بررسی تفاوت 4WD و AWD در خودرو + فیلم

فیلم بررسی تفاوت 4WD و AWD در خودروها

سیستم 4WD چیست و چگونه کار می‌کند؟

در سامانه 4WD یا 4*4 که مخفف 4Wheel Drive است، توان تولیدی توسط موتور به یک بخش به نام جعبه ی انتقال (transfer case)، منتقل می شود. وظیفه‌ی این جعبه انتقال و تقسیم توان میان دیفرانسیل جلو و عقب ماشین است. در ابتدا در سیستم ۴WD فقط از یک دیفرانسیل استفاده می‌شد که سبب می‌شد که چرخ‌ها با سرعت ثابت حرکت کنند که این امر مشکلات زیادی را در سرعتءهای بالا و به خصوص در پیچ‌ها به وجود می‌آورد که در واقع رانندگی در جاده را غیر ممکن می‌کرد. (در هنگام دور زدن یکی از چرخ‌ها به دلیل اینکه کمان کمتری را طی می‌کند باید سرعت کمتری داشته باشد.)

در حال حاضر به دلیل اضافه شدن دیفرانسیل و بهبودهای انجام شده در سیستم ماشین‌های ۴WD بدون هیچ مشکلی می‌توان در جاده و در سرعت‌های بالا هم از آنها استفاده کرد.

 ۴WD ها به دو دسته عمده زیر دسته بندی می شوند:

۱- حالت Part Time:

در حالت پارت تایم دیفرانسیل مرکزی وجود ندارد. در نتیجه هنگامی که ماشین در حالت ۴WD قرار می گیرد دیفرانسیل عقب (differential) به جلو قفل می‌شود و این امر باعث خواهد شد که نیرو به مقدار مساوی بین چرخ‌های جلو و عقب تقسیم شود (در صورتی که ممکن است نیاز باشد نیرو بین چرخ های جلو و عقب با نسبتی متفاوت تقسیم شود). این موضوع باعث می‌شود در سطح با اصطکاک بالا هنگام پیچیدن مشکلات زیادی به وجود آید. به همین دلیل در این حالت باید در هنگام رانندگی در مسیرهای خارج از جاده (off road) مورد استفاده قرار گیرد.

حالت قرار گرفتن دنده در این ماشین ها عبارت است از :  ۲WD ، ۴WD HI ، ۴WD LOW

2 – حالت Full Time:

همانطور که از نام گذاری این سیستم معلوم است، در این سیستم همیشه ۴ چرخ درگیر است. برای میسر شدن این امر و نبود مشکل در شرایط مختلف رانندگی ، نیاز به اضافه شدن یک دیفرانسیل در قسمت ترسفرکیس transfer case است. این دیفرانسیل اضافه باعث می‌شود تا ۴ چرخ بتوانند با سرعت‌های متفاوت حرکت کنند و در نتیجه اتومبیل در جاده‌های نامساعد پایداری بیشتری در حین حرکت دارد.

پس می‌توان نتیجه گرفت اتومبیل‌هایی که full time 4WD هستند با اینکه همیشه در آن ها چهار چرخ درگیر است در تمامی مسیر ها عملکرد خوبی دارند. هنگامی که یک full time 4WD داریم می‌توانیم دو دیفرانسیل را به هم قفل کنیم تا در شرایط بسیار نامساعد کارآمدی ماشین بیشتر شود. همانطور که متوجه شدید سیستم full time 4WD بروز تر ازpart time 4WD است.

عیب عمده سیستم قدیمی 4WD را می‌توان قفل دیفرانسیل آن نامید، زیرا پس از چهارچرخ محرک کردن خودرو، نیروی تولیدی موتور به صورت یکسان بین چرخ‌های عقب و جلو پخش می‌شد. در این صورت به دلیل دور یکسان چرخ‌ها، تنها قادر به استفاده از این سیستم در سرعت‌های پایین (عموما برای آفرود سواری) خواهید بود، زیرا در سرعت‌های بالا به خاطر دور یکسان چرخ‌ها هم کنترل ماشین (در هنگام پیچیدن) سخت و خطرناک خواهد بود. و اینگونه شد که سیستم‌های جدید روی کار آمدند.

سیستم‌های جدید 4WD تقریبا ساختمانی شبیه به قدیمی‌ها دارند، با این تفاوت که حالا به جای چهار چرخه کردن ماشین به وسیله دنده اضافی، می‌توان با فشردن یک دکمه ماشین خود را چهارچرخ محرک کرد. مشکل قفل دیفرانسیل هم در سیستم‌های جدید با اضافه کردن دو حالت Low و High تا حدودی حل شده است.

