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Auto史記 | 內燃最後的體面?四驅系統大盤點,哪個是你的信仰?

四驅系統,越野永恆的主題。這世上的四驅系統有N多種,你是否曾被各廠商那些聽起來就很高大上的四驅系統所迷惑?其實歸根到底,它們都是為透過性和操控性而生的,想要看清它們的本質,繼續往下看……

三菱 超選四驅

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雖然這篇文章並不是排行榜系列,但將三菱超選四驅放在第一位,各位想必不會有什麼意見吧?越野江湖中,永遠不能被忽視並常被津津樂道的當屬三菱和超選四驅。四驅方式一般包括分時、全時和適時三種,但唯有超選四驅超脫之外,在功能上集分時和全時於一身,化身為瀟灑飄逸的山貓,成就了帕傑羅的江湖傳說和曾經的達喀爾神話。

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所有四驅系統的核心都為分動器或中央差速器,後者的結構也決定了四驅效能以及可靠性,但超選四驅中央差速器的核心結構並非城市SUV普遍使用的粘性聯軸節或電控耦合器(多片離合器),而是齒輪機械分動箱。然而超選四驅系統中又確實有電控粘液耦合器(可理解為離合器的一種)的存在,它的作用又是什麼?超選四驅奧妙何在?

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上世紀九十年代初期的第二代帕傑羅開始,超選四驅Super-Select 4WD誕生,首次在V33等車型應用,並從此名震江湖。第一代超選四驅共有2H/4H/4HLc/4LLc四種駕駛模式,集分時四驅/全時四驅一體,並適合各種環境駕駛需求。

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四驅核心:中央差速器為對稱式圓錐行星齒輪差速器(也被稱為圓錐齒輪差速器、傘式對稱齒輪)。其傳動原理與汽車前後橋的開放式差速器類似,但結構不同。參考下方示意圖,由紅、黃、藍部分組成:紅色部分輸入,黃、藍同時輸出。

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1999年,帕傑羅第三代車型V73出世,除了承載式車身的變化,隨之而來的還有第二代超選四驅。第二代超選四驅SS4-Ⅱ與SS4的主要區別:最核心的中央差速器結構,由一代系統的對稱式圓錐行星齒輪差速器變為普通行星齒輪,4H模式下前後動力分配33:67;此外分動器的切換由純機械式切換變為電控。

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二代超選四驅中央差速器拆解實圖

除了超選四驅之外,在公路操控領域,三菱還有著一套成名於上世紀90年代的S-AWC超級全輪控制系統。S-AWC是上世紀90年代初三菱為了參加世界WRC世界汽車拉力錦標賽研發,搭載於Lancer Evolution。1996-1999年,三菱車隊連續四年勇奪WRC年度冠軍,一度成為當時最強悍的奔跑機器,也讓Evo之名的名字紅遍全球。

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此外,三菱歐藍德頂配車型搭載的四驅系統雖然也被稱為S-AWC,但和EVO的結構完全不同。主要區別可以理解為在以常規電控耦合器(多片離合器)為核心的中央差速器基礎上,將上面提到過能夠在後軸主動分配輪間扭矩的AYC系統移到了前軸,作為主動側滑控制系統,可以實現前輪的左右驅動力的控制。在車輛運動過程中再輔以ASC和ABS電子干預,實現良好的彎道驅動性。但後軸依舊是開放式差速器,只能透過電子干預實現限滑,沒有扭矩分配功能。

奧迪 quattro

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quattro是奧迪四驅系統的統稱,從上世紀80年代奧迪在WRC賽場大放異彩開始和隨後託森差速器的應用,quattro成為了奧迪抗衡競爭對手的強大殺器。可以說,是託森成就了quattro的盛名,同樣也是quattro讓世人認識了託森機械自鎖的強大。

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1977年大眾Iltis誕生,奧迪技術總監在芬蘭北極圈的森林中開著僅有75匹馬力的大眾Iltis,跟著一隊有200匹馬力的改良的奧迪100行進,因明顯的動力優勢,直線行駛時奧迪100將大眾Iltis被遠遠拋在了身後,但在彎道中大眾Iltis反而後來者居上。奧迪技術總監思考之後,決定將大眾Iltis的四驅系統移植到奧迪轎車當中來。正是這個決定開啟了奧迪四驅系統的開端。而這位技術總監,就是後來聲名赫赫,有著大眾汽車教父之稱的費迪南德·皮耶希。

