给我抓地力(下)

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  当你开车遭遇到严苛的道路考验,遭遇到转向不足、转向过度和抓地力突变的时候,谁能帮助你脱离困境呢?
  在对比分析了奔驰的4MATIC和奥迪quattro系统各自特点之后,让我们把目光转到德国另外两套极富盛名的四驱系统BMW xDrive系统以及大众4MOTION系统。
  在上期我们提到:奔驰利用对单个车轮的制动来将发动机动力传递到另外一侧轮子上。毫无疑问,这样的设定会浪费能量并给刹车系统带来过大压力。有着如此设定的4MATIC系统注定会有不错的越野表现,可如果在干燥、抓地力极大的沥青路面频繁制动,就不是什么明智之举了。
  作为奔驰长久以来的对手BMW一向以灵敏的操控性和公路行驶性能著称。那BMW是如何保证四驱系统在公路上灵敏、操控灵活的呢?
  
  BMW xDriye四驱系统
  
  从历史数据上看,BMW的xDrive四驱系统要比奔驰的4MATIC诞生得更晚,控制方式也更加精巧。其实,BMW最早的四驱系统一点也不比4MATIC晚。只是当时那套系统名叫ADB-X,与4MATIC不仅同时代诞生而且就连控制方式(通过对车轮制动来实现动力分配)也相同。在结构上,ADB-X和4MATIC也都由前轮、中央和后轮差速器组成,如果有车轮打滑,ABS系统迅速对这个车轮进行制动,将动力传递给尚有抓地力的轮胎。
  随着车速的增高,ADB-X系统的不足(也是4MATIC系统的不足)越来越明显。随后BMW决定彻底放弃这一设计思路,改用电控的多片式离合器来给前、后轮分配动力,xDrive正式诞生。
  xDrive系统的核心就是中央差速器(负责前后轮的动力分配)上加装的多片式离合器。如果没有这个主动限制前后动力分配比例的离合器,中央差速器还会和普通的差速器一样,把动力往阻力较小的一侧(前轴或者后轴)分配。有了这个多片式离合器,四驱系统就可以主动地将压盘压向阻力较大的一端(前轴或者后轴),避免将驱动力浪费在没有抓地力的一端。
  这套多片式离合器由一个液压阀来负责压紧或者松开,从而决定将更多的动力传递到前轮还是后轮。
  需要指出的是,xDrive摒弃了4MATIC那种制动车轮的方式,而是采用将动力强行分配给抓地力较大车轮的途径,因此不存在能量损耗和制动稳定性的问题。xDrive系统的控制命令由车载电脑来发布,因此车载电脑对车辆行驶状况的准确判断,是xDrive发挥最大功效的前提条件。那从哪里能采集到车辆的各种详细行驶信息呢?没错!DSC系统。
  BMW的DSC系统不仅测量每个车轮的转速还记录下了驾驶者的方向盘转角、刹车和油门踏板位置、车辆各个方向的加速度和偏转角度等。有了这些无所不包的状态数据,DSC就可以准确地判断出车辆目前的状态,并且计算出下一刻的状态。下一刻?对,DSC的优秀动态性能经过十几年的锤炼,早也不是ESP失控之后不停补救那样简单。目前的DSC系统可以在车辆失控之前,通过监测数据的异常波动来判断出将来发生的危险,并主动避免危险的发生。
  如何避免呢?如果是普通的后驱BMW,DSC只是降低发动机动力输出,对某个尾部轮胎进行制动来调整车身到驾驶者需要的角度。如果是装备了xDrive的BMW,那DSC的真正潜力才能完全发挥出来。
  由于xDrive共享了DSC系统的详尽车辆状态数据,所以它可以准确地判断出驾驶者是行驶在直道还是弯道,需要加速还是减速等驾驶者的意图。如果出现转向不足的危险,xDrive自动将中央差速器的离合器压向后轮驱动轴,让前轮重新恢复侧向抓地力,从而克服转向不足的缺点;如果是转向过度,就分配更多的动力给前轮,让失去侧向抓地力的后轮空转降下来,重新恢复抓地力。这么看来,xDrive最大的优势就是先于驾驶者发现危险并主动处理危险。驾驶者所感受到的就是车辆平稳、安全地继续行驶很难感觉到xDrive已经成功地帮他化解了一场危机。
  如果xDrive判断出以上操作仍然不能避免车辆失控那它就会将任务转交给Dsc系统,通过降低发动机转速、制动车轮来恢复正常行驶。也就是说,在DSC系统接管车辆之前,xDrive可以灵敏、迅捷地合理分配四个轮胎的驱动力而且这一分配过程是几乎没有能量损耗的。
  此外,为了提供最大的抓地力,xDrive在汽车由静止起动时刻,是将中央差速器的多片式离合器压紧(前后轴紧紧相连),所以不会有任何一个轮胎打滑。而当车辆行驶速度超过一定范围后xDrive又完全变成后驱形式,提供更好的车尾稳定性。
  但是,作为一套电控、液压的系统xDdve不可避免地存在可靠性和成本上的一点劣势。而且,这种通过离合器分配动力的系统没有完全的差速锁止功能,在越野性能上稍有不足。
  