با انتخاب حالت Low برای سرعت‌های پایین، دیفرانسیل مجموعه قفل شده و نیروی تولیدی موتور به مقدار یکسان بین چرخ‌های جلو و عقب پخش می‌شود، ولی با انتخاب حالت High در زمان چهارچرخ بودن خودرو، می‌توانید تا سرعت حداکثر 90 الی 100 کیلومتر بر ساعت را با ماشین خود به صورت چهارچرخ محرک رانندگی کنید.
این سیستم عموما بر روی خودروهای شاسی بلند آفرودی که نیاز به ارسال نیروی زیاد و قوی دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیستم AWD چیست و چگونه کار می‌کند؟ و چه تفاوتی با سیستم 4WD دارد؟

حال به برسی سیستم AWD که در واقع مخفف All Wheel Drive است می پردازیم:
همان طور که گفته شد AWD سیستم به روزتری نسبت به ۴WD است. در سیستم تمام چرخ درگیر، تمامی چرخ ها در تمامی مدت درگیر هستند و بسیار شبیه به سیستم full time 4WD است. در این سیستم هم مدل مکانیکی و هم مدل الکترونیکی وجود دارد. در مدل مکانیکی ۳ دیفرانسیل وجود دارد و مهم‌ترین تفاوت در این است که توان موتور به چرخی منتقل می‌شود که بیشترین اصطحکاک (traction) را دارد.

وظیفه‌ی تقسیم نیرو بر عهده‌ی پردازش‌گر مرکزی ماشین است که با توجه به پردازشی که روی داده‌های بدست آمده از سنسورها ماشین انجام می‌دهد نیرو را بین چرخ‌ها تقسیم می‌کند. این سیستم برای رانندگی در جاده طراحی شده است و در شرایطی که اصطکاک جاده کم باشد نمی‌تواند نیروی جلو به اندازه کافی نسبت به ۴WD را ایجاد کند.

در واقع “AWD”، یکی دیگر از سیستم‌های چهارچرخ محرک خودرو است که به نسبت 4WD، یک سیستم انتقال قدرت بروز و پیشرفته‌تری به شمار می‌رود. برخلاف سیستم‌های 4WD که توسط دنده اضافه یا دکمه بین محور عقب محرک یا چهارچرخ محرک سوئیچ می‌کرد، در سیستم AWD به صورت دائم نیروی تولیدی موتور به هرچهارچرخ خودرو ارسال می‌شود، ولی بجای ارسال نیروی مساوی به چرخ‌ها، در این سیستم با بهره گیری از سیستم‌های الکترونیکی پیشرفته و سنسورهای نظارتی، نیرو به مقدار نیاز بین چرخ‌های خودرو تقسیم می‌شود.

بزرگ‌ترین مزیت این سیستم در جاده‌های لغزنده است. زیرا در جاده‌های لغزنده هر چرخ نیروی متفاوتی طلب می‌کند و این سیستم با تشخیص نیاز چرخ، در زمان بکسوات نیروی ارسالی را کاهش داده و اگر زیر بار فشار بود، نیروی ارسالی را افزایش می‌دهد. کار تشخیص نیاز چرخ به کمک سنسور صورت می‌پذیرد و با ارسال داده به ECU موتور، تجزیه و تحلیل شده و در مورد مقدار نیروی ارسالی به هر چرخ تصمیم گیری می‌شود.

البته این سیستم معمولا در خودروهای استاندارد و بیشتر در شاسی بلندهای استاندارد دیده می‌شود، زیرا قدرت کمتری نسبت به سیستم‌های چهار چرخ محرک 4WD دارد و حداکثر می‌توان از آن در مسیرهای ناهموار ملایم استفاده کرد، نه صخره نوردی و از این سبک آفرود نوردی‌ها.
ساختمان تشکیل دهنده این سیستم هم دو دیفرانسل اصلی بر روی محورهای جلو و عقب است، در صورتی که سیستم چهار چرخ محرک 4WD از دو دیفرانسیل اصلی بر روی دو محور، و همچنین از یک سیستم انتقال قدرت نیمه جعبه دنده/ نیمه دیفرانسیل برای انتقال نیروی تولیدی موتور استفاده می‌کند.

