汽車電子差速鎖工作原理

其實(shí)，汽車電子差速鎖英文全稱為ElectronicDifferentialSystem， 它是ABS的一種擴(kuò)展功能，用于鑒別汽車的輪子是不是失去著地摩擦力，從而對(duì)汽車的打滑車輪進(jìn)行控制。

工作原理

EDS的工作原理比較容易理解。因?yàn)椴钏倨髟试S傳動(dòng)軸兩側(cè)的車輪以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，如果傳動(dòng)軸某一側(cè)的車輪打滑或者懸空時(shí)，會(huì)造成另一側(cè)車輪完全沒(méi)了動(dòng)力，當(dāng)EDS電子差速鎖通過(guò)ABS 系統(tǒng)的傳感器，自動(dòng)探測(cè)到由于車輪打滑或懸空而產(chǎn)生的兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同的現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)通過(guò)ABS系統(tǒng)對(duì)打滑一側(cè)的車輪進(jìn)行制動(dòng)，從而使驅(qū)動(dòng)力有效地作用到非打滑側(cè)的車輪，保證汽車平穩(wěn)起步。當(dāng)車輛的行駛狀況恢復(fù)正常后，電子差速鎖即停止作用。

當(dāng)汽車驅(qū)動(dòng)軸的兩個(gè)車輪分別在不同附著系數(shù)的路面起步時(shí)，例如一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪在干燥的柏油路面上，另一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪在冰面上，EDS電子差速鎖則通過(guò)ABS系統(tǒng)的傳感器會(huì)自動(dòng)探測(cè)到左右車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，當(dāng)由于車輪打滑而產(chǎn)生兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速不同時(shí)，EDS系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)ABS系統(tǒng)對(duì)打滑一側(cè)的車輪進(jìn)行制動(dòng)，從而使驅(qū)動(dòng)力有效地作用到非打滑側(cè)的車輪，保證汽車平穩(wěn)起步。

XDS

在國(guó)產(chǎn)的高爾夫GTI上我們聽(tīng)到了一個(gè)新名詞：XDS電子差速鎖。在官方網(wǎng)站上，廠家這樣宣傳它們的產(chǎn)品：“GTI在彎道上的出色動(dòng)態(tài)平衡還得益于另一項(xiàng)法寶——XDS車輛動(dòng)態(tài)電子差速鎖，內(nèi)置于ESP系統(tǒng)內(nèi)的XDS可以避免內(nèi)側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的打滑，有效改善前驅(qū)車的轉(zhuǎn)向不足現(xiàn)象;而大尺寸的剎車盤則提供了極其優(yōu)異的制動(dòng)性能，為駕駛者的極致速度提供了更安全的保障”。XDS系統(tǒng)似乎很強(qiáng)大，當(dāng)然廠家的宣傳需要辯證的看待，況且可能還有很多人并不明白：為什么避免內(nèi)側(cè)驅(qū)動(dòng)輪打滑就能避免轉(zhuǎn)向不足?

衡量一輛車性能優(yōu)劣，除了看直線加速能力外，關(guān)鍵還是在彎道中的表現(xiàn)，高性能車型如果裝備的是普通差速器的話，在高速過(guò)彎時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。在日常行駛中，我們認(rèn)為四個(gè)車輪總是緊貼地面的，左右兩側(cè)車輪的抓地力的差異基本可以忽略，差速器將動(dòng)力平均分配到左右車輪。但在激烈駕駛時(shí)情況就變得復(fù)雜了。

注：以下所說(shuō)的“內(nèi)側(cè)輪”、“外側(cè)輪”都指兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪，不包括從動(dòng)輪。

● 問(wèn)題一：動(dòng)力的損失

細(xì)心的駕駛者都會(huì)有這樣的感覺(jué)，那就是影響車輛動(dòng)態(tài)表現(xiàn)的一個(gè)重要因素在于所謂的重量轉(zhuǎn)移。舉個(gè)例子，為什么汽車的前剎車盤都比后剎車盤大?因?yàn)檐囕v在強(qiáng)力剎車時(shí)由于慣性導(dǎo)致車體前傾，車身大部分重量移至前軸，所以前輪的剎車力度一定要大，后軸實(shí)際上只分擔(dān)了很少一部分剎車工作。

同樣的道理，車輛在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，而且轉(zhuǎn)彎速度越快離心力也就越大，離心力會(huì)使車身重量轉(zhuǎn)移到彎外的一側(cè)，車?yán)锍蓡T能清楚體會(huì)到的向外甩的力量，而我們從外面看到的車身表現(xiàn)就是彎外側(cè)的懸掛被壓縮，而彎內(nèi)側(cè)的車輪幾乎可以離地，抓地力也急劇下降。

