El Quattro de Audi, el 4Matic de Mercedes-Benz y el Motion de Volkswagen representan sus respectivas tecnologías de tracción en las cuatro ruedas. ¿Cuál es la diferencia entre los dos?
●Prefacio: ¿Por qué se necesita la tecnología de tracción en las cuatro ruedas? Para comprender las complejas características técnicas de la tracción en las cuatro ruedas, así como las ventajas y desventajas del rendimiento, primero debemos tener una comprensión simple de la historia del desarrollo de la tracción en las cuatro ruedas. La tecnología de tracción en las cuatro ruedas se divide principalmente en tracción en las cuatro ruedas todoterreno y tracción en las cuatro ruedas en carretera. La tracción a las cuatro ruedas todoterreno se desarrolló por primera vez durante la guerra. Para mejorar la movilidad de la infantería y los comandantes de primera línea en la Segunda Guerra Mundial, el ejército estadounidense desarrolló un vehículo ligero con tracción en las cuatro ruedas, el Jeep Willis. Adopta una estructura de diseño de tracción en las cuatro ruedas a tiempo parcial. En aquella época casi no existía el concepto de tracción total permanente. La razón por la que el eje de transmisión rígido de potencia fija no se puede asignar a las ruedas delanteras y traseras es porque cuando el automóvil gira, las trayectorias de las cuatro ruedas son diferentes y el radio del arco de giro también es diferente. Por lo tanto, para distribuir rígidamente la potencia a las ruedas delanteras y traseras, es necesario mantener la velocidad de las ruedas delanteras y traseras exactamente igual, lo que no perjudica al conducir en línea recta. Por el contrario, puede mejorar el agarre efectivo de los neumáticos, pero surgen problemas al girar. "Cada rueda tiene una curva diferente." Debido a que cada rueda se curva de manera diferente al girar, significa que cada rueda no puede tener la misma velocidad. Si la potencia del motor se distribuye rígidamente a las ruedas delanteras y traseras a través del eje de transmisión, entonces la velocidad de cada rueda solo puede ser exactamente la misma, por lo tanto, al girar, las ruedas delanteras y traseras interferirán con la dirección. La superficie está seca, se generará fuerza de frenado para detener el automóvil. Esto es lo que a menudo llamamos frenado con dirección. Por supuesto, no sólo existe una diferencia de velocidad entre los ejes delantero y trasero, sino también una diferencia de velocidad entre las ruedas izquierda y derecha. Sabemos que el eje motriz de un automóvil está equipado con un diferencial. La función del diferencial es ajustar la diferencia de velocidad entre las ruedas izquierda y derecha para adaptarse a diferentes trayectorias de dirección. Debido a que no hay límite de velocidad del diferencial, la potencia del motor se distribuye automáticamente a las ruedas con menos resistencia mediante el diferencial, por lo que este tipo de diferencial se denomina diferencial abierto. Casi todos los vehículos con tracción en dos ruedas están equipados con este diferencial. Entonces, si un automóvil tiene tracción en las cuatro ruedas, no es difícil imaginar que si la potencia se distribuye rígidamente 50:50 entre los ejes motrices delantero y trasero, no puede permanecer en el estado de tracción en las cuatro ruedas durante un tiempo. mucho tiempo y debe cambiar al girar en una carretera con un alto coeficiente de fricción. Si queremos asegurarnos de que las cuatro ruedas tengan potencia durante todo el día, entonces necesitamos un diferencial central para distribuir la potencia a los transejes delantero y trasero, como un diferencial abierto en un automóvil con tracción en dos ruedas. Por supuesto, además del diferencial central que distribuye potencia a los ejes delantero y trasero, también se necesita un diferencial delantero/trasero para distribuir potencia a las ruedas izquierda y derecha. Este es el prototipo de tracción total permanente. El diferencial abierto de tres ruedas con tracción en las cuatro ruedas no tiene sentido para la conducción todoterreno y para mejorar la transitabilidad. Sabemos que la función de un diferencial abierto es distribuir la potencia del motor a las ruedas con muy poca resistencia. Si un automóvil usa tres diferenciales abiertos para ajustar la diferencia de velocidad, entonces si una rueda tiene la menor resistencia, el 100% de la potencia se transmitirá a esa rueda. Esto es común al conducir fuera de la carretera y por caminos en mal estado. Porque cuando un automóvil pasa por una carretera en mal estado, es fácil que las ruedas se levanten del suelo o resbalen en el barro si se instala una tracción total permanente con diferencial de tres aperturas delantero, medio y trasero. , no podrá obtener tracción y seguir avanzando. Entonces esta tracción a las