適時四驅(Real Time 4WD),又稱智能四驅、應急四驅、實時四驅,是指由電腦芯片根據環境的變化,來智能選擇兩驅或四驅模式的驅動方式。比如,在顛簸多坡多彎等附著力低的路面,其可自動設定為四輪驅動模式,而在城市路面等較平坦的路況上,車輛會自行切換為兩輪驅動。適時四驅有操作簡便、耗油量相對全時四驅更少等優點,但安全性不如全時四驅,且前后軸傳遞動力時不充分,不適合在一些復雜路段行駛。
適時四驅是為了解決全時四驅結構復雜、許多車型不方便布置、傳動效率低,以及分時四驅需要手動切換、操作麻煩、對駕駛員的技術要求很高且無法廣泛普及等問題而誕生的技術。其大致經歷了三個發展階段:第一代是純機械的,響應速度較慢;第二代通過電子裝備解決了機械式帶來的問題;第三代增加了預載功能,理論上已經做到與全時四驅類似的效果。早期由于適時四驅的技術有限,采用該系統的車型在通過性和操控極限方面只能介于兩驅和全時四驅之間。隨著適時四驅技術的進步,第三代適時四驅性能獲得大幅度提升,其工作原理也有了顯著改變。
適時四驅系統有機械聯軸式、多離合器式和智能電子式三種類別,主要由主減速器、前軸差速器總成、取力器(PTO)、傳動軸、扭矩管理器、后軸減速器和后軸差速器總成組成。搭載適時四驅系統的車輛在行駛時一般是兩驅,而當路面不良或驅動輪打滑時(第三代還多出了預載功能),會立即將發動機輸出的扭矩分配給其它兩輪,從而切換到四輪驅動狀態。
歷史沿革
適時四驅是21世紀10年代發展出來的技術,大致經歷了三個發展階段,每個階段的構造和性能都有所區別。
第一代
早期的適時四驅是純機械的,其中最為典型的代表車型當屬本田技研工業的CR-V,是通過液力耦合器來實現自動向后輪分配動力。這種四驅的核心部件就是這個液力耦合器,在這個耦合器中充滿了硅油,輸入軸和輸出軸一端與浸沒在硅油中的葉輪相連,另一端則與前后差速器相連。在正常行駛的時候,前后車輪保持相同的速度運轉,液力耦合器的兩個軸之間不存在轉速差。當前輪出現打滑的時候,轉速會超過后輪,從而導致耦合器里的兩個葉輪之間出現轉速差,這種轉速差會導致硅油升溫而黏度迅速升高,從而將動力傳遞給后輪。這種適時四驅的結構比較簡單,不需要電控元件,但由于它需要當前后車輪出現明顯轉速差的時候液力耦合器才能介入,因此其響應速度比較慢,無論是在提高越野性能還是通過性能的時候,都會明顯遜色于全時四驅。
第二代
這一代適時四驅開始通過電子裝備來解決之前機械式帶來的問題,此時中央差速裝置被多片式離合器所取代,它的開與合則由電子控制單元(Electronic Control Unit,ECU)來掌控。前后車輪的輪速傳感器會將實時的輪速反饋給ECU,一旦ECU檢測到前輪的轉速比后輪快,就會迅速發出指令給多片式離合器,從而向后軸傳遞動力。由于有了電控系統的加入,此時的適時四驅在響應速度上大幅度提高,而且在分配動力比例上,也可以做到智能化控制。另外多片離合器在完全結合時可以達到硬連接的效果,因此不僅使傳動效率比機械式更高,而且使得鎖死差速裝置成為可能。
第三代
這一代適時四驅系統則是以第三代HALDEX四驅為代表的智能電子式適時四驅。與過去的適時四驅相比,這一代的適時四驅增加了預載功能,可以通過前輪的運轉情況來實現預判斷,在前輪有打滑趨勢之前就預先接通,理論上已經做到與全時四驅類似的效果。另外這種適時四驅還可以做到正常行駛情況下,前后軸之間的動力分配恒定在90:10。
工作原理
一般情況下,適時四驅系統會默認以兩驅模式行駛,以節省燃料。當系統檢測到前輪打滑或失去牽引力時,會通過多片離合器或粘性聯軸節等部件,將部分動力傳遞到后輪,實現四驅模式。這樣可以提高車輛在濕滑、雪地或崎嶇路面上的牽引力和穩定性。適時四驅系統通常還會配備一些傳感器,如車速傳感器、車輪轉速傳感器等,來監測車輛的行駛狀態和路面條件。系統會根據這些信息,快速、精準地調節驅動力分配,以確保車輛在各種路況下都能保持良好的操控性和安全性。
基本構造
適時四驅系統基本結構與全時四驅基本結構存在較大差異。適時四驅系統沒有裝備類似全時四驅系統一樣的中央差速裝置,而是一般利用一組多片離合器向后軸傳遞扭矩。
典型適時四驅系統結構由主減速器1、前軸差速器總成2、取力器(PTO)3、傳動軸4、扭矩管理器5、后軸減速器6、后軸差速器總成7等組成。主減速器1將變速器輸出轉速扭矩進行減速增扭。取力器3是一對錐形齒輪增速裝置,速比為,其主要作用是:取出前軸差速器扭矩并改變扭矩傳遞方向、減小輸入到扭矩管理5的扭矩值。扭矩管理器5是一組電控多片離合裝置,通過電子控制離合器片壓緊力來調節傳遞到后軸的扭矩。后軸減速機6是一對傘齒輪減速裝置,速比為。為了保證扭矩管理器5離合器片能夠實現鎖止,與互為倒數。
