四驱系统是如何分配动力的?

04-20

直有一个困扰或者叫疑惑:就是一个四驱系统是如何实现前后轴之间的扭矩分配或者定比的?难道不是应该要么就是50:50,要么就是0:100或者100:0吗?那些什么前30后70偏后驱特性亦或者前65后35偏前驱特性,这类比例是如何实现的呢?自己是非专业人士,想请夏老师给解答一下。

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四驱系统是如何分配动力的?

答:燃油汽车的整个动力产生和传递系统叫做Power Train,意思就是“动力串连”,一个个零部件串在一起的意思。它包括发动机、离合器、变速箱、差速器、传动轴等等。向前后轴分配动力的核心是位于变速箱后面的“中央差速器”,有个俗称叫分动器,比较直白地说它就是在分配动力,一股向前轴,一股向后轴。而它的原理也是差速器的原理,跟在前轴或者后轴上的差速器原理是一样的。所以,四驱车就有三个差速器,用来把动力最终分配到各个车轮上。


理解动力分配的比例,比较方便的办法是反向推理,从车轮这一端来看问题。由于左右或者前后车轮因为路面、车辆姿态等等情况的不同,它们作用到路面的力量也就会不同。作用力与地面反作用力,也可以说是阻力,是相等的。差速器会让动力向阻力小的一边流动,以便保持它输出动力的两边受到的反作用力是平衡的。但它总是取最小值,所以在极端其况下,比如一边的阻力特别小,接近于零,也就是一侧车轮悬空或者在打滑,那么动力就全部从这一边空耗掉了,车就动不了。所以,还需要外加调整,比如用刹车系统来帮助,给这一边单独加大阻力,这样就能把动力逼向差速器的另一边,给有附着力的车轮,让车动起来。


这就是一个分配动力的简单例子。因为空转的车轮多数其况下都不是完全悬空无阻力的,而是阻力比较小而已,这就有个程度上的变化。两边的摩擦力存在比例的不同,还在变化,给单侧车轮做刹车的力度就要因应而进行控制。否则车虽然动起来了,却会因为两侧不平衡,车身扭转而失控。我们要求的是两侧驱动的平衡。同样道理,前后驱动也要达到这样的平衡。所以也要对动力分配做出比例控制,这就是一个协调机制。


利用刹车是一种简单手段,容易理解内在原理。在中央差速器分配动力是差速器内部采用手段,目前流行的是多片式离合器,就是一个很多组摩擦片叠加起来组成的装置,有一个向它们施加压力的机构来改变松紧程度,原理同样是利用摩擦力。当动力开始向阻力小的一侧流失时,就给这一侧增加一些摩擦力,把动力逼向另一侧。


这样还能故意营造出一种“不平衡”来,就是把更多的动力输送向地面摩擦力更大的一边,以便高效利用它。于是,我们有了任意去分配发动机动力的能力,从而适应了各种行驶条件的需要。现实情况依技术手段,车辆设计特性等等不同,有很多形态,也就是在工程设计上设定动力分配的初始比例,例如前30后70,前40后60等等。因为前后动力分配不像左右分配那样必须保持相等的初始值。


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