Системы полного привода (преимущества/недостатки/особенности управления)
Всем доброго времени суток!
Уже давно решил написать статью про системы полного привода, вот только все никак не соберусь)))
Даже не знаю, насколько меня сейчас хватит!
Но в любом случае, напишу хоть сколько-нибудь!
😉
Сразу хочу сказать следующее!
Я ни в коем случае не претендую на 100% правильность каждого своего слова. Я человек и могу в чем-то и ошибиться. Прошу за это не «бить», а просто вносить поправки в комментариях.
Я очень ценю конструктивную критику!
Также хочу заметить, что я этой статьей не хочу подчеркнуть свое пристрастие к тому или иному автомобилю и стараюсь в ней быть максимально объективным.
Время от времени я собираюсь дописывать в статью то, о чем забыл или не успел упомянуть сразу.
Итак!
Полный привод, или 4WD, или ПП (далее) бывает совершенно разным, я бы даже сказал, принципиально!
Прежде всего, это обусловлено тем, что он может применяться для принципиально разных целей. Например, езда по чистым, но скользким улицам города зимой, или выезды за город на дачу без съездов с дороги, или же поездки на рыбалку/охоту куда-нибудь в дебри по настоящим говнам!
Поэтому и тип ПП для каждого назначения свой.
Разные системы полного привода не только существенно отличаются по своей архитектуре, но и обладают различной надежностью, разным поведением на дороге и, естественно, разными ценниками)))
Думаю, дальше лучше просто рассмотреть более подробно основные системы ПП, а в конце сравнить их!
Для начала перечислим их:
1) Постоянный полный привод
2) Жестко подключаемый передок при постоянном (RWD)
3) Автоматически подключаемый полный привод (Part Time)
4) Сложные системы ПП (комбинированный)
ПОСТОЯННЫЙ ПОЛНЫЙ ПРИВОД
Этот тип ПП является самым что ни на есть «настоящим», т.к. он позволяет передвигаться в режиме (4WD) по любой поверхности (независимо от коэффициента сцепления). Это возможно благодаря наличию межосевого (или, иначе говоря, центрального) дифференциала.
Т.е. крутящий момент распределяется в соотношении 50:50 между осями. Часто коэффициент смещается на задок. Например, 40:60, или около того.
Это делается для того, чтобы несколько снизить эффект недостаточной поворачиваемости, присущий (FWD).
ЖЕСТКО ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ПЕРЕДОК ПРИ ПОСТОЯННОМ ЗАДНЕМ ПРИВОДЕ
Эта схема применяется в основном на «настоящих» брутальных рамных внедорожниках.
Передок на них подключается либо механически в ручную, либо рычагом, либо муфтой с кнопки.
Надежность и стоимость таких систем полного привода зависит от типа подключения.
Явным недостатком таких систем ПП является тот факт, что этим самым полным приводом можно пользоваться только при передвижении по поверхности с низким коэффициентом сцепления.
Даже на мокром асфальте включать ПП нельзя!
А это накладывает существенные ограничения!
Поэтому зачастую такие системы применяются на утилитарных внедорожниках для «дела».
Примеры таких автомобилей: Nissan Patrol, Toyota LC80 (были и модификации и постоянным полным приводом), MMC Pajero Sport, УАЗ Patriot и т.д.
АВТОМАТИЧЕСКИ ПОДКЛЮЧАЕМЫЙ ПЕРЕДОК/ЗАДОК (Part Time)
Эта схема в последние годы получила очень широкое распространение в силу своей невысокой стоимости, относительной простоты реализации и малых габаритов. Поэтому многие автомобили сейчас предлагаются как в моно приводном так и в полно приводном вариантах!
Прежде всего такие системы ПП применяются на т.н. «паркетниках» и «кроссоверах».
Схема проста: в нормальных условиях автомобиль остается моно приводным, но по сигналу муфта жестко подключает вторую ось!
Однако важно понимать, что муфты эти бывают принципиально разными!
Чаще всего такие автомобили переднеприводные, а задок подключается по необходимости.
Сигналом для подключения задка может быть либо пробуксовка ведущих колес, либо нажатие соответствующей кнопки принудительной блокировки муфты (последняя возможность есть, к сожалению, не у всех)…
Примерами таких авто являются Nissan Quashkai, Toyota Rav4, Hyundai Tucson
Бывают также автомобили с нормально заднем приводом!
Они гораздо реже встречаются, но, надо заметить, имеют достаточно серьезные возможности!
Примерами таких авто являются проходимец Nissan Pathfinder последнего поколения и гоночные легенды Nissan Skyline GT-R последних четырех поколений!
