四轮驱动车并非万能--了解四驱系统

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只看楼主更多操作 0楼发表于: 2004-12-19

四轮驱动车并非万能--了解四驱系统
四轮驱动车并非万能--了解四驱系统

　　撰文：马大

　　很多人都以为四轮驱动的汽车可在任何地面上跑，想去哪里就去哪里。实际上这是夸大了四驱车的能耐，就算是我的HUMMER，也不敢单独在野外行驶。开过四驱越野车的朋友可能都知道，在恶劣的路面上，汽车差速器使得每一轴只有一个轮可以得到驱动，而且是在不停地打滑。所以四驱车并非万能车，你必须知道四驱系统是怎么一回事。

　　四驱系统分类

　　四轮驱动顾名思义就是汽车四个车轮都能得到驱动力。这样一来，发动机的动力被分配给四个车轮，遇到路况不好才不易出现车轮打滑，汽车的通过能力得到相当大地改善。四驱系统主要分成两大类：半时四驱(Part Time 4WD)和全时四驱(Full Time 4WD)。现时，我们使用的四驱车大多是半时四驱。只要车上有专门的两驱、四驱切换拨杆或按钮，那么，这辆就是使用半时四驱的四驱车。半时四驱是四驱车最常使用的四驱系统，基本型号(一辆四驱车可能有4-6种型号，如Pajero的五种型号的引擎、变速箱和车内饰完全不一样，车价可相差近一倍)的三菱帕杰罗、L300、L400、基本型号的陆地巡洋舰PRADO、LC100、LC70、LC75、美国JEEP、五十铃TROOPER、RODEO、铃木VITARA、JIMNY等都使用半时四驱。

　　半时四驱的使用可分两种状态：一种是两驱，汽车只有两个车轮得到动力，与普通汽车没有区别；另一种则是四驱，此时汽车前后轴以50：50的比例平均分配动力。半时四驱历史悠久，其优点是结构简单、可靠性大，加装自由轮毂(Free Wheel Hub)后更加省油。全时四驱是使汽车四个车轮一直保持有驱动力的四驱系统。若要细分全时四驱系统，可分成固定扭矩分配(前后50：50比例分配)和变扭矩分配(前后动力分配比例可变)两大类。全时四驱也有很长的历史，可靠性更大，但其耗油量较大。

　　两种四驱系统比较

　　半时四驱靠操作分动器实现两驱与四驱的切换。由于分动器内没有中央差速器，所以半时四轮驱动的汽车不能在硬地面(铺装路面)上使用四驱，特别是在弯道上不能顺利转弯。这是因为半时四驱在分动器内没有中央差速器，而无法把前后轴的转速调整所致。汽车转向时，前轮转弯半径比同侧的后轮要大，路程走得多，因此前轮的转速要比后轮快；以至四个车轮走的路线完全不一样，所以半时四驱只可以在车轮打滑时才挂上四驱。一回到摩擦力大的铺装路面应马上改回两驱，不然的话，轮胎、差速器、传动轴、分动器都会损坏。

　　不少半时四驱前轮都可以装上自由轮毂(FREE WHEEL HU

，这是一个很好的手动离合器，在不用四驱时，它可以断开前轮与传动半轴的连接，从而把车轮和左右传动半轴、差速器、传动轴、分动器的摩擦力都减去，达到省油和延长CV JOIN(万向节，constant velocity joint)和分动器齿轮寿命的目的。又可以降低车内噪声，是一个十分好的设计(WARN和ARB都有这产品给SUZUKI、LAND ROVER、HILUX、PRANDO、PAJERO、NISSAN CHEROKEE等半时四驱吉普车使用)。

　　所以驾驶半时四驱车必须小心，其四驱不可以在硬路面(铺装路面)上使用；下雨天也不可以用；有冰或雪地则可以用，而一旦离开冰雪路面应马上改回两驱。

　　全时四驱系统内有三个差速器：除了前后轴各有一个差速器外，在前后驱动轴之间还有一个中央差速器。这使全时四驱避免了半时四驱的固有问题(在硬路面不能用四驱的问题)：汽车在转向时，前后轮的转速差会被中央差速器吸收。所以，全时四驱在硬路面(铺装路面)、下雨时有更可靠的四轮抓着力，比半时四驱优越。但到了冰雪，沼泽地就必须把中央差速器锁上(否则可能无法前进)；回到不滑的硬路(铺装路)，马上要把中央差速器锁解开。

