奔馳、寶馬、奧迪、大眾四驅(qū)系統(tǒng)大比拼
奔馳、寶馬、奧迪和大眾這幾家德國(guó)頂尖的汽車制造商在四驅(qū)技術(shù)都有著各自的看家本領(lǐng)。在國(guó)內(nèi)，人們對(duì)奧迪的QUATTRO四驅(qū)技術(shù)可能早就耳熟能詳。奧迪官方也把QUATTRO四驅(qū)作為奧迪的一個(gè)很獨(dú)特的技術(shù)亮點(diǎn)。但同是德國(guó)血統(tǒng)的奔馳4MATIC，大眾4MOTION，寶馬Xdrive就鮮為人知了。事實(shí)上，這些四驅(qū)都跟QUATTRO一樣，是經(jīng)過了幾代的演變才變得成熟起來的。
『軍用吉普』
● 說在前面：為什么需要四驅(qū)技術(shù)？
要了解這些復(fù)雜的四驅(qū)技術(shù)特性，以及性能上的優(yōu)劣，首先還得來簡(jiǎn)單的了解一下四輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)展史。四輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要分為越野四驅(qū)和公路四驅(qū)。越野四驅(qū)最早時(shí)從戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)展出來的。
二戰(zhàn)美軍為了加強(qiáng)前線步兵和指揮官作戰(zhàn)的機(jī)動(dòng)性，開發(fā)了一款輕便的四輪驅(qū)動(dòng)小車吉普威利斯。它采用的是分時(shí)四驅(qū)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在當(dāng)時(shí)幾乎還沒有全時(shí)四驅(qū)的設(shè)計(jì)理念。
之所以不能把動(dòng)力固定的以剛性的傳動(dòng)軸分配給前后輪時(shí)因?yàn)槠囋谵D(zhuǎn)彎時(shí)，四個(gè)車輪所運(yùn)動(dòng)的軌跡各不一樣，轉(zhuǎn)彎圓弧的半徑也都不相同。所以要想把動(dòng)力剛性的分配給前后車輪就必須讓前后車輪保持完全相同的轉(zhuǎn)速，這在直線行駛時(shí)并沒有什么壞處，相反還能提高輪胎的有效抓地，但在轉(zhuǎn)彎時(shí)問題就出來了。
『過彎弧線各輪不同』
由于每個(gè)車輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)所壓過的弧線不一樣就意味著每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速都不能一樣。如果剛性的把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過傳動(dòng)軸分配給前后車輪的話，那么每個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速都只能完全相同那么在轉(zhuǎn)向時(shí)，前后車輪就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)向干涉，如果是干燥路面就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)力讓車不能前進(jìn)，這就是我們常說的轉(zhuǎn)向制動(dòng)。當(dāng)然，不光是前后車橋有轉(zhuǎn)速差，從圖上看左右車輪也存在轉(zhuǎn)速差。
我們知道在汽車的驅(qū)動(dòng)橋上都裝有差速器。差速器的作用就是能夠調(diào)節(jié)左右車輪的轉(zhuǎn)速差來適應(yīng)不同的轉(zhuǎn)向軌跡。普通的這種差速器由于沒有任何差動(dòng)限制，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力被差速器自動(dòng)的分配給受阻力較小一側(cè)的車輪，所以這種叫做開放式差速器。幾乎所有兩輪驅(qū)動(dòng)的汽車上都裝有這種差速器。
那么，如果一臺(tái)汽車是由四個(gè)車輪驅(qū)動(dòng)的，那么我們不難想象，如果要?jiǎng)傂缘匕凑?0：50給前后驅(qū)動(dòng)橋分配動(dòng)力，那么就不能長(zhǎng)時(shí)間處于四輪驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，在高摩擦系數(shù)路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)則必去切換回兩輪驅(qū)動(dòng)。如果要全天候確保能夠讓四個(gè)車輪都能獲得動(dòng)力，那我們就需要一個(gè)中央差速器來給前后驅(qū)動(dòng)橋分配動(dòng)力，就像兩輪驅(qū)動(dòng)汽車的開放式差速器一樣。
當(dāng)然除了中央差速器為前后橋分配動(dòng)力外，還需要前/后兩個(gè)差速器給左右車輪分配動(dòng)力，這就是全時(shí)四驅(qū)的雛形。但裝配了三個(gè)開放式差速器的四輪驅(qū)動(dòng)對(duì)于越野和提高通過性來說時(shí)毫無(wú)意義的。我們知道，開放式差速器的功能時(shí)把發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力分配給受阻力小的車輪，如果一臺(tái)車上使用了三個(gè)開放式差速器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速差的話，那么如果有一個(gè)車輪受阻力最小，動(dòng)力就會(huì)100%的傳遞給這個(gè)車輪。
