ETS w napędzie 4Matic
Napęd na 4 koła w samochodach Mercedes-Benz znany jest przede wszystkim z modelu „G” (W 460, W 461, W 462). Bazuje on na silniku połączonym ze skrzynią biegów, do której przymocowana jest skrzynia rozdzielcza z reduktorem. Ze skrzyni rozdzielczej napęd przenoszony jest na sztywny most przedni oraz sztywny most tylny. Do kół napęd doprowadzany jest półosiami, które z przodu wyposażone są w przeguby równobieżne.
Idea napędu 4Matic stosowanego w mercedesach osobowych jest podobna, choć napęd ten w różnych modelach jest sterowany na różne sposoby. Pierwsze wersje systemu 4Matic stosowane były w modelu W124 w roku 1986.
Aby system sprawdzał się w jeździe codziennej, trzeba było zintegrować jego działanie z systemem ASR, ASD oraz ABS (ten ostatni dostarcza informacji na temat prędkości obrotowej każdego z kół. System ASR przeciwdziałał poślizgowi kół podczas przyspieszania, natomiast system ASD to blokada mechanizmu różnicowego).
Pierwsza wersja napędu 4 × 4 mogła działać w czterech konfiguracjach przeniesienia napędu:
- tryb 0 – napęd tylko na tylne koła,
- tryb 1 – napęd na obie osie przy rozkładzie siły napędowej w stosunku 35%–65% (przód–tył),
- tryb 2 – napęd na obie osie z rozkładem siły w stosunku 50%–50%,
- tryb 3 – napęd na obie osie, rozkład napędu w stosunku 50%–50% oraz tylna oś zablokowana (ASD), aktywowany w przypadku, gdyby tryb drugi wciąż uniemożliwiał ruszenie samochodu.
W kolejnej wersji systemu 4Matic nie stosowano już osobnego systemu działającego podobnie do blokady mechanizmu różnicowego. Aby unieruchomić samochód, musiałoby dojść do sytuacji, kiedy całkowity poślizg mają przynajmniej dwa spośród napędzanych kół. W takiej sytuacji reaguje system ESP, który przyhamowuje ślizgające się koło, stwarzając pozorne warunki pełnej przyczepności.
ASD
Układ ASD to skrót od niemieckiej nazwy „Automatisches Sperrdifferenzial”, czyli automatycznie blokujący się mechanizm różnicowy. Jest to blokada zamontowana w obudowie przekładni głównej. System jej działania jest taki sam, jak mechanizmu różnicowego ze zmiennym poślizgiem.
To znaczy, że składa się ona z pakietu tarczek oraz siłownika je ściskającego. System ten był montowany w modelach o niższych mocach i mógł być stosowany tylko na jednej osi pojazdu. Działał do prędkości 30 km/h ze względu na możliwość występowania poślizgu oraz zwiększonych naprężeń w układzie napędowym. W mocniejszych wersjach silnikowych Mercedes zrezygnował z blokady mechanizmu różnicowego na rzecz sterowania poślizgiem kół za pomocą systemu ASR. W pierwszych wersjach systemu 4Matic poślizg kół był wykrywany przez czujniki systemu ABS i przeliczany z wykorzystaniem modelu „rowerowego”. To oznacza, że pod uwagę brany był kąt skrętu kierownicą, a prędkości obrotowe kół zewnętrznych i wewnętrznych obliczane były osobno. Jeśli wykryta została różnica, to w centralnym mechanizmie różnicowym (międzyosiowym) następuje włączenie sprzęgła i dołączenie napędu przedniego. Dzięki sprzęgłom w mechanizmie międzyosiowym ilość momentu obrotowego jest rozdzielana w stosunku 35% na przód do 65% na tył. W tym samym czasie włączona na desce rozdzielczej jest kontrolka z trójkątem ostrzegawczym. Jeśli uślizg kół nie ustępuje, międzyosiowy mechanizm różnicowy jest blokowany do tego stopnia, że rozdział mocy między przednią a tylną osią wynosi po 50%. Wtedy też może zostać zablokowany mechanizm różnicowy w tylnym moście napędowym.
Podczas hamowania wszystkie sprzęgła w mechanizmach różnicowych są rozłączane, aby nie wpływać na działanie układu ABS. Napęd na 4 koła jest aktywowany także podczas gwałtownego przyspieszania. Nie ma to nic wspólnego z kontrolą trakcji, tylko z dostarczeniem odpowiedniej ilości momentu obrotowego na koła. Nie jest więc to wersja ciągłego napędu na 4 koła, jak w przypadku nowszych modeli. W wersji najbardziej rozbudowanej system ten znajdował się w pierwszych wersjach modelu „G”, który był wyposażony także w blokadę przedniego mechanizmu różnicowego. Problemem tego napędu był fakt, że przy skrajnie niekorzystnych warunkach napęd mógł trafić w 100% na jedno napędzane koło, więc wymagało to, aby układ napędowy mógł przenieść całą moc w jednym kierunku. Z tego powodu takie podzespoły układu napędowego jak przeguby, półosie, łożyska, koła zębate stały się duże i ciężkie, co negatywnie wpłynęło na dynamikę jazdy, wagę samochodu oraz stosunek masy nieresorowanej do resorowanej. W pewnym momencie konstruktorzy doszli do wniosku, że ten system napędu powstał po to, aby równomiernie rozprowadzać siłę napędową na wszystkie koła, a nie przenosić ją drastycznie tylko na jedno. W związku z tym także układ napędowy tego typu był zestawiany z silnikami o 6 cylindrach w rzędzie i nie występował z mocniejszymi jednostkami (np. o 8 cylindrach).
W związku ze zmianą filozofii w kolejnych modelach (od 1997 roku) Mercedes zaczął montować w swoich samochodach napęd bez hydraulicznej blokady dyferencjału. System 4ETS (4Matic Electronic Traction System) działa podobnie, z tym że koła znajdujące się w poślizgu są hamowane za pośrednictwem systemu ESP.
Prędkość obrotowa poszczególnych kół jest odczytywana za pośrednictwem czujników układu ABS. Najpierw wykrywany jest poślizg kół napędzanych podczas przyspieszania. W chwili wykrycia poślizgu dostępny moment obrotowy jest ograniczany. To oznacza, że silnik jest „dławiony” przez sterownik wtrysku, zapłonu i przepustnicy. W przypadku dalszego występowania poślizgu kół następuje pulsacyjne hamowanie aktywowane przez pompę układu ABS (w wersjach 5.0, 5.3, 5.7 i 8). W tym celu w pompie ABS zastosowano dwa dodatkowe zawory umożliwiające przepływ zwrotny ciśnienia i hamowanie pulsacyjne kołami napędowymi.
