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奥迪quattro 体验不一样的冰上芭蕾

一猫汽车网 2015-01-21 17:14:08 图片作者:李梦萦

       冰天雪地之下来段儿芭蕾如何?先别急着绑紧舞蹈鞋的鞋带,因为我们这次要穿上的,是奥迪牌的特制舞鞋——quattro。

       想要呈现quattro全时四驱系统所带来的独特舞姿,首先我们要弄明白quattro的原理。大家可以这样试想,当我们在攀爬的时候突然一脚踩空了,我们身体就会做出本能的反应,将重心转移或是调整自己用力的位置,这个过程我们是几乎不需要经过思索的,是一个最直接的条件反射。但是放到汽车上,要做到这个就非常难了,它意味着要在一个车轮打滑的那一瞬间,要先经过电子系统的分析处理和判断,再决定是否对相应蹬空打滑的车轮加以干预或对扭矩输出做出限制。但是采用了托森差速器锁止装置的quattro则不需要这样,当车轮打滑,它会连带其纯机械式扭矩感应锁止机构,本能地、主动地,像人一样条件反射般地第一时间直接将空转方锁止并将更多扭矩对向传递,保持继续运动。

       好吧,舞鞋穿对了就上台吧。关闭ESP电子控制车身稳定系统,深呼吸一口气,放开电子手刹,让A4L飘起来吧。据说利用重心转移来实现漂移是相当高的技巧,但是第一次接受冰雪驾驶培训的猫妹不知是走了狗屎运还是生来就有着优秀的驾驶灵敏度哈,不过多数是第一种情况喇,猫妹居然首先掌握了这种重心转移法。利用惯性,在车辆差不多到达弯道的时候,给一脚油门,在入弯之前提前打方向,突然收油,回方向,车身重心在那一瞬间发生改变,车子尾巴就神奇地飘起来啦!坐在车里的猫妹第一次感受到车身侧着走真是又紧张又惊喜,爽死喇!然后弱弱收起心里巨大的澎湃,给教练一个自信满满的微笑,逼格!在掌握了技巧之后,猫妹就开始锻炼每一个动作之间的配合和时机,于是猫妹在赛道上漂了一圈,又一圈,又一圈……


       看似很简单的一套动作,但正所谓“台上3分钟,台下10年功”,A4L能够展现这样的舞姿,全靠奥迪35年来最引以为豪的quattro全时四驱技术,就像猫妹一开始所说的, quattro技术能够在任何路况下“本能”地将动力迅速、精确分配到四个车轮,让车子平稳、敏捷地过度,下面我们就来解剖一下这个quattro技术。

       Quattro这个词一点都不陌生,它已经发展了接近30年,在整个Quattro系统的发展中几乎都离不开一个关键词,就是托森式中央差速器。从1986年的第二代quattro系统开始,托森差速器一直沿用了超过30年,当然中间经历了A、B、C型的升级,可以说托森差速器在quattro的整个发展历程中占据了相当重要的位置。然而到了现在的第七代,quattro摒弃了它,取而代之的是冠状齿轮差速器。


       全新一代的quattro四驱系统,最大的改变在于将托森中央差速器更换成冠状齿轮差速器,这种差速器最大的优点是体积小、重量轻,同时具有更高的动力分配比。虽然管状齿轮也是纯机械结构,但依靠多片离合器的控制,它比托森差速器有着更大的扭矩比例调节范围,而且前后的扭矩分配也更加灵活。

       