На них не только применена схема с постоянным задним приводом, но также используется вместо обычной электронной муфты система многодискового сцепления, которая занимается распределением крутящего момента. Такие системы не только более продвинутые и надежные, но также позволяют гораздо более грамотно реализовывать крутящий момент!
Разумеется, такие системы полного привода дороже систем, применяемых в обычных кроссоверах…
Важно заметить, что подобные многодисковые муфты имеют также такие авто, как Subaru (кроме автомобилей с МКПП — на них стоят центральные дифференциалы) и MMC Lancer EVO последних поколений.
На автомобилях Subaru с АКПП и модификациях STi применяется многодисковая муфта, которая даже в нормальном режиме передает часть момента на задок, делая их практически постоянно полноприводными!
Это дает им значительное преимущество над конкурентами!
В последнее время электронно управляемые многодисковые муфты начали устанавливать на некоторые дорогие паркетники, например, на Lexus RX350.
СЛОЖНЫЕ (КОМБИНИРОВАННЫЕ) СИСТЕМЫ ПОЛНОГО ПРИВОДА
Такие схемы по сути своей являются комбинацией уже рассмотренных.
Например, на автомобилях MMC Pajero начиная с третьего поколения применяется система полного привода Super Select, позволяющая двигаться как в режиме постоянного полного привода (с центральным дифференциалом), так и в режиме заднего привода (например, при полной отсутствии необходимости в полном).
Тот же Nissan Pathfinder Позволяет передвигаться в режиме заднего привода, если это необходимо, например, по трассе летом!
Очевидно, что такие схемы достаточно удобны в повседневной жизни, особенно, если автомобиль используется круглый год и при различных метеоусловиях.
Но, естественно, такие системы дороже классической и уж тем более — системы с жестко подключаемым передком.
В силу бОльшего числа узлов и агрегатом, а также управляющей электроники такие системы нельзя назвать более надежными, нежели более простые.
Как и обещал, вернусь к БЛОКИРОВКАМ и понижающим передачам!
При использовании некоторых систем полного привода или даже моно привода бывают ситуации, когда одно из ведущих колес находится на поверхности с очень маленьким коэффициентом сцепления. Так вот, строго говоря, если такое происходит, то теоретически с места можно вообще без посторонней помощи не сдвинуться!
На моно приводе такое случается гораздо чаще. На некоторых системах полного привода для достижения такой ситуации придется вывесить не одно, а два колеса…
Но факт остается фактом!
Если у Вас, например, автомобиль с тремя открытыми дифференциалами стоит на бугристой поверхности, а одно из его колес находится на гладком льду, то можно спокойно никуда не уехать!
Как бы это ни было абсурдно на первый взгляд!
Конечно, можно сослаться на то, что всегда есть трение в редукторах и момент инерции колеса, его полуоси и шрусов, стоящего на льду далеко не равен нулю!
Так что в такой тривиальной ситуации Вы скорее всего выберетесь!
Но если речь будет идти о скользкой грязи на размытой дороге, то тут дело может обстоять куда серьезнее!
Короче, для таких ситуации в дифференциалах устанавливают блокировки! Т.е. при заблокированном дифференциале связь между полуосями становится жесткой и такой дифференциал начинает раздавать момент в четко фиксированной пропорции.
Блокировки и сами дифференциалы бывают очень разными.
Блокироваться они могут в зависимости от разности скоростей, моментов, автоматически, в ручную, полностью, частично и т.д.
Я оставляю за собой слово о том, что обязательно напишу об этом отдельную статью! Но это будет чуть позже…
Понижающий ряд в раздаточной коробке передач применяется для того, чтобы чисто механически повысить крутящий момент, передающийся на ведущий колеса от мотора по средствам того, что скорость их вращения будет ниже.
Реализуется это по сути также, как и в коробке передач.
Можно, конечно, остановиться и поподробнее рассмотреть этот узел, но думаю, что всем вполне достаточно будет просто понимать то, что этот агрегат является довольно-таки востребованным для машин, эксплуатируемых в тяжелом бездорожье!
Передаточное отношение обычно составляет около 2.0!
Т.е. если мотор при определенных оборотах выдает, скажем, 200Нм, то после раздатки момент будет уже порядка 400Нм!
Сами понимаете, что в ряде ситуаций это дает колоссальное преимущество!
Кроме того, понижение скорости вращения колес при полностью отпущенном сцеплении позволяет его сберечь, лишний раз убрав необходимость ехать на полувыжатом.
