AWD: полный привод для уверенной езды
AWD (All-Wheel Drive) – это система полного привода, которая обеспечивает передачу мощности на все четыре колеса автомобиля. В отличие от классического полного привода с постоянным подключением всех колес, AWD обычно использует привод на передние колеса в стандартном режиме движения, подключая задние колеса только при необходимости, например, при пробуксовке или заносе.
AWD также называют «automatic-all» или «тяга по требованию» (TOD — Torque-On-Demand). Вместо межосевого дифференциала, AWD использует межосевую муфту, которая автоматически распределяет крутящий момент между осями в зависимости от дорожных условий.
Благодаря своей эффективности и удобству, AWD стал популярным решением для современных кроссоверов, обеспечивая уверенное движение как по асфальту, так и по бездорожью.
AWD и 4WD — в чем разница
4WD — это аббревиатура от 4-wheel drive. Что в переводе означает все тот же «привод на 4 колеса», как и для AWD. Однако техническая реализация совершенно другая. Если в AWD задний мост подключается в определенных случаях с помощью муфты, то 4WD — это классический полный привод, который может быть реализован двумя схемами.
Full-time 4WD
В полноприводных системах Full-time крутящий момент всегда распределяется на все четыре колеса поровну. Такая система включает в себя три дифференциала: один межосевой (между передними и задними колесами) и два межколесных (по одному на каждую ось). В стандартной конфигурации дифференциалы работают свободно, распределяя крутящий момент равномерно.
Это делает систему Full-time идеальной для движения по скоростным дорогам. Однако, в сложных условиях, таких как гололед на одной стороне дороги или диагональное вывешивание, система может оказаться неэффективной без электронных помощников.
Классический пример Full-time 4WD — это знаменитая «Нива» от ВАЗ.
Part-time 4WD
Система Part-time является прародителем всех полноприводных систем. В этой схеме водитель сам включает и отключает переднюю ось. В более ранних версиях это делалось с помощью рычага в салоне и хабов, которые требовали ручного подключения. В современных автомобилях ручная активация заменена кнопками, а процесс управления осуществляется электрическими (иногда — пневматическими) приводами.
По своей сути, автомобиль с Part-time 4WD в базовой комплектации является заднеприводным, а водителем осуществляется переключение на полный привод в случае необходимости. Название Part-time (частичный) отражает этот принцип.
Важным отличием Part-time 4WD является отсутствие межосевого дифференциала, что обеспечивает лучшее сцепление с дорогой в условиях бездорожья. Однако, это также приводит к ухудшению характеристик на асфальте, если передняя ось не отключена.
Классический представитель Part-time 4WD — это автомобили марки УАЗ.
Дифференциалы: Распределение момента и главные заблуждения
Часто встречается ошибочное мнение о работе дифференциалов. Важно понимать, что свободный (незаблокированный) дифференциал всегда распределяет момент равномерно между своими половинами.
Ключевой момент: значение этого момента задается колесом (или осью) с худшим сцеплением с поверхностью. То есть, чем сильнее буксует колесо, тем меньше крутящий момент будет передаваться и на второе колесо.
Например, если одно колесо застряло на льду, то второе колесо также не будет двигаться. Это связано с тем, что буксующее колесо не создает сопротивления, а значит, на него передается нулевой момент. Соответственно, и на второе колесо, стоящее на твердой поверхности, также передается нулевой момент.
Помните: свободный дифференциал «ленив» и всегда предпочитает вращать то колесо (или ось), которое крутится легче.
Распространенное заблуждение: считается, что в свободном дифференциале весь момент уходит на буксующее колесо, а в заблокированном — распределяется равномерно.
На самом деле: при свободном дифференциале момент всегда одинаковый на обеих половинах, а при блокировке он распределяется в зависимости от сцепления колес/осей. Чем хуже сцепление одного колеса/оси, тем больше момента передается на «соседа».
Важно знать: при включенных блокировках всех дифференциалов, на одно колесо может передаваться до 100% крутящего момента двигателя. Именно поэтому включение блокировок может привести к поломке полуосей и карданов.
AWD привод: принцип работы и эволюция
Первые системы полного привода с автоматическим подключением использовали вязкостные или фрикционные межосевые муфты, работающие исключительно механически, без электронного управления.
Муфта полного привода представляет собой узел, соединяющий два вала, передающий крутящий момент только при значительной разнице их скорости вращения. По сути, муфта заменяет межосевой дифференциал, устанавливаясь в карданном валу.
