淺談汽車四驅(qū)系統(tǒng)匹配研究

許少華

摘 要：隨著汽車在人們生活中普及，人們對(duì)汽車的動(dòng)力性和越野性要求也越來(lái)越高，隨之安裝四驅(qū)系統(tǒng)的汽車也越來(lái)越受到人們青睞。本文主要針對(duì)其汽車四驅(qū)系統(tǒng)匹配研究，從系統(tǒng)匹配、零部件計(jì)算、匹配方案及注意事項(xiàng)等多方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)形式;全時(shí)四驅(qū);分時(shí)四驅(qū);適時(shí)四驅(qū);電腦控制;差速鎖;NVH性能

1 汽車四驅(qū)系統(tǒng)構(gòu)造及功能概述

汽車四驅(qū)系統(tǒng)按照驅(qū)動(dòng)形式區(qū)分有四種：全時(shí)四驅(qū)、分時(shí)四驅(qū)、適時(shí)四驅(qū)和兼時(shí)/適時(shí)混合四驅(qū)。其工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力，通過(guò)變速器、分動(dòng)器、扭矩管理器、主減速器、電子差速器等扭矩管理系統(tǒng)后，將動(dòng)力合理分配到四個(gè)車輪，使四個(gè)車輪分別具有動(dòng)力，且相互之間沒(méi)有影響，使汽車通過(guò)性和越野性顯著增強(qiáng)，從而當(dāng)汽車遇到困境工況時(shí)，快速脫離、越過(guò)。

對(duì)于新設(shè)計(jì)車型來(lái)說(shuō)，選擇什么樣的四驅(qū)系統(tǒng)，一是滿足整車性能要求，尤其是通過(guò)性、越野性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及符合排放法規(guī)要求;二是滿足空間布置要求。其具體功能優(yōu)缺點(diǎn)如下：

全時(shí)四驅(qū)：最核心的裝置就是中央扭矩感應(yīng)自鎖式差速器，它可以根據(jù)行駛狀態(tài)使動(dòng)力輸出在前后橋間以25：75～75：25連續(xù)變化，而且反應(yīng)十分迅速，幾乎不存在滯后，而且有電子穩(wěn)定程序的支持，更進(jìn)一步提高了動(dòng)力分配的主動(dòng)性。

分時(shí)四驅(qū)：可以隨時(shí)根據(jù)路面狀況，通過(guò)操縱桿或者按鈕變換兩輪驅(qū)動(dòng)或者四輪驅(qū)動(dòng)模式，這也是一般SUV最常見的傳動(dòng)方式。缺點(diǎn)是機(jī)械構(gòu)造比較復(fù)雜，傳遞效率較分動(dòng)器分離還要低，駕車者要具備相當(dāng)?shù)鸟{駛經(jīng)驗(yàn)才能掌握好變換時(shí)機(jī)。

適時(shí)四驅(qū)：又稱為實(shí)時(shí)四驅(qū)，驅(qū)動(dòng)形式由電腦控制，就是可以根據(jù)路況自動(dòng)選擇驅(qū)動(dòng)模式。目前適時(shí)四驅(qū)主要有兩種：一種是以機(jī)械的粘性聯(lián)軸節(jié)方式實(shí)現(xiàn)的（如本田CR-V）另一種是電控多片離合器方式實(shí)現(xiàn)的（如三菱歐藍(lán)德）。正常路面以兩輪驅(qū)動(dòng)，如果異常路面或者驅(qū)動(dòng)輪打滑，電腦會(huì)自動(dòng)測(cè)出并立即將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩分配給其它兩輪，變?yōu)樗妮嗱?qū)動(dòng)狀態(tài)，操縱簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是電腦即時(shí)反應(yīng)較慢，車輛越野性能較差，變換方式由電腦代勞，沒(méi)有駕駛樂(lè)趣。

兼時(shí)/適時(shí)混合四驅(qū)：一種彌補(bǔ)兼時(shí)與適時(shí)長(zhǎng)短處的驅(qū)動(dòng)形式。駕車者可以按照自己的興趣自由變換兼時(shí)傳動(dòng)或者適時(shí)傳動(dòng)方式，它兼顧了上述三種四驅(qū)形式的優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)比較昂貴、空間布置比較復(fù)雜。

2 汽車四驅(qū)系統(tǒng)匹配流程及計(jì)算

2.1 汽車四驅(qū)系統(tǒng)匹配過(guò)程主要考慮以下問(wèn)題 ①發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力后，動(dòng)力分配由行車電腦控制，電腦反應(yīng)速度與軟件設(shè)計(jì)有很大關(guān)系，所以匹配時(shí)應(yīng)充分驗(yàn)證行車電腦對(duì)路況的反應(yīng)速度及程序穩(wěn)定性，即進(jìn)行電控程序標(biāo)定試驗(yàn);②四驅(qū)系統(tǒng)一般會(huì)影響傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力傳遞效率，所以匹配四驅(qū)時(shí)需充分驗(yàn)證系統(tǒng)對(duì)整車傳動(dòng)效率的影響;③全時(shí)或適時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)需要匹配系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力的敏感性，調(diào)整相應(yīng)參數(shù)，匹配力矩傳遞效率及轉(zhuǎn)速差等參數(shù)之間的關(guān)系;④四驅(qū)系統(tǒng)往往會(huì)出現(xiàn)影響安全和穩(wěn)定的問(wèn)題，所以匹配四驅(qū)功能需要整車在各種工況下能夠保證一定的安全性和穩(wěn)定性;⑤車輛其它功能是否受到影響，若有影響是否滿足法規(guī)要求，比如：車輛百公里油耗、排放是否符合法規(guī)、傳動(dòng)系NVH性能是否滿足要求。

