别被名字搞懵了!4WD与AWD系统对比分析

2020-02-21 00:10:41 作者:xieyuyan

  【太平洋汽车网 技术频道】中国消费者似乎对SUV车型情有独钟,近几年的汽车销量排行榜上,SUV车型已逐渐拥有了自己的一席之地。而现在的SUV,很多都以“四轮驱动”或“全轮驱动”作为卖点。那么这所谓的“四驱”和“全驱”,分别是什么,究竟有什么不同呢?

别被名字搞懵了!4WD与AWD系统对比分析

4WD和AWD究竟是什么

        很多朋友都会犯迷糊:我的车一共就四个轮子,这“全轮驱动”和“四轮驱动”岂不是一个意思?在这一问题上,包括很多汽车销售都没有搞清楚。那么我们就来好好说说,它们究竟有什么区别。四驱的全称为四轮驱动或4×4(4WD),原名4-Wheel Drive,全驱的全称为全轮驱动(AWD),原名All-Wheel Drive。

四驱?全驱?别被搞懵了!4WD与AWD对比分析

        从名字上乍一看好像没有什么区别,都是四驱系统的流派。于是为了更好的区分开它们,人们给它们从功能和使用方式上重新命名为“分时四轮驱动”和“全时四轮驱动”、这样一来,似乎就好理解一些了,没错,它们最大的区别就在这里。

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        无论是4WD还是AWD,它们的作用都是将发动机输出的动力先输入到一个中间的动力分配装置上面,然后经过这个装置将动力分配到车辆的前后桥来驱动车辆,而这两套四驱系统最大的区别就在这个分配装置上,4WD车型上面则要简单粗暴一点,为机械式的分动箱,大部分为齿轮或链条传动,而AWD车型上搭载的是中央差速器或变速驱动桥。下面我们就来分别说说它们的具体区别。

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4WD系统的工作原理与方式

        4WD四驱系统常被搭载于那些大型硬派越野车上,它有另一个名字,叫做“分时四驱系统”。顾名思义,所谓“分时”就是四驱系统只会在驾驶者想要让它介入工作的时候才开启。在正常路况下,4WD系统只将发动机的动力流传递到后桥上,只有后轮作为驱动轮驱动车辆前进,所以此时这台车和一台后驱车并没有什么区别。

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        但当车辆行驶进入路况不好的地段需要四驱系统来介入时,驾驶员可以通过按动电控开关或手动推拉拨杆,以挂载分动箱的方式来分配动力到前后桥,一旦分动箱被挂载,发动机的动力即可以50:50的比例传递到前后桥上去,让前后桥同时获得动力驱动车辆前进。

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4WD系统的缺陷

        但由于分动箱的机械固有属性,它并没有办法改变速比,也就是说无论什么情况,它的传动比都是50:50,无法改变。但是,在车辆转向的过程中,因为前后桥传动轴之间会产生转速差,所以必须通过其中某一个轮子的打滑来实现“泄载”,这样就会带来一个4WD系统的先天性缺陷:车辆只能趋向于直线行驶,四驱模式无法在附着力良好的路面上使用。听上去好像很难懂,我们举个例子来说明一下。

四驱?全驱?别被搞懵了! 4WD与AWD对比分析

        试想:如果一台车在一条完全平坦的大马路上直线行驶,那么它的四个车轮转速将一直保持一致;突然,这台车右前轮压上了一块凸起,如果我们把左右轮压过的路面分别简化变成一条线,然后化曲为直,很明显就会发现,在同一时间内,右前轮走过的距离要比左前轮更多,也就是说右前轮的转速要比左前轮更快,这就产生了左右轮的转速差。

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        再来试想:这台车在一条平坦的环岛路面上逆时针行驶,由于车体宽度的存在,右侧车轮要比左侧车轮距离环岛圆心更远,因此右侧车轮的线速度更大,转速自然要比左侧车轮高,于是左右轮的转速差也会产生;生活中我们有时候会看见一台车轧过水坑拐弯后在地面上留下的车辙,并不是两条,而是四条,并且更靠弯心内侧的那一条永远是相对应左右侧的后轮所留下的痕迹,而车辆的轴距越长,同侧前后轮车辙间的距离就越明显。于是我们就可以得出,在转弯时,后轮驶过的距离要比前轮短,换句话说,前轮的转速要比后轮更高,这样前后轮的转速差也就产生了。

