別被名字搞懵了!4WD與AWD系統對比分析

2020-02-21 00:10:41 作者:xieyuyan

  【太平洋汽車網 技術頻道】中國消費者似乎對SUV車型情有獨鐘,近幾年的汽車銷量排行榜上,SUV車型已逐漸擁有了自己的一席之地。而現在的SUV,很多都以“四輪驅動”或“全輪驅動”作為賣點。那么這所謂的“四驅”和“全驅”,分別是什么,究竟有什么不同呢?

別被名字搞懵了!4WD與AWD系統對比分析

4WD和AWD究竟是什么

        很多朋友都會犯迷糊:我的車一共就四個輪子,這“全輪驅動”和“四輪驅動”豈不是一個意思?在這一問題上,包括很多汽車銷售都沒有搞清楚。那么我們就來好好說說,它們究竟有什么區別。四驅的全稱為四輪驅動或4×4(4WD),原名4-Wheel Drive,全驅的全稱為全輪驅動(AWD),原名All-Wheel Drive。

四驅?全驅?別被搞懵了!4WD與AWD對比分析

        從名字上乍一看好像沒有什么區別,都是四驅系統的流派。于是為了更好的區分開它們,人們給它們從功能和使用方式上重新命名為“分時四輪驅動”和“全時四輪驅動”、這樣一來,似乎就好理解一些了,沒錯,它們最大的區別就在這里。

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        無論是4WD還是AWD,它們的作用都是將發動機輸出的動力先輸入到一個中間的動力分配裝置上面,然后經過這個裝置將動力分配到車輛的前后橋來驅動車輛,而這兩套四驅系統最大的區別就在這個分配裝置上,4WD車型上面則要簡單粗暴一點,為機械式的分動箱,大部分為齒輪或鏈條傳動,而AWD車型上搭載的是中央差速器或變速驅動橋。下面我們就來分別說說它們的具體區別。

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4WD系統的工作原理與方式

        4WD四驅系統常被搭載于那些大型硬派越野車上,它有另一個名字,叫做“分時四驅系統”。顧名思義,所謂“分時”就是四驅系統只會在駕駛者想要讓它介入工作的時候才開啟。在正常路況下,4WD系統只將發動機的動力流傳遞到后橋上,只有后輪作為驅動輪驅動車輛前進,所以此時這臺車和一臺后驅車并沒有什么區別。

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        但當車輛行駛進入路況不好的地段需要四驅系統來介入時,駕駛員可以通過按動電控開關或手動推拉撥桿,以掛載分動箱的方式來分配動力到前后橋,一旦分動箱被掛載,發動機的動力即可以50:50的比例傳遞到前后橋上去,讓前后橋同時獲得動力驅動車輛前進。

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4WD系統的缺陷

        但由于分動箱的機械固有屬性,它并沒有辦法改變速比,也就是說無論什么情況,它的傳動比都是50:50,無法改變。但是,在車輛轉向的過程中,因為前后橋傳動軸之間會產生轉速差,所以必須通過其中某一個輪子的打滑來實現“泄載”,這樣就會帶來一個4WD系統的先天性缺陷:車輛只能趨向于直線行駛,四驅模式無法在附著力良好的路面上使用。聽上去好像很難懂,我們舉個例子來說明一下。

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        試想:如果一臺車在一條完全平坦的大馬路上直線行駛,那么它的四個車輪轉速將一直保持一致;突然,這臺車右前輪壓上了一塊凸起,如果我們把左右輪壓過的路面分別簡化變成一條線,然后化曲為直,很明顯就會發現,在同一時間內,右前輪走過的距離要比左前輪更多,也就是說右前輪的轉速要比左前輪更快,這就產生了左右輪的轉速差。

