什么是空气悬挂,工作原理是什么,哪些车用的是空气悬挂

核心提示空气悬挂 空气悬挂也并不是最近几年才研发的新技术,它们的基本技术方案相似,主要包括内部装有压缩空气的空气弹簧和阻尼可变的减震器两部分。 与传统钢制汽车悬挂系统相比较,空气悬挂具有很多优势,最重要的一点就是弹簧的弹性系数也就是弹簧的软硬能根

空气悬挂 空气悬挂也并不是最近几年才研发的新技术,它们的基本技术方案相似,主要包括内部装有压缩空气的空气弹簧和阻尼可变的减震器两部分。

与传统钢制汽车悬挂系统相比较,空气悬挂具有很多优势,最重要的一点就是弹簧的弹性系数也就是弹簧的软硬能根据需要自动调节。例如,高速行驶时悬挂可以变硬,以提高车身稳定性,长时间低速行驶时,控制单元会认为正在经过颠簸路面,以悬挂变软来提高减震舒适性。

另外,车轮受到地面冲击产生的加速度也是空气弹簧自动调节时考虑的参数之一。例如高速过弯时,外侧车轮的空气弹簧和减震器就会自动变硬,以减小车身的侧倾,在紧急制动时电子模块也会对前轮的弹簧和减震器硬度进行加强以减小车身的惯性前倾。因此,装有空气弹簧的车型比其它汽车拥有更高的操控极限和舒适度。 我们以装备在 Maybach 上的AIRMATIC.DC空气悬挂系统为简例说明弹簧软硬的变化。弹簧的弹性系数是通过橡胶皮腔中空气的流量来调节的。在短波路面或高速过弯时,皮腔中的部分气体会被锁定,在皮腔受压时,空气流量减小,令弹簧变硬,以减小车身起伏和提高车身稳定性。在普通路面上,所有空气都可以自由流动,皮腔受压时,空气流量加大,从而提供柔软的弹簧和最大程度的行驶舒适性。 Maybach 的空气悬挂中的空气始终保持6-10个巴的压力。空气悬挂还将传统的底盘升降技术融入其中。高速行驶时,车身高度自动降低,从而提高贴地性能确保良好的高速行驶稳定性同时降低风阻和油耗。慢速通过颠簸路面时,底盘自动升高,以提高通过性能。另外,空气悬挂系统还能自动保持车身水平高度,无论空载满载,车身高度都能恒定不变,这样在任何载荷情况下,悬挂系统的弹簧行程都保持一定,从而使减震特性基本不会受到影响。因此即便是满载情况下,车身也很容易控制。这的确是平台技术的一个飞跃。

在采用相似的设计方案的同时各厂家的技术又完全不相同。 BENZ 是空气悬挂技术的前辈,它首次将橡胶皮腔放置在金属外壳内,令皮腔受压时的弹性特性接近钢簧,另外,皮腔中还加入了一个特殊的纤维,从而使皮腔更坚固,寿命更长。 AUDI 在此基础上改变了纤维的排布方向,使弹簧的钢度进一步提高等等。在一些底盘升降的具体指标上各厂商也存在不同。例如 Maybach 与 Phaeton 在车速超过140Km/h后,车身高度自动下降1.5cm,当车速降回70Km/h以下时,车身又恢复正常高度,而 A8 的这两个速度指标则分别为120Km/h和100Km/h,在自动减震模式下和Sport减震模式下车身高度分别下降2.5cm和2cm。如果遇到破坏非常严重的路面,三辆车的底盘都能在正常高度上升高2.5cm。

  除了多种车身高度外, Phaeton 、 Maybach 和 A8 还能通过车内相应按键选择自动、舒适、抬高和Sport等多种减震模式。它们能分别提供不同硬度的减震器来满足不同的驾驶需要。 当然,仅仅依靠空气弹簧和减震器总成并不能实现上述的诸多功能,还需要大量附加部件的配合。其中包括空气压缩机、蓄压器、控制单元、前后桥车身高度传感器、3个不同方向的车身加速度传感器以及4个空气弹簧伸张加速度传感器等等。 传感器将收集到的信号传给控制单元,控制单元经过计算再发出指令来调节空气弹簧硬度和减震器阻尼,从而达到最理想的弹性状态。这个看来十分复杂的过程在整个系统内的反映时间只有几十微秒。因此,空气悬挂系统对车轮的每一个微小动作都能做出及时而且恰当的反应。 Maybach 和 Phaeton 空气悬挂系统的自适应减震器都采用叫做SKYHOOK的计算方法,这个算法的基本原则是减小车身在各个方向上的加速度,同时尽可能保证车轮拥有最完美的贴地性能,这样就能提供最完美的操控感受和无穷的驾驶乐趣

在豪华车型上,我们经常会听到空气悬挂或者电磁悬挂这样的高端装备,不同于普通的悬架系统,这两种悬挂都可以及时调整阻尼,让行车动态更加稳定,那么什么是空气悬挂,什么是电磁悬挂,两者又有何区别和优缺点呢?下面我们选车侦探就带来详细的分析科普。

1.什么是空气悬挂,有何优点?