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        在现实生活中,我们但凡行驶在路面上,就不可能一马平川。分动箱只能机械地按低比率进行动力传递,但如果遇到上述情况,势必会引起前后桥之间转速的干涉,即便是前后桥上装有差速器,也只能消除左右轮转速差,却不能消除前后桥之间的转速差,所以这也是为什么必须通过其中某一个轮子的打滑来实现“泄载”,将多余的转速完全释放掉才能实现车辆转弯。这在实际行驶的过程中是非常危险的,尤其是下雨天路面湿滑时,一旦有一个车轮打滑,整台车距离失控就已经不远了。

四驱?全驱?别被搞懵了!4WD与AWD对比分析

        这一点笔者亲身经历过,去年和四川几个朋友们连夜驱车赶往联络地时,突降大暴雨。因为山路陡峭,每过一个弯车辆都会甩一下尾巴,朋友一心只觉得打开四驱后抓地力会更强,于是在下山的路上常开“4H”挡,但在一个急弯处车辆完全失控沿直线方向飞出路面,好在是山体一侧,否则后果不堪设想。另一方面,就算车辆不打滑,因为转速差的缘故,也会加剧分动箱等传动机构的过度磨损和异响,严重时会直接导致分动箱内部零件受损而报废。

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4WD系统使用误区与纠正

        因为不正确的使用所造成的后果实在过于严重,所以在这里不得不说一下这套系统使用时的误区,用一台带有手动分动箱,带有“2H、4H、4L”档位的普通4×4车型举例。这里的“H”和“L”的意思是“HIGH”(高速)和“LOW”(低速)的意思,即三个档位分别为高速两驱、高速四驱和低速四驱。当车辆正常行驶在铺装路面上如柏油路、水泥路时,因为上面提到的弊端,以及不需要那么强大的抓地力,只需要开启2H档位即可,否则会因磨损或打滑造成机械故障或车辆失控。

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        同时为了确保驾驶员不会因为马虎大意挂错了档位,厂家还会再上一把锁,即“轮芯锁”。这东西名字很多,轴头锁/轮边锁/自由轮毂等一堆称呼,实际上全是指的一个东西。如果驾驶员在铺装路面上误挂四驱挡却不下车将两侧前轴上面的轮芯锁锁止把车轮和车轴连成一体,则两个前轮依旧是可以相对前轴自由转动的从动轮,驾驶时即使开启四驱模式,开起来也依旧是仅有后轮驱动。

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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错误的认为,这“高速四驱”不就是用在车辆高速行驶时候的四驱模式吗?这一点大错特错!所谓高速低速,只是一个相对的称呼,这里的“高速”并不是“高速公路”里面高速的意思,而是相对于“低速模式”来说的高速。

四驱?全驱?别被搞懵了!4WD与AWD对比分析

        当车辆深陷泥潭或者行驶在严重崎岖不平的山路上时,车辆并没有速度上的需求,反而需要的是更大的扭矩。只有扭矩更大,这车才越“有劲”,车辆的脱困能力和越野通过性才就越强。当1挡时如果扭矩还不够大,不足以满足车辆的脱困或者通过需要,那么这时就可以挂在4L上,作用相当于“0.5挡”,让传动比在1挡之下,通过降速起到增扭的效果,增强脱困能力。如同骑变速车爬山,将齿轮换成前小后大(直径大小)后,虽然人踩踏的频率更快了,但爬起坡来却更加省劲,这个道理是一样的。

四驱?全驱?别被搞懵了! 4WD与AWD对比分析

        当道路相对平坦没有那么难走但同时车速又不快时,比如沙滩,泥地,雪地等路况,相对于4L的超低速,驾驶者应挂入4H档位,这时并不需要太大扭矩,只需保证车辆有一定的速度,同时比普通道路越野通过性更强就可以了。

四驱?全驱?别被搞懵了!全时四驱与分时四驱对比分析

        那么有人会问这种情况下挂4H不也是会加剧磨损吗?其实并不会,在这种路面上,轮胎的附着力往往会很低,并且车速也不会太快,最多能跑到40km/h就已经很不错了,即使车轮打滑也不会导致车辆出现失控的情况,并且车轮通过低附着力的路面打滑泄载时比起柏油路会更容易,所以无需担心。但真正想要高速行驶,请务必切换回2H档位!

