讴歌SH-AWD四驱技术讲解

汪淼 主编
2010-05-01 01:00 / 浏览

    [汽车之家 汽车技术]  《玩转四驱》系列文章正在继续!今天我们来谈谈讴歌品牌的四驱技术。讴歌四驱系统的精华名为SH-AWD系统(超级四轮驱动力自由控制系统),也可以说是讴歌的独门技术。这套系统体积很紧凑,但是结构相对复杂。下文我们还是用汽车之家通俗易懂的风格来专业解析一下讴歌的SH-AWD系统。

讴歌四驱技术讲解

车型

四驱类型

MDX

全时四驱

RL

全时四驱

四驱基础知识

讴歌四驱技术历史回顾

第一代——ATTS

    讴歌品牌的四驱历史从90年代初才开始。1991年,本田汽车公司成功研制了DYC(Direct Yaw Control)直接横摆控制系统,这套系统空前地放弃了开放式差速器,只是用多片离合器来控制扭矩的输出和分配。这套系统在东京车展上展出,但是由于专利申请等问题的阻碍并没有大力推广于量产车型,因为当时三菱汽车也在研制类似的系统AYC(Active Yaw Control),它们之间形成了专利申请竞争。直到1996年,DYC系统才正式运用到了本田Prelude(序曲)车型上,并取名为ATTS(Active Torque Transfer System),与之前的DYC系统相同,ATTS系统也没有常规常规开放式差速器(关于差速器原理点击此链接:http://m.autohome.com.cn/drive/201001/88946.html),只是用左、右两套多片离合器来分配动力。这个系统安装在驱动桥上,作用是对驱动桥的左、右车轮的扭力进行主动分配。但是目前的资料显示ATTS系统只被应用到了前桥上,后桥DYC尚未大面积应用,可能与动力损失过大有关。

第二代——VTM-4

    2003年2月推出的第一代MDX搭载了名为VTM-4(Varible Torque Management AWD System)的四驱系统,同样没有常规开放式差速器。与早期的DYC系统不同的是,DYC使用液压系统控制多片离合器的,而VTM-4则是用电磁系统控制离合器的,取消了液压系统使结构更为简单,成本更低。但是电磁离合器也有严重的不足,就是这种电气控制是伺服系统的一种,动作不能做到线性,驱动轮的动力分配比较剧烈,也就是我们平时说的动作“有点愣”。

第三代——SH-AWD

    之后的第二代MDX车型和RL车型,就搭载了更为优化的系统——SH-AWD(Super handling All Wheel Drvie)四轮驱动力自由控制系统。对于VTM-4系统最大的进化就是采用了直接形式电磁离合器,这种离合器可以更精确地控制驱动轮左、右扭矩的分配。SH-AWD四驱系统也是本文的介绍重点。

四驱基础知识

SH-AWD技术概括

    我们先从理论开始。首先,SH-AWD是一款全时四驱系统,可以保证在任何路面上都是四驱状态;第二SH-AWD是一款主动四驱系统。这套系统可以使前、后桥扭矩实现在30:70-70:30之间调节,同时还可以实现左后轮和右后轮扭矩在100:0-0:100之间无级调节。即根据汽车不同的行驶状态可以主动分配扭矩,直白的说就是在ESP等电子辅助装置介入之前就可以通过主动分配动力达到调整车身姿态的目的,超过SH-AWD调整能力时ESP等电子稳定系统才会介入。更形象地比喻,动物做转弯动作时是靠外侧的后腿加力而完成的,SH-AWD系统就是模仿了这样的动作。可以理解成在汽车转向时拥有了双保险,而SH-AWD对越野性能没有太大的帮助。上面这段话就是SH-AWD最主要的作用。

