汽車(chē)電子差速鎖工作原理

其實(shí)，汽車(chē)電子差速鎖英文全稱(chēng)為ElectronicDifferentialSystem， 它是ABS的一種擴展功能，用于鑒別汽車(chē)的輪子是不是失去著(zhù)地摩擦力，從而對汽車(chē)的打滑車(chē)輪進(jìn)行控制。

工作原理

EDS的工作原理比較容易理解。因為差速器允許傳動(dòng)軸兩側的車(chē)輪以不同的轉速轉動(dòng)，如果傳動(dòng)軸某一側的車(chē)輪打滑或者懸空時(shí)，會(huì )造成另一側車(chē)輪完全沒(méi)了動(dòng)力，當EDS電子差速鎖通過(guò)ABS 系統的傳感器，自動(dòng)探測到由于車(chē)輪打滑或懸空而產(chǎn)生的兩側車(chē)輪轉速不同的現象時(shí)，就會(huì )通過(guò)ABS系統對打滑一側的車(chē)輪進(jìn)行制動(dòng)，從而使驅動(dòng)力有效地作用到非打滑側的車(chē)輪，保證汽車(chē)平穩起步。當車(chē)輛的行駛狀況恢復正常后，電子差速鎖即停止作用。

當汽車(chē)驅動(dòng)軸的兩個(gè)車(chē)輪分別在不同附著(zhù)系數的路面起步時(shí)，例如一個(gè)驅動(dòng)輪在干燥的柏油路面上，另一個(gè)驅動(dòng)輪在冰面上，EDS電子差速鎖則通過(guò)ABS系統的傳感器會(huì )自動(dòng)探測到左右車(chē)輪的轉動(dòng)速度，當由于車(chē)輪打滑而產(chǎn)生兩側車(chē)輪的轉速不同時(shí)，EDS系統就會(huì )通過(guò)ABS系統對打滑一側的車(chē)輪進(jìn)行制動(dòng)，從而使驅動(dòng)力有效地作用到非打滑側的車(chē)輪，保證汽車(chē)平穩起步。

XDS

在國產(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(chǎng)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法寶——XDS車(chē)輛動(dòng)態(tài)電子差速鎖，內置于ESP系統內的XDS可以避免內側驅動(dòng)輪的打滑，有效改善前驅車(chē)的轉向不足現象;而大尺寸的剎車(chē)盤(pán)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系統似乎很強大，當然廠(chǎng)家的宣傳需要辯證的看待，況且可能還有很多人并不明白：為什么避免內側驅動(dòng)輪打滑就能避免轉向不足?

衡量一輛車(chē)性能優(yōu)劣，除了看直線(xiàn)加速能力外，關(guān)鍵還是在彎道中的表現，高性能車(chē)型如果裝備的是普通差速器的話(huà)，在高速過(guò)彎時(shí)會(huì )產(chǎn)生很多問(wèn)題。在日常行駛中，我們認為四個(gè)車(chē)輪總是緊貼地面的，左右兩側車(chē)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(chē)輪。但在激烈駕駛時(shí)情況就變得復雜了。

注：以下所說(shuō)的“內側輪”、“外側輪”都指兩側的驅動(dòng)輪，不包括從動(dòng)輪。

● 問(wèn)題一：動(dòng)力的損失

細心的駕駛者都會(huì )有這樣的感覺(jué)，那就是影響車(chē)輛動(dòng)態(tài)表現的一個(gè)重要因素在于所謂的重量轉移。舉個(gè)例子，為什么汽車(chē)的前剎車(chē)盤(pán)都比后剎車(chē)盤(pán)大?因為車(chē)輛在強力剎車(chē)時(shí)由于慣性導致車(chē)體前傾，車(chē)身大部分重量移至前軸，所以前輪的剎車(chē)力度一定要大，后軸實(shí)際上只分擔了很少一部分剎車(chē)工作。