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第一代quattro源於分時四驅系統的啟發,但體積龐大且笨重的分動箱顯然不適合轎車裝載,且分時四驅前後剛性的傳動連線不適合轎車公路使用。於是奧迪初代quattro變革性地在中央開放式差速器基礎上,設計了空心的巢狀式傳動軸,實現動力的同軸心雙向傳動,結構緊湊輕巧。同時還為中央差速器和後開放式差速器添加了差速鎖。

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從1980年到2018年,奧迪quattro四驅系統經歷了八代演變,使用了開放式中央差速器+中/後差速鎖、託森A型中央差速器、行星齒輪+電控多片離合器+ESP等多種硬體組合。第八代quattro® ultra智慧四驅系統徹底告別了機械傳動之魂,從結構形式到思維邏輯,發生了全面變化。核心的中央差速器變為電控多片式離合器,並可以主動斷開後軸動力輸入變為前驅,所以驅動方式也從傳統的全時四驅改為適時四驅。

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再看現在的奧迪四驅系統,奧迪混動和純電的e-tron系列四驅已經從傳統的quattro轉變為了e-quattro,前驅車增加後橋電機便可實現四驅,結構更加簡單的同時反應速度也更快。

寶馬 xDrive

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xDrive可以最早追溯到上世紀80年代的3系,最初的xDrive僅是以37/63前後固定動力分配出現,但隨著技術不斷髮展,寶馬的xDrive成為奠定其強大公路操控性的基礎。

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xDrive的核心是依靠電磁控制的多片離合器中央差速器。在縱置發動機後驅平臺基礎上,傳統的xDrive以後驅為主,大都採用40:60分配,理想狀態還可以實現前後0:100~100:0的大幅度動力調配。在此基礎上DSC動態穩定控制和DPC動態驅動力分配系統則是重要的電子四驅輔助,前者可透過對打滑車輪單獨施加制動,被動分配扭矩到對向車輪,後者可簡單理解為在普通開放式中央差速器基礎上,加裝了一組電控多片離合器,可對兩後輪進行主動扭矩動態分配。

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當BMW推出以橫置發動機前驅平臺打造的X1時,這套以後驅為主,操控樂趣極佳的xDrive就無法裝載了,怎麼辦?還是那套日常前驅為主的第五代瀚德系統來解決問題,和奧迪Q3的做法如出一轍。

大眾 4MOTION

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與奧迪quattro一樣,大眾的4Motion也是其四驅系統的統稱,並非某種四驅方式,而已經淡出國內視野的4xMotion,才是其越野效能最強悍的四驅系統。

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初代途銳使用的4xMotion

1988年,大眾4Motion四驅系統與瑞典瀚德合作誕生。第一代途銳搭載的4xMotion,則是在多片離合器為中央差速器基礎上,添加了主動鎖止功能,並在中央差速器前端增加低速檔齒輪,不僅能夠在主動鎖止中央差速器,2。69:1的低速擋還能帶來強大的攀爬能力,再加上後橋差速器鎖的加持,搭載4xMotion的途銳毫無疑問的成為豪華SUV中越野能力強大的存在。

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從第二代車型開始,途銳搭載的4Motion四驅系統改用奧迪Q7使用的託森中央差速器結構,僅在柴油和越野版車型上沿用4xMotion。雖然機械式的託森中央差速器從原理上更為可靠耐用,但缺少了鎖止功能、低速擋,以及後橋差速器鎖,途銳也跌落了越野強者的神壇!

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而大眾城市SUV序列車型,比如途觀/探嶽/途昂等均搭載瀚德四驅系統,這套四驅系統在不同品牌中,被賦予了各種名號,成為各自的越野法寶,在大眾的SUV譜系中,它也叫做4Motion。

賓士 4MATIC

賓士的四驅系統統稱為4MATIC,除了以三把鎖越野稱王的賓士G,旗下所有GL系列車型的四驅系統都是以多片式離合器為核心的四驅系統,只不過隨著發展,其邏輯原理和扭矩分配也有所差異,最早的4MATIC可以手動鎖止中央和後橋差速器鎖,有很高的越野效能,而最新一代4MATIC提升四驅效能的主要輔助是4ETS。

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採用縱置發動機的GLS/GLE/GLC在正常行駛時後軸一般獲得超過50%的動力(約45:55),標準車型前後軸配備的都是開放式差速器,不具備左右分配動力的功能。但當某車輪打滑時,透過對打滑車輪制動,給附著力強的車輪增添動力,這就是4ETS電子系統,在原理上等同於寶馬的DSC動態穩定控制系統。