       管状齿轮差速器的工作原理其实就是通过改变“力臂”长短来实现扭矩的分配调节。从变速箱输出的动力输入到冠状齿轮差速器行星齿轮架上,通过行星齿轮向前后冠状齿轮(链连接前后轴)传递动力,前后冠状齿轮分别配有单组和多组摩擦片。在正常状的态下,通过前后冠状齿轮与差速器行星齿轮不同的作用半径实现前后桥40:60的扭矩分配,前后冠状齿轮与行星齿轮相对静止,当前桥或后桥车轮附着力降低(打滑)时,冠状齿轮与行星齿轮发生相对旋转,挤压打滑一侧冠状齿轮压紧摩擦片,使因打滑流失的动力部分通过差速器壳体传递至未打滑的驱动桥,而前后摩擦片组的数量也决定了扭矩分配的范围:根据车辆前后桥附着力情况,前轮的动力在15%—70%之间自动分配,后轮的动力则在30%—85%之间自动分配。


      quattro全时四轮驱动系统历经30年,上世界80年代,正是这种残酷的冰雪环境,激发了奥迪工程师创造出伟大的quatrro全时四轮驱动系统。此后,奥迪quattro全时四轮驱动技术便一直引领着汽车四驱技术的发展,为四驱轿车的兴起奠定了基石。

       

       1977年2月,一支奥迪测试车队为了测试基于奥迪100研发的一系列200马力前驱原型车,在位于北极圈内的芬兰森林中辗转前行。车队成员的其中一位就是约尔格·本辛格,底盘研发实验部门主管,这位年轻的实干主义者发现自己驾驶的75马力大众汽车Iltis越野车,在冰雪覆盖的弯道上总能轻松地将同行的队友甩开一大段距离,这让他陷入了思考:“为何不让传统的四门轿车也拥有强悍的四驱性能?”


       经过一年的努力,1978年的1月,四驱原型车“奥迪A1”(即:全轮驱动的第一辆车)首次向大众董事会展示。在奥地利克恩滕州大雪覆盖的图拉赫山区公路上,当仍然配备夏季胎的“奥迪A1”轻松超越绑着防滑链的其他汽车时,所有人都震惊了。

  

       随后,奥迪的四驱车型得以投产,并命名为“奥迪Quattro”,这个名称来源于“Quattratrac”(一个有关越野车专用变速箱的术语),而“Quattro”在意大利语中意味着数字“4”,恰好反应出四轮驱动的特点。在1980年的日内瓦车展上,“奥迪Quattro”引发了汽车界的轰动,在四驱技术应用仅限于越野车型的当时,奥迪Quattro的出现开启了轿车四驱历史的新篇章。


第一代 1980


       奥迪的quattro技术亮相于1980年,首辆搭载quattro系统的车型名字同样是quattro。最早的quattro系统采用了开放式中央差速器(手动锁止)+前轴开放式差速器+后轴开放式差速器(手动锁止)的结构。


       作为借鉴大众Iltis越野车的产品,由于轿车的空间所限,这套系统的开发并不是那么顺利。第一代quattro四驱系统在变速箱后端安装有差速器,通过空心传动轴进行驱动,并通过该空心轴将动力传送到前轴差速器上。下一步则是在中央差速器的后端安装一根传动轴,用来将发动机的动力传递到后轴差速器上。这样也就省去体积大、重量大的分动箱,从而有效的解决了空间问题,这样的举措对于当时空间有限的轿车而言是颠覆的。


第二代 1986


       奥迪将标志性的托森中央差速器(A型)正式引入,在正常情况下动力以50:50的分配比例传递至前后轴,当某个车轮出现打滑现象时,中央差速器可主动的将动力分配给附着力更好的车轴,比第一代更方便。后轴是带有手动锁止功能的差速器,前轴则为开放式差速器。

第三代 1988


       1988年奥迪推出了两套不同的quattro四驱系统,并首次应用在奥迪V8车型上。其中自动挡车型采用的是电控多片离合器式的中央差速器,离合器锁止后可将动力传递到后轴。而手动挡车型依然采用了纯机械式中央差速器(托森A型差速器)。另外,第三代quattro系统将后轴开放式差速器也更换为托森A型差速器。

第四代 1994


       首次应用B型托森中央差速器和EDL电子差速锁,托森B型差速器为平行齿轮结构,切同样带有自锁功能,可以装配在自动挡车型上,不过手动挡车型依旧匹配托森A型中央差速器。而EDL电子差速锁的应用,可在单侧车轮打滑时进行制动,增强有效车轮侧的驱动力。

