序:ORV_off road vehicle,釋義為越野車。此類車型是專業的户外用車,車輛具備的特質一定包括非承載式車身與四驅系統;然而前提車型也會有四驅系統,比如「SUV/PICKUP(皮卡)」。在都是“4×4”的前提下,這些車型匹配的四驅系統哪種最好呢?或者各自類型的特點是什麼,本篇會分為三類車型全面解析。
越野車型-分時四驅
ORV_越野車
HUV_硬派多用途汽車
PICKUP_皮卡
上述三種車型均使用非承載式車身,車架結構中涵蓋一套縱穿車身的「獨立底盤」,材料由大量的高強度與超高強度鋼打造。車架足夠高的抗扭剛度保證了崎嶇路面通勤,車身頻繁的承受扭轉與路面衝擊不變形,所以這三種車型都是可以越野的。不過各自匹配的四驅平台卻有很大差異,比如ORV主要用分時分時四驅、高端選項才會選擇全時四驅。
知識點1:分時四驅系統的優越性可用四個字總結,為「便宜實用」!首先需要説明ORV的四驅系統是在“FR後置後驅”平台的基礎上打造,發動機變速箱通過傳動軸將動力傳遞到後橋,這是主要的驅動模式;升級為四驅系統則需要通過分動箱,在變速箱的末端加入這一「齒輪箱」和前傳動軸,實現在四驅模式中、依靠齒輪箱的純機械結構往前後橋分動,這種節結構有什麼優勢呢?最重要的一點是製造成本低,其次則是切換到四驅模式(4H/4L)之後,分動箱齒鏈條為剛性結合,前後橋會穩定的獲得前後橋「50:50」的動力分配,這是穩定越野的基礎。
知識點2:越野的核心——【差速鎖&差速器】,先聊差速器。分時四驅的前後橋通過分動箱可獲得相同的動力分配,但是想要真正的越野還需要差速鎖鎖止「開放式差速器」的差速功能。所謂差速器是為了保證汽車能正常轉彎的結構,四輪汽車在轉彎時的四個車輪轉速完全不一致,原因為四輪的“轉彎半徑”完全不同,在過彎時行駛過的長度也會存在差異;但是車輪的周長又是完全相同,所以必須讓四個車輪的“轉速”存在“轉速差(差速)”才能車輛可以轉彎。參考下圖組。
圖1:四個車輪轉彎半徑的概念(差異)
圖2:汽車轉彎時四個車輪行駛軌跡(周長/長度)的差異
差速器如何實現「四輪差速器」實現轉彎的呢?答案為“自適應滾阻”的設定,汽車在行駛中每個車輪都有「滾動阻力」簡稱滾阻,車輛在爬坡、加速、減速或【轉彎】時,四個車輪的滾阻會出現差異。比如中高速轉彎時車身會側傾,車身低的一側會更大的重量“壓”着則車輪的垂直壓力與滾動阻力會更大;此時差速器則會依據兩側車輪的滾動阻力往兩側智能分配扭矩,標準為:滾阻大的車輪獲得的動力分配少,因為動力被“阻力推走了”;反之滾阻小的車輪獲得的動力多,因為在動力(功率)總量不變的前提下,兩側車輪的動力分配一定是“此消彼長”。這就是差速器的功能,但這和分時四驅越野車有什麼關係呢?——重點在於差速鎖,瞭解差速鎖後則可以解釋所有四驅的特點了。
差速功能為什麼要「鎖」
參考「知識點2」對差速器功能的描述,假設一種場景。
汽車右側車輪壓在冰面上,另一側車輪壓在鋪裝路面上。冰面與輪胎的摩擦係數約為「0.2」,輪胎與商砼鋪裝路面的摩擦係數約為「1.0」,也就是説左側車輪的摩擦係數會是右側車輪的5倍——滾阻動力也會有5倍的差值,此時分時四驅汽車起步加速會怎樣呢?——答案沒有任何爭議,右側車輪因滾阻太小會獲得最多的動力分配,因為左側車輪滾阻太大;而右輪獲得的動力太多則會輕易克服“0.2”的摩擦係數,隨即則是開始打滑。此時差速器會“認為”右輪沒有滾阻阻力,於是右輪會獲得100%的動力分配,左輪沒有任何動力則無法旋轉,車輛就會在冰面打滑無法加速。(參考下圖)
問題:想要脱困怎麼辦?
