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三種四驅系統有什麼特點

科技 更新时间:2024-12-02 15:57:25

在選車時,很多人不知該不該選擇四驅車型,會不會在實際使用中不适用。其實四驅系統有很多種,運行機制和結構有着很大的區别,最重要的是在冰雪道路和崎岖道路上不可缺的功能。顧名思義,4WD的意思是“四輪驅動汽車”,發動機的動力作為驅動力分配給車上的四個車輪。假設有一輛配備 200 馬力發動機的汽車,如果這輛車是前輪前驅,發動機的驅動力隻會輸入到前輪,每一個輪胎将有100馬力的驅動力。

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現在,假設遇到一個場景,在非常濕滑的路面上行駛,例如結冰的路面。“如果加速太多,就會側滑和空轉,這很危險!”首先,汽車失控的危險情況,例如滑倒,是“驅動力、離心力、慣性力等超過輪胎抓地力的外力”。這裡重要的是輪胎的抓地力,它根據路面溫度和狀況,以及輪胎本身的性能變化很大。

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例如,當在雪路上行駛時,會發現它比在幹燥的柏油路上行駛時明顯更滑。可以通過以下的數據看出其特點:

  • 幹燥瀝青路面的單輪抓地力限制:150
  • 雪地單輪抓地力限制:50
  • 油門全開驅動力:發動機輸出200馬力

在幹燥的柏油路上“抓地力:150”是指在兩輪驅動車輛,100馬力分配給左右前輪。150 抓地力 - 100 馬力 = 50 抓地力。換句話說,即使油門完全打開,也可以在 50 抓地力的餘量下毫無問題地駕駛。

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但是,由于是直跑狀态下的握力,如果在這種狀态下嘗試轉彎等,可以看到橫向G不超過50是一個條件(超過時滑動旋轉)。

積雪路面如何?由于在雪路上抓地力為50,當油門全開時50-100 = -50 抓地力。因此,輪胎會打滑,甚至無法啟動。換句話說,如果你想在這種情況下開車,你需要将油門降低到一半以下,并保持發動機輸出,使抓地力不超過50。重點是如果小心操作油門,不要超過抓地力,就不會打滑。

然而,在現實中,存在一個問題,車輛移動即必須牽引車身重量的負載。假設在爬山路時需要 120 馬力才能将汽車向前移動,這時候,如果是兩輪驅動的車輛,可以看到施加在一個車輪上的驅動力至少需要60馬力。但是,如果降雪時對路面的抓地力為 50。

  • 前進所需的輸出為120馬力以上(兩輪驅動需要每輪60馬力)
  • 道路抓地力為每輪50(兩輪驅動情況下輸出100馬力以下)

在某些情況下,将陷入最壞的情況,即這些條件都不滿足。

舉個非常極端的例子,當真正在雪路上行駛時,如果停在一個路面抓地力比你想象的要低的冰面上,前面提到的情況就會發生在你可能無法繼續之前。在最壞的情況下,汽車停下來還會向後移動。

在這個時候就需要四驅系統了,由于 4WD 是四輪驅動,因此發動機的輸出将分配給四個輪子。也就是說,以前面提到的200馬力的車為例,可以看到200馬力的輸出會分配給每個車輪50馬力。

  • 輸出需要120多馬力才能前進
  • 道路抓地力為每輪 50

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可以看到即使在這種情況下也可以毫無問題地運行。如此一來,可以毫不誇張地說,四驅系統可以實現極其穩定的行駛性能。不僅是崎岖路面的行駛性能,大功率機器也可能采用4WD。這樣做的目的是減少每個車輪分配的馬力,充分利用高功率作為驅動性能,例如:(日産GTR、蘭博基尼等)。4WD 不能增加極限抓地力,但通過保持分配給每個驅動輪的驅動力較低,它不會超過極限抓地力。

四驅的缺點

汽車四驅系統有優點,但是缺點也不少。首先是“增加了四輪驅動機制=增加零件數量”導緻的成本增加。二是零部件數量增加=車重增加,導緻燃油效率和乘坐質量下降。而且如何減輕車輛的重量來提高燃油效率已經成為一個非常重要的點。對于乘坐質量的惡化,除非将兩輪驅動和四輪驅動與同一車型進行比較。三是燃油效率變差、動力損失、噪音增加,原因是“動力傳輸增加=阻力增加 噪音增加”