空气悬挂更准确的名称应该是空气弹簧,该悬挂由空气气囊取代了物理弹簧,从原理上看非常简单,只需要控制气囊内的气压,就可以控制弹簧的高度以及阻尼,除了气囊,空气弹簧还带有高压气瓶和空气压缩机。气囊则由非常耐用的硫化橡胶制成,在车辆底盘上安装有离地距离传感器,按照车身高度变化,系统会自动控制空气压缩机和排气阀门,抬高底盘或者降低底盘,同时也可以手动调节车辆的离地间隙。

此外,车轮受到地面冲击产生的加速度也会被传感器感应,空气弹簧就可以自动调节回弹阻尼,例如过弯时,外侧车轮的空气弹簧阻尼变大以减小车身的侧倾,在刹车时,车辆出现点头现象,前轴的空气弹簧阻尼就会变大以抵消重心前移带来的效果。除了在乘用车上使用,空气弹簧还被用在公交和卡车上,这类弹簧承重能力强,舒适度高。

2.什么是电磁悬挂,有何优点?

说到电磁悬挂,大家应该从字面意思就可以大致清楚,这是一类使用电磁改变阻尼的悬挂系统,不同于空气悬挂的是,电磁悬挂没有取消传统的弹簧,但在减震筒内部,普通的液压机油变成了磁流变液,那么磁流变液又是什么呢?

磁流变液由3部分组成,第一种是载液,比如矿物油、硅油等;第二种是可磁化分散悬浮颗粒,通常由具有确定粒度分布的单质Fe、Fe3O4粉体构成,其表面经过化学方法处理,以提高工作时的耐久性;第三种就是分散剂,分散剂可以对悬浮颗粒、载液进行结构化处理,解决悬浮颗粒在载液中的分散稳定性问题。

那么它是如何工作的呢?在无磁场作用时,悬浮相粒子悬浮于母液中呈随机分布,表现为线黏性牛顿流体,这个时候与普通液压悬挂没有区别。但当通过电流施加外磁场作用后,粒子表面出现极化现象,形成磁偶极子,磁偶极子沿外磁场方向结成链状、簇状结构,具有一定的抗剪切屈服应力。同一条极化链中各相邻粒子之间的抗剪切屈服应力会随外加磁场强度的增强而增加。当磁场增大至一定程度时,磁偶极子相互作用增强,此时磁流变液便呈现类固体特性,也就是阻尼大幅增加。

根据磁场的变化,磁流变液阻尼大小可以根据电流改变,因此这类悬挂最大的优势是反应迅速,通过车身上的传感器,行车电脑可以随时判断路况,以每秒1000次的速度扫描,随时改变悬挂阻尼,比如突遇颠簸减小阻尼,增加舒适度;高速转向时增大阻尼,减小车辆侧倾。由于电磁悬挂的核心技术是磁流变液,因此模仿复制并不是一件简单的事情,目前几乎所有汽车的电磁悬挂均由美国Delphi公司生产,研发由主攻磁流变液的美国Lord?公司与Delphi合作完成,可以说是一家独大的供应商。

3.两种悬挂有何缺点?

说了两种悬挂的优点,那么它们有没有明显的缺点呢?答案是肯定的,空气悬挂最大的缺点就是气囊维修保养费用高,橡胶气囊出现老化后寿命会大幅降低,也存在安全隐患,及时保养非常重要。而电磁悬挂的缺点是非常昂贵,磁流变液这项技术掌握在少数厂家的手中,难以普及。

选车侦探总结:电磁悬挂的设计重点更偏向于操控,在一些运动车型上较为常见,而空气悬挂更偏向于舒适度,在豪华车上较为常见,从科技含量来看电磁悬挂更为先进,但两种设计并没有绝对的好坏之分,用在合适取向的车型上才能发挥它们最大的功效。

本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。

 
友情链接
鄂ICP备19019357号-22