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老款的賓士ML和GL(GLE/GLS)曾經也如老款途銳一樣具備不俗的越野效能,配備低速擋,雙速分動箱可以實現2。93倍的扭矩增幅,原理上類似於第一代大眾途銳所配備4xMotion,從而具備較強的越野效能。

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而在其緊湊車型GLA上,同奧迪Q3和寶馬X1一樣,因橫置發動機佈局,四驅輸出以前軸為主,雖然不確定是不是來自瀚德,但從結構圖看也是同樣原理,並且這套結構緊湊的4MATIC被官方定義為適時四驅,日常駕駛以前驅為主。

斯巴魯 全時四驅

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憑藉基於水平對置發動機的左右對稱全時四驅系統,斯巴魯的全時四驅可以說是城市SUV四驅系統中的獨特的存在。針對不同車型以及變速器方式,斯巴魯的四驅系統有四大分類。其原因是斯巴魯的四驅系統同變速箱一體設計,所以四驅的系統的方式根據手動、自動、CVT的不同形式而有所不同。

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以WRX STI為代表的車型採用的是DCCD式全時四驅系統,DCCD核心的前、中、後三組差速器分別為:前螺旋齒輪式限滑差速器、中間為電控多片離合器和機械雙重控制的行星齒輪組、後輪為託森限滑差速器。可以理解為機械為主,電子為輔的前中後三把鎖。

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以老款傲虎(5AT車型)為代表,搭載的是VTD-AWD式全時四驅系統,核心為以行星齒輪為主、電控液壓多片離合器限滑的中央差速器,這套系統在平常狀態下前後輪的扭矩分配為45:55。系統會感知油門踏板開合度、發動機轉速、驅動輪的旋轉差等進行調節。這套系統偏重後驅,也很容易根據駕駛者意圖進行漂移,同樣是一套公路操控為主,透過性為輔的四驅系統。

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2014款以前的手動擋森林人車型搭載的是粘性限滑全時四驅,可理解為帶被動限滑功能,前後50:50動力輸出的標準全時四驅。其原理類似於三菱一代超選四驅的4H模式,四驅核心為上圖中的10和11,變速箱輸出直通後軸的同時,透過一組對稱行星齒輪向前軸傳遞動力,行星齒輪具備差速功能,正常駕駛模式下前後50:50動力分配,但當前後轉速差過大,連結行星齒輪的(上圖11)粘性耦合器內矽油攪動過熱,會限制行星齒輪的差速功能,相當於差速鎖,實現限滑功能。

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現款森林人(CVT)、傲虎(CVT)、XV等車型普遍採用ACT-4主動扭矩分配式全時四驅系統,其結構特點是四驅傳動機構和變速器融合在一起,實現四驅(後驅)的核心是多片式離合器。這套四驅系統的核心輔助是X-MODE和VDC(車輛動態控制),X-MODE模式是進一步透過車輛動態控制系統加強對動力輸出和扭矩分配的控制系統,例如在積雪或崎嶇不平的路況下,當輪胎在斜坡上空轉並且難以脫離的情況下,重新開啟X-MODE開關,控制立即主動進行干預。

豐田

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1954年,豐田正式有了Land Cruise之名,並在隨後的數十年間,FJ系列憑藉可靠性和耐用性取得巨大成功,分時四驅也一直被沿用至今。這種沒有中央差速器,四驅模式下前後橋硬連線的結構也是傳統硬派越野車的標配。

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1990年,LC80以取代LC60系列。值得一提,在北美及歐洲地區發行的LC80首次採用了全時四驅系統,但在日本、澳大利亞等地區銷售的LC80則仍採用分時四驅系統。但當時的全時四驅中央為開放式的中央差速器,只有在低速四驅模式下才會完全鎖止。

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同年,基於LC70打造的PRADO車款出現,當時只是作為70系列的細分車款,主要是為了向更舒適的城市化靠攏,並強調公路性表現。相對圓角線條的設計語言,也讓其看上去沒有傳統70系列的生硬,但四驅結構依然是分時四驅。

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1996年的PRADO LC90車型起,PRADO才正式成為了獨立車型。並開始採用全時四驅系統,並且有扭矩放大的低速檔位,但其中央差速器依舊為類似於前後橋的開放式差速器,但可以進行手動鎖止。1998年推出的LC100系列則同時提供分時四驅及全時四驅車型。

