从赛车到民用 奥迪quattro技术进化史

发布时间 : 2024-06-20  作者: 电动绞车

  上周末突如其来的大雪给交通增加了很大的负担。不幸的是,我和儿媳吃了很大的苦头,堵车堵了好几个小时。俗话说:三句不离行。期间我给她讲了雪中驾驶的话题,其中有一个关于冰雪的故事——奥迪Quattro)四驱系统的诞生和发展,但她似乎并没有感冒。看来我看错观众了,所以决定把这一个故事讲给大家听。

  故事发生在位于北极圈的芬兰的一片森林里。二月总是很冷。奥迪预备测试部门的负责人驾驶着一辆75马力的大众Iltis SUV,后面是一个基于奥迪100的200马力前驱团队。因为力量的悬殊,他在直道行驶时总是被车队甩在后面,但在弯道行驶时却恰恰相反。他发现了这一点,经过思考,得出原因是大众Iltis越野车采用了四轮驱动系统,并与底盘R&D部门负责人达成共识:将大众Iltis越野车的四轮驱动系统移植到奥迪汽车上。今年是1977年。

  测试结束后,他们告诉了著名的费迪南德& # 8226;Yech建议将Iltis越野车的四轮驱动系统移植到奥迪80上,这是一款技术基础较好的纵置前装车型。经过反复思考,皮赫批准了这个计划,并要求秘密实施。半年后,奥迪四轮驱动系统项目正式获批,R&D项目编号为EA262。此时,项目内容已经在稳步推进。

  次年1月,山区被大雪覆盖,这对于奥迪测试团队来说是非常理想的,他们首次向大众销售主管展示了四驱原型车。当这款仍配备夏季轮胎的奥迪A1)轻松超越其他带防滑链的车时,让所有人都大吃一惊。

  当然,奥迪四驱车的传动系统还有一个棘手的技术问题是需要解决:采用传统的前后轴固定连接结构,使后轮在转弯时打滑。标准的解决方案是使用笨重昂贵的独立功率分配器,而奥迪传动系统设计师弗兰茨& # 8226;Tenler找到了更理想的解决方案:空主轴用于向中央差速器传递动力,万向轴用于向后轮传递动力,空主轴负责向前轮引导动力,这就是第一代quattro。

  quattro这个词在意大利语中的意思是“四”,对于奥迪来说,quattro还有别的的意思。1980年,奥迪开发了quattro四轮驱动系统,并将其搭载在基于奥迪80底盘的双门轿车上。这辆车的名字也是Quattro。此外,奥迪后来还成立了一家名为quattro的子公司,专门从事高性能汽车的试验和研发。

  1983年,奥迪赛车部quattro有限公司成立。企业名称是为了致敬当时在奥迪Quattro车型基础上打造的拉力车,特意将首字母改为小写“Q”。起初,此公司主要负责R&D的高性能个人裁缝和配饰。现在主体业务是为奥迪打造高性能车型和配件,为客户定制车型。目前奥迪Quattro生产的产品主要有奥迪S系列套件、奥迪S系列和奥迪RS系列。当然,奥迪Quattro公司也负责最高性能的R8。

  进行革命往往是困难的。历史经验告诉我们,人们用了半个世纪)才真正接受柴油机。然而,奥迪不想等50年才能实现将四轮驱动技术应用于汽车的愿望。奥迪R&D总监费迪南德& # 8226;Yech选择了另一种方式来实现自身的目标:让搭载quattro四驱技术的奥迪汽车参加全球最具挑战性的汽车比赛,在比赛中通过种种极端路况向人们证明奥迪四驱技术。

  奥迪四轮驱动Quattro之所以能通过国际汽联审核,有一个重要原因,那就是奥迪的竞争对手如福特、蓝旗亚、雷诺等。对此没有提出任何异议,他们都以为自己拥有成熟的后驱技术,并没注意到德国人抛出的“四驱怪兽”。

