Таким может быть и ход и привод авто
Неограниченная мощность. Почему задний привод авто лучше, чем передний?
Сейчас подавляющее большинство автомобилей оснащается передним приводом. Однако премиальные производители, такие как Mercedes, BMW, Cadillac и другие остаются верны заднему приводу. Почему?
С тех пор, как автомобили стали захватывать мировые рынки, производители придерживались классической компоновки. Мотор располагался спереди, а ведущие колеса сзади. Крутящие момент от силового агрегата передавался коробке, а далее через карданный вал в редуктор заднего моста. Такая схема была тяжела и громоздка, но именно она позволяла добиться идеальной балансировки машины. Между тем, с момента развития массового сегмента в 60-е годы прошлого века началось увлечение передним приводом.
Переднеприводные экономичнее и компактнее
В середине XX века казалось, что переднеприводные машины намного технологичнее и дешевле больших заднеприводных исполинов. И действительно, они имеют массу преимуществ.
Переднеприводный автомобиль вооружен двигателем и коробкой, развернутыми поперек хода машины и размещены в одном моторном отсеке, благодаря чему экономится свободное пространство в салоне. При сравнительно небольших габаритах переднеприводные машины имеют просторную кабину. Однако есть у них и недостатки.
Силовой агрегат стоит под капотом неровно, и завален под углом в вертикальной плоскости. Правый и левый выходной валы, которые идут к колесам, неравномерны по длине. При вращении они создают паразитные моменты, начинающие тянуть машину вбок при разгонах или торможениях. Чтобы компенсировать эти особенности, приходится внедрять ряд технических приспособлений.
Как привод нагружает колеса
Кроме того, передний привод имеет ограничения по мощности двигателей. Считается, что он не может иметь мощность свыше 250 лс. Дело в том, что при разгоне крутящий момент приподнимает нос переднеприводного автомобиля, а вес смещается назад. Корма даже приседает. Передние колеса теряют загрузку и проскальзывают под тягой, что сказывается на динамике.
Конструкторы стараются компенсировать эту особенность переднеприводной схемы путем размещения поперечного двигателя и коробки перед ведущей осью. Силовой агрегат монтируется около бампера и загружает колеса. Однако не всегда этого бывает достаточно.
Моторы с мощностью свыше 250 лс создают усилие, которое больше любого гравитационного давления.
Если поставить более сильный мотор, то переднеприводная схема не сможет реализовать его потенциал. Избыточная тяга будет превращаться в дым горящей резины буксующих колес. На пике тяги мотор срывает колеса в пробуксовку, и они расходуют энергию на шлифовку асфальта, а не на ускорение.
Именно поэтому спортивные переднеприводные автомобиль редко умеют разгоняться до сотни менее чем за 6 секунд. Законы физики просто препятствуют этому.
Навалиться кузовом на колеса
Поэтому для того, чтобы сделать машину очень мощной и поставить под капот большой 6-цилиндровый рядный двигатель или V-образную «восьмерку», нужно использовать классическую компоновку с задним приводом.
Классическая схема с задним приводом может работать с двигателями неограниченной мощности. Ведущие колеса при ускорении нагружаются гораздо сильнее, чем передние. Машина наваливается на них всем весом, прижимая к земле. Чем выше ускорение, тем сильнее зацеп у ведущих колес. Поэтому спортивные автомобили по драг-рейсингу исключительно заднеприводные.
Кроме того, заднеприводная компоновка имеет развесовку, близкую к идеальной. Задний редуктор, бак с топливом и кузов уравновешивают мотор и коробку, вытянувшиеся вдоль кузова. В итоге центр масс машины находится на уровне бедер сидящих в ней людей. Это самый идеальный вариант. Во время движения человек за рулем не испытывает раздражающих колебаний и движется, как центр масс.
Тот же принцип справедлив и для спортивных автомобилей для дорог общего пользования. Из-за идеальной развесовки они лучше управляются, а заднеприводная компоновка позволяет разместить мощный мотор и реализовать его потенциал.