同樣的道理，車(chē)輛在高速轉彎時(shí)會(huì )產(chǎn)生很大的離心力，而且轉彎速度越快離心力也就越大，離心力會(huì )使車(chē)身重量轉移到彎外的一側，車(chē)里成員能清楚體會(huì )到的向外甩的力量，而我們從外面看到的車(chē)身表現就是彎外側的懸掛被壓縮，而彎內側的車(chē)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。具體到高速過(guò)彎中的車(chē)輛，由于內側驅動(dòng)輪阻力很小以致幾乎懸空使得作用在該側半軸上的扭矩較直線(xiàn)行駛時(shí)大為減小，抓地力的不足甚至可能令車(chē)輪開(kāi)始出現打滑，而另一側抓地力很大的車(chē)輪所獲得的扭矩也同樣小，對于駕駛者來(lái)說(shuō)就等于動(dòng)力的損失。這有點(diǎn)類(lèi)似于我們做四驅系統測試時(shí)讓一個(gè)車(chē)輪離地的狀態(tài)：懸空的車(chē)輪瘋狂空轉而車(chē)輛只是停在那里勉強蠕動(dòng)兩下，不同之處是在高速過(guò)彎中驅動(dòng)輪不一定完全離地并且持續的時(shí)間非常短暫。也許有人覺(jué)得這種現象只會(huì )持續區區幾秒鐘，不會(huì )對操控產(chǎn)生什么影響，但在爭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：前驅車(chē)轉向不足

現在我們來(lái)說(shuō)說(shuō)轉向過(guò)度和轉向不足。目前普遍的觀(guān)點(diǎn)是前驅車(chē)傾向于轉向不足而后驅車(chē)傾向于轉向過(guò)度，這主要和前后軸的重量分配有關(guān)，大部分前驅車(chē)由于發(fā)動(dòng)機和傳動(dòng)機構都布置在前軸之前，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荷進(jìn)一步增大，這就很可能令前輪突破抓地極限，失去轉向的作用，車(chē)身不再朝預定方向轉彎而是沿著(zhù)轉彎弧線(xiàn)的切線(xiàn)方向推出去，就是我們平時(shí)所說(shuō)的“推頭”。

推頭對于提升過(guò)彎速度來(lái)說(shuō)顯然是不利的，那么能不能盡量降低轉向不足的影響呢?對于前驅車(chē)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，在轉向時(shí)我們會(huì )怎么做呢?如果是向左轉，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，船就向左轉了。車(chē)輛轉彎也可以采用相同的原理。有沒(méi)有觀(guān)察過(guò)坦克是如何拐彎的?通過(guò)兩側履帶的差動(dòng)，坦克甚至可以原地轉圈。

回到汽車(chē)上，現在已經(jīng)有了通過(guò)施加橫擺力矩提升操控性的系統，最典型的有謳歌的SH-AWD系統、瀚德的第四代四輪驅動(dòng)系統以及奧迪、寶馬部分四驅車(chē)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(chē)輛轉向時(shí)主動(dòng)將扭矩分配到外側的車(chē)輪從而產(chǎn)生向彎內的橫擺力矩幫助車(chē)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)題而出現的。說(shuō)白了就是一個(gè)電子系統通過(guò)剎車(chē)模擬出來(lái)的限滑差速器。它的工作原理是當車(chē)輛極限狀態(tài)時(shí)給抓地力很小的內側驅動(dòng)輪施加制動(dòng)。據廠(chǎng)家人士稱(chēng)，XDS會(huì )對剎車(chē)盤(pán)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(chē)的車(chē)輪電子制動(dòng)輔助類(lèi)似。

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

一、內側打滑車(chē)輪的阻力增大使得發(fā)動(dòng)機傳遞更多的扭矩，相當于外側抓地力良好的車(chē)輪獲得了更多扭矩，提升了車(chē)輛的彎道性能;

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

● XDS真的很神奇?

客觀(guān)來(lái)講，XDS確實(shí)能提升車(chē)輛的操控性，但如果用“神奇”來(lái)形容的話(huà)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基礎上延伸出來(lái)的功能，當今主流的ESP系統已經(jīng)具備了對四個(gè)車(chē)輪進(jìn)行獨立制動(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了。