朋友刚买了辆四驱SUV,一天下楼看到车尾的4×4后面被人写上了17,以为是小孩子的恶作剧没当回事就擦了。奇怪的是接连一个月都发生同样的情况,于是他一气之下直接贴了个“17”上去,心想以后就没事了。哪成想第二天早上看到4×4=17后面来了个大大的“√”…
提笔之前突然想起这个笑话,又似乎与本文内容颇有联系,于是就顺手拈来作为导语。犹记得小时候邻居家大叔买了一辆北京Jeep,后备厢旁边赫然标注着4×4字样,也就是打那时起,我才知道汽车原来有两驱四驱之分。
Jeep是目前少有的只做SUV品牌,所以车型细分得必须够乃至密集。论性能,3.5秒破百的大切TrackHawk随便怼(别忘了SRT);论越野,两把机械锁的牧马人怕过谁;真正到老百姓这儿的,在城市级SUV中Jeep也有数款四驱系统。是啊,既然只做SUV,车型丰富不够展示自我,必须四驱系统也丰富才够有范儿。
比如城市级别的四驱SUV通常为分时四驱结构。正常工况行驶时,中央传动轴不传递动力,车辆仅以两个前轮驱动。当遇上某些特殊情况,如前轮转向不足、打滑时,中央多片离合器自动接合,动力可传递到后轴以实现四轮驱动。这种四驱构型的优点是正常行驶时油耗更低,而发生特殊情况时又可充分发挥四驱性能提高行驶安全,所以被广泛应用。
同样属于适时四驱,作为Jeep专利的Active Drive的四驱结构和市面上常见SUV的结构不同。显而易见的是,常位于中央传动轴上的多片离合器被移到了后轴中央。而且在前轴差速器后方串联了一个狗牙式离合器,以及一个可对中央传动轴施加制动力的制动器。
两驱模式下运行示意图(绿色代表静止,红色代表旋转)
两驱模式下行驶时,狗牙式离合器与后桥上的多片离合器均分离,制动器保持中央传动轴静止。无论对两个后从动轮还是发动机来说,都没有必要继续拖着中央传动轴旋转。对于构造简单的分时四驱SUV来说,当两驱模式行驶时,发动机和从动轮不可避免地需要克服中央传动轴以及差速器转动带来的惯量和摩擦力。
将后桥差速器与多片离合器集成在一起
通俗点讲就是,中央传动轴和后桥差速器在不需要工作的时候可保持静止(而普通构型的SUV做不到这一点)。汽车的能量因此不会浪费在这两个不必要的部件上,换句话说就是——省油。据开发这套四驱系统的工程师介绍,在相同测试条件下与普通构型的SUV相比,应用Active Drive系统的车辆可节省3~4%的油耗,换算过来即每百公里0.3升油左右。
前桥分离装置总成(Power transfer unit)
两驱变四驱的过程也很独特。首先松开制动器,然后结合后桥上的多片离合器,此时中央传动轴被两个后从动轮带动,当其转速恰好等于(注意是恰好!)前桥中央差速器输出轴的转速时,前桥上的狗牙离合器瞬间结合,动力无间断地输送向后轮,整个过程仅耗时0.2秒。
听上去,以及开起来的感觉上都很美好,但实现这美好的背后却并非易事。第一个难点是控制多片离合器的结合速度及结合品质;第二个难点是如何精准计算两个轴的转速,并确保结合套的执行速度足够快以避免打齿。
为了解决第一个问题,想到了用响应速度更快的伺服电机来控制多片离合器结合。与目前市面上常见的电磁式控制机构相比,伺服电机的动作时间更短,且不容易受外界环境的干扰。另一方面,多亏了狗牙离合器此时处于分离状态,传动轴和发动机之间并无连接,因此也就避免了多片离合器在结合时对发动机产生冲击。
第二个问题从理论上讲,在两个轴转速相等的一瞬间实现结合,可直接跳过离合器结合过程中最让人头疼的“惯性相”阶段。“惯性相”是指两个轴转速同步的过程,此过程中产生的冲击最强烈。Jeep通过传感器以及不断优化调整后的控制软件实现对两个轴之间的“无缝对接”,而这整个过程在驾驶舱中是完全感受不到的。
什么是分时四驱的判断逻辑?其实,就是什么时候两驱切四驱,四驱退两驱的决策问题。大多数情况下,我们只关心这辆车是分时四驱还是全时四驱,却很少关注它的判断逻辑。事实上,判断逻辑的优异很大程度上影响着四驱系统的可靠性、脱困性以及车辆的安全性。一套好的逻辑应覆盖尽可能多应用场景,如此才可以增加四驱系统的实用性。
最常见的判断依据有轮胎的滑移率,车辆横摆角速度,以及前后轴转速差。而大多数分时四驱车辆的判断依据也就仅限于这些。尽管说相应的判断逻辑可以满足四驱系统的基本工作任务,但仍然有不少潜在的工况没有被考虑周全。相比之下,Jeep的四驱切换判断逻辑几乎覆盖了所有可能遇到的工况。
当雨刮器工作的时候,系统会读取雨刮器信息,判断此时道路湿滑,启动四驱;当外界气温低于2度时,系统读取温度计信息,判断此时道路可能结冰,启动四驱;当坡度超过一定值时,系统读取平衡仪信息,判断此时后轮需要动力,启动四驱……总共有17种工况可以触发四驱系统工作。
当然对于一辆主攻城市道路和家庭用途的车型来说,还需要找到产品性能和售价之间的平衡才能争取到更多的市场份额。不久前上市的新款指南者首次将四驱版车型的售价拉低到了20万以下,1.4T加9AT还外加Active Drive四驱系统。
凤凰网汽车公众号
搜索:autoifeng
官方微博
@ 凤凰网汽车
手机应用
凤凰网汽车&凤凰好车