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序:ORV_offroadvehicle,释义为越野车。此类车型是专业的户外用车,车辆具备的特质一定包括非承载式车身与四驱系统;然而前提车型也会有四驱系统,比如「SUV/PICKUP(皮卡)」。在都是“4×4”的前提下,这些车型匹配的四驱系统哪种最好呢?或者各自类型的特点是什么,本篇会分为三类车型全面解析。
ORV_越野车
HUV_硬派多用途汽车
PICKUP_皮卡
上述三种车型均使用非承载式车身,车架结构中涵盖一套纵穿车身的「独立底盘」,材料由大量的高强度与超高强度钢打造。车架足够高的抗扭刚度保证了崎岖路面通勤,车身频繁的承受扭转与路面冲击不变形,所以这三种车型都是可以越野的。不过各自匹配的四驱平台却有很大差异,比如ORV主要用分时分时四驱、高端选项才会选择全时四驱。
知识点1:分时四驱系统的优越性可用四个字总结,为「便宜实用」!首先需要说明ORV的四驱系统是在“FR后置后驱”平台的基础上打造,发动机变速箱通过传动轴将动力传递到后桥,这是主要的驱动模式;升级为四驱系统则需要通过分动箱,在变速箱的末端加入这一「齿轮箱」和前传动轴,实现在四驱模式中、依靠齿轮箱的纯机械结构往前后桥分动,这种节结构有什么优势呢?最重要的一点是制造成本低,其次则是切换到四驱模式(4H/4L)之后,分动箱齿链条为刚性结合,前后桥会稳定的获得前后桥「50:50」的动力分配,这是稳定越野的基础。
知识点2:越野的核心——【差速锁&差速器】,先聊差速器。分时四驱的前后桥通过分动箱可获得相同的动力分配,但是想要真正的越野还需要差速锁锁止「开放式差速器」的差速功能。所谓差速器是为了保证汽车能正常转弯的结构,四轮汽车在转弯时的四个车轮转速完全不一致,原因为四轮的“转弯半径”完全不同,在过弯时行驶过的长度也会存在差异;但是车轮的周长又是完全相同,所以必须让四个车轮的“转速”存在“转速差(差速)”才能车辆可以转弯。参考下图组。
差速器如何实现「四轮差速器」实现转弯的呢?答案为“自适应滚阻”的设定,汽车在行驶中每个车轮都有「滚动阻力」简称滚阻,车辆在爬坡、加速、减速或【转弯】时,四个车轮的滚阻会出现差异。比如中高速转弯时车身会侧倾,车身低的一侧会更大的重量“压”着则车轮的垂直压力与滚动阻力会更大;此时差速器则会依据两侧车轮的滚动阻力往两侧智能分配扭矩,标准为:滚阻大的车轮获得的动力分配少,因为动力被“阻力推走了”;反之滚阻小的车轮获得的动力多,因为在动力(功率)总量不变的前提下,两侧车轮的动力分配一定是“此消彼长”。这就是差速器的功能,但这和分时四驱越野车有什么关系呢?——重点在于差速锁,了解差速锁后则可以解释所有四驱的特点了。
差速功能为什么要「锁」
参考「知识点2」对差速器功能的描述,假设一种场景。
汽车右侧车轮压在冰面上,另一侧车轮压在铺装路面上。冰面与轮胎的摩擦系数约为「0.2」,轮胎与商砼铺装路面的摩擦系数约为「1.0」,也就是说左侧车轮的摩擦系数会是右侧车轮的5倍——滚阻动力也会有5倍的差值,此时分时四驱汽车起步加速会怎样呢?——答案没有任何争议,右侧车轮因滚阻太小会获得最多的动力分配,因为左侧车轮滚阻太大;而右轮获得的动力太多则会轻易克服“0.2”的摩擦系数,随即则是开始打滑。此时差速器会“认为”右轮没有滚阻阻力,于是右轮会获得100%的动力分配,左轮没有任何动力则无法旋转,车辆就会在冰面打滑无法加速。(参考下图)
问题:想要脱困怎么办?
