Полный привод - теория плюсов и минусов (часть I)

Количество полноприводных моделей автомобилей, способных преодолевать тяжелое бездорожье, неуклонно стремится к нулю. Одновременно с этим полноприводными трансмиссиями все чаще оснащаются «подорожные» автомобили. Что заставляет автопроизводителей идти по пути усложнения конструкции трансмиссии, как эволюционировал полный привод и как он устроен?

У большинства людей понятие «полный привод» прочно ассоциируется с внедорожным автомобилем. Действительно, один из неотъемлемых атрибутов настоящего «проходимца» - колесная формула 4x4 (четыре колеса, все четыре - ведущие). Острословы метко именуют автомобили повышенной проходимости «четыре везде», имея в виду одно из принятых обозначений полноприводников - 4WD (Four Wheel Drive) или в русской транскрипции - «четыре-вэ-дэ». Однако в этот раз речь пойдет не об автомобилях, на которых можно смело «лезть в говны». Таких в программах автопроизводителей, к сожалению для многих любителей путешествий и автомобильного экстрима, осталось буквально единицы. Темой разговора будут полноприводные автомобили, предназначенные для передвижения по дорогам, пусть заметённым снегом и покрытым льдом, но всё-таки дорогам.

В эту категорию можно отнести на вид обычные легковые автомобили и всю многочисленную группу так называемой «автотехники спортивного назначения» - SUV (Sport Utility Vehicles). Кстати, трудно придумать более абсурдное название - какое отношение к спорту имеет чрезмерно большой и тяжелый «шарабан» с немаленьким прожорливым мотором? Ровно такое же, как и к форсированию бездорожья. Ведь полный привод и увеличенный дорожный просвет - далеко не единственные атрибуты настоящих «проходимцев». Тем более что и конструкция трансмиссии не совсем та, и просвет не так светел, о чем предупреждают сами автопроизводители. Единственная доступная «сувам» зона вне дорог - придорожные бордюры и обочины, что не без риска демонстрируют некоторые их владельцы. Пожалуй, ближе к истине многочисленные критики этой выдуманной маркетологами автобизнеса абракадабры. Они расшифровывают аббревиатуру SUV как Super Useless Vehicle, то есть, «супер бесполезный автомобиль» - совсем не городской, на трассе - далеко не лучший, вне дорог - так себе. Впрочем, поговорку «понты дороже денег» тоже неглупые люди придумали, а если продолжить «... и важнее практичности», то и производителей, и потребителей «излишеств разных нехороших» понять можно. По большому счету нам все равно, как называют этот «мэйнстрим» мирового автомобилестроения. Главное, что «сувы» - автомобили дорожные и, по большей части, полноприводные.

Прежде чем продолжить, внесем ясность в терминологию. За рубежом (правда, не везде и не всегда) термином 4WD принято называть трансмиссии, которые могут работать в двух основных режимах: с передачей крутящего момента от двигателя ко всем колесам, или к колесам одной из осей. Причем, переключение режимов - забота водителя, которую он осуществляет с помощью различных устройств: механических, пневматических, электрических и т.п. Режим выбирается в зависимости от дорожных условий. Вторую ось рекомендуется подключать только в случае, когда они никудышные: в снег, гололед или при движении без дорог. На покрытии с высокими сцепными свойствами это делать запрещено, так как грозит поломкой трансмиссии (почему - выясним позже). Трансмиссии типа 4WD также называют part time, по-русски - подключаемый полный привод. Поскольку на «реальных жыпах» традиционно использовались трансмиссии с такой логикой работы, к ним (к жыпам) и приклеилось выражение «четыре везде», в смысле, «воткнул» все четыре - и гоняй везде и всюду.

Столь же часто употребляющаяся аббревиатура AWD (All Wheel Drive) используется для обозначения трансмиссий типа full time, то есть с постоянно включенным полным приводом или полным приводом, который подключается автоматически, вне зависимости от воли драйвера. AWD-трансмиссиям не страшны любые дорожные условия. Это, безусловно, не значит, что не существуют правила их эксплуатации, ограничения или рекомендации автозавода. Иногда общепринятую терминологию нарушают, порой по незнанию, порой - намеренно, в интересах поминавшегося выше маркетинга. Поскольку нам чужды маркетинговые интересы, постараемся следовать правилу, по крайней мере там, где это зависит от нас.

Вначале прикинем, чем «грозит» дорожному автомобилю полноприводная трансмиссия. Сразу оговоримся, что на этот счет существуют противоречивые мнения. Апологеты полного привода доказывают, что он - чистое благо. Противники выкатывают внушительный перечень недостатков. В стремлении доказать свою правоту и те и другие слегка шельмуют, выбирая в качестве примеров трансмиссии таких конструктивных схем и принципов действия, которые наилучшим образом иллюстрируют их аргументы. Рассуждая логически и не вдаваясь в детали устройства, можно отметить следующие недостатки полного привода в сравнении с приводом колес одной оси. Во-первых, в полноприводной трансмиссии выше потери мощности.