    上面仅仅是SH-AWD的作用的归纳,结构确实比较复杂,懒得费脑筋的朋友记住以上这段话就没有问题了。想深入了解,请继续看下面的文字。


SH-AWD四驱结构讲解

汽车之家 讴歌 讴歌RL 2010款 3.7 AWD

怎样做到前/后30:70-70:30之间扭矩分配的?——前桥分动装置为固定比例,后桥电磁离合器主动控制的共同作用。

    讴歌旗下的四驱车型只有RL和MDX,这两款车均为横置发动机布局。我们都知道,横置发动机的汽车是无法匹配常规的分动箱结构的。但是讴歌可以做到30:70-70:30的扭矩前/后桥扭矩分配,用抽象思维想象有些不可理解。其实这是前桥的分动装置和后桥的左右两套电磁离合器共同作用的效果。

1、前桥部分——前/后传动比例固定为30:70

    虽然没有常规的分动箱结构,但讴歌品牌的四驱车型在前桥位置也有一套分动装置,它并不是真正的分动箱,仅仅是一套分动装置。

讴歌 讴歌 讴歌MDX 2010款 3.7 舒适版

    这个装置就是一根螺旋齿轮(两端齿比不一样的同轴齿轮),分动装置一端连接前输出轴,另一端连接后输出轴,转动的比例为前/后30:70。这个比例是固定的,是不可变化的传动比例!所以严格地说讴歌旗下的四驱车型是基于前驱车的基础上衍生而来的,但是效果却可以更接近后驱车。请注意,这里说的是分动装置的传动比例为前/后30:70,而不是前后轮的扭矩比例,实现前后桥扭矩分配是通过后桥的电磁离合器片和分动装置的共同作用实现的。

讴歌 讴歌 讴歌MDX 2010款 3.7 舒适版

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    如果还无法想象清楚的话,一起看看下面的动力输出示意图吧。

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『将动力传递给后桥的传动轴,讴歌MDX的传动轴为碳纤维材料制成』

    在本次测试中我们还发现了一个小插曲,就是MDX车型的传动轴为碳纤维材料制作的,虽然我们不确定使用碳纤维材料的原因,但是重量很轻的碳纤维传动轴一定对减小动力的额外损耗有很大的帮助。

2、后桥部分(SH-AWD系统核心部位)——分配左、右后轮的扭矩

    动力被传动轴传递到了后桥,就来到了后桥动力分配单元,也就是SH-AWD系统的核心部位。SH-AWD系统里没有常规的开放式差速器,而是用左、右各一套电磁控制多片离合器式来做到差速的,是主动控制地差速。

汽车之家

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    实现主动控制,主要是依靠信号的采集和反馈来控制的。SH-AWD与ECU(发动机电子控制单元)与VSA(车身稳定辅助系统)是结合在一起的,可以视为一整套系统。SH-AWD首先从ECU获得转速、进气量、挡位等信号,同时搜集VSA系统里获得侧向加速度、四个车轮的转速和转向角度等数据,通过这些数据综合分析,计算出最合合理的左右后轮动力分配比例,最后将这个最合理的分配比例作用到后桥的左、右两个电磁离合器,从而实现左右两个后轮的扭矩分配。在转弯加速时,ECU可以根据侧向加速度和转向角判断驾驶员的意图,并在外侧后轮施加更大的扭矩,达到调整车身姿态的目的。

    下面回到上文的疑问,SH-AWD是怎样做到前/后70:30-30:70之间动力分配的?其实就是前桥分动装置为固定比例,后桥电磁离合器主动控制的共同作用。用个比较抽象的方法形容,前桥的扭矩分配比例固定了,用后桥的电磁离合器来控制后桥需要扭矩的多少,后桥需要获取地扭矩少,更多的扭矩就保留在前桥;而后桥需要获取更多扭矩时,电磁离合器结合,此时后桥即可获得更多的扭矩。这样就做到了前后桥扭矩的自由分配。


SH-AWD与ECU对动力分配比例

1、直线巡航状态及小幅度转弯状态

讴歌 讴歌 讴歌RL 2010款 3.7 AWD

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    这个状态就是节气门开启程度在一半以下的状态,以及小幅度转弯过程中,ECU会默认将70%的扭矩被分配给前桥,后桥只有30%。这时后桥的左、右两套电磁离合器为半结合状态,精确地说是只保留30%扭矩的结合状态。后桥的动力不能完全通过后桥左、右两个电磁离合器传递到后桥半轴上,也就是多半的扭矩还是保留在前桥,所以更接近前驱状态。理论上可以到达省油的目的。

