详解四驱系统
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日期：2005-4-11 22:00:38 来源: 编辑： 浏览：1902
很多人都以为四轮驱动的汽车可在任何地面上跑，想去哪里就去哪里。实际上这是夸大了四驱车的能耐，就算是我的HUMMER，也不敢单独在野外行驶。开过四驱越野车的朋友可能都知道，在恶劣的路面上，汽车差速器使得每一轴只有一个轮可以得到驱动，而且是在不停地打滑。所以四驱车并非万能车，你必须知道四驱系统是怎么一回事。
四驱系统分类
四轮驱动顾名思义就是汽车四个车轮都能得到驱动力。这样一来，发动机的动力被分配给四个车轮，遇到路况不好才不易出现车轮打滑，汽车的通过能力得到相当大地改善。四驱系统主要分成两大类：半时四驱（Part Time 4WD）和全时四驱（Full Time 4WD）。 现时，我们使用的四驱车大多是半时四驱。只要车上有专门的两驱、四驱切换拨杆或按钮，那么，这辆就是使用半时四驱的四驱车。半时四驱是四驱车最常使用的四驱系统，基本型号（一辆四驱车可能有4-6种型号，如Pajero的五种型号的引擎、变速箱和车内饰完全不一样，车价可相差近一倍）的三菱帕杰罗、L300、L400、基本型号的陆地巡洋舰PRADO、LC100.LC70、LC75、美国JEEP、五十铃TROOPER、RODEO、铃木VITARA、JIMNY等都使用半时四驱。半时四驱的使用可分两种状态：一种是两驱，汽车只有两个车轮得到动力，与普通汽车没有区别；另一种则是四驱，此时汽车前后轴以50：50的比例平均分配动力。半时四驱历史悠久，其优点是结构简单、可靠性大，加装自由轮毂（Free Wheel Hub）后更加省油。 全时四驱是使汽车四个车轮一直保持有驱动力的四驱系统。若要细分全时四驱系统，可分成固定扭矩分配（前后50：50比例分配）和变扭矩分配（前后动力分配比例可变）两大类。全时四驱也有很长的历史，可靠性更大，但其耗油量较大。
两种四驱系统比较
半时四驱靠操作分动器实现两驱与四驱的切换。由于分动器内没有中央差速器，所以半时四轮驱动的汽车不能在硬地面（铺装路面）上使用四驱，特别是在弯道上不能顺利转弯。这是因为半时四驱在分动器内没有中央差速器，而无法把前后轴的转速调整所致。汽车转向时，前轮转弯半径比同侧的后轮要大，路程走得多，因此前轮的转速要比后轮快；以至四个车轮走的路线完全不一样，所以半时四驱只可以在车轮打滑时才挂上四驱。一回到摩擦力大的铺装路面应马上改回两驱，不然的话，轮胎、差速器、传动轴、分动器都会损坏。 不少半时四驱前轮都可以装上自由轮毂（FREE WHEEL HUB），这是一个很好的手动离合器，在不用四驱时，它可以断开前轮与传动半轴的连接，从而把车轮和左右传动半轴、差速器、传动轴、分动器的摩擦力都减去，达到省油和延长CV JOIN（万向节，constant velocity joint）和分动器齿轮寿命的目的。又可以降低车内噪声，是一个十分好的设计（WARN和ARB都有这产品给SUZUKI、LAND ROVER、HILUX、PRANDO、PAJERO、NISSAN CHEROKEE等半时四驱吉普车使用）。所以驾驶半时四驱车必须小心，其四驱不可以在硬路面（铺装路面）上使用；下雨天也不可以用；有冰或雪地则可以用，而一旦离开冰雪路面应马上改回两驱。全时四驱系统内有三个差速器：除了前后轴各有一个差速器外，在前后驱动轴之间还有一个中央差速器。这使全时四驱避免了半时四驱的固有问题（在硬路面不能用四驱的问题）：汽车在转向时，前后轮的转速差会被中央差速器吸收。所以，全时四驱在硬路面（铺装路面）、下雨时有更可靠的四轮抓着力，比半时四驱优越。但到了冰雪，沼泽地就必须把中央差速器锁上（否则可能无法前进）；回到不滑的硬路（铺装路），马上要把中央差速器锁解开。