Полный привод: постоянный и подключаемый, как устроен и в чём разница

4WD — что такое полный привод на машине

Автомобили бывают разные. Одни были созданы исключительно для движения по дорогам с твердыми покрытием. Другие – для преодоления более сложных ландшафтов. Не случайно, в инструкции по эксплуатации обычных легковых автомобилей указан их класс – дорожный. С автомобилями, имеющими полный привод все гораздо сложнее.

Для обозначения привода, была принято обозначение колесной формулы следующим образом. Например, колесная формула 4Х4 обозначает количество ведущих колес к их общему количеству. Ведущими называют колеса, на которые подается крутящий момент от двигателя. Также полноприводные машины обозначают 4WD, что буквально означает привод на четыре колеса.

Разумеется, трансмиссия 4WD машины конструктивно куда более сложная, чем автомобиля, имеющего передний или задний привод. Казалось бы, сделать внедорожный автомобиль 4WD довольно просто. Но, это не так.

Чтобы распределить крутящий момент от коробки передач к ведущим мостам, необходим еще один агрегат – раздаточная коробка. С ее помощью крутящий момент распределяется на все ведущие оси. Распределение крутящего момента – ключевая функция полноприводной трансмиссии. Вместе с тем, все автомобили с полным приводом 4WD, конструктивно отличаются друг от друга. наиболее часто встречаются автомобили как с постоянным полным приводом (Full time), так и с подключаемым (Part time). Поговорим о них более подробно.

Как работает

Типичный сценарий работы All-wheel drive таков. Представьте, что вы едете по нормальной дороге, пусть даже с кочками и лужами, но всё же далёкой от состояния бездорожья. Понятное дело, что в таких условиях полный привод ни к чему, потому что это вызывает повышенный расход топлива. Вполне достаточно привода на передние колёса — это и экономично, и обеспечивает хорошую управляемость.

Совсем другое дело, когда вы съезжаете на грунтовую дорогу, особенно если недавно прошёл дождь, и грунт превратился в грязь. На двух ведущих колёсах можно основательно «засесть» в какой-нибудь яме или луже. Поэтому бортовой компьютер AWD автоматически подключает задние колёса, перебрасывая на них часть мощности двигателя. Автомобиль становится полноприводным. Но и здесь есть некоторые отличия от традиционных полноприводных машин.

Традиционная технология полного привода — 4WD, как правило, распределяет мощность между осями и колёсами поровну. В случае с AWD почти всегда большую часть получает передняя ось, на неё приходится от 60 до 90 процентов мощности и крутящего момента двигателя. Лишь некоторые производители вроде Audi и Subaru предусматривают привычное равное (50/50) распределение между осями.

Ещё одно отличие от 4WD — отсутствие пониженных передач и возможности блокировок дифференциалов. Многим любителям бездорожья такое отсутствие «взрослых» опций не нравится, и их негодование вполне обосновано. Ведь пониженная передача значительно повышает мощность, которая подаётся на колёса, а блокировки дифференциалов исключают проскальзывание колёс. Без этих функций штурмовать серьёзное бездорожье довольно безрассудно.

Съезжая с асфальтированной дороги на автомобиле с AWD, помните, что успех поездки зависит, главным образом, не от вашего водительского мастерства, а от качества программы бортового компьютера. Некоторые производители привносят в All-wheel drive элементы традиционного 4WD, предусматривая ручное управление, но это редкость. В общем, AWD прекрасно подходит для езды по лёгкому бездорожью, но не по глухим глубоким топям.

Виды полного привода: 4WD и AWD

Итак, можно выделить Full-time4WD, Part-time 4WD и AWD. В свою очередь, чтобы было понятно, какие особенности имеет AWD, что это такое и как работает, нужно рассмотреть данное решение в сравнении с другими похожими схемами реализации.

Первое, маркировка на автомобилях 4WD (Full-time 4WD и Part-time 4WD) и AWD — это тип полного привода (Four-wheel-drive и All-wheel-drive). Более того, система полного привода сегодня встречается не только на кроссоверах и внедорожниках, но и на легковых авто.

Каждая из этих систем имеет свои плюсы, при этом во всех случаях главное преимущество — улучшенная управляемость автомобиля при движении по скользкому дорожному покрытию и по бездорожью. Но также есть и свои минусы – большой расход топлива, усложненная конструкция трансмиссии, большие нагрузки на ходовую часть, дорогостоящее ТО и т.д.