B&Е: ЗАДНИЙ, ПЕРЕДНИЙ, ПОЛНЫЙ: ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЯМИ С РАЗНЫМИ ВИДАМИ ПРИВОДА
«Три привода — это три разных песни». Перефразируя эту мысль, можно сказать, что имеются три технологии управления и соответствующие им реакции на различные ситуации.
В обычных дорожных условиях на гладком асфальтовом покрытии и при невысокой скорости движения все три типа автомобилей с разным приводом отличаются так незначительно, что лишь профессионально подготовленный водитель сможет почувствовать разницу в управлении. Вот почему начальное обучение в автошколе на заднеприводном авто вполне оправдано вне зависимости от того, каким автомобилем придется управлять водителю после получения водительского удостоверения категории «В». Но! Как только возрастает скорость движения до максимальной, а автомобиль оказывается на скользкой дороге или неровностях и, особенно, когда будет вынужден проходить повороты, экстренно тормозить и маневрировать, сразу же проявляются особенности конструкции автомобиля.
В качестве примера возьмем ситуацию, связанную с заносом автомобиля и проследим, каковы должны быть профессиональные реакции водителя по управлению педалью акселератора («газа»). При заносе колес задней оси автомобиля:
НА ЗАДНЕМ ПРИВОДЕ — отпустить педаль;
НА ПЕРЕДНЕМ ПРИВОДЕ — нажать на педаль;
НА ПОЛНОМ ПРИВОДЕ — нельзя полностью отпустить, нельзя нажать, а можно отпустить педаль не полностью или сначала отпустить и тотчас же без паузы нажать.
Приемы «дросселирования»
Большинство водителей считает, что «главная педаль безопасности» — тормозная. Однако профессиональные гонщики, которые блестяще владеют приемами торможения, утверждают, что главная педаль — это педаль «газа», и ошибки при управлении этой педалью чаще всего являются поводом для возникновения критических ситуаций при скоростном управлении автомобилем. Один из выдающихся гонщиков мира, мастер спорта международного класса, обладатель Кубка мира по ралли-рейдам М. Нарышкин демонстрирует 26 приемов управления этой педалью, каждый из которых вызывает определенную реакцию автомобиля: маневр, стабилизацию, смещение, скольжение, вращение и др. Неподготовленный водитель знает только три действия: нажать, отпустить и — «что-то посередине».
Если говорить о приемах «дросселирования» (управления педалью «газа») на автомобилях с разным типом привода, то следует заметить, что:
ЗАДНИЙ ПРИВОД при экстренных маневрах требует дозированной тяги, т. к. пробуксовка колес является причиной возникновения заноса;
ПЕРЕДНИЙ ПРИВОД при трогании требует ограничить тягу из-за разгрузки ведущих колес; для сохранения управляемости при маневрировании болезненно реагирует на излишнюю тягу при круто повернутых колесах (чем больше амплитуда передних колес — тем меньше тяга!); увеличение тяги позволяет стабилизировать автомобиль при потере устойчивости (занос колес задней оси, вращение);
ПОЛНЫЙ ПРИВОД, имея явное преимущество при экстренном разгоне и торможении за счет более равномерного распределения тяги по осям и колесам, становится реально опасным при экстренных маневрах и скоростном прохождении поворотов из-за разнонаправленной тяги и непредсказуемой реакции автомобиля (снос колес передней оси, занос колес задней оси, боковое скольжение). Автомобиль требует опережающей стабилизации и безошибочной работы педалью «газа». Малоподготовленному водителю нужно порекомендовать применять «перетормаживание» перед скоростным поворотом или маневром и сверхосторожное движение на дуге поворота.
