理论教育 汽车驱动方式及对动力经济性影响

汽车驱动方式及对动力经济性影响

时间:2023-08-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:汽车驱动方式按照驱动轮的数量分为两轮驱动和四轮驱动两大类。四轮驱动汽车以提高汽车的劣质道路行驶能力为主要性能特征,四轮驱动的汽车结构复杂,降低了动力传动的效率,因此其经济性比两轮驱动汽车要差。但其缺点是燃油经济性不好。在汽车正常行驶时,前后轮转速相同,粘性耦合器空转不工作,汽车后轮无驱动力,仍为前置前驱汽车。奥迪的quattro全时四轮驱动技术的卓越性能,使装备这一系统的奥迪轿车集动力、安全与驾驶乐趣于一身。

汽车驱动方式及对动力经济性影响

汽车驱动方式按照驱动轮的数量分为两轮驱动和四轮驱动两大类。四轮驱动汽车以提高汽车的劣质道路行驶能力为主要性能特征,四轮驱动的汽车结构复杂,降低了动力传动的效率,因此其经济性比两轮驱动汽车要差。在动力性方面,四轮驱动的汽车比两轮驱动汽车的爬坡能力大,加速能力好。

1.两轮驱动

在两轮驱动形式中,可根据发动机在车辆的位置以及驱动轮的位置进而细分为前置后驱(FR)、前置前驱(FF)、后置后驱(RR)、中置后驱(MR)等形式。目前,两驱SUV和中高级轿车最常用的是前置后驱形式。

前置后驱(FR)的全称叫做前置发动机后轮驱动,是一种比较传统的驱动形式。其中前车轮负责转向,后车轮承担车辆的驱动工作。在这种驱动形式中,发动机输出的动力全部输送到后驱动桥上,驱动后轮使汽车前进。

与两轮驱动的其他驱动形式相比,前置后驱有比较大的优越性。当车辆在良好的路面上起动、加速或爬坡时,由于后轮轴重增加,驱动轮的附着压力增大,牵引性明显优于前驱形式。同时,采用前置后驱的车辆还具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性,并有利于延长轮胎的使用寿命。除此之外,前置后驱的安排使车辆的发动机、离合器和变速器等总成临近驾驶室,简化了操纵机构和转向机构,这样更加便于车辆的保养和维修。

基于以上的诸多优点,国产宝马325i和530i,档次更高的进口宝马轿车、宾利奔驰、捷豹等很多豪华轿车多采用前置后驱这种形式。

2.四轮驱动

所谓四轮驱动,是指汽车将发动机输出转矩按不同比例分布在前后所有的车轮上,以提高汽车行驶驱动力的布置方式。人们一般称其为4×4或4WD汽车。

四驱系统主要分成三大类:分时四驱(Part Time 4WD)、全时四驱(Full Time 4WD)和适时驱动(Real Time 4WD)。

(1)分时四驱(Part Time 4WD) 这是一种驾驶人在行车时,靠手动操作分动器来实现两驱和四驱切换的四轮驱动系统,是一般越野车或四驱SUV最常见的驱动模式。这种驱动方式最显著的优点是可根据实际道路情况来选取驱动模式,用车比较经济。通常,在良好公路上行驶时使用两轮驱动模式,当遇到雨雪路况时,选择四轮驱动模式,以增强车辆的附着力和操控性。这种驱动方式动力输出的转矩基本是以50∶50同样的比例传递给前后轴。由于分时四驱汽车的前后轴之间没有轴间差速器,这就无法在转弯时让前后轮以不同速度旋转,使得汽车不能平稳地转向。所以分时四驱只可以在车轮打滑时才挂上四驱,一回到摩擦力大的硬地面应马上改回两驱模式,否则,轮胎、差速器、分动器都会损坏。

配置分时驱动的常见车型有:陆地巡洋舰70系列、吉普牧马人、吉普切诺基sport、三菱帕杰罗V32、铃木Jimny、日产途乐4800等。

(2)全时四驱(Full Time 4WD) 这是指四个车轮一直保持有驱动力的四轮驱动系统。全时四驱系统内有三个差速器,除了前后轴各有一个轮间差速器外,在前后驱动轴之间还有一个中央差速器。这使得全时四驱汽车避免了分时四驱汽车的固有问题(即在硬路面不能使用四驱的问题)。全时四驱汽车在转向时,前后轮的转速差会被中央差速器吸收,使得汽车转向更平稳。全时四驱系统可分成固定转矩分配(前后动力分配比例一定)和变转矩分配(前后动力分配比例可变)两大类。装备固定转矩分配的全时四驱系统的汽车有陆地巡洋舰100系列、奔驰G系列、三菱帕杰罗V3000、帕杰罗io、吉普切诺基Limited和吉普自由人等;装备变转矩分配的全时四驱系统的汽车则以奥迪的quattro、Acura SH-AWD和斯巴鲁的multi-modo DCCD系统为代表。

