Система полного привода 4Matic
Содержание
Управляемость автомобиля – один из самых важных факторов, от которых зависит безопасность на дорогах. Большинство современных транспортных средств оснащается трансмиссией, которая передает крутящий момент на одну пару колес (передний или задний привод). Но высокая мощность некоторых силовых агрегатов заставляет автопроизводителей выпускать полноприводные модификации. Если передавать крутящий момент от производительного мотора на одну ось, неизбежно будет происходить пробуксовка ведущих колес.
Чтобы стабилизировать автомобиль на дороге и сделать его более надежным и безопасным в спортивном стиле езды, необходимо обеспечить распределение крутящего момента на все колеса. Благодаря этому повышается устойчивость и управляемость транспорта на нестабильном дорожном покрытии, например, гололед, грязь или песок.
Если правильно распределить усилия на каждое колесо, машине не страшны даже самые суровые дорожные условия с нестабильным покрытием. Чтобы осуществить этот замысел, автопроизводители уже давно разрабатывают всевозможные системы, которые призваны улучшить управление машиной в таких условиях. Примером тому служит дифференциал (подробней о том, что это такое, рассказывается в другой статье). Он может быть межколесный или межосевой.
Среди таких разработок – система 4Matic, которая создана специалистами известного немецкого автобренда Mercedes-Benz. Рассмотрим, в чем особенность данной разработки, как она появилась и какое у нее устройство.
Что такое система полного привода 4Matic
Как уже понятно из вступления, 4Matic – это система полного привода, то есть крутящий момент от силового агрегата распределяется на все колеса так, что в зависимости от дорожных условий каждое из них становится ведущим. Такой системой оснащаются не только полноценные внедорожники (дополнительно о том, что это за тип автомобилей, и чем он отличается от кроссоверов, читайте здесь), но и легковые автомобили, под капотом которых устанавливается мощный ДВС.
Название системы происходит от 4WD (то есть привод на 4 колеса) и autoMATIC (автоматическая работа механизмов). Управление распределением крутящего момента осуществляет электроника, но сама передача усилий имеет механический тип, а не электронную симуляцию. На сегодняшний день из всех подобных разработок данная система считается одной из высокотехнологичных и оснащенной широким спектром настроек.
Рассмотрим, как появилась и развивалась данная система, а затем, что входит в ее устройство.
История создания полного привода
Сама идея внедрения полного привода в колесный транспорт не нова. Первой моделью автомобиля с полноценным полным приводом является голландский спорткар Spyker 60/80HP 1903-го года выпуска. На те времена это был сверхмощный автомобиль, который получил приличное оснащение. Помимо передачи крутящего момента на все колеса, под его капотом стоял рядный 6-цилиндровый бензиновый силовой агрегат, что было большой редкостью. Тормозная система замедляла вращение всех колес, а в трансмиссии присутствовало целых три дифференциала, один из которых был межосевым.
Спустя всего один год для нужд австрийской армии была создана целая линейка грузовых автомобилей с полным приводом, которые представила компания Austro-Daimler. Эти модели впоследствии использовались в качестве базы для броневиков. Ближе к началу ХХ века полным приводом уже никого нельзя было удивить. И компания Mercedes-Benz тоже активно занималась разработкой и усовершенствованием данной системы.
I поколение
Предпосылками к появлению успешных модификаций механизмов являлась презентация новинки от бренда, которая прошла в рамках знаменитого во всем мире автосалона во Франкфурте. Событие состоялось в 1985-м году. Но первое поколение полного привода от немецкого автопроизводителя поступило в серию спустя целых два года.
На фото ниже представлена схема, которую установили на модель Mercedes-Benz W124 1984-го года выпуска:
В заднем и межосевом дифференциалах присутствовала жесткая блокировка (подробно о том, зачем нужно блокировать дифференциал, читайте отдельно). На передней оси также был установлен межколесный дифференциал, но он не блокировался, так как в этом случае ухудшалась управляемость транспорта.
Первая серийная система 4Matic принимала участие в передаче крутящего момента только в случае пробуксовке основной оси. Отключение полного привода также имело автоматический режим – как только срабатывала антиблокировочная система тормозов, отключался и полный привод.
В той разработке было доступно три режима работы:
- 100-процентный задний привод. Весь крутящий момент поступает на заднюю ось, а передние колеса остаются только поворотными;
- Частичная передача крутящего момента. Передние колеса начинают только частично приводиться в действие. Показатель распределения усилий на передние колеса составляет 35, а на задние – 65 процентов. В таком режиме основными являются все равно задние колеса, а передние только помогают стабилизировать машину или выбраться на более качественный участок дороги;
- 50-процентное распределение крутящего момента. В этом режиме все колеса в одинаковой степени получают одинаковый процент крутящего момента. Также данная опция позволяла отключить блокировку дифференциала задней оси.