  奥迪最终在1982年赢得了七个舞台冠军和团体冠军,在比赛开始时遇到了小挫折,如油箱上的污垢、车顶着火和电气设备故障。不过此时的Quattro轴距长,车重,发动机350马力,在调校方面还是值得推敲的,远非完美。次年,奥迪推出“瘦身”100公斤、助力30马力的Quattro A2赛车,获得瑞典、葡萄牙、阿根廷、芬兰的冠军。1984年获得团体冠军,1985年在美国科罗拉多州赢得传奇的皮克峰登山比赛,1986年创造登山新纪录,1987年帽子戏法创造登山新纪录。此时,奥迪Quattro的四轮驱动技术在拉力赛中声名鹊起。

  1988年,奥迪将重心转移到了泛美房车系列。起初,美国观众认为奥迪很难在房车领域有所作为,但后来奥迪200 TransAm首次夺冠。一年后,奥迪90 Quattro IMSA GTO使四轮驱动系统成为赛场上的王者,在13场比赛中取得了7胜的记录。

  很少出现在德国的奥迪,在1990年加入了德国房车锦标赛。奥迪V8 DTM“斩断”宝马M3)和奔驰190,并获得全面胜利。一年后,奥迪的不败之地被“政策”叫停:1992年初,奥迪赛车8缸发动机所用的新曲轴获得了主管赛车部门的批准,但随后又被告知有违规定,结果导致奥迪退役。之后,奥迪相继推出了两款A组赛车——奥迪80编译和A4 Supertouring。这两款车都可以可以称为世界上开创性的赛车。仅在1996年,奥迪A4 Supertouring就在澳大利亚、比利时、德国、英国、意大利、西班牙和南非的房车锦标赛中获得第一名。

  一连串的胜利最终迫使官方承认四轮驱动技术的优越性。1997年,国际汽联规定四轮驱动赛车的附加重量不允许超出95公斤,并宣布从1998年1月1日起,由于机会均等原则,四轮驱动赛车被完全禁止。奥迪用了17年的时间,终于证明了普通两驱车面对四驱车根本就没有胜算。

  奥迪借用了大众Iltis越野车的四轮驱动概念,但由于空车房的限制,完全移植是不可能的。于是,奥迪工程师想出了一个巧妙的处理方法:在变速箱后端安装一个差速器,仍然通过传统的传动轴将动力传递给后轮轴差速器;变速箱内部安装有一根空中心传动轴,可以将动力传递给前桥差速器。这样省去了体积和重量较大的分动箱,有效解决了空之间的问题。

  为了让奥迪Quattro能够应对更为恶劣的路况,奥迪工程师在第一代quattro技术中使用了前、中、后三种开式差速器,其中中央差速器和后轮轴差速器都具有手动锁止功能。驾驶员能够准确的通过不同的路况通过中控台的锁止开关控制差速器的工作状态。

  1986年对奥迪来说是重要的一年。今年,quattro四轮驱动系统迎来了一项重要创新:采用了Toson A中央差速器。Torsen这一个名字来源于扭矩感应牵引-扭矩感应,其核心结构是蜗轮机构。基于该机构的单向动力传递特性,Torsen A型中央差速器具有自锁功能。一般的情况下,动力以50:50的分配比传递到前后轴。当车轮打滑时,中央差速器可以主动将动力分配给附着力更好的车轴,比第一代更方便。后轮轴和前桥差速器仍然是带手动锁定功能和开式差速器的差速器。

  1988年亮相的奥迪V8,根据自动变速箱和手动变速箱的不同,分别配备了两个quattro系统。两种系统的不同之处在于中央差速器的类型不同:与手动变速箱匹配的quattro依然采用了Toson A型中央差速器,而与自动变速箱匹配的quattro则采用了带电控多片离合器的行星齿轮中央差速器。此外,第三代quattro系统还用Toson A差速器取代了后轮轴开式差速器,quattro迎来了自动控制时代。