全时驱动系统具有良好的驾驶操控性和行驶循迹性,有了全时四驱系统,就可以在铺装路面上顺利驾驶。但其缺点是燃油经济性不好。

(3)适时驱动(Real Time 4WD) 适时驱动的汽车在正常的路面,车辆一般会采用后轮(或前轮)驱动的方式。而一旦遇到路面不良或驱动轮打滑的情况,汽车会自动将发动机输出转矩分配给前轴(或后轴)的两个车轮,自然切换到四轮驱动状态。(www.daowen.com)

适时驱动的汽车的转矩分配方式有两种,一种是根据前后轮的转速差分配转矩,又称为被动转矩分配方式;另一种是利用电子控制分配转矩,又称为主动转矩分配方式。

被动转矩分配方式的汽车,通常是在普通前置前驱布置方式的基础上,追加一个分动器和一个粘性耦合器。在汽车正常行驶时,前后轮转速相同,粘性耦合器空转不工作,汽车后轮无驱动力,仍为前置前驱汽车。一旦前轮出现打滑空转,前后轮转速差变得很大,粘性耦合器开始工作,把驱动转矩分配给后轮,从而使两驱汽车变成四驱汽车,主要的代表车型如本田CRV、雷克萨斯RX300、丰田RAV4等。

主动转矩分配方式的汽车利用电脑和各种传感器不断地判断轮胎对地面的动态附着力和驾驶人的驾驶意图,积极地控制汽车差速器的差速状态,以平衡各车轮的驱动力,优化汽车的各项性能指标。

主动转矩分配方式的汽车在结构上使用了多盘离合器,这种离合器与轴间差速器配合使用。它通过传感器监视前后驱动桥的转速、发动机转速以及发动机和动力传动系统上的负荷。当前、后驱动桥之间产生转速差时,电子控制装置接收来自传感器的信号,并根据此转速差,控制多盘离合器的接合力,从而控制前后轮的转矩分配,如图4-23所示。它可使动力从95%前轮驱动和5%后轮驱动分流至50%前轮驱动和50%后轮驱动。

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图4-23 具有主动转矩分配方式的四驱汽车结构

3.经典四轮驱动系统举例

(1)quattro®系统 截至2009年,奥迪全系列产品中已经有74种车型、超过180万辆的轿车配备了quattro®全时四轮驱动技术。时至今日,每4辆下线的奥迪车中,就有1辆配备了quattro®全时四轮驱动技术。奥迪的quattro®全时四轮驱动技术的卓越性能,使装备这一系统的奥迪轿车集动力、安全与驾驶乐趣于一身。

quattro®全时四驱系统实际上就是主动转矩分配方式的全时四驱系统的一种。像奥迪汽车广告经常炫耀的一样,它能将汽车发动机的强大动力完美地传递到路面上,其卓越的行驶动力学特性为驾驶人提供了诸多前所未有的舒适条件。在正常行使状态下,quattro®系统可将发动机动力平均分配到四个车轮(前后轮50∶50,最新一代为40∶60),为车辆在路面上行驶提供更大的纵向附着力,使车辆具有出色的直线行驶稳定性;在高速转弯时,quattro®系统又可根据车速和路况随时实现各个车轮理想的动力分配,从而提高了车辆快速转弯的物理极限值,避免后驱车最容易出现且难以修正的“甩尾”危险;在沙砾、积雪、湿滑和冰冻等复杂路面上,可为车辆提供无与伦比的侧向附着力和稳定性。

(2)Acura汽车全时四轮驱动系统——SH-AWD Acura汽车全时四轮驱动系统——SH-AWD也是一种主动转矩分配方式的全时四驱系统。SH-AWD(超级四轮驱动力自由控制)系统是Acura品牌所创立的全时四轮驱动系统。该系统除了可以将发动机转矩在前、后轮之间进行自动分配外,还实现了在后轮的左右两轮上的自由分配,使四个车轮都可以根据需要分配到最佳的转矩。

SH-AWD(超级四轮驱动力自由控制)系统利用多个传感器监测驾驶人的操作指令和轮速、转向角、横摆角等车辆动态信息,系统电控单元根据这些信息分析判断,向四个车轮实施最佳动力分配。例如,在汽车转弯过程中,系统会提高外侧后轮的动力分配,显著增强车辆转弯时的稳定性、机动性和准确性。

(3)斯巴鲁的multi-modo DCCD四轮驱动系统 DCCD全时四轮驱动是斯巴鲁家族最强悍的四轮驱动系统。DCCD系统一般搭配STI的六档手动变速器,装有前、中、后三个限滑差速器。在弯道行驶时,车辆的偏航传感器(Yaw Rate Sensor)可以监测车辆的转向状态(转向不足、中性转向或转向过度),然后重新调整转矩分配,力求达到中性转向。而系统的强悍之处就在于不仅可以调节前后车轮之间的转矩分配,而且还可以调节左右车轮的转矩分配。因此,该系统又有所谓“左右对称全时四轮驱动系统”之称。

另外,三菱蓝瑟EVO九代上的AYC主动偏航控制系统,也可以实现控制左右车轮转矩分配。

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