Если рассматривать, что такое 4WD, то 4WD привод на машине, в большинстве случаев, дает возможность водителю самостоятельно выбрать, как распределить мощность между всеми колесами. Во многих автомобилях  есть возможность отключение передачи крутящего момента на одну ось,  как правило – это отключение переднего моста.

Виды 4WD приводов:

• привод Part-time 4WD — надежная и простая система, которая посредством раздаточной коробки, в зависимости от дорожных условий, предоставляет возможность выбора типа привода авто (состоит из 2WD, 4WD High, 4WD Low (пониженная). Используется на многих внедорожниках (Jeep Wrangler, Nissan Xterra, Toyota 4Runner или FJ Cruiser) и пикапах. При этом 4WD нельзя использовать при движении с высокой скоростью по сухому асфальту (обычно используется 2WD);
• привод Full-time 4WD — система используется всегда, то есть без поправки на разные дорожные условия. Система идеальна для поездок по скользким, сыпучим поверхностям. Ставится на внедорожники и кроссоверы, псевдо-спортивные легковые автомобили (улучшение динамики разгона), при этом должна быть снабжена дополнительными блокировками.
• что касается привода АВД, система АВД привода (4х4) All-Wheel Drive – тип полного привода, передающий крутящий момент на передние колеса, и только в том случае, когда  какое- либо колесо начинает проскальзывать, подключает полный привод (момент передается на задние колеса). В случае недостаточной тяги автомобиля при подключении заднего привода, распределение крутящего момента составляет 40% на заднюю ось и 60% на переднюю ось. Но есть исключения из правил, например, в автомобилях Ауди и Субару  система распределения тяги 50:50. Режим привода в зависимости от дорожной ситуации выбирает бортовой компьютер.

Следует отметить, что  автопроизводители сегодня все реже и реже используют полный привод с возможностью переключения и распределения крутящего момента, поскольку такой привод имеет большую себестоимость.

Раздаточная коробка стала редко применяться на транспортных средствах, на смену ей пришла автоматизированная электроника, которая и следит за вращением колес, контролируя максимальную эффективность работы трансмиссии автомобиля.

При этом в таких автомобилях осталась  возможность регулировки режима работы, водитель может  включить пониженную передачу крутящего момента (повышенные обороты двигателя при низкой скорости автомобиля).

Как видно, если рассматривать AWD и 4WD, в чем отличие данных систем, какие они имеют особенности, можно сделать вывод, что каждое решение имеет ряд достоинств и недостатков. Но, несмотря на некоторые технические нюансы, обе схемы относятся к системе полного привода.

Основные отличия систем состоят в том, что:

• автомобили, оснащенные приводом AWD, по сравнению с автомобилями, оснащенными приводом 4WD, имеют несколько меньшую тягу;
• в автомобилях с AWD, по сравнению с 4WD, не хватает возможности включения пониженной передачи для распределения крутящего момента:
• полноприводный автомобиль с системой 4WD можно использовать в горной местности или в сложных дорожных условиях (песок, снег и др.), полноприводный автомобиль с системой AWD можно использовать при езде по легкому бездорожью;
  

Part-time 4WD: жёстко подключаемый полный привод

«Парт-тайм» — наиболее простая и кондовая система принудительно подключаемого полного привода, традиционная для внедорожников со времён военного Jeep Willys. Из-за своей утилитарности на современных машинах она встречается всё реже. Исключение — Suzuki Jimny, который даже в новом поколении 2019 года остаётся с тем же жёстким 4WD, что и все предыдущие «Джимники». Также part-time используют все УАЗы (включая «Патриот»), Toyota Land Cruiser 70 («Охотник»), Fortuner и FJ Cruiser; Jeep Wrangler и многие пикапы: Toyota Hilux, Tacoma и Tundra; Nissan Navara и NP300, Mazda BT-50. Чаще «парт-тайм» встречается на старых моделях: Suzuki Escudo/Grand Vitara (до 2005 г.), Nissan Safari/Patrol (до 2010 г.) и других.