Такая модификация полного привода использовалась в серийных автомобилях автобренда вплоть до 1997-го года.
II поколение
Следующая эволюция полноприводной трансмиссии от немецкого производителя стала появляться в моделях того же Е-класса – W210. Она могла устанавливаться только на те автомобили, которые эксплуатировались на дорогах с правосторонним движением, и то только под заказ. В качестве базовой функции 4Matic устанавливался во внедорожниках М-класса W163. В данном случае полный привод был постоянным.
Блокировки дифференциалов получили другой алгоритм. Это была имитация электронной блокировки, которую активировал антипробуксовочный элемент. Эта система замедляла вращение буксующего колеса, благодаря чему крутящий момент частично перераспределялся на другие колеса.
Начиная с этого поколения 4Matic, автопроизводитель полностью отказался от жесткой блокировки дифференциалов. Данная генерация просуществовала на рынке до 2002-го года.
III поколение
Третье поколение 4Matic появилась в 2002-м году, и присутствовала в таких моделях:
- С-класс W203;
- S-класс W220;
- Е-класс W211.
Данная система также получила электронный тип управления блокировками дифференциалов. Эти механизмы, как и в прежнем поколении, не блокировались жестко. Изменения коснулись алгоритмов имитации предотвращения пробуксовки ведущих колес. Контроль этим процессом осуществляется антипробуксовочной системой, а также системой динамической устойчивости.
IV поколение
Третье поколение просуществовало на рынке четыре года, но ее производство не завершилось. Просто покупатель теперь мог сам выбрать, какой трансмиссией оснастить авто. В 2006-м году система 4Matic получила очередные улучшения. Ее уже можно было увидеть в списке комплектации для S550. Несимметричный центральный дифференциал был заменен. Вместо него теперь применялся планетарный редуктор. Его работа обеспечивала распределение между передней/задней осями в соотношении 45/55 процентов.
На фото показана схема полного привода 4Matic четвертого поколения, которая использовалась в Mercedes-Benz S-класса:
Благодаря тому, что механизмы современного транспорта стали получать все больше электронных контроллеров, контроль управляемости ведущих колес стал более эффективный. Сама система управлялась благодаря сигналам, поступающим от датчиков различных систем, обеспечивающих активную безопасность машины. Мощность от мотора на постоянной основе поступала на все колеса.
Плюс данной генерации заключается в том, что она обеспечивает оптимальный баланс между эффективной управляемостью транспорта и превосходной тягой при преодолении пересеченной местности. Несмотря на достоинства системы, спустя семь лет производства последовало ее дальнейшее развитие.
V поколение
Пятое поколение 4Matic появилось, начиная с 2013-го года, и его можно было встретить в таких моделях:
- CLA45 AMG;
- GL 500.
Особенность данной генерации заключается в том, что она предназначена для автомобилей с поперечным расположением силового агрегата (в этом случае трансмиссия будет крутить передние колеса). Модернизация затронула конструкцию исполнительных механизмов, а также принцип распределения крутящего момента.
В данном случае автомобиль является переднеприводным. Распределение мощности на все колеса теперь можно задействовать при активации соответствующего режима на панели управления.
Как устроена система 4Matic
Устройство системы 4Matic состоит из:
- Коробки автомат;
- Раздатки, в конструкции которой предусмотрено наличие планетарного редуктора (начиная с четвертого поколения, он используется в качестве альтернативы несимметричному центральному дифференциалу);
- Карданной передачи (подробно о том, что это такое, а также где она еще используется в машинах, читайте в другом обзоре);
- Переднего межколесного дифференциала (свободный, или неблокирующийся);
- Заднего межколесного дифференциала (он тоже свободный).
Существует две модификации полного привода 4Matic. Первая предназначена для легковых машин, а вторую устанавливают на внедорожники и микроавтобусы. На рынке сейчас часто встречаются автомобили, оснащенные третьим поколением системы 4Matic. Причина в том, что эта генерация более доступна по цене, и имеет неплохое соотношение ремонтопригодности, надежности и эффективности.
Еще один фактор, повлиявший на популярность именно этой генерации, является взлет активности немецкого автопроизводителя Mercedes. Начиная с 2000-го года, компания приняла решение снизить стоимость своей продукции, а качество моделей – наоборот повысить. Благодаря этому у бренда появилось больше почитателей и термин «немецкое качество» прочнее укоренился в умах автомобилистов.
Особенности системы 4Matic
Аналогичные системы полного привода работают с механическими коробками передач, но 4Matic устанавливается, если коробка передач имеет автоматический тип. Причина несовместимости с механикой в том, что распределение крутящего момента осуществляется не водителем, как в большинстве моделях полноприводных авто прошлого века, а электроникой. Наличие автоматической коробки передач в трансмиссии авто – ключевое условие, определяющее, будет ли установлена такая система в машине или нет.