2.2 汽車四驅(qū)系統(tǒng)匹配流程

2.3 四驅(qū)系統(tǒng)零部件計(jì)算問(wèn)題及考慮方向 汽車四驅(qū)系統(tǒng)零部件匹配計(jì)算主要目的是為了前期對(duì)產(chǎn)品特性進(jìn)行方案可行性評(píng)估，對(duì)產(chǎn)品功能特性進(jìn)行提前預(yù)判，以便后期更好的改善產(chǎn)品性能，提高整車四驅(qū)優(yōu)勢(shì)。其需要進(jìn)行匹配計(jì)算的零部件包括但不僅限于以下零部件。

①電子差速鎖扭矩容量，需要滿足整車扭矩要求，提供車橋足夠動(dòng)力，以及合理的扭矩分配;②分動(dòng)器匹配計(jì)算，分動(dòng)器扭矩容量、分動(dòng)器速比轉(zhuǎn)化關(guān)系及傳遞效率為計(jì)算校核重點(diǎn);③前、后傳動(dòng)軸匹配計(jì)算，傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速、支撐剛性以及扭振特性為傳動(dòng)軸計(jì)算關(guān)注重點(diǎn);④傳動(dòng)軸布置角度、長(zhǎng)度以及車橋鏈接位置為尺寸計(jì)算重點(diǎn);⑤前、后車橋扭矩最大容量、速比轉(zhuǎn)換，對(duì)于轎車扭矩容量安全系數(shù)取1.8以上，對(duì)于偏向越野SUV車型，扭矩容量安全系數(shù)應(yīng)取2.5-3.0以上;⑥傳動(dòng)系統(tǒng)懸置襯套隔振量、共振帶分析、NVH測(cè)試計(jì)算。國(guó)內(nèi)整車企業(yè)為節(jié)省開發(fā)成本，一般采用選取標(biāo)桿車型進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，再加上實(shí)車路試驗(yàn)證，來(lái)確定整車傳動(dòng)系NVH性能水平及開發(fā)方向。

3 四驅(qū)系統(tǒng)匹配注意事項(xiàng)

雖然四驅(qū)系統(tǒng)對(duì)汽車操控性和通過(guò)性提升顯著，但實(shí)際匹配調(diào)試的過(guò)程中需要注意事項(xiàng)較多，忽略每一項(xiàng)細(xì)節(jié)，都可能對(duì)匹配結(jié)果造成很大影響，其主要注意事項(xiàng)如下：①在差速鎖、中央差速器等關(guān)鍵零部件選型設(shè)計(jì)時(shí)，要充分進(jìn)行評(píng)審確認(rèn)，合理進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)比標(biāo)桿車型，選取符合本車型合理的驅(qū)動(dòng)形式，同時(shí)應(yīng)考慮此四驅(qū)形式對(duì)整車的經(jīng)濟(jì)性及開發(fā)成本的可控性;②計(jì)算環(huán)節(jié)中測(cè)繪參數(shù)應(yīng)盡量接近實(shí)際、充分考慮傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞效率、最壞最惡劣的工況下計(jì)算，保證足夠大的安全系數(shù)，以及合理評(píng)估扭矩分配;③四驅(qū)系統(tǒng)匹配標(biāo)定過(guò)程中應(yīng)充分識(shí)別失效模式，設(shè)計(jì)足夠惡劣標(biāo)定驗(yàn)證試驗(yàn)，同時(shí)依托零部件高端廠家技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品特性充分識(shí)別，注意觀察標(biāo)定試驗(yàn)工程中傳動(dòng)系統(tǒng)性能變化;④四驅(qū)系統(tǒng)匹配過(guò)程中，傳動(dòng)系統(tǒng)總動(dòng)平衡值以及各個(gè)零部件（主要指旋轉(zhuǎn)件）動(dòng)平衡殘余值對(duì)整車NVH性能影響極大，所以匹配前系統(tǒng)及單件動(dòng)平衡殘余值應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)基礎(chǔ)上，盡量保證的越小越好。

4 總結(jié)

本文通過(guò)簡(jiǎn)單闡述汽車四驅(qū)系統(tǒng)匹配標(biāo)定過(guò)程，總結(jié)了其匹配流程、相應(yīng)計(jì)算項(xiàng)目及注意事項(xiàng)，實(shí)際上研究汽車四驅(qū)系統(tǒng)匹配過(guò)程是一項(xiàng)比較復(fù)雜系統(tǒng)工程，其中涉及到很多專業(yè)理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，需要我們?cè)趯?shí)際操作過(guò)程中不斷進(jìn)行探究、總結(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉惟信主編.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，ISBN 7-302-04529-1/TH·94.

[2]汽車工程手冊(cè) 設(shè)計(jì)篇.人民交通出版社，2001年5月第1版.