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效率高体积小、响应快过01秒名爵HS四驱系统解析

发布时间:2019-06-12

  城市SUV该不该选四驱,至今仍然存在着很大的问题。有人说买这种车又不是为了越野,要四驱系统简直是加了个累赘。也有人将四驱系统奉若圭臬,认为多了一套四驱系统,就能到达很多两驱车到不了的地方。

  而在名爵即将推出的全新SUV——名爵HS上,就存在这个问题。其中的部分车型是配有四驱系统的,虽然这在相同的价位区间(名爵HS预售价17-21万元)并不多见。

  不可否认,像这种城市SUV普遍搭载的四驱系统曾经被很多人所不齿,甚至有人称其为“伪四驱”。不过事实果线日,来自于上汽的工程师将名爵HS的四驱系统从底盘移到了展示台上。究竟是“一无是处”还是“深藏不漏”?理论与实践总是会证明一切。

  总体来说,名爵HS搭载的是一套标准结构的适时四驱系统。看起来不复杂,前方一套取力单元,中间一根长长的传动轴通向后桥,并通过离合器连接后主减速器,最后经由差速器将动力传导至左右两侧半轴,最终驱动车辆行驶。

  这种布局方式在城市SUV中很常见,但却也并不意味着结构相似的每一套四驱系统,都有着相似的性能。夸张一些说,每一个单元都可以进行无限的细化,而这些细节之处的设计叠加起来,呈现出来的效果甚至可以是“天差地别”的。

  一套优秀的四驱系统,硬件必然是基础中的基础。名爵HS四驱系统的供货商是来自于英国的GKN公司。作为全球知名的传动系统制造商,GKN和全球90%以上的汽车企业都有过合作关系,像我们熟知的沃尔沃、路虎品牌,旗下很多车型都在采用GKN的相关技术与零部件。

  名爵HS四驱系统给我的第一印象就是“紧凑”,前方取力器重量约为19kg,后方主减速器以及差速器总重约为24.5kg,加之传动轴后整套四驱系统重量大约在50kg左右。这不是一个很小的数字,但同样不足以拖垮车辆的动力性以及燃油经济性。

  具体到细节来说,位于前桥区域的PTU(取力器)是整套四驱系统的开端,它的作用是连接前桥的差速器壳体(此处已经过变速器扭矩放大),并从高速旋转的壳体上“取力”并向后传递。

  这就不难理解,既然是从前桥上“取”一部分动力传递到后桥,所以这套四驱系统只能至多将50%的动力传递至后桥,这就是我们经常听到的适时四驱50:50理论的根本原因。

  据工程师介绍,这套取力单元油封、油液都可以做到20万公里免维护,这对于一台家用车的使用强度来说,可以算是终身免维护了。

  为了兼顾名爵HS横置发动机与变速器的布局,取力需要将体积控制在很小的范围内,所以在其内部采用了两级齿轮传动机构。而最终从单元输出的动力不仅方向改变了90度(由横置变为纵置),同时转速也提升了2.2倍。

  之所以要在此处提升输出转速,是因为考虑到传动轴的承受能力,过大的转矩会直接对零部件的抗扭强度以及运转平顺性造成影响。

  中间的钢制传动轴采用两段式设计,这样的设计无论对于NVH特性还是碰撞安全都具有积极意义。传动轴中央部分采用空心设计,这样可以有效减轻转动惯量造成的能量损耗,并且使零件的整体质量大幅下降。虽然我们没有拿到这根传动轴质量的确切数据,不过笔者还是掂量了一下,估测整体不超过10kg。

  前端法兰盘采用金属材质进行制造,并匹配了适合高速运转的等速万向节,据悉最高可承受的转速超过10000rpm。

  后端法兰盘采用rubber coupling橡胶材质制作。而由于前段以及中段都配有等速万向节,此处的法兰盘则是用螺栓直接连接在传动轴上的。不过因为橡胶材质本身就带有减震功能,可以使得车辆运转时,传动部分拥有更好的NVH特性。

  后主减速器的主要功能,就是将前轮传递过来的扭矩进一步放大,而后利用差速器最终将动力传递到车轮上。也正是在这里,之前被取力器“增速减扭”的动力将再次经历“减速增扭”的过程。

  说起来可能有些拗口,不过大家可以理解为扭矩在传动系统上一增一减后,仍然保持着驱动车轮的正常动力水平,

  当然,至于动力最终能不能传递到后车轮,则完全取决于主减速器前方的多片离合器是否结合,这也就说到了这套四驱系统的重点——“EMCD电磁式扭矩管理器”。

  它的工作范围可以从离合器片完全脱离(即纯前驱状态),继而通过行车过程中ECU采集到的动态信号(包括方向盘转角、节气门开度以及车身轮速传感器、横摆角等)做出相应调整,从而实现完全分离到完全压紧的变化。

  而在扭矩管理器软件系统的控制下,这套四驱系统的响应时间可以做到0.1秒之内,这在同类型的传动系统中反应算是相当迅速的了。

  后桥的开放式差速器本身并不具备左右轮之间的限滑功能,但车辆配备的电子系统可以对打滑车轮进行判断,并对单个车轮施加一定的制动力,最终让动力传递至有附着力的车轮从而完成脱困。

