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(汽车文化)法拉利FF等四款超级跑车四驱系统差异解析 [复制链接]

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离线前朝老僧
 

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主   发表于: 2011-07-24

[导读]目前超跑四驱技术中,主流技术是被动式的黏性耦合式设计以及主动的多片离合式设计,前者结构简单,成本方面更有优势,但效率一般;而后者则代表了目前超跑四驱的主流发展方向,拥有更好的效率。




更快、更强的需求促成了超跑的不断发展。除了通过提升发动机功率来获得性能方面的增强以外,越来越多的厂商意识到抓地力的增强以及操控性的提升并非那么容易实现。在受到高性能运动轿车引入全时四轮驱动技术以提升性能的启发之后(第一款搭载四驱系统的运动车型是Jensen公司1966年发布的FF),各大厂商开始规划在超跑中引入四驱技术。超跑首次引入四驱系统的车型应该是1986年的保时捷959,虽然存世量不多,但是正是它开创了超跑四驱化的新时代。


超跑引入四驱之后的好处很多:不但可以有效增加轮胎的抓地力,提高行驶稳定性;在雨雪湿滑路面上有着更好的表现;此外四驱系统还可以提升车辆的加速能力,缩短刹车距离。不过,超跑的四驱系统其实也有很多流派,他们之间各不相同,优势和缺点也有很大的差别。我们知道在超跑所应用的全时四驱技术中,最重要的就应该是中央差速器了。因此,我们根据中央差速器的类型就可以很容易区分不同的超跑四驱技术流派。


目前的超跑四驱技术中,最主流技术分别是被动式的黏性耦合式设计以及主动的多片离合式设计,前者重量轻、结构简单,成本方面更有优势,但效率一般;而后者则代表了目前超跑四驱的主流发展方向,拥有更好的效率,但是普遍重量较重并且成本较高。除此以外,还有一些其他四驱技术,这些技术中法拉利独特的双离合器四驱系统最值得关注,那么这些技术的优缺点又是什么呢?



兰博基尼VT四驱系统
代表技术:黏性耦合式系统
优势:成本低廉,无需电控干预,重量轻
缺陷:前后轴扭矩分配转换速度慢,效率低


兰博基尼开始引入四驱系统的时间也不长,1991年的Diablo VT才第一次引入这种技术。兰博基尼的VT(Viscous Traction黏性耦合式)技术到今天来看依旧是最主要的中置发动机四驱(简称M4)车型的主要配置。



兰博基尼VT四驱系统

VT系统中,变速箱位于发动机的前部,变速箱直接链接到中央差速器中,再由中央差速器通过前后轴独立的传动轴驱动车轮转动,所以它的中央差速器属于黏性耦合式差速器。在VT系统中,其粘性耦合式差速器分别有前轴和后轴的两根传动轴,每个传动轴上拥有独立的摩擦轮,摩擦轮通过密封粘性的液体来连接。当前轴或者后轴的轮胎打滑时,前后传动轴的转速就会不同,于是通过粘性液体的动力传递,就会把相应的动力传递到转速较慢的摩擦轮上,从而实现扭矩输出的平衡。



兰博基尼VT四驱系统

在这套系统中,两轴之间的速度差越大,传递的扭矩就越多,从而实现前后轴驱动力的动态分配。并且系统无需电控系统干预就可以自动实现前后轴动力的转换,并且可以实现100%的前后轴动力转换,因此这种系统也被称之为分时四驱系统。


当然了VT四驱技术最大优势就是在正常情况下也可以改变扭矩的输出,即使是在四个车轮都有附着力的情况下,通过轮胎反馈的抓地力不同,可以控制前后轴的驱动力输出比例;第二个优势是所有调节都是由液力所控制,无需电控干扰(电控干扰也没用),适用面更广阔。而且这套系统对于离合器的本身磨损并不大。第三,构建这套系统的成本非常低,几乎也是目前超跑四驱系统中构建成本最低的技术。


不过,这套四驱系统同样有一个较大的缺陷,那就是扭矩转换的速度低,车轮打滑初期扭矩传递效率差,远比机械式控制四驱系统要来得响应慢。并且对于驾驶者来说,四驱系统介入的时间无法做到主动控制。



