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奧迪的操控性和四驅(qū)系統(tǒng)是不是比奔馳和寶馬都要好？

奧迪的操控性和四驅(qū)系統(tǒng)是不是比奔馳和寶馬都要好？: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-11-14

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奔馳把它旗下的四輪驅(qū)動技術(shù)命名為4MATIC。這套系統(tǒng)最早只在奔馳的專業(yè)越野車G級上被采用，當(dāng)然，當(dāng)時的G級完全時為了通過性的才去考慮配置四驅(qū)系統(tǒng)的，而當(dāng)時的奔馳4MATIC與現(xiàn)在亦有很大的差別。上世紀(jì)八十年代的奔馳G級上并沒有引入現(xiàn)在流行的全時四驅(qū)的概念，而是早期的分時四驅(qū)系統(tǒng)。但這套分時四驅(qū)并不是像吉普威利斯那樣依靠駕駛員的操作進(jìn)行切換的。而是采用了濕式多片離合器來控制前橋動力的通斷。當(dāng)汽車正常行駛時，實際上僅是采用后輪驅(qū)動的，因為此時中央耦合器在電腦的控制下是保持?jǐn)嚅_的，動力100%地傳遞給了后輪。當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)彎時，電腦會通過轉(zhuǎn)角傳感器測得一個轉(zhuǎn)向角度，然后通過這個轉(zhuǎn)向角度計算出一個前后車輪的理論轉(zhuǎn)速。如果后輪的轉(zhuǎn)速與前輪的轉(zhuǎn)速相匹配（差別在誤差允許范圍內(nèi)），那么視為正常轉(zhuǎn)向。如果前后車輪轉(zhuǎn)速差超過正常范圍，那么電腦則會判斷此時后輪已經(jīng)開始打滑，然后自動控制中央粘性耦合器接通，將一部分動力分擔(dān)出來傳遞給前輪。這時前輪獲得的動力大概只有35%，其目的時為了讓后輪擺脫打滑。如果此時后輪仍然打滑，那么電腦則會判斷，35%的動力不足以讓汽車擺脫打滑的局面，從而自動鎖死多片離合器。這時相當(dāng)于剛性地把前后驅(qū)動橋連接起來，前/后按照50：50的固定比例傳遞動力。換個角度來看相當(dāng)于差速器被差速鎖鎖死。當(dāng)然這種方式最大也只能實現(xiàn)前后50：50的動力分配，如果50%的動力仍然不能把車從泥坑里拉出來，那只能束手無策了。不過多年以后，隨著第二代4MATIC的推出，奔馳的四驅(qū)系統(tǒng)在性能上得到了質(zhì)的提升。這套一直沿用至今的新一代4MATIC四驅(qū)系統(tǒng)實際上就是上文所介紹的，采用了前，中，后三個開放式差速器的全時四驅(qū)系統(tǒng)。其實這種三個差速器的設(shè)計并不稀奇，但它的核心就在差動限制技術(shù)上。奔馳引入了一套全新的概念，叫“4ETS”技術(shù)，這跟保時捷在959車型上推出的PSK技術(shù)有些相似。我們前面說過，開放式差速器的好處是能夠自動調(diào)節(jié)動力的分配，把動力自動分配給受阻力小的車輪。但是它的缺點也顯而易見，就是一旦有一個車輪失去抓地力，那么車輛將陷入困境。4ETS就是利用了ABS的制動力自動分配（EBD）功能，實現(xiàn)了差動限制。道理很簡單，我們知道，4通道4傳感器ABS最大的好處就是可以實現(xiàn)制動力自動分配功能，給需要制動的車輪逐個進(jìn)行制動，而不是同時給全部車輪制動。每個車輪上的制動器都由一個電磁閥來控制，電磁閥能在電腦的控制下處于三種狀態(tài)：加壓狀態(tài)、平衡狀態(tài)和減壓狀態(tài)。從而實現(xiàn)對逐個車輪的單獨制動，而這一切都可以由電腦來自動控制完成。那么當(dāng)這種全時四驅(qū)的車輛有一個車輪打滑時，電腦可以通過控制ABS對這個打滑車輪制動的辦法來限制它的空轉(zhuǎn)。