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        再來試想:這臺車在一條平坦的環島路面上逆時針行駛,由于車體寬度的存在,右側車輪要比左側車輪距離環島圓心更遠,因此右側車輪的線速度更大,轉速自然要比左側車輪高,于是左右輪的轉速差也會產生;生活中我們有時候會看見一臺車軋過水坑拐彎后在地面上留下的車轍,并不是兩條,而是四條,并且更靠彎心內側的那一條永遠是相對應左右側的后輪所留下的痕跡,而車輛的軸距越長,同側前后輪車轍間的距離就越明顯。于是我們就可以得出,在轉彎時,后輪駛過的距離要比前輪短,換句話說,前輪的轉速要比后輪更高,這樣前后輪的轉速差也就產生了。

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        在現實生活中,我們但凡行駛在路面上,就不可能一馬平川。分動箱只能機械地按低比率進行動力傳遞,但如果遇到上述情況,勢必會引起前后橋之間轉速的干涉,即便是前后橋上裝有差速器,也只能消除左右輪轉速差,卻不能消除前后橋之間的轉速差,所以這也是為什么必須通過其中某一個輪子的打滑來實現“泄載”,將多余的轉速完全釋放掉才能實現車輛轉彎。這在實際行駛的過程中是非常危險的,尤其是下雨天路面濕滑時,一旦有一個車輪打滑,整臺車距離失控就已經不遠了。

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        這一點筆者親身經歷過,去年和四川幾個朋友們連夜驅車趕往聯絡地時,突降大暴雨。因為山路陡峭,每過一個彎車輛都會甩一下尾巴,朋友一心只覺得打開四驅后抓地力會更強,于是在下山的路上常開“4H”擋,但在一個急彎處車輛完全失控沿直線方向飛出路面,好在是山體一側,否則后果不堪設想。另一方面,就算車輛不打滑,因為轉速差的緣故,也會加劇分動箱等傳動機構的過度磨損和異響,嚴重時會直接導致分動箱內部零件受損而報廢。

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4WD系統使用誤區與糾正

        因為不正確的使用所造成的后果實在過于嚴重,所以在這里不得不說一下這套系統使用時的誤區,用一臺帶有手動分動箱,帶有“2H、4H、4L”檔位的普通4×4車型舉例。這里的“H”和“L”的意思是“HIGH”(高速)和“LOW”(低速)的意思,即三個檔位分別為高速兩驅、高速四驅和低速四驅。當車輛正常行駛在鋪裝路面上如柏油路、水泥路時,因為上面提到的弊端,以及不需要那么強大的抓地力,只需要開啟2H檔位即可,否則會因磨損或打滑造成機械故障或車輛失控。

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        同時為了確保駕駛員不會因為馬虎大意掛錯了檔位,廠家還會再上一把鎖,即“輪芯鎖”。這東西名字很多,軸頭鎖/輪邊鎖/自由輪轂等一堆稱呼,實際上全是指的一個東西。如果駕駛員在鋪裝路面上誤掛四驅擋卻不下車將兩側前軸上面的輪芯鎖鎖止把車輪和車軸連成一體,則兩個前輪依舊是可以相對前軸自由轉動的從動輪,駕駛時即使開啟四驅模式,開起來也依舊是僅有后輪驅動。

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       再就是4H和4L的用法,很多朋友包括我的那位同事都錯誤的認為,這“高速四驅”不就是用在車輛高速行駛時候的四驅模式嗎?這一點大錯特錯!所謂高速低速,只是一個相對的稱呼,這里的“高速”并不是“高速公路”里面高速的意思,而是相對于“低速模式”來說的高速。

四驅?全驅?別被搞懵了!4WD與AWD對比分析

        當車輛深陷泥潭或者行駛在嚴重崎嶇不平的山路上時,車輛并沒有速度上的需求,反而需要的是更大的扭矩。只有扭矩更大,這車才越“有勁”,車輛的脫困能力和越野通過性才就越強。當1擋時如果扭矩還不夠大,不足以滿足車輛的脫困或者通過需要,那么這時就可以掛在4L上,作用相當于“0.5擋”,讓傳動比在1擋之下,通過降速起到增扭的效果,增強脫困能力。如同騎變速車爬山,將齒輪換成前小后大(直徑大小)后,雖然人踩踏的頻率更快了,但爬起坡來卻更加省勁,這個道理是一樣的。

