轉速感測器、汽車的前後左右加速度感測器、發動機轉速感測器。此外,利用轉向盤轉向角感測器、油門踏板開度感測器不斷地判斷司機的駕駛意圖,按預先給定的程式進行綜合控制。在AWD系統中,向前後車輪的動力分配影響到汽車的行駛性能。如當汽車向前後輪驅動力的分配比為0:100時,具有較高的轉向性能和極限行駛性能,當驅動力分配比為50:50時,穩定性得到提高,但轉向性能和 極限行駛性能會下降。在轉向性能、穩定性和極限行駛性能之間要獲得良好平衡,必須確定最優的前後驅動力分配係數,理想的分配係數按照不同的路面有所不同,在允許強力加速的鋪裝路面上考慮到載荷轉移,以向後輪分配較大驅動力為宜。但是,在打滑的路面,當向後輪分配較大驅動力時,就會引起過度轉向。有資料認為,理想的前後驅動力分配比在3O :70~50:50。目前,本田新一代Legend轎車的SH—AWD能使前後驅動力分配在70:30—30:70內連續變化。

主要部件

感測器

感測器的功用是檢測汽車前進過程中的有關運動物理量,並轉換成電信號,輸入到ECU(電控單元)中,供ECU分析計算。

⑴車輪速度感測器 將4個車輪的速度檢測出來,以脈衝信號的形式輸出,送入AWD系統ECU,同時也將電信號輸入到其它電控系統ECU。

⑵加速度感測器 檢測前後左右4個車輪的加速度。確定汽車的加減速狀態。

⑶轉角感測器 轉角感測器安裝在轉向輪靠近車輪的一側,用來檢測轉向輪的瞬時偏轉角,可與電控四輪轉向系統共用轉角感測器。

⑷壓力感測器 壓力感測器用來檢測濕式多片離合器內液壓油的壓力。

分動器

分動器的功能是執行前後輪扭矩分配功能,在分動器中間布置一個濕式多片離合器,該離合器右端通過傳動軸驅動後輪,左端通過鏈傳動驅動前輪。

電控單元(ECU)

ECU是AWD系統的核心,其功用是根據制定的控制方案,按照編制的程式對各種感測器輸入信號進行分析、計算、處理,輸出一定的控制信號指令,驅動電磁閥動作。AWD系統ECU主要由輸入信號調理電路、微處理器、輸出信號處理電路、電源電路等硬體部分以及控制系統和控制程式、軟體平台等軟體部分組成。為保證控制系統可靠地工作,電控單元還必須採取有效的抗干擾措施和故障自診斷處理措施。

性能特點

轎車採用電控AWD系統與傳統兩輪驅動系統相比有如下特點:

①由於現代轎車車速越來越高,特別在高速公路上行駛時由於風阻加大。為最大限度地傳遞驅動力,採用AWD系統可充分利用車重來提高驅動力。提高汽車在各種路面上行駛的動力性。

②傳統前輪驅動轎車,在加速轉彎時會出現轉向不足現象,傳統後輪驅動轎車。在加速轉彎時會出現轉向過度的傾向。而裝有AWD系統的轎車可根據汽車行駛狀態分配前後輪驅動力。極大地改善汽車的轉向性能。

③轎車AWD系統和全輪驅動專用的制動防抱死系統(ABS)可使轎車獲得最大制動力,最大限度地利用路面和輪胎之間的摩擦力。提高汽車的制動性能。

④在越野和泥濘路面及雨天和雪天道路易滑的情況下,AWD系統可防止車輛打滑,提高汽車的通過性。

技術展望

轎車AWD系統希望不斷地提高轎車的驅動性和操縱穩定性。把輪胎對地面的附著力充分發揮出來。從而平衡四輪的驅動力。提高整車牽引力。

隨著電子控制技術的進步。各種感測器的不斷改進,機電一體化的不斷發展,這種理想的驅動力控制系統一定會獲得廣泛的套用。

目前,轎車AWD系統發展所面臨的問題也是未來研究解決的重點問題。主要集中在以下幾個方面:

⑴硬體系統的匹配,組成轎車全輪驅動系統(AW1)的結構有多種類型。怎樣的組合和匹配是最佳的將是研究人員需要解決的一個問題。

⑵針對AWD系統。進一步開發、設計高性能、高精度、高靈敏度的感測器,以便正確檢測汽車的運動信號。同時,可利用CAN匯流排和其它系統如AMT(自動變速器)、ABS(制動防抱死系統)等進行信息共用。