2、直线急加速状态

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    在全油门直线加速时,ECU会将后桥的扭力从默认的30%增加到40%,也就是前60%;后40%,因为在加速的时候车尾会下沉,后车轮的附着力比前轮要大,所以增加后桥的扭矩可以更好地抑制前轮打滑的情况。

3、急转弯和转弯角度很大时

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    在突然转弯时,ECU会通过采集到的横向加速度计算,当采集到的横向加速度大于设定值时候,后桥的电磁多片离合器立刻完全压紧,效果就是后桥可以获得70%的扭矩,这样就可以模拟后驱车过弯。当然,这分配到后桥的70%的扭矩还可以在左右两个后车轮间连续分配。

性能实际测试

MDX公路实际表现

    本次测试的MDX是在国内销售的2010款车型,2010款的后悬挂有所优化,所以后桥部分的形状与老款车型略有不同,但是四驱结构是没有任何变化的。

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    首先是绕桩测试,在这个测试中,MDX车型给人最深的印象就是轮胎没有发出太大的尖叫声。宽大的轮胎抓地力大是一方面,最主要的是因为在绕桩的过程中后桥被分配的扭矩比前桥多,在期限情况下前桥与后桥的扭矩分配比例为30:70。而后桥的这70%的扭矩又经过后桥的电磁离合器再次进行左右的分配。绕桩过程如下:

讴歌 讴歌 讴歌MDX 2010款 3.7 舒适版

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    虽然MDX车型的后轮循迹性很出色,但是高大的车身还是导致了不小的侧倾,悬挂也偏软。

MDX越野实际表现

    在交叉轴项目测试中(关于交叉轴点击此链接http://m.autohome.com.cn/drive/201001/88946-4.html),SH-AWD其实不是完成项目的主导,而VSA电子刹车辅助才是真正帮助MDX脱困的装置。一旦车轮离地,可以明显感觉到VSA将对悬空车轮的制动力,站在车外能听见制动的声音,比较果断。对于图中这样的测坡MDX还是可以从容面对的,唯一影响他通过的因素就是它比较低的底盘,悬挂的行程也比较短,所以通过稍微高一点的交叉轴路况容易托底,限制了它能力的发挥。

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    前桥为开放式差速器结构,同样由VAS辅助制动。但是效果不如后轮制动力明显,这可能与前轮分配到的扭矩较少有关。下面是视频演示:


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    在爬坡测试中,通过仪表盘上的动力分配显示,后桥电磁离合器压紧,动力被分配到附着力更大的后桥,而MDX后桥的电磁离合器不会进行左右单独分配。

    为了更好地说明,我们模拟了两侧车轮附着力不同的情况,左侧车轮下是撒有洗涤灵的塑胶垫,右侧是粗糙路面。

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    在上坡开始的时候,左侧车轮由于附着力小开始打滑,因为后轮的附着力比前轮要大,所以扭矩会自动分配为前后30:70的比例,但是左右后轮得到的扭矩是一样多的,不进行分配。


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    上坡的过程中,由于两侧路面的附着力不同,所以VSA会自动接入限制附着力小的一侧车轮保证不损失动力,如果还有打滑现象,加大一点油门就可以了,在本次测试中MDX表现的还比较轻松,但是数据平平的扭矩和公路轮胎还是不能和硬派的SUV媲美。

优点:前轮附着力低的时候可以主动将扭矩分配到后轮;电子刹车辅助效果明显。

缺点:只有出现侧向加速度的时候(高速转弯)才会进行左右后轮的扭矩分配,越野中不分配。

总结:

    总体来说,讴歌MDX还是一款偏重于公路性能的SUV车型,对于这样一款全尺寸SUV来说灵活性还是不错的,越野方面做一些基础的动力还是不错的,毕竟有很强悍的VSA电子刹车辅助,通过一些简单的越野项目表现还是不错的,但是受到动力、底盘高度和轮胎附着力等客观条件的限制,MDX并不是一款适合高强度越野的SUV,我们还是在公路上好好地享受它吧。

RL公路实际表现

    RL在绕桩测试过程中,我们感受最深的就是这辆中型车还是非常灵活的,可以更直接地调整濒临极限的车身。感觉到车尾不会产生过多的滑动,但是初次驾驶需要适应,因为对于这款中型车来说过弯的姿态比想象中的要灵活,而且与MDX绕桩时候的感觉也不太一样,仅仅是因为RL比MDX车身低?

