四驅車多片離合差速傳動與控制一四驅系統 四驅系統一般分為：全時四驅、分時四驅和適時四驅。全時四驅指的是車輛在整個行駛過程中一直保持四輪驅動的模式。這種驅動模式擁有較好的越野和操控性能，但它不能根據路面情況做出扭矩分配的調整，油耗偏大，經濟性差。分時四驅是由駕駛者手動切換的驅動模式，駕駛者可通過接通或斷開分動器來選擇兩輪驅動或四輪驅動模式。這是SUV車型中最常見的驅動模式，其優點是既能保證車輛的動力性和通過性，又能兼顧燃油經濟性，略顯不足的是駕駛者需要自行判斷路況，手動操作驅動模式。適時四驅又稱為實時四驅，是最近幾年發展起來的技術，它由電腦芯片控制兩驅與四驅的切換。該系統的顯著特點就是它在繼承全時四驅和分時四驅的優點的同時彌補了它們的不足。它能自行識別駕駛環境，根據駕駛環境的變化控制兩驅與四驅兩種模式的切換。在顛簸、多坡多彎等附著力低的路面，車輛自動設定為四輪驅動模式，而在城市路面等較平坦的路況上，車輛會自行切換為兩輪驅動。 二.多片離合器式差速器 多片離合器式差速器依靠濕式多片離合器產生差動轉矩。這種系統多用作適時四驅系統的中央差速器使用。其內部有兩組摩擦盤，一組為主動盤，一組為從動盤。主動盤與前軸連接，從動盤與后軸連接。兩組盤片被浸泡在專用油中，二者的結合和分離依靠電子系統控制。 在直線行駛時，前后軸的轉速相同，主動盤與從動盤之間沒有轉速差，此時盤片分離，車輛基本處于前驅或后驅狀態，可達到節省燃油的目的。在轉彎過程中，前后軸出現轉速差，主、從動盤片之間也產生轉速差。但由于轉速差沒有達到電子系統預設的要求，因而兩組盤片依然處于分離狀態，此時車輛轉向不受影響。 圖1 前、后軸之間的多片離合器式差速器-模型圖當前后軸的轉速差超過一定限度，例如前輪開始打滑，電控系統會控制液壓機構將多片離合器壓緊，此時主動盤與從動盤開始發生接觸，類似離合器的結合，扭矩從主動盤傳遞到從動盤上從而實現四驅。多片摩擦式限滑差速器的接通條件和扭矩分配比例由電子系統控制，反應速度快，部分車型還具備手動控制的“LOCK”功能，即主、從動盤片可保持全時結合狀態，功能接近專業越野車的四驅鎖止狀態。但摩擦片最多只能傳遞50%的扭矩給后輪，并且高強度的使用會時摩擦片過熱而失效。優點：反映速度很快，可瞬間結合；多數車型都是電控結合，無需手動控制；缺點：最多只能將50%的動力傳遞給后輪，高負荷工作時容易過熱。 三.國內外多片離合差速傳動與控制發展現狀 1）寶馬xDrive四驅系統從1985年第一輛搭載四驅系統的325iX面世至今，寶馬全時四驅技術已經發展了26年，而在過去的26年內，寶馬的智能全時四驅技術為人們在駕駛車輛時提供了更好的駕駛樂趣和更好的安全保證。從起初的前后恒定動力配比到后來更加全面的xDrive智能全時四驅技術，寶馬的技術人員通過25年不斷地鉆研與積累，為我們帶來了現在這套公路性能與越野性能兩不耽誤的xDrive全時智能四驅系統。 汽車四驅技術發展到今天，已不再只由純機械式中央差速器負責前后輪的動力分配這么簡單，由ECU行車電腦配合差速器完成動力分配也早已不是什么新鮮事了，最先進的公路四驅幾乎可以精確分配每個車輪的動力。xDrive正是這樣的四輪啟動技術，它就是采用多片離合器來控制動力分配的。