⑶最優控制策略的確定及將先進的控制理論與控制方法套用於轎車AWD系統的研究中,是研究人員需要解決的重點問題。

⑷進一步簡化系統。減小系統結構的體積,控制生產成本。由於新一代各種動態穩定系統的研發和套用,未來的(AW1)系統將和其它電控系統整合在一起,形成集各種功能於一身的綜合電控系統。這也是AWD系統研究的長遠目標。

主要優勢

ESC、TCS系統通過控制發動機動力輸出和制動系統來保證平穩駕駛,以損失動力作為安全保證以防止超越物理極限;AWD控制並調整每個車輪的扭矩輸出,在不干涉發動機動力輸出的情況下提高了物理極限,保證你全天候的駕駛樂趣。

車輛的驅動型式有FWD(Front-Wheel Drive)、RWD(Rear-Wheel Drive)、4WD(Four-Wheel Drive)和AWD(All-Wheel Drive)。我們先來看看這幾種驅動型式。

前輪驅動(FWD):今天占轎車產品的70%的經濟型及中級轎車都採用了前輪驅動。就像名字所暗示的,只有前輪傳遞動力。安裝在前部的發動機將動力直接傳輸到前輪,提高了牽引效率,60%~70%的重量集中在轎車前部,提供了更好的冰雪穩定性,但前輪要承受75%的制動,而且在急加速時車身重心後移,就會造成加速延遲,在操控上也存在著轉向過度和後輪打滑現象。

後輪驅動(RWD):豪華轎車通常採用後驅,重量分配接近於50∶50,提供了更平穩的駕駛。RWD與FWD驅動情況正相反,操控性能有所提高。當加速時車身重心向後轉移,這正是你所希望的,因為後輪主管牽引力,前輪主管汽車方向。你還可以在彎道加速。這並不是說RWD在結構上就好,它也存在缺陷,如從前到後的傳動軸(使車內地板從前到後隆起),還有一個很大的差速器在後部,增加了重量和成本,它同樣不適應全天候駕駛。

以上兩種車型都是只使用了兩個車輪傳遞動力,為什麼不同時使用另兩個車輪?四輪驅動就是使用了4個車輪傳遞動力,它又分為4WD和AWD兩種形式。4WD是為了增加牽引力,在不順利的道路條件下或是追求極限性能駕駛,是專為越野設計的。而AWD主要是為了減少輪胎的滑動和提供更好的操控性能。AWD通常不需要司機來操作接合系統,沒有低速範圍,按照需求自動分配前後輪扭矩。AWD通常是一種公路駕駛系統,提高公路駕駛性和全天候性,而不是越野性。

AWD可以全時段實現最佳操控。相對於RWD和FWD,AWD對每個驅動輪分配了更少的牽引力,所以會更少發生牽引力大於輪胎和地面的摩擦力的情況,也就是說,驅動輪更少打滑。

顯然四輪驅動會帶來更高水平的牽引和操控,因為牽引力是被4個車輪而不是2個車輪分享。它能夠跨越更高的彎道極限,特別是在粗糙、濕滑路面,所以從1980年奧迪使用AWD開始就主要用於WRC賽車。

全時AWD轎車會產生中性的轉向傾向,這要得益於4個車輪共享牽引力。事實上,還與重量分布相關,而通常全時AWD轎車前後的重量分布是50∶50,所以很難出現轉向過度。

AWD轎車有些是全時四驅,而有些平時是前輪或後輪驅動,只有在車輪打滑時才變為四驅。今天競爭的壓力已使更多的汽車廠商製造了不同級別的AWD轎車。那么AWD是最好的驅動方式嗎?並不準確,因為它增加了重量和複雜性及增加了成本,AWD會比2WD多消耗燃油,一般AWD系統會比2WD重50~100kg,即使是一般品牌售價也要增加2000美元.

區別

四輪驅動(4WheelDrive)

主變速器通過一個輔助變速器將動力傳送到前輪和後輪. 輔助變速器通常有三檔選擇; 空檔,四輪驅動高檔,四輪驅動低檔。空檔時,四輪驅動就變成了兩輪驅動。四輪驅 動高檔適合於惡劣的路面駕駛,例如,雨雪天和多沙石路面。四輪驅動低檔則適合高難度的越野駕駛。

全輪驅動(AllWheelDrive)

全輪驅動是四輪驅動的一種. 它自動將發動 機提供的 扭矩分送到前輪和後輪,不需要手動去調整,也沒有低檔選擇。全輪驅動 減低了車輪打滑的程度,改善了駕駛者的控車能力。全輪驅動通常是一種 正常路面駕駛系統,並不設計用於越野駕駛。

相關搜尋

熱門詞條