Экстремальное маневрирование
Следует отметить одно свойство безопасного управления на дуге поворота, которое характерно для автомобилей с любым приводом и часто игнорируется большинством водителей из-за незнания или неадекватной реакции на стресс при входе в поворот. Начиная дугу поворота на большой скорости, многие, остерегаясь проблем, отпускают педаль газа (естественная охранительная реакция человека, но полностью противоречащая законам механики движения). Для переднеприводного автомобиля это очень опасно, поскольку провоцирует возникновение заноса. Длительная пауза в тяге может привести к критическому заносу, а в ряде случаев, и вращению автомобиля. Менее остро, но так же негативно на прекращение тяги реагируют заднеприводной и полноприводной автомобили. У этих моделей реакция проявляется в выносе автомобиля к внешней стороне поворота. Рациональным действием водителя служит точно дозированная тяга, которую спортсмены окрестили термином «нулевой газ» или «уравновешивающий газ». Важно не только поддержать тягой движение по дуге, но и сделать это своевременно, тотчас после поворота колес. А идеальная модель, которую используют гонщики экстракласса, заключается в том, чтобы между завершением поворота колес и началом тяги не было даже минимальной паузы.
Различия в управляемости трех приводов отмечаются при входе в поворот на максимальной скорости, а также при выполнении маневра, связанного с экстренным объездом препятствия. Высококвалифицированные гонщики в таких ситуациях применяют трехзвенную структуру действий, получивших условное название «загрузка — поворот — тяга». Суть этой технологии безопасности заключается в том, что перед маневром, резко отпуская педаль «газа», спортсмен «загружает» передние колеса частью веса автомобиля и повышает прижимную силу за счет торможения двигателем. Тотчас (без паузы) выполняет быстрый поворот колес на заданный угол. Центробежные (боковые) силы инерции, участвующие в создании крена автомобиля, смещают этот вес на «упорное» колесо (в правом повороте — левое, в левом — правое) и препятствуют его боковому скольжению — «сносу». Следующая за этим тяга «ввинчивает», если так можно выразиться, автомобиль в поворот. Хотя, на первый взгляд, эти три последовательных действия: «отпустить педаль газа», «повернуть руль», «нажать на педаль» вполне доступны водителю любой квалификации, но сама технология экстренного маневра подвластна лишь подготовленным водителям из-за того, что временной диапазон всех действий предельно короткий и укладывается в 0,1 секунды.
Различные типы привода автомобилей накладывают свои особенности на выполнение этого приема. Для заднеприводного автомобиля диапазон увеличивается до 0,12—0,15 секунд, т.к. прижимная сила приходит на передние колеса с некоторой паузой после торможения двигателем и реакции на него задних колес. Переднеприводной автомобиль тотчас «клюет» передним бампером после притормаживания передних колес. Полноприводной автомобиль — рекордсмен по краткости реакции, которая на отдельных моделях достигает 0,08 секунды (!). Если говорить образно, то он, как лань, мгновенно «присаживается» на всех колесах с акцентом на передние и тотчас поднимается, даже, лучше сказать, «выпрыгивает» вверх, теряя прижимную силу.
Экстренное торможение
Сравнивая поведение автомобиля с разным приводом в условиях экстренного торможения (умышленно не будем брать в расчет возможности современных моделей, оборудованных АВS, системами курсовой устойчивости и пр.), следует отметить большую стабильность полного привода за счет антиблокировочного эффекта всех четырех колес в режиме торможения двигателем. Заднеприводной автомобиль имеет некоторые преимущества перед переднеприводным за счет подтормаживающих задних колес и более загруженной задней оси (утяжеленный задний мост с дифференциалом). У переднеприводных моделей при экстренном торможении на льду может возникнуть проблемная ситуация, когда заблокированные передние колеса глушат двигатель. Даже прекращение торможения не всегда позволяет тотчас вновь запустить его, и автомобиль продолжает продольное скольжение при потере устойчивости и управляемости («рысканье», занос, снос колес).
Кроме того, для переднеприводных моделей автомобиля очень актуальной является технология торможения, когда педаль тормоза нажимается левой ногой, а педаль «газа» остается нажатой правой. Прием называется «газ—тормоз» и применяется во многих ситуациях:
· при экстренном торможении на скользкой дороге этот прием позволяет исключить полную блокировку передних колес;
· при прохождении поворота на максимальной скорости — позволяет построить траекторию «многогранника» за счет дозированного соскальзывания задних колес при их кратковременной блокировке;
· при движении на трамплине — позволяет сократить фазу подскока передних колес или полета автомобиля;
· при преодолении ямы, канавы — позволяет осуществить «опережающий подскок» или разгрузку передних колес;
· при движении по разбитой дороге или на волнообразных препятствиях — позволяет прекратить резонанс продольного раскачивания автомобиля.