第五代 1997


       第五代quattro四驱系统优化了扭矩感应式A型中央差速器和ESP电子稳定程序与四驱系统的配合上。经过优化的A型中央差速器扭矩分配能力更好。


第六代 2005


       quattro的核心技术中央差速器升级到了C型,采用行星齿轮结构的扭矩感应式C型中央差速器结构更加精巧,自动锁止功能的反应时间更为迅速。它与上一代产品最大的变化是在一般状态下,前后轴的扭矩分配比被控制在40:60。在路况不理想时系统可以自动调整至25:75或75:25。同年,全系标配quattro全时四轮驱动技术的奥迪Q7正式问世,标志着奥迪Q系列车型的诞生。


第七代


       全新一代的quattro四驱系统,最大的改变在于将托森中央差速器更换成了冠状齿轮差速器。冠状齿轮差速器体积紧凑、重量轻,同时有着更高的动力分配比。依靠多片离合器的控制,冠状齿轮差速器能更大范围的调节扭矩比例。


       quattro一种机械味浓重的技术,在未来是否将不再具有技术优势?甚至被淘汰?也许这曾经是藏在很多人心中的疑问,而奥迪用一个e-tron确确实实地回答了大家。

       2009年法兰克福车展上,纯电能驱动车辆奥迪e-tron出现在众人面前,与以往不同的是,这款为每个车轮配备独立电动机的四驱车,看成是e-tron纯电动技术与quattro四驱技术的完美结合。

       e-tron概念车最特别的就是四个安装于车轮的独立轮毂电机,它们除了为车轮获取更大牵引力之外,同样也实现了对汽车横向动力的智能控制。与传统quattro车型所采用的运动差速器类似,奥迪e-tron概念车采用的扭矩矢量控制系统旨在为每个车轮制定独立的加速方案,在提升驾驶动力的同时确保行驶安全。按照实际行驶的路面状况,系统将选择性地将扭矩传输给不同车轮,实现出众的牵引和操控性能。根据奥迪e-tron概念车的轴载分配,其牵引力在正常情况下明显偏向后轴:后轴获得70%的动力,前轴30%。不过如果某个车轮发生打滑,四个中央控制的电动机就会进行动力调整——完全具备奥迪quattro全时四驱系统的强大优势。在底盘方面,前轴采用双A臂,后轴采用锻造铝质的梯形多连杆。悬挂中弹簧和避震器的调教均偏向运动型,但不失舒适。在电子转向助力系统的配合下,齿轮齿条结构的转向转向机不但拥有直接而精准度驾驶反馈,并且拥有更加合理的转向力度。

       自汽车诞生的一百多年来,驱动系统从两轮驱动发展到四轮驱动,如何将车辆的转弯稳定性与驱动性稳定结合,这是一个永久的课题。我们知道,就像在速滑运动中,速滑运动员如果想要转弯,外侧的腿要比内侧的腿花更多的力气,以赋予身体足够的转向力,实现完美的转弯过程。那如何去实现这个力气的转换才能让转向更漂亮呢?相信不同的运动员有着不一样的技巧,同样,对于四轮驱动技术,各大厂商也有着不同的思考和理解。

       与quattro比较的最多的就是大众的4Motion四驱系统,其实它们两者在技术核心这个根本上就不一样,4Motion的技术核心是Haldex(瀚德)中央差速器。Haldex中央差速器至今已发展为多片离合差速控制系统,通过机械装置与电控液压系统共同作用达到智能分配扭矩的目的。这个多片离合器依车型不同而布置在不同的位置,有的靠近后桥差速器,有的类似于奥迪的方法与变速器融为一体。


       它的原理类似于手动挡汽车的离合器,只不过摩擦件间的压紧力由弹簧力变成油液压力。基本结构为:输入轴末端通过花键与离合器片径向固定;输出轴与壳体铸为一体,壳体内侧也安装了多片离合器片。扭矩的分配便是通过油压对离合器片的作用来实现,油压的高低决定了分配扭矩的大小,而油压则是通过ECU控制电磁阀产生的。有了ECU这个聪明的家伙,至于何时何地分配多少扭矩到各个车轮,自然也就变得简单。