cuatro ruedas no tiene sentido. Como tracción en las cuatro ruedas a tiempo parcial como el Jeep Willys, dado que los ejes delantero y trasero distribuyen rígidamente la potencia, la relación de distribución es 50:50 pase lo que pase, por lo que incluso si las ruedas delanteras patinan, las ruedas traseras aún pueden proporcionar potencia. . Para la tracción total permanente con diferencial de tres aperturas, este problema solo se puede resolver de otras maneras. El "Limitador Diferencial" Así nació el limitador diferencial. Sabemos que dado que la característica de un diferencial abierto es transmitir potencia a la rueda con menor resistencia, entonces si creamos una resistencia para la rueda que patina de modo que no pueda girar, entonces la potencia se puede transmitir naturalmente a la rueda que no patina (todavía tiene agarre), por supuesto, hay otra solución, como 4x4 a tiempo parcial, es decir, una vez que una rueda patina, saltamos directamente sobre el diferencial y conectamos rígidamente los ejes de transmisión delantero y trasero (bloqueados), entonces la potencia se distribuirá completamente en una proporción de 50:50, y luego las ruedas que no patinan podrán obtener algo de potencia y deshacerse del dilema del deslizamiento. Estos dos límites de velocidad diferenciales son la tecnología de tracción en las cuatro ruedas más utilizada. Para la tracción en las cuatro ruedas permanente, la clave para determinar el rendimiento de la tecnología de tracción en las cuatro ruedas a menudo depende en gran medida del diseño de los límites del diferencial. Como varios fabricantes de automóviles de renombre en el mundo, tienen diferentes conceptos sobre la tracción a las cuatro ruedas y tienen sus propios diseños únicos. Echemos un vistazo a las diferencias entre estos métodos. ●Mercedes-Benz 4MATIC: Mercedes-Benz nombró a su tecnología de tracción total 4MATIC. Este sistema se utilizó por primera vez únicamente en el vehículo todoterreno profesional Clase G de Mercedes-Benz. Por supuesto, la Clase G en ese momento solo consideraba un sistema de tracción total para adelantar, y el Mercedes-Benz 4MATIC en ese momento también era muy diferente al actual.
El popular concepto actual de tracción total a tiempo completo no se introdujo en la Clase G de Mercedes-Benz en la década de 1980, sino uno de los primeros sistemas de tracción a las cuatro ruedas a tiempo parcial.
Pero este 4x4 a tiempo parcial no depende de la operación del conductor para cambiar como el Jeep Willis. En su lugar, se utiliza un embrague multidisco húmedo para controlar la potencia de encendido y apagado del eje delantero. Cuando el coche circula con normalidad, en realidad solo depende de la tracción trasera, porque en ese momento el acoplamiento central permanece desconectado bajo el control del ordenador y el 100% de la potencia se transmite a las ruedas traseras. Cuando el automóvil gira, la computadora medirá un ángulo de dirección a través del sensor de ángulo de dirección y luego usará este ángulo de dirección para calcular la velocidad teórica de las ruedas delanteras y traseras. Si la velocidad de la rueda trasera coincide con la velocidad de la rueda delantera (la diferencia está dentro del rango de error permitido), se considera dirección normal. Si la diferencia de velocidad entre las ruedas delanteras y traseras excede el rango normal, la computadora determinará que las ruedas traseras han comenzado a patinar y luego controlará automáticamente la apertura del acoplamiento viscoso central, compartiendo así parte de la potencia y transmitiéndola al ruedas delanteras. En este momento, la potencia obtenida por las ruedas delanteras es sólo alrededor del 35% y el propósito es evitar que las ruedas traseras patinen. Si las ruedas traseras todavía patinan en este momento, la computadora juzgará que el 35% de la potencia no es suficiente para sacar el automóvil de la situación de patinaje y bloqueará automáticamente el embrague multidisco. En este momento, equivale a conectar rígidamente los ejes motrices delantero y trasero para transmitir potencia en una proporción fija de 50:50. Desde otra perspectiva, equivale a que el diferencial esté bloqueado mediante un bloqueo del diferencial. Por supuesto, este método sólo puede lograr una distribución de energía 50:50 de adelante hacia atrás. Si el 50% de la potencia todavía no puede sacar el coche del pozo de barro, entonces no te queda más remedio que hacerlo. Sin embargo, muchos años después, con el lanzamiento de la segunda generación 4MATIC, las prestaciones del sistema de tracción total de Mercedes-Benz han mejorado cualitativamente. Este sistema de tracción a las cuatro ruedas 4MATIC de nueva generación, que todavía se utiliza en la actualidad, es en realidad un sistema de tracción a las cuatro ruedas permanente con tres diferenciales abiertos en la parte delantera, central y trasera. De hecho, el diseño de tres diferenciales no es inusual, pero su núcleo radica en la tecnología de limitación de velocidad del diferencial. Mercedes-Benz ha lanzado un nuevo concepto llamado tecnología "4ETS", que es algo similar a la tecnología PSK lanzada por Porsche en el modelo 959. Hemos dicho antes que la ventaja de un diferencial abierto es que puede ajustar automáticamente la distribución de potencia y distribuir automáticamente la potencia a las ruedas con muy poca resistencia. Pero su desventaja también es obvia: una vez que una rueda pierde agarre, el vehículo tendrá problemas. 