Однако следует отметить, что прием «газ—тормоз» недоступен неподготовленному водителю. Причина — отсутствие тренированности левой ноги для дозированных нажатий на педаль тормоза. В лучшем случае — на автомобиле с механической КПП водитель умеет отпустить (!) педаль сцепления, в худшем — на автомобилях с АКПП левая нога не участвует в управлении и «живет» где-то рядом с педалью тормоза, или под сиденьем. Поэтому решиться на торможение левой ногой нужно лишь после длительного (до одного года тренировки) процесса обучения.
Ключевые особенности разных типов приводов
В заключение хотелось бы остановиться на основных моментах разных типов приводов, которые помогают или мешают водителям в тех критических ситуациях, где безопасность зависит от устойчивости и управляемости автомобиля.
1. ЗАДНИЙ. Управляемость и тяга, разведенные по разным осям, позволяют и раздельно и совместно влиять на поведение автомобиля в сложных ситуациях. Но при условии, что руль и педаль «газа» — это оркестр из двух инструментов. Если же каждый действует сам по себе, то ошибка одного усиливается за счет неверных действий другого. Спортсмены считают, что на заднеприводных моделях главная педаль безопасности — педаль «газа», с которой начинаются все проблемы, в частности, занос на скользкой дороге. В отличие от других типов автомобилей, заднеприводной «правильно» реагирует на естественную защитную реакцию водителя — отпущенную педаль «газа» при заносе или сносе и использующийся при этом «моторный тормоз» задних колес. Избыточная тяга задних колес и их пробуксовка может помочь водителю управлять скольжением задней оси в тех случаях, когда повернуть автомобиль передними колесами не представляется возможным.
2. ПЕРЕДНИЙ. Управляемость и тяга, сведенные на переднюю ось, делают передние колеса главными при любых маневрах и зависимыми по величине тяги от угла поворота колес. Чаще всего эти модели ограничены по мощности двигателя. Мощность более 150 л. с. делает автомобиль опасным, если он не имеет антипробуксовочной системы. Автомобили очень устойчивы на прямой и неровностях, особенно те модели, у которых двигатель расположен «поперек» (5 гироскопических устройств: колеса и двигатель). В поворотах передний привод болезненно реагирует на «закрытый газ» и подвержен заносу. При потере устойчивости требует «парадоксальной реакции» — нажать на педаль «газа», что для обычного водителя неестественно.
3. ПОЛНЫЙ. Наиболее сложен по управлению в критических ситуациях, т. к. привод включает в себя аспекты поведения переднего и заднего привода, а также самобытность, связанную с их совместной деятельностью. Имеет явные преимущества при прямолинейном разгоне, торможении и преодолении неровностей. При маневрах по-разному реагирует на управляющую деятельность водителя и имеет «три лица». Малоподготовленному водителю необходимо посоветовать прежде всего, значительно снизить скорость перед экстренным маневром. При потере устойчивости (занос) полноприводной автомобиль отличается реакцией на нажатие педали «газа» от переднего и заднего привода и требует неполного прекращения тяги.
Правильный полный привод!
Удивительно, но факт — очень многие автовладельцы совершенно не разбираются в типах полноприводных трансмиссий. А ситуацию усугубляют автомобильные журналисты, которые сами с трудом разбираются в типах приводов и том, как они работают.
Самое серьезное заблуждение заключается в том, что многие до сих пор считают, что правильный полный привод должен быть обязательно постоянным, и категорически отвергают системы автоматически подключаемого полного привода. При этом автоматически подключаемый полный привод бывает двух типов, разделяемый по характеру работы: реактивные системы (включающиеся по факту пробуксовки ведущей оси) и превентивные (в которых передача момента на обе оси активируется по сигналу от педали газа).
