دیفرانسیل جلو یا دیفرانسیل عقب؟

[بهداد]

دیفرانسیل جلو یا دیفرانسیل عقب؟
یکی از متداول ترین پرسشهایی که در ذهن علاقه مندان به خودرو شکل می گیرد به ویژگی های عملکرد خودروهای دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب مربوط می شود. هر کدام از انواع آرایش سامانه انتقال نیرو در زمان رانندگی چه رفتاری دارند و به طور کلی نقاط قوت و ضعف خودروهای دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب چگونه توصیف می شوند؟ پاسخ به این پرسش پیچیده است؛ چرا که مشخصات فنی پیشرانه، گیربکس و نوع آرایش سسیستم تعلیق نیز روی مشخصات فنی و هندلینگ خودرو تاثیر گذار هستند و تاکنون هیچ خودروی واحدی با دو نوع سامانه دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب تولید نشده است. بنابراین بررسی مستقیم تاثیر محور محرکه روی ویژگیهای رفتاری خودرو به شکل دقیق امکان پذیر نیست. با این وجود مهندسین نشریه علمی معتبر و 110 ساله Popular Mechanics با استفاده از دانش فنی و امکانات فوق العاده آزمایشگاهی اقدام به یافتن پاسخ پرسش های مربوط به خودروهای دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب کرده اند.

این محققین پس از بررسی و مطالعه فراوان، 6 خودرو را در سه کلاس مختلف انتخاب کرده اند و آنها را دو به دو در کلاس های خود مورد بررسی قرار دادند. تمام تلاش تیم آزمایش بر آن بود تا مشخصات فنی خودروها تا حد امکان به یکدیگر نزدیک باشد و آزمایشان به گونه ای طراحی شوند که تفاوت های فنی ناشی از اختلاف در محور محرکه تاثیر خود را به شکل پر رنگی نشان دهد.

با نگاهی گذرا به تاریخ اتومبیل در می یابیم اغلب خودروهایی که در طول تاریخ ساخته شده اند به صورت "موتور جلو – دیفرانسیل عقب" بودند، اما بحران سوختی دهه 70 این روند را تغییر داد. تولید کنندگان خودرو تلاش کردند تا به منظور کاهش مصرف سوخت وزن خودروهای خود را کم کنند و به همین منظور انواع مختلفی از سیستم های "موتور جلو – دیفرانسیل جلو" را به کار گرفتند. از آنجایی که تمام اجزای تشکیل دهنده سیستم انتقال قدرت خودروهای دیفرانسیل جلو در محفظه موتور زیر کاپوت قرار می گرفت خودروها به تدریج کوچکتر و سبکتر شدند ولی با این وجود هنوز هم از فضای داخل کابین کافی برخوردار بودند. علاوه بر این به دلیل اعمال وزن موتور روی محور محرک، چسبندگی چرخ های جلو در مقایسه با خودروهای دیفرانسیل عقب بهبود می یافت و از میزان هرزگردی چرخ ها در زمان شتابگیری نیز کاسته می شد. در طول 20 سال خودروهای دیفرانسیل جلو آنچنان فراگیر شدند که امروزه شمار قابل توجهی از خودروهای خانوادگی نیز به صورت دیفرانسیل جلو ساخته می شوند.

با تمام این اوصاف خودروهایی که به منظور سریع رفتن برای لذت و هیجان ساخته می شوند همچنان به سیستم دیفرانسیل عقب وفادار بوده اند اما رانندگان خودروهای دیفرانسیل جلو به خاطر تعادل و چسبندگی بهتر خودرویشان در سطوح لغزنده و خیس، همیشه از طرفداران خودروهای دیفرانسیل عقب انتقاد می کنند.

در 5 سال اخیر انقلاب کوچکی در کلاس خودروهای خانوادگی آمریکایی رخ داده و برخی سدان های خانوادگی به شکل دیفرانسیل عقب تولید شده اند. سازندگان خودروهای مذکور ادعا می کنند که محصولاتشان به خاطر استفاده از سیستم الکترونیکی پیشرفته از نظر هندلینگ و چسبندگی بهتر از خودروهای دیفرانسیل جلو هستند.

به گفته مسئول آزمایشات جاده ای نشریه Popular Mechanics، برای روشن شدن موضوع تعدادی خودروی سدان با موتورهای 4، 6 و 8 سیلندر به صورت دو به دو گرد هم آوردیم. در هر جفت از خودروهای انتخابی یکی از آنها دیفرانسیل جلو و دیگری دیفرانسیل عقب است. تستهای فنی همیشگی خود را روی آنها انجام دادیم، سپس پیست را خیس کردیم و مجددا تستها را تکرار کردیم تا شرایط یک جاده خیس و لغزنده که شما با آن مواجه می شوید را شبیه سازی کنیم.

