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四輪驅動

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四驅差速器
沙漠賽車用的四驅車

四輪驅動（英語：4WD, 4-Wheel Drive），又稱四輪傳動，是指汽車所輸出的扭矩傳遞到所有四個車輪上的設計。很多人看到四輪驅動就會聯想到越野車和SUV，但實際上四輪驅動也被廣泛應用於很多道路車輛上，以在不同的路面及天氣狀況下，為車輛提供更好的加速性能及可控性。

與此相對應的，大部分汽車的引擎只驅動一對車輪，另一對車輪不產生驅動力，稱為二輪驅動。四輪驅動的優勢在於因路面或地形原因而導致輪胎抓地力不足的情況下，擁有四輪驅動的車輛有更好的可操控性。因此，四輪驅動車很適宜越野行駛的要求，並且在雨雪或各種惡劣路面上，四輪驅動車也較常規的兩輪驅動車輛更加加速性能及不會卡住（摩擦力少的路況，如雪或泥濘路面）。

四輪驅動技術最早出現在1903年，最初是在卡車上採用，後來才逐漸引入一般轎車。

設計

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差速器

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當車輛通過彎道時，必須允許不同的車輪以不同的速度旋轉，例如車輛轉彎時，外側輪和內側輪由於所走的路徑不同，其所行駛的距離也不同，所以內外側車輪必須要能夠以不同的速度進行旋轉，而這個問題被稱之為輪差問題，如果輪差的問題無法得到解決，那麼車輛在進行轉彎時就會因為輪胎旋轉的不匹配而產生打滑，從而影響整個車輛的可操控性。

差速器可以使得一個輸出軸以不同的速度驅動兩根輸出軸，可將扭矩（角向力）平均的傳達到兩根輸出軸，同時通過差速器內的差動齒圈分配兩邊的角速度。無論是四輪驅動車輛還是兩輪驅動車輛，都需要面對輪差問題，兩輪驅動車輛可以通過在驅動軸上搭配一個差速器使得引擎輸出軸以不同的速度驅動左右兩邊的車輪軸，以解決輪差的問題，而四輪驅動的車輛由於前後軸都具備驅動力而需要在前後軸各搭配一個差速器來解決左右輪差的問題，除此之外還需要第三個差速器來解決前後驅動軸的軸差問題。

由於差速器允許車輪以不同的速度旋轉，遇到某個車輪打滑或者離地時，這個車輪由於具備較小的摩擦力而飛快的轉動，引擎所輸出的動力會全部消耗在打滑輪上，其他車輪就會失去動力，也就是說差速器可以解決車輛轉彎時造成的輪差及軸差的問題，但是在車輪遇到打滑時，則會加劇車輛持續打滑。

限滑

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前面提到差速器會導致車輛在某側車輪打滑時，無法輕易的擺脫持續打滑的情況。兩輪驅動的車輛在一側驅動輪陷入打滑的情況下，可以通過牽引力控制系統來限制一側車輪的空轉，從而使得具備抓地力的一側車輪得以驅動車身，從而解決車輛打滑的問題，雖然這會導致剎車片的額外消耗，或可能引擎突然的顛簸，影響處理效果，但這種解決方案也仍然延用至某些四輪驅動車輛上。

差速鎖則是另外一種解決方案，這是一種可以鎖定的差速器，其鎖定後強制車輪以同樣的速率轉動，以解決車輛打滑，這種差速器通常會裝配在四輪驅動車輛的前後軸之間，俗稱中央差速鎖。

還有一種搭配限滑差速器的解決方案，這種差速器與上述的差速鎖類似，所不同之處在於，其不會鎖定強制車輪以同樣的速率轉動，而是允許不同車輪以不同的扭矩進行驅動並將速差控制在一定的範圍內，這種解決方案通常還會搭配上述的中央差速鎖一併使用，除了良好的解決打滑現象外，更提供更加可靠優秀的可操控性。

