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四轮传动系统各家风格评优劣

2020-06-26 07:58| 发布者: 享有创意| 查看: 133| 评论: 678

先认识四轮传动系统
全时分时适时分清楚

在汽车的传动原理当中,一般可分为前轮驱动、后轮驱动与四轮驱动三大类型,我们单纯的就操控性能上来说,四轮传动车辆在操控性方面与前、后驱动方式的车辆拥有更好的抓地力及操控性能,这点是目前大家所公认的事实,不过,碍于四轮传动系统複杂的结构与较高的製造成本,以及引擎动能传递的损耗等因素,使得四轮传动系统仅搭载于价位较高的性能车款,或对越野性能、载重能力要求较高的特殊车辆才会搭载四轮传动系统。


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综观市面上的房车而言,四轮传动系统又可区分为分时四驱(Part Time 4WD)、适时四驱(Real Time 4WD)与全时四驱(All Wheel Drive)三大类别。第一类分时四驱系统是指具备手动切换2WD/4WD的装置,并可在静止或行驶中进行切换,此外,这类四轮传动系统还具备加力箱与High/Low两种模式,可于车辆受困的状态下进行脱困的动作,然而有些比较旧型的分时四驱系统因为在切换4WD模式后会直接将动力传给前、后轮轴,无法在转向时调整前后轮的转速差,因此在使用四轮传动模式时会严重影响操控,不过因为此种系统拥有优越的越野性能,所以搭载这类型系统的车辆的使用大多以越野为主。


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而第二类则为适时四驱,该类系统基本上在一般的状况下仅会驱动前轮或后轮,以达到省油节能的目的,不过当车辆传动轮打滑或失去抓地力时,该系统便会将原本2WD的传输模式自动切换成4WD模式,以维持车辆最佳的抓地力及动力传输效能,当车轮恢复抓地力后便再度恢复成2WD模式,如此一来便能够兼顾经济性与车辆在特殊路况中的脱困性,因此此类型的四轮传动系统大多搭配于SUV车款上。

综观各种驱动方式中,全时四轮驱动可说是公认拥有最佳操控与安全性的一种。所谓全时四轮驱动,英文为All Wheel Drive也就是常见的AWD,顾名思义就是在任何时刻车辆四轮都拥有一定的驱动力,全时四轮驱动车辆会比二轮驱动车型拥有更优异与安全驾驶基础,尤其是碰到极限路况或是激烈驾驶时。理论上,AWD会比2WD拥有更好的牵引力,尤其是在马力愈大的车辆上就愈显而易见,因为车辆的行驶是依据它持续平稳的轮下牵引力,而牵引力的稳定性主要由车辆的驱动方法来决定,将引擎动力输出经传动系统分配到四个轮胎与分配到两个轮胎上做比较,我们就可以很明显的发现AWD的稳定性会比2WD有明显的提昇,这也就是时下许多顶级性能车款都配置四轮传动系统的主要原因。


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在全时四轮驱动的设定下,车辆四轮皆拥有一定的动力输出,因此在起步加速方面的动力传输一定优于二轮传输车辆,对于雪地、砂石路面等崎岖艰困的路况下更能够拥有优异的操控能力,这是二轮传动车辆无法比拟的先天优势,不过全时四轮传动系统也不是没有缺点,首先在结构上就硬是比二轮传动车辆多了许多複杂的零件(传动轴、前中后三颗差速器等),使得同一款车辆重量多出不少,在引擎动力传输到四轮时会有更多的损耗,此外,由于四轮接地面积较二轮驱动车辆多出一倍,这就会造成全时四轮传动车辆油耗较大的不变宿命。


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全时四轮传动车辆在结构上除了前、后轴二具差速器外,还具备将动力分配给前、后轴的中央差速器,因此得以「全时」驱动四轮而不会有「滑差」的问题产生,在一般平坦的路面上拥有优异的操控性及四轮抓地力,不过在Off-Road的状况下越野能力上却有一定的限制,因此全时四驱系统大多使用在一般房车或休旅车上,而部分的性能房车、跑车也都是以全时四轮传动系统为主。