　　有些全时四驱的中央差速器比较先进，一般情况下它可以把汽车动力平分给前后轴。当车轮出现打滑时，它会自动把中央差速器锁上。在第一代Range Rover自动变速车型中就可以找到这种设备，它是大众汽车发明的粘性防滑差速器。此系统同时也常被Audi的四驱车所使用。这种系统在小车上表现很好(类似的限滑差速器在现代的四驱轿车上被广泛使用，可有效提高行驶的安全性等)，但在大四驱车上，它就没有差速器手动锁来得可靠。所以，新一代Range Rover已不再使用这一系统了。

　　另外，有一些四驱车使用看起来像全时四驱的智能四驱系统。这些系统平时是以前驱为主，当前轮打滑时，动力会部分转移后轮，帮助前轮使汽车行驶(可理解为智能的半时四驱)，如本田CRV、HRV等就是使用这种系统(不少平价SUV包括CRV，HRV，凌志RX300丰田RAV4等都可能省去四驱系统而只是前轮驱动，购买时请注意)。这种系统并不可靠，但有新意(一般由前置前驱的轿车系统改进而来)。

　　从大四驱越野车的驱动系统来看，我个人喜欢半时四驱和有手动中央差速锁的全时四驱车，其它的智能四驱系统都是没有必要的。因为，时间证明了半时四驱和全时四驱带中央差速锁是最可靠的四驱系统。无可否认，智能四驱系统十分适合小汽车用。因为一般市民开车并不需要了解驱动结构，只要汽车会走就可以了。全自动是最简单的选择。

　　现在，有的四驱车标榜可以实现半时四驱和全时四驱的切换，我认为这是画蛇添足，只是车商为了增加新意的做法。如美国JEEP中顶级Cherokee、Grand Cherokee Evolution、日本顶级Pajero 3.5GDI等。它们还都有一个共同的缺点，就是不能装上自由轮毂(Free Wheel Hub)，在用两驱时不能真正起到的省油作用。

　　差速器简单说

　　前面已多次谈到差速器，可能有人连差速是什么也不太了解。要知道差速器对汽车来说是相当重要的。你必须对它有个认识，否则很难继续深入探讨。

　　差速器是把两个传动半轴(传动半轴直接连着左右车轮)连起来，通过齿轮组的特殊设计，两半轴(左右车轮)可以实现不同速度旋转，而不会出问题。差速器是1825年由法国人发明的。它是汽车工业发展中十分重要的一环，要是没有差速器，汽车就无法实现顺利地转弯。

　　由于车子在转弯时左右轮转速不一样，内侧车轮转得慢、外侧车轮转得快，驱动轴如何能传递动力而不干扰车轮的正常转速呢？靠的就是差速器，如果没有差速器，汽车在路面上就不能实现转弯(差速器种类及原理，解释起来需要较大篇幅，在此不冗述)。

　　在汽车发明的初期，道路条件很差。所以早在1902年，第一辆四驱车就已经诞生，但由于成本问题，加上CV JOJN万向节还没有达到成熟的地步，所以，四驱车并没有被大量生产。到了第一次世界大战，四驱车的可靠性得到认同，促使军队投入大量资金去制造全轮驱动的汽车。今日，全时四驱已十分流行三差速器的设计，它们可以在硬路(铺装路面)使用四驱系统而不会互相干涉。

　　解决差速器的缺陷

　　差速器的结构精巧，可巧妙地抵消不同车轮间的转速差，但它又有致命的弱点。就是碰到恶劣路面如沙、泥地时，只要一个车轮陷入打滑状态，差速器另一端的车轮会完全丧失动力而一动不动。为解决这个问题，你必须为你的差速器装上LSD防滑差速器或AIRLOCK气动差速锁，把差速器的齿轮组部分完全锁止，使差速作用临时失效。