کلاس سدان های کوچک 4 سیلندر:
در این کلاس یک فورد فوکس 2.3 لیتری 151 اسبی را در برابر یک مرسدس C230 کمپرسور اتاق W203 با قدرت 189 اسب (1.8 لیتر سوپرچارجر) قرار دادیم که هر دو خودرو مجهز به گیربکسهای دستی بودند. فورد سیستم کنترل هرزگردی داشت و مرسدس از سیستم ESP برخوردار بود که ترکیبی است از سیستم کنترل هرزگردی و کنترل پایداری. در ابتدا مقایسه یک فورد 19.865 دلاری با یک مرسدس 33.810 دلاری ممکن است عجیب به نظر برسد ولی نسبت نیرو به وزن خودروهای مورد نظر تا حدی به هم نزدیک است که بتوان آنها را با هم مقایسه کرد. در زمین خشک شتاب صفر تا 96.5 کیلومتر مرسدس 0.2 ثانیه سریعتر از فورد بود ولی در زمین خیس برتری مرسدس به 0.1 ثانیه کاهش یافت. به عبارت دیگر فورد دیفرانسیل جلو نسبت به مرسدس دیفرانسیل عقب در زمین خیس زمان کمتری در شتابگیری از دست داد (البته فقط 0.1 ثانیه). در تست های اسلالوم و تعویض لاین ناگهانی، مرسدس در زمین خیس نسبت به فورد سرعت کمتری از دست داد. وقتی سیستم کنترل هرزگردی فورد خاموش بود تایرها دچار هرزگردی می شدند و وقتی سیستم روشن بود هرزگردی قابل کنترل بود ولی خودرو دچار کم فرمانی می شد که هیچ یک از اینها ویژگی های خوشایندی نیستند. در زمین خیس نسبت به زمین خشک کم فرمانی راحتتر رخ می دهد. بر خلاف فورد، مرسدس سیستم ESP پیشرفته، فنربندی اسپرت و لاستیک های چسبنده اش را به کار گرفت تا در زمین خشک هندلینگ و چابکی بالایی از خود نشان دهد. با ESP خاموش مرسدس کمی تمایل به بیش فرمانی داشت (البته در اغلب خودروها نمی توان ESP را به طور کامل خاموش کرد . با فشردن دکمه فقط از حساسیت و واکنش آن کاسته می شود). بنابراین مرسدس به جای اینکه مانند خودروهایی که کم فرمانی دارند به سختی از یک پیچ عبور کند، اول عقب آن لیز می خورد. در مواقع بحرانی ممکن است خودرو به دور خود بچرخد یا اصطلاحا اسپین بزند. برای جلوگیری از این پدیده بسیاری از خودروهای دیفرانسیل عقب مجهز به سیستم های کنترل پایداری هستند.

در زمین خیس، ESP به مرسدس کمک کرد تا نسبت به فورد در تعویض لاین سرعت کمتری از دست دهد. علاوه بر این مرسدس در زمین خیس چسبندگی بیشتری نسبت به فورد داشت.
کلاس سدان های متوسط 6 سیلندر:
در این کلاس، تویوتا کمری XLE با قیمت 30.359 دلار مجهز به موتور 6 سیلندر 3.0 لیتری (210 اسب) و گیربکس 5 دنده اتوماتیک، سیستم کنترل هرزگردی و سیستم کنترل پایداری (VSC) در برابر اینفینیتی G35 با قیمت 31.485 دلار قرار می گیرد که موتور 3.5 لیتری 6 سیلندر (260 اسب) و گیربکس 5 دنده اتوماتیک دارد و از سیستم کنترل هرزگردی و سیستم کنترل دینامیکی خودرو (VDC) برخوردار است. اختلاف وزن این دو خودرو 24 کیلوگرم است.

انتظار داشتیم که کمری دیفرانسیل جلو در زمین خیس بهتر از اینفینیتی دیفرانسیل عقب شتاب بگیرد اما با خاموش کردن سیستم کنترل هرزگردی، تایرهای کمری دچار هرزگردی شدند و زمان های کندتری نسبت به اینفینیتی بر جای گذاشت. بهترین زمان شتابگیری با کمری موقعی به دست آمد که سیستم کنترل هرزگردی روشن بود. بر خلاف کمری، اینفینیتی در حالتی که سیستم کنترل دینامیکی خودرو خاموش بود سریعتر شتاب میگرفت. اینفینیتی در زمین خیس هنگام تعویض لاین زمان کمتری نسبت به کمری از دست داد. یکی از دلایل آن هم چسبندگی بهتر لاستیکهای اینفینیتی است. دلیل دیگر آن فنربندی نرم کمری است که باعث می شود درصد بیشتری از وزن خودرو به چرخ های عقب منتقل شود و وزن روی چرخ های جلو کم می شود، در نتیجه لاستیکهای جلو بیشتر لیز می خورند.