四驅?全驅?別被搞懵了! 4WD與AWD對比分析

        當道路相對平坦沒有那么難走但同時車速又不快時,比如沙灘,泥地,雪地等路況,相對于4L的超低速,駕駛者應掛入4H檔位,這時并不需要太大扭矩,只需保證車輛有一定的速度,同時比普通道路越野通過性更強就可以了。

四驅?全驅?別被搞懵了!全時四驅與分時四驅對比分析

        那么有人會問這種情況下掛4H不也是會加劇磨損嗎?其實并不會,在這種路面上,輪胎的附著力往往會很低,并且車速也不會太快,最多能跑到40km/h就已經很不錯了,即使車輪打滑也不會導致車輛出現失控的情況,并且車輪通過低附著力的路面打滑泄載時比起柏油路會更容易,所以無需擔心。但真正想要高速行駛,請務必切換回2H檔位!

四驅?全驅?別被搞懵了! 4WD與AWD對比分析

        綜合上述原因,搭載分動箱的4WD系統車型,往往都是那些大型硬派越野車或特種功能性用車。但對于一些懶癌晚期或駕駛技術沒有那么爐火純青的新手們來說,往往會覺得這樣做非常麻煩,尤其是看到檔桿旁邊還有一個撥桿時頭都快炸了,這時AWD或許會成為他們最好的選擇,下面我們就來說說AWD系統。

        很多熟悉奧迪的朋友們或許對這套系統非常熟悉,沒錯,奧迪在汽車行業內鼎鼎大名的quattro系統一直飽受車迷們的青睞,而奧迪也一直對這套系統引以為豪,車上貼著的專屬Logo就是它最好的身份證。

四驅?全驅?別被搞懵了!全時四驅與分時四驅對比分析

AWD系統的工作原理與方式

        所謂全時四驅,就是這套四驅系統全天候、無時無刻不處在四驅工作狀態之中。而它與4WD車型的最大區別就是將原先分動箱的位置換成了中央差速器,彌補分動箱不夠智能的缺陷,代替人工的換擋操作,來平衡前后橋的轉速差,所以4WD的缺點就是AWD的優勢。由于代替了人工操作,所以中央差速器需要能夠自己“思考”并獨立進行相關操作調整動力分配到前后橋的比例,因此中央差速器的應用離不開電腦控制和各種傳感器的使用。

四驅?全驅?別被搞懵了!4WD與AWD對比分析

        現在我們在市面上能見到的那些帶有AWD系統的車型,它所使用的中央差速器全部為機電一體化設計,可以根據路況變化,通過各個地方傳感器傳輸回來的數據進行綜合分析,最終以最合理的比例進行前后橋的動力分配,這一切都由行車電腦獨立思考完成,司機無需進行干涉,只需要負責油門剎車就可以了。

四驅?全驅?別被搞懵了! 4WD與AWD對比分析

        講到這里很多朋友會覺得這套系統很高級,并大喊真香,實則不然。我們常說一個人聰明與否,并不是看他的外貌,而是看他的腦袋瓜靈不靈光,汽車也是一樣的。如果這套系統的“大腦”,也就是電腦沒有那么聰明,邏輯沒有那么先進智能,中央差速器又不那么好用,那么它還不如那套4WD系統好使。所以在這里不得不提一嘴,4WD也好,AWD也好,不過是四驅系統家族中的兩個流派,并不能說AWD一定就要比4WD好用,AWD只不過是把操縱權轉交到電腦手里,如果這個電腦還沒有人腦反應迅速,4WD依舊可以把AWD摁在地上摩擦。