種類

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由於四輪驅動會受到轉彎和加減速的影響，四個輪胎會有不同的轉速與配重，如果構造像2WD一樣不但會影響性能表現，更會嚴重磨損輪胎，所以必須要增設些裝置來改善這些問題，而且也會較耗油。因為設計的不同而演變出不同的種類，目前大致可分成五種。

分時四驅

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一般均搭配兩個差速器(前軸與後軸各一個)，並於傳動軸配置一組離合器或加力箱（英語：Transfer case）(功能類似，僅具離合功能的為離合器，現市售車較少使用，能鎖定扭力配置的為加力箱，不過兩者構造完全不同)，有手動的驅動模式切換裝置。在一般路況下(如柏油路)行駛時分開傳動軸，只用前輪或後輪來驅動(兩輪驅動模式或稱2WD模式)，如遇上極差路況(如泥地和雪地)，則結合傳動軸使四個輪胎同步驅動(四輪驅動模式或稱4WD模式)，利用2WD模式應付轉彎造成的輪差和柏油路用4WD的耗油問題，而4WD模式下四個輪胎的動力完全固定且平均(前後輪扭力固定在50:50)，採用加力箱者更可做扭力配置鎖定(例如將前後輪扭力固定在25:75)，這點在越野時有相當的優勢，故為有越野需求的SUV運動休旅車、貨卡和吉普車等車款的主流驅動系統，而且構造較簡單，但對於無越野需求的車款就毫無益處。

全時四驅

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全時四驅是能夠在不論在任何路況下都以四個車輪驅動的系統，全時四驅車型需要配有三個差速器(前橋、後橋與中央)，沒有驅動模式的切換裝置，而是在前後驅動橋之間上多配置了一組中央差速器，以避免全時四驅車輛轉彎時由於前後驅動橋的轉速差導致磨損輪胎的問題，裝備全時四驅的車輛多為高級全尺寸越野車、豪華轎車、跑車和CUV跨界休旅車等車款上，雖然這些車多半行駛在鋪裝路面，但是通過全時四驅可以讓四輪驅動的加速性、穩定性和循跡性完整的優勢發揮出來。

獨立驅動

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有些四輪電動車採用雙電動機設計以達至全輪驅動。兩個電動機分別用來驅動前軸及後軸，因此只需要兩個差速器。此外，兩個電動機可以分別針對低速（高扭力）和高速行車作優化，使電動車在高、低速度下均維持較高的效率。

在部分設計中，兩個電動機並不能同時以最大功率運作，因此汽車的總馬力不是簡單地把兩個電動機的馬力相加。

適時四驅

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同樣搭配共三個差速器(前軸、後軸與傳動軸)，中央差速器同時還兼具離合器或加力箱的設計，有時會外加扭力分配裝置與電腦控制單元，有手動或自動的驅動模式切換裝置。簡單來講，就是結合分時四驅與全時四驅兩者構造的四輪驅動驅動系統，既可使用較省油的2WD模式，也可使用運動性佳的全時四驅模式，也可使用越野性佳的鎖定四驅模式，在鎖定四驅模式中，中央差速器會被鎖住，前後軸的傳動比會被鎖定在50比50，使其發揮出和分時四驅一樣的動力固定平均特性以應對越野的需求，採用加力箱者亦可做扭力配置鎖定。例如速霸陸Impreza WRX STI上所搭載的具備DCCD功能的Symmetrical AWD就是代表。這種四驅系統因為功能多，故被現在許多運動休旅車所採用，但也有構造複雜、成本高和笨重的缺點。

智能四驅

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特殊的四驅系統，差速器和離合器的數量視設計而異，但一定會有扭力分配裝置與控制電腦，以及自動的驅動模式切換裝置。因為設計取向不同模式切換也不一樣，例如Nissan GT-R所搭載的ATTESA E-TS就是代表，一般情況下只靠後輪傳動，但一旦車速感應器以及其車身內的兩個g力感應器感受到車身打滑或不穩定時，就會主動驅動前輪來穩定車身，完全不受人控制，這是種為了確保動力完整輸出的後驅型智能四輪驅動。

