別被名字搞懵了!4WD與AWD系統(tǒng)對比分析
【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】中國消費(fèi)者似乎對SUV車型情有獨(dú)鐘,近幾年的汽車銷量排行榜上,SUV車型已逐漸擁有了自己的一席之地。而現(xiàn)在的SUV,很多都以“四輪驅(qū)動”或“全輪驅(qū)動”作為賣點(diǎn)。那么這所謂的“四驅(qū)”和“全驅(qū)”,分別是什么,究竟有什么不同呢?
很多朋友都會犯迷糊:我的車一共就四個(gè)輪子,這“全輪驅(qū)動”和“四輪驅(qū)動”豈不是一個(gè)意思?在這一問題上,包括很多汽車銷售都沒有搞清楚。那么我們就來好好說說,它們究竟有什么區(qū)別。四驅(qū)的全稱為四輪驅(qū)動或4×4(4WD),原名4-Wheel Drive,全驅(qū)的全稱為全輪驅(qū)動(AWD),原名All-Wheel Drive。
從名字上乍一看好像沒有什么區(qū)別,都是四驅(qū)系統(tǒng)的流派。于是為了更好的區(qū)分開它們,人們給它們從功能和使用方式上重新命名為“分時(shí)四輪驅(qū)動”和“全時(shí)四輪驅(qū)動”、這樣一來,似乎就好理解一些了,沒錯(cuò),它們最大的區(qū)別就在這里。
無論是4WD還是AWD,它們的作用都是將發(fā)動機(jī)輸出的動力先輸入到一個(gè)中間的動力分配裝置上面,然后經(jīng)過這個(gè)裝置將動力分配到車輛的前后橋來驅(qū)動車輛,而這兩套四驅(qū)系統(tǒng)最大的區(qū)別就在這個(gè)分配裝置上,4WD車型上面則要簡單粗暴一點(diǎn),為機(jī)械式的分動箱,大部分為齒輪或鏈條傳動,而AWD車型上搭載的是中央差速器或變速驅(qū)動橋。下面我們就來分別說說它們的具體區(qū)別。
4WD四驅(qū)系統(tǒng)常被搭載于那些大型硬派越野車上,它有另一個(gè)名字,叫做“分時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)”。顧名思義,所謂“分時(shí)”就是四驅(qū)系統(tǒng)只會在駕駛者想要讓它介入工作的時(shí)候才開啟。在正常路況下,4WD系統(tǒng)只將發(fā)動機(jī)的動力流傳遞到后橋上,只有后輪作為驅(qū)動輪驅(qū)動車輛前進(jìn),所以此時(shí)這臺車和一臺后驅(qū)車并沒有什么區(qū)別。
但當(dāng)車輛行駛進(jìn)入路況不好的地段需要四驅(qū)系統(tǒng)來介入時(shí),駕駛員可以通過按動電控開關(guān)或手動推拉撥桿,以掛載分動箱的方式來分配動力到前后橋,一旦分動箱被掛載,發(fā)動機(jī)的動力即可以50:50的比例傳遞到前后橋上去,讓前后橋同時(shí)獲得動力驅(qū)動車輛前進(jìn)。
但由于分動箱的機(jī)械固有屬性,它并沒有辦法改變速比,也就是說無論什么情況,它的傳動比都是50:50,無法改變。但是,在車輛轉(zhuǎn)向的過程中,因?yàn)榍昂髽?a class="cmsLink" target="_blank">傳動軸之間會產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差,所以必須通過其中某一個(gè)輪子的打滑來實(shí)現(xiàn)“泄載”,這樣就會帶來一個(gè)4WD系統(tǒng)的先天性缺陷:車輛只能趨向于直線行駛,四驅(qū)模式無法在附著力良好的路面上使用。聽上去好像很難懂,我們舉個(gè)例子來說明一下。
試想:如果一臺車在一條完全平坦的大馬路上直線行駛,那么它的四個(gè)車輪轉(zhuǎn)速將一直保持一致;突然,這臺車右前輪壓上了一塊凸起,如果我們把左右輪壓過的路面分別簡化變成一條線,然后化曲為直,很明顯就會發(fā)現(xiàn),在同一時(shí)間內(nèi),右前輪走過的距離要比左前輪更多,也就是說右前輪的轉(zhuǎn)速要比左前輪更快,這就產(chǎn)生了左右輪的轉(zhuǎn)速差。