Схему part-time называют жёсткой, поскольку при включении 4WD передняя и задняя оси машины связаны напрямую, без дифференциала. О конструкции дифференциала и его роли в автомобиле лучшее видео сняли в General Motors ещё в 1937 году. Оно настолько наглядно, что не требует перевода. Насладитесь довоенным отсутствием компьютерной графики:

Дифференциал позволяет колёсам ведущей оси вращаться с разной скоростью, что нужно при поворотах. Если автомобиль полноприводный и ведущих осей две, то между ними также необходим дифференциал. Как уже говорилось, в жёсткой схеме part-time межосевого дифференциала нет, что накладывает на такой полный привод ограничения: его нельзя использовать на асфальте. «Парт-тайм» создан для временного подключения: на грунте, в грязи, в песке, в снегу, на льду — везде, где колёса могут немного проскальзывать при повороте, компенсируя отсутствие дифференциала. При возвращении на чистый асфальт полный привод необходимо отключить. Кстати, не все владельцы тех же «Джимников» об этом знают, катаясь всю зиму с включенным 4WD. Последствия: повышенный износ резины и нагрузка на узлы трансмиссии, а также плохая управляемость — машина не хочет толком входить в повороты. Но и езда на заднем приводе зимой чревата заносами, ведь скользкий участок может возникнуть неожиданно. Поэтому схема part-time не слишком удобна в городских условиях и на высоких скоростях.

Автоматическая (Automatic 4WD)

Это автоматический аналог предыдущей трансмиссии. Ее активация осуществляется электроникой. В конструкции агрегата используется вискомуфта, связанная с электроникой авто.

Когда машина попадает на нестабильное дорожное покрытие, одно или оба ведущие колеса начинают буксовать. Автоматика реагирует на неравномерное вращение ведущего моста, и активирует второстепенную ось.

Такая трансмиссия показала достаточную эффективность в грязи, снегу или песке. Однако у данной модификации есть существенный недостаток: без пробуксовки ведущего колеса блок управления не будет подключать систему.

Еще один минус – частый перегрев вискомуфты. По этой причине приводом нельзя пользоваться на бездорожье в течение длительного времени. В некоторых моделях авто имеется блокировка с помощью кнопки.

Постоянный полный привод (Full-time 4WD)

Этот тип трансмиссии отличается от предыдущих тем, что обе оси имеют постоянный зацеп. Чтобы снизить нагрузку на раздаточную коробку и улучшить стабильность машины на ровном асфальте, в конструкции применяется межосевой дифференциал. Этот элемент компенсирует разницу вращения разных колес.

Чтобы обеспечить увеличенную проходимость транспорта, он имеет кнопки блокировок дифференциалов. На бездорожье водитель может заблокировать межколесный дифференциал (об этом механизме рассказывается здесь ), а также компенсатор между осями. Эта опция активируется либо в автоматическом режиме, либо в ручном.

Этим типом полного привода оснащается большинство современных автомобилей. У них хороший показатель проходимости, а также они не так подвержены заносам. Если авто оснащено ручной блокировкой, то обязательно ее активировать перед преодолением грязи и подобных участков дороги. Дополнительно о том, что такое блокировка дифференциала, рассказано отдельно .

Многорежимный полный привод (Selectable 4WD)

Даная модификация вобрала в себе достоинства всех предыдущих разновидностей. В ней устранены недочеты как автоматического, так и ручного механизма блокировки дифференциала, а также она позволяет водителю подготовить машину к поездке по конкретному покрытию. Для этого на селекторе коробки достаточно выбрать соответствующий режим, и электроника сделает все самостоятельно.

Единственное, что может остановить автомобилиста перед покупкой машины с таким типом полного привода, это ее высокая стоимость. Причем в данном случае нужно играть на опережение: помимо стоимости самой системы, нужно учесть, что ее нужно также обслуживать.

Селективный (отключаемый) полный привод

Объединить плюсы part-time и full-time смог селективный полный привод. Самый известный из них — Super Select от Mitsubishi (Pajero, Pajero Sport, Delica), хотя подобных систем было много: Multi-Mode у Toyota (Hilux Surf, 4Runner, Sequoia), All-mode 4WD у Nissan (Pathfinder), SelecTrac у Jeep (Grand Cherokee) и другие. Не «Супер-Селектом» единым!

Селективный полный привод представляет собой отключаемый full-time. Автомобиль может ездить на заднем приводе для экономии топлива и улучшения динамики (как на part-time), а при необходимости водитель подключает «передок», причём без ограничений: межосевой дифференциал здесь есть, так что на полном приводе можно ездить по любым покрытиям и на любых скоростях. Конечно, есть и жёсткая блокировка центрального дифференциала, ведь селективные системы 4WD встречаются только на полноценных внедорожниках.

Идеальный полный привод? Возможно — до тех пор, пока всё работает исправно. Большое количество режимов усложнило конструкцию, и со временем неизбежны проблемы с датчиками, контроллерами, актуаторами и прочими деталями этой, безусловно, продвинутой системы 4WD.