В обычных условиях, когда машина движется равномерно, передняя и задняя части карданного вала вращаются с одинаковой скоростью. Муфта в этом случае разомкнута, и передача крутящего момента на заднюю ось не происходит.
Однако, если передняя ось начинает проскальзывать (например, на гололеде или песке), ее скорость возрастает. Разница в скорости вращения заставляет муфту замыкаться, передавая часть крутящего момента на заднюю ось.
Современные системы AWD развивают этот базовый принцип, интегрируя электронное управление. В современных системах используются различные датчики, сервоприводы, насосы и другие механизмы для более точного и быстрого контроля над распределением крутящего момента.
Преимущества электронного управления: быстродействие и эффективность.
Негативные стороны: повышенная стоимость и снижение ресурса системы.
AWD с преднатягом: Гибридный подход
Современные системы AWD используют более сложные механизмы, чем ранние модели. Хотя базовый принцип работы (подключение задней оси при пробуксовке передней) остается актуальным, практически все современные системы AWD оснащены межосевой муфтой с предварительным натягом.
Это означает, что даже в нормальных условиях муфта не полностью разомкнута. Она периодически передает небольшую часть крутящего момента на заднюю ось, в зависимости от множества факторов, таких как скорость, угол поворота, ускорение, торможение, вероятность возникновения сноса/заноса и т.д.
Предварительный натяг муфты может составлять от 5% до 15% от крутящего момента двигателя. При полном замыкании муфты, распределение момента между осями зависит от сцепления колес на каждой оси, как при блокировке межосевого дифференциала.
Электронный блок управления анализирует десятки параметров движения и определяет, когда и в каком количестве необходимо передать тягу на заднюю ось. В некоторых случаях, электроника «предсказывает» необходимость в подключении задней оси и создает предварительный натяг заранее, чтобы минимизировать задержку при активации муфты в экстренной ситуации.
Таким образом, современная AWD трансмиссия представляет собой гибрид между Full-time 4WD и классическим AWD. Формально, она остается системой Torque-On-Demand, где привод почти всегда передний, а задние колеса подключаются только в экстренных ситуациях. Однако, в ней присутствует предварительный натяг муфты, что свидетельствует о некоторых чертах Full-time 4WD.
Плюсы AWD
В современном автопроме, AWD является наиболее эффективным типом полного привода для легковых автомобилей, включая кроссоверы. Он представляет собой идеальное сочетание характеристик: возможность мгновенного переключения с переднего привода на полный, обеспечивая стабильность и управляемость.
Например, в скользком повороте или при заезде на обледенелую обочину, AWD система мгновенно перераспределяет тягу на все колеса, предотвращая потерю устойчивости.
Многие опасения относительно непредсказуемости автоматически подключаемого полного привода основаны на опыте с ранними системами AWD 20-летней давности. Первые версии межосевых муфт, не управляемых электроникой, действительно могли вести себя непредсказуемо в некоторых ситуациях. Однако, современные AWD системы исключают такие проблемы.
Помимо повышенной безопасности, AWD также значительно улучшает проходимость автомобиля в условиях бездорожья. Важно помнить, что межосевая муфта не предназначена для постоянной эксплуатации на бездорожье.
Минусы AWD
Основной недостаток AWD системы — это неправильное понимание ее предназначения. Многие водители, полагая, что AWD обеспечивает постоянный полный привод на любой поверхности, не ограничивают себя в условиях эксплуатации.
Перегрев межосевой муфты, обусловленный тяжелыми условиями работы, является частой причиной ее досрочного выхода из строя. Важно помнить, что AWD превращает легковой автомобиль в полноприводный, но не делает его внедорожником.
Разумный предел для AWD кроссовера — это несколько километров по заснеженной проселочной дороге или по размокшей после дождя деревенской колеи. Регулярное использование AWD в экстремальных условиях бездорожья приводит к быстрому износу системы.
Для современных кроссоверов и легковых автомобилей, эксплуатирующихся преимущественно на дорогах, AWD является идеальным решением. Он более «умный», чем классический Full-time 4WD, и в отличие от Part-time 4WD, пригоден для эксплуатации на ровных поверхностях и на высоких скоростях.
Более сложные и дорогие электронные версии Full-time трансмиссий (например, Quattro от Audi или 4Matic от Mercedes) превосходят AWD по своим возможностям. Однако, даже Audi в последнем поколении Quattro отказалась от классического межосевого дифференциала, перейдя на более простую и эффективную систему AWD.