前后軸動力分配的多少由ECU精確控制，并且xDrive的多片離合以反應快著稱，這使得寶馬汽車的操控性能提升到了空前大的高度。 寶馬四驅車型采用的中央分動器，大致可以分為兩種結構，其中原則上傳遞扭矩在400牛米以下的使用齒輪傳統，而傳遞扭矩在400牛米以上的采用鏈條傳動。 xDrive的多片式離合器位于變速箱和萬向軸之間，它可以在前后軸之間自由分配驅動力。像所有BMW汽車一樣，一根驅動軸通向后軸，而另一根則通向發動機旁邊的前軸。電控馬達瞬間即可將離合器碟片壓在一起。壓力越大，通過鏈式萬向軸傳至前軸的動力就越大。壓力消失時，離合器碟片分離，所有的動力都傳至后軸。 在正常駕駛條件下，xDrive系統按照40：60的比例分配發動機動力。在路面情況復雜時，xDrive通過預測車身姿態的改變，電腦控制液壓壓合多片離合器，進而進行前后軸的分配。對道路和駕駛條件的變化做出反應，改變縱向驅動力的分配。行駛過程中，如果系統發現車輛可能轉向不足，也就是前輪開始被拖向彎道外側，就會減少分配給前橋的扭矩，將幾乎所有動力都輸送至后橋。該系統還不斷與動態穩定系統DSC交換信息，從而可以從一開始就識別到車輪打滑。一旦出現車輪打滑，電動機會鎖定xDrive的多片式離合器，并通過額外的驅動力矩使這個車輪擁有更好的附著力，同時空轉的車輪也會得到剎車裝置的有效控制。這就意味著，無論路面如何突然變化，都會有適量的扭矩被輸送到抓地性最好的車輪上，即使是在部分結冰的道路上。 2) 現代SUV車型四驅技術 現代現有途勝、新勝達、維拉克斯三個車系，三個車系本質上都采用了相同的四驅結構：一套電控適時四驅系統，這個系統現代稱為Borg Warner電子扭力轉換系統。這套四驅系統是基于前驅車型的基礎上開發而來的。沒有分動箱結構。中央差速器是多片離合器式結構，不含開放式差速器和機械差速鎖。多片離合器其內部有兩組摩擦盤，一組為主動盤，一組為從動盤。主動盤與前軸連接，從動盤與后軸連接，從而實現向四個車輪的傳動。前后橋均為開放式差速器，沒有鎖止機構，四輪也都沒有電子制動輔助裝置。 動力有發動機輸出，經過變速箱傳遞給傳動軸，如果此時多片離合器分離，那么此時就是兩驅的狀態；如果多片離合器接合，就意味著動力同時傳遞到了前橋和后橋，那么此時就是四驅狀態。 圖3.1 途勝、新勝達、維拉克斯的適時四驅系統圖前橋和后橋的兩個差速器是開放的，沒有任何鎖止機構，四個車輪也沒有電子制動輔助裝置，不可以實現硬鏈接，也不具備脫困的功能，這就決定了現代的這套適時四驅系統只適合在鋪裝道路上行駛，可以供更加穩定的駕駛感受。Borg Warner電子扭力轉換系統是全時在工作的，正常行駛情況下，動力是由4輪的動力分配則是根據需要實時自動分配的，而不需要人工操作！ 正常行駛的狀態下在大多數路面上是前輪驅動的， 當傳感器檢測到驅動輪打滑到一定程度時，4WD系統開始自動分配一定比例的驅動力到后輪上。當然電控四驅不代表著我們駕駛中不可以自主切換驅動模式，當按下車輛方向盤左側的“4WD LOCK”鍵就是可以連接中央差速器并向后輪傳遞50%的扭矩。但是這種連接后輪驅動的狀況只有在時速低于每小時40公里的時候才會發生。當時速高于每小時40公里的時候，電腦會向離合器電磁線圈發送脈沖來斷開離合器。