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LC150是第四代普拉多,自2009年誕生,依舊搭載以託森為核心的全時四驅系統。但在2018年,國產後的普拉多采用了中國特供的分時四驅,曾一度被廣泛吐槽簡配,其實這主要因為在國內考核燃油平均消耗的咖啡法則重壓下,一汽豐田所作出的不得已妥協。

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2007年,LC200把豐田LC的豪華性再度提升,除了穩定可靠的以託森中央差速器為核心的全時四驅,還搭載了具備強大脫困和攀爬效能的蠕行模式。當大部分以多片離合器為核心的全時四驅不能勝任長久的越野考驗時,託森為何能夠以可靠著稱?其實託森是美國人發明,並被奧迪以quattro之名發揚光大,最早的Torsen的核心是蝸輪/蝸桿齒輪單向傳動原理,並逐漸演化為多種形式。在2000年左右,託森的專利被豐田收入囊中,並隨後在旗下控股公司捷太格特生產,成為豐田LC繼續馳騁全球的有力保障。

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豐田現款車型中,FJ Cruiser、Hilux、tundra、sequoia均採用分時四驅結構,而Fortuner、4Runner、Tacoma等則因車型的不同,兼有分時四驅和全時四驅兩種結構。

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以RAV4和漢蘭達為代表城市SUV中,其四驅核心均為城市SUV普遍採用的多片式離合器,基於橫置發動機結構,日常行駛以前驅為主,在公路行駛時具有很高的燃油經濟性。這套四驅系統被豐田稱為“動態扭矩(分配)控制系統”,核心的四驅傳動結構和普遍採用的博格華納以及瀚德類似,正常驅動前軸為主,越野脫困環境下,後輪原理上最高可分配50%動力。老款漢蘭達和榮放可以手動進行中央差速器鎖止。

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同時,現款2。0L動力的RAV4頂配車型採用“動態扭矩向量控制系統”,其核心是多了兩個電磁聯軸器,其一可以在高速平穩行駛時完全斷開後軸連線,實現100%前軸驅動的省油模式。其二在越野環境或是彎路駕駛過程中,可以實現0~100%左右後輪間扭矩的分配。新款混動車型,包括漢蘭達、榮放和陸放則採用了E-four電四驅系統。

日產

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日產的四驅越野車誕生於1951年,隨後演變成為遍佈全球的PATROL途樂。以途樂Y60/Y61、帕拉丁、納瓦拉、途達等為代表的車型搭載了最簡單直接也最可靠的分時四驅,以分動箱為核心,沒有中央差速器,2H後驅、4H四驅、4L低速四驅扭矩放大。

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2011年,全新一代Y62進入中國,但當時約120萬的高昂售價未能在國內掀起波瀾。2015年末,途樂Y62官降40萬再次捲土重來,隨後在原有5。6L V8動力的基礎上又豐富了4。0L動力,拉低價格的同時,平行進口的方式也讓途樂Y62成為豪華硬派越野車中高性價比的存在。

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這時候的Y62已經改頭換面, 搭載了一套全時四驅系統。其四驅模式有AUTO(自動)、4H、4L三種,外加沙地、公路、冰雪、岩石四種,此外還有後差速器鎖。

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AUTO(自動)模式後驅為主,多片離合器根據行駛狀態可主動調節前後扭矩分配,前輪最高不超過50%;4H模式下前後可實現50:50扭矩分配;4L模式下,扭矩可放大2。679倍。

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以奇駿、樓蘭為代表的城市SUV,則搭載了適時四驅系統,其四驅核心依舊是電控多片式離合器,但有別於瀚德四驅系統的液壓控制方式,採用電磁離合器+凸輪控制多片離合器,可實現2WD前輪驅動模式/AUTO智慧動力分配模式/LOCK模式(老款車型有)三種,在LOCK模式下,多片離合器鎖死,理論可實現前後軸50:50固定分配,但在車速超過40km/h時自動解除,LOCK模式並不適合長時間使用。

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老款奇駿搭載的四驅系統被稱為4X4-i智慧全模式四驅。因為配備了中央差速器鎖止功能和B-LSD電子制動差速鎖,輕越野效能得到了廣泛認可。

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換代的新款奇駿依舊採用了第二代4X4-i智慧全模式四驅,但似乎取消了中央差速器手動鎖止功能,結合三缸機的配置,雖然廠家將新車試駕活動放在了沙漠中繼續強調其越野能力,但老司機都知道,相比老大哥途樂或硬派越野,依舊只是城市SUV的花拳繡腿。這套四驅系統只能適合偶爾應付簡單的非鋪裝爛路。