保时捷PSK四驱系统
代表技术:多离合式系统
优势:可以随意控制前后轴扭矩输出比、转换效率更高,稳定可靠
缺陷:重量较重,成本更高,目前并无实际量产车





保时捷PSK四驱系统

目前保时捷在售的四驱车型都采用了类似于兰博基尼的VT系统,通过黏性耦合式四驱系统来实现前后轴的动力分配,不过保时捷曾经推出过一种强大的四驱系统--PSK(Porsche-Steuer Kupplung)却令人叹服它的独特之处。(只出现在保时捷959车型上),而这也是超跑主动式差速器设计的先驱。




保时捷PSK四驱系统


保时捷的PSK四驱系统是一套拥有主动式差速器四驱系统,其限滑差速器(LSD)是由一套多片式设计的离合器构成,通过ECU侦测轮胎的打滑/抓地情况来决定将扭矩分配到前轴还是后轴上的。PSK系统的特点就是可以在能在正常行驶状态下利用电控调节前后轴扭矩分配来实现最大抓地力的系统。


在结构上,PSK系统的多片式离合器有六对摩擦片,每对摩擦片有独立的液力控制系统,这就相当于有六个独立的微型离合器。这个系统要正常工作, 需要前后轴的转速不同,因此保时捷959的前后轮直径设计是不同的,目的就是为了获得这个转速差。每个独立离合器的两个摩擦片都相对转动。当第一个离合器加入液力的时候,扭矩开始传递到前轴,当第二个离合器加入液力的时候,输出到前轴的扭矩进一步提升(以上操作全部由电控完成)。


PSK系统大部分时间里, 前后轴扭矩的分配比是40:60,这种前后轴扭矩输出比同车身本身的前后轴重量比近似。当车辆急加速时, 重心自然后移,从增加后轮的抓地,这时候前轮的抓地自然降低。这样一来,车型的前后轴扭矩分配比变成了20:80,而更多扭矩输出在后轴,对于后置后驱的保时捷959来说可以更好的帮助其加速。在遇到湿滑路面的时候,则可以以50:50的更经典的前后轴扭矩分配比。


在保时捷的PSK系统中,ECU可以根据油门开启度,转向角度,车辆过载信息,甚至是涡轮增压的介入时间来控制前后轴的扭矩输出,从而一直保持最佳的抓地力,其他的非主动式差速器四驱系统只有在轮胎打滑的时候才会改变前后轴扭矩分配。


此外PSK系统还可以随时改变扭矩分配的比例,从而增加抓地力,提升操控性;其次,所有操作都由电控系统完成,对于机械部件设计的要求不是很高,并且拥有极快的调整能力。但是这套系统也有自己的缺陷,那就是重量更重,成本更高,这也就是为什么保时捷的这项四驱系统并没有推广开来的原因。



日产GT-R ATTESA E-TS四驱系统
代表技术:主动差速器系统
优势:前后轴扭矩转换迅速,可以根据车辆情况进行及时的调节,无需中央差速器
缺陷:成本较高,结构复杂



日产GT-R
作为新生代的超跑,日产GT-R凭借着强大的动力表现以及良好的操控性能已经逐步受到用户的认可,而其独特的四驱系统--ATTESA E-TS是帮助其获得成功的一个法宝之一。



日产GT-R ATTESA E-TS四驱系统

ATTESA E-TS是Advanced Total Traction Engineering System for All-terrain with Electronic Torque Split的缩写,字面意思就是“带有电子扭矩分配的全地形先进牵引力控制系统”。ATTESA E-TS四驱系统并不是第一次出现,此前英菲尼迪和日产的部分车型曾经引入过,但是作为前置引擎,变速箱后置的车型来说,GT-R是第一款。


ATTESA E-TS系统中,其正常情况下,驱动力只有2%的扭矩传到前轮,而98%传递到后轮,因此GT-R大部分时间主要靠后轮驱动,但是ATTESA E-TS系统却可以在必要的时候迅速把前后车轮分配的扭矩变成50:50。


和大部分四驱超跑不同,GT-R的变速箱和四驱系统设计在后轴附近,目的是为了平衡前后轴的重量,ATTESA E-TS系统由两个几乎平行的传动轴构成,其中发动机曲轴连接主转动轴把动力传递给后轴的变速箱,而另一根传动轴则直接连接到前轴,并由开放式差速器来分配前轮的驱动力。后轮的动力由变速箱传递到限滑差速器来完成的,在GT-R中,分动箱整合到双离合变速箱中,因此省却了中央差速器,但是却可以得到相同的效果。