标准答案:让右侧车轮获得动力,利用足够大的摩擦系数(滚动阻力)互相作用而脱困。达到这一目的的方式有两种,对于中高端ORV而言会使用「前后桥-差速锁」;其功能是锁止开放式差速器,说白了就是取消其“差速功能”。一旦锁止则可以实现左右车轮以50:50的比例,稳定分动的状态,假设某台分时四驱汽车前后桥都有差速锁,分动状态则为以下标准。
前后桥动力分配_50:50
前桥左右轮分配_25:25
后桥左右轮分配_25:25
简而言之,四个车轮都能够获得相同的动力,或理解为以相同的转速转动。此时只要车辆动力储备足够强,那么有一个车轮与地面有足够大的摩擦力,车辆就能被前轮拉动或后轮推动脱困。这就是分时四驱的强大之处,不过大部分分时四驱ORV只有后桥差速锁(前桥不装备),能有「前后锁」的ORV似乎只有两台,分别为JEEP牧马人和奔驰G500,然而G500还是全时四驱(特点第三节解析)。
普通一些ORV参考北汽BJ40等车,这些车的前桥依靠的是「电子限滑」,其功能是在某一侧车轮打滑后侦测“两车车轮转速差”,差值一般为“≥120rpm”后,电控系统会自动为打滑车轮单独刹车,通过动力无法通过差速器传递到被刹车的车轮,实现动力全数传递至对侧车轮,分动比例为100:0或0:100。这一模式看似更理想,然而电子限滑的制动力往往很一般,所以只有后桥差速锁的汽车大多数要依靠后轮脱困。
全时四驱难道更差吗?
解析全时四驱的优缺点,需要基于第二节对「开放式差速器」和「差速锁」功能的描述,但要换一个角度理解:差速器实现了四轮差速,保证汽车可以正常转弯;差速锁锁止后实现四轮统一转速,此时是不是车辆就没法转弯了呢?——答案是肯定的:分时四驱系统挂入4H/4L模式后,配合电子限滑或差速锁保证四轮转速相同,那么行驶的距离也就会相同;但是汽车在转弯时的四个车轮需要以不用转速,行驶出不同的距离才能转弯,所以在分时四驱在四驱模式中是无法转弯的。至于在湿滑路面则是强制转向,依靠足够低的摩擦系数,以“前轮指向”并滑动向指向的轨迹转向,这是一种比较难以操控的技术。
知识点:分时四驱不能在摩擦系数很大的铺装路面使用四驱,因为这种路面“没法滑”。所以这种车就只能在铺装路面使用后轮驱动,越野车和皮卡大都如此。而想要实现分时四驱在公路使用四驱模式,唯一的方式就是为「分动箱加入开放式差速器」,实现行驶中对前后传动轴的差速器,并同时在四驱模式中关闭差速锁和电子限滑系统,这样就能保证前后桥与四个车轮都能自动调整获得的动力分配比例了。
然而在越野时又会因为“随意分动”而达不到四个车轮获得相同动力的稳定越野模式,那么想要越野就需要为「分动箱差速器」加入差速锁,在锁止后就能回到「分时四驱状态」了——通俗的解释,优秀的全时四驱是把前桥或后桥的“差速器+差速锁”结构,在分动箱里“一模一样”的放一组,这种能在公路使用的四驱系统显然要好的多。
这种同样集成在分动箱里的“限滑差速器”,其功能包括:传动轴差速,传输“锁止”。看似功能与“G500等级”的全时四驱系统相同,然而能力还是差很多。在差速功能方面没有什么区别,但是高端的全时四驱限滑依靠的是「差速锁」机械结构锁止,在“分时四驱模式”中稳定性会非常高。然而限滑差速器是利用“离合器摩擦片”压紧实现分动,在发动机高负荷输出动力过程中,摩擦力会逐渐升高温度、温度升高后会降低摩擦片摩擦系数,50:50的分动稳定性会越来越差,车辆在越野时就可能出现打滑导致陷车。
「多片式离合器限滑差速器」这种结构的缺点很突出,不过也有优点——制造成本偏低,所以普通的中端HUV(俗称硬派SUV)会使用这种结构,比如哈弗H9、荣威RX8、大通D90、福特撼路者、日产途乐、长城炮皮卡等等;甚至连猛禽F150也是这种结构,不过多出机械锁止功能,水平要高一些。然而大多数ORV和皮卡车需要更稳定且更高的越野极限,然而制造成本过高的“G500级全时四驱”并不现实,所以只能用分时四驱替代了。
总结&说明:轿车与城市SUV的全时四驱多为普通“限滑差速器”,因为此类车辆使用「承载式笼式车身」,车架中没有独立的高强度底盘,所以车辆并不具备越野脱困能力。那么对四驱系统的通过性也就要求不高了,但用分时四驱不能满足主要时间段的“公路通勤”,所以只能选择限滑差速器。这就是各类车型四驱系统的特点,如何选择四驱系统要综合预算与实际用车需求决定,比如追求越野就选分时四驱四驱,追求公路操控选择“限滑差速器”全时或适时四驱,不差钱再考虑“G500级全时四驱系统”吧。
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