  ◆第四代quattro: Toson B型中央差速器,首次加入“EDL电子差速器系统”功能。

  quattro诞生十四年后,第四代quattro正式应用。首先,这一代系统采用的是Toson B型中央差速器,采用平行齿轮结构,还具有自锁功能。不同的是,它可以配备在自动变速箱车型上。其次,第四代quattro首次增加了“EDL电子差速系统”的功能。当一个车轮打滑时,“电子差速系统”可通过液压控制单元制动打滑的车轮,有效增强另一个车轮的驱动力。

  奥迪工程师把切入点放在优化扭矩敏感型A型中央差速器和ESP电子稳定程序与四轮驱动系统的协调上。优化后的A型中央差速器具有更加好的扭矩分配能力,牵引力锁止值也得到了优化。为了应对各种极端路况,第五代quattro全时四驱技术与ESP系统的配合更加紧密。这一改进使quattro车型具有更高的主动安全性。

  第六代quattro的核心部件中央差速器由B型升级为C型,结构也由平行齿轮结构变为行星齿轮结构,自动锁止功能响应时间更快。一般的情况下,中央差速器以40:60的比例将动力传递给前后轴。遇到特殊路况时,前轮可按要求分配15% ~ 65%的动力,后轮可按要求分配85% ~ 35%的动力。转向后轮的动力输出特性为车辆提供了更高的操控性能,尤其是在直线加速和弯道行驶时。目前市面上的A4L和A6L也是第六代quattro四驱系统。

  全新的quattro四驱系统,最大的变化就是用冠齿轮差速器取代了Toson中央差速器。这种差速器最大的优点是体积小、重量轻、功率分配比更高。冠状齿轮虽然是纯机械结构,但比托森差速器的扭矩比调节范围更大,前后扭矩分配更灵活,取决于多个离合器的控制。

  冠状齿轮差速器的工作原理其实就是通过改变“臂”的长度来实现扭矩分配和调节。变速箱输出的动力输入到冠齿轮差速器的行星齿轮架,动力通过行星齿轮传递到前后冠齿轮,前后冠齿轮分别配有单组和多组摩擦片。

  正常情况下,前后冠齿轮和差动行星齿轮的作用半径不同,实现了前后后轮轴40:60的扭矩分配。前后冠齿轮和行星齿轮相对静止。当前轮或后轮轴轮的附着力降低时,冠齿轮和行星齿轮相对旋转,挤压打滑侧的冠齿轮以挤压摩擦片,从而由于打滑而损失的动力被传递到驱动轴,而不会通过差速器壳体打滑。前后摩擦片的数量也决定了扭矩分配的范围:根据前后轴的附着力,前轮的动力在15%-70%之前自动分配,后轮的动力在30%-85%之间自动分配。

  除了经典的立式发动机和托尔森差速器,奥迪的TT和奥迪Q3)都是采用卧式发动机平台的车型,采用了Haldex的四轮驱动系统,由电液控制的多片离合器负责分配前后轴的动力。这种结构本质上与大众横置平台的4MOTION相同,但也叫quattro,因为它属于奥迪品牌。

  在每天过得很好的同时,慢慢的变多的车企开始为未来做打算。他们都希望彻底摆脱对传统燃料的依赖。那么电动汽车和混合动力汽车怎么来实现四轮驱动呢?

  整车搭载四个异步电机,独立驱动四个车轮,总功率230 kW ,峰值扭矩4500n·m,这是一个令人难以置信的数字。一般的情况下,功率分配是前30%,后70%。假如慢慢的出现车轮打滑,每个车轮的电机可以独立调节动力分配。

  我一直认为世界上的每一项发明都是由细心的观察、积极的思考和大胆的行动组成的,quattro四轮驱动系统也是遵循这个逻辑。然而,如何让公众接受一项新技术是另一个挑战。奥迪很好地利用了体育场:一方面,对系统的可靠性进行了测试和论证;另一方面,quattro系统的优异性能被描述为具备优秀能力的成绩。

  随后,quattro成功下放至民用车辆领域,工程师们不断研究,让quattro在7天之后取得进步,而不是步行,坚持走这条机械路。如今,在这个节能的时代,quattro并没有固步自封,他们也在电动汽车领域找到了一条路。