這樣差速器就不會把動力傳遞給這個打滑的車輪了，轉(zhuǎn)而傳遞給未打滑的其他三個車輪。如果制動系統(tǒng)把這個打滑的車輪鎖死，那么其他三個車輪就能得到所有的動力，也就是說其他每個車輪能得到33%的動力。如果車輛有三個車輪都在打滑，只有一個車輪能獲得抓地力的話，同樣的道理，4ETS也能給這三個車輪產(chǎn)生制動力限制其打滑，而讓動力100%地傳遞給未打滑的這一個車輪，讓車擺脫困境，不過遇到三個車輪都打滑的機(jī)會是非常小的。當(dāng)然如果四個車輪都打滑的話，那么神仙也救不了你了。 4MATIC還有一個好處就是在高速行駛時能提高汽車的主動安全性能。我們知道高速行駛最讓人抓狂的就是輪胎喪失抓地導(dǎo)致汽車失控，這在濕滑路面上尤為多見。在4MATIC的幫助下能夠保證汽車能更好地在安全的駕駛極限內(nèi)行駛。不過這 ... 展開跟ESP所起到的保護(hù)作用不同，但原理有些相似。我們知道ESP為了保證汽車在高速行駛時不至于失控的做法就是電腦一旦檢測出某個車輪有打滑的跡象就給通過減小油門開度（降低速度）和對這個可能要打滑的車輪進(jìn)行制動讓它保持在極限范圍內(nèi)。不過這一切都比較被動，因為減小油門開度來減慢速度是需要時間的，這相當(dāng)于我們在不踩油門的情況下利用發(fā)動機(jī)制動讓車減速。而ESP的制動又會白白損失動力。對于4MATIC來說這些問題都迎刃而解了。同樣是對可能失去抓地的單個車輪進(jìn)行制動但情況卻不相同。由于采用了三個開放式的差速器，在給這個將要打滑的車輪進(jìn)行制動時動力并沒有被損耗掉，而是通過差速器傳遞給了其他三個車輪。正因為4MATIC的4ETS技術(shù)能把傳遞到每個車輪的扭矩從0-100%的進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)，所以極大地優(yōu)化了驅(qū)動力的合理分配，從而保證了車輛高速行駛的主動安全性，而且過彎的速度和極限也能更高。當(dāng)然這些都是理論上的結(jié)論。我們知道頻繁地制動會大量消耗動力而且使制動系統(tǒng)發(fā)熱。不過實驗表明，在速度較低的情況下這種發(fā)熱并不可怕，但是如果高速行駛的情況，能量損失就不容小覷了。所以4MATIC低速越野是它的強(qiáng)項，要提高公路性能，我們則需要采用另外一種方式。因此針對4MATIC公路性能的弱點，寶馬的Xdrive就應(yīng)運而生了。對于寶馬Xdrive來說，它比奔馳的做法顯得更聰明，這也是Xdrive比4MATIC誕生得晚的原因。其實寶馬早期的四驅(qū)并不叫Xdrive而是叫ADB-X，它跟奔馳的4MATIC幾乎是同時代的產(chǎn)品。從設(shè)計和性能上也跟奔馳的4MATIC非常相似，不，可以說是完全一樣。寶馬早期的ADB-X四驅(qū)系統(tǒng)采用的也時前，中，后三個開放式差速器。動力通過這三個差速器分配給每個車輪，當(dāng)有車輪打滑時，也時通過ABS的制動來實現(xiàn)差動限制的。正因為有了ADB-X在公路高速行駛性能上的不足，在后來推出的Xdrive全時四驅(qū)系統(tǒng)上做出了很大的改進(jìn)。其解決辦法就是在中央差速器上安裝了一套多片離合器。對中央差速器的差動限制比較獨特，不是采用ABS制動，而是采用多片離合器的分離和結(jié)合來實現(xiàn)差動限制。這套多片離合器由一個液壓閥控制，液壓閥能產(chǎn)生很大的推力，在電腦的控制下實現(xiàn)多片離合器的分離和結(jié)合。當(dāng)多片離合器分離時，中央差速器按照把動力分配給受阻力小的車輪的原則分配動力，但當(dāng)車輪打滑時，多片離合器結(jié)合，把動力分配到抓地力大的車輪上。這些都是在分動箱里面通過調(diào)節(jié)多片離合器的結(jié)合力度來調(diào)節(jié)動力分配的，所以不需要頻繁制動就能實現(xiàn)前后車橋的動力的合理分配。這樣正好解決了4MATIC在高速行駛下的動力分配損耗問題。