       鉴于奥迪与大众之间的复杂关系,4Motion与quattro这两种四驱系统具体采用哪种核心技术是要据车型而定。而从上表我们可以看出,并非所有quattro系统都以托森中央差速器为核心,对于横置发动机的TT、A3虽然标着quattro,但本质是4Motion;同样像辉腾、途锐这样纵置发动机的车型,其4Motion本质是quattro。

       奔驰4MATIC四轮驱动的核心技术是4ETS差动限制技术。4ETS就是利用ABS的制动力自动分配功能来实现差动限制。当这种全时四驱的车辆有一个车轮打滑时,车载电脑就通过ABS对打滑车辆制动来限制它的空转。从而差速器就可以把传递给打滑车轮的动力转移到其他未打滑的车轮上。新开发的驱动系统运用了行星齿轮式桥间差速器。在各种路面上,前后轮之间的全时固定45:55的动力分配确保了自信和完全可预知的操控性。而在车轮出现打滑情况时,整体式多盘离合器则可以确保附加牵引力和最佳方向稳定性。不难看出,在ESP电控车辆稳定行驶系统、ASR加速防滑系统和4ETS四轮驱动电子牵引系统电子行驶安全系统的辅助下,4MATIC即使在路况条件不好的情况下也提供了动态、舒适和更加安全的交通解决方案。


       4MATIC的优点是:结构简单,重量最轻,反应灵敏,低速时针对各种越野路况脱困性最好。


       xDrive全轮驱动系统的核心技术是由奥地利的马格纳·斯太尔研制的分动器,以对扭矩分配进行不间断地调节。xDrive系统根据道路情况不断改变扭矩的分配,向前后车轮传输各自所需要的扭矩,默认状态下前后扭矩分配为40:60,最大前后扭矩分配比例为0:100到100:0之间。而扭矩分配则可以在0.1秒内完成。假设我们在行驶过程中,如果系统发现车辆可能转向不足,也就是前轮开始被拖向弯道外侧,就会减少分配给前桥的扭矩,将几乎所有动力都输送至后桥。该系统还不断与动态稳定系统DSC交换信息,可以从一开始就识别到车轮打滑。一旦出现车轮打滑,电动机会锁定xDrive的膜片式离合器,并通过额外的驱动力矩使这个车轮拥有更好的附着力,同时空转的车轮也会得到刹车装置的有效控制。这就意味着,无论路面如何突然变化,都会有适量的扭矩被输送到抓地性最好的车轮上,即使是在部分结冰的道路上。

       xDrive的优点在于,它几乎所有动力分配是通过多片离合的压力控制,非常智能,不会因为制动损失动力,在高速过弯时,还可通过调整四轮的驱动力(而不是刹车)来辅助过弯,所以极限过弯能力较强,而且可以实现动力的四轮任意分配,所以爬滑坡能力可能也会比较强。

       SH-AWD(超级四轮驱动力自由控制系统)的前后桥分动装置直接安装在前部的传动桥上,它将一部分扭力分配给前桥,另一部分则通过碳纤维传动轴传递给后部驱动单元。这个后部驱动单元就是SH-AWD的核心部件,它包括了三个行星齿轮与离合器组。


       SH-AWD通过先进的电子扭矩分配技术,除了实现前后轮的驱动力30%—70%的自由分配外,更实现了后轮左右两轮间的独立驱动力分配,左右轮驱动力分配可从100:0至0:100之间无级控制,可以大幅度提高车辆在弯道高速行驶时的稳定性和转向操作的精确度,提高驾控乐趣。而且SH-AWD系统反映速度非常快,在车身极限状态到来,稳定系统启动之前就已经完成扭矩分配,从而避免了极限状态的出现。而在更高的速度下,SH-AWD系统已经无法帮助你完成转向,车身同样会出现极限状态,这时VSC稳定系统也会及时的介入来进行修正,算是双重保险。

       SH-AWD的优点是,它实现了汽车左右两侧的动力可变分配。


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