اما به طور کلی این سیستم نیز مزایا و معایبی دارد، مهم ترین نکته ی مثبت در این سیستم این است چسبندگی ماشین به جاده بسیار بالا هست و این عمل باعث می‌شود که درشرایط نامناسب جوی فرمان‌پذیری یا هندلینگ خوبی را ارایه دهد. از نکات منفی این سیستم می‌توان به پیچیدگی سیستم انتقال قدرت و مصرف سوخت بالاتر نسبت به ۴WD اشاره کرد. همچنین این سیستم برای استفاده در خارج از جاده (off-road) مناسب نیست.

امروزه خودروهایی مانند محصولات تولیدی شرکت‌های خودرو سازی فولکس واگن و آئودی، در حالت عادی نیروی تولیدی موتور تنها به دو چرخ منتقل می گردد. به عنوان مثال مدل فولکس واگن گلف R، در حالت عادی نیروی تولیدی شده توسط موتور خود را تنها به چرخ‌های جلو منتقل می‌کند و در صورت تشخیص عدم چسبندگی کافی به زمین و یا بروز لغزش، سیستم انتقال قدرت نیرو را به چرخ های عقب نیز منتقل می‌کند.

اما در خودروهایی که نیرو بطور همیشگی به هر چهار چرخ خودرو منتقل می‌گردد، در هنگام عبور از مسیرهای خاکی و خارج از جاده، عملکرد خودرو افزایش محسوسی داشته و بدون توجه به اینکه کدام چرخ درگیری کمتری با مسیر دارد، هر چهار چرخ به گردش مشغول بوده و به سادگی موانع و پستی بلندی‌ها را طی می‌کنند. بعضی از خودروهای سواری مانند سوبارو WRX STI نیز که مخصوص مسابقات رالی بوده نیز از این سیستم انتقال قدرت همیشگی به چهار چرخ استفاده کرده که توانایی‌های آن را در طی مسیرهای مخصوص اینگونه مسابقات بسیار بالا خواهد برد.

البته بیشتر خودرو های اینچنینی توانایی انتخاب نحوه انتقال قدرت به صورت دستی را نیز داشته و با استفاده از اهرم قرار داده شده در کنار دسته دنده، قابلیت انتخاب بین مدل‌های انتقال قدرت به دو چرخ و یا چهار چرخ را به راننده به منظور استفاده حداکثری از نحوه انتقال قدرت موتور می‌دهند.

تعدادی از خودروهای مدرن هیبریدی جدید نیز مانند مدل bmw i8 و پورشه 918 از روش‌های جدیدی برای انتقال قدرت استفاده می‌کنند. در این خودروها نیروی تولیدی توسط موتور بنزینی به شکل سنتی به چرخ‌های عقبی خودرو منتقل می‌گردد. اما نیروی تولیدی توسط موتورهای الکتریکی به طور کامل به چرخ های جلو منتقل می‌گردد. خودروهای شاسی بلندی مانند میتسوبیشی ASX  نیز با اهرم های موجود قابلیت انتخاب نحوه انتقال قدرت را به راننده به صورت دستی می‌دهند.

چرا همه خودرو ها مجهز به این سیستم انتقال قدرت نیستند؟
با توجه به مزایایی که در بخش‌های قبلی گفته شد، عملکرد سیستم انتقال نیرو به تمامی چرخ‌ها بسیار بهتر از نمونه‌های تک دیفرانسیل است و خودروهای مجهز به این سیستم کارایی بالاتری دارند. پس چرا خودرو سازان در تمامی مدل‌های خود از این نوع سیستم انتقال قدرت استفاده نمی‌کنند؟ برای این پرسش دو دلیل اصلی وجود دارد:

• قیمت
• مصرف سوخت

برای این خودروها می‌بایست سیستم‌های انتقال قدرتی مانند محورهای جدید، سیستم‌های الکترونیکی و کنترلی اضافه و اجزایی مانند دیفرانسیل اضافه نصب گردد. این تجهیزات علاوه بر اینکه قیمتنهایی خودرو را بالا خواهد برد، با افزایش مقدار قابل توجهی وزن، مصرف سوخت خودرو را نیز بالاتر می‌برد. در نتیجه هزینه‌های جابجایی خودرو نیز افزایش یافته و کارایی کلی سیستم برای اقشار کم درآمد تر دچار افت محسوسی خواهد شد. به عنوان مثال رنجروور ایووک در مدل AWD خود از مصرف سوختی بیشتر نسبت به مدل تک دیفرانسل خود بر خوردار است و هم قیمت آن به مراتب بالاتر از مدل دو چرخ متحرک آن خواهد بود.