再來試想:這臺車在一條平坦的環(huán)島路面上逆時(shí)針行駛,由于車體寬度的存在,右側(cè)車輪要比左側(cè)車輪距離環(huán)島圓心更遠(yuǎn),因此右側(cè)車輪的線速度更大,轉(zhuǎn)速自然要比左側(cè)車輪高,于是左右輪的轉(zhuǎn)速差也會產(chǎn)生;生活中我們有時(shí)候會看見一臺車軋過水坑拐彎后在地面上留下的車轍,并不是兩條,而是四條,并且更靠彎心內(nèi)側(cè)的那一條永遠(yuǎn)是相對應(yīng)左右側(cè)的后輪所留下的痕跡,而車輛的軸距越長,同側(cè)前后輪車轍間的距離就越明顯。于是我們就可以得出,在轉(zhuǎn)彎時(shí),后輪駛過的距離要比前輪短,換句話說,前輪的轉(zhuǎn)速要比后輪更高,這樣前后輪的轉(zhuǎn)速差也就產(chǎn)生了。
在現(xiàn)實(shí)生活中,我們但凡行駛在路面上,就不可能一馬平川。分動箱只能機(jī)械地按低比率進(jìn)行動力傳遞,但如果遇到上述情況,勢必會引起前后橋之間轉(zhuǎn)速的干涉,即便是前后橋上裝有差速器,也只能消除左右輪轉(zhuǎn)速差,卻不能消除前后橋之間的轉(zhuǎn)速差,所以這也是為什么必須通過其中某一個(gè)輪子的打滑來實(shí)現(xiàn)“泄載”,將多余的轉(zhuǎn)速完全釋放掉才能實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)彎。這在實(shí)際行駛的過程中是非常危險(xiǎn)的,尤其是下雨天路面濕滑時(shí),一旦有一個(gè)車輪打滑,整臺車距離失控就已經(jīng)不遠(yuǎn)了。
這一點(diǎn)筆者親身經(jīng)歷過,去年和四川幾個(gè)朋友們連夜驅(qū)車趕往聯(lián)絡(luò)地時(shí),突降大暴雨。因?yàn)樯铰范盖?,每過一個(gè)彎車輛都會甩一下尾巴,朋友一心只覺得打開四驅(qū)后抓地力會更強(qiáng),于是在下山的路上常開“4H”擋,但在一個(gè)急彎處車輛完全失控沿直線方向飛出路面,好在是山體一側(cè),否則后果不堪設(shè)想。另一方面,就算車輛不打滑,因?yàn)檗D(zhuǎn)速差的緣故,也會加劇分動箱等傳動機(jī)構(gòu)的過度磨損和異響,嚴(yán)重時(shí)會直接導(dǎo)致分動箱內(nèi)部零件受損而報(bào)廢。
因?yàn)椴徽_的使用所造成的后果實(shí)在過于嚴(yán)重,所以在這里不得不說一下這套系統(tǒng)使用時(shí)的誤區(qū),用一臺帶有手動分動箱,帶有“2H、4H、4L”檔位的普通4×4車型舉例。這里的“H”和“L”的意思是“HIGH”(高速)和“LOW”(低速)的意思,即三個(gè)檔位分別為高速兩驅(qū)、高速四驅(qū)和低速四驅(qū)。當(dāng)車輛正常行駛在鋪裝路面上如柏油路、水泥路時(shí),因?yàn)樯厦嫣岬降谋锥耍约安恍枰敲磸?qiáng)大的抓地力,只需要開啟2H檔位即可,否則會因磨損或打滑造成機(jī)械故障或車輛失控。
同時(shí)為了確保駕駛員不會因?yàn)轳R虎大意掛錯(cuò)了檔位,廠家還會再上一把鎖,即“輪芯鎖”。這東西名字很多,軸頭鎖/輪邊鎖/自由輪轂等一堆稱呼,實(shí)際上全是指的一個(gè)東西。如果駕駛員在鋪裝路面上誤掛四驅(qū)擋卻不下車將兩側(cè)前軸上面的輪芯鎖鎖止把車輪和車軸連成一體,則兩個(gè)前輪依舊是可以相對前軸自由轉(zhuǎn)動的從動輪,駕駛時(shí)即使開啟四驅(qū)模式,開起來也依舊是僅有后輪驅(qū)動。
再就是4H和4L的用法,很多朋友包括我的那位同事都錯(cuò)誤的認(rèn)為,這“高速四驅(qū)”不就是用在車輛高速行駛時(shí)候的四驅(qū)模式嗎?這一點(diǎn)大錯(cuò)特錯(cuò)!所謂高速低速,只是一個(gè)相對的稱呼,這里的“高速”并不是“高速公路”里面高速的意思,而是相對于“低速模式”來說的高速。
