奧迪quattro系統(tǒng)詳解

1、全時(shí)四驅(qū)的大師 奧迪quattro系統(tǒng)詳解無論是說到奧迪品牌，還是四驅(qū)系統(tǒng)，尤其是全時(shí)四驅(qū)，都不能少了一重要的名字quattro。今天，quattro系統(tǒng)早已經(jīng)成為奧迪的標(biāo)志之一。而歷經(jīng)七代進(jìn)化的quattro也依舊在煥發(fā)它的光彩。quattro一詞在意大利語中就是“四”的意思，而對于奧迪來說quattro還有其他含義。1980年奧迪公司研發(fā)了quattro四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并把它裝備在一輛基于奧迪80底盤的雙門轎車上，這輛轎車的名字也叫Quattro。另外奧迪旗下還有一家名叫quattro的子公司，專門實(shí)驗(yàn)和研發(fā)高性能車型。因此，quattro既代表著奧迪四驅(qū)技術(shù)，又代表一種車型，還是一家公司的

2、名字。奧迪四驅(qū)技術(shù)歷史回顧奧迪使用的四驅(qū)系統(tǒng)目前均叫quattro系統(tǒng)。配備這項(xiàng)技術(shù)的車型很好分辨，您在它車身上找到“quattro”標(biāo)志就是了，有些車型還會(huì)有壁虎標(biāo)志。但發(fā)展到現(xiàn)在壁虎已經(jīng)不再是quattro的專利，而被國人賦予了更多的意義，“壁虎”的諧音“庇護(hù)”或“避禍”。壁虎象征了quattro強(qiáng)大的抓地力quattro四驅(qū)系統(tǒng)的歷史可以追溯到1977年，那時(shí)候的大眾為德國軍方制造一款名為Iltis的四驅(qū)越野車，而這款車型憑借四驅(qū)系統(tǒng)，在各種路面的表現(xiàn)都非常理想，這也使得時(shí)任奧迪技術(shù)經(jīng)理的皮耶希萌生了將四驅(qū)系統(tǒng)引入轎車的想法。第一代quattro（1980年）：空心傳動(dòng)軸第一代quatt

3、ro系統(tǒng)采用了開放式中央差速器(手動(dòng)鎖止)+前軸開放式差速器+后軸開放式差速器(手動(dòng)鎖止)的結(jié)構(gòu)。在變速箱后端安裝差速器，依舊由傳統(tǒng)的傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞至后軸差速器；而在變速箱內(nèi)部安裝了一根空心傳動(dòng)軸使動(dòng)力可以傳送到前軸差速器。這樣一來就省去體積大、重量大的分動(dòng)箱，從而有效的解決了空間問題。駕駛者可以根據(jù)不同路況需求，通過中控臺(tái)的鎖止開關(guān)控制差速器的工作狀態(tài)。奧迪變速器系統(tǒng)設(shè)計(jì)師弗蘭茨滕格勒的解決方案：采用空心軸將動(dòng)力傳輸至中央差速器，通過萬向軸將動(dòng)力傳至后輪，而空心軸再負(fù)責(zé)將動(dòng)力引向前輪。 第二代quattro（1986年）：托森A型中央差速器1986年，奧迪將標(biāo)志性的托森中央差速器(A型)正

4、式引入，其核心結(jié)構(gòu)是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，基于這種機(jī)構(gòu)單向傳遞動(dòng)力的特性使托森A型中央差速器具備了自鎖功能。在正常情況下動(dòng)力以50:50的分配比例傳遞至前后軸，當(dāng)某個(gè)車輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象時(shí)，中央差速器可主動(dòng)的將動(dòng)力分配給附著力更好的車軸，比第一代更方便。后軸是帶有手動(dòng)鎖止功能的差速器，前軸則為開放式差速器。第三代quattro（1988年）：首次應(yīng)用于自動(dòng)變速箱車型1988年亮相的奧迪V8根據(jù)自動(dòng)和手動(dòng)變速箱的不同分別配備了兩種quattro系統(tǒng)，這兩套系統(tǒng)的區(qū)別在于中央差速器型式的不同：與手動(dòng)變速箱匹配的quattro依然采用了托森A型中央差速器，而與自動(dòng)變速箱匹配的quattro采用了帶有電控多片離合