標準答案:讓右側車輪獲得動力,利用足夠大的摩擦係數(滾動阻力)互相作用而脱困。達到這一目的的方式有兩種,對於中高端ORV而言會使用「前後橋-差速鎖」;其功能是鎖止開放式差速器,説白了就是取消其“差速功能”。一旦鎖止則可以實現左右車輪以50:50的比例,穩定分動的狀態,假設某台分時四驅汽車前後橋都有差速鎖,分動狀態則為以下標準。
前後橋動力分配_50:50
前橋左右輪分配_25:25
後橋左右輪分配_25:25
簡而言之,四個車輪都能夠獲得相同的動力,或理解為以相同的轉速轉動。此時只要車輛動力儲備足夠強,那麼有一個車輪與地面有足夠大的摩擦力,車輛就能被前輪拉動或後輪推動脱困。這就是分時四驅的強大之處,不過大部分分時四驅ORV只有後橋差速鎖(前橋不裝備),能有「前後鎖」的ORV似乎只有兩台,分別為JEEP牧馬人和奔馳G500,然而G500還是全時四驅(特點第三節解析)。
普通一些ORV參考北汽BJ40等車,這些車的前橋依靠的是「電子限滑」,其功能是在某一側車輪打滑後偵測“兩車車輪轉速差”,差值一般為“≥120rpm”後,電控系統會自動為打滑車輪單獨剎車,通過動力無法通過差速器傳遞到被剎車的車輪,實現動力全數傳遞至對側車輪,分動比例為100:0或0:100。這一模式看似更理想,然而電子限滑的制動力往往很一般,所以只有後橋差速鎖的汽車大多數要依靠後輪脱困。
全時四驅難道更差嗎?
分動箱+差速器+差速鎖=完美
分動箱+多片式離合器限滑差速器=入門級
解析全時四驅的優缺點,需要基於第二節對「開放式差速器」和「差速鎖」功能的描述,但要換一個角度理解:差速器實現了四輪差速,保證汽車可以正常轉彎;差速鎖鎖止後實現四輪統一轉速,此時是不是車輛就沒法轉彎了呢?——答案是肯定的:分時四驅系統掛入4H/4L模式後,配合電子限滑或差速鎖保證四輪轉速相同,那麼行駛的距離也就會相同;但是汽車在轉彎時的四個車輪需要以不用轉速,行駛出不同的距離才能轉彎,所以在分時四驅在四驅模式中是無法轉彎的。至於在濕滑路面則是強制轉向,依靠足夠低的摩擦係數,以“前輪指向”並滑動向指向的軌跡轉向,這是一種比較難以操控的技術。
知識點:分時四驅不能在摩擦係數很大的鋪裝路面使用四驅,因為這種路面“沒法滑”。所以這種車就只能在鋪裝路面使用後輪驅動,越野車和皮卡大都如此。而想要實現分時四驅在公路使用四驅模式,唯一的方式就是為「分動箱加入開放式差速器」,實現行駛中對前後傳動軸的差速器,並同時在四驅模式中關閉差速鎖和電子限滑系統,這樣就能保證前後橋與四個車輪都能自動調整獲得的動力分配比例了。
然而在越野時又會因為“隨意分動”而達不到四個車輪獲得相同動力的穩定越野模式,那麼想要越野就需要為「分動箱差速器」加入差速鎖,在鎖止後就能回到「分時四驅狀態」了——通俗的解釋,優秀的全時四驅是把前橋或後橋的“差速器+差速鎖”結構,在分動箱裏“一模一樣”的放一組,這種能在公路使用的四驅系統顯然要好的多。
低標準選項:多片式離合器限滑差速器!
這種同樣集成在分動箱裏的“限滑差速器”,其功能包括:傳動軸差速,傳輸“鎖止”。看似功能與“G500等級”的全時四驅系統相同,然而能力還是差很多。在差速功能方面沒有什麼區別,但是高端的全時四驅限滑依靠的是「差速鎖」機械結構鎖止,在“分時四驅模式”中穩定性會非常高。然而限滑差速器是利用“離合器摩擦片”壓緊實現分動,在發動機高負荷輸出動力過程中,摩擦力會逐漸升高温度、温度升高後會降低摩擦片摩擦係數,50:50的分動穩定性會越來越差,車輛在越野時就可能出現打滑導致陷車。
「多片式離合器限滑差速器」這種結構的缺點很突出,不過也有優點——製造成本偏低,所以普通的中端HUV(俗稱硬派SUV)會使用這種結構,比如哈弗H9、榮威RX8、大通D90、福特撼路者、日產途樂、長城炮皮卡等等;甚至連猛禽F150也是這種結構,不過多出機械鎖止功能,水平要高一些。然而大多數ORV和皮卡車需要更穩定且更高的越野極限,然而製造成本過高的“G500級全時四驅”並不現實,所以只能用分時四驅替代了。
總結&説明:轎車與城市SUV的全時四驅多為普通“限滑差速器”,因為此類車輛使用「承載式籠式車身」,車架中沒有獨立的高強度底盤,所以車輛並不具備越野脱困能力。那麼對四驅系統的通過性也就要求不高了,但用分時四驅不能滿足主要時間段的“公路通勤”,所以只能選擇限滑差速器。這就是各類車型四驅系統的特點,如何選擇四驅系統要綜合預算與實際用車需求決定,比如追求越野就選分時四驅四驅,追求公路操控選擇“限滑差速器”全時或適時四驅,不差錢再考慮“G500級全時四驅系統”吧。