有了這套多片離合器，就可以實現(xiàn)一個4MATIC很難實現(xiàn)的功能，就是在汽車加速時把更多的動力分配給后輪。我們知道，汽車加速時特別是急加速時，由于重心會后移，后輪的負(fù)載增大，那么后輪能獲得的抓地也就更大，最好的辦法就是讓后輪獲得更大的動力，這樣能夠在加速時獲得更多的有效牽引力。Xdrive正好能實現(xiàn)此樣的功能，而且在高速行駛和急加速時也不會有制動系統(tǒng)的介入，不會有過多的能量損耗。不過還有一種全時四驅(qū)做得更絕，他能主動的根據(jù)需要分配動力，而這一切都是通過純機(jī)械來完成的，這就是奧迪的QUATTRO。 Quattro一直以來都是奧迪宣傳的重點，性能方面自然有過人之處。它最早被采用在八十年代的奧迪S1拉力賽車上。當(dāng)時S1屬于拉力B組的比賽，B組是當(dāng)時全世界拉力賽車中改裝幾乎不受限制的組別，所有的賽車都配備了超大功率的發(fā)動機(jī)，平均功率都在500匹左右。在這樣大的動力的作用下，兩個驅(qū)動輪顯然是不能發(fā)揮性能的，因此當(dāng)時B組的賽車基本上都采用了四輪驅(qū)動，而奧迪采用的Quattro四驅(qū)，讓它的S1賽車所向披靡。正因為在拉力賽運動中不俗的表現(xiàn)，使得奧迪對它的Quattro技術(shù)更有信心。 90年代以后在奧迪的民用車上廣泛采用?，F(xiàn)在幾乎6缸以上的奧迪車都把Quattro作為標(biāo)配。我們熟悉的奧迪100轎車就配備過Quattro四驅(qū)系統(tǒng)。經(jīng)過這么多年的發(fā)展，奧迪一直沿用著這一獨特的四驅(qū)技術(shù)，其可靠性已經(jīng)非常成熟。其實，說奧迪的Quattro四驅(qū)獨特，主要是因為它的中央差速器設(shè)計非常獨特。奧迪Quattro采用的是托森中央差速器。從圖上可以看出奧迪四驅(qū)系統(tǒng)的中央差速器（托森差速器），前轉(zhuǎn)動軸，前差速器都是集成在變速箱的殼體里面的，這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)非常緊湊，也為乘員艙騰出了空間。能這樣緊湊主要歸功于奧迪獨特的發(fā)動機(jī)布置方式。我們知道大眾-奧迪集團(tuán)的傳統(tǒng)就是前縱置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動的設(shè)計，整個發(fā)動機(jī)布置在前軸之前，而變速箱剛好布置在前軸之后，前車軸剛好從變速箱底部穿過。這給差速器的布置帶來了好處，也因此才可以把四驅(qū)系統(tǒng)最占地方的中央差速器，前差速器和前傳動軸集成為一體。所以結(jié)構(gòu)緊湊是奧迪Quattro的一大優(yōu)點，緊湊的結(jié)構(gòu)帶來的是更高的傳動效率和更輕的整備質(zhì)量。不過要想了解Quattro四驅(qū)在性能上的優(yōu)越性，我們不得不提托森差速器的優(yōu)越性。因為Quattro的四驅(qū)性能在很大程度上是因為托森差速器的獨特才能實現(xiàn)的。托森差速器與普通開放式差速器有很大的區(qū)別。它雖然也是采用的行星齒輪結(jié)構(gòu)但所有的部件都跟開放式差速器不同。托森差速器主要由蝸桿行星齒輪，差速器殼體，前輸出軸和后輸出軸四套大部件組成。發(fā)動機(jī)輸出的動力直接用來驅(qū)動托森差速器的殼體（途中的動力輸入齒輪與殼體相連），殼體的轉(zhuǎn)動會帶動三組蝸桿行星齒輪轉(zhuǎn)動，行星齒輪與殼體之間是由直齒連接的，與前后輸出軸之間是由蝸桿連接的。這樣動力可以順利的通過行星齒輪分配給前后輸出軸從而能夠驅(qū)動前后車橋。正是因為行星齒輪的蝸桿設(shè)計，讓它具備了一個自鎖死功能。注意這一全套機(jī)構(gòu)都是純機(jī)械聯(lián)動的沒有任何電子設(shè)備的介入。蝸桿齒輪的動力傳輸特性剛好跟普通開放式差速器的直齒行星齒輪相反，它能自動的把動力分配給受阻力較大一側(cè)的輸出軸（車輪）。