四驱?全驱?别被搞懵了! 4WD与AWD对比分析

        综合上述原因,搭载分动箱的4WD系统车型,往往都是那些大型硬派越野车或特种功能性用车。但对于一些懒癌晚期或驾驶技术没有那么炉火纯青的新手们来说,往往会觉得这样做非常麻烦,尤其是看到档杆旁边还有一个拨杆时头都快炸了,这时AWD或许会成为他们最好的选择,下面我们就来说说AWD系统。

        很多熟悉奥迪的朋友们或许对这套系统非常熟悉,没错,奥迪在汽车行业内鼎鼎大名的quattro系统一直饱受车迷们的青睐,而奥迪也一直对这套系统引以为豪,车上贴着的专属Logo就是它最好的身份证。

四驱?全驱?别被搞懵了!全时四驱与分时四驱对比分析

AWD系统的工作原理与方式

        所谓全时四驱,就是这套四驱系统全天候、无时无刻不处在四驱工作状态之中。而它与4WD车型的最大区别就是将原先分动箱的位置换成了中央差速器,弥补分动箱不够智能的缺陷,代替人工的换挡操作,来平衡前后桥的转速差,所以4WD的缺点就是AWD的优势。由于代替了人工操作,所以中央差速器需要能够自己“思考”并独立进行相关操作调整动力分配到前后桥的比例,因此中央差速器的应用离不开电脑控制和各种传感器的使用。

四驱?全驱?别被搞懵了!4WD与AWD对比分析

        现在我们在市面上能见到的那些带有AWD系统的车型,它所使用的中央差速器全部为机电一体化设计,可以根据路况变化,通过各个地方传感器传输回来的数据进行综合分析,最终以最合理的比例进行前后桥的动力分配,这一切都由行车电脑独立思考完成,司机无需进行干涉,只需要负责油门刹车就可以了。

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        讲到这里很多朋友会觉得这套系统很高级,并大喊真香,实则不然。我们常说一个人聪明与否,并不是看他的外貌,而是看他的脑袋瓜灵不灵光,汽车也是一样的。如果这套系统的“大脑”,也就是电脑没有那么聪明,逻辑没有那么先进智能,中央差速器又不那么好用,那么它还不如那套4WD系统好使。所以在这里不得不提一嘴,4WD也好,AWD也好,不过是四驱系统家族中的两个流派,并不能说AWD一定就要比4WD好用,AWD只不过是把操纵权转交到电脑手里,如果这个电脑还没有人脑反应迅速,4WD依旧可以把AWD摁在地上摩擦。

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        在工作时,AWD系统和4WD系统一样,在一般的路况下,系统会将大部分的动力分配到后轮,减少延长传动链带来的传动损失以获得最大的燃油经济性,但是当路况发生变化时,比如雨雪天气的时候,系统就会检测并随时适应变化的路况,并在四个车轮之间随时变化着分配牵引力,所以搭载AWD系统的车型可以时刻都保持着最佳的抓地力,只要轮胎抓得住地面,打滑的现象就可以减少甚至完全杜绝。

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        同时如果我们在市区内行驶时遇到一些路面湿滑的情况,4WD车型因为处于2H模式下,和后驱车是一致的,所以可能会出现甩尾的情况;而普通的前驱车因为车头过重可能会转向不足,这时AWD的优势也会得以体现,当电脑检测到上述两种情况时,牵引力分配会立即变化,从一而终保证车辆的抓地力。所以相比较这种路况时刻发生变化的处理能力和应变能力,比起只能手动操作的4WD,AWD的优势将更加突出。

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AWD系统中央差速器的种类

        AWD系统除了行车电脑程序每个厂家都不同外,所搭载的中央差速器也是多种多样。得益于它的存在,AWD的适应能力才如此强悍。按动作原理分类,市面上常见的AWD车型所搭载的中央差速器不外乎三种:开放式中央差速器中央限滑差速器、强制锁止式中央差速器,下面我们分别来讲解一下。

1、开放式(标准)中央差速器

        这种结构的差速器是结构最为简单的一种普通差速器,它的工作原理和我们前后桥上普通的开放式差速器一样,是一种完全对车轮没有限制的差速器。什么意思呢?举个例子,大家都知道水往低处流的道理,动力流也是,它总会顺着阻力最小的地方被释放掉。

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        开放式差速器把这个特点运用的淋漓尽致,它会让阻力更小的车轮获得更多的动力,也就是说,如果前桥或者后桥整体掉进了泥潭,那么这种差速器会把动力几乎毫无保留地输送到泥潭中的车桥上,导致本身就打滑的车轮依旧不停空转,而还有抓地力的车桥上的车轮却几乎动弹不得,最终导致车辆越刨越深,直到无法自拔。

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        针对这种问题,人们想到了一个最简单粗暴的办法:人为的把打滑的车轮设置阻力甚至逼停,让其成为更大阻力的车轮,强迫动力流分配到其他车轮上去,而这种设置阻力的方式就是单独对某个打滑的车轮进行制动,也就是独立刹车。因此,很多搭载这种差速器的车型会联动ABS系统,在某个车轮打滑的时候对其施加制动力限制动力分配,让更多的动力传递到有效的车轮上去,从而“骗过”差速器,最终使车辆脱困。