這種情況在越野和通過惡劣路面的時(shí)候是很常見的。因?yàn)槠囋谕ㄟ^惡劣路面時(shí)，很容易出現(xiàn)一個(gè)車輪離地，或者陷入泥潭打滑的情況，那么如果裝用了三個(gè)前，中，后開放式差速器的全時(shí)四驅(qū)車，遇到這種情況就無(wú)法獲得牽引力繼續(xù)前進(jìn)了。
因此這種四驅(qū)是毫無(wú)意義的。作為像吉普威利斯那樣的分時(shí)四驅(qū)來說，由于前后車橋是被剛性分配動(dòng)力的，在任何情況下都是前后各一半（50：50）的分配比例，所以即便前輪打滑，還有后輪能提供動(dòng)力。而對(duì)于裝了三個(gè)開放式差速器的全時(shí)四驅(qū)來說，就只能通過別的辦法來解決這個(gè)問題了。
『差動(dòng)限制器』
差動(dòng)限制器就是這樣誕生的。我們知道既然開放式差速器的特性是將動(dòng)力傳給受阻力較小一方的車輪，那么如果我們給打滑的車輪制造一個(gè)阻力讓它不能轉(zhuǎn)動(dòng)，那么動(dòng)力自然就能傳遞給沒有打滑（仍然有抓地力）的車輪了，從而擺脫拋錨的困境；當(dāng)然，還有一種方案就是像分時(shí)四驅(qū)那樣，一旦有車輪打滑，我們直接跨過差速器，把前后傳動(dòng)軸剛性的連接起來（鎖死），那么動(dòng)力將為完全按照50：50的比例來分配，那么沒有打滑的車輪也能獲得一部分動(dòng)力從而擺脫打滑的困境。
這兩種差動(dòng)限制就是現(xiàn)在最常用的四驅(qū)技術(shù)，對(duì)于全時(shí)四驅(qū)來說，決定四輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)性能好壞的關(guān)鍵，在很大程度上往往就取決于差動(dòng)限制方式的設(shè)計(jì)好壞。作為全球幾個(gè)知名汽車生產(chǎn)廠商，對(duì)于四輪驅(qū)動(dòng)的理解也不一樣，有著各自的獨(dú)特設(shè)計(jì)。下面讓我們來看一看這些方式有哪些不同。
● 奔馳4MATIC:
『裝備4Matic的奔馳S級(jí)轎車』
奔馳把它旗下的四輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)命名為4MATIC。這套系統(tǒng)最早只在奔馳的專業(yè)越野車G級(jí)上被采用，當(dāng)然，當(dāng)時(shí)的G級(jí)完全時(shí)為了通過性的才去考慮配置四驅(qū)系統(tǒng)的，而當(dāng)時(shí)的奔馳4MATIC與現(xiàn)在亦有很大的差別。
上世紀(jì)八十年代的奔馳G級(jí)上并沒有引入現(xiàn)在流行的全時(shí)四驅(qū)的概念，而是早期的分時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)。但這套分時(shí)四驅(qū)并不是像吉普威利斯那樣依靠駕駛員的操作進(jìn)行切換的。而是采用了濕式多片離合器來控制前橋動(dòng)力的通斷。
當(dāng)汽車正常行駛時(shí)，實(shí)際上僅是采用后輪驅(qū)動(dòng)的，因?yàn)榇藭r(shí)中央耦合器在電腦的控制下是保持?jǐn)嚅_的，動(dòng)力100%地傳遞給了后輪。當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，電腦會(huì)通過轉(zhuǎn)角傳感器測(cè)得一個(gè)轉(zhuǎn)向角度，然后通過這個(gè)轉(zhuǎn)向角度計(jì)算出一個(gè)前后車輪的理論轉(zhuǎn)速。
如果后輪的轉(zhuǎn)速與前輪的轉(zhuǎn)速相匹配（差別在誤差允許范圍內(nèi)），那么視為正常轉(zhuǎn)向。如果前后車輪轉(zhuǎn)速差超過正常范圍，那么電腦則會(huì)判斷此時(shí)后輪已經(jīng)開始打滑，然后自動(dòng)控制中央粘性耦合器接通，將一部分動(dòng)力分擔(dān)出來傳遞給前輪。這時(shí)前輪獲得的動(dòng)力大概只有35%，其目的時(shí)為了讓后輪擺脫打滑。如果此時(shí)后輪仍然打滑，那么電腦則會(huì)判斷，35%的動(dòng)力不足以讓汽車擺脫打滑的局面，從而自動(dòng)鎖死多片離合器。
這時(shí)相當(dāng)于剛性地把前后驅(qū)動(dòng)橋連接起來，前/后按照50：50的固定比例傳遞動(dòng)力。換個(gè)角度來看相當(dāng)于差速器被差速鎖鎖死。當(dāng)然這種方式最大也只能實(shí)現(xiàn)前后50：50的動(dòng)力分配，如果50%的動(dòng)力仍然不能把車從泥坑里拉出來，那只能束手無(wú)策了。