在电子控制部分,后轴通过主动式限滑差速器来分配左右车轮的扭矩,可以做到两个车轮不同的扭矩输出,当系统的ABS传感器检测到前轴的某一个车轮与其他车轮相比转的太快之后,会自动对那个车轮进行制动,这也就模拟了机械式限滑差速器的作用。ATTESA E-TS系统拥有自己独立的ECU,通过四个ABS传感器,一个三坐标G传感器,引擎变速箱ECU传感器,再根据实时的驾驶状况来控制输出到每个车轮上的动力。


从上面的技术说明可以获悉,GT-R的四驱系统不再是被动式的,而是主动式的,当你刹车进入弯道的时候,变速箱ECU会采取措施来模拟引擎制动,同时在各种传感器的作用下,ATTESA E-TS的ECU将会不断的改变每个车轮上的驱动力,直至前后车桥的扭矩达到50:50,从而获得完美的操控效率。




法拉利4RM四驱系统

代表技术:多变速箱系统
优势:重量更轻、扭矩转换迅速、动力损失小
缺陷:前后轴扭矩输出转换限制太大,在高档位无法使用四驱系统



配备法拉利4RM四驱系统车型



法拉利4RM四驱系统

法拉利FF搭载的是一款标准的中前置引擎的四驱系统,简称--FM4(Front Mid-engine / Four-wheel drive),它的动力布局形式类似于GT-R,但是有很多不同的地方。我们知道,正常的四驱系统中,其动力传递系统的模式就是发动机连接变速箱,变速箱把驱动力全部交给中央差速器或者分动箱,再由它们按照一定比例分配给前轴和后轴,最后抵达车轮。


法拉利却认为传统的四驱模式固然技术成熟,但是缺点也很明显,那就是部件的重量更重,这对于普通车型或许没什么,但对于超跑这种对于车重极为敏感的车型来说,能够降低车重的同时获得四驱系统的支持才是最佳的选择,于是法拉利四驱系统设计的目的就是为了实现轻巧、简单以及实用。



法拉利4RM四驱系统

为了实现这样的目标,法拉利在FF超跑上引入了一种全新的4MR四驱系统,这种系统中为前轴和后轴分别配置了一个独立的变速箱。通过由发动机曲轴的两头同时传递驱动力,分别为后轴和前轴系统提供动力,从而实现了一种非常独特的四驱模式。在这套系统中,法拉利FF大部分情况下只以后轮驱动(7速的双离合变速箱也位于后轴),只有在全力加速以及湿滑的时候前轴才会分配到动力,前轴最多可以分配到发动机20%的扭矩输出,而负责前轴驱动的就是一台只配置了两个前进挡和一个倒档的附属变速箱。


可能很多人要问了,那么这两个变速箱是怎样工作的呢?其实这个所谓的前轴变速箱其实已经和发动机完全结合在了一起,发动机的曲轴直接作用到变速箱中(减少了传统变速箱的机械部分,减重50%以上),然后通过电控多片式离合器将动力分配给左右两个车轮,所以4MR系统中并不存在前轴差速器。





法拉利4RM四驱系统

而后轴的7速双合理变速箱则同传统的变速箱类似;当变速箱处于1挡或2挡时,前轴变速箱自动结合到第一挡传动齿轮上,而主变速箱为3档或4档时,前轴变速箱结合第二挡传动齿轮;当后轴变速箱出于5档或者更高档位的时候,前轴变速箱则不再连接曲轴。所以,车型只有在全力加速以及遇到湿滑路面降至5档以内的时候,前轮才参与驱动,这样的好处是起步时以及减速过弯的时候可以获得四驱所带来的超高稳定性,而在直线加速的时候又可以平衡发挥每个车轮的抓地力。在这套系统的帮助下,法拉利FF的0-100公里/小时加速仅需3.7秒,真正发挥了四驱系统带来的优势。



来源:
腾讯汽车原创报道组























[ 此帖被前朝老僧在2011-07-24 11:46重新编辑 ]
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