有些全时四驱的中央差速器比较先进，一般情况下它可以把汽车动力平分给前后轴。当车轮出现打滑时，它会自动把中央差速器锁上。在第一代Range Rover自动变速车型中就可以找到这种设备，它是大众汽车发明的粘性防滑差速器。此系统同时也常被Audi的四驱车所使用。这种系统在小车上表现很好（类似的限滑差速器在现代的四驱轿车上被广泛使用，可有效提高行驶的安全性等），但在大四驱车上，它就没有差速器手动锁来得可靠。所以，新一代Range Rover已不再使用这一系统了。 另外，有一些四驱车使用看起来像全时四驱的智能四驱系统。这些系统平时是以前驱为主，当前轮打滑时，动力会部分转移后轮，帮助前轮使汽车行驶（可理解为智能的半时四驱），如本田CRV、HRV等就是使用这种系统（不少平价SUV包括CRV，HRV，凌志RX300丰田RAV4等都可能省去四驱系统而只是前轮驱动，购买时请注意）。这种系统并不可靠，但有新意（一般由前置前驱的轿车系统改进而来）。
从大四驱越野车的驱动系统来看，我个人喜欢半时四驱和有手动中央差速锁的全时四驱车，其它的智能四驱系统都是没有必要的。因为，时间证明了半时四驱和全时四驱带中央差速锁是最可靠的四驱系统。无可否认，智能四驱系统十分适合小汽车用。因为一般市民开车并不需要了解驱动结构，只要汽车会走就可以了。全自动是最简单的选择。
现在，有的四驱车标榜可以实现半时四驱和全时四驱的切换，我认为这是画蛇添足，只是车商为了增加新意的做法。如美国JEEP中顶级Cherokee、Grand Cherokee Evolution、日本顶级Pajero 3.5GDI等。它们还都有一个共同的缺点，就是不能装上自由轮毂（Free Wheel Hub），在用两驱时不能真正起到的省油作用。
差速器简单说
前面已多次谈到差速器，可能有人连差速是什么也不太了解。要知道差速器对汽车来说是相当重要的。你必须对它有个认识，否则很难继续深入探讨。
差速器是把两个传动半轴（传动半轴直接连着左右车轮）连起来，通过齿轮组的特殊设计，两半轴（左右车轮）可以实现不同速度旋转，而不会出问题。差速器是1825年由法国人发明的。它是汽车工业发展中十分重要的一环，要是没有差速器，汽车就无法实现顺利地转弯。 由于车子在转弯时左右轮转速不一样，内侧车轮转得慢、外侧车轮转得快，驱动轴如何能传递动力而不干扰车轮的正常转速呢？靠的就是差速器，如果没有差速器，汽车在路面上就不能实现转弯（差速器种类及原理，解释起来需要较大篇幅，在此不冗述）。
在汽车发明的初期，道路条件很差。所以早在1902年，第一辆四驱车就已经诞生，但由于成本问题，加上CV JOJN万向节还没有达到成熟的地步，所以，四驱车并没有被大量生产。到了第一次世界大战，四驱车的可靠性得到认同，促使军队投入大量资金去制造全轮驱动的汽车。今日，全时四驱已十分流行三差速器的设计，它们可以在硬路（铺装路面）使用四驱系统而不会互相干涉。
解决差速器的缺陷
差速器的结构精巧，可巧妙地抵消不同车轮间的转速差，但它又有致命的弱点。就是碰到恶劣路面如沙、泥地时，只要一个车轮陷入打滑状态，差速器另一端的车轮会完全丧失动力而一动不动。为解决这个问题，你必须为你的差速器装上LSD防滑差速器或AIRLOCK气动差速锁，把差速器的齿轮组部分完全锁止，使差速作用临时失效。 现代不少四驱车都装有差速器锁。在越野时可自动或手动地锁上差速器；如果你的四驱车没有差速器锁，那么，只要自己装上前后差速锁，在越野时可以发挥出真正的四驱本色。
如今，有不少车装有ATRC（ACTIVE TRC）、TT4（TORQUE TRACK 4）等牵引力控制系统。当前或后轴轮胎发生空转打滑时，汽车会对空转轮施以制动力。由于差速器的结构使得其驱动力自动转往另外一边的车轮。这看起来很方便，在理论上十分好，但在攀爬高山和沼泽地时这套系统容易出现故障。这个连HUMMER身上的TT4也不例外，有时甚至连刹车系统也同时出现故障。所以我自己的HUMMER也再加上了前后两组ARB AIRLOCK（ARB品牌的手动控制气动差速器锁，这是一种改装用的限滑差速器锁），手动的差速锁是最可靠的。
