Gearhead 101: Jak funguje nepřetržitý pohon 4WD a pohon všech kol
Vítejte zpět naHlava převodovky 101— série o základech toho, jak auta fungují pro automobilové nováčky.
Minule jsme se podrobně věnovali tomu, jak funguje 4WD na částečný úvazeka proč je výhodné mít všechna čtyři kola poháněná auto v situacích s nízkou trakcí. Dnes se zabýváme 4WD na plný úvazek a také pohonem všech kol (aka AWD).
V naší poslední epizodě jsme se zabývali čtyřdobými motory, což je typ motoru, který se nachází ve většině osobních vozidel. Dnes budeme mluvit o něčem trochu jiném: dvoudobých motorech. Dvoudobé motory jsou mnohem méně běžné než čtyřdobé motory, ale v některých aplikacích se stále používají. Například mnoho sekaček a dalších malých motorů používá dvoutaktní motory. Dvoudobé motory jsou velmi podobné čtyřdobým motorům, ale existuje několik klíčových rozdílů. možná nejpozoruhodnějším rozdílem je, že dvoudobé motory mají mnohem kratší zdvih. U čtyřdobého motoru je výkonový zdvih druhým zdvihem cyklu; u dvoudobého motoru je to první zdvih. Dalším rozdílem je, že dvoudobé motory nemají ventily. Místo toho používají otvory ve stěnách válce k přivedení vzduchu a paliva do válce a výfuku z něj. To znamená, že dvoudobé motory bývají jednodušší a lehčí než čtyřdobé motory. Použití dvoudobého motoru má však určité nevýhody. Jedním z nich je, že mají tendenci být méně úsporné než čtyřdobé motory. Produkují také více emisí a jsou hlučnější než čtyřtakty. Přesto mají dvoutakty ve světě spalovacích motorů stále své místo.
V obou systémech pohonu pohánějí auto neustále všechna čtyři kola, a jak uvidíme, dosahují tohoto výkonu pomocí podobného uspořádání hnacího ústrojí. Existují však také určité rozdíly mezi 4WD a AWD na plný úvazek, které vysvětlíme níže.
Začněme!
Výhody a nevýhody 4WD a AWD na plný úvazek
Jak jsme podrobně diskutovali v našem příspěvku o 4WD, jednou z jeho výhod oproti 2WD je to, že mít čtyři kola neustále se pohybující výrazně zvyšuje trakci v situacích s nízkou trakcí, jako je sníh, bláto a uvolněná špína. Pokud, řekněme, vaše zadní kola narazí na oblast s nízkou trakcí na jízdním povrchu, vaše přední kola mohou být na oblasti s vysokou trakcí. Díky tomu, že dostávají energii, mohou pomoci udržet vaše vozidlo v pohybu, než aby se vaše zadní kola jen protáčela, zatímco vaše auto zůstane stát.
Minulý týden jsme mluvili o rozdílu mezi benzínovými a naftovými motory a dnes budeme mluvit o něčem trochu zajímavějším: Turbodmychadlo. Turbodmychadlo je zařízení, které se používá ke zvýšení výkonu motoru stlačováním vzduchu, který vstupuje do motoru. To umožňuje motoru spálit více paliva, což zase vytváří větší výkon. Turbodmychadla se nejčastěji vyskytují u dieselových motorů, ale lze je použít i u zážehových motorů. Přeplňované motory jsou obvykle výkonnější než motory bez přeplňování, ale mohou být také obtížněji ovladatelné. Je to proto, že extra výkon z turbodmychadla může způsobit zhasnutí motoru, pokud není správně poháněn. Jakmile si však na jízdu s přeplňovaným motorem zvyknete, může s nimi být velká zábava. Děkujeme, že jste se k nám připojili u další epizody Gearhead 101!
Vše v pořádku, ale proč byste chtěli, aby všechna čtyři kola dostávala sílu z motoru i podnormálníjízdní podmínky? Proč chceš mít 4WD?plný úvazek, místo toho, abyste jej zapnuli v případě potřeby?
Minule jsme probrali základy motoru, prošli jsme tím, jak přijímá vzduch a palivo a jak používá písty k otáčení klikového hřídele, který pak otáčí koly. Tento týden si budeme povídat o tom, jak motor vlastně zapaluje směs vzduchu a paliva, aby vzniklo spalování, které pohání auto. Klíčovou součástí je zde zapalovací svíčka, která je zodpovědná za vytvoření jiskry, která zapálí směs. Zapalovací svíčka je připojena k cívce drátu, která je zase připojena k baterii. Když je cívka napájena baterií, vytváří magnetické pole, které způsobuje, že drátem protéká proud. Tento proud pak protéká zapalovací svíčkou a způsobí přeskočení jiskry přes mezeru mezi elektrodou a zemí. Tato jiskra pak zapálí směs vzduchu a paliva a voila - máte spalování!