5、器的行星齒輪中央差速器。另外，第三代quattro系統(tǒng)將后軸開放式差速器也更換為托森A型差速器，從此quattro迎來了自動(dòng)控制的時(shí)代。第四代quattro（1994年）：托森B型中央差速器，首次加入“EDL電子差速鎖”功能第四代quattro系統(tǒng)，首次應(yīng)用B型托森中央差速器和EDL電子差速鎖，托森B型差速器為平行齒輪結(jié)構(gòu)，同樣帶有自鎖功能（左右兩側(cè)蝸桿存在稍大的轉(zhuǎn)速差就會(huì)自鎖），可以裝配在自動(dòng)擋車型上，不過手動(dòng)擋車型依舊匹配托森A型中央差速器。而EDL電子差速鎖的應(yīng)用，可在單側(cè)車輪打滑時(shí)進(jìn)行制動(dòng)，增強(qiáng)有效車輪側(cè)的驅(qū)動(dòng)力。電子差速鎖與電控差速鎖的區(qū)別：差速器會(huì)將動(dòng)力向轉(zhuǎn)速慢的那一側(cè)傳遞，轉(zhuǎn)速慢

6、的一側(cè)轉(zhuǎn)矩反而較大，但由于對稱錐齒輪差速器的內(nèi)摩擦力矩MT通常很小，所以這種差速器基本上可以認(rèn)為轉(zhuǎn)矩在任何情況下都是平均分配的。因?yàn)槠骄峙涞奶匦?，?dāng)左右車輪處在不同附著系數(shù)的路面上時(shí)（如一側(cè)冰雪、一側(cè)鋪裝路面），低附著力路面上的車輪能夠產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩非常?。ㄝ喍四Σ亮^小，所以沒有辦法獲得需要的反作用力），而此時(shí)對側(cè)附著力良好的車輪也只能得到幾乎同樣的驅(qū)動(dòng)力矩，而這樣的驅(qū)動(dòng)力矩沒有辦法使良好附著力路面上的車輪滾動(dòng)前進(jìn)（這和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力無關(guān)，只和此時(shí)兩側(cè)車輪附著系數(shù)的落差有關(guān)）。差速鎖是差速器（強(qiáng)制鎖止差速器）的鎖止機(jī)構(gòu)，用來鎖止輪間差速器（左右半軸間）或者軸間差速器（前后驅(qū)動(dòng)橋間），來應(yīng)對單個(gè)

7、或多個(gè)車輪失去附著力無法脫困的情況。電控差速鎖是用氣動(dòng)、電磁等控制方式來鎖止差速器的裝置。自鎖式”限（防）滑差速器依靠摩擦片結(jié)構(gòu)、凸輪滑塊結(jié)構(gòu)或蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)來達(dá)到較高的鎖緊系數(shù)，甚至還有自鎖的功能，可以不需要人為控制，利用自身結(jié)構(gòu)合理分配轉(zhuǎn)矩。這類差速器通常擁有超過0.5的鎖緊系數(shù)，一方面能夠在正常行駛和轉(zhuǎn)向時(shí)起到差速作用，另一方面高鎖緊系數(shù)意味著，當(dāng)轉(zhuǎn)向、一側(cè)車輪打滑、或者四驅(qū)車上一邊驅(qū)動(dòng)橋打滑時(shí)，較高的鎖緊系數(shù)會(huì)使得轉(zhuǎn)速低的一側(cè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于慣性作用，車輛重心外移，地面與內(nèi)側(cè)前輪的摩擦力小于外側(cè)，所以內(nèi)側(cè)車輪更容易打滑，一旦車輪發(fā)生打滑，此時(shí)由于差速器的平均分配轉(zhuǎn)矩特性，能夠