四驅?全驅?別被搞懵了! 4WD與AWD對比分析

        在工作時,AWD系統和4WD系統一樣,在一般的路況下,系統會將大部分的動力分配到后輪,減少延長傳動鏈帶來的傳動損失以獲得最大的燃油經濟性,但是當路況發生變化時,比如雨雪天氣的時候,系統就會檢測并隨時適應變化的路況,并在四個車輪之間隨時變化著分配牽引力,所以搭載AWD系統的車型可以時刻都保持著最佳的抓地力,只要輪胎抓得住地面,打滑的現象就可以減少甚至完全杜絕。

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        同時如果我們在市區內行駛時遇到一些路面濕滑的情況,4WD車型因為處于2H模式下,和后驅車是一致的,所以可能會出現甩尾的情況;而普通的前驅車因為車頭過重可能會轉向不足,這時AWD的優勢也會得以體現,當電腦檢測到上述兩種情況時,牽引力分配會立即變化,從一而終保證車輛的抓地力。所以相比較這種路況時刻發生變化的處理能力和應變能力,比起只能手動操作的4WD,AWD的優勢將更加突出。

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AWD系統中央差速器的種類

        AWD系統除了行車電腦程序每個廠家都不同外,所搭載的中央差速器也是多種多樣。得益于它的存在,AWD的適應能力才如此強悍。按動作原理分類,市面上常見的AWD車型所搭載的中央差速器不外乎三種:開放式中央差速器中央限滑差速器、強制鎖止式中央差速器,下面我們分別來講解一下。

1、開放式(標準)中央差速器

        這種結構的差速器是結構最為簡單的一種普通差速器,它的工作原理和我們前后橋上普通的開放式差速器一樣,是一種完全對車輪沒有限制的差速器。什么意思呢?舉個例子,大家都知道水往低處流的道理,動力流也是,它總會順著阻力最小的地方被釋放掉。

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        開放式差速器把這個特點運用的淋漓盡致,它會讓阻力更小的車輪獲得更多的動力,也就是說,如果前橋或者后橋整體掉進了泥潭,那么這種差速器會把動力幾乎毫無保留地輸送到泥潭中的車橋上,導致本身就打滑的車輪依舊不停空轉,而還有抓地力的車橋上的車輪卻幾乎動彈不得,最終導致車輛越刨越深,直到無法自拔。

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        針對這種問題,人們想到了一個最簡單粗暴的辦法:人為的把打滑的車輪設置阻力甚至逼停,讓其成為更大阻力的車輪,強迫動力流分配到其他車輪上去,而這種設置阻力的方式就是單獨對某個打滑的車輪進行制動,也就是獨立剎車。因此,很多搭載這種差速器的車型會聯動ABS系統,在某個車輪打滑的時候對其施加制動力限制動力分配,讓更多的動力傳遞到有效的車輪上去,從而“騙過”差速器,最終使車輛脫困。

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        但是它的弊端也很明顯,一來確實費剎車片,如果經常行駛在路況不好的地方會導致獨立剎車頻繁啟動剎車片磨損不均勻,那么在高速行駛進行制動的時候就會造成車輛跑偏或剎車抖動、異響。二來對于本身就儲備動力不強的一些車來說,故意將這個輪子剎慢或剎停反倒成了一個累贅,好比一個四足動物不僅少了一條腿,還要帶著這條腿在地上拖行,雖然比越刨越深的情況好,但對于車輛的脫困來說起到的幫助作用并不會太大。三來,如果四個輪子完全都陷入泥漿,那使用這種差速器的車輛基本等于“放棄治療”,本身制動系統在泥漿中的作用就大打折扣,四個輪子都打滑空轉時電腦就會完全不知道該為哪個輪子施加制動力,最終導致制動系統失效,脫困也將變成一件可望而不可即的事情。

