论文部分内容阅读
斯巴鲁四驱基础——水平对置发动机
车辆的四驱结构和发动机布局形式密不可分,发动机的排列(横/纵置)作为动力先天基础,从结构上定义了四轮传动的动力走向。受发动机动力输出轴的方向限制,大体上,横置发动机通常以前驱为主,纵置发动机则以后驱为主。
斯巴鲁之所以以操控性著称,最重要的根源来自发动机的“左右对称”,不同于常规的“L”和“V”型发动机,斯巴鲁坚持使用目前极少被采用的水平对置发动机,在传动结构上与普通车型大相径庭。而另一个使用水平对置发动机的代表品牌就是运动车型的翘楚保时捷。
其显著优点主要为三个,一是气缸布局对称,发动机的运转平顺性比V型发动机还要好的多,功率损耗小;二是低重心,气缸平放,不仅降低整车重心,还能让车头设计向扁低化发展,可极大提升汽车行驶稳定性;三是可将发动机重心以及传动轴均放在车辆中心线上,驱动轴呈直线左右对称排列在前后轴之间,同样提升整车稳定性。但缺点同样有,主要包括结构相对复杂、机油润滑问题、后期维护保养要求高等,综合生产和维护成本,所以并未被广泛采纳。
斯巴鲁全系车型的四驱系统都称为“Symmetrical AWD”,在国内形象地表述为“左右对称全时四轮驱动系统”。但针对不同车型以及变速箱结构,还有四大分类,也是完全不同的四驱形式。因斯巴魯的四驱传动结构同变速箱一体设计,所以四驱系统根据变速器的手动、自动、CVT等不同形式而有所不同。
DCCD式全时四驱系统
代表车型:WRX STI
国内对斯巴鲁WRX的认知极为小众,作为从翼豹旗下独立出来的车型,是热衷高性能车或痴迷改装玩家的最爱。
WRX STI作为专供赛道的车型,自从以翼豹之名起就与三菱EVO相爱相杀多年,除了强悍的底盘调校和动力,更与斯巴鲁DCCD四驱系统密不可分。DCCD全名为Drivers Control Center Differential,代表着斯巴鲁旗下最好的四驱操控性能,1994年首次登场于翼豹WRX STI。
DCCD四驱的核心由前、中、后三组差速器组成:前螺旋齿轮式限滑差速器、中间为电控多片离合器和机械双重控制的行星齿轮组、以及后轮的托森限滑差速器。可以理解为机械为主,电子为辅的前中后三把锁。
中央行星齿轮差速器根据齿比41:59(不同年款略有不同)向前后输出扭矩,并可调节到50:50。但最为特别的,针对中央差速器,有两套限滑装置,一套是电控的,一套为机械控制。这套四驱系统的根本目的是根据驾驶需求调整车辆在弯道中的转向过度,提升弯道驾驶的有效牵引性。
VTD-AWD 式全时四驱系统
自动挡变速器车型使用
代表车型:斯巴鲁傲虎(5AT车型)
VTD(Variable Toraue Dist ribution)为可变扭矩分配全时四轮驱动系统,核心为以行星齿轮为主、电控液压多片离合器限滑的中央差速器,这套系统在平常状态下前后轮的扭矩分配为45:55。系统会感知油门踏板开合度、发动机转速、驱动轮的旋转差等进行调节。 其四驱传动核心是行星齿轮组,和对行星齿轮组进行差速限滑的电控多片离合器,这两处结构的传动原理类似于三菱二代超选四驱的4H模式。依靠行星齿轮稳定传输动力,检测到打滑后多片离合器可主动进行限滑,可实现主动扭矩分配。
这套系统偏重后驱,也很容易根据驾驶者意图进行漂移,同样是一套公路操控为主,通过性为辅的四驱系统,但因为四驱分配稳定,电子限滑反应灵敏,在非铺装的越野环境下也具备不俗的越野表现和脱困能力。
粘性限滑全時四驱
手动挡变速器车型使用
代表车型:森林人(手动挡车型,2014款以前)
斯巴鲁手动挡车型所使用的四驱系统,主要应用于老款的手动挡森林人。可理解为带被动限滑功能,前后50:50动力输出的标准全时四驱。
其原理类似于三菱一代超选四驱的4H模式,变速箱输出直通后轴的同时,通过一组对称行星齿轮向前轴传递动力,行星齿轮具备差速功能,正常驾驶模式下前后50:50动力分配,同时有一组粘性耦合器连接行星齿轮的行星轮和向前轴传递动力的齿圈,耦合器内为多组叶片和硅油。当转速差过大,粘性耦合器内的叶片随之高速转动,硅油被搅动后,过热膨胀,通过粘性阻力限制叶片转动,从而抑制行星齿轮的差速运动,实现限滑功能。
粘性限滑全时四驱优点是结构简单,在车轮严重打滑时限滑效果尚可,极限打滑状态可短时间实现近乎100%的锁死。但缺点是限滑功能有明显的迟滞,且被动不可控,如果短时间频繁使用会过热失效。越野脱困实用性高,但稳定性弱。
ACT-4主动扭矩分配全时四驱系统
CVT变速器车型使用
代表车型:森林人(4AT/CVT)、傲虎(CVT)、XV
近年款的斯巴鲁SUV广泛采用CVT变速器,相应的四驱系统名为ACT-4主动扭矩分配式全时四驱系统,作为偏向适时四驱的全时四驱,其四驱传动核心是多片式离合器。
ACT-4的结构核心是:变速箱末端输出轴通过齿轮传动向前轴传递动力的同时,在输出轴的纵向,通过一组多片离合器向后轴传递动力。这套系统在上世纪90年代就诞生,最早也称MPT四驱。其后轴的动力传递方式类似于城市SUV普遍采用的瀚德四驱,区别是后轴能始终够获得相应的动力分配,其正常状态下的前后扭矩分配从最初的90:10、80:20向如今的60:40逐渐演变。行驶过程中,根据不同情况,能做到从100%前驱状态(多片离合器断开)到前后轴50:50(多片离合器完全连接)的动力分配。
四驱系统的核心辅助是X-MODE和VDC(车辆动态控制),X-MODE模式可理解为越野模式,在开启情况下,车辆动态控制系统可加强对动力输出和扭矩分配的控制,例如在积雪或路面崎岖不平时,当轮胎在斜坡上空转并且难以脱离的情况下,重新打开X-MODE开关,控制立即主动进行干预。
此外,新款森林人和傲虎的X-MODE开关还分为两种模式。针对积雪及砂石道路的“SNOW DIRT”模式,以及应对深雪和泥泞“DEEPSNOW MUD”模式,可实现更加精密的扭矩分配。