　　现代不少四驱车都装有差速器锁。在越野时可自动或手动地锁上差速器；如果你的四驱车没有差速器锁，那么，只要自己装上前后差速锁，在越野时可以发挥出真正的四驱本色。如今，有不少车装有ATRC(ACTIVE TRC)、TT4(TORQUE TRACK 4)等牵引力控制系统。当前或后轴轮胎发生空转打滑时，汽车会对空转轮施以制动力。由于差速器的结构使得其驱动力自动转往另外一边的车轮。这看起来很方便，在理论上十分好，但在攀爬高山和沼泽地时这套系统容易出现故障。这个连HUMMER身上的TT4也不例外，有时甚至连刹车系统也同时出现故障。所以我自己的HUMMER也再加上了前后两组ARB AIRLOCK(ARB品牌的手动控制气动差速器锁，这是一种改装用的限滑差速器锁)，手动的差速锁是最可靠的。

　　L.S.D(Limited Slip Differential)限(防)滑差速器有许多种，但适合越野的不多。只有50%，75%和100%的限滑率才适合真正的越野。5%，25%的防滑差速器并不适合真正的越野，最起码应有50%。但50%和75%LSD在硬路U形转弯时会发出一点“滴、滴”声，因为它是用离合器的原理。而100%锁止的Airlock则是所有LSD中最好的一组，它是唯一可完全锁止差速器的装置(回到硬路面又可恢复一般差速器功能)，是通过压缩空气来推动的。奔驰G系原装有三个用油压推动的差速器锁，而LC100、LC90、日产等四驱车也可以加装这种配件，Airlock在四驱车专门店都可以找到。如果你还不能理解为什么要装差速器锁的话，希望我平时玩四驱车曾出现各种车轮离地打滑的状况能帮助你理解这一原理。

　　2H是半时四驱车在硬路面时使用的4H是半时四驱车在沙、泥、雪地时使用的4L是半时四驱车攀爬1：4以上的大斜坡或是更大的拖力和驱动扭力在野地时使用N是被拖时用的或都使用本地的PTO(Power take off，除车轮外其它的动力输出)，如绞盘时才可以用，因为当挂上了N，四个轮都没有动力，但如装有PTO，动力会转向PTO那里4H是全时四驱在马路上用的4HLC是全时四驱碰到有车轮打滑时使用，在沙、泥和雪地一定要把中央差速器锁上4LLC是全时四驱攀爬1：4以上的大坡或需要更大的拖力(拖动3-5吨以上卡车用)和驱动扭矩的情况下使用N和以上一样，全车没有驱动力，引擎离合器、波箱不能把动力传给分动器1、这辆LAND ROVER 110 6×6前悬挂行程用尽了，左轮离地，差速器会把所有动力传去左轮。如果这车没有装上防滑差速器锁，只有用绞盘拖回平地。2、一般前置引擎的越野皮卡在陷入大坑时，用尽悬挂行程后轮会离地。所以，一般LSD和AIRLOCK首先一定是装在后轴。3、一般前置引擎的五门吉普车陷入大坑用尽悬挂行程后也是后轮首先离地。4、这辆PRADO后面装了近150斤的物品，所以可以做到前轮离地。一套好的升高件可以把悬挂行程加大，大大提高越野能力。5、丰田LC80 VX采用前后硬轴，升高改装后会有更出色的悬挂行程，但地面差距过大也同样会造成后轮离地。需要装差速器锁。6、PAJERO的悬挂行程很有限，因为前轮采用独立悬挂设计。7、越轻的吉普，悬挂必须越软，因为车身无法把悬挂押下，所以，没有LSD的四驱车其实只是两驱车。9、奔驰G系吉普虽然采用前后硬轴设计，但也会有用尽悬挂行程的时候。如果把防倾杆拆下可以增加30%的行程，但在高速公路上行驶十分危险，但G的设计师已在G身上加上了前、中、后差速锁。10、这辆美军M38A1小吉普在大碎石破路行驶时前左轮出现明显打滑，如果有了LSD或差速器锁问题马上就解决了。11、大型4×4，6×6卡车也不例外，吨位并不能防止打滑，反而在沼泽地会沉下去，LSD和差速器锁(DIFFLOCK)对大卡车是很重要的。12、这辆PRADO虽然有绞盘帮助爬泥坡，但右前轮用不上力，前LSD或差速器锁同样重要。13、这辆奔驰G系虽然有前、中、后差速器锁，但其街道用的轮胎和原装的悬挂并不十分适合越野。14、这辆牧马人虽然有4.2L引擎，但陷入沙坑内没有差速器锁只有靠绞盘才可以拖出。如果这车装有差速器锁，在下去之前应把后差速器锁锁上。15、在这种小河内驾驶吉普，除了要锁上前、后差速器锁外，还必须有防水装置才可以下去，另外所有无线电设备必须举高。18、这辆LC60在驶入沼泽地前已把前后差速器锁锁上，然后用加力挡(低速挡)，再用一挡冲过去。19、PAJERO加上了后Airlock，越野性能还可以，由于车身比较轻，加上V6引擎，马力还不错。20、除有防撞器、车底保护板、差速锁等装备还是不够的，举升悬挂绞盘，防水装置都是不可少的装备，下次再为大家介绍。21、ARB 100%差速锁，比一般LSD更适应丰田所有的吉普及皮卡，三菱PAJERO、L300、L200、五十铃、日产的大小四驱车、JEEP的牧马人、切诺基系、越野陆虎的DISCOVERY、RANGE ROVER还有HUMMER、道奇、GMC、福特、铃木等。22、23、不要小看这辆手工制1：10 DAF 6×6卡车模型，整个底盘设计和真车一样，有长冲程的悬挂行程，这辆模型成交价达到HK！在香港，这个价钱可以买到一辆使用不到四个月的起亚四驱车！