主要類型
適時四驅根據控制部件的不同可分為機械聯軸式、多離合器式和智能電子式。
機械聯軸式
機械聯軸式采用液力耦合系統以保證車輛在多種狀態下都能穩定行駛。在正常行駛時,前橋和后橋之間也會存在轉速差,這個轉速差使得液力耦合器接合并將動力傳遞到四個車輪上。當前輪打滑時,全部的驅動力就會被傳遞到后橋上,差速器會補償兩個前輪之間的轉矩差。當后輪打滑時,前橋和后橋之間也有轉速差,于是四輪驅動裝置會將動力分配到四個車輪。此時,前橋承擔驅動車輛的作用。當前輪與后輪同時打滑時,車橋上差速器會對轉速進行補償(平衡),理論上車輪上都不會有驅動力。但是,可以通過將打滑車輪制動,從而差速器將更大一些的驅動力傳送到其他車輪上。
兩個車橋間的車輪轉角差達到10°時,液力耦合器的摩擦片組就開始傳遞轉矩。當車輪轉角差達到20*時才能輸出全部轉矩。當出現車輪轉速差時,輸入軸就會與控制活塞和輸出軸一起繞著與盤形凸輪連接在一起的輸出軸(該軸在以較低轉速轉動)轉動,控制活塞的往復運動形成了油液流量的變化。這個具有壓力的機油流經機油道被導入工作活塞,并使工作活塞推動摩擦片組的止推墊圈壓向右邊(下圖所示),進而實現輸入輸出軸聯動。
多離合器式
多離合器式適時四驅的核心部件乃是多片離合器式限滑差速器。多片離合器式限滑差速器主要借助濕式離合片來形成差動扭矩,而離合器的壓緊以及分離是由電子系統予以控制的。車輛在常規行駛狀態下,其驅動形式是前驅,例如當系統察覺到車輪出現打滑狀況時,便通過電子系統去控制離合器壓緊,從而把一部分動力傳至后輪,從理論上來說,電腦會依據車速以及路況自動對前后軸扭矩進行分配,以實現抓地性能的最優化。然而,這種四驅系統往往是在主驅動輪喪失抓地力(出現打滑)之后,另外的驅動輪才會被動地介入,所以其響應速度相對較慢。
智能電子式
智能電子式適時四驅能夠依據車輪打滑或者轉向的信息,精準地把控智能分動器向四輪傳遞大小可調控的扭矩,以此提升整車的加速性能、穩定性能以及燃油經濟性能。在停車狀態下,傳遞至前輪的扭力極其低或者為零,增強了操作的便利性與舒適性。當ABS工作時,能夠在短時間內迅速切斷前輪的動力傳遞,保證剎車時整車的穩定性。在加速的時候,可以在四個輪子上達成最大的牽引力,使加速性能更佳。在濕滑路面的情況下,能與其他安全系統進行通信,實現最優的牽引力和安全性能。此外,智能電子式適時四驅還增加了預載功能,可以通過前輪的運轉情況來實現預判斷,在前輪有打滑趨勢之前就預先接通,理論上已經做到與全時四驅類似的效果。
關鍵技術
適時四驅的關鍵技術在于能夠依據車輪打滑或者轉向的信息,精準地把控智能分動器向四輪傳遞大小可調控的扭矩,以此提升整車的加速性能、穩定性能以及燃油經濟性能。以第三代HALDEX四驅為代表的智能電子式適時四驅,還增加了預載功能,可以通過前輪的運轉情況來實現預判斷,在前輪有打滑趨勢之前就預先接通,理論上已經做到與全時四驅類似的效果。
主要特點
優點
適時四驅的操作簡便,兩驅和四驅的切換由系統自動完成,不需要人為控制,駕駛四驅車與駕駛兩驅車幾乎沒有太大區別。適時四驅還有一個很大的好處就是不太費油。與其他類型的四驅相比,適時四驅由于在正常狀態下采用的是兩輪驅動,一般當驅動輪打滑時,從動輪才會介入,而在公路上行駛時,驅動輪打滑的概率非常低,所以其燃油消耗十分接近兩驅車。不僅如此,適時四驅的傳動系統也非常容易布置,它只需要從前驅動橋引一根傳動軸,并通過一個耦合器連接到后驅動橋即可,所以它可以在原有的前橫置發動機前驅平臺上改進而來,制造成本相對低廉。這些優點對于小型SUV,特別是發動機排量較小的SUV來說顯得尤其重要,使得適時四驅廣泛應用在一些城市SUV和轎車上。
缺點
由于適時四驅是在主動輪失去抓地力以后,從動輪才會被動介入,因此它的響應速度稍慢,相對而言,其主動安全性不如全時四驅好。絕大多數適時四驅的前后軸傳遞動力時,受制于結構本身的缺陷,無法將超過50%的動力傳遞給后軸,適時四驅系統的前后軸基本上都采用開放式差速器,在一些復雜路段,出現單側兩個車輪打滑時,也是無法脫困的。所以這種四驅系統無法應對強度大的越野路段。
參考資料 >
四驅類型/差速器 玩轉四驅基礎知識篇.汽車之家.2024-06-01
一種異步適時四驅系統.patents.google.com.2024-06-01
TOD智能適時四驅優勢解析 推薦車型.auto.sina.com.cn.2024-06-01