不過多年以后，隨著第二代4MATIC的推出，奔馳的四驅(qū)系統(tǒng)在性能上得到了質(zhì)的提升。這套一直沿用至今的新一代4MATIC四驅(qū)系統(tǒng)實(shí)際上就是上文所介紹的，采用了前，中，后三個(gè)開放式差速器的全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)。其實(shí)這種三個(gè)差速器的設(shè)計(jì)并不稀奇，但它的核心就在差動(dòng)限制技術(shù)上。
奔馳引入了一套全新的概念，叫“4ETS”技術(shù)，這跟保時(shí)捷在959車型上推出的PSK技術(shù)有些相似。我們前面說過，開放式差速器的好處是能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力的分配，把動(dòng)力自動(dòng)分配給受阻力小的車輪。但是它的缺點(diǎn)也顯而易見，就是一旦有一個(gè)車輪失去抓地力，那么車輛將陷入困境。4ETS就是利用了ABS的制動(dòng)力自動(dòng)分配（EBD）功能，實(shí)現(xiàn)了差動(dòng)限制。
道理很簡(jiǎn)單，我們知道，4通道4傳感器ABS最大的好處就是可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力自動(dòng)分配功能，給需要制動(dòng)的車輪逐個(gè)進(jìn)行制動(dòng)，而不是同時(shí)給全部車輪制動(dòng)。每個(gè)車輪上的制動(dòng)器都由一個(gè)電磁閥來控制，電磁閥能在電腦的控制下處于三種狀態(tài)：加壓狀態(tài)、平衡狀態(tài)和減壓狀態(tài)。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)逐個(gè)車輪的單獨(dú)制動(dòng)，而這一切都可以由電腦來自動(dòng)控制完成。
那么當(dāng)這種全時(shí)四驅(qū)的車輛有一個(gè)車輪打滑時(shí)，電腦可以通過控制ABS對(duì)這個(gè)打滑車輪制動(dòng)的辦法來限制它的空轉(zhuǎn)。這樣差速器就不會(huì)把動(dòng)力傳遞給這個(gè)打滑的車輪了，轉(zhuǎn)而傳遞給未打滑的其他三個(gè)車輪。如果制動(dòng)系統(tǒng)把這個(gè)打滑的車輪鎖死，那么其他三個(gè)車輪就能得到所有的動(dòng)力，也就是說其他每個(gè)車輪能得到33%的動(dòng)力。
如果車輛有三個(gè)車輪都在打滑，只有一個(gè)車輪能獲得抓地力的話，同樣的道理，4ETS也能給這三個(gè)車輪產(chǎn)生制動(dòng)力限制其打滑，而讓動(dòng)力100%地傳遞給未打滑的這一個(gè)車輪，讓車擺脫困境，不過遇到三個(gè)車輪都打滑的機(jī)會(huì)是非常小的。當(dāng)然如果四個(gè)車輪都打滑的話，那么神仙也救不了你了。
4MATIC還有一個(gè)好處就是在高速行駛時(shí)能提高汽車的主動(dòng)安全性能。我們知道高速行駛最讓人抓狂的就是輪胎喪失抓地導(dǎo)致汽車失控，這在濕滑路面上尤為多見。在4MATIC的幫助下能夠保證汽車能更好地在安全的駕駛極限內(nèi)行駛。不過這跟ESP所起到的保護(hù)作用不同，但原理有些相似。
我們知道ESP為了保證汽車在高速行駛時(shí)不至于失控的做法就是電腦一旦檢測(cè)出某個(gè)車輪有打滑的跡象就給通過減小油門開度（降低速度）和對(duì)這個(gè)可能要打滑的車輪進(jìn)行制動(dòng)讓它保持在極限范圍內(nèi)。不過這一切都比較被動(dòng)，因?yàn)闇p小油門開度來減慢速度是需要時(shí)間的，這相當(dāng)于我們?cè)诓徊扔烷T的情況下利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)讓車減速。而ESP的制動(dòng)又會(huì)白白損失動(dòng)力。
對(duì)于4MATIC來說這些問題都迎刃而解了。同樣是對(duì)可能失去抓地的單個(gè)車輪進(jìn)行制動(dòng)但情況卻不相同。由于采用了三個(gè)開放式的差速器，在給這個(gè)將要打滑的車輪進(jìn)行制動(dòng)時(shí)動(dòng)力并沒有被損耗掉，而是通過差速器傳遞給了其他三個(gè)車輪。正因?yàn)?MATIC的4ETS技術(shù)能把傳遞到每個(gè)車輪的扭矩從0-100%的進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，所以極大地優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)力的合理分配，從而保證了車輛高速行駛的主動(dòng)安全性，而且過彎的速度和極限也能更高。
當(dāng)然這些都是理論上的結(jié)論。我們知道頻繁地制動(dòng)會(huì)大量消耗動(dòng)力而且使制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)熱。不過實(shí)驗(yàn)表明，在速度較低的情況下這種發(fā)熱并不可怕，但是如果高速行駛的情況，能量損失就不容小覷了。所以4MATIC低速越野是它的強(qiáng)項(xiàng)，要提高公路性能，我們則需要采用另外一種方式。因此針對(duì)4MATIC公路性能的弱點(diǎn)，寶馬的Xdrive就應(yīng)運(yùn)而生了。
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