Я расскажу про основные варианты полноприводных трансмиссий и покажу, что за электронно-управляемыми полноприводными трансмиссиями будущее.
Все примерно представляют как устроена трансмиссия автомобиля. Она предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колёса. В трансмиссию входит сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал и приводные валы (кардан и полуоси). Важнейшим устройством в трансмиссии является дифференциал. Он распределяет подводимый к нему крутящий момент между приводными валами (полуосями) ведущих колёс и позволяет им вращаться с разной скоростью. Для чего это нужно? При движении, в частности при поворотах, каждое колесо автомобиля движется по индивидуальной траектории. Следовательно все колёса автомобиля в поворотах вращаются с разной скоростью и проходят разные расстояния. Отсутствие дифференциала и жёсткая связь между колёсами одной оси приведёт к повышенной нагрузке на трансмиссию, неспособности автомобиля поворачивать, не говоря о таких мелочах, как износ шин.
Следовательно, для эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием любой автомобиль должен быть оснащен одним или несколькими дифференциалами. Для автомобиля с приводом на одну ось устанавливается один межколёсный дифференциал. А в случае полноприводного автомобиля необходимо уже три дифференциала. По одному на каждой оси, и одного центрального, межосевого дифференциала.
Чтобы подробнее понять принцип работы дифференциала, крайне рекомендую к просмотру документальное короткометражное кино Around the Corner снятое в 1937 году. За 70 лет в мире не смогли сделать более простое и понятное видео про работу дифференциала. Даже не обязательно знать английский язык.
Главный недостаток, а скорее особенность, работы свободного дифференциала известна всем — если на одном из ведущих колёс автомобиля будет отсутствовать сцепление (например, на льду или вывешенное на подьемнике), то автомобиль даже не сдвинется с места. Это колесо будет свободно вращаться с удвоенной скоростью, в то время как другое останется неподвижным. Таким образом, любой моноприводный автомобиль можно обездвижить если одно колёс ведущей оси потеряет сцепление с дорогой.
Если же взять полноприводный автомобиль с тремя обычными (свободными дифференциалами), то его потенциальная способность передвигаться в пространстве может быть ограничена даже если ЛЮБОЕ из четырёх колёс потеряет сцепление с дорогой. То есть, если полноприводный автомобиль с тремя свободными дифференциалами поставить всего одним колесом на ролики/лёд/вывесить в воздухе — он не сможет сдвинуться с места.
Как сделать так, чтобы автомобиль смог передвигаться в этом случае? Очень просто — необходимо заблокировать один или несколько дифференциалов. Но мы помним, что жёсткая блокировка дифференциала (а по сути такой режим приравнивается к его отсутствию) неприменима к эксплуатации автомобиля на дорогах с твёрдым покрытием ввиду повышенных нагрузок на трансмиссию и неспособности поворачивать.
Поэтому при эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием необходима изменяемая степень блокировки дифференциала (речь сейчас в основном про межосевой дифференциал) в зависимости от условий движения. А вот на бездорожье можно передвигаться хоть с полностью заблокированными всеми тремя дифференциалами.
Итак, в мире существует три основных типа решения полного привода:
Классическая полноприводная трансмиссия (в терминологии автопроизводителей обозначается как full-time) имеет три полноценных дифференциала, поэтому такой автомобиль в любых режимах движения имеет привод на все 4 колеса. Но как я уже писал выше, если хоть одно из колёс потеряет сцепление с дорогой — автомобиль потеряет способность передвигаться. Следовательно такому автомобилю обязательно нужна блокировка дифференциала (полная или частичная). Самое популярное решение, практикуемое на классических внедорожниках — механическая жесткая блокировка межосевого дифференциала с распределением момента по осям в пропорции 50:50. Это позволяет существенно повысить проходимость автомобиля, но с жестко заблокированным межосевым дифференциалом нельзя ездить по дорогам с твёрдым покрытием. Опционально внедорожные автомобили могут иметь дополнительную блокировку заднего межколёсного дифференциала.
В трансмиссии Full-time присутствует три дифференциала A, B и С. А в part-time межосевой дифференциал A отсутствует и его заменяет механизм жесткого подключения второй оси вручную.