汽车之家 讴歌 讴歌RL 2010款 3.7 AWD

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下面测试视频中01:04处为RL绕桩全过程


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其实RL结构与MDX不完全一样——RL比MDX多了一套加速装置

    在前文中没有提到此结构是为了避免与扭矩分配混淆,所以单独讲解。RL车型的四驱系统前桥部分和后桥的电磁离合器部分结构都是一样的,但是定义为公路性能轿车的RL比MDX车型还多了一套加速装置,位于传动轴和后桥电磁离合器之间。如下图:

汽车之家 讴歌 讴歌RL 2010款 3.7 AWD

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    传动轴将扭力传递到位于加速装置,内部包含一组高速离合器和一组低速离合器。直线行驶时它接通的是低速离合器,也就是前后桥的转速是完全相同的;高速转弯时,加速装置会自动切换到高速离合器,此时后桥的转速被加快了5%。

『RL车型后桥结构图』

    我们都知道汽车在转弯时后轮走过的轨迹长度要比前轮走过的轨迹长度短,也就是我们平时说的轮差,通过加速装置增加的5%的转速就可以对这个轮差进行平衡,起到了主动转向的作用。我们试想一下,比较被动的后轮额外增加了转速,尽可能与前轮相同,这就相当于外侧后轮推着汽车过弯,可以有效地抑制推头。这比电子稳定程序要主动得多,因为电子稳定程序(ESP、VSA、TCS等)系统都是通过对内测后轮制动达到控制车身稳定的目的的,会对动力有一定的损耗。

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    出现在转向不足时,SH-AWD会将更多的扭矩分配给外侧的后桥,在加速装置的作用下,是后轮的轨迹接近前轮,同时VSA对内侧后后轮进行辅助制动。

    出现在转向过度时,SH-AWD会将更多的扭矩重新分配给前桥,同时VSA对外侧的前轮进行制动。

    所以用直接感觉归纳RL绕桩,就是你可以不用顾忌后轮是否会压倒桩桶,也不用刻意地调整,甚至大方向盘的动作可以晚一些,它也是能回到正轨的路线上的。对于整备质量1865Kg的RL来说,已经很灵活了,但是较大的车重还是对操控性有不小的影响。

讴歌 讴歌 讴歌RL 2010款 3.7 AWD

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优点:反映速度快,用后轮加速的方法调整车身更主动;结构简单体积小。

缺点:只有出现侧向加速度的时候(高速转弯)才会进行左右后轮的扭矩分配。

总结:

    讴歌RL车型解决公路操控性的方式很特别,实际效果也是让人满意的,这确实是一套很先进的四驱系统,但是RL车型由于车身自重太大,所以也影响了更多的发挥,但激烈驾驶仍是用车中的少数动作,多数情况下得益最多的还是高速过弯时的安全性。


    从目前能考证的资料来看,讴歌的SH-AWD(超级四轮驱动力自由控制系统)是史无前例,之前汽车之家编辑部也有同事称之为比较激进的设计。确实,用主动分配扭力比抑制车轮转动的想法要优化一些,我猜想不损失动力的调整车身姿态可能就是SH-AWD设计者的初衷吧。但是还有一个大家都很担心的问题,即没有开放式差速器而仅有电磁多片离合器的SH-AWD系统是否会存在寿命方面的问题呢?毕竟手动挡车型的离合器片到一定公里数也是要更换的,这个问题编辑没能找到确切的答案,留给网友们一起讨论吧。(图、文/汽车之家 汪淼 资料整理/于声远、张磊、李洋 视频/郑岩)

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1 /讴歌四驱技术历史 2 /SH-AWD前桥结构 3 /SH-AWD后桥结构 4 /MDX车型公路/越野表现 5 /RL车型公路实际测试