作者：小黃/cartech8

車(chē)輛的舒適性和操控性一直是衡量汽車(chē)性能的兩大核心標(biāo)準(zhǔn)，要舒適性懸架就要求相對(duì)軟，懸架軟就會(huì)造成車(chē)輛過(guò)度傾側(cè)，過(guò)度傾側(cè)就會(huì)帶來(lái)操控性問(wèn)題，在汽車(chē)發(fā)展的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)兩者很難彼此兼顧。對(duì)此，眾多汽車(chē)設(shè)計(jì)大師們研究出各種技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題，但其中最具里程碑意義的還數(shù)空氣懸架技術(shù)的問(wèn)世。今天cartech8將和大家共同探討這個(gè)技術(shù)。

一．概述

奧迪A6L空氣前懸架系統(tǒng)

奧迪A6L空氣后懸架系統(tǒng)

普通由螺旋彈簧與減震筒組成的懸架系統(tǒng)并不能調(diào)整軟硬和高低。螺旋彈簧的長(zhǎng)度與彈性系數(shù)定下來(lái)之后，車(chē)身的高度跟懸架的軟硬特性也就固化下來(lái)無(wú)法改變了；減震筒的阻尼定下來(lái)以后，懸架的響應(yīng)速度與吸震特性同樣也變不了。而空氣懸架是以空氣彈簧為彈性元件的懸架系統(tǒng)，它的最大特點(diǎn)是變剛度與易于調(diào)整。空氣彈簧與其它以鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧等鋼制彈簧為彈性元件的懸架的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下：(汽車(chē)工程師之家 小黃/cartech8)

空氣彈簧為彈性元件

1.彈性特性可以呈明顯的非線(xiàn)性，利于在不同載荷下保持較為恒定的偏頻；

2.較容易改變車(chē)身高度；

3.由于空氣彈簧本身只能承受垂直力，所以需要布置足夠的桿件來(lái)傳遞各種力以及扭矩；

4.需要有產(chǎn)生壓縮空氣的裝置；

5.靠空氣彈簧本身產(chǎn)生的抗側(cè