四驅系統:公路型四驅系統

四驅系統:公路型四驅系統

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忘了在哪個時候開始,四驅系統在各種煽風點火之下,就被認為是一套神乎其神的利器,好像自從有了四驅系統之後,汽車才開始用四個輪子來行駛一樣。好吧,本著用盡畢生之節操,都要讓所有「神論」下神壇的高尚情操,我會一連兩篇文章,來談談四驅系統究竟牛還是不牛。

四驅系統的發展史礙於篇幅的問題暫時先不追究,就算不知道四驅系統的起源,對於本文的推論是沒有影響的。以現今的四驅系統來看,大致可以分為公路型四驅系統和越野型四驅系統。它們的功能偏向可以直接從字面上看得出來,前者多用於高性能車型,如斯巴魯STi、三菱EVO、日產GTR、藍寶堅尼各種杠四、保時捷911等等;而後者則是為非鋪裝路面的通過性而生的。基於很多人喜歡跑車,我們首先從公路型四驅系統開始說起。

四驅系統:公路型四驅系統

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1公路型四驅系統從何而來?在很早很早以前,四驅系統都是用在非鋪裝路面的。在1980年代初,世界拉力錦標賽WRC開始進入輝煌的Group B時代,奧迪的工程師首次將四驅系統運用到WRC賽車上,這讓它在非鋪裝路面賽段獲得非常厲害的速度,吊打一眾中置引擎純後輪驅動的賽車如Lancia Stratos。甚至奧迪可以憑藉在這些非鋪裝賽段積攢下的優勢,即便在公路賽段表現不佳,仍可獲得年度總冠軍。這款奧迪賽車的量產版原型,就是大名鼎鼎的Quattro,quattro在義大利語里就是「4」的意思。

Quattro因為WRC的優異成績而打開了知名度,走著和當時的同級當紅跑車BMWE30 M3和賓士190E AMG截然不同的路線。后兩者在DTM乃至世界各大場地賽里斗得難分難解,而Quattro則是首次在跑車上搭載四驅系統。

四驅系統:公路型四驅系統

因為Quattro在WRC上表現優秀,尤其是冰雪賽段和沙石賽段,不少車隊開始爭相效仿開發出四輪驅動的賽車。而它們的量產版,也自然是四輪驅動車型。可以說,是WRC賽事本身就是公路、非鋪裝路面混合作賽的特殊性,催生出了公路型四驅系統。

到了九十年代,日系車廠為打入歐洲市場而進軍WRC並取得好成績,豐田、日產、三菱、斯巴魯都有自己的四輪驅動高性能車型,而這一段經歷,更是為斯巴魯奠定了全時四驅的品牌形象。

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2四驅系統能提升過彎極限?

也許不少人還記得日產GT-R在九十年代耍流氓般稱霸各種比賽,從而獲得「戰神」稱號的那段歲月。很多人說它靠的是ATTESA-ETS四驅系統,其實,它靠的是大馬力……四驅系統,只是為了能在出彎加速的時候,不讓那500多匹(比同場的其他賽車普遍多200匹馬力)太難駕馭而已。

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過彎極限,說到底拼的是輪胎的抓地力極限。那麼在這個角度來看,就算四個車輪都有抓地力,其實是不能夠提升通過彎道的最低車速(也就是過彎極限)的。所以如果是同樣的輪胎條件,把輪胎抓地力發揮到100%,就是這輛車的過彎極限。如果不討論懸挂的調校,那麼前後輪之間的「內鬥」,會消耗輪胎的抓地力,降低過彎最低車速。

再說回奧迪Quattro的故事,當時Quattro在公路賽段的表現可謂糟糕,原因就是最初始形態的全時四驅系統,在公路上根本不懂拐彎!

原理是這樣的,四驅系統的本意就是將前後軸進行鎖定,轉速一致,從而讓四個車輪都有抓地力。然而車子在轉彎的時候,前軸和后軸軌跡是不一樣的,所以前後輪的轉速也不一樣。所以這就導致了車在拐彎(這裡說的是極限操控)時,前後輪就會為了達到理論的轉速差,卻由於實際上不存在轉速差而互相角力。這就是為什麼分時四驅系統在進入公路駕駛之後,必須要分離四驅系統:入彎時前輪不肯走,傾向推頭;出彎時後輪往外掰,傾向甩尾。可想而知這樣的車有多難開。什麼四驅系統可以增加車身循跡性和穩定性,聽聽就好。

所以現在的全時四驅系統,在中央差速器的部分增加各種複雜的技術,其根本目的,就是要減輕前後輪「角力」的程度,從而讓四驅系統在通過彎道時的表現更自然。

從來當某款配備四驅系統的車推出新一代四驅系統之後,其宣傳語都是「比起舊款提升了過彎的靈活性」,而不會說比起前驅車或后驅車提升了過彎靈活性。因為四驅系統先天的特性,就是會前後輪內鬥,從而消耗掉輪胎的抓地力,而前驅車或后驅車就不會出現這樣的情況。

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3那公路型四驅系統存在的意義是什麼?