Каждое поколение имеет свой принцип действия. Так как первые два поколения на рынке встречаются крайне редко, мы сосредоточимся на принципе работы трех последних генераций.
III генерация
Этот тип ПП устанавливается как на седаны, так и на легкие внедорожники. В таких комплектациях распределение мощности между осями осуществляется в соотношении 40 к 60 процентов (меньше – на переднюю ось). Если автомобиль – полноценный внедорожник, то крутящий момент распределяется равномерно – по 50 процентов на каждую ось.
При использовании в коммерческом транспорте или седанов класса «Бизнес» передние колеса будут работать на 45, а задние – на 55 процентов. Отдельная модификация полагается моделям AMG – у них соотношение между осями составляет 33/67.
Такая система состоит из карданного вала, раздатки (передает момент на задние колеса), межколесных дифференциалов спереди и сзади, а также двух задних полуосей. Главным механизмом в ней выступает раздаточная коробка. Это устройство корректирует работу редуктора (заменяет центральный дифференциал). Передача крутящего момента осуществляется через солнечную шестерню (для вала передней и задней оси используются шестеренки разных диаметров).
IV генерация
В четвертом поколении 4Matic используется цилиндрический дифференциал, блокировка которого происходит через двухдисковый фрикцион. Мощность распределяется в соотношении 45/55 процентов (на задней больше). Когда машина разгоняется на льду, фрикцион блокирует дифференциал, благодаря чему в работу вступают все четыре колеса.
При прохождении крутого поворота может наблюдаться пробуксовка фрикциона. Это происходит при разнице в 45 Нм между колесными дифференциалами. Благодаря этому исключается ускоренный износ более нагруженных покрышек. Для работы 4Matic используется система 4ETS, ESP (о том, что это за система, читайте здесь), а также ASR.
V генерация
Особенность пятой генерации 4Matic заключается в том, что полный привод в ней активируется в случае необходимости. В остальном автомобиль остается переднеприводным (подключаемый ПП). Благодаря этому городской или обычный дорожный режим езды будет более экономным, чем при постоянном полном приводе. Задняя ось активируется автоматически, когда электроника регистрирует пробуксовку колес основной оси.
Отключение ПП тоже происходит в автоматическом режиме. Особенность данной модификации в том, что в некоторой степени она способна корректировать положение автомобиля за счет увеличения площади сцепления ведущих колес в поворотах, пока не включатся механизмы системы курсовой устойчивости.
В устройство системы входит другой блок управления, который устанавливается в роботизированную преселективную (двойное сцепление мокрого типа, о принципе работы которой рассказывается отдельно) коробку передач. В обычных условиях система активирует 50-процентное распределение крутящего момента, но в экстренных случаях электроника по-другому корректирует подачу мощности:
- Машина разгоняется – соотношение 60 к 40;
- Машина проходит череду поворотов – соотношение 50 к 50;
- Передние колеса потеряли сцепление с дорогой – соотношение 10 к 90;
- Экстренный тормоз – передние колеса получают максимальное количество Нм.
Вывод
На сегодняшний день многие автомобилисты, по крайней мере, слышали о существовании системы 4Matic. Некоторые смогли на собственном опыте протестировать работоспособность нескольких поколений полного привода от автобренда с мировым именем. Серьезной конкуренции среди подобных разработок у системы пока нет, хотя нельзя отрицать существование достойных модификаций, которые используются в моделях других автопроизводителей, например, Quattro от Audi или xdrive от BMW.
Первые разработки 4Matic предназначались только для небольшого числа моделей, и то в качестве опции. Но благодаря надежности и эффективности система получила признание, и стала популярной. Это побудило автопроизводителя пересмотреть свой подход к выпуску полноприводных авто с автоматическим распределением мощности.
Помимо того, что полный привод 4Matic облегчает задачу по преодолению отрезка дороги со сложным и нестабильным покрытием, она обеспечивает дополнительную безопасность в экстремальных условиях. При активной и исправной системе водитель может полностью контролировать транспортное средство. Но не стоит полностью полагаться на этот механизм, так как он не способен преодолевать физические законы. Поэтому ни в коем случае нельзя пренебрегать элементарными требованиями безопасного управления автомобилем: соблюдать дистанцию и скоростной режим, особенно на извилистых дорогах.
В завершение – небольшой тест-драйв Mercedes w212 e350 c системой 4Matic:
Вопросы и ответы:
Как работает 4 matic? В такой трансмиссии крутящий момен распределяется на каждую ось автомобиля, делая ее ведущей. В зависимости от поколения (их 5) подключение второй оси происходит автоматически или в ручном режиме.
Что означает слово AMG? Аббревиатура AMG расшифровывается как Ауфрехт (фамилия основателя компании), Мельхнер (фамилия его компаньона) и Гроссашпах (родина Ауфрехта).