當(dāng)車輛深陷泥潭或者行駛在嚴(yán)重崎嶇不平的山路上時(shí),車輛并沒有速度上的需求,反而需要的是更大的扭矩。只有扭矩更大,這車才越“有勁”,車輛的脫困能力和越野通過性才就越強(qiáng)。當(dāng)1擋時(shí)如果扭矩還不夠大,不足以滿足車輛的脫困或者通過需要,那么這時(shí)就可以掛在4L上,作用相當(dāng)于“0.5擋”,讓傳動比在1擋之下,通過降速起到增扭的效果,增強(qiáng)脫困能力。如同騎變速車爬山,將齒輪換成前小后大(直徑大?。┖螅m然人踩踏的頻率更快了,但爬起坡來卻更加省勁,這個(gè)道理是一樣的。
當(dāng)?shù)缆废鄬ζ教箾]有那么難走但同時(shí)車速又不快時(shí),比如沙灘,泥地,雪地等路況,相對于4L的超低速,駕駛者應(yīng)掛入4H檔位,這時(shí)并不需要太大扭矩,只需保證車輛有一定的速度,同時(shí)比普通道路越野通過性更強(qiáng)就可以了。
那么有人會問這種情況下掛4H不也是會加劇磨損嗎?其實(shí)并不會,在這種路面上,輪胎的附著力往往會很低,并且車速也不會太快,最多能跑到40km/h就已經(jīng)很不錯(cuò)了,即使車輪打滑也不會導(dǎo)致車輛出現(xiàn)失控的情況,并且車輪通過低附著力的路面打滑泄載時(shí)比起柏油路會更容易,所以無需擔(dān)心。但真正想要高速行駛,請務(wù)必切換回2H檔位!
綜合上述原因,搭載分動箱的4WD系統(tǒng)車型,往往都是那些大型硬派越野車或特種功能性用車。但對于一些懶癌晚期或駕駛技術(shù)沒有那么爐火純青的新手們來說,往往會覺得這樣做非常麻煩,尤其是看到檔桿旁邊還有一個(gè)撥桿時(shí)頭都快炸了,這時(shí)AWD或許會成為他們最好的選擇,下面我們就來說說AWD系統(tǒng)。
很多熟悉奧迪的朋友們或許對這套系統(tǒng)非常熟悉,沒錯(cuò),奧迪在汽車行業(yè)內(nèi)鼎鼎大名的quattro系統(tǒng)一直飽受車迷們的青睞,而奧迪也一直對這套系統(tǒng)引以為豪,車上貼著的專屬Logo就是它最好的身份證。
所謂全時(shí)四驅(qū),就是這套四驅(qū)系統(tǒng)全天候、無時(shí)無刻不處在四驅(qū)工作狀態(tài)之中。而它與4WD車型的最大區(qū)別就是將原先分動箱的位置換成了中央差速器,彌補(bǔ)分動箱不夠智能的缺陷,代替人工的換擋操作,來平衡前后橋的轉(zhuǎn)速差,所以4WD的缺點(diǎn)就是AWD的優(yōu)勢。由于代替了人工操作,所以中央差速器需要能夠自己“思考”并獨(dú)立進(jìn)行相關(guān)操作調(diào)整動力分配到前后橋的比例,因此中央差速器的應(yīng)用離不開電腦控制和各種傳感器的使用。
現(xiàn)在我們在市面上能見到的那些帶有AWD系統(tǒng)的車型,它所使用的中央差速器全部為機(jī)電一體化設(shè)計(jì),可以根據(jù)路況變化,通過各個(gè)地方傳感器傳輸回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,最終以最合理的比例進(jìn)行前后橋的動力分配,這一切都由行車電腦獨(dú)立思考完成,司機(jī)無需進(jìn)行干涉,只需要負(fù)責(zé)油門剎車就可以了。
講到這里很多朋友會覺得這套系統(tǒng)很高級,并大喊真香,實(shí)則不然。我們常說一個(gè)人聰明與否,并不是看他的外貌,而是看他的腦袋瓜靈不靈光,汽車也是一樣的。如果這套系統(tǒng)的“大腦”,也就是電腦沒有那么聰明,邏輯沒有那么先進(jìn)智能,中央差速器又不那么好用,那么它還不如那套4WD系統(tǒng)好使。所以在這里不得不提一嘴,4WD也好,AWD也好,不過是四驅(qū)系統(tǒng)家族中的兩個(gè)流派,并不能說AWD一定就要比4WD好用,AWD只不過是把操縱權(quán)轉(zhuǎn)交到電腦手里,如果這個(gè)電腦還沒有人腦反應(yīng)迅速,4WD依舊可以把AWD摁在地上摩擦。