Теперь несколько слов об ОСОБЕННОСТЯХ УПРАВЛЕНИЯ автомобилей с разным типом ПП
Про классическую схему (постоянный задок и подключаемый жестко передок) все ясно:
— чисто заднеприводная управляемость в обычном режиме
— жеская связь между мостами при подключении передка способствует недостаточной поворачиваемости, зато очень хорошей проходимости.
Все просто и логично!
При постоянном ПП с центральным дифференциалом управляемость остается нейтральной. Однако при езде по скользкому покрытию иногда все-таки тоже проявляется недостаточная поворачиваемость. Правда, если акцент смещен на задок, то это явление практически не проявляется.
Поэтому постоянный ПП является замечательным вариантом для автомобиля любой массы и на любое время года!
При системе Part-Time все может быть очень по-разному.
Если речь идет об автомобиле с автоматически подключаемым задком, то управляемость будет чисто переднеприводная.
Но если подключается передок, да еще и через многодисковое сцепление, то это уже гораздо ближе к постоянному полному приводу!
Продолжение и дополнения к статье буду выкладывать по мере написания.
Всем спасибо за внимание и Ваши комментарии!
7 фактов о полном приводе, которые пора усвоить
Уходящей зимой Москву завалили рекордные снегопады. Коммунальные службы не могли быстро справиться с последствиями ненастья: дороги подолгу не расчищались, во дворах скопились кучи снега, парковочные места стали малодоступными. Город не встал, но в эти дни намного увереннее себя чувствовали владельцы полноприводных автомобилей.
В момент, когда Москва боролась с последствиями снегопадов века, корреспондент Autonews.ru отправился в заполярную Лапландию, где увидел примерно те же зимние проблемы. А заодно узнал много нового о возможностях полноприводных автомобилей не только в привычных городских условиях, но и на подготовленном ледяном треке.
На рынке появляется все больше доступных машин, оснащенных приводом на все колеса. С развитием сегмента недорогих компакт-кроссоверов стало возможным купить полноприводный автомобиль дешевле 1 млн рублей. Типичный пример — Renault Duster 4×4, который доступен за 780 тыс. рублей. Символически дешевле миллиона продается полноприводная Hyundai Creta. Цена на полноприводные автомобили небюджетного сегмента немного выше. Например, Skoda Yeti стоит уже 1,4 млн рублей.
Доплата за полный привод на легковых автомобилях массового сегмента тоже сравнительно невелика. Например, разница в цене между передне- и полноприводным универсалом Skoda Octavia 1.8 TSI составляет 48 тыс. руб. — 2,5% общей стоимости автомобиля.
Производители легковушек массовых брендов игнорируют идею полноприводных модификаций, поскольку это влечет дополнительные затраты на разработку на фоне сравнительно небольшого спроса. Последним доступным автомобилем такого сегмента был седан Suzuki SX4, а сейчас в сегменте легковых моделей сегментов B и C осталась единственная модель гольф-сегмента с полным приводом — Skoda Octavia. Среди седанов и универсалов более высокого сегмента полный привод есть только у Skoda Superb. Все остальные легковые полноприводники относятся уже к премиальному сегменту.
Все современные полноприводники оснащаются электронно-управляемыми муфтами, которые самостоятельно распределяют момент между осями и делают это эффективно и быстро. Тяга постоянно перераспределяется даже на твердом покрытии в зависимости от режима езды. Например, при старте часть момент заранее уходит на задние колеса. Перераспределяется тяга и в поворотах, чтобы обеспечить оптимальное сцепление. А при спокойной езде по прямой задняя ось, как правило, отключается для экономии топлива.
Если в автомобиле есть селектор режимов работы, то алгоритм трансмиссионной электроники учитывает и его. Например, в экономичном режиме электроника делает машину переднеприводной в большинстве ситуаций, а в спортивном, напротив, может отдавать больше тяги задней оси, чтобы наделить автомобиль азартной избыточной поворачиваемостью. Наконец, при включении специальных внедорожных режимов электроника учитывает особенности движения по бездорожью, позволяя машине немного побуксовать, либо, напротив, сильно ограничивая тягу.
Кроме того, электронике муфты помогает и система курсовой устойчивости, которая способна подтормаживать буксующие колеса, имитируя «блокировку» дифференциала, и незаметно вмешиваться при прохождении поворотов, чтобы создать нужный вращающий момент. Вмешательства электроники водитель в большинстве случаев не замечает, а отключение помощников чаще всего приводит к дестабилизации машины в сложных дорожных условиях.
Уверенность, с которой полноприводные автомобили ускоряются на скользком покрытии, проходят повороты и выбираются из снежных завалов, рождает у водителей чувство вседозволенности и превосходства над окружающими. Однако полноприводная машина точно так же стоит на четырех колесах и имеет тот же коэффициент сцепления с дорожным полотном.