4ETS utiliza la función de distribución automática de la fuerza de frenado (EBD) del ABS para lograr la limitación del diferencial. La razón es sencilla. Sabemos que la mayor ventaja del ABS de 4 canales y 4 sensores es que puede realizar la función de distribución automática de la fuerza de frenado y frenar las ruedas que necesitan frenarse una por una en lugar de frenar todas las ruedas al mismo tiempo. Los frenos de cada rueda están controlados por una válvula solenoide. La válvula solenoide puede estar en tres estados bajo control por computadora: estado presurizado, estado equilibrado y estado descomprimido. Esto permite que las ruedas frene de forma independiente una por una, y todo esto puede ser controlado automáticamente por la computadora. Entonces, cuando una rueda de este vehículo con tracción en las cuatro ruedas permanente patina, la computadora puede controlar el ABS para frenar la rueda que patina, limitando así su velocidad de ralentí. De esta forma, el diferencial no transfiere potencia a esta rueda que patina, sino a las otras tres ruedas que no patinan. Si el sistema de frenos bloquea esta rueda que patina, entonces las otras tres ruedas pueden recibir toda la potencia, lo que significa que cada una de las otras ruedas puede obtener el 33% de la potencia. Si tres ruedas del vehículo patinan, sólo una rueda puede ganar agarre. Del mismo modo, 4ETS también puede generar fuerza de frenado en las tres ruedas para limitar su deslizamiento, permitiendo transmitir el 100% de la potencia a las ruedas que no patinan. resbale, liberando así el coche, pero la posibilidad de que las tres ruedas patinen es muy pequeña. Por supuesto, si las cuatro ruedas patinan, ni siquiera los dioses podrán salvarte. Otra ventaja del 4MATIC es que puede mejorar el rendimiento de seguridad activa del coche cuando se conduce a altas velocidades. Sabemos que lo más frustrante de la conducción a alta velocidad es cuando los neumáticos pierden agarre y el coche pierde el control. Esta situación es especialmente común en carreteras resbaladizas. Con la ayuda de 4MATIC, el coche puede conducir mejor dentro del límite de conducción segura. Sin embargo, esto es diferente de la función de protección que desempeña el ESP, pero el principio es algo similar. Sabemos que la forma en que el ESP garantiza que el coche no pierda el control al circular a alta velocidad es que una vez que el ordenador detecta señales de patinaje de las ruedas, reducirá la apertura del acelerador (reducirá la velocidad del vehículo) y frenará la rueda que pueda estar patinando. para mantener el coche en la pista dentro del rango límite. Pero todo esto es pasivo, porque se necesita tiempo para reducir la apertura del acelerador para frenar, lo que equivale a utilizar el freno motor para frenar el coche sin pisar el acelerador. La frenada ESP perderá potencia en vano. Para 4MATIC, estos problemas están resueltos. Lo mismo ocurre con frenar una rueda individual que puede perder agarre, pero es una historia diferente. Gracias al uso de tres diferenciales abiertos, la potencia no se pierde al frenar una rueda que está a punto de patinar, sino que se transmite a las otras tres ruedas a través de los diferenciales. Dado que la tecnología 4ETS de 4MATIC puede ajustar dinámicamente el par transmitido a cada rueda dentro del rango de 0-100%, optimiza en gran medida la distribución razonable de la fuerza motriz, garantizando así la seguridad activa del vehículo al conducir a altas velocidades, velocidades en curvas y límites. Puede ser más alto. Por supuesto, estas son conclusiones teóricas. Sabemos que las frenadas frecuentes consumen mucha energía y provocan que el sistema de frenos se caliente. Pero los experimentos muestran que este tipo de calentamiento no es terrible a bajas velocidades, pero no se puede subestimar la pérdida de energía a altas velocidades. Así que el 4MATIC todoterreno a baja velocidad es su punto fuerte, y necesitamos utilizar otra forma de mejorar el rendimiento en carretera. Por lo tanto, el Xdrive de BMW nació para abordar las debilidades del rendimiento en carretera del 4MATIC.