汽车电子差速锁工作原理

2012-12-18 18:02:23来源: 互联网

    其实,汽车电子差速锁英文全称为ElectronicDifferentialSystem, 它是ABS的一种扩展功能,用于鉴别汽车的轮子是不是失去着地摩擦力,从而对汽车的打滑车轮进行控制。

工作原理

    EDS的工作原理比较容易理解。因为差速器允许传动轴两侧的车轮以不同的转速转动,如果传动轴某一侧的车轮打滑或者悬空时,会造成另一侧车轮完全没了动力,当EDS电子差速锁通过ABS 系统的传感器,自动探测到由于车轮打滑或悬空而产生的两侧车轮转速不同的现象时,就会通过ABS系统对打滑一侧的车轮进行制动,从而使驱动力有效地作用到非打滑侧的车轮,保证汽车平稳起步。当车辆的行驶状况恢复正常后,电子差速锁即停止作用。

    当汽车驱动轴的两个车轮分别在不同附着系数的路面起步时,例如一个驱动轮在干燥的柏油路面上,另一个驱动轮在冰面上,EDS电子差速锁则通过ABS系统的传感器会自动探测到左右车轮的转动速度,当由于车轮打滑而产生两侧车轮的转速不同时,EDS系统就会通过ABS系统对打滑一侧的车轮进行制动,从而使驱动力有效地作用到非打滑侧的车轮,保证汽车平稳起步。

XDS

    在国产的高尔夫GTI上我们听到了一个新名词:XDS电子差速锁。在官方网站上,厂家这样宣传它们的产品:“GTI在弯道上的出色动态平衡还得益于另一项法宝——XDS车辆动态电子差速锁,内置于ESP系统内的XDS可以避免内侧驱动轮的打滑,有效改善前驱车的转向不足现象;而大尺寸的刹车盘则提供了极其优异的制动性能,为驾驶者的极致速度提供了更安全的保障”。XDS系统似乎很强大,当然厂家的宣传需要辩证的看待,况且可能还有很多人并不明白:为什么避免内侧驱动轮打滑就能避免转向不足?

    衡量一辆车性能优劣,除了看直线加速能力外,关键还是在弯道中的表现,高性能车型如果装备的是普通差速器的话,在高速过弯时会产生很多问题。在日常行驶中,我们认为四个车轮总是紧贴地面的,左右两侧车轮的抓地力的差异基本可以忽略,差速器将动力平均分配到左右车轮。但在激烈驾驶时情况就变得复杂了。

    注:以下所说的“内侧轮”、“外侧轮”都指两侧的驱动轮,不包括从动轮。

    ● 问题一:动力的损失

    细心的驾驶者都会有这样的感觉,那就是影响车辆动态表现的一个重要因素在于所谓的重量转移。举个例子,为什么汽车的前刹车盘都比后刹车盘大?因为车辆在强力刹车时由于惯性导致车体前倾,车身大部分重量移至前轴,所以前轮的刹车力度一定要大,后轴实际上只分担了很少一部分刹车工作。

汽车电子差速锁测试切图

    同样的道理,车辆在高速转弯时会产生很大的离心力,而且转弯速度越快离心力也就越大,离心力会使车身重量转移到弯外的一侧,车里成员能清楚体会到的向外甩的力量,而我们从外面看到的车身表现就是弯外侧的悬挂被压缩,而弯内侧的车轮几乎可以离地,抓地力也急剧下降。

电子差速锁效果图

    这时普通开放差速器的缺点开始暴露出来,那就是永远将扭矩平均分配到左右两半轴并且趋向于阻力较小的那一侧。具体到高速过弯中的车辆,由于内侧驱动轮阻力很小以致几乎悬空使得作用在该侧半轴上的扭矩较直线行驶时大为减小,抓地力的不足甚至可能令车轮开始出现打滑,而另一侧抓地力很大的车轮所获得的扭矩也同样小,对于驾驶者来说就等于动力的损失。这有点类似于我们做四驱系统测试时让一个车轮离地的状态:悬空的车轮疯狂空转而车辆只是停在那里勉强蠕动两下,不同之处是在高速过弯中驱动轮不一定完全离地并且持续的时间非常短暂。也许有人觉得这种现象只会持续区区几秒钟,不会对操控产生什么影响,但在争分夺秒的比赛中每个弯道相差哪怕0.1秒都可能决定胜败。

    ● 问题二:前驱车转向不足

    现在我们来说说转向过度和转向不足。目前普遍的观点是前驱车倾向于转向不足而后驱车倾向于转向过度,这主要和前后轴的重量分配有关,大部分前驱车由于发动机和传动机构都布置在前轴之前,静态时的前后轴重分配本来就已近“头重脚轻”,弯道中重量前移使得前轴负荷进一步增大,这就很可能令前轮突破抓地极限,失去转向的作用,车身不再朝预定方向转弯而是沿着转弯弧线的切线方向推出去,就是我们平时所说的“推头”。

汽车电子差速锁工作

    推头对于提升过弯速度来说显然是不利的,那么能不能尽量降低转向不足的影响呢?对于前驱车来说想改变重量分布的先天不足恐怕难度比较大,可以从另一个角度入手,那就是制造一个横摆力矩。

    什么是横摆力矩?举个简单的例子,大家都有划过双桨的小船吧,在转向时我们会怎么做呢?如果是向左转,就要用力划右边的浆,这样就会产生一个向左的横摆力矩,船就向左转了。车辆转弯也可以采用相同的原理。有没有观察过坦克是如何拐弯的?通过两侧履带的差动,坦克甚至可以原地转圈。

    回到汽车上,现在已经有了通过施加横摆力矩提升操控性的系统,最典型的有讴歌的SH-AWD系统、瀚德的第四代四轮驱动系统以及奥迪、宝马部分四驱车型后轴装备的主动扭矩分配装置等等。它们都采用相同的原理,那就是在车辆转向时主动将扭矩分配到外侧的车轮从而产生向弯内的横摆力矩帮助车辆过弯。

    ● XDS电子差速锁的作用:

    XDS电子差速锁就是为了解决以上两个问题而出现的。说白了就是一个电子系统通过刹车模拟出来的限滑差速器。它的工作原理是当车辆极限状态时给抓地力很小的内侧驱动轮施加制动。据厂家人士称,XDS会对刹车盘施加5-15bar的制动力,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公斤出头。它的原理和一些越野车的车轮电子制动辅助类似。

    给打滑车轮制动这一动作会产生两个效果:

     一、内侧打滑车轮的阻力增大使得发动机传递更多的扭矩,相当于外侧抓地力良好的车轮获得了更多扭矩,提升了车辆的弯道性能;

    二、由于内侧车轮抓地力很小而外侧车轮抓地力大,所以尽管扭矩依然是平均分配,但对于车辆来说更多的扭矩通过外侧车轮作用到地面,从而产生了一个指向弯内的横摆力矩帮助车辆转弯,一定程度上抑制了转向不足。

    ● XDS真的很神奇?

    客观来讲,XDS确实能提升车辆的操控性,但如果用“神奇”来形容的话显然言过其实了。

    首先我们从官方网站的叙述中就可以看出,XDS是基于ESP基础上延伸出来的功能,当今主流的ESP系统已经具备了对四个车轮进行独立制动的功能,也就是说在硬件上已经具备XDS的条件,关键就在于软件的升级了。

关键字:汽车  汽车电子  电子  差速锁

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2012/1218/article_6506.html
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