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4WD系统多样化
各厂牌各有优点

其实四轮传动系统早在19世纪初期就已经出现。1907年时一手创立戴姆勒公司的Gottlieb Daimler之子Paul Daimler,就已经开发出第一款搭载四轮传动系统名为「Dernburg Car」的车辆,这辆车是以商用车的底盘为基础开发而成,所配置的四速变速箱除了能够将动力传输到四个车轮上,此外还拥有四轮转向系统,除了最高极速可达40km/h外还具备25%的爬坡能力,在当时可是号称能够征服所有恶劣地型的划时代设计,不过在此之后四轮传动的设计并未成为主流,仅有少数针对恶劣地形设计的卡车或有特殊需求车辆才会採用四轮传动的结构,一直到1980年代初期因为Audi在WRC使用Quattro四轮传动系统取得优异成绩后,各大车厂纷纷开发属于自己的四轮传动系统运用在市售房车上,以下就针对目前较知名的几个厂牌系统加以介绍。


四轮传动系统各家风格评优劣由于4WD系统结构複杂,製造成本相对较高,过去车厂除了特殊需求车辆外一般都不愿意投入开发,但4WD的优异操控以及安全性等诸多优势,现在已被视为性能车辆必备的设计特色之一。
一.Audi Quattro系统

Audi Quattro系统可说是最早将四轮传动系统运用在市售房车上并方发扬光大的车厂,1980年Audi推出All-Whee1 driven Road-going car设计理念,底盘工程师Jorg Bensinger因为见到VW军用车于雪地的「破走力」,于是兴起四驱底盘房车的设计念头,这使得他想起过去曾于1966年设计,用于比赛的Rally car上所安装的Quattro系统。首辆搭载Audi Quattro的市售车为Audi 80,Quattro原本是义大利文「四」的意思,之后Audi不但是拉力赛中的常胜军,Quattro也成为Audi 4WD四驱的代名词。


四轮传动系统各家风格评优劣除了Subaru外,Audi在80年代推出的Quattro车款被视为4WD性能车辆的起点,其在WRC中优异的成绩让其他车厂纷纷投入四轮传动系统的怀抱。

Quattro系统经历多次进化,初代採用恆定式四轮驱动设计,且配置了中央及后轴差速器手动锁定装置,驾驶者可视情况将差速器锁定,让前后轮均可分配到各50%的动力,接着推出了Torsen中央差速器装置,基本上仍属机械式,不过当电脑侦测到前后轴扭力产生大幅差异时便会自动调配前后轮的扭力,前/后轮最多可分配到75%的动力,而后Torsen再进化成电子液压式差速器,极限状态可达到0:100的全后驱模式。


四轮传动系统各家风格评优劣在过去4WD系统还不流行的年代中,会配备4WD的车辆大多是以越野或有特殊需求车辆才会搭载,而且大多都是分为分时四驱(Part Time 4WD)手动切换系统。
二.Subaru Symmetrical AWD系统

Subaru早在70年代便将水平对卧引擎和四轮驱动系统结合,Subaru的 Symmetrical AWD对称式全时四轮传动有几项优点分别是:构造简单、重量轻,加上引擎、变速箱、传动轴都位在车体的纵轴线上,因此前后左右的配重及平衡度非常好,而Symmetrical AWD又可分为四类,在自排方面有由电子系统控制的VTD-AWD与Active torque split AWD两种系统,两者都是藉由电子式的中央差速器控制LSD,可让前后动力输出进行分配,但预设动力输出比都有限,目的是达到最容易操控与最节能的效率。