這時(shí)普通開(kāi)放差速器的缺點(diǎn)開(kāi)始暴露出來(lái)，那就是永遠(yuǎn)將扭矩平均分配到左右兩半軸并且趨向于阻力較小的那一側(cè)。具體到高速過(guò)彎中的車輛，由于內(nèi)側(cè)驅(qū)動(dòng)輪阻力很小以致幾乎懸空使得作用在該側(cè)半軸上的扭矩較直線行駛時(shí)大為減小，抓地力的不足甚至可能令車輪開(kāi)始出現(xiàn)打滑，而另一側(cè)抓地力很大的車輪所獲得的扭矩也同樣小，對(duì)于駕駛者來(lái)說(shuō)就等于動(dòng)力的損失。這有點(diǎn)類似于我們做四驅(qū)系統(tǒng)測(cè)試時(shí)讓一個(gè)車輪離地的狀態(tài)：懸空的車輪瘋狂空轉(zhuǎn)而車輛只是停在那里勉強(qiáng)蠕動(dòng)兩下，不同之處是在高速過(guò)彎中驅(qū)動(dòng)輪不一定完全離地并且持續(xù)的時(shí)間非常短暫。也許有人覺(jué)得這種現(xiàn)象只會(huì)持續(xù)區(qū)區(qū)幾秒鐘，不會(huì)對(duì)操控產(chǎn)生什么影響，但在爭(zhēng)分奪秒的比賽中每個(gè)彎道相差哪怕0.1秒都可能決定勝敗。

● 問(wèn)題二：前驅(qū)車轉(zhuǎn)向不足

現(xiàn)在我們來(lái)說(shuō)說(shuō)轉(zhuǎn)向過(guò)度和轉(zhuǎn)向不足。目前普遍的觀點(diǎn)是前驅(qū)車傾向于轉(zhuǎn)向不足而后驅(qū)車傾向于轉(zhuǎn)向過(guò)度，這主要和前后軸的重量分配有關(guān)，大部分前驅(qū)車由于發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都布置在前軸之前，靜態(tài)時(shí)的前后軸重分配本來(lái)就已近“頭重腳輕”，彎道中重量前移使得前軸負(fù)荷進(jìn)一步增大，這就很可能令前輪突破抓地極限，失去轉(zhuǎn)向的作用，車身不再朝預(yù)定方向轉(zhuǎn)彎而是沿著轉(zhuǎn)彎弧線的切線方向推出去，就是我們平時(shí)所說(shuō)的“推頭”。

推頭對(duì)于提升過(guò)彎速度來(lái)說(shuō)顯然是不利的，那么能不能盡量降低轉(zhuǎn)向不足的影響呢?對(duì)于前驅(qū)車來(lái)說(shuō)想改變重量分布的先天不足恐怕難度比較大，可以從另一個(gè)角度入手，那就是制造一個(gè)橫擺力矩。

什么是橫擺力矩?舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，大家都有劃過(guò)雙槳的小船吧，在轉(zhuǎn)向時(shí)我們會(huì)怎么做呢?如果是向左轉(zhuǎn)，就要用力劃右邊的漿，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向左的橫擺力矩，船就向左轉(zhuǎn)了。車輛轉(zhuǎn)彎也可以采用相同的原理。有沒(méi)有觀察過(guò)坦克是如何拐彎的?通過(guò)兩側(cè)履帶的差動(dòng)，坦克甚至可以原地轉(zhuǎn)圈。

回到汽車上，現(xiàn)在已經(jīng)有了通過(guò)施加橫擺力矩提升操控性的系統(tǒng)，最典型的有謳歌的SH-AWD系統(tǒng)、瀚德的第四代四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及奧迪、寶馬部分四驅(qū)車型后軸裝備的主動(dòng)扭矩分配裝置等等。它們都采用相同的原理，那就是在車輛轉(zhuǎn)向時(shí)主動(dòng)將扭矩分配到外側(cè)的車輪從而產(chǎn)生向彎內(nèi)的橫擺力矩幫助車輛過(guò)彎。

● XDS電子差速鎖的作用：

XDS電子差速鎖就是為了解決以上兩個(gè)問(wèn)題而出現(xiàn)的。說(shuō)白了就是一個(gè)電子系統(tǒng)通過(guò)剎車模擬出來(lái)的限滑差速器。它的工作原理是當(dāng)車輛極限狀態(tài)時(shí)給抓地力很小的內(nèi)側(cè)驅(qū)動(dòng)輪施加制動(dòng)。據(jù)廠家人士稱，XDS會(huì)對(duì)剎車盤施加5-15bar的制動(dòng)力，1bar是每平方毫米是0.1N，折合平方厘米是10N，也就是每平方厘米1公斤出頭。它的原理和一些越野車的車輪電子制動(dòng)輔助類似。

給打滑車輪制動(dòng)這一動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)效果：

一、內(nèi)側(cè)打滑車輪的阻力增大使得發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞更多的扭矩，相當(dāng)于外側(cè)抓地力良好的車輪獲得了更多扭矩，提升了車輛的彎道性能;

二、由于內(nèi)側(cè)車輪抓地力很小而外側(cè)車輪抓地力大，所以盡管扭矩依然是平均分配，但對(duì)于車輛來(lái)說(shuō)更多的扭矩通過(guò)外側(cè)車輪作用到地面，從而產(chǎn)生了一個(gè)指向彎內(nèi)的橫擺力矩幫助車輛轉(zhuǎn)彎，一定程度上抑制了轉(zhuǎn)向不足。

● XDS真的很神奇?

客觀來(lái)講，XDS確實(shí)能提升車輛的操控性，但如果用“神奇”來(lái)形容的話顯然言過(guò)其實(shí)了。

首先我們從官方網(wǎng)站的敘述中就可以看出，XDS是基于ESP基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的功能，當(dāng)今主流的ESP系統(tǒng)已經(jīng)具備了對(duì)四個(gè)車輪進(jìn)行獨(dú)立制動(dòng)的功能，也就是說(shuō)在硬件上已經(jīng)具備XDS的條件，關(guān)鍵就在于軟件的升級(jí)了。