Каждая «лишняя» пара шестерен, карданный шарнир, цепная передача, ШРУС и т.д. имеют КПД меньше единицы и неумолимо съедают суммарный КПД трансмиссии, так что «на круг» набегает немало. Во-вторых, все эти «излишки» добавляют автомобилю веса, по самым скромным оценкам, килограммов 50-100. Это равносильно тому, что владелец полноприводного авто постоянно возит с собой лишнего пассажира: кто-то миниатюрную девушку, кто-то - здоровенного бугая. Отсюда проистекают (при прочих равных и в обычных условиях движения) такие следствия как больший расход топлива и вредных выбросов и худшая динамика. В-третьих, согласно всеобщему закону техники увеличение количества компонентов системы однозначно отражается на ее надежности - вероятность отказа повышается. В-четвертых, более сложная трансмиссия стоит дороже. Следовательно, растет и цена автомобиля. Помимо этого, отметим менее однозначный момент. Наличие тяги на всех четырех колесах способно значительно изменить характеристики управляемости и поворачиваемости автомобиля, а также реактивную силу на рулевом колесе («чувство руля»). В общем случае не в лучшую сторону. Чтобы выправить ситуацию конструкторам приходится поломать голову над подвеской, рулевым механизмом, распределением массы между осями (развесовкой) и т.п. Казалось бы, какое дело до этого покупателю автомобиля - не его проблемы. Но давайте не будем забывать, что в конечном счете все оплачиваем мы, потребители. В том числе и усилия разработчиков.

Пока читающие эти «лживые строки» поборники идеи полного привода не закипели от негодования, спешим сообщить, что правда есть и на их стороне. Если бы у полноприводных трансмиссий не было достоинств, причем, таких, которые перевешивают озвученные недостатки, кому пришло бы в голову применять их в конструкции серийных дорожных автомобилей? Что же дает полный привод «подорожным» автомобилям? Если не умничать, можно сказать, что полноприводная трансмиссия «дает» не автомобилю, а драйверу: она позволяет увереннее контролировать автомобиль. Подчеркнем - при движении в сложных дорожных условиях. Как следствие, улучшаются потребительские качества автомобиля и главное - безопасность «ездоков». А за безопасность, сами понимаете, не жалко заплатить и довольно высокую цену.

Как полный привод улучшает контроль над автомобилем? Начнем с самого простого и понятного. У автомобиля с четырьмя ведущими колесами меньше вероятность попасть в «безвыходную ситуацию». Многим из личного опыта известно, что машина с одноосным приводом обездвиживается довольно просто - достаточно заехать одним ведущим колесом на скользкую поверхность. Крутящий момент на проскользывающем колесе станет близким к нулевому, свободный дифференциал моментально обнулит момент и на другом колесе оси и - приехали. В подобных случаях преимущества на стороне автомобилей со всеми ведущими колесами. Конечно, если в конструкции полноприводной трансмиссии приняты меры для независимого распределения крутящего момента между колесами. Такие меры, как правило, применяются. Полноприводник с продвинутой трансмиссией сохраняет способность к передвижению до тех пор пока хотя бы одно колесо имеет сцепление с дорогой.

Коэффициент трения скольжения для разных поверхностейПолноприводные автомобили испытывают меньше проблем при резком ускорении. А какие вообще тут могут быть проблемы? Да никаких, если автомобиль стартует на дороге с хорошими сцепными свойствами и тяговые характеристики его двигателя не избыточны. В противном случае крутящий момент, который способно передать колесо, будет ограничиваться не тягой двигателя, а сцепными свойствами колеса с покрытием. Если сила сцепления, зависящая от коэффициента трения и весовой нагрузки, будет превышена, начнется проскальзывание колеса. С увеличением скольжения коэффициент трения вначале растет, а затем начинает быстро уменьшаться и проскальзывание развивается. Ускорение со значительным скольжением колес (с пробуксовкой) выглядит эффектно, но абсолютно не эффективно - шума, а то и дыма много, а толку мало. Не составит труда понять, что опасность пробуксовки у полноприводного автомобиля в общем случае вдвое меньше - крутящий момент двигателя распределяется между четырьмя, а не двумя колесами. По этой же причине полноприводный автомобиль позволит водителю чувствовать себя увереннее на горных дорогах, особенно в условиях скользкого покрытия. Он сможет преодолеть такие подъемы, на которых обычный автомобиль будет безнадежно буксовать. При движении под уклон полный привод «простит» водителю ошибки, которые в случае обычной трансмиссии могут вызвать опасное скольжение колес ведущего моста.

Это то, что касается случаев прямолинейного движения автомобиля. Если говорить о маневрировании, тем более с довольно высокими скоростями, у полноприводников и здесь есть преимущества и, что не менее важно, большой потенциал для наращивания своего превосходства. Управляемый полный привод с регулируемым распределением крутящего момента все чаще используется в качестве одной из систем активной безопасности. Пояснить это не умничая не получится. Придется вспомнить такие характеристики автомобиля как управляемость, устойчивость, поворачиваемость и оценить, как полный привод может их улучшить. Этим мы и займемся во второй части. © АБС авто