Остановить ее на скользком покрытии так же трудно, как и моноприводную, а беспроблемный разгон чреват ездой на скоростях, не соответствующих дорожным условиям. Поверив в силу полного привода, нетрудно потерять контроль над машиной и вылететь с дороги. По тем же причинам нельзя пренебрегать своевременной заменой резины по сезону и в зависимости от износа.
Разговоры о непредсказуемости полного привода давно не актуальны. Водитель, привыкший к повадкам переднеприводного автомобиля, легко освоится с полноприводным. Основные принципы езды на скользком покрытии те же. При избыточных углах поворота руля и большой скорости входа в поворот машина выскользнет наружу виража. Полный привод так же легко уходит в занос при сбросе «газа» в повороте и стабилизируется под тягой.
При избытке тяги полноприводные машины позволяют исполнять эффектные боковые скольжения в заднеприводном стиле, но с большей скоростью. Они легче контролируются акселератором, оставаясь вполне предсказуемыми, но требуют хорошего понимания механики работы автомобиля в скольжении.
Большая часть недорогих кроссоверов в России продается в переднеприводных версиях — считается, что в городских условиях полный привод не столь востребован, а для преодоления легкого городского бездорожья достаточно большого клиренса.
В условиях мегаполиса, который хорошо чистят от снега, это действительно так, но при резкой смене погоды, когда улицы засыпает снегом, а парковки превращаются в полосу препятствий, высокая посадка кроссовера играет злую шутку. Дело в том, что полагаясь на клиренс, владелец часто заезжает туда, откуда выбраться сам на моноприводе уже не может. Та же история с загородными дорогами и ледяными колеями — моноприводный кроссовер заедет дальше легковой машины, но застрянет серьезнее.
Большую мощность сложно реализовать с приводом на одну ось — колеса, особенно на влажном покрытии, будут постоянно срываться в пробуксовку. Избыточная мощность на одной оси делает резкие ускорения дерганными и нестабильными, провоцируя электронику одергивать автомобиль и сбрасывать тягу.
Именно поэтому большая часть моделей премиального сегмента с моторами мощностью от 200 л.с. по умолчанию оснащается полным приводом, с которым автомобиль становится более стабильным и послушным при агрессивной езде.
Жестко подключаемый полный привод встречается все реже и остается прерогативой серьезных внедорожников рамной конструкции и архаичных китайских автомобилей. Для легковых машин и кроссоверов такая конструкция неприменима, поскольку является сложной, массивной и неудобной в использовании.
Немногие оставшиеся на рынке внедорожники классической конструкции могут ездить в режиме постоянного полного привода. А на машинах, где передняя ось подключается только жестко, например, на многих пикапах, очень неудобно ездить по скользкой дороге, когда ведущая задняя ось постоянно норовит уйти в занос.
Полный привод для легковой машины — есть ли в этом смысл?
Полный привод с самого начала 20-го века пытались использовать не только на внедорожниках, но и на обычных легковых машинах. Одного из основоположников полноприводных легковушек — Jensen, сложно принять за внедорожник — это типичное купе, которому грязь на первый взгляд противопоказана. Да и полноприводные Audi Quattro отлично ехали не только по грязи раллийных допов, но и очень успешно выступали в шоссейно-кольцевых гонках.
Великолепные Porshe 911 Carrera 4 и экстремальные 959-е брали призы в различных гонках, и большая их часть проходила на гладком асфальте треков. Понятно, что полный привод был нужен вовсе не ради проходимости. В чем же причина бурного развития полноприводных конструкций в 80-е годы, снижения их популярности в 90-е и возобновления интереса сейчас?
Лучшее сцепление с покрытием
Раллийным автомобилям полный привод был нужен в первую очередь для реализации сильно возросшей мощности двигателей на скользких покрытиях — грунте, снегу и гравии. Без второй ведущей оси смысла в повышении мощности не было никакого — машины просто становились сложнее в управлении, а вот прироста скорости на извилистых трассах не происходило. На гладком асфальте проблемы решались увеличением ширины и диаметра резины, изменением развесовки в пользу ведущей оси. Но для ралли-спорта, где прямых участков почти нет, это было неприемлемо.
Разумеется, четыре колеса цепляются за дорогу лучше, чем два. И потому динамика разгона такой машины будет тоже лучше. Правда, машина становится тяжелее, но как раз на начало 80-х годов пришелся пик массового внедрения многоклапанных двигателей и систем турбонаддува, так что недостатка мощности не было. Уже тогда рядная «четверка» или «пятерка» могла развивать несколько сотен сил в боевом режиме и иметь вполне приличный, по гоночным меркам, ресурс.