因為當(dāng)有車輪打滑時，也就是說有車輪即將失去抓地力時，蝸桿行星齒輪會相互咬死，讓動力無法傳遞給打滑的車輪，從而自動分配給了仍然有抓地力的車輪，而且這一切都是線性調(diào)節(jié)的，車輪打滑得越厲害，獲得的驅(qū)動力越少，相反抓地力越大的車輪獲得的驅(qū)動越多。這正是我們所需要的。托森差速器常被稱為扭矩感應(yīng)式差速器，它的靈敏程度是可以通過在設(shè)計時調(diào)節(jié)蝸桿齒輪斜齒的斜度來調(diào)整鎖死扭矩的。我們知道汽車在轉(zhuǎn)彎時由于前后車輪的運動圓弧不等長，所以也會造成轉(zhuǎn)速差。此時動力分配并不平均，不過這時可以通過方向盤轉(zhuǎn)角與四個車輪轉(zhuǎn)速計算出是否在正常轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)速差范圍的。然而托森差速器的靈敏度是固定不變，那么在匹配托森差速器時，必須要考慮轉(zhuǎn)向帶來的轉(zhuǎn)速差問題，因為此時不能讓蝸桿齒輪咬死，否則會損壞傳動系統(tǒng)，降低傳動效率，甚至產(chǎn)生轉(zhuǎn)向制動。那么蝸桿齒輪的齒形斜度必須依據(jù)轉(zhuǎn)彎時的前后車輪轉(zhuǎn)速差來匹配，也就是說在轉(zhuǎn)彎時（前后車輪轉(zhuǎn)速差較小時）不能發(fā)生鎖死情況。在直線行駛狀況下托森差速器是前后50：50平均分配動力的，此時差速器殼體里面的行星齒輪自身并不轉(zhuǎn)動。當(dāng)汽車加速時，由于后輪附著力增大，托森會自動向后輪分配更多的動力來獲得更大的有效牽引力。同樣的道理，當(dāng)汽車加速出彎時，后輪附著力增大，它會自動地把稍多的扭矩分配給后輪，這相當(dāng)于一種偏向后輪驅(qū)動的全時四驅(qū)，我們知道后輪驅(qū)動的汽車能有更高的彎道操控極限和更高的過彎速度，那么托森剛好滿足了這種需求。當(dāng)車輪打滑時，由于轉(zhuǎn)速差很大，托森又會把更多的動力分配給未打滑的車輪讓汽車擺脫困境。所以總的來說擁有托森中央差速器的奧迪Quattro是一個既兼顧公路性能又兼顧通過性能的全時四驅(qū)。最難能可貴的是它沒有借助任何電子設(shè)備，而是通過精妙的純機(jī)械設(shè)計來達(dá)到這些性能上的需求，所以奧迪Quattro四驅(qū)有著極高的響應(yīng)速度，這給公路行駛帶來很大的好處。從另外一個角度來看，因為它是主動分配動力的，不需要通過傳感器和電腦的分析判斷，而且純機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來的是超高的可靠性和耐用性，這對需要通過性能的SUV是非常有好處的，Q7正是擁有這種設(shè)計的SUV。筆者認(rèn)為托森差速器幾乎可以成為20世紀(jì)繼轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)以后精妙機(jī)械設(shè)計的典范。不過正是因為這套機(jī)構(gòu)的精妙，導(dǎo)致其需要非常高的加工精度、制造工藝和高強(qiáng)度的材料才能保證其性能的發(fā)揮，所以成本非常之高。奧迪Quattro之所以沒有在前后差速器上都采用托森差速器，估計也是出于成本的考慮。奧迪對左右車輪打滑的處理方式則是跟奔馳4MATIC和寶馬Xdrive一樣，應(yīng)用了EDL電子差速制動來實現(xiàn)對打滑車輪的差動限制。不過對于一臺全時四驅(qū)的汽車來說中央差速器是最重要的傳動機(jī)構(gòu)，因為它直接負(fù)責(zé)分配動力給前后橋，如果沒有它，前后差動限制做得再好也意義不大。所以采用了托森差速器作為中央差速器的Quattro在四驅(qū)性能上已經(jīng)可以算領(lǐng)先對手了。收起: 回答者：網(wǎng)友

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