Hlavním důvodem je lepší manipulace. Pohyb všech čtyř kol vozu umožňuje lépe projíždět zatáčky a poskytuje lepší směrovou stabilitu, když se vůz pohybuje v ustáleném stavu. Zlepšená ovladatelnost za normálních jízdních podmínek vede k bezpečnější jízdě. Lepší ovladatelnost je jedním z důvodů, proč vidíte pohon AWD u sportovních vozů a luxusních sedanů.
Dalším důvodem je pohodlí. Řekněme, že jedete po silnici, která má části ledu a sněhu, ale je většinou suchá. Namísto toho, abyste museli zapínat a vypínat svůj 4WD na částečný úvazek, když narazíte a opustíte tato kluzká místa, se čtyřmi koly neustále v chodu, nemusíte na to myslet. Prostě jezdíš.
V naší poslední lekci jsme se podívali na motor a na to, jak produkuje výkon, který roztáčí vaše kola. Dnes si povíme, jak se ta síla přenáší na ta kola. Výkon z motoru se na kola přenáší soustavou ozubených kol, která jsou uložena v převodovce. Převodovka je zodpovědná za přenos výkonu z motoru na kola a zároveň umožňuje motoru pracovat při jeho nejúčinnějších otáčkách. Převodové stupně v převodovce spolupracují a poskytují různé úrovně výkonu v závislosti na tom, zda zrychlujete nebo jedete. Převodovka je důležitou součástí každého auta a je důležité zajistit, aby byla v dobrém provozním stavu. Oprava problémů s přenosem může být drahá, takže je nejlepší se jim pokud možno vyhnout. Pokud máte potíže s převodovkou svého auta, vezměte ji k mechanikovi a nechte ho, aby se na to podíval.
Velkou nevýhodou 4WD a AWD na plný úvazek je, že spotřebují mnohem více paliva než 4WD na částečný úvazek, protože motor musí neustále přenášet výkon na všechna čtyři kola.
Jak fungují 4WD a AWD na plný úvazek
Takže 4WD a AWD na plný úvazek mají všechna čtyři kola v pohybu vozu po celou dobu. To však vyvolává otázku: Jak to tyto systémy pohonu dokážou, aniž by při jízdě na vysoce přilnavých jízdních površích zvedly auto?
Minule jsme se ponořili do světa motoru a vysvětlili, jak všechny ty písty a klikové hřídele uvádějí směs paliva a vzduchu do pohybu. Tento týden se podíváme na druhý konec této rovnice: jak vaše auto přemění tento pohyb na výkon. Konkrétněji se budeme bavit o převodovkách a hnacích ústrojích. Připravte se na broušení ozubených kol! Převodovka je převodovka, která obsahuje sadu převodů, která pomáhá měnit rychlost a točivý moment vozidla. Nejběžnějším typem převodovky je automatická převodovka, která ke své práci využívá složitý systém tlakových ventilů hydraulické kapaliny, spojek a pásů. Hnací ústrojí je to, co přenáší výkon z motoru na kola. Skládá se z převodovky, diferenciálu (více za minutu), hnacího hřídele a náprav. U vozu s pohonem zadních kol proudí výkon od motoru přes převodovku přes hnací hřídel k diferenciálu k nápravám a nakonec ke kolům. V autě s pohonem předních kol přechází od motoru k převodovce k diferenciálu (obvykle zabudovanému v transaxle) k nápravám/kolům bez hnacího hřídele mezi nimi. Vozy s pohonem všech kol mají oba systémy; jen tam přidávají další sadu kol pro dobrou míru. Diferenciály jsou nezbytné, protože zatímco váš motor se může otáčet tisíci otáčkami za minutu (RPM), vaše kola se točí pouze jednou nebo dvakrát za sekundu; proto je nutné určité snížení rychlosti. Konečný převodový poměr je to, co udržuje váš vůz v pohybu bezpečnými rychlostmi a zároveň poskytuje dostatek točivého momentu (nebo tažné síly) pro zrychlení. A nižší
Jak jsme diskutovali včlánek o 4WD na částečný úvazek, když zapnete 4WD, rozdělovací převodovka uzamkne přední a zadní hnací hřídel dohromady. Posílají stejné množství výkonu, neboli RPM, do předního a zadního diferenciálu. Při zatáčení na suché vozovce jsou přední kola nucena díky dobré trakci a geometrii se otáčet rychleji než zadní kola. Ale protože přední hnací hřídel jede stejnou rychlostí jako zadní hnací hřídel, vzniká velké množství napětí, které může nakonec vést k tomu, co se nazývá zablokování nebo navinutí hnacího ústrojí. To může vážně poškodit váš vůz.
