奥迪的Quattro,奔驰的4Matic,大众的Motion都代表了各自的四驱技术。两者有什么区别?

德国顶级汽车厂商奔驰、宝马、奥迪、大众,在四驱技术上都有自己的独门绝技。在中国,人们对奥迪的QUATTRO四驱技术可能已经熟悉很久了。奥迪官方也将QUATTRO四驱视为奥迪独有的技术亮点。而奔驰4MATIC,大众4MOTION,宝马Xdrive这两款德国血统的车却鲜为人知。其实这些四驱和QUATTRO一样,都是经过几代进化才成熟的。“军用吉普车”

●前面讲:为什么需要四驱技术?要了解四驱这些复杂的技术特点,以及性能的优劣,首先要对四驱的发展历史有一个简单的了解。四驱技术主要分为越野四驱和公路四驱。越野四驱最早是从战争中发展起来的。为了加强二战中前线步兵和指挥官的机动能力,美军研制了一种轻型四轮驱动汽车——吉普威利斯(Jeep Willis)。它采用了非全时四驱的设计结构。当时几乎没有全时四驱的设计概念。固定功率的刚性传动轴之所以不能分配到前后轮,是因为汽车转弯时,四个车轮的轨迹不同,转弯圆弧的半径也不同。所以,为了将动力刚性地分配到前后轮上,需要保持前后轮的速度完全一致,这在直线行驶时没有坏处。反而可以提高轮胎的有效抓地力,但是转弯的时候问题就出来了。"每个轮子都有不同的曲线."因为每个车轮转弯时的曲线不同,所以意味着每个车轮的速度不可能相同。如果发动机的动力通过传动轴刚性分配到前后轮,那么每个车轮的转速就只能完全相同,所以转向时,前后轮会干扰转向,如果路面干燥,就会产生制动力,使汽车停止前进,也就是我们常说的转向制动。当然,前后桥之间不仅有速度差,左右轮之间也有速度差。我们知道汽车的驱动桥装有差速器。差速器的作用是调节左右轮的速度差,以适应不同的转向轨迹。因为没有差速限制,发动机的动力由差速器自动分配给阻力较小的车轮,所以这种差速器称为开式差速器。几乎所有的两轮驱动汽车都装有这种差速器。那么,如果一辆车是四轮驱动,不难想象,如果要50: 50刚性分配动力给前后驱动桥,就不能长时间停留在四驱的状态,在高摩擦系数的路面上转弯时必须切换回两驱。如果我们想保证四个车轮都能全天候获得动力,那么我们就需要一个中央差速器来将动力分配给前后驱动桥,就像两轮驱动汽车的开式差速器一样。当然,除了中央差速器将动力分配给前后轴,还需要前/后差速器将动力分配给左右轮,这就是全时四驱的雏形。而四驱三开式差速器对于越野和提高通过性来说毫无意义。我们知道,开式差速器的作用是将发动机的动力以很小的阻力分配给车轮。如果一辆车上用三个开式差速器来调节速差,那么如果一个车轮的阻力最小,动力就会100%传递到这个车轮上。这种情况在越野和通过烂路时很常见。因为汽车在经过不好的路面时,很容易出现车轮离地或者在泥潭中打滑的情况,如果装上前中后三开式差速器的全时四驱,就无法获得牵引力继续前行。所以这个四驱是没有意义的。作为Jeep威利斯这样的兼职四驱,由于前后轴是刚性分配动力的,无论如何,分配比例都是50: 50,所以即使前轮打滑,后轮也能提供动力。对于三开式差速器的全时四驱来说,这个问题只能通过其他方式解决。“差动限制器”差动限制器就是这样诞生的。我们知道,既然开式差速器的特点是以较小的阻力将动力传递给车轮,那么如果我们给打滑的车轮制造一个阻力使其不能转动,那么动力自然可以传递给不打滑(仍有抓地力)的车轮,从而摆脱抛锚的困境;当然还有另外一种方案,像兼职的4wd,就是一旦有车轮打滑,我们直接越过差速器,刚性连接前后驱动轴(锁死),那么动力就会完全按照50: 50的比例分配,然后没有打滑的车轮就可以获得一些动力,摆脱打滑的窘境。这两种差速限制是最常用的四驱技术。对于全时四驱来说,决定四驱技术性能的关键往往很大程度上取决于差速器限制的设计。作为世界上几个知名的汽车制造商,他们对四驱的理解各不相同,都有自己独特的设计。让我们来看看这些方法之间的区别。●奔驰4MATIC:奔驰将其四驱技术命名为4MATIC。这套系统最早只在奔驰专业越野车G级上采用。当然,当时的G级只是考虑了四驱系统用于通过,当时的奔驰4MATIC也和现在有很大的不同。