L.S.D（Limited SlipDifferential）限（防）滑差速器有许多种，但适合越野的不多。只有50%，75%和100%的限滑率才适合真正的越野。5%，25%的防滑差速器并不适合真正的越野，最起码应有50%。但50%和75%LSD在硬路U形转弯时会发出一点"滴、滴"声，因为它是用离合器的原理。而100%锁止的Airlock则是所有LSD中最好的一组，它是唯一可完全锁止差速器的装置（回到硬路面又可恢复一般差速器功能），是通过压缩空气来推动的。奔驰G系原装有三个用油压推动的差速器锁，而LC100、LC90、日产等四驱车也可以加装这种配件，Airlock在四驱车专门店都可以找到。如果你还不能理解为什么要装差速器锁的话，希望我平时玩四驱车曾出现各种车轮离地打滑的状况能帮助你理解这一原理。
2H：是半时四驱车在硬路面时使用的
4H：是半时四驱车在沙、泥、雪地时使用的
4L：是半时四驱车攀爬1：4以上的大斜坡或是更大的拖力和驱动扭力在野地时使用
N：是被拖时用的或使用其它的动力输出），如绞盘时才可以用,因为当挂上了N，四个轮都没 有动力。
4H：是全时四驱在马路上用的
4HLC：是全时四驱碰到有车轮打滑时使用，在沙、泥和雪地一定要把中央差速器锁上
4LLC：是全时四驱攀爬1：4以上的大坡或需要更大的拖力（拖动3-5吨以上卡车用）和驱动扭矩 的情况下使用
N：和以上一样，全车没有驱动力，引擎离合器、波箱不能把动力传给分动器
1、 这辆LAND ROVER 110 6×6前悬挂行程用尽了，所有动力传去左轮。如果这车没有装上防滑差速器锁 ，只有用绞盘拖回平地。
2、 一般前置引擎的越野皮卡在陷入大坑时，用尽悬挂行程后轮会离地,所以，一般LSD和AIRLOCK首先一 定是装在后轴。
3、 一般前置引擎的五门吉普车陷入大坑用尽悬挂行程后也是后轮首先离地。
4、 这辆PRADO后面装了近150斤的物品，所以可以做到前轮离地。一套好的升高件可以把悬挂行程加大 ，大大提高越野能力。
5、 丰田LC80 VX采用前后硬轴，升高改装后会有更出色的悬挂行程，但地面差距过大也同样会造成后轮 离地。需要装差速器锁。
6、 PAJERO的悬挂行程很有限，因为前轮采用独立悬挂设计。
7、 越轻的吉普，悬挂必须越软，因为车身无法把悬挂押下，所以，没有LSD的四驱车其实只是两驱车。
8、 奔驰G系吉普虽然采用前后硬轴设计，但也会有用尽悬挂行程的时候。如果把防倾杆拆下可以增加 30%的行程，但在高速公路上行驶十分危险，但G的设计师已在G身上加上了前、中、后差速锁。
9、 这辆美军M38A1小吉普在大碎石破路行驶时前左轮出现明显打滑，如果有了LSD或差速器锁问题马上 就解决了。
10、 大型4×4，6×6卡车也不例外，吨位并不能防止打滑，反而在沼泽地会沉下去，LSD和差速器锁（ DIFFLOCK）对大卡车是很重要的。
11、 这辆PRADO虽然有绞盘帮助爬泥坡，但右前轮用不上力，前LSD或差速器锁同样重要。
12、 这辆奔驰G系虽然有前、中、后差速器锁，但其街道用的轮胎和原装的悬挂并不十分适合越野。
13、 这辆牧马人虽然有4.2L引擎，但陷入沙坑内没有差速器锁只有靠绞盘才可以拖出。如果这车装有差 速器锁，在下去之前应把后差速器锁锁上。
14、 在这种小河内驾驶吉普，除了要锁上前、后差速器锁外，还必须有防水装置才可以下去，另外所有 无线电设备必须举高。
15、 这辆LC60在驶入沼泽地前已把前后差速器锁锁上，然后用加力挡（低速挡），再用一挡冲过去。
16、 PAJERO加上了后Airlock，越野性能还可以，由于车身比较轻，加上V6引擎，马力还不错。