Minulý týden jsme mluvili o motoru, srdci auta. Tento týden se budeme bavit o převodovce, která přenáší výkon z motoru na kola. Převodovka je složitý stroj a je důležité pochopit, jak funguje, aby vaše auto fungovalo hladce. Existují dva typy převodovek: manuální a automatické. Manuální převodovky ovládá řidič, zatímco automatické převodovky řídí počítač vozu. Oba typy převodovek mají svá pro a proti, proto je důležité vybrat tu správnou pro váš styl jízdy. Automatické převodovky jsou obecně dražší než manuální převodovky, ale také se snáze používají. Automatické převodovky také bývají spolehlivější než manuální převodovky, což je důležité zvážit, pokud si plánujete auto ponechat po dlouhou dobu. Pokud si nejste jisti, který typ převodovky je pro vás ten pravý, promluvte si se svým mechanikem nebo prodejcem. Mohou vám pomoci rozhodnout se na základě vašich řidičských návyků a rozpočtu.
Jak se tedy tomuto problému vyhnout 4WD a AWD na plný úvazek?
Přidáním třetího diferenciálu uprostřed hnacího ústrojí.
Stejně jako u vozidel s pohonem 4WD na částečný úvazek mají pohon 4WD a AWD na plný úvazek přední i zadní diferenciál na přední i zadní nápravě, který umožňuje levému a pravému kolu pohybovat se při zatáčení různými rychlostmi. Tím se zabrání přeskočení kola, ke kterému by došlo při pohybu všech čtyř kol.
V naší minulé lekci jsme mluvili o motoru a o tom, jak vytváří sílu pro otáčení kol. V této lekci si povíme, jak se tato síla dostává na kola. Většina automobilů má systém, kterému se říká „třecí pohon“. To znamená, že v motoru jsou dva hřídele – klikový a vačkový – a jsou propojeny ozubenými koly. Klikový hřídel je spojen s koly řemenem nebo řetězem a vačkový hřídel je spojen s klikovým hřídelem ozubenými koly. Řemeny a řetězy v systému třecího pohonu mohou prokluzovat, pokud se příliš zahřejí, takže mnoho výkonných vozů má to, čemu se říká „diferenciál s omezeným prokluzem“. Jedná se o diferenciál, který má v sobě spojkové lamely, které zabraňují jeho prokluzování. Tak se síla dostane z motoru na kola. V naší další lekci si povíme, jak systém odpružení zabraňuje tomu, aby vaše auto poskakovalo po silnici jako pogo stick.
Aby se zabránilo zadrhávání hnacího ústrojí, ke kterému by mohlo dojít v důsledku rozdílných rychlostí, kterými musí přední a zadní kola jet při zatáčení, je mezi přední a zadní hnací hřídel umístěn středový diferenciál. To umožňuje předním a zadním hnacím hřídelům posílat výkon na přední i zadní kola, ale při zatáčení jim umožňuje pohybovat se různými rychlostmi. Problém vázání hnacího ústrojí vyřešen.
Středový diferenciál je tedy tím, co umožňuje nepřetržitým pohonům 4WD a AWD posílat výkon na všechna čtyři kola současně a neustále.
Jaký je tedy rozdíl mezi 4WD a AWD na plný úvazek?
Co dělá full-time 4WD ne AWD: Uzávěrka středového diferenciálu
Většinu času funguje 4WD na plný úvazek téměř stejně jako AWD: středový diferenciál neustále posílá výkon motoru na přední i zadní kola. Středový diferenciál umožňuje, aby se přední a zadní hnací hřídele pohybovaly různými rychlostmi, což vozidlu umožňuje normální provoz, i když zatáčí na normálním jízdním povrchu.
Ale tím, že se kola mohou pohybovat různými rychlostmi, obětujete určitou trakci, zejména v podmínkách s nízkou trakcí, jako je bláto, sníh a špína. To je zejména případ, kdy je středový diferenciál otevřený. Odvolat znáš předchozí článekže tok výkonu otevřených diferenciálů sleduje cestu nejmenšího odporu. V nastavení nízké trakce to není žádný bueno. Zde je důvod.