现在流行的全时四驱概念并不是上世纪80年代引入奔驰G级的,而是早期的非全时四驱系统。但是这个兼职的4wd并不像Jeep威利斯那样依靠驾驶员的操作来切换。取而代之的是用湿式多片离合器来控制前桥动力的通断。汽车在正常行驶时,实际上只靠后轮驱动,因为此时中央耦合器在电脑的控制下保持断开,动力以100%传递给后轮。汽车在转弯时,电脑会通过转向角传感器测量出一个转向角,然后通过这个转向角计算出前后轮的理论速度。如果后轮转速与前轮转速匹配(差值在允许误差范围内),则视为正常转向。如果前后轮的速度差超过正常范围,电脑就会判断此时后轮已经开始打滑,然后自动控制中央粘性耦合器开启,从而分担一部分动力传递给前轮。此时前轮获得的动力只有35%左右,其目的是让后轮不打滑。如果此时后轮还在打滑,电脑会判断35%的动力不足以让汽车脱离打滑的情况,从而自动锁止多片离合器。此时相当于将前后驱动桥刚性连接,以50: 50的固定比例传递动力。从另一个角度来看,相当于差速器被差速锁锁住了。当然,这种方式只能实现前后50: 50的功率分配。如果50%的动力还是不能把车拉出泥坑,那就只能无奈了。然而多年后,随着第二代4MATIC的推出,奔驰的四驱系统性能有了质的提升。这套沿用至今的新一代4MATIC四驱系统,其实就是前、中、后三个开式差速器的全时四驱系统。其实三个差速器的设计并不稀奇,但其核心在于差速限制技术。奔驰推出了一种全新的概念,称为“4ETS”技术,这有点类似于保时捷在959车型上推出的PSK技术。我们之前说过,开式差速器的优点是可以自动调节动力分配,自动将动力分配给车轮,阻力很小。但它的缺点也很明显,那就是一旦一个车轮失去抓地力,车辆就会陷入困境。4ETS利用ABS的制动力自动分配(EBD)功能,实现差动限制。原因很简单。我们知道,4通道4传感器ABS最大的优点是可以实现制动力的自动分配功能,对需要制动的车轮逐一制动,而不是同时制动所有车轮。每个车轮上的刹车由一个电磁阀控制,电磁阀在电脑的控制下可以处于三种状态:加压状态、平衡状态和减压状态。从而实现车轮逐个独立制动,而这一切都可以由电脑自动控制。那么当这款全时四驱车辆的一个车轮打滑时,电脑可以通过控制ABS来制动打滑的车轮,从而限制其怠速。这样,差速器不会将动力传递给这个打滑的车轮,而是传递给另外三个没有打滑的车轮。如果制动系统锁定了这个打滑的车轮,那么其他三个车轮可以获得所有的动力,这意味着其他每个车轮可以获得33%的动力。如果车辆三个车轮打滑,只有一个车轮能够获得抓地力,同理,4ETS也可以对这三个车轮产生制动力,限制其打滑,让动力100%传递给不打滑的车轮,从而使汽车脱困,但三个车轮都打滑的几率很小。当然,如果四个轮子都打滑了,那神仙也救不了你。4MATIC的另一个优点是可以提高汽车高速行驶时的主动安全性能。我们知道高速行驶最让人抓狂的就是轮胎失去抓地力,汽车失去控制,这种情况在湿滑的路面上尤为常见。在4MATIC的帮助下,汽车可以在安全行驶极限内更好的行驶。不过这和ESP发挥的保护功能不同,只是原理有些类似。我们知道,ESP保证汽车在高速行驶时不会失控的方法是,一旦计算机检测到某个车轮打滑的迹象,通过减小油门开度(降低车速)和制动可能打滑的车轮,使汽车保持在极限范围内。但这一切都是被动的,因为降低油门开度来减速是需要时间的,相当于不用踩油门就用发动机制动来让车减速。而ESP的制动会白白失去动力。对于4MATIC来说,这些问题都解决了。制动可能失去抓地力的单个车轮也是如此,但情况不同。由于采用了三个开式差速器,在制动将要打滑的车轮时,动力并没有损失,而是通过差速器传递给其他三个车轮。由于4MATIC的4ETS技术可以在0-100%范围内动态调节传递给各个车轮的扭矩,大大优化了驱动力的合理分配,从而保证了车辆在高速行驶时的主动安全性,过弯的速度和极限可以更高。当然这些都是理论上的结论。我们知道频繁制动会消耗大量的动力,使制动系统发热。但实验表明,这种发热在低速时并不可怕,但在高速时能量损失不可小觑。所以4MATIC低速越野是它的强项,我们需要采用另一种方式来提高公路性能。所以针对4MATIC公路性能的软肋,宝马的Xdrive应运而生。