8、施加的有效轉(zhuǎn)矩便只能達(dá)到打滑車輪滑動(dòng)摩擦力的力矩水平，因此有附著力的外前輪得不到足夠的驅(qū)動(dòng)力矩，所以車輛將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的轉(zhuǎn)向不足（俗稱推頭），車頭外甩無法轉(zhuǎn)向，失去方向控制。電子差速鎖會(huì)利用輪速傳感器的信息及車輛其他傳感器信息對車輪的工作狀態(tài)和車輛行駛狀態(tài)作出判斷，當(dāng)監(jiān)測到內(nèi)側(cè)車輪將發(fā)生打滑或已經(jīng)打滑時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)?nèi)側(cè)前輪的車輪實(shí)施制動(dòng)，這相當(dāng)于提高了打滑車輪這一側(cè)的附著系數(shù)，使傳遞到輪端的有效扭矩提升，只要這個(gè)通過制動(dòng)帶來的“附著系數(shù)”比外側(cè)有附著力車輪的附著系數(shù)高，差速器就能夠傳遞足夠的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)外側(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使車輛保持方向的可控性。第五代quattro：優(yōu)化后的托森A型中央差速器第五

9、代quattro四驅(qū)系統(tǒng)優(yōu)化了扭矩感應(yīng)式A型中央差速器和ESP電子穩(wěn)定程序與四驅(qū)系統(tǒng)的配合。經(jīng)過優(yōu)化的A型中央差速器具備更為出色的扭矩分配能力，同時(shí)牽引力鎖止值也經(jīng)過了優(yōu)化。為了奧迪quattro車型應(yīng)對各種極限路況，第五代quattro全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)與ESP系統(tǒng)的配合更為密切，這一改進(jìn)使quattro車型具備了更高的主動(dòng)安全性。第六代quattro（2005）：托森C型中央差速器，奧迪Q系列誕生2005年，奧迪的第六代quattro技術(shù)正式推出。quattro的核心技術(shù)中央差速器升級到了C型，采用行星齒輪結(jié)構(gòu)的扭矩感應(yīng)式C型中央差速器結(jié)構(gòu)更加精巧，自動(dòng)鎖止功能的反應(yīng)時(shí)間更為迅速。在通常情況

10、下，中央差速器以40:60的分配比例將動(dòng)力傳遞至前后軸，當(dāng)遇到特殊路況時(shí)，前輪可以根據(jù)需要分配到15%65%的動(dòng)力，后輪則可以分配到85%35%的動(dòng)力。偏向后輪的動(dòng)力輸出特點(diǎn)為車輛提供了更高的操控性能，在直線加速和彎道中這一特點(diǎn)表現(xiàn)的尤為突出。 同年，全系標(biāo)配quattro全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)的奧迪Q7正式問世，標(biāo)志著奧迪Q系列車型的誕生。目前市場上在售的A4L、A6L也都是采用的第六代quattro四驅(qū)系統(tǒng)。第六代quattro全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)后軸差速器在部分運(yùn)動(dòng)車型（S4等）上可以選折主動(dòng)式運(yùn)動(dòng)差速器，它采用電控多片離合器結(jié)構(gòu)，可以更好分配兩個(gè)后輪間的動(dòng)力。與托森不得不說的關(guān)系Torsen這個(gè)名字

11、的由來取Torque-sensing Traction感應(yīng)扭矩牽引，Torsen的核心是蝸輪、蝸桿齒輪嚙合系統(tǒng)，從Torsen差速器的結(jié)構(gòu)視圖中可以看到雙蝸輪、蝸桿結(jié)構(gòu)，正是它們的相互嚙合互鎖以及扭矩單向地從蝸輪傳送到蝸桿齒輪的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了差速器鎖止功能，這一特性限制了滑動(dòng)。在在彎道正常行駛時(shí)，前、后差速器的作用是傳統(tǒng)差速器，蝸桿齒輪不影響半軸輸出速度的不同，如車向左轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)車輪比差速器快，而左側(cè)速度低，左右速度不同的蝸輪能夠嚴(yán)密地匹配同步嚙合齒輪。此時(shí)蝸輪蝸桿并沒有鎖止，因?yàn)榕ぞ厥菑奈佪喌轿仐U齒輪。而當(dāng)一側(cè)車輪打滑時(shí)，蝸輪蝸桿組件發(fā)揮作用，通過托森差速器或液壓式多盤離合器，極為迅速地自動(dòng)調(diào)整