混合動力式四驅

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受油電混合等混合動力車輛(Hybrid)系統下催生而來的四輪驅動系統，以油電混合為例，其設計可以是以汽油或柴油引擎驅動前輪、再以電動馬達驅動後輪（或相反），藉此發揮出前輪驅動、後輪驅動和四輪驅動皆可行的驅動系統，如Toyota MR-S Hybrid Concept和Volvo V60 Plug-in Hybrid就是很好的代表。

設計分類

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中央差速器帶機械差速鎖

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托森式中央限滑差速器

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經典的機械式限滑差速器，反應速度快，在多屆拉力賽中留名。

開放式中央差速器

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  • BMW 3系列 and BMW X5及xDrive (2001-今) - (行星式中央差速器搭配38/62扭矩分流器)
  • 凱迪拉克Escalade, STS AWD, SRX AWD
  • 克萊斯勒300C AWD
  • 道奇Magnum, Charger AWD
  • 通用Yukon Denali, XL Denali, Sierra Denali
  • 梅賽德斯-賓士 4Matic, R系列, 及ML系列 (有些ML系列使用或可選配高端的中央及後橋差速鎖)
  • 豐田漢蘭達

以上車型由於搭配開放式中央差速器，所以均利用牽引力控制系統通過ABS對打滑車輪進行制動來解決打滑問題

多離合式差速器

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多離合器片耦合式差速器

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其他設計

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  • 法拉利FF，引擎前端另設小型波箱為前輪提供動力。
  • 日產GT-R的ATTESA E-TS智能四輪驅動系統是一套後驅型智能四輪驅動系統,此套系統在大部分情況下保留後驅車的特性，中央差速器在大部分情況下將動力傳送至後輪，不會像全時四輪驅動系統那樣在尾速時會流失過多的動力。這樣在一些容忍度較高的彎道內，日產GT-R可以令前後輪分工更明確，而一旦四個車輪的車速感應器以及其車身內的兩個g力感應器得到信號並計算得出需要四輪驅動時，整套ATTESA E-TS系統就會介入然後通過傳遞動態控制命令給電控系統來達到控制後橋的液力差速器，使得後輪被迫減少動力，然後中央差速器再將剩餘的動力傳遞到前輪。

各廠商四輪驅動系統引入民用車時間表

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使用年份 廠商 率先使用車型 量產 小投產
1938 GAZ GAZ-61 x (238)
1966 Jensen Jensen FF x (320 units)
1972 速霸陸 速霸陸Leone x
1980 American Motors AMC Eagle x
1980 奧迪 奧迪Quattro x
1982 雷諾汽車 雷諾18 Combi 4×4 x
1984 愛快羅密歐 Alfa 33 4×4 x
1984 三菱汽車 三菱Cordia 4WD Turbo x
1984 福斯汽車 福斯Passat Syncro x
1984 寶獅汽車 寶獅205 T16 x (200 units)
1985 BMW BMW 325iX x
1985 蘭吉雅 蘭吉雅Delta HF 4WD x
1985 馬自達汽車 馬自達323 4WD x
1985 鈴木汽車 鈴木Samurai x
1986 豐田汽車 豐田Celica GT-Four All-Trac Turbo x
1986 福特汽車 福特RS200 x (220 units)
1987 梅賽德斯-賓士 梅賽德斯-賓士W124 4MATIC x
1987 保時捷 保時捷959 x (292 units)
1988 歐寶 歐寶Vectra 4×4 x
1989 雪鐵龍 雪鐵龍BX x
1990 雪佛蘭 雪佛蘭Astro x
1991 蘭博基尼 蘭博基尼Diablo VT x
1991 布卡堤 布卡堤EB110 x (ca. 300 units)
1992 菲亞特汽車 菲亞特Tempra 4×4 x
1997 Volvo Volvo850 AWD x
2001 捷豹汽車 捷豹X-Type x
2008 紳寶 Saab 9-3 Turbo X x
2011 法拉利汽車 法拉利FF x

代表車種

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參見

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