奥迪quattro系统详解

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全时四驱的大师——奥迪quattro系统详解无论是说到奥迪品牌，还是四驱系统，尤其是全时四驱，都不能少了一重要的名字——quattro。今天，quattro系统早已经成为奥迪的标志之一。而历经七代进化的quattro也依旧在焕发它的光彩。quattro一词在意大利语中就是“四”的意思，而对于奥迪来说quattro还有其他含义。1980年奥迪公司研发了quattro四轮驱动系统，并把它装备在一辆基于奥迪80底盘的双门轿车上，这辆轿车的名字也叫Quattro。另外奥迪旗下还有一家名叫quattro的子公司，专门实验和研发高性能车型。因此，quattro既代表着奥迪四驱技术，又代表一种车型，还是一家公司的名字。奥迪四驱技术历史回顾奥迪使用的四驱系统目前均叫quattro系统。配备这项技术的车型很好分辨，您在它车身上找到“quattro”标志就是了，有些车型还会有壁虎标志。但发展到现在壁虎已经不再是quattro的专利，而被国人赋予了更多的意义，“壁虎”的谐音“庇护”或“避祸”。『壁虎象征了quattro强大的抓地力』 "quattro"四驱系统的历史可以追溯到1977年，那时候的大众为德国军方制造一款名为Iltis的四驱越野车，而这款车型凭借四驱系统，在各种路面的表现都非常理想，这也使得时任奥迪技术经理的皮耶希萌生了将四驱系统引入轿车的想法。 第一代quattro（1980年）：空心传动轴第一代quattro系统采用了开放式中央差速器(手动锁止)+前轴开放式差速器+后轴开放式差速器(手动锁止)的结构。在变速箱后端安装差速器，依旧由传统的传动轴将动力传递至后轴差速器；而在变速箱内部安装了一根空心传动轴使动力可以传送到前轴差速器。这样一来就省去体积大、重量大的分动箱，从而有 效的解决了空间问题。驾驶者可以根据不同路况需求，通过中控台的锁止开关控制差速器的工作状态。奥迪变速器系统设计师弗兰茨•滕格勒的解决方案：采用空心轴将动力传输至中央差速器，通过万向轴将动力传至后轮，而空心轴再负责将动力引向前轮。第二代quattro（1986年）：托森A型中央差速器 1986年，奥迪将标志性的托森中央差速器(A型)正式引入，其核心结构是蜗轮蜗杆机构，基于这种机构单向传递动力的特性使托森A型中央差速器具备了自锁功能。在正常情况下动力以50:50的分配比例传递至前后轴，当某个车轮出现打滑现象时，中央差速器可主动的将动力分配给附着力更好的车轴，比第一代更方便。后轴是带有手动锁止功能的差速器，前轴则为开放式差速器。 第三代quattro（1988年）：首次应用于自动变速箱车型1988年亮相的奥迪V8根据自动和手动变速箱的不同分别配备了两种quattro系统，这两套系统的区别在于中央差速器型式的不同：与手动变速箱匹配的quattro依然采用了托森A型中央差速器，而与自动变速箱匹配的quattro采用了带有电控多片离合器的行星齿轮中央差速器。另外，第三代quattro系统将后轴开放式差速器也更换为托森A型差速器，从此quattro迎来了自动控制的时代。第四代quattro（1994年）： 托森B型中央差速器，首次加入“EDL电子差速锁”功能第四代quattro系统，首次应用B型托森中央差速器和EDL电子差速锁，托森B型差速器为平行齿轮结构，同样带有自锁功能（左右两侧蜗杆存在稍大的转速差就会自锁），可以装配在自动挡车型上，不过手动挡车型依旧匹配托森A型中央差速器。而EDL电子差速锁的应用，可在单侧车轮打滑时进行制动，增强有效车轮侧的驱动力。 电子差速锁与电控差速锁的区别：差速器会将动力向转速慢的那一侧传递，转速慢的一侧转矩反而较大，但由于对称锥齿轮差速器的内摩擦力矩MT通常很小，所以这种差速器基本上可以认为转矩在任何情况下都是平均分配的。因为平均分配的特性，当左右车轮处在不同附着系数的路面上时（如一侧冰雪、一侧铺装路面），低附着力路面上的车轮能够产生的驱动力矩非常小（轮端摩擦力过小，所以没有办法获得需要的反作用力），而此时对侧附着力良好的车轮也只能得到几乎同样的驱动力矩，而这样的驱动力矩没有办法使良好附着力路面上的车轮滚动前进（这和发动机动力无关，只和此时两侧车轮附着系数的落差有关）。差速锁是差速器（强制锁止差速器）的锁止机构，用来锁止轮间差速器（左右半轴间）或者轴间差速器（前后驱动桥间），来应对单个或多个车轮失去附着力无法脱困的情况。电控差速锁是用气动、电磁等控制方式来锁止差速器的装置。自锁式”限（防）滑差速器依靠摩擦片结构、凸轮滑块结构或蜗轮蜗杆结构来达到较高的锁紧系数，甚至还有自锁的功能，可以不需要人为控制，利用自身结构合理分配转矩。这类差速器通常拥有超过0.5的锁紧系数，一方面能够在正 常行驶和转向时起到差速作用，另一方面高锁紧系数意味着，当转向、一侧车轮打滑、或者四驱车上一边驱动桥打滑时，较高的锁紧系数会使得转速低的一侧驱动转矩增大。