  值得一提的是,名爵HS配有四驱锁止功能,车辆可以在60km/h范围内保持前后桥50:50的固定动力分配,对于强度比较高的越野路段来说可以获得更加稳定的动力输出。而在车速超过60km/h后,四驱系统锁止则会自动解除并返回AUTO-MODE(自动模式),避免高速行驶时因为四驱系统的锁止特性发生危险。

  当然,上述这些只是理论层面的东西。至于四驱系统真正的使用场景都有哪些,上汽工程师也为我们总结了三种情形:

  其一,前后轮速差引起的滑转扭矩。这个通常在低附着路面起步的时候,比如雨雪路面起步,因为前轴是主传动的轴,所以大部分扭矩在起步的瞬间会传到前轴,如果这个扭矩突破了地面附着力,会引起前后轴比较大的速差,这个时候控制器就会根据速差计算一个消除前后轴速差的扭矩,并利用四驱系统对这部分扭矩进行平衡,让车辆更加平顺的起步。

  其二,预加载扭矩相对“主动”一点,它能够利用车辆上各种传感器发出的信号,预估地面的附着力。在打滑还没有出现的时候,就把合适的扭矩传递到后轮,避免前轮打滑。

  第三种动态扭矩,主要是针对在湿滑路面“丢油门”的情况。因为发动机在丢油门时会有一定的负扭矩、拖拽扭矩,这种情况可能会引起前轮产生类似发动机制动的效果。遇到这种情况,四驱就可以把一部分的前轴扭矩、负扭矩通过四驱的控制器结合传递到后轴,让前轴的滑移有效地降低,以此提升前轮的转向能力。

  说起来玄而又玄,但可以看出,四驱系统更像是为行车安全保驾护航的又一道屏障。一套拥有良好响应速度和极佳作用效果的四驱,的确可以在某个转瞬即逝的关键时刻拯救车辆于危难,但理论毕竟只是理论,名爵HS的实际表现究竟会是什么样呢?

  很庆幸,除了静态解析,本次活动我们也有机会在初级越野场地“小试”了一下牛刀,虽然路况的挑战难度并不大,但至少这套四驱系统的某些特性(例如响应速度等)还是能够借此机会体验到的。

  摆在面前的第一道障碍是一个坡度为50的陡坡,路面上洒落着大量的泥土。虽然天气很燥热,但难免还是会给挑战增加一些难度。就试驾车辆配备的公路胎来说,坡起时不打滑几乎是不可能的。

  名爵HS配有坡道辅助功能,在上坡时将车辆踩停,即使移开刹车踏板,车辆也会在三秒钟之内保持静止而不会溜车,这对新手来说无疑可以提高行车时的安全性,也让我们有机会更加专心去体会这套四驱系统究竟是如何工作的。

  当深踩油门踏板之后,附着力较低的前轮往往会空转。不过正如上文所说的,车辆会在我来不及按下相机快门的一瞬间对打滑车轮施加制动力,并同时开启四驱模式,将部分动力传递给前后桥另外有三个附着力的车轮。

  而在下驼峰的过程中,就能发挥名爵HS陡坡缓降功能的优势了。在这里有必要说明一下,很多朋友都认为陡坡缓降功能都是利用电子程序代替人工进行制动,其实不然。

  这项配置最早是路虎发明的,它本身会根据车辆前部的位置传感器以及前桥下方的陀螺仪,判断车辆所处位置的坡度大小以及距离坡底的距离,从而利用牵引力控制以及ABS系统分别对车辆进行发动机制动,以及为每个车轮施加适当的制动力矩。

  因此在理论上,拥有一款优秀的陡坡缓降系统后,驾驶员只需要把握准方向,目视前方,就绝对不会发生侧翻等危险情况,这在某些极限越野路况下,对生命安全是能起到巨大保障的。

  而在这一方面,名爵HS表现得同样不错。即使驾驶员双脚离开踏板不采取任何措施,陡坡缓降功能介入的也十分及时。

  再往前的三驼峰障碍难度并不大,更多考验的是名爵HS接近角、离去角等表面上的通过性能,对于四驱、驾驶辅助系统的挑战并不大,所以这次动态体验部分的参考意义也十分有限。

  不过鉴于我们本次体验的都是名爵HS的试装车,所以也不用太灰心,待等新车上市之后,真正量产车型的极限性能终将不再是个秘密。

  回到我们最初的问题,城市SUV搭配适时四驱,究竟有没有存在的意义呢?诚然,我们不能轻易否定任何一种驱动形式,无论是前驱、后驱还是四驱,都有其不可忽略的优势以及弊端。或许,习惯了两轮驱动、驾驶技术成熟,每天在走走停停路况奔波的人会觉得它百无一用,但或许,在某个特定的环境之下,在某个“巧合”的瞬间,当两轮驱动的车辆真正遭遇“力所不能及”的紧急情况下,一套看似用处不大的四驱,就可以在你不知不觉中让全车人转危为安。那么,按照这个思路,适时四驱又怎么会是一个不理性、鸡肋的选择呢?



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