在工作時(shí),AWD系統(tǒng)和4WD系統(tǒng)一樣,在一般的路況下,系統(tǒng)會將大部分的動力分配到后輪,減少延長傳動鏈帶來的傳動損失以獲得最大的燃油經(jīng)濟(jì)性,但是當(dāng)路況發(fā)生變化時(shí),比如雨雪天氣的時(shí)候,系統(tǒng)就會檢測并隨時(shí)適應(yīng)變化的路況,并在四個(gè)車輪之間隨時(shí)變化著分配牽引力,所以搭載AWD系統(tǒng)的車型可以時(shí)刻都保持著最佳的抓地力,只要輪胎抓得住地面,打滑的現(xiàn)象就可以減少甚至完全杜絕。
同時(shí)如果我們在市區(qū)內(nèi)行駛時(shí)遇到一些路面濕滑的情況,4WD車型因?yàn)樘幱?H模式下,和后驅(qū)車是一致的,所以可能會出現(xiàn)甩尾的情況;而普通的前驅(qū)車因?yàn)檐囶^過重可能會轉(zhuǎn)向不足,這時(shí)AWD的優(yōu)勢也會得以體現(xiàn),當(dāng)電腦檢測到上述兩種情況時(shí),牽引力分配會立即變化,從一而終保證車輛的抓地力。所以相比較這種路況時(shí)刻發(fā)生變化的處理能力和應(yīng)變能力,比起只能手動操作的4WD,AWD的優(yōu)勢將更加突出。
AWD系統(tǒng)除了行車電腦程序每個(gè)廠家都不同外,所搭載的中央差速器也是多種多樣。得益于它的存在,AWD的適應(yīng)能力才如此強(qiáng)悍。按動作原理分類,市面上常見的AWD車型所搭載的中央差速器不外乎三種:開放式中央差速器、中央限滑差速器、強(qiáng)制鎖止式中央差速器,下面我們分別來講解一下。
1、開放式(標(biāo)準(zhǔn))中央差速器
這種結(jié)構(gòu)的差速器是結(jié)構(gòu)最為簡單的一種普通差速器,它的工作原理和我們前后橋上普通的開放式差速器一樣,是一種完全對車輪沒有限制的差速器。什么意思呢?舉個(gè)例子,大家都知道水往低處流的道理,動力流也是,它總會順著阻力最小的地方被釋放掉。
開放式差速器把這個(gè)特點(diǎn)運(yùn)用的淋漓盡致,它會讓阻力更小的車輪獲得更多的動力,也就是說,如果前橋或者后橋整體掉進(jìn)了泥潭,那么這種差速器會把動力幾乎毫無保留地輸送到泥潭中的車橋上,導(dǎo)致本身就打滑的車輪依舊不停空轉(zhuǎn),而還有抓地力的車橋上的車輪卻幾乎動彈不得,最終導(dǎo)致車輛越刨越深,直到無法自拔。
針對這種問題,人們想到了一個(gè)最簡單粗暴的辦法:人為的把打滑的車輪設(shè)置阻力甚至逼停,讓其成為更大阻力的車輪,強(qiáng)迫動力流分配到其他車輪上去,而這種設(shè)置阻力的方式就是單獨(dú)對某個(gè)打滑的車輪進(jìn)行制動,也就是獨(dú)立剎車。因此,很多搭載這種差速器的車型會聯(lián)動ABS系統(tǒng),在某個(gè)車輪打滑的時(shí)候?qū)ζ涫┘又苿恿ο?a class="cmsLink" target="_blank">制動力分配,讓更多的動力傳遞到有效的車輪上去,從而“騙過”差速器,最終使車輛脫困。
但是它的弊端也很明顯,一來確實(shí)費(fèi)剎車片,如果經(jīng)常行駛在路況不好的地方會導(dǎo)致獨(dú)立剎車頻繁啟動剎車片磨損不均勻,那么在高速行駛進(jìn)行制動的時(shí)候就會造成車輛跑偏或剎車抖動、異響。二來對于本身就儲備動力不強(qiáng)的一些車來說,故意將這個(gè)輪子剎慢或剎停反倒成了一個(gè)累贅,好比一個(gè)四足動物不僅少了一條腿,還要帶著這條腿在地上拖行,雖然比越刨越深的情況好,但對于車輛的脫困來說起到的幫助作用并不會太大。三來,如果四個(gè)輪子完全都陷入泥漿,那使用這種差速器的車輛基本等于“放棄治療”,本身制動系統(tǒng)在泥漿中的作用就大打折扣,四個(gè)輪子都打滑空轉(zhuǎn)時(shí)電腦就會完全不知道該為哪個(gè)輪子施加制動力,最終導(dǎo)致制動系統(tǒng)失效,脫困也將變成一件可望而不可即的事情。
2、中央限滑差速器