在转弯时，由于惯性作用，车辆重心外移，地面与内侧前轮的摩擦力小于外侧，所以内侧车轮更容易打滑，一旦车轮发生打滑，此时由于差速器的平均分配转矩特性，能够施加的有效转矩便只能达到打滑车轮滑动摩擦力的力矩水平，因此有附着力的外前轮得不到足够的驱动力矩，所以车辆将会出现严重的转向不足（俗称推头），车头外甩无法转向，失去方向控制。电子差速锁会利用轮速传感器的信息及车辆其他传感器信息对车轮的工作状态和车辆行驶状态作出判断，当监测到内侧车轮将发生打滑或已经打滑时，制动系统能够对内侧前轮的车轮实施制动，这相当于提高了打滑车轮这一侧的附着系数，使传递到轮端的有效扭矩提升，只要这个通过制动带来的“附着系数”比外侧有附着力车轮的附着系数高，差速器就能够传递足够的驱动转矩驱动外侧车轮转动，使车辆保持方向的可控性。 第五代quattro：优化后的托森A型中央差速器第五代quattro四驱系统优化了扭矩感应式A型中央差速器和ESP电子稳定程序与四驱系统的配合。经过优化的A型中央差速器具备更为出色的扭矩分配能力，同时牵引力锁止值也经过了优化。为了奥迪quattro车型应对各种极限路况，第五代quattro全时四轮驱动技术与ESP系统的配合更为密切，这一改进使quattro车型具备了更高的主动安全性。第六代quattro（2005）：托森C型中央差速器，奥迪Q系列诞生 2005年，奥迪的第六代quattro技术正式推出。quattro的核心技术中央差速器升级到了C型，采用行星齿轮结构的扭矩感应式C型中央差速器结构更加精巧，自动锁止功能的反应时间更为迅速。在通常情况下，中央差速器以40:60的分配比例将动力传递至前后轴，当遇到特殊路况时，前轮可以根据需要分配到15%～65%的动力，后轮则可以分配到85%～35%的动力。偏向后轮的动力输出特点为车辆提供了更高的操控性能，在直线加速和弯道中这一特点表现的尤为突出。同年，全系标配quattro全时四轮驱动技术的奥迪Q7正式问世，标志着奥迪Q系列车型的诞生。目前市场上在售的A4L、A6L也都是采用的第六代quattro四驱系统。 第六代quattro全时四驱系统后轴差速器在部分运动车型（S4等）上可以选折主动式运动差速器，它采用电控多片离合器结构，可以更好分配两个后轮间的动力。与托森不得不说的关系Torsen这个名字的由来取Torque-sensingTraction——感应扭矩牵引，Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统，从Torsen差速器的结构视图中可以看到双蜗轮、蜗杆结构，正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能，这一特性限制了滑动。在在弯道正常行驶时，前、后差速器的作用是传统差速器，蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同，如车向左转时，右侧车轮比差速器快，而左侧速度低，左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止，因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。而当一侧车轮打滑时，蜗轮蜗杆组件发挥作用，通过托森差速器或液压式多盘离合器，极为迅速地自动调整动力分配。托森差速器是一个扭矩感应式限滑差速器，在quattro系统中，它作为中央差速器安装在变速箱的输出端，动力从变速箱出来后会先经过托森差速器，之后 再分配到前后桥。多数带有quattro标志的奥迪车都装备了托森差速器，对于这些车来说，托森差速器是实现全时四轮驱动的核心部件。有很多人认为，像奥迪TT和A3这种发动机横置的、没有装备托森差速器，但名义上配有的”quattro“并不是真正的quattro。从理性的角度看，这样的理解是错误的。我们应该将quattro理解为一个品牌的商标，而不是一种固定形式。比如别的牌子的车型也有采用托森差速器式的四驱结构，总不能也叫quattro吧？而且，要知道第一代quattro也没有采用托森差速器的形式啊。从另一个感性的角度看，由于托森式差速器大量应用在奥迪车型上，而且这种形式的四驱适应能力极强，表现不错。受到大家的喜爱而成为奥迪的一种象征也没什么错。需要注意的是，托森差速器并非奥迪专属，只不过将托森差速器植入变速箱壳体内的设计是奥迪的独家技术。这种设计的优点是结构紧凑，可靠性高，成本比分体式低，传动效率却比分体式高。四驱名称4Motionquattro纵置发动机托森中央差速器托森中央差速器横置发动机Haldex中央差速器Haldex中央差速器从上表也再一次证明，四驱名称是根据品牌定名的，并不包含特定结构。