马大在讲解智能四驱一段很粗造而且比较片面，再转篇详细的。

全时驱动系统简介/差速器和差速锁

差速器

对于现代越野车辆，差速器不可或缺。它是动力传动中的一组齿轮，把从输入轴输入的扭矩分配给两个输出轴，并允许它们以不同的转速旋转。在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器叫做轮间差速器；多轴驱动的车辆，在不同驱动桥之间的差速器叫做轴间差速器。
对于一辆四驱越野车总共可以有三个差速器。从变速器输出的动力首先被传递给轴间差速器；由它把动力经传动轴分配给前后驱动桥；到达驱动桥的动力再由各自的轮间差速器分配到左右半轴。对于全时驱动车辆，上述三个差速器都装备得有，其四个车轮可以以各自不同的转速转动，四个车轮可以按照各自不同的瞬时（相对于地面的）附着力自动获得不同的扭矩分配，于是，即使路况恶劣，车辆仍然可以获得良好的驱动性。而对于大多数非全时四轮驱动越野车，没有装备轴间差速器，须用手动操纵把前后桥锁在一起，以进入四轮驱动状态。此时，前后车桥以相同转速转动，前后轮之间的转速差只能由轮胎在地面的滑转来补偿。

差速锁

在全时驱动技术中这是一个核心的设计问题，对车辆路面行驶性能的表现影响巨大。对于有三个差速器最简单形式的全时驱动系统，因为差速器的等扭矩作用，车辆可能会因为任何一个车轮失去附着力而动弹不得。解决的办法就是用差速器把失去牵引力的那个车轮的半轴锁住，使该车轮对动力分配不再发生影响。因四轮驱动车辆在不良路况行驶的机会较多，差速锁的运用意义重大，当今市场上的全时驱动车辆都采用了不同形式的差速锁。让我们来看看它的演变历程。

差速器演变历程之一：奥迪QUATTRO 奥迪公司首先成功地运用高性能的永久四轮驱动系统------QUATTRO，于1981年在欧洲推出，1983在美国推出（也许在美国说turbo Quattro coupe更为人知，在全球范围内Ur Quattro更为有名）。装备该系统的这些车在汽车拉力赛上取得了巨大的成功，赢得了数届桂冠，使整个感到业界振奋，因为在这之前，四轮驱动与高速行驶性能从未联系在一起。尽管出现于1966年的Jensen FF是装备全时四轮驱动（以及刹车防锁止系统）的第一辆汽车。但在商业运用上那是一次失败。是奥迪公司取得了全时四驱的革命性的突破，改变了公众意识，并被记入史册。在八十年代期间，奥迪公司在其产品中大量运用该系统，并以QUATTRO命名该车系。第一代QUATTRO只是在中间差速器和后轴差速器各安装了一个简单的差速锁，遇到麻烦时其中的一个单独或两个同时作用把汽车从困境中解救出来。当中间差速锁止时，前后桥各有一个车轮滑转，并无驱动力，换句话说，前后桥各自仅有一个车轮驱动车辆。当中间差速和后桥差速均锁止时，仅有一个前轮产生驱动力驱动车辆。这些奥迪车的差速器均为手动操控，这给司机带来了很大的不便，在需要用到差速器的时刻，司机们本就专注于换档和方向的控制。另外，奥迪公司发现许多司机总是忘记解除差速锁在用过之后（这会给差速系统本身带来破坏性的后果）。