Одновременно с этим появилось отдельное направление механически подключаемого полного привода (Part-time). У такой схемы полностью отсутствует межосевой дифференциал, а на его месте находится механизм подключения второй оси. Такая трансмиссия обычно применяется на недорогих внедорожниках и пикапах. В результате, на дорогах с твёрдым покрытием такой автомобиль может эксплуатироваться только с приводом на одну ось (обычно заднюю). А для преодоления сложных участков на бездорожье водитель вручную включает полный привод путём жесткой блокировки передней и задней оси между собой. В результате момент передаётся на обе оси, но не стоит забывать о том, что на каждой из осей продолжает оставаться свободный дифференциал. Это значит, что при диагональном вывешивании колёс, автомобиль никуда не поедет. Решить эту проблему можно только с помощью блокировки одного из межколёсных дифференциалов (в первую очередь заднего), поэтому некоторые модели внедорожников имеют самоблокирующийся дифференциал на задней оси.
И самое универсальное и популярное в настоящее время решение — автоматически подключаемый полный привод (A-AWD — Automatic all-wheel drive, часто обозначаемый просто как AWD). Конструктивно такая трансмиссия очень похожа на подключаемый полный привод (part-time), у которой отсутствует межосевой дифференциал, а для подключения второй оси используется гидравлическая или электромагнитная муфта. Степень блокировки муфты обычно управляется электроникой и существует два механизма работы: превентивный и реактивный. О них чуть ниже в подробностях.
В трансмиссии межосевой дифференциал отсутствует, из коробки передач выходит два вала, один на переднюю ось (со своим дифференциалом), другой — на заднюю, к муфте.
Важно понимать, что для максимально эффективной полноприводной трансмиссии (независимо от того, full-time это или a-awd) требуется наличие переменной блокировки межосевого дифференциала (муфты) в зависимости от дорожных условий (про межколёсные дифференциалы отдельный разговор, не в рамках этой статьи). Для этого существует несколько способов. Самые популярные из них: вязкостная муфта, шестерёнчатый самоблокирующийся дифференциал, электронное управление блокировкой.
1. Вязкостная муфта (LSD — Limited-slip differential) самый простой, но при этом малоэффективный способ блокировки. Это простейшее механическое устройство, которое передаёт вращающий момент посредством вязкой жидкости. В случае, когда скорость вращения входящего и выходящего вала муфты начинает различаться, вязкость жидкости внутри муфты начинает увеличиваться вплоть до полного затвердевания. Таким образом происходит блокировка муфты и распределение крутящего момента поровну между осями. Недостатком вязкостной муфты является слишком большая инерционность в работе, это не критично на дорогах с твёрдым покрытием, но практически исключает возможность её применения для эксплуатации на бездорожье. Также существенным недостатком является ограниченный срок службы, и как следствие к пробегу в 100 тысяч километров вязкостная муфта обычно перестаёт выполнять свои функции и межосевой дифференциал становится постоянно свободным.
Вязкостные муфты в настоящее время иногда применяют для блокировки заднего межколёсного дифференциала на внедорожниках, а также в качестве блокировки межосевого дифференциала на автомобилях Subaru с механической коробкой передач. Раньше были случаи применения вязкостной муфты для подключения второй оси в системах с автоматически подключаемым полным приводом (автомобили Toyota), но от них отказались ввиду крайне низкой эффективности.
2. К шестерёнчатым самоблокирующимся дифференциалам относится известный дифференциал Torsen. Его принцип основан на свойстве червячной или косозубой передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов на осях. Это дорогостоящий и технически сложный механический дифференциал. Применяется на очень большом количестве полноприводных автомобилей (практически все модели Audi с полным приводом) и не имеет ограничений по использованию на дорогах с твердым покрытием или на бездорожье. Из недостатков следует иметь ввиду, что при полном отсутствии сопротивления вращению на одной из осей — дифференциал остаётся в разблокированном состоянии и автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно поэтому автомобили с дифференциалом Torsen имеют серьезную «уязвимость» — при полном отсутствии сцепления на ОБОИХ колёсах одной оси автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Поэтому но новых моделях Audi в настоящее время применяется новый дифференциал на коронных шестернях с дополнительным пакетом фрикционов.