而在手排车型方面,一般车款所搭载的是Viscous Centre Differential AWD,前后轮的扭力比基本设定为50:50,可是当差速齿轮感应到前轮或后轮的转速升高时,会自动调配前后轮的扭力输出,藉此得到车辆最佳的循迹性。至于WRX STI则是採用Multi-Mode DCCD AWD,藉由多模可控式中央差速器的搭配下,在大部份时间会维持前后51:49的输出比例,并在特殊状况时,依照前后轴的抓地力道调整输出分配;不过在切换至手动调整模式后,驾驶更可从一般的51:49,自由调整输出比率、最极端可调至0:100的纯后驱输出比率,让驾驭WRX STI充满无限乐趣。


四轮传动系统各家风格评优劣适时四驱(Real Time 4WD)系统在一般时间还是以二轮传动为主,只有在驱动轮发生打滑时才会将动力分配给另外二轮,此类系统大多搭配在SUV上,例如常见到的CR-R、Escape 4WD等车款。
三.Mitsubishi S-AWC系统

让Mitsubishi 4WD系统发扬光大的就是众人所知的Lancer EVO车款,而前三代的EVO传动系统採用Mitsubishi独自开发的黏性连轴器VCU(Viscous Coupling)和中央差速器组合的全时四轮驱动,后轮则配置VCU的LSD,如此设定下让EVO拥有绝佳的操控性。

第四代Lancer EVO由于是大改款,整个引擎、底盘结构经过了重新设计,这时候便出现了AYC主动舵角控制后差速器装置,在经过多此演变后成为现在的S-AWC(Super All Wheel Controls)系统,这套传动系统由EVO VII上开始出现的的ACD(Active Center Different) 主动式电子中央差速器、AYC(Active Yaw Control) 主动式偏向控制系统、ASC(Active Stability Control)以及Sport ABS所构成。AYC主要以电脑侦测弯道状态执行后轴左右侧轮限滑,而ACD则是主动式中差,进行前后轮轴的扭力分配,亦附有手动选择模式,可用于不同路况,最后一项为运动版的ABS可进行内外侧轮的独立煞车,达到弯中稳定的安全驾驶,最后再由ASC动态平衡系统掌控成被动安全设计,对运动性与安全性做全方位的控管,综合这些强大的控制系统,让S-AWC系统成为Mitsubishi四轮传动系统的利器。


四轮传动系统各家风格评优劣其实许多大动力的美式货卡例如Hummer、Ford 150、Dodge Dakota等也都有配置4WD系统,以增进越野及适应特殊地形的能力。
四.Nissan Attesa系统

Nissan Attesa系统起源于1987年的Bluebird车型上,亦延伸到Pulsar车型上,当然让它声名大噪的当属Skyline GT-R。这套系统原本只是简单的FWD附属四驱系统,并且以VCU黏性耦合器做为中央差速的限滑辅助,以50:50设定为前后轴恆时输出。之后当GT-R R32採用这套系统时,正式升级成为Attesa-ETS,ETS所指Electronic Torque Slip电子扭力控制,此套系统中差同样採用多板离合器进行中差防滑,而后差则以电子控制油压进行差速比变化。

Skyline GT-R的Attesa-ETS在一般状况下大部分动力都是由后轮输出,这套系统必须配合强大的电脑系统,採用16位元电脑做每秒一百次的计算执行,当侦测到车辆动态改变时,便将0~50%动力分配给前轮使用。而到了R33的世代,Attesa-ETS已经採取主动式LSD的设计,R34更出现Attesa-ETS Pro版,达到前后轴、左右轮的主动式防滑与动力分配的惊人表现,所有设定完全朝向竞技设定。到了2009 GT-R R35推出时Attesa-ETS则具备前后分配比2:98到50:50的差速比,藉由更强大的感知器与电脑计算强化运动性,让新一代的R35 GT-R延续东瀛战神的名号。