17、 除有防撞器、车底保护板、差速锁等装备还是不够的，举升悬挂绞盘，防水装置都是不可少的装备
18、 ARB 100%差速锁，比一般LSD更适应丰田所有的吉普及皮卡，三菱PAJERO、L300、L200、五十铃、日 产的大小四驱车、JEEP的牧马人切诺基系、越野陆虎的DISCOVERY、RANGE ROVER还有HUMMER、道奇 GMC、福特、铃木等。
各類差速器的特性比較：
一．??開式差速器
切諾基的開式差速器的結構，是典型的行星齒輪組結構，只不過太陽輪和外齒圈的齒數是一樣的。在這套行星齒輪組裏，主動輪是行星架，被動輪是兩個太陽輪。通過行星齒輪組的傳動特性我們知道，如果行星架作為主動軸，兩個太陽輪的轉速和轉動方向是不確定的，甚至兩個太陽輪的轉動方向是相反的。
車輛直行狀態下，這種差速器的特性就是，給兩個半軸傳遞的扭矩相同。在一個驅動輪懸空情況下，如果傳動軸是勻速轉動，有附著力的驅動輪是沒有驅動力的，如果傳動軸是加速轉動，有附著力的驅動輪的驅動力等於懸空車輪的角加速度和轉動慣量的乘積。
車輛轉彎輪胎不打滑的狀態下，差速器連接的兩個半軸的扭矩方向是相反的，給車輛提供向前驅動力的，只有內側的車輪，行星架和內側的太陽輪之間由等速傳動變成了減速傳動，駕駛感覺就是彎道加速比直道加速更有力。
開式差速器的優點就是在鋪裝路面上轉行行駛的效果最好。缺點就是在一個驅動輪喪失附著力的情況下，另外一個也沒有驅動力。
開式差速器的適用範圍是所有鋪裝路面行駛的車輛，前橋驅動和後橋驅動都可以安裝。
二．??限滑差速器
限滑差速器用於部分彌補開式差速器在越野路面的傳動缺陷，它是在開式差速器的機構上加以改進，在差速器殼的邊齒輪之間增加摩擦片，對應於行星齒輪組來講，就是在行星架和太陽輪之間增加了摩擦片，增加太陽輪與行星架自由轉動的阻力力矩。
限滑差速器提供的附加扭矩，與摩擦片傳遞的動力和兩驅動輪的轉速差有關。
在開式差速器結構上改進產生的LSD，不能做到100％的限滑，因為限滑係數越高，車輛的轉向特性越差。
LSD具備開式差速器的傳動特性和機械結構。優點就是提供一定的限滑力矩，缺點是轉向特性變差，摩擦片壽命有限。
LSD的適用範圍是鋪裝路面和輕度越野路面。通常用於後驅車。前驅車一般不裝，因為LSD會干涉轉向，限滑係數越大，轉向越困難。
三．??鎖止式差速器（機械鎖止、電動鎖止、氣動鎖止）
為了保證車輛在複雜的越野路況下的行駛性能，通過一定的機械結構把差速器鎖死，實現兩個半軸的同步轉動。通過行星齒輪組分析，就是把行星齒輪組的變速機構鎖死，保證行星架和太陽輪之間，以及兩個太陽輪之間的傳動比都是1：1。可以把太陽輪和行星架鎖止，可以把行星架和行星齒輪鎖死，還可以把兩個太陽輪鎖死。
鎖止式差速器，在沒有鎖止的時候，其傳動特性與開式差速器完全相同，在鎖止的情況下，傳動比被固定為1：1。
這種差速器的優點不言而喻，在越野路面提供了最大的驅動力，缺點是在差速器鎖止的情況下，車輛轉向極其困難；存在單車輪承受發動機100％的扭矩的可能，半軸會因為扭矩過大而變形或折斷；車輛在轉向的過程中，兩半軸承受相反的扭矩，如果兩側輪胎的附著力都很大，會扭斷半軸。另外這種差速器，在車輛行駛過程中執行鎖止動作會產生比較大的噪音。
鎖止式差速器具備開式差速器的所有結構和特性，在未鎖止的情況下，應用範圍與開式差速器相同；在鎖止的情況下，只適合於低速行駛在非鋪裝路面，不能在鋪裝路面上行駛，否則會導致車輛損壞和轉向失控。
這類差速器以ARB的氣動鎖止產品和Eaton的電動鎖止產品為代表。
四．??電子差速器鎖
電子差速器鎖與上述的幾種相比，沒有改變開式差速器的結構和特性，而是利用ABS或EBD系統來執行單側制動打滑的車輪的動作，限制兩驅動輪的轉速差，保證兩個驅動輪都有動力。