另外需要特別說明的是，車速超過40公里后，取消了50:50的動力分配，后橋動力斷開，此時車輛的行駛恢復到前驅狀態！但是超過40公里后如果出現驅動輪打滑，4驅系統一樣會工作的，只是前后輪動力分配要由傳感器的數據決定！爬坡測試考察的是四驅系統的扭矩分配能力，現代車型采用了電控適時四驅系統，并且有中央差速器，可惜不可能實現真正的硬連接，因此對爬坡能力有一定的限制。不過鎖止4驅鎖后，只能在低于40公里/小時以下的速度才可以實現前后50：50的扭矩分配，在輪胎的附著力良好的前提下，車輛可以輕松爬上30度左右的坡，可見這套適時四驅系統還是不錯的。交叉軸項目考察的是四驅系統的脫困能力，車輛對角線上的兩個輪胎會被架空，如果車輛具備差速器鎖止裝置或者電子制動輔助設備，那么就有能力靠觸地的兩個輪胎脫離出來。現代途勝沒有任何差速器鎖止裝置和電子制動輔助裝置，因此如果進入交叉軸項目后，兩個對角懸空的車輪將會一直空轉，消耗掉動力，而有附著力的兩個車輪分配不到扭矩，車輛是無法前進的，所以現代的這套四驅系統不具備脫困的能力的。從公路性能方面看，途勝由于使用了適時四驅，所以在鋪裝路面也可以實現四驅模式，增強行駛中的安全感和穩定性，對于一款定位于城市使用的SUV車型來說還是比較實用的系統。優點：電控適時四驅操作簡便，低速可以手動實現50：50動力分配缺點：無差速鎖和電子剎車輔助系統，無脫困能力 途勝、新勝達、維拉克斯使用了同一套四驅系統，這套系統可以根據電腦感知車輪的附著力來自動分配車輛的扭矩。雖然這套系統不具備脫困能力，但對于定位城市使用的SUV車型來說，這套四驅系統也已經夠用，不僅提供了在城市鋪裝路面的穩定行駛性，也可以滿足車主在冰雪路面和野外非鋪裝路面的行駛安全性。不過對于喜愛越野的消費者來說，現代這套四驅系統越野能力一般，這點對于現代的車型來說也是一個軟肋。 3)哈弗 哈弗采用了常見于低成本的硬派越野車的分時四驅結構，這種結構非常簡單同時也極為可靠。哈弗的發動機為縱置布局，在兩驅模式下完全是后輪驅動，通過中控臺下方的電控旋鈕可切換驅動方式，電控機構來自美國的博格華納公司。在“4H”模式下中央分動箱鎖止，相當于前后橋被剛性連接在一起，此時前后軸將獲得相同的扭矩和轉速。低速四驅擋（4L）用于爬坡等難度較高的越野路況，可以將扭矩再放大2.48倍。 圖4.1 H3分時四驅結構由于沒有中央差速器，剛性鎖止的分動箱不能允許前后橋出現轉速差，這也就意味著在四驅狀態下哈弗是基本不能在鋪裝良好的柏油路面上行駛的，因為轉彎時前后車輪經過的軌跡不同，會造成車輪發生滑動和拖動，尤其在低速轉彎時這種現象更為明顯，甚至駕駛者可以聽到“嘎啦嘎啦”的響聲，這是傳動機構發出的聲音，很可能對車輛造成損害。哈弗前后橋的輪間差速器選用的是普通的開放式差速器，開放式差速器的特點是無論什么狀態下左右半軸的扭矩永遠是近似平均分配。在越野過程中往往會遇到這樣的問題，那就是一側車輪會離地，此時發生的現象是離地車輪由于阻力太小，導致發動機輸出的扭矩也很小，而另一側有抓地力的車輪獲得的扭矩與離地一側車輪同樣小，所以無力推動車輛擺脫困境。假如前后橋各有一個車輪離地，那么裝備開放式輪間差速器的哈弗將完全失去動力。 參考文獻【1】史文庫，姚為民.汽車構造第六版（下冊）.北京：人民交通出版社，2013