差速器演变历程之二：自动锁止差速器于是，四驱差速系统的发展进入了自动锁止差速器时期。首先被引入的是VC（粘性耦合器），其原理是在一个壳体里装入硅油，输入轴和输出轴通过VC壳体里粘性的硅油连接而非机械刚性连接。VC的引入允许输入轴和输出轴之间存在转速差。粘性耦合器有两种根本不同的运用方式：一些制造商使用常规差速器与VC协同使用，此时VC的功能如同一个差速锁，在情况需要时自动作用。三菱EclipseGSX，Subarus手波全驱等车是这种形式。奥迪公司在发展Quattro的时候，也在研究VC，并想出了一个完全不同的使用VC的方法。在这种情况下，VC是作为一个中间差速器来使用，炮制出一个部分时间自动锁止的四轮驱动系统。运用这种形式的车辆基本上是前轮驱动的车，后轮随动滑转，VC吸收了微小的转速差。当前后轮速度差增大到VC对硅油的搅动使得前轮的扭矩开始传到后轮的临界状态时，车辆进入四轮驱动状态。与前者的区别在于该系统是一个自动锁止的部分时间四轮驱动系统。而前者是一个自动锁止的全时四轮驱动系统。

差速器演变历程之三：Torsen差速器接下来出现的是Torsen（Torque Sensitive意思是扭矩感应）差速器，运用于奥迪公司的第二代Quattro系统。在70年代后期奥迪公司发展第一代Quattro系统期间，FF（VC专利权的所有者）曾试图接近该项目但被奥迪公司拒绝。Torsen差速器由美国Gleason公司发明，它具备VC的一切长处而避免了VC的所有缺点。 Torsen差速器是一套由蜗轮和蜗杆组成的纯粹的机械系统，在车轮没有产生滑转的情况下，向两种边输出轴各分配一半的扭矩；在一边车轮产生滑转的情况下，Torsen差速器会向另一边车轮输出更多的扭矩，而不是象传统的差速器那样把滑转的车轮半轴锁止。扭矩分配的比例可高达80/20。由于是全机械装置，Torsen差速器的锁止动作是渐进却快速的，因而平稳，少冲击；而VC的锁止动作是瞬时完成的，由于液体联轴器的粘性作用，锁止动作的发生还有一个轻微的滞后。具有扭矩感应特性的Torsen差速器在车轮产生滑转动作开始之前就能对车轮滑转预先感应，而不是在车轮已经滑转后才开始较正。Porsche在其Carrera 4上也放弃了使用VC，他们觉得VC较不易控制，因为其锁止特性是指数性的而非线性的。更为重要性的是，在没有施加外力的情况下，Torsen差速器在制动时并不锁止，容许速度差异，因而四个驱动轮可以各自以不同的速率独立转动。Torsen差速器只在有外力存在的情况下才会锁止，而VC不论是在加速还是在制动时都进行锁止。Torsen差速器是扭矩感应特性，而VC是旋转感应特性。 VC的旋转感应特性曾给工程师们带来许多麻烦。刹车防抱死系统几乎全靠探测四个车轮的转速差才能正常工作。因而，当变速器强迫四个车轮以相同速率转动时，会严重影响ABS的功能。工程师们想尽办法来解决这个问题。三菱公司在其第一代GSX上采取让ABS延时工作的方式，但后来最终决定对ABS和VC的工作过程进行状态控制，各自在限制性的状态下工作以避免相互干涉。而大众公司只是简单地通过一个附加离合器的作用，在制动踏板被踩下时解除四轮驱动。大多数其它汽车也采用类似的断开四轮驱动的方式。Lancia Delta Integrale，这款非常成功的拉力赛赛车甚至走得更远，在制动踏板被踩下时，它通过发动机电脑控制对功率输出进行一个细微调整以减少VC的拖动！减少VC拖动的最简便的方式是降低耦合器油的粘度。但这也意味着降低了VC的锁止能力。这种方式易于为主要行驶在铺装路的车辆所接受。在VC上作文章的好处在于简单且成本低，并非技术先进因而有吸引力

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