И рост мощности потянул за собой поиск способов ее реализации. В ралли эффект был ошеломляющим, даже с очень неудачной развесовкой — была сильно перегружена передняя ось и момент инерции вокруг вертикальной оси получился большим за счет расположения двигателя перед осью. Audi Quattro в 1980 году положила на лопатки всех конкурентов. Эффект был тем сильнее, чем более скользким было дорожное покрытие и чем ниже средняя скорость.
Но вскоре полноприводные Audi отлично показали себя и в шоссейно-кольцевых гонках. На асфальте разгонная динамика улучшалась не столько за счет возможности быстрого разгона с места, сколько за счет улучшения аэродинамики, ведь любые антикрылья ухудшают обтекаемость машины, а полный привод позволяет сохранить то же сцепление с дорогой при меньшей силе прижатия и уменьшить потери, особенно на высокой скорости.
Лучший «держак» в поворотах
Для гонок по асфальту важнее уже возможности полного привода в поворотах. Ведь при распределении тяги на четыре колеса на каждом из колес тяги в повороте будет меньше, а значит, колесо сможет лучше держаться за дорогу при ускорении. Почему? Тут придется немного углубиться в физику.
Сцепные свойства колеса позволяют «удерживать» какой-то вектор силы, и в реальной жизни он раскладывается на продольную и поперечную составляющие. Поперечная — это та сила, с которой покрышка держит машину на дороге, а продольная — это в основном торможение и разгон. Чем меньше вектор торможения или разгона, тем больше вектор в поперечном направлении.
До 91 года правила FISA предписывали выпускать не менее 5 000 машин нужной модификации, а после требования «смягчили» до 2 500 машин омологационной серии, но с условием, что тираж основной модели будет не менее 25 000 машин в год. Так появились многие машины-легенды, например, Subaru WRX и Mitsubishi EVO, почти забытые у нас Ford Cosworth. Даже, казалось бы, совсем неспортивную Opel Vectra 4×4 делали с оглядкой на чемпионат DTM.
На волне популярности полного привода в спорте нашли свою нишу и полноприводные машины с моторами попроще. Например, много машин Audi Quattro, Opel и Volvo оснащались сравнительно слабыми двигателями. Но помимо возросшей проходимости и динамики, на скользких покрытиях выявились и другие плюсы. Например, оказалось, что буксировка легковых полуприцепов на машинах с полным приводом заметно облегчается.
Упадок
Автомобили с постоянным полным приводом, которые обеспечивали все эти «вкусности» на высоких скоростях, имели один существенный недостаток они были довольно-таки дорогими.
У снижения спроса были и другие причины, помимо цены. Машины с постоянным полным приводом сложнее управлялись в руках непрофессионала. В зависимости от сцепления колес машина демонстрировала то переднеприводные, то заднеприводные повадки. То есть новичку нельзя просто объяснить, сбрасывать ему газ в заносе или добавлять…
К тому же полный привод плохо сочетался с системами АБС, их приходилось усложнять или же усложнять саму схему трансмиссии введением муфт-разобщителей. При этом прогресс в конструкции подвесок и покрышек вновь привел мощность машин, управляемость и сцепные качества к балансу. Обычные переднеприводные и заднеприводные машины получили возможность ехать по асфальту быстрее, чем более архаичные «полноприводники». И кстати, прогресс не остановился, вспомните хотя бы успехи переднеприводных Megane RS, Focus ST и Astra OPC на треке — они опередили большинство полноприводных соперников.
Со временем выяснилось, что больший интерес у покупателей вызывают более простые, а значит, и более дешевые полноприводные машины с автоматически подключаемым, а вовсе не постоянным полным приводом. Полный привод в основном был нужен для улучшения проходимости, о спорте и динамике речи не шло — несовершенные системы не позволяли компенсировать даже увеличение снаряженной массы и потерь на трение в трансмиссии, не говоря уже о том, что подключающийся не вовремя полный привод мог быть опасен в поворотах.
Пик популярности полного привода незаметно минул к началу 90-х, многие машины этого периода уже не имели полноприводных модификаций. Ford на модели Mondeo отказался от полноприводных вариантов, Opel Vectra тоже потеряла такую опцию. Снизились и продажи полноприводных BMW и Mercedes. Полноприводные машины стали больше ассоциироваться с набиравшими популярность кроссоверами, а там об управляемости и устойчивости речи уж и не шло.