12、動(dòng)力分配。托森差速器是一個(gè)扭矩感應(yīng)式限滑差速器，在quattro系統(tǒng)中，它作為中央差速器安裝在變速箱的輸出端，動(dòng)力從變速箱出來后會(huì)先經(jīng)過托森差速器，之后再分配到前后橋。多數(shù)帶有quattro標(biāo)志的奧迪車都裝備了托森差速器，對于這些車來說，托森差速器是實(shí)現(xiàn)全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)的核心部件。有很多人認(rèn)為，像奧迪TT和A3這種發(fā)動(dòng)機(jī)橫置的、沒有裝備托森差速器，但名義上配有的”quattro“并不是真正的quattro。從理性的角度看，這樣的理解是錯(cuò)誤的。我們應(yīng)該將quattro理解為一個(gè)品牌的商標(biāo)，而不是一種固定形式。比如別的牌子的車型也有采用托森差速器式的四驅(qū)結(jié)構(gòu)，總不能也叫quattro吧？而且，要知道第

13、一代quattro也沒有采用托森差速器的形式啊。從另一個(gè)感性的角度看，由于托森式差速器大量應(yīng)用在奧迪車型上，而且這種形式的四驅(qū)適應(yīng)能力極強(qiáng)，表現(xiàn)不錯(cuò)。受到大家的喜愛而成為奧迪的一種象征也沒什么錯(cuò)。需要注意的是，托森差速器并非奧迪專屬，只不過將托森差速器植入變速箱殼體內(nèi)的設(shè)計(jì)是奧迪的獨(dú)家技術(shù)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，成本比分體式低，傳動(dòng)效率卻比分體式高。四驅(qū)名稱4Motionquattro縱置發(fā)動(dòng)機(jī)托森中央差速器托森中央差速器橫置發(fā)動(dòng)機(jī)Haldex中央差速器Haldex中央差速器從上表也再一次證明，四驅(qū)名稱是根據(jù)品牌定名的，并不包含特定結(jié)構(gòu)。四驅(qū)結(jié)構(gòu)更多的是由發(fā)動(dòng)機(jī)橫縱置決定。無論是

14、4Motion還是quattro，都擁有托森和Haldex兩種形式。不過要提到一個(gè)特例-4Xmotion，它是新途銳3.0TDI車型選裝的四驅(qū)系統(tǒng)。途銳雖然出自縱置發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，但并未采用托森差速器，而采用具有多級減速功能的Haldex多片離合中央差速系統(tǒng)。雖然沒有純機(jī)械差速器穩(wěn)定可靠，但擁有0-100%的扭矩分配能力和非?？斓捻憫?yīng)速度。橫置quattro四驅(qū)系統(tǒng)（Haldex中央差速器）奧迪Q3奧迪TT除了經(jīng)典的縱置發(fā)動(dòng)機(jī)車型采用托森差速器外，奧迪旗下TT、奧迪Q3以及奧迪A3（A3國內(nèi)暫無配備quattro車型）都是使用了橫置發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)的車型，它們所采用的是Haldex四驅(qū)系統(tǒng)，通過機(jī)械裝置

15、與電控液壓系統(tǒng)共同作用達(dá)到智能分配扭矩的目的。這個(gè)多片離合器依車型不同而布置在不同的位置，有的靠近后橋差速器，有的類似于奧迪的方法與變速器融為一體。第五代Haldex四驅(qū)系統(tǒng)解析：第五代haldex中央差速器的結(jié)構(gòu)主要由多片離合器、電動(dòng)液壓泵、活塞以及控制模塊組成，與第四代結(jié)構(gòu)差別不大。不同的是，第五代采用的是離心式電動(dòng)液壓泵，而且取消了蓄能器，因而結(jié)構(gòu)上更輕更緊湊（減重1.5kg）。作為中央差速器執(zhí)行分配動(dòng)力的動(dòng)力源，這個(gè)離心式電動(dòng)液壓泵主要是通過控制離心葉片的開度大小，來改變液壓泵的排量輸出，進(jìn)而調(diào)整系統(tǒng)中液壓油的壓力，從而控制活塞對多片離合器的壓緊力。這種工作原理類似于發(fā)動(dòng)機(jī)里面的可變排