鈴木

鈴木汽車吉姆尼因為種種原因離開中國市場不得不說是一種遺憾。1970年,吉姆尼始祖 LJ10誕生,開啟了鈴木這個以生產小型車為代表的品牌歷史。在鈴木車型的四驅系統中,有以吉姆尼和第一、二代維特拉的分時四驅車型,也有以第四代Vitara、SX4 /SX4 S-CROSS為代表的全時四驅車型。

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鈴木的分時四驅系統被稱為All Grip PRO,以吉姆尼為代表,雖然身材短小,但非承載車身,前後硬橋,低速四驅,有著硬派越野的核心內在,江湖人稱越野小王子。早先的吉姆尼輪間為開放式差速器,但新一代吉姆尼配備LSD制動牽引力控制系統,可以透過對打滑一側車輪制動實現電子限滑,據說原廠還可選配後橋差速器鎖。

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2013年,鈴木開始有了“All Grip”之名:一種“全新四輪驅動系統”率先搭載於SX4 /SX4 S-CROSS(鋒馭),也就是後來被細分的“All Grip Select”。鈴木總結這套四驅系統的核心價值是:駕駛樂趣、安心和高燃油效率。如其所說,核心是偏向於公路行駛的四驅方式。

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其實SX4在2006年開始就搭載了四驅系統,當時被稱之為“i-AWD”,只不過到長安鈴木的天語SX4被閹割了四驅版,所以並不被國內熟知。作為基於橫置發動機前驅平臺的打造的四驅系統,核心為多片離合器,原理上就是以前提過的瀚德四驅,正常行駛時95%以上動力作用於前驅,只有當前輪出現打滑時,中央多片離合器才會壓緊將動力輸出到後驅,理想狀態最多可實現50/50前後分配(LOCK模式下),海外版的SX4共有4WD、2WD和LOCK三種模式。

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其實,以IGNIS 、SWIFT為代表的小型車輛也同樣有四驅車型,這套適時四驅的核心是核心是粘性聯軸節,是一套基於前輪驅動的標準適時四驅系統,國內所熟知的代表車型是老款的CRV。前後橋之間由粘性聯軸節連結(位於後橋差速器前部),粘性聯軸器中充滿了高粘度的矽油。日常駕駛依靠前輪驅動,當前輪出現打滑空轉,前後車輪出現較大的轉速差,耦合器中葉片旋轉產生的剪下效應會加熱矽油並使其膨脹,產生的粘性阻力和壓力使多片離合器接合,從而將扭矩傳遞給後輪。

國產SUV用什麼四驅系統

近年來搭載四驅系統的國產SUV也越來越多,比如吉利、長安、哈弗等品牌大都採用的是博格華納的新一代NexTrac四驅系統,前文提到的第五代瀚德也屬博格華納旗下。

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這套NexTrac四驅系統原理與瀚德類似,是基於橫置發動機前驅平臺使用的適時四驅系統,中央差速器為電控多片離合器,前後橋都為開放式差速器。優點是結構簡單且省油,缺點是後輪獲得的動力有限,且不太擅長越野。但可分兩驅,自動,和LOCK模式,尤其在LOCK模式下原理上可實現前後50:50分配,提升車輛脫困能力。

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而定位國產高階越野的哈弗H9採用博格華納TOD雙速四驅系統,以溼式電控多片離合器為核心,相比第五代瀚德和NexTrac四驅系統不僅多了4L低速放大擋位,在全地形駕駛模式管理下,全輪驅動控制方面也更加主動,是一款兼顧城市省油和越野效能的智慧四驅,其結構原理類似於大眾的4xMotion。但加裝了前後差速器鎖的H9無疑更加強大。

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以坦克300、BJ40刀鋒英雄為代表的國產硬派擔當,則採用了更加硬派的分時四驅系統,四驅系統+前後電控鎖配合低速四驅下的扭矩放大,可以實現最強越野能力。

總結

不要被高大上的名字和華麗的包裝所迷惑,當4xMotion變為4Motion,quattro也不是當年的quattro,為了搶蛋糕BMW也可以玩兒前驅;而隨著電動車的普及,四驅系統變得更加趨同,前驅電動車只需在後橋增加電機便可以變身四驅車。總之,一切都是為了最大化的商業利益。掀開底盤看四驅,它們的四驅系統很可能都是親兄弟。

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