雖然開放式差速器有著這樣或那樣的弊端,但是由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉,對于日常行駛在普通道路上,偶爾走走爛路的家用車來說是一種比較好的選擇。而對于越野通過性或速度有要求的朋友們來說,采用制動的方式避免持續(xù)打滑會嚴(yán)重干涉行車,所以這種差速器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求的,因此仿照前后橋上LSD的樣式,人們開發(fā)出了中央限滑式差速器(LSCD)。這種差速器就是為了解決開放式差速器的缺點(diǎn)而生的,它允許前后橋具有一定范圍的轉(zhuǎn)速差,但一旦這個(gè)差值超過許可值,以扭力感應(yīng)式差速器為例,由于轉(zhuǎn)速差超過范圍,錐齒輪就會產(chǎn)生過量的力矩。
在力矩的作用下,傳動半軸會小幅度前后橫移,同時(shí)推動差速器的離合器片進(jìn)行鎖止,此時(shí)的前后橋等同于被一根剛性軸連接在一起。不考慮前后橋上差速器的作用,這四個(gè)車輪將始終保持轉(zhuǎn)速一致,同時(shí)平均分配發(fā)動機(jī)傳來的動力流,這樣就可以在ABS系統(tǒng)不介入的情況下用另一種方式阻止車輪打滑,最大程度的利用自身動力使車輛脫困。另外還有其他種類的中央限滑差速器,在這里就不一一例舉了,雖然工作方式各有千秋,但目的都是一樣的。
3、強(qiáng)制鎖止式中央差速器
這種差速器模仿了4WD系統(tǒng)中分動箱的部分功能,同時(shí)又結(jié)合了部分AWD系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),聽上去很高大上,但實(shí)際上是一個(gè)比分動箱的應(yīng)用思路更加簡單暴力的一種設(shè)計(jì):
我這車沒有中央差速器!
那我就加個(gè)普通的開放式中央差速器!
但是鎖不住總打滑怎么辦?
我手動給你鎖住不就好了嘛!
是的,強(qiáng)制鎖止式中央差速器就是這樣,它的操作方式和4WD系統(tǒng)基本一致,唯一不同的是它只有“開”和“關(guān)”兩個(gè)檔位。當(dāng)正常行駛時(shí),它和搭載開放式差速器的車型沒有區(qū)別,但是一旦被困住,駕駛員可以通過手動打開鎖止開關(guān),將前后兩個(gè)傳動半軸移動,通過上面的花鍵軸和牙嵌的強(qiáng)制結(jié)合,把傳動軸鎖成一體。這樣一來,動力流將直接越過差速器,通過傳動軸傳遞到每個(gè)車輪上,而此時(shí)被鎖住的差速器作用和4WD系統(tǒng)上的分動箱功能就一樣了。
如此來看,雖然4WD和AWD系統(tǒng)在名字上看好像是一個(gè)東西,但實(shí)際上卻有著天壤之別。4WD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,傳動可靠,剛硬耐用,人為的干預(yù)性更強(qiáng),考驗(yàn)駕駛技術(shù),直截了當(dāng)?shù)姆峙鋭恿Γ虼烁m合用于那些硬派越野車或特種車上,但由于其只趨向于跑直線的特點(diǎn)令高速行駛具有一定的危險(xiǎn)性,以及對駕駛者的判斷能力有一定要求等原因,4WD系統(tǒng)也有著它自己的不足。
AWD系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng),更現(xiàn)代化、更智能,能時(shí)刻改變動力分配保持最大抓地力,減少駕駛員的負(fù)擔(dān),因此常被用于家用轎車或一些通過性較強(qiáng)的SUV車型上。但由于集成了過多的電子化設(shè)備,以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜過于精密的特點(diǎn),因此不適用于在路況過于惡劣的條件下行駛。
因?yàn)樯鲜鲈?,網(wǎng)上有不少朋友各占一方,要么說4WD好,要么說AWD好,其實(shí)蘿卜青菜,各有所愛。世界上沒有絕對完美的事物,無論是4WD還是AWD,它們都各有優(yōu)劣,沒有絕對的好與壞,根據(jù)自己的實(shí)際使用情況來選擇,適合自己的才是最好的,不是嗎?(圖/文:太平洋汽車網(wǎng) 解雨彥)
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