四驱?全驱?别被搞懵了!4WD与AWD对比分析

        但是它的弊端也很明显,一来确实费刹车片,如果经常行驶在路况不好的地方会导致独立刹车频繁启动刹车片磨损不均匀,那么在高速行驶进行制动的时候就会造成车辆跑偏或刹车抖动、异响。二来对于本身就储备动力不强的一些车来说,故意将这个轮子刹慢或刹停反倒成了一个累赘,好比一个四足动物不仅少了一条腿,还要带着这条腿在地上拖行,虽然比越刨越深的情况好,但对于车辆的脱困来说起到的帮助作用并不会太大。三来,如果四个轮子完全都陷入泥浆,那使用这种差速器的车辆基本等于“放弃治疗”,本身制动系统在泥浆中的作用就大打折扣,四个轮子都打滑空转时电脑就会完全不知道该为哪个轮子施加制动力,最终导致制动系统失效,脱困也将变成一件可望而不可即的事情。

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2、中央限滑差速器

        虽然开放式差速器有着这样或那样的弊端,但是由于结构简单、成本低廉,对于日常行驶在普通道路上,偶尔走走烂路的家用车来说是一种比较好的选择。而对于越野通过性或速度有要求的朋友们来说,采用制动的方式避免持续打滑会严重干涉行车,所以这种差速器是远远不能满足要求的,因此仿照前后桥上LSD的样式,人们开发出了中央限滑式差速器(LSCD)。这种差速器就是为了解决开放式差速器的缺点而生的,它允许前后桥具有一定范围的转速差,但一旦这个差值超过许可值,以扭力感应式差速器为例,由于转速差超过范围,锥齿轮就会产生过量的力矩。

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        在力矩的作用下,传动半轴会小幅度前后横移,同时推动差速器的离合器片进行锁止,此时的前后桥等同于被一根刚性轴连接在一起。不考虑前后桥上差速器的作用,这四个车轮将始终保持转速一致,同时平均分配发动机传来的动力流,这样就可以在ABS系统不介入的情况下用另一种方式阻止车轮打滑,最大程度的利用自身动力使车辆脱困。另外还有其他种类的中央限滑差速器,在这里就不一一例举了,虽然工作方式各有千秋,但目的都是一样的。

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3、强制锁止式中央差速器

        这种差速器模仿了4WD系统中分动箱的部分功能,同时又结合了部分AWD系统的优点,听上去很高大上,但实际上是一个比分动箱的应用思路更加简单暴力的一种设计:

我这车没有中央差速器!

那我就加个普通的开放式中央差速器

但是锁不住总打滑怎么办?

我手动给你锁住不就好了嘛!

四驱?全驱?别被搞懵了! 4WD与AWD对比分析

        是的,强制锁止式中央差速器就是这样,它的操作方式和4WD系统基本一致,唯一不同的是它只有“开”和“关”两个档位。当正常行驶时,它和搭载开放式差速器的车型没有区别,但是一旦被困住,驾驶员可以通过手动打开锁止开关,将前后两个传动半轴移动,通过上面的花键轴和牙嵌的强制结合,把传动轴锁成一体。这样一来,动力流将直接越过差速器,通过传动轴传递到每个车轮上,而此时被锁住的差速器作用和4WD系统上的分动箱功能就一样了。

四驱?全驱?别被搞懵了! 4WD与AWD对比分析

编辑总结

        如此来看,虽然4WD和AWD系统在名字上看好像是一个东西,但实际上却有着天壤之别。4WD系统结构简单,传动可靠,刚硬耐用,人为的干预性更强,考验驾驶技术,直截了当的分配动力,因此更适合用于那些硬派越野车或特种车上,但由于其只趋向于跑直线的特点令高速行驶具有一定的危险性,以及对驾驶者的判断能力有一定要求等原因,4WD系统也有着它自己的不足。

四驱?全驱?别被搞懵了!全时四驱与分时四驱对比分析

        AWD系统适应性强,更现代化、更智能,能时刻改变动力分配保持最大抓地力,减少驾驶员的负担,因此常被用于家用轿车或一些通过性较强的SUV车型上。但由于集成了过多的电子化设备,以及结构复杂过于精密的特点,因此不适用于在路况过于恶劣的条件下行驶。

四驱?全驱?别被搞懵了!全时四驱与分时四驱对比分析

        因为上述原因,网上有不少朋友各占一方,要么说4WD好,要么说AWD好,其实萝卜青菜,各有所爱。世界上没有绝对完美的事物,无论是4WD还是AWD,它们都各有优劣,没有绝对的好与坏,根据自己的实际使用情况来选择,适合自己的才是最好的,不是吗?(图/文:太平洋汽车网 解雨彦)

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