Преимущества 4WD

Безусловно, полный привод, подключаемый или постоянный, не превращает машину в гусеничный трактор или танк, но значительно облегчает жизнь водителю. Система улучшает управляемость, делает машину устойчивой во время маневрирования, снижает риск возникновения аварийных ситуаций.

Кроме того, полный привод дает больше тяги. Специалисты Audi подсчитали, что система Quattro увеличивает этот показатель в 1,5 раза на мокрой дороге и в 2 раза – на льду. Сравнение проводилось с автомобилями без полного привода. При хорошем сцеплении 4WD эффективно использует мощность. Это облегчает выполнение маневра без потери устойчивости и мощности.

Недостатки полного привода

Главный минус всех систем – сложность устройства. На автомобиль приходится устанавливать тяжелое оборудование. Оно увеличивает нагрузку на трансмиссию, расход топлива, при этом замедляется и становится более равномерным износ покрышек. Это доказали сравнения машин с передним или задним приводом.

Еще один недостаток – увеличение тормозного пути на скользкой поверхности. Полный привод сохраняет управляемость, но не позволяет быстро остановить автомобиль. По этой причине его следует использовать в сочетании с антиблокировочной тормозной системой .
Активно устанавливать полный привод на седаны начали, когда стало понятно, что рулевое управление накладывает ограничение на мощность, которая может передаваться через передние колеса. С этой точки зрения полный привод, пожалуй, – не более чем модная тенденция для элитных автомобилей. Ведь совершенно понятно, что в городских условиях мощность автомобиля используется не на все 100%, а для постоянных путешествий по бездорожью они не предназначены.

Ближайшие несколько лет покажут, насколько жизнеспособна данная концепция. Вполне возможно, производители вернутся к классической схеме оснащения автомобилей передним или задним приводом.

Отличие АВД от 4wd

АВД это автоматически полный привод, 4ВД либо подключается механически вручную и может отключаться. Представим, что мы едем по мокрой дороге с кочками и съезжаем в просёлочную грязь, при этом машина снабжена АВД. В таких случаях работает передний привод, что экономней полного. Съезжая в грязь на 2 передних ведущих колёсах, они начинают терять сцепление и проворачиваться. Компьютер видит это и подключает задние колёса, распределяя мощность двигателя на заднюю ось, или каждому колесу по отдельности. Система 4wd распределяют мощность по двум осям. В системе АВД отсутствует пониженные передачи и нет блокировки дифференциала это два серьёзных момента, которые не позволяют автомобилю системы АВД ездить по серьёзному бездорожью – так как всё контролируется электроникой.

Чем отличаются разные типы полноприводных технологий

Закономерный вопрос при покупке современных кроссоверов и внедорожников – в чем отличие AWD и 4WD. На самом деле, отличия заключаются в том, что в системе 4WD вы сами можете управлять процессами передачи крутящего момента на колеса, а в кроссоверной адаптированной версии электроника делает все за вас. Все меньше и меньше машин получают классический вариант 4WD, уступая место более дорогим и технологичным системам.

Как правило, в машинах c 4WD отключается передняя ось, а задняя имеет постоянное подключение к системе трансмиссии. В AWD все происходит наоборот. Механические блокировки, настройки и возможности управления системой привода – это исключительная привилегия настоящих джипов с 4WD.

В классической технологии применяется раздаточная коробка, в которой есть множество функций, а в современных машинах всю работу выполняет электронная система управления с множеством автоматических функций. Как видите, отличается 4WD и AWD довольно сильно.

Альтернативные разработки

Mercedes-Benz разрабатывает очень сложную электронную систему с микропроцессорным управлением под названием 4-Matic . Она будет подключать задние колеса только при необходимости. Для этого система использует датчики колес, аналогичные тем, которые применяются для антиблокировочного торможения. Они должны определять, когда на одно колесо ложится большая нагрузка, чтобы передавать информацию для блокировки дифференциала. А если потеря тяги все еще сохраняется, 4-Matic может уменьшить ее, сокращая передачу крутящего момента на проскальзывающие колеса.

Подобная система устанавливается на VW Golf. Она называется Synchro. В обычных условиях автомобиль использует передний привод. Но если одно из колес начинает буксовать или значительно возрастает нагрузка, то муфта на конце карданного вала блокируется для передачи привода на задние колеса.

Автоматическая альтернатива блокирующему дифференциалу – вязкая муфта. Она состоит из барабана, где в жидкости располагаются диски. Одна их часть соединена с передним, а вторая – с задним валом. Тут вязкая субстанция уравновешивает скорость вращения колес.