Gearhead 101:Cách hoạt động của hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian và dẫn động bốn bánh toàn thời gian

Chào mừng bạn quay trở lại Gearhead 101 - một loạt bài về những kiến ​​thức cơ bản về cách ô tô hoạt động đối với những tân sinh viên ô tô ngoài kia.

Lần trước, chúng ta đã tìm hiểu chi tiết về cách thức hoạt động của hệ dẫn động 4 bánh bán thời gian và lý do tại sao việc cung cấp năng lượng cho cả bốn bánh xe đều có lợi cho xe trong các tình huống có độ bám đường thấp. Hôm nay, chúng tôi giải quyết vấn đề 4WD toàn thời gian cũng như Hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian (hay còn gọi là AWD).

Trong cả hai hệ thống truyền động, tất cả bốn bánh đều cung cấp năng lượng cho xe và như chúng ta sẽ thấy, chúng hoàn thành kỳ tích đó bằng cách sử dụng một hệ thống truyền lực tương tự. Nhưng cũng có một số khác biệt giữa 4WD toàn thời gian và AWD mà chúng tôi sẽ giải thích bên dưới.

Bắt đầu nào!

Những lợi ích và nhược điểm của 4WD và AWD toàn thời gian

Như chúng ta đã thảo luận chi tiết trong bài đăng của mình về 4WD, một trong những lợi ích của nó so với 2WD là việc có bốn bánh xe di chuyển mọi lúc làm tăng đáng kể độ bám đường trong các tình huống có độ bám đường thấp như tuyết, bùn và bùn đất. Giả sử, nếu bánh sau của bạn va vào vùng có độ bám đường thấp trên bề mặt lái, thì bánh trước của bạn có thể ở vùng có độ bám đường cao. Với việc chúng nhận được sức mạnh, chúng có thể giúp giữ cho xe của bạn di chuyển thay vì bánh sau của bạn chỉ quay trong khi xe của bạn đứng yên.

Tất cả đều tốt và tốt, nhưng tại sao bạn lại muốn tất cả bốn bánh xe nhận được sức mạnh từ động cơ ngay cả khi ở mức bình thường điều kiện lái xe? Tại sao bạn muốn 4WD trên toàn thời gian , thay vì chỉ bật nó khi cần thiết?

Lý do chính là xử lý được cải thiện. Có tất cả bốn bánh di chuyển cho phép xe vào góc tốt hơn và mang lại sự ổn định về hướng tốt hơn khi xe đang di chuyển ở trạng thái ổn định. Cải thiện khả năng xử lý trong điều kiện lái xe bình thường giúp lái xe an toàn hơn. Lợi ích xử lý được cải thiện là một lý do tại sao bạn thấy AWD trên xe thể thao và xe sedan sang trọng.

Một lý do khác là sự tiện lợi. Giả sử bạn đang lái xe trên một con đường có nhiều đoạn băng và tuyết nhưng phần lớn khô. Thay vì phải tham gia và rời khỏi hệ thống 4WD bán thời gian của bạn khi bạn nhấn và rời khỏi những điểm bóng bẩy đó, với bốn bánh xe luôn hoạt động, bạn không cần phải suy nghĩ về điều đó. Bạn chỉ cần lái xe.

Nhược điểm lớn của 4WD toàn thời gian và AWD là chúng sử dụng nhiều nhiên liệu hơn so với 4WD bán thời gian vì động cơ luôn phải truyền lực tới cả 4 bánh.

Cách thức hoạt động của hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian và AWD

Vì vậy, 4WD và AWD toàn thời gian có tất cả bốn bánh xe di chuyển mọi lúc. Nhưng điều đó đặt ra câu hỏi:Làm thế nào để các hệ thống truyền động này thực hiện được điều đó mà không cần lùi xe khi lái trên các bề mặt lái có độ bám đường cao?

Như chúng ta đã thảo luận trong bài viết về 4WD bán thời gian, khi bạn sử dụng 4WD, hộp chuyển số sẽ khóa trục truyền động trước và sau lại với nhau. Chúng gửi cùng một lượng công suất, hoặc RPM, đến vi sai trước và sau. Khi rẽ trên mặt đường khô, bánh trước buộc phải quay nhanh hơn bánh sau nhờ lực kéo và hình dạng tốt để quay nhanh hơn. Nhưng vì trục dẫn động phía trước đang đi cùng tốc độ với trục truyền động phía sau, một lượng lớn lực căng được tạo ra cuối cùng có thể dẫn đến cái được gọi là ràng buộc hoặc cuộn dây hệ thống truyền lực. Điều này có thể làm hỏng ô tô của bạn nghiêm trọng.

Vậy làm cách nào để 4WD và AWD toàn thời gian tránh được vấn đề này?

Bằng cách thêm vi sai thứ ba vào giữa hệ thống truyền lực.

Cũng giống như trên xe 4WD bán thời gian, 4WD và AWD toàn thời gian có cả vi sai cầu trước và sau ở trục trước và sau cho phép bánh trái và bánh phải di chuyển với các tốc độ khác nhau khi rẽ. Điều này giúp tránh hiện tượng bánh xe bị trượt khi chuyển động cả bốn bánh.

Để ngăn chặn sự ràng buộc của hệ thống truyền lực xảy ra do tốc độ khác nhau mà bánh trước và bánh sau cần phải đi khi rẽ, một bộ vi sai trung tâm được đặt giữa trục truyền động trước và sau. Điều này cho phép trục truyền động phía trước và phía sau truyền lực đến cả bánh trước và bánh sau, nhưng cho phép chúng di chuyển với các tốc độ khác nhau khi rẽ. Đã giải quyết được vấn đề ràng buộc hệ thống truyền lực.

Vì vậy, vi sai trung tâm chính là thứ cho phép hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian và AWD truyền lực đến cả 4 bánh xe cùng lúc, mọi lúc.

Vậy sự khác biệt giữa 4WD toàn thời gian và AWD là gì?

Điều gì khiến 4WD Toàn thời gian Không AWD:Sự khác biệt của Trung tâm Khóa

Hầu hết thời gian, hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian hoạt động khá giống với AWD:vi sai trung tâm luôn gửi sức mạnh động cơ đến cả bánh trước và bánh sau. Bộ vi sai trung tâm cho phép các trục truyền động phía trước và phía sau di chuyển với các tốc độ khác nhau, cho phép xe hoạt động bình thường, ngay cả khi rẽ trên bề mặt lái bình thường.

Nhưng bằng cách cho phép các bánh xe di chuyển ở các tốc độ khác nhau, bạn sẽ hy sinh một số lực kéo trong quá trình này, đặc biệt là trong các điều kiện có độ bám đường thấp như bùn, tuyết và đất. Điều này đặc biệt xảy ra nếu vi sai trung tâm là vi sai mở. Nhớ lại từ bài viết trước của chúng tôi rằng dòng công suất của bộ vi sai hở đi theo con đường có điện trở nhỏ nhất. Trong cài đặt lực kéo thấp, điều này không có nghĩa lý gì. Đây là lý do tại sao.

Giả sử bạn đang sử dụng xe 4WD hoặc AWD toàn thời gian với bộ vi sai mở trung tâm. Bạn đang lái xe lên đường lái xe của mình và bánh trước va phải một mảng tuyết lạnh. Bạn nghĩ rằng “Tôi đã nhận được AWD! Đây không phải là một vấn đề. " Nhưng nó là. Những bánh trước đó có lực kéo ít nhất, và do đó thể hiện con đường có ít lực cản nhất. Vì vậy, bộ vi sai trung tâm sẽ truyền toàn bộ lực tới các bánh trước, khiến chúng quay tại chỗ trong khi bánh sau của bạn chỉ ngồi đó trên mặt đường khô ráo mà không hề chuyển động. Để đi lên đường lái xe, thật tuyệt khi những bánh sau đó được trợ lực.

Để giải quyết vấn đề này, hầu hết các xe 4WD và AWD toàn thời gian sử dụng bộ vi sai trung tâm hạn chế trượt (LSD) hoặc Torsen. Các loại vi sai này mang lại cho bạn lợi ích của vi sai trung tâm mở - cho phép bánh trước và bánh sau di chuyển với các tốc độ khác nhau khi rẽ trên mặt đường khô - nhưng khi một bộ bánh xe va vào một bộ phận trơn, thay vì truyền toàn bộ lực tới những bánh xe đó, nó sẽ vẫn truyền một số lực tới những bánh xe trên mặt đường khô ráo.

Vì vậy, trong kịch bản đường lái xe có tuyết của chúng tôi, một chiếc xe 4WD hoặc AWD toàn thời gian với LSD ở giữa sẽ truyền một phần công suất của động cơ đến bánh sau có lực kéo thay vì tất cả chỉ đến bánh trước không có lực kéo, cho phép bạn để đưa ô tô của bạn lên đường lái xe.

Bộ vi sai hạn chế trượt chắc chắn cải thiện độ bám đường so với bộ vi sai hở. Đối với hầu hết các tình huống 4WD, LSD là tất cả những gì bạn cần để có đủ lực kéo. Nhưng LSD vẫn không cung cấp tối ưu lực kéo vì phần lớn lực vẫn truyền đến các bánh xe có độ bám đường kém hơn. Vẫn có khả năng bị trượt bánh xe.

Đây là nơi 4WD toàn thời gian tự tách biệt khỏi AWD. Xe 4WD toàn thời gian có khóa vi sai trung tâm được tích hợp trong hộp số. Khi người lái bắt tay vào, bộ vi sai trung tâm sẽ khóa trục truyền động trước và sau lại với nhau để chúng quay cùng tốc độ, do đó phân phối lượng mô-men xoắn bằng nhau cho bánh sau và bánh trước. Về cơ bản, một chiếc xe 4WD toàn thời gian với khóa vi sai trung tâm hoạt động giống như một chiếc xe 4WD bán thời gian khi 4WD hoạt động.

Trong tình huống đường lái xe có tuyết của chúng tôi, một chiếc xe 4WD toàn thời gian bị khóa vi sai trung tâm sẽ truyền một lượng sức mạnh bằng nhau đến cả bánh trước và bánh sau. Thay vì các bánh sau hoàn toàn không chuyển động (như trên bộ vi sai trung tâm mở), hoặc chỉ một chút (như trên LSD ở giữa), các bánh sau sẽ chuyển động ở một đoạn ngắn, cho phép bạn đưa xe lên một cách an toàn. đường lái xe.

Một số xe 4WD toàn thời gian tăng khả năng bám đường trong cài đặt lực kéo thấp bằng cách có các tùy chọn để khóa vi sai cầu sau, hoặc thậm chí cả vi sai cầu trước và sau, biến chiếc xe thành đúng 4 × 4.

Nhiều xe 4WD toàn thời gian cũng có tùy chọn chuyển sang số Lo-gear, cho phép bạn cung cấp nhiều lực hơn cho các bánh xe của mình khi đi ở tốc độ thấp hơn.

Cũng giống như bạn sẽ không muốn có cả trục dẫn động cầu trước và cầu sau di chuyển cùng tốc độ trong xe 4WD bán thời gian khi trên bề mặt lái xe bình thường, bạn không muốn chúng di chuyển cùng tốc độ trong xe 4WD toàn thời gian xe khi trên bề mặt lái xe bình thường. Bạn sẽ muốn tháo bộ vi sai trung tâm bị khóa khi bạn đang ở trên các bề mặt có lực kéo cao.

Xe AWD không có tùy chọn khóa vi sai trung tâm, vì vậy chúng không cung cấp nhiều lực kéo trong trường hợp trơn trượt như xe 4WD. Mặc dù AWD có thể giúp cải thiện khả năng xử lý trên bề mặt lái xe bình thường và có thể cải thiện độ bám đường trên đường mưa và một chút trên đường có tuyết phủ, nhưng bạn sẽ không muốn lái xe AWD đi địa hình. Đó là những gì 4WD đáng tin cậy dành cho.

Vâng, bạn đi rồi. Kiến thức cơ bản về cách thức hoạt động của hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian và AWD. Cùng với đó, chúng tôi đã đề cập khá nhiều đến hệ thống truyền lực trên ô tô. Tiếp theo trong loạt Gearhead 101 của chúng tôi:hộp số.