Řekněme, že jste ve vozidle s pohonem 4WD nebo AWD s otevřeným středovým diferenciálem. Jedete po příjezdové cestě a přední kola narazí na zledovatělý sníh. Myslíte si: „Mám AWD! Tohle by neměl být problém.' Ale je to tak. Tato přední kola mají nejmenší trakci, a proto představují cestu nejmenšího odporu. Středový diferenciál tedy přenese veškerou sílu na přední kola, což způsobí, že se budou protáčet na místě, zatímco vaše zadní kola jen sedí na suché vozovce a vůbec se nehýbou. Abyste se dostali na příjezdovou cestu, bylo by hezké, kdyby tato zadní kola dostávala nějaký výkon.
K vyřešení tohoto problému používá většina vozidel s pohonem všech kol a AWD na plný úvazek středový diferenciál s omezeným prokluzem (LSD) nebo Torsen. Tyto typy diferenciálů vám poskytují výhodu diferenciálů s otevřeným středem – umožňují, aby se přední a zadní kola pohybovaly různými rychlostmi při zatáčení na suché vozovce – ale když jedna sada kol narazí na kluzkou část, místo toho, aby posílala veškerou sílu na ty kola, ještě to bude posílat nějaký výkon na ty na suché vozovce.
Takže v našem scénáři zasněžené příjezdové cesty by vozidlo na plný úvazek 4WD nebo AWD se středovým LSD posílalo část výkonu motoru na zadní kola, která mají trakci, namísto veškerého výkonu pouze na přední kola, která nemají trakci, což vám umožní dostat své auto na příjezdovou cestu.
Diferenciály s omezeným prokluzem rozhodně zlepšují trakci ve srovnání s otevřenými diferenciály. Pro většinu scénářů 4WD jsou LSD vše, co potřebujete pro adekvátní trakci. Ale LSD stále neposkytujíoptimálnítrakce, protože většina výkonu jde stále na kola s menší trakcí. Stále existuje možnost prokluzu kola.
Zde se 4WD na plný úvazek odděluje od AWD. Vozidla s pohonem všech kol na plný úvazek mají středový diferenciál s uzávěrkou, který je zabudován do rozdělovací převodovky. Když jej řidič zapojí, středový diferenciál uzamkne přední a zadní hnací hřídele k sobě, takže se otáčejí stejnou rychlostí, čímž přenáší stejné množství točivého momentu na zadní a přední kola. Vozidlo s pohonem všech kol na plný úvazek s uzamčeným středovým diferenciálem se v zásadě chová jako vozidlo s pohonem čtyř kol na částečný úvazek, když je zapnutý pohon všech kol.
V našem scénáři zasněžené příjezdové cesty bude vozidlo s trvalým pohonem 4WD s uzamčeným středovým diferenciálem posílat stejné množství výkonu na přední i zadní kola. Místo toho, aby se zadní kola nepohybovala vůbec (jako u otevřeného středového diferenciálu), nebo jen trochu (jako u středového LSD), zadní kola se budou pohybovat v dobrém klipu, což vám umožní dostat vaše vozidlo bezpečně nahoru. příjezdová cesta.
Některá vozidla s trvalým pohonem 4WD zvyšují trakční schopnosti při nastavení nízké trakce tím, že mají možnost uzamknout zadní diferenciál nebo dokonce přední i zadní diferenciál, čímž se z vozidla staneskutečný4×4.
Mnoho vozidel s pohonem všech kol na plný úvazek má také možnost přeřadit na rychlostní stupeň Lo, což vám umožní dodat více výkonu na vaše kola při nižších rychlostech.
Stejně jako byste nechtěli, aby se přední i zadní hnací hřídele pohybovaly stejnou rychlostí u vozidla s pohonem 4WD na částečný úvazek na běžných jízdních površích, nechcete, aby se pohybovaly stejnou rychlostí u vozidla s pohonem 4WD na plný úvazek. vozidlo na normálním jízdním povrchu. Když budete na vysoce přilnavých površích, budete chtít odpojit uzamčený středový diferenciál.
Vozidla s pohonem všech kol nemají možnost uzávěrky středového diferenciálu, takže neposkytují tolik trakce na kluzkých scénářích jako vozidla s pohonem 4WD. Zatímco AWD může pomoci zlepšit ovladatelnost na normálních jízdních površích a může zlepšit trakci na deštivých silnicích a trochu na zasněžených silnicích, nechtěli byste vzít vozidlo AWD do terénu. K tomu slouží spolehlivý 4WD.
No, tady to je. Základy fungování 4WD a AWD na plný úvazek. Tím jsme do značné míry pokryli hnací ústrojí na autě. Další v našemGearhead řady 101: převodovka.