四轮传动系统各家风格评优劣对应雪地这种恶劣的溼滑路面2WD绝对无法胜认,因此在多雪气候的地区如北欧、日本北海道等大多会选用4WD的车辆。
五.Toyota All-Trac系统

Toyota的四传系统称为All-Trac,从1986年代起普遍的运用在房车系中,这套四驱系统构成简单,同样是由分动箱开始进行前后动力分配,再由中央传动轴分配到后差速器给后轴两侧轮。早期具备中差锁定功能,主要是用以脱困之用,但是这套系统却因为Cellica GT4的Rallycar而声名大噪,它在越野上的表现确实让许多欧洲车厂为之臣服。

时至今日,Toyota最引起为傲的All-Trac四驱系统除了在顶级Lexus LS460上可以见到外,最为成功的作品非2006年诞生的三代目RAV4莫属。它除了基本的前后轴动力自动分配外,在左右侧轮部份更可以藉由方向盘角度、前后左右四向G值感应进行差速防滑控制,不仅能够调配动力输出,更能做出动力辅助改变,以应付转向过度或是转向不足的修正,功能上与Audi的主动式差速器相当。


四轮传动系统各家风格评优劣日系4WD车辆最具代表性的莫过于Subaru Impreza,由于该车厂相当早就开始投入4WD车款的研发工作,且其下车款的售价也比较亲民,加上厂队在WRC中优异的表现,因此造就出全球各地的Impreza热潮。
六.BMW xDrive系统

BMW的四轮驱动出现得相当早,当时的E30四驱版就已经赫赫有名,但是它最着名的xDrive却是从SUV X5车型开始发展,然后运用到X3以及2006年后的xd与xi 3系列与5系列。xDrive主要是提供40%~60%的差异度于前后轮轴之间,以应付路况所需之用,它被融入在DSC(Dynamic Stability control)动态稳定控制系统中,它以多版离合器进行前后轮轴的力道分配管理,当ABS或者DSC系统得知传动部分有速差或者出现紧急状况时,这套位于变速箱内的xDrive将会被启动。xDrive主要是以电子控制让伺服马达驱动离合器片达到差速比的变化,主要目的还是在于恢复该有的循迹性,以及脱困之用,并不像Audi一般设有运动版的强化弯道性能效果。


四轮传动系统各家风格评优劣GT-R的Attesa-ETS可说是相当强大的系统,这套系统相当特别,虽然GT-R的动力输出已后轮为主,但Attesa-ETS可是随时随地的在进行计算,并持续分配动力到前轮,造就了GT-R优异的操控性能。
七.M.Benz 4Mtaic系统

M.Benz的四传系统4Matic,发展的起源并不像其他车厂是以性能为出发,反而是着重在「传动系统」设计上的进化,4Matic最早出现在1986年的W124车型上。一般房车四传皆以原本变速箱加挂Transfercase分动箱而成,而M.Benz则是将自排变速箱与分动箱合而为一,并且採直列式设计,不仅大幅减轻重量,体积上也节省更多空间。这套系统具备中差锁定的功能,除100%的差速比外,它还有两种模式,第二种是一般情况下前35:后65或者第三种前50:后50的分配比例。此套系统由方向盘角度与ABS的速度感知器判断差速与打滑状态,然后进行限滑控制。如今这套系统也与主动式悬吊结合成为ASC系统的一部分,开始展现性能与安全上的相辅效果。


四轮传动系统各家风格评优劣Toyota Cellica GT4的All-Trac的四轮传动系统其实相当强大,在过去的WRC中取得相当优异的成绩,不过目前该套系统仅使用在旗下高级房车或SUV上,并未使用在性能车款,因此名气不如其他日系品牌来得响亮。
四轮传动系统各家风格评优劣BMW xDrive系统目前搭载于X车系上,虽然BMW开发该xDrive的历史并不长,但套系统在国外许多媒体评比中甚至优于名气响亮的Quattro系统,可见这套系统的强大。

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