優點：安全性好，不會損壞車輛。缺點：需要ABS和EBD系統，造價昂貴；在嚴酷的越野環境下，電子產品的可靠性不如機械產品；單側車輪的驅動力，不如鎖止式差速器的大。
這類差速器鎖，由於成本原因，一般只應用於高檔轎車和高檔的SUV。
五．??自動機械鎖止差速器
這類差速器的基本結構和機械鎖止式差速器相同，不同的是，機械鎖止差速器的鎖止和解鎖，完全由駕駛員人工控制；自動機械鎖止式差速器則是根據路況自行鎖止和解鎖。它的鎖止檢測機構很精巧，檢測量有兩個，一個是差速器邊齒輪和差速器殼子之間的轉速差，另外一個就是差速器殼的轉速。
鎖止條件：差速器殼體轉速不超過設定值（也就是車速低於設定值），變齒輪與差速器殼的轉速差超過設定值（左右車輪的轉速差太大），如果兩個條件都符合，就會觸發差速器的鎖止，正常行駛中的轉向不會引起它的鎖止。整個鎖止過程，車輪空轉的角度差不超過360度。
解鎖條件：差速器殼轉速超過設定值（車速超過設定值），左右半軸的扭矩方向相反（車輛開式轉向），滿足兩者中的任何一個，就會立即解鎖。
優點：公路行駛特性與開式差速器完全相同。越野路面，與鎖止式差速器特性完全相同，不會因為轉向而扭斷半軸，其鎖止和解鎖過程完全是自動的，不需要人為干預。可靠性非常高。
缺點：鎖止噪音比較大，結構比機械鎖止差速器複雜，每一種差速器只能適用於一種車型，不具有通用性。
適用性：可以直接替換開式差速器，前驅後驅都可以用，沒有適用性方面的限制。
以Eaton公司的產品為代表的自動機械鎖止差速器是最適合越野車適用的差速器，遺憾的是，沒有能直接給小切用的產品。
六．??PowerTrax NoSlip
我不確定它到底屬於哪一類。叫的比較多的，是“無滑動動力牽引”。如果從功能上看，也可以叫“自動解鎖差速器”。叫什麼名字都無所謂，反正都是同一個產品。
PowerTrax NoSlip的工作原理和鎖止差速器恰恰相反，這個產品設計的非常巧妙。鎖止差速器工作的時候，是執行鎖止操作；而PowerTrax NoSlip工作的時候，執行的是單邊解鎖操作。
PowerTrax NoSlip在車輛直行的時候，左右半軸通過齒輪與小齒輪軸同步轉動，工作在鎖止狀態。當兩驅動輪存在轉動角度差的時候（車輛轉向或者一個輪子打滑），PowerTrax NoSlip會通過它的機械機構，將一個輪子的離合器分離，取消它的動力輸出。兩個輪子轉動角度相同的時候，離合器再結合。完成一次分離並重新結合的操作，兩個車輪的角度差不小於18度。加油門的時候，分離的是轉的稍快的車輪，收油門發動機制動的時候，分離的是轉的稍慢的車輪。如果用於前橋驅動，車輛的轉向系統會隨著加減油門有失控的傾向。在附著力高的路面（土路或柏油路），如果兩個驅動輪因為驅動力過大而同時打滑，則每一個車輪轉動一週，與其相聯的PowerTrax NoSlip離合器都會分離結合2到10次，兩個車輪交替的獲得分動箱輸出的100％扭矩，驅動輪的動力輸出狀態不是連續的，而是脈動的，地面的附著力越大，兩個驅動輪打滑轉速越高，PowerTrax NoSlip離合器結合時的衝擊力就會越大。為了承受這種高頻的大扭矩衝擊，製造PowerTrax NoSlip的材料強度必須特別耐衝擊，所以使用的時鈦合金。但原車半軸設計沒有考慮這種衝擊扭矩，往往承受不了。
優點：通用性好，安裝簡便，沒有鎖止式差速器的鎖止噪音，在鋪裝路面上不會因為轉向而扭斷半軸。
缺點：不能用於全時四驅的前橋；在附著力比較高的平坦路面，提供的牽引力小於鎖止式差速器；在高附著力路面，兩個驅動輪同時打滑，對半軸的衝擊力非常大，容易扭斷半軸；安裝PowerTrax NoSlip會導致自動檔車換檔衝擊變大。
適用性：適合後橋驅動輕度越野和低附著力路面。不適合高附著力路面和大動力輸出的場合的使用，不適合在前橋內安裝（即使是4驅的切諾基，很容易斷前半軸）。
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