壁虎也是虎 虎年開端聊聊quattro與奧迪

雖然如今的新車效能年年攀升,但我們對節能減排的要求也是不斷加碼,傳統的機械結構被重新分析、定義,結果就是電氣化成為時代主流。這與新能源驅動結構無關,所謂電氣化,是將現代的電控、通訊等裝置融入到機械控制中,組合出更精準、易控、節能且效能強大的系統。

例子是數不勝數的,從最早的電噴替代化油器到如今的電動助力轉向、電子水泵等等,純機械結構越來越不受待見,究其原因還是不夠靈活、聰明,難以像電控一樣做到多級甚至無級變化,以適應不同工況。

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類似情況也發生在了四驅系統上,純機械四驅的市場佔有率幾乎所剩無幾了,即便是在奧迪車型上,這個依靠機械四驅在80年代風靡賽車場的品牌。他們曾將賽用技術推廣至民用,把自家車型的效能提升了到了一個新的高度。今天,我們就來聊聊quattro。

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1980年,為了更快,奧迪給一臺轎車裝上了一套四驅系統,現在看來並無特別,但在當年卻像是異想天開一樣!於是,Quattro轎車誕生了,隨之而來的,是在其基礎上開發的Sport Quattro S1賽車,在WRC無限改裝組,這款車型一舉奪得五次冠軍,直到FIA取消該組別賽事。可以說,quattro全時四驅技術成就了奧迪,也是奧迪將quattro全時四驅技術發揚光大。

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這裡還有個隱藏知識點,小寫的單詞quattro在奧迪的含義是1983年成立的高效能部門quattro GmbH,而大寫的單詞Quattro則是車型名稱。不過,時間順序是先有的Quattro轎車,再有的quattro高效能部門。

如今回頭看,Quattro轎車與國人對奧迪品牌最初的印象是十分相符的,早在1986年,一汽和上海大眾就各自組裝了100輛奧迪100,到1988年,CKD組裝方式專案獲批,此後奧迪100在中國的國產化率不斷攀升,到1995年時已經達到驚人的82%,為國產汽車工業基礎做了不少貢獻。

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而國產版奧迪100的造型與Quattro轎車方頭方腦的樣子十分接近,簡單、平直的線條作為主基調,與中網無縫銜接的方形頭燈也頗有視覺聯絡。奧迪Quattro以奧迪80系Coupe車型為基礎打造,整車尺寸為4404×1723×1344毫米,軸距則從奧迪80的2540毫米縮短到2524毫米。

  託森引入

在四驅系統的結構方面,為了適應轎車的尺寸與佈局,奧迪做了很多開創性的技術開發,比如直接消滅了越野車上笨重的分動箱和向前軸輸送動力的傳動軸,採用“軸中軸”的方式將前後動力傳輸通道整合在了一起,利用中央差速器來平衡前後轉速差。並且還配備了中央差速鎖和後差速鎖,在複雜路況下的抓地能力得到大幅提升。

這就是奧迪體系內的第一代quattro,雖然需要手動鎖止的差速鎖操作不夠靈活,但是給卻給奧迪指清了努力的方向,運動型車+四驅可以輕鬆打造出馳騁賽場的明星。

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到了第二代quattro,革命性的改變來了,託森A型中央差速器被裝配到奧迪四驅系統內,這也是大家津津樂道的“純機械四驅”的開端,依靠軸向力自鎖功能,這套四驅系統可實現自主動力分配,響應性和可靠性都有先天優勢。自此,託森幾乎與quattro畫上了等號。

但由於無法匹配自動變速箱的問題,第三代quattro加入了電控多片離合器,但並未得到旗下車型的廣泛應用。因為隨之而來的,是託森B型中央差速器的加入。同樣是自鎖功能的應用,只不過這一次不需要多片離合器的幫助就可以匹配到自動變速箱上。

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更加強大之處在於,這一次奧迪加入了“輪邊制動系統”,當單側車輪出現打滑時,液壓控制單元可以對其主動施加制動力(與現在的電子限滑一樣),機械四輪傳動+“電控限滑”讓這套四驅系統的公路能力再一次得到大幅提升,隨後便在品牌內推廣開來,從中型到大型轎車均開始裝備。

  託森+電子控制

進入21世紀,國人對車的興趣陡然提升,全球汽車市場也在發生極速轉向,SUV車型被當做新的追捧物件,無論是普通品牌還是合資品牌,都開始著手開發自家的全新SUV車型,並逐漸建立起一條新的系列線。而對於奧迪品牌來說,Q7無疑是21世紀初最重要的一款車型。