四輪驅動,顧名思義,它的優勢在於「驅動」,也就是動力介入的時候,四驅系統的優勢才會顯現。公路型四輪驅動系統,最大的作用就是將動力智能地分配給四個車輪,讓擁有更佳抓地力條件的車輪,可以獲得更多動力,從而讓車更高效地加速。如果轉化成「戰術意義」,那就是在出彎的時候,可以四個車輪同時有動力。相比於前驅或者后驅,過猛的動力會讓車輪打滑,四個車輪來分攤動力,單個車輪打滑的幾率就降低了,從而將出彎加速的效果最大化。

所以四輪驅動的跑車(機械式四輪驅動,而不是像邁凱輪P1、保時捷918Spyder這種油電混合四驅)雖然過彎的最低速度不如兩驅車快,但如果從一個彎道的整體來分析的話,進彎稍慢、彎心稍慢,但加速出彎的時機更早,也可以更快地油門全開,出彎可以比兩驅車快不少(尤其是低速彎)。所以整一條賽道下來,彎心極限稍低損失的時間,可以被更快的出彎所抵消掉。而對於油電混合四驅系統,過彎的速度和兩驅車無異(因為不存在前後輪干涉),出彎則切換到四輪驅動模式,這樣的快,更是無解。

4前驅型和后驅型的四驅系統開起來有什麼區別?

這是一個很有趣的話題,所謂前驅型和后驅型四驅系統,可以看做平時是一輛前驅還是后驅車,然後當主驅動軸打滑(前驅表現為推頭,后驅表現為轉向過度)時,另一軸可以獲得多大比例的驅動力。

典型的前驅型四驅系統如高爾夫R/奧迪TTS,三菱EVO也是偏向前驅的特性;典型后驅型四驅系統有保時捷911、日產GT-R(嚴格來說有純后驅狀態)、法拉利FF這類。而它們的駕駛特性,其實也非常接近前驅車或者后驅車,只有在主驅動輪突破極限或即將突破極限時,四驅系統才會明顯介入救駕。

四驅系統:公路型四驅系統

然後這就會觸發出一些怪異的操控特性。例如高爾夫R,在車子推頭的時候,其實可以繼續踩油門,後輪分走了前輪更多動力之後,前後輪抓地力配比會有變化,推頭的狀況反而會減輕;再如斯巴魯翼豹STi,萬一後輪發生了轉向過度,很多人第一反應是鬆開油門並且反打方向。然而四驅系統已經監測到車子轉向過度,並且馬上把動力分配給前輪,這時駕駛者要做的是頂著油門,給前輪更多動力,並且把重心壓在後輪,將轉向過度修正過來。你看,有四驅系統和沒有四驅系統,救車的方法完全不一樣,四驅系統和人的本能反應,做的是不同的修正方法,這就會互相干擾。四驅系統是一把雙刃劍,如果不熟悉四驅系統的運作機理和介入時機,反而會讓車陷入更離譜的失控。

5是什麼決定了四驅系統的性能?

籠統地說,是先天結構和後天調校,也就是硬體部分和軟體部分。先天結構包括了四驅系統中央差速器的結構,——托森差速器反應快、介入比例固定、成本合理,粘滯耦合差速器反應慢但介入柔和、成本低,多片離合差速器反應慢於托森、但介入比例有很大調校彈性、成本高。

四驅系統:公路型四驅系統

鑒於四驅系統的性能要求越來越複雜,市面上主流的公路型四驅系統裡面,基本只有大眾集團的縱置引擎平台在使用托森差速器,除此之外調校彈性大的多片離合差速器成為了主流,。這就引申出另一個問題,控制單元計算速度快慢以及演算法準確度,以這兩點為基礎,工程師的調校水平。控制單元運算速度和演算法是基礎,運算速度必須要快,再到控制差速器工作,其介入速度必須快於人的反應時間,否則這套四驅系統就沒啥存在意義了。

而演算法包括車身偏航角(車身實際運動軌跡與前輪轉角的夾角)、車輪滑移率(是否出現了空轉)、車速、方向盤角度等等,並將這些採集到的參數,按照一套程序進行處理,進而得出車子當前狀態,繼而得出四驅系統的工作指令。演算法是否高明,決定了這套四驅系統是否聰明。聰明的四驅系統,工程師調校起來也會相對輕鬆。

好了說了這麼多,是時候來句結案陳詞了,公路型四驅系統究竟牛不牛?首先,它雖然沒辦法提升過彎的彎心速度,但是可以幫助駕駛者更快地出彎;第二,它在一定程度上可以提高一輛車的容錯率(只局限在加速的時候),然而如果不熟悉這套四驅系統的脾性,反而有可能添亂;第三,不是所有的四驅系統都那麼厲害,結構、反應速度、調校水平可以讓不同品牌,甚至同一個品牌不同車型的四驅系統表現千差萬別。

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