电子离合式四轮驱动系统解析

前言：

    对于Quattro这个词，我想大家都十分熟悉。没错，这就是上世纪80年代红极一时的Quattro机械式四轮驱动技术。至今Quattro四驱技术已经进入了它的第三个十年。Quattro以其优异的性能获得了业界的广泛认可。随着电子技术的发展，在四轮驱动技术上出现了一个新的流派，那就是电子离合式四轮驱动系统。这种系统被广泛应用在日系高性能轿车上。本文就来深入探讨一下这种电子控制离合式四轮驱动技术。

正文：

三菱S-AWC（Super All Wheel Control超级全轮控制系统）:
技术历史：

    S-AWC源自三菱多年的世界拉力锦标赛的比赛经验，经过多年的技术积累研发出来的电子式动力分配系统。S-AWC是由AYC、ACD、ASC、ABS这四个系统共同组建而成。其中AYC和ACD是S-AWC的最重要技术构成。

    1996年，AYC技术最初被应用于三菱LANCER Evolution IV上面，以代替前代后桥所采用的机械式差速器。

    1998年，AYC技术在新发布的三菱LANCER Evolution V上得到改良。

    2001年，ACD主动电子中央差速器技术被应用于基于LANCER Cedia底盘三菱LANCER Evolution VII上面，实现前后轮动力分配的电子化控制。

    2003年，三菱LANCER Evolution VIII上的ACD系统得到改良。AYC系统被提升为Super AYC系统，改变了传动方式，两后轮间动力分配范围更广，使车辆的弯道性能得到很大的提升。

    2005年，三菱LANCER Evolution VIIII上面的电子系统得到了改进，加入了Sport ABS。结合ACD以及Super AYC，形成了当代S-AWC的雏形。

    最新的三菱LANCER Evolution X搭载的S-AWC增加了主动制动控制、主动转向系统、摆动悬架控制技术，实现了集成的动态控制系统。

名词解析：
ACD（Active Center Differential 主动中央差速器）
AYC（Active Yaw Control 主动偏航控制）
Sport ABS（Sport Anti-lock Brake System 运动型防抱死系统）
ASC（Active Stability Control 主动稳定控制系统）
ABC（Active Braking Control 主动刹车控制系统）
ASS（Active Steering System 制动转向系统）
RSC（Roll Control Suspension 翻滚控制悬挂）

系统构成：

    经过十几年拉力赛经验而洗练出来的S-AWC究竟是一个怎样的系统呢？下面让我们来分析一下。

    传感器获得车速信号、方向盘转角信号、纵向加速度信号、横向加速度信号通过S-AWC各自系统的综合处理，对发动机系统、制动系统、AYC系统、ACD系统置动部件进行控制，最终实现各路况下，动力分配的最优化。

工作原理：

    下面我们分析一下Super AYC系统是如何进行后轮动力分配的。

（动力传递到右侧车轮）

    当需要把动力从左半轴传递到右半轴的时候，图中绿色的离合器结合。动力通过紫色的后桥差速器外壳传递到蓝色的齿轮，在传递到绿色的壳体轴，最后传递到右侧半轴。

（动力传递到左侧车轮）

    当需要把动力从右半轴传递到左半轴的时候，红色的离合器结合。动力通过右侧半轴传递到红色离合器带动的壳体轴，再通过蓝色的齿轮传递到紫色的差速器外壳，最后传递到左侧半轴。

    接下来我们看看ACD又是如何进行前后轴的动力分配。

（ACD中央差速器的截面图）

控制逻辑：

1.在直线行驶时，ACD近于锁止状态，保证车辆在加速、制动时保持稳定。
2.过弯时，ACD锁止力度减小，允许前后轴出现一定的转速差。这使得后桥AYC的工作更加自由，增加转向响应。

深度挖掘

（S-AWC比传统的AWC更加稳定，作用范围更广）

    Super AYC离合器布置于后桥右侧，通过三对固定传动比的齿轮把扭矩在左右轮轴间进行转移。相比老款的AYC具有2点变化：

    1.后桥差速器部分放弃传统的锥形齿轮方式，采用了直齿行星齿轮方式，缩小了体积。

    2.Super AYC由于采取了“轴对轴”的扭矩转移方式，相比旧款AYC“轴对差速器壳体”的方式，能够转移更多的扭矩到目标车轮。

需要知道的一点：

    无论是Super AYC还是AYC，由于在后轴动力分配上采用了传动比不同的两对齿轮（蓝色齿轮）。因此，动力从左侧传递到右侧和从右侧传递到左侧时，扭力传递比例是不同的。但由于在计算扭力分配时采用的参数是7.5米的转弯半径以及20%后轮转速差，也就是考虑了最极端的情况——最小转弯半径以及此时的后轮转速差。用户可以不必理会AYC的扭力分配比例，因为AYC已经考虑到最极端的情况了。

ACD的精妙设计：

    由于Evolution采用的是横置发动机的发动机布置方式，因此在差速器的布置上采用了独特的设计：

    1.采用了壳体轴技术以及液压式离合器进行前后轴差速器的锁止。

    2.前轴差速器以及中央差速器位于同轴位置且与发动机曲轴平行。

    3.对前后轴差速器锁止是通过对两个壳体轴锁止实现的。

点评：

    上面主要对AYC以及ACD进行详细的叙述。而S-AWC其他的技术，都是现今成熟技术的改进。如：ASC、ABC是通过传统的ABS制动系统干预实现的；ASS是通过主动转向系统实现的；RSC翻滚控制悬挂是通过主动式悬挂实现的。