16、量機(jī)油泵，通過調(diào)整泵油量的大小來調(diào)整系統(tǒng)中液壓油的壓力大小。這套系統(tǒng)的工作原理也并不難理解，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車輛行駛的狀態(tài)，由控制單元發(fā)出指令，通過增大或降低多片離合器的壓緊力，來進(jìn)行前后動(dòng)力的分配。電控多片離合器是Haldex 四驅(qū)系統(tǒng)的核心，電腦根據(jù)前后軸轉(zhuǎn)速差、油門、剎車、轉(zhuǎn)向等信息，通過液壓機(jī)構(gòu)對離合器施加不同的壓緊力，從而將所需的驅(qū)動(dòng)力由前軸分配到后軸，離合器動(dòng)作時(shí)間只需100毫秒（眨眼的十分之一）。正常情況下，系統(tǒng)會(huì)把大部分動(dòng)力分配到前軸（接近于前驅(qū)車），從而節(jié)省油耗。如前輪出現(xiàn)打滑時(shí)，系統(tǒng)會(huì)增大系統(tǒng)工作油壓，通過活塞壓緊離合器，從而將動(dòng)力傳遞到后軸。第五代Haldex四驅(qū)系統(tǒng)的控制程序

17、更加智能化，通過感知車輛當(dāng)前的行駛狀態(tài)，配合前后EDL電子差速功能，更加精準(zhǔn)地控制每個(gè)車輪的扭力，使得它無論在彎道還是在濕滑路面都有著不錯(cuò)的循跡性?，F(xiàn)在大部分汽車廠商使用的為Haldex第四代產(chǎn)品，相信隨著車型換代也會(huì)采用性能更好的Haldex最新一代四驅(qū)系統(tǒng)，屆時(shí)四驅(qū)性能的表現(xiàn)值得期待。最新一代（第七代）quattro：冠狀齒輪中央差速器托森差速器雖然喜聞樂見，但第七代quattro系統(tǒng)卻摒棄了它。全新一代的quattro四驅(qū)系統(tǒng)，最大的改變在于將托森中央差速器更換成了冠狀齒輪差速器。冠狀齒輪差速器體積緊湊、重量輕，同時(shí)有著更高的動(dòng)力分配比。依靠多片離合器的控制，冠狀齒輪差速器能更大范圍的調(diào)

18、節(jié)扭矩比例。正常狀態(tài)下，前后橋以40:60的扭矩分配，前后冠狀齒輪與行星齒輪相對靜止，當(dāng)車輪打滑時(shí)，根據(jù)車輛前后橋附著力情況，前軸與后軸的驅(qū)動(dòng)力比例在70:30到15:85之間連續(xù)變化。冠狀齒形差速器中差最先在RS5上應(yīng)用，隨后在奧迪A7和新A6上使用。RS5是最先搭載第七代quattro四驅(qū)系統(tǒng)的車型電動(dòng)quattro，未來的四驅(qū)系統(tǒng)?越來越多的車企開始發(fā)展電動(dòng)車和混合動(dòng)力車型，那么未來這些車型上該怎樣實(shí)現(xiàn)四驅(qū)呢？奧迪全新電動(dòng)四驅(qū)e-quattro系統(tǒng)就能解決這個(gè)問題。其使用了一個(gè)獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)后軸。未來，不管是混動(dòng)車、插電式混合動(dòng)力車型以及純電動(dòng)車型都可以通過該系統(tǒng)，把這些再生制動(dòng)能量存儲(chǔ)在電池組當(dāng)中。該系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收，而電動(dòng)四驅(qū)的具體性能暫時(shí)還不得而知。全車裝備了四個(gè)異步電機(jī)，分別獨(dú)立驅(qū)動(dòng)四個(gè)車輪，總功率230千瓦（313馬力），而峰值扭矩則高達(dá)驚人的4500Nm，這是個(gè)令人難以相信的數(shù)字。普通狀態(tài)下動(dòng)力分配為前30%、后70%，而如果有車輪打滑，每個(gè)車輪的電機(jī)都能獨(dú)立調(diào)整動(dòng)力分配。奧迪A1e-tron是一款擁有小巧車身且具備高效環(huán)保技術(shù)的電動(dòng)車型（帶有增程模式），它詮釋了全新的都市型電動(dòng)車概念。在在純電力驅(qū)動(dòng)下，奧迪A