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如何将發動機的動力無損耗地傳遞到輪胎上,直接關系到燃油效率,因此簡化動力傳輸路徑,盡可能減少阻力(傳輸損耗)很重要。在這方面,4WD 需要一個傳輸路徑将發動機動力分配到四個車輪,這不可避免地增加了阻力。但是,在大功率機器的情況下,燃油效率不是那麼重要,所以即使阻力增加,也會被多餘的發動機功率充分補償,所以不會有問題。

【全時四驅】

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顧名思義,它是一個始終将驅動力分配給所有車輪的四驅系統。汽車每個輪胎的轉速因行駛條件而異。左右輪在轉彎時的轉速是有差異的,而差速器是用來吸收這種轉速差異的。

同樣,在前輪和後輪中,各種因素交織在一起,出現轉速差異。換句話說,仍然需要差速器來吸收前後輪之間的旋轉差異,因此提供了稱為“中央差速器”的部件。 

  • 前輪差速器
  • 後輪差速器
  • 用于前後輪旋轉吸收的中央差速器

這意味着一輛車有三個差速器。

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所有的驅動輪都通過零件連接,因此如果任何輪胎打滑,發動機動力将集中在打滑的輪胎上。一般來說,中央差速器配備了“直接連接機構(中央差速器鎖)”。這種直連機構可以從駕駛座通過專用的操縱杆等進行操作,因此隻有在必要時才操作,很容易逃生。

然而,與所有 4WD 系統一樣,中央差速鎖狀态下的前後旋轉差異被輪胎和路面之間的強制滑動所吸收。因此,在濕滑路面上駕駛四輪驅動是先決條件。請注意,如果使用四輪驅動在幹燥的鋪砌道路上高速行駛,當輪胎在路面上打滑時,驅動系統可能會因較大的摩擦力而損壞。

[分時四驅]

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分時四驅通常在兩輪驅動下運行,沒有中央差速器,隻有在想作為4WD運行時才手動切換(拉杆或開關)。在該系統中,為了防止在普通路面上行駛時不必要的燃油效率下降,通常以兩輪驅動方式行駛,以提高汽車的可用性。但是,它有一些缺點,例如必須手動切換并且沒有中央差速器。

[适時四驅]

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适時四驅是分時四驅的進化,可以說是現在汽車中四驅系統的主流。該系統是一個通常在兩輪驅動下運行的系統,當驅動輪在崎岖路面上打滑時,自動将驅動力分配給剩餘的兩個車輪。基本上,它不是專門用于四輪驅動的系統,因此它沒有中央差速器。

和分時四驅沒什麼區别,隻在必要的時候才變成4WD,但是手動切換可能會覺得麻煩,或者可以在普通路面上高速連續行駛而不注意四輪驅動狀态之所以設計這種适時四驅模式,是因為有很多故障會導緻汽車壞掉。

備用型有這麼多種類,每個公司都有自己的體系和名稱,最基本的結構被認為是粘滞耦合型。

粘性耦合方式與差速器“粘性LSD”

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在粘性耦合​​系統中,在密閉容器中的多片離合器放置在發動機安裝位置相反側的差速器前面。當前後輪之間存在旋轉差異時,怠速産生的熱量使矽膨脹,使多片離合器卷曲,從而傳遞來自發動機的動力。

采用這種方法,隻要确定開始壓接離合器需要多少熱量等基本設計,不需要額外的機構,結構變得非常簡單。此外,在實際可用性方面,響應性和有效性都非常好,因此該方法得到了用戶的高度評價。

電控四驅

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還有一種配備在 ABS 上的輪速傳感器,并在檢測到驅動輪空轉時激活電控離合器來傳遞動力的方法。當然,離合器的傳遞扭矩是根據旋轉的不同而變化的,因此可以調整為無限自然的連接。這種系統的優點是使系統輕量化以防止燃油效率下降。

四驅系統對提高汽車性能有很大貢獻,但是,毫無疑問,在考慮是否配備它時,最大的擔憂是“燃油效率和成本”。希望未來在盡可能不增加重量的情況下普及電控四驅系統,盡可能降低所需的成本。

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