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2、中央限滑差速器

        雖然開放式差速器有著這樣或那樣的弊端,但是由于結構簡單、成本低廉,對于日常行駛在普通道路上,偶爾走走爛路的家用車來說是一種比較好的選擇。而對于越野通過性或速度有要求的朋友們來說,采用制動的方式避免持續打滑會嚴重干涉行車,所以這種差速器是遠遠不能滿足要求的,因此仿照前后橋上LSD的樣式,人們開發出了中央限滑式差速器(LSCD)。這種差速器就是為了解決開放式差速器的缺點而生的,它允許前后橋具有一定范圍的轉速差,但一旦這個差值超過許可值,以扭力感應式差速器為例,由于轉速差超過范圍,錐齒輪就會產生過量的力矩。

四驅?全驅?別被搞懵了!4WD與AWD對比分析

        在力矩的作用下,傳動半軸會小幅度前后橫移,同時推動差速器的離合器片進行鎖止,此時的前后橋等同于被一根剛性軸連接在一起。不考慮前后橋上差速器的作用,這四個車輪將始終保持轉速一致,同時平均分配發動機傳來的動力流,這樣就可以在ABS系統不介入的情況下用另一種方式阻止車輪打滑,最大程度的利用自身動力使車輛脫困。另外還有其他種類的中央限滑差速器,在這里就不一一例舉了,雖然工作方式各有千秋,但目的都是一樣的。

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3、強制鎖止式中央差速器

        這種差速器模仿了4WD系統中分動箱的部分功能,同時又結合了部分AWD系統的優點,聽上去很高大上,但實際上是一個比分動箱的應用思路更加簡單暴力的一種設計:

我這車沒有中央差速器!

那我就加個普通的開放式中央差速器

但是鎖不住總打滑怎么辦?

我手動給你鎖住不就好了嘛!

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        是的,強制鎖止式中央差速器就是這樣,它的操作方式和4WD系統基本一致,唯一不同的是它只有“開”和“關”兩個檔位。當正常行駛時,它和搭載開放式差速器的車型沒有區別,但是一旦被困住,駕駛員可以通過手動打開鎖止開關,將前后兩個傳動半軸移動,通過上面的花鍵軸和牙嵌的強制結合,把傳動軸鎖成一體。這樣一來,動力流將直接越過差速器,通過傳動軸傳遞到每個車輪上,而此時被鎖住的差速器作用和4WD系統上的分動箱功能就一樣了。

四驅?全驅?別被搞懵了! 4WD與AWD對比分析

編輯總結

        如此來看,雖然4WD和AWD系統在名字上看好像是一個東西,但實際上卻有著天壤之別。4WD系統結構簡單,傳動可靠,剛硬耐用,人為的干預性更強,考驗駕駛技術,直截了當的分配動力,因此更適合用于那些硬派越野車或特種車上,但由于其只趨向于跑直線的特點令高速行駛具有一定的危險性,以及對駕駛者的判斷能力有一定要求等原因,4WD系統也有著它自己的不足。

四驅?全驅?別被搞懵了!全時四驅與分時四驅對比分析

        AWD系統適應性強,更現代化、更智能,能時刻改變動力分配保持最大抓地力,減少駕駛員的負擔,因此常被用于家用轎車或一些通過性較強的SUV車型上。但由于集成了過多的電子化設備,以及結構復雜過于精密的特點,因此不適用于在路況過于惡劣的條件下行駛。

四驅?全驅?別被搞懵了!全時四驅與分時四驅對比分析

        因為上述原因,網上有不少朋友各占一方,要么說4WD好,要么說AWD好,其實蘿卜青菜,各有所愛。世界上沒有絕對完美的事物,無論是4WD還是AWD,它們都各有優劣,沒有絕對的好與壞,根據自己的實際使用情況來選擇,適合自己的才是最好的,不是嗎?(圖/文:太平洋汽車網 解雨彥)

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