امکان خاموش کردن VSC در کمری وجود ندارد. هر چه بیشتر به کمری فشار بیاورید در تست های هندلینگ کندتر ظاهر می شود. شاید دقیقا به همین خاطر کمری به عنوان یک سدان خانوادگی خودرویی ایمن به حساب می آید.

تا جایی که سیستم کنترل پایداری کمک کند اینفینیتی در تستهای هندلینگ مطیع فرامین راننده خواهد بود. اگر این سیستم خاموش باشد فقط یک راننده ماهر می تواند با اینفینیتی سریع براند. سر پیچها وقتی پای خود را از پدال گاز بر می دارید اینفینیتی خیلی سریع دچار بیش فرمانی می شود. با این وجود در آزمون اسلالوم در زمین خیس اینفینیتی نسبت به کمری سرعت کمتری از دست داد.
کلاس سدان های فول سایز 8 سیلندر:
هر چه قدرت بیشتری به چرخ ها برسد تاثیر بیشتری روی اصطکاک چرخ ها خواهد داشت. اولین خودرو مورد نظر برای تست، کرایسلر 300C با وزن 1844 کیلوگرم که از موتور V8 Hemi با حجم 5.7 لیتر و توان 340 اسب بخار سود می برد و مجهز به سیستم های ESP و کنترل هرزگردی است. خودرو دوم پونتیاک بون اویل GXP است که قوای محرکه چرخ های جلوی خود را از موتور 4.6 لیتری 8 سیلندر کادیلاک با توان 275 اسب بخار تامین می کند. وزن این پونتیاک 1769 کیلوگرم است . در زمین خشک کرایسلر در عرض 6.12 ثانیه به سرعت 96.5 کیلومتر در ساعت رسید که رقم مذکور برای پونتیاک 6.95 ثانیه است. اما وقتی پیست را خیس کردیم، نقاط قوت دیفرانسیل جلو خودنمایی کردند. در هر دو حالت خاموش یا روشن بودن سیستم کنترل هرزگردی، پونتیاک در پیست خیس نسبت به کرایسلر زمان کمتری از دست داد. در حقیقت وقتی سیستم های کنترل الکترونیکی هر دو ماشین خاموش بود پونتیاک تقریبا 6 درصد سریعتر بود. این موضوع ما را به این باور رساند که در بعضی خودروهای پر قدرت هنگامی که زمین خیس و لغزنده باشد دیفرانسیل جلو بودن یک مزیت در شتابگیری محسوب خواهد شد.

در تستهای هندلینگ نتیجه بر عکس بود.پونتیاک با هنگام عبور سریع از پیچها دچار کم فرمانی می شد و مانند تویوتا کمری قبل از اینکه به بیشترین حد چسبندگی خود برسد سیستم کنترل پایداری وارد مدار می شد و مداخله می کرد. این موضوع هم در زمین خیس صدق می کرد و هم در زمین خشک. به نظر می رسید ESP کرایسلر بهتر به خودرو اجازه می داد تا به حداکثر چسبندگی خود برسد و سپس با استفاده از سیستم های الکترونیکی که بسیار زیرکانه کار می کنند تعادل این خودرو بزرگ را حفظ می کرد. در حقیقت راننده آزمایش ما توانست در آزمون های تعویض لاین اضطراری در زمین خشک و خیس به زمان های مشابهی دست یابد که نشاندهنده عملکرد خوب ESP این خودرو است. ولی با خاموش کردن ESP، کرایسلر هم مانند اغلب خودروهای پر قدرت دیفرانسیل عقب ممکن بود دچار بیش فرمانی شود.
نتیجه گیری:
با وجود تمام آزمایشات، نتیجه گیری قطعی در مورد برتری خودروهای دیفرانسیل عقب بسیار مشکل است. سیستم های پیشرفته کنترل هرزگردی و کنترل پایداری که امروزه روی خودروها نصب می شوند آنچنان خوب عمل می کنند که می توانند قابلیت های دینامیکی واقعی یک خودرو را مخفی کنند یا بهبود ببخشند. با توجه به تستهای انجام شده می شود اینطور نتیجه گرفت که عملکرد یک خودرو بیش از آنکه به دیفرانسیل عقب یا جلو بودن آن مرتبط باشد، به تاثیر کارکرد و نحوه تنظیمات چنین سیستم هایی وابسته است.