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2003年釋出的Pikes Peake quattro Concept就是第一代Q7的原型概念車,命名的主題也是緊貼四驅系統而來的。這一次,奧迪重新選用了託森A型中央差速器,不同的是,當年的車內電氣管理能力已經得到了大幅提升,複雜的計算和精巧的判斷完全可以交給電腦了,所以這一次的主攻方向是電子穩定系統與四驅系統之間的配合。

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通常情況下,中央差速器會以40:60的比例將動力傳遞至前、後軸。當遇到特殊路況時,前輪可以根據需要分配到15%~65%的動力,後輪則可以分配到85%~35%的動力。而電子系統則負責輪間扭矩分配,當一側車輪打滑,制動力會隨之而來。

  冠狀齒輪

至此,託森與quattro的捆綁就基本走向尾聲了,在新一代的quattro全時四驅系統上,奧迪摒棄了一直沿用至今、口碑極佳、為其立下過汗馬功勞的託森中央差速器,取而代之的是一具重量更輕、扭矩分配範圍更廣的冠狀齒輪中央差速器。

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最早出現在RS5上,後來,又相繼搭載於A7、A6及全新Q7上。冠狀齒輪差速器主要由兩組多片式離合器,兩個冠狀齒輪和四個行星齒輪組成。一側與行星齒輪相齒合,另一側與多片式離合器內片剛性連線,而多片式離合器外片與差速器殼體剛性連線。

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兩個冠狀齒輪分別與前後軸連線,動力輸入軸將動力輸入至差速器殼體內的四個行星齒輪軸,四個行星齒輪軸帶動四個行星齒輪進行公轉,四個行星齒輪透過齒合的方式帶動兩個冠狀齒輪轉動,進而將動力輸送至前後軸。

冠狀齒輪的旋轉同時會帶動多片式離合器內片轉動,內片透過摩擦帶動外片轉動,外片則帶動整個差速器轉動。

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前後軸自然狀態下扭矩分配比為40:60。當兩個冠狀齒輪出現轉速差時,四個行星齒輪就會進行自轉,帶動兩個冠狀齒輪轉動,由於冠狀齒輪的特殊幾何結構,行星齒輪會迫使冠狀齒輪產生軸向力,這個軸向力便會使冠狀齒輪產生軸向位移壓緊多片式離合器,使多片式離合器產生接合力矩,改變前後軸的扭矩分配。

冠狀齒輪差速器的最大特點就是在差速的同時可以實時分配扭矩,並且完全依靠機械結構自主完成扭矩的分配(前軸15%-70%,後軸30%-85%),反應迅速,靈敏度高,可靠性強,並且重量輕。

  純電四驅

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冠狀齒輪之後,奧迪又引入了quattro ultra適時四驅技術,高效節能成了主旋律。不過,更大的革新還在後面,純電驅動方式徹底消滅了貫穿底盤的那根傳動軸,在奧迪e-tron上,兩臺電機就可以完成四驅系統的硬體佈局。

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不同的是,效能版的e-tron S還增加了後軸一個馬達,形成前1後2的結構。一般情況下,e-tron用後輪驅動,激烈駕駛或者遇上路面附著力不足才讓前電機工作,但是S版為後雙電機,不需要新增結構便能單獨控制左右車輪的動力輸出,其作用相當於差速鎖。在過彎時,單側車輪可以額外提供21N·m,無論在脫困還是賽道上,電子四驅都有作用。

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當然,省去機械部件實現相同的功能是其中的優點,事實上,電子四驅比傳統機械更有優勢。以奧迪提供的資料作為參考,傳統的四驅系統,經過感測器計算再到驅動離合器工作需要0。12秒,已經很快了,但電動四驅只需要四分之一時間,0。03秒便能投入工作。

總結:無論將以上歷史分為三段還是四段,其中都極具時代意義,也反應這過去幾十年中全球車市的巨大變遷,消費者口味的跟風轉移,奧迪能在此背景下取得今天的成績,絕不只是四驅系統的“個人”功勞,但當大家把quattro當做奧迪的代名詞時,又足以證明其四驅系統深入人心的程度,即便在傳動軸已經消失的純電車型上,奧迪也還是會在尾巴上貼個“quattro”。