3. К электронному управлению блокировкой относятся как простые способы притормаживания буксующих колёс с помощью штатной тормозной системы, так и сложные электронные устройства управляющие степенью блокировки дифференциала в зависимости от дорожной обстановки. Их преимущество заключается в том, что вязкостная муфта и самоблокирующийся дифференциал Torsen являются полностью механическими устройствами, без возможности вмешательства электроники в их работу. А именно электроника способна моментально определять на каком из колёс автомобиля требуется крутящий момент и в каком количестве. Для этих целей используется комплекс электронных датчиков — датчики вращения на каждом колесе, датчик положения руля и педали газа, а также акселерометр, фиксирующий продольные и поперечные ускорения автомобиля.
При этом хочу заметить, что система имитации блокировки дифференциала на основе штатной тормозной системы зачастую оказывается не настолько эффективной, чем непосредственная блокировка дифференциала. Обычно имитация блокировки с помощью тормозной системы применяется вместо межколёсной блокировки и в настоящее время применяется даже на автомобилях с приводом на одну ось. Примером электронно-управляемой блокировки межосевого дифференциала может быть полноприводная трансмиссия VTD, применяемая на автомобилях Subaru с пятиступенчатой автоматической коробкой передач, или же система DCCD, применяемая на Subaru Impreza WRX STI, а также Mitsubishi Lancer Evolition с активным центральным дифференциалом ACD. Это самые совершенные полноприводные трансмиссии в мире!
Теперь перейдём к главному предмету обсуждения — трансмиссии с автоматически подключаемым полным приводом (a-awd). Технически наиболее простой и недорогой способ реализации полного привода. В том числе его преимущество заключается в возможности использования поперечной компоновки двигателя в моторном отсеке, но существуют варианты его применения и при продольном расположении двигателя (например, BMW xDrive или MB 4Matic). В такой трансмиссии одна из осей является ведущей и на неё в обычных условиях обычно приходится большая часть крутящего момента. Для автомобилей с поперечным расположением двигателя это передняя ось, с продольным — соответственно задняя.
Главный недостаток такого типа трансмиссии заключается в том, что колёса на подключаемой оси физически не могут вращаться быстрее, чем колёса «основной» оси. То есть для автомобилей, где муфта подключает заднюю ось пропорция распределения момента по осям колеблется в диапазоне от 0:100 (в пользу передней оси) до 50:50. В случае, когда «основная» ось задняя (например, система xDrive), часто номинальное соотношение момента по осям устанавливают с небольшим смещением в пользу задней оси, для улучшения поворачиваемости автомобиля (например, 40:60).
Всего существует два механизма работы автоматически подключаемого полного привода: реактивный и превентивный.
1. Реактивный алгоритм работы подразумевает блокировку муфты, отвечающей за передачу момента на вторую ось, по факту пробуксовки колёс на ведущей оси. Это усугублялось огромными задержками в подключении второй оси (в частности по этой причине не прижились вязкостные муфты в таком типе трансмиссии) и приводило к неоднозначному поведению автомобиля на дороге. Такая схема стала массово применятся на изначально переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя.
В поворотах работа реактивной муфты выглядит так: В нормальных условиях практически весь крутящий момент передаётся на переднюю ось, и автомобиль по сути является переднеприводным. Как только наступает разность вращения колёс на передней и задней оси (например, в случае сноса передней оси) межосевая муфта блокируется. Это приводит к внезапному появлению тяги на задней оси и недостаточная поворачиваемость сменяется избыточной. В результате подключения задней оси происходит стабилизация скоростей вращения передней и задней оси (муфта же заблокировалась) — муфта снова разблокируется и автомобиль сновится переднеприводным!