  BMW xDrive
  公路性能:★★★★☆
  越野性能:★★★☆
  安全性能:★★★★☆
  响应速度:★★★★
  可靠性:★★★★
  价格优势:★★☆
  综合评价:★★★★
  
  大众4MOTION:
  
  提起大众的4MOTI0N系统,很多人总喜欢把它和奥迪的quattro系统相比较。事实上,这两种四驱系统虽然同属大众汽车集团(奥迪品牌从属于大众汽车集团),但是它们的设计思想、工作方式和各自特点几乎截然不同,大众和奥迪并没有实现四驱技术的共享。
  追究起来,4MOTION其实也不是大众汽车自己开发而来,而是大众汽车委托瑞典Haldex公司合作开发的四驱方案。与奥迪的quQltro相比,4M0110N体积更小,控制方式更具弹性,尤其适合装配在前置前驱的小型汽车上。
  我们都知道,虽然大众和奥迪都是前置发动机的坚定拥护者,但是由于奥迪品牌的汽车车身尺寸较大,所以很多采用发动机纵向(汽车前进方向)布置的格局,而大众多采用横向布置发动机。对于大众紧凑型的汽车来说,问题产生了:要同时在汽车前轴上方安置发动机和变速器,必然导致变速器不能位于前轴中点处,那还怎么放置中央差速器(用来向前、后轴分配动力)呢?
  如上边示意图所示,4MOTI0N系统从变速器之后引出了一根驱动轴,传递到车辆后轮的差速器处,在后轮差速器之前增加了一个Haldex液压多片式离合器这个Haldex离合器(红色线框标示部分充当中央差速器的作用)正是4MOTION系统的核心所在。
  这个Haldex离合器在输入轴上布置了3片输入轴离合器,间隔分布的是3片输出轴离合器。在液压阀推动下,两组归属不同的离合器片相互挤压并靠摩擦力共同旋 转起来,从而将前轮处传递来的动力分给后轮一部分。具体的分配比例,要由液压阀对离合器片的压力来决定:如果压力为0,那么后轮就完全没有驱动力;随着压力增加后轮逐渐有了驱动力;当压力达到一定程度时候,几乎全部的动力都传递给后轮,前轮反而没有了驱动力。
  Haldex离合器的控制方式也很简单:平时压力阀并不打开,此时汽车是纯粹的前驱,如果前轮开始打滑(驱动力大于抓地力),就把部分的动力传递给后轮,让前轮恢复抓地力,从而避免车辆失控。从这方面看来,4MOTION是一套车辆失控之后被动调节的四驱系统,不能归纳为全时四驱系统。事实上,在停车入库、正常行驶、车辆滑行等大部分情况下,汽车的后轮都不参与驱动任务。准确来说4MOTOION是一套以前驱为主的分时四驱系统。
  由于4MOTION非常适合发动机前置的紧凑型汽车所以就连奥迪TT和A3等紧凑型的轿车,都将4MOTOION应用到自己身上。虽然这两款车的四驱系统仍然被称为quattro,但是却用Haldex离合器替代了quattro系统中的扭矩感应式托森差速器,这也是车和A3的quattro名字后面没有(R)标记的原因。
  受制于4MOTION系统完全依靠液压压力来保证啮合的特点,其公路行驶的灵活性和敏捷性大受限制,但是低廉的成本让这套系统有着广泛的中、低档轿车应用前景。
  
  大众4MOTION
  公路性能:★★
  越野性能:★★
  安全性能:★★★
  响应速度:★☆
  可靠性:★★★☆
  价格优势:★★★★☆
  综合评价:★★★
  
  小结
  
  接连两期内容,为大家介绍了目前德国主流厂商各自不同的四驱系统。这四套系统是目前所有四驱系统的典型代表,其设计思想和控制方式涵盖了所有四驱系统。在这里,让我们以一个小结来结束对汽车四驱系统的介绍与分析。
  奔驰4MATIC:
  安全性高、越野性能突出,公路性能一般。
  综合评价★★★
  奥迪quattro:
  响应迅速,可靠性高,唯一缺点是造价过高。
  综合评价★★★★☆
  BMW xDrive:
  电控系统敏捷,公路操控性能出色越野性能一般。
  综合评价★★★★
  大众4MOTION:
  基本上表现出前驱的特点,响应速度慢成本优势突出。
  综合评价★★★
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