富士 DCCD（Driver Control Center Differential驾驶员控制的中央差速器）：

    富士的DCCD代表了富士最先进的四轮驱动技术，能够实现前后轴以及同轴左右车轮间的动力分配。和三菱一样，斯巴鲁一直致力于WRC赛车的开发。其翼豹赛车曾多年获得WRC的冠军。而制胜的关键就是就是其电磁离合式的扭矩分配系统DCCD。DCCD的核心是一个带电磁离合器的中央差速器。

    富士为其WRC赛车搭配的四驱系统中，包括了前后轴Torsen机械式限滑差速器以及带电磁离合器的中央差速器。而民用版的Sti车型则只在后轮上搭配了Torsen机械式限滑差速器，前差速器采用了传统的轮间差速器。

富士四驱技术的发展历程：

    1972年，斯巴鲁首次研发出分时四驱系统，并搭载于Leone车型上。
    1987年，MPT AWD登场并应用于斯巴鲁自动挡车型上。（MPT:Multiple Plate Transfer多片式离合扭力传递）
    1989年，Viscous Coupling Limited Slip Centre Differential AWD System（液力耦合器和中央限滑差速器搭配的全时四轮驱动系统）登场，此技术被应用于当时生产的力狮上。
    1991年，VTD（Variable Torque Distribution AWD System 可变扭矩分配全时四轮驱动系统）被应用于Alcyone SVX上。
    比MPT AWD更先进的ACT-4随后登场，1997年的富士森林人就采用过此系统。
    时至今日，富士已经在其最新的运动型车辆上搭配了DCCD。DCCD全时四轮驱动是斯巴鲁家族最强悍的四轮驱动系统，让驾驶者完全手动控制前后轴动力分配，随时控制车辆的行驶特性。

系统构成：

（DCCD系统构成）

    富士DCCD中央差速器是在基础的行星齿轮差速器上加入了电磁式离合片用以分配前后轴扭矩。

    行星齿轮差速器是由太阳轮、行星架、行星齿轮以及外部齿圈组成。变速箱输出轴连接到行星架上，中心太阳轮连接到前轴，外部齿圈连接到后轴。传递扭矩时，行星架带动行星齿轮围绕太阳轮公转。前后轴没有差速时，行星轮不自转，行星架通过行星齿轮带动太阳轮以及外部齿圈一起转动，从而实现动力传递。由于齿圈和太阳轮的转动半径不一样，因此在前后轴扭力分配上不是50:50平均分配。最新的翼豹车型上的DCCD前后轴动力自然分配比例为41:59，车辆呈现后驱特性。

工作原理：

    和三菱的S-AWC比较起来，富士的DCCD更加专业，允许用户手动控制前后轮的扭矩分布。两者关系就像相机的自动挡和手动挡。

    在解析技术之前，我们先了解一下富士的DCCD如何使用。

（DCCD控制器）

    民用级的DCCD会在换挡杆附近有2个按钮和一个拨杆，用来选择DCCD模式（如图）。AUTO按钮按下后进入自动模式，电脑自动根据驾驶状况控制前后扭力分配。在自动模式下波动拨杆可以进入AUTO+或者AUTO-模式。

    AUTO +:前驱特性，更多动力分配到前轴。
    AUTO -:后驱特性，更多动力分配到后轴。
    AUTO :自动分配，DCCD根据行驶状况分配动力。

（Auto档下面的循迹特性）

    MANU按钮按下后进入手动模式，可以通过加减拨杆控制前后轮扭力分配。扭力分配有5段可调。手动模式下，默认全部动力分到后轮，每加一段，动力分一点到前轮。第五段是锁定前后轮扭力分配为50：50。

    好了，大家应该都掌握了DCCD的使用了。那么DCCD是如何分配前后轴扭力的呢？

    关键部件就是图中红色的电动离合片。此离合片控制了前后轴的扭力输出的比例。
    当离合器松开时，前后轴通过行星齿轮差速器自然连接，扭力分配比例为41:59。
    当离合器完全接合时，变速箱输出轴和后桥输出轴结合（差速器行星架和外部齿圈连接），前后轴按照0:100分配前后轴动力。
    前后轴通过电磁离合器的结合力度调节前后轴的动力分配。

（变速箱和DCCD解剖图）

    从解剖图中我们可以看到，DCCD、前桥分动器、中央差速器、前桥差速器是整合在变速箱里面的，结构还是相当紧凑的。精巧的设计加上简单的结构，一方面缩小了体积，减轻了重量；另一方面也提高了可靠性，降低了维护成本。

点评：

    经过多年的WRC参赛经验以及富士的技术研发实力，DCCD电子离合式中央差速器技术已经非常成熟可靠且性能优异。WRC版本的翼豹，前后轴各自的差速器采用了Torsen机械锁止式差速器，获得了在恶劣路况以及激烈驾驶的可靠性。富士的车辆性能优异可靠，可玩性高，也是其获得广大车友爱戴的一个重要原因。