На бездорожье ситуация лучше не становится, по сути это обыкновенный переднеприводный автомобиль, на котором момент включения задней оси определяется пробуксовкой передних колёс. Именно по этой причине многие кроссоверы с таким типом привода на бездорожье совершенно не способны двигаться задним ходом. И на такой трансмиссии особенно хорошо ощущается момент подключения задней оси. При этом на дорогах с твёрдым покрытием автомобиль всегда остаётся переднеприводным.
В настоящее время такой алгоритм работы автоматически подключаемого полного привода используется редко, в частности это кроссоверы Hyundai/Kia (кроме новой системы DynaMax AWD), а также автомобили Honda (система Dual Pump 4WD). На практике такой полный привод совершенно бесполезен.
2. Муфта с превентивной блокировкой работает иначе. Её блокировка происходит не по факту пробуксовки колёс на «основной» оси, а заранее, в тот момент когда требуется тяга на всех колёсах (скорость вращения колёс вторична). То есть блокировка муфты происходит в тот момент, когда вы нажимаете на газ. Также учитываются такие вещи, как угол поворота руля (при сильно вывернутых колёсах степень блокировки муфты снижается, чтобы не нагружать трансмиссию).
Запомните, для подключения задней оси не требуется пробуксовка передней! Блокировка муфты автоматически подключаемого полного привода в первую очередь определяется положением педали газа. В обычных условиях на заднюю ось передаётся около 5-10% крутящего момента, но как только вы нажимаете на газ — муфта блокируется (вплоть до полной блокировки).
Серьезная ошибка, которую уже не первый год допускают автомобильные журналисты — нельзя путать алгоритмы работы автоматически подключаемого полного привода. Система автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой постоянно передаёт момент на все 4 колеса! Для неё не существует такого понятия, как «внезапное подключение задней оси».
К муфтам с превентивной блокировкой относятся Haldex 4 и 5 поколения, муфты Nissan/Renault, Subaru, система BMW xDrive, Mercedes-Benz 4Matic и многие другие. У каждой марки свои алгоритмы работы и особенности управления, это следует иметь ввиду при сравнительном анализе.
Так выглядит муфта подключения передней оси в системе BMW xDrive
Также следует особое внимание обращать на навыки управления автомобилем. Если водитель не знаком с принципами управления автомобилем на дороге и в частности с тем, как нужно проходить повороты, то с очень большой вероятностью он не сможет поставить автомобиль с системой автоматически подключаемого привода боком, в то время как у него это элементарно получится сделать на полноприводном автомобиле с тремя дифференциалами (отсюда ошибочные заключения, что только Subaru может ехать боком). Ну и конечно не стоит забывать, что количество тяги на осях регулируется педалью газа и углом поворота руля (в том числе, как я уже писал выше — при сильно вывернутых колёсах муфта полностью не заблокируется).
Схема работы муфты Haldex 5 поколения, полностью управляемая электроникой (напомню, Haldex 1,2 и 3 поколений имел в конструкции дифференциальный насос, который приводился в действие разницей во вращении входящего и выходящего вала)
Кроме этого, практически всегда такие системы дополнены электронной имитацией блокировки межколёсных дифференциалов с помощью тормозной системы. Но следует иметь ввиду, что она тоже имеет свои особенности работы. В частности она работает только в определённом диапазоне оборотов. На низких оборотах она не включается, чтобы не «задушить» двигатель, а на высоких — чтобы не сжечь колодки. Поэтому нет смысла загонять тахометр в красную зону и надеяться на помощью электроники, когда автомобиль застрял. Про применении на бездорожье системы с гидравлической муфтой имеют более высокую стойкость к перегреву, чем фрикционные электромагнитные муфты. В частности, Land Rover Freelander 2/Range Rover Evoque может быть примером автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом на основе муфты Haldex 4 поколения и очень впечатляющими способностями на бездорожье.
Что в итоге? Не нужно бояться систем автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой. Это универсальное решение как для дорожной эксплуатации, так и эпизодической эксплуатации на бездорожье средней сложности. Автомобиль с такой системой полного привода адекватно управляется на дороге, имеет нейтральную поворачиваемость и всегда остаётся полноприводным. И не верьте рассказам про «внезапное подключение задней оси».