四驱结构更多的是由发动机横纵置决定。无论是4Motion还是quattro，都拥有托森和Haldex两种形式。不过要提到一个特例--4Xmotion，它是新途锐3.0TDI车型选装的四驱系统。途锐虽然出自纵置发动机平台，但并未采用托森差速器，而采用具有多级减速功能的Haldex多片离合中央差速系统。虽然没有纯机械差速器稳定可靠，但拥有0-100%的扭矩分配能力和非常快的响应速度。 横置quattro四驱系统（Haldex中央差速器）奥迪Q3奥迪TT除了经典的纵置发动机车型采用托森差速器外，奥迪旗下TT、奥迪Q3以及奥迪A3（A3国内暂无配备quattro车型）都是使用了横置发动机平台的车型，它们所采用的是Haldex四驱系统，通过机械装置与电控液压系统共同作用达到智能分配扭矩的目的。这个多片离合器依车型不同而布置在不同的位置，有的靠近后桥差速器，有的类似于奥迪的方法与变速器融为一体。 第五代Haldex四驱系统解析：第五代haldex中央差速器的结构主要由多片离合器、电动液压泵、活塞以及控制模块组成，与第四代结构差别不大。不同的是，第五代采用的是离心式电动液压泵，而且取消了蓄能器，因而结构上更轻更紧凑（减重1.5kg）。作为中央差速器执行分配动力的动力源，这个离心式电动液压泵主要是通过控制离心叶片的开度大小，来改变液压泵的排量输出，进而调整系统中液压油的压力，从而控制活塞对多片离合器的压紧力。这种工作原理类似于发动机里面的可变排量机油泵，通过调整泵油量的大小来调整系统中液压油的压力大小。这套系统的工作原理也并不难理解，系统会根据车辆行驶的状态，由控制单元发出指令，通过增大或降低多片离合器的压紧力，来进行前后动力的分配。电控多片离合器是Haldex四驱系统的核心，电脑根据前后轴转速差、油门、刹车、转向等信息，通过液压机构对离合器施加不同的压紧力，从而将所需的驱动力由 前轴分配到后轴，离合器动作时间只需100毫秒（眨眼的十分之一）。正常情况下，系统会把大部分动力分配到前轴（接近于前驱车），从而节省油耗。如前轮出现打滑时，系统会增大系统工作油压，通过活塞压紧离合器，从而将动力传递到后轴。 第五代Haldex四驱系统的控制程序更加智能化，通过感知车辆当前的行驶状态，配合前后EDL电子差速功能，更加精准地控制每个车轮的扭力，使得它无论在弯道还是在湿滑路面都有着不错的循迹性。现在大部分汽车厂商使用的为Haldex第四代产品，相信随着车型换代也会采用性能更好的Haldex最新一代四驱系统，届时四驱性能的表现值得期待。 最新一代（第七代）quattro：冠状齿轮中央差速器托森差速器虽然喜闻乐见，但第七代quattro系统却摒弃了它。全新一代的quattro四驱系统，最大的改变在于将托森中央差速器更换成了冠状齿轮差速器。冠状齿轮差速器体积紧凑、重量轻，同时有着更高的动力分配比。依靠多片离合器的控制，冠状齿轮差速器能更大范围的调节扭矩比例。 正常状态下，前后桥以40:60的扭矩分配，前后冠状齿轮与行星齿轮相对静止，当车轮打滑时，根据车辆前后桥附着力情况，前轴与后轴的驱动力比例在70:30到15:85之间连续变化。冠状齿形差速器中差最先在RS5上应用，随后在奥迪A7和新A6上使用。RS5是最先搭载第七代quattro四驱系统的车型 电动quattro，未来的四驱系统?越来越多的车企开始发展电动车和混合动力车型，那么未来这些车型上该怎样实现四驱呢？奥迪全新电动四驱e-quattro系统就能解决这个问题。其使用了一个独立的电动机来驱动后轴。未来，不管是混动车、插电式混合动力车型以及纯电动车型都可以通过该系统，把这些再生制动能量存储在电池组当中。该系统还能实现制动能量回收，而电动四驱的具体性能暂时还不得而知。 全车装备了四个异步电机，分别独立驱动四个车轮，总功率230千瓦（313马力），而峰值扭矩则高达惊人的4500N·m，这是个令人难以相信的数字。普通状态下动力分配为前30%、后70%，而如果有车轮打滑，每个车轮的电机都能独立调整动力分配。  奥迪A1 e-tron是一款拥有小巧车身且具备高效环保技术的电动车型（带有增程模式），它诠释了全新的都市型电动车概念。在在纯电力驱动下，奥迪A1 e-tron可以续航50公里，若采用增程模式行驶，续航里程在200公里左右。制动系统是奥迪A1 e-tron的另一大亮点，在示意图上我们不难看出，两个后轮制动卡钳采用了线控技术，控制信号来自制动踏板传感器和ESP控制单元，传统的液压管路只出现在了前轮，也就是说，当踩下刹车踏板时，制动总泵直接作用于前轮，而后制动分泵则依靠齿轮的运动来推动活塞进行制动，制动效果上，液压制动会更直接而且力量也会更大，不过，这并不重要，从以往的经验来看，前轮的制动力往往都要大于后轮。由于不需要刹车油传递来自制动踏板的制动力，后轮的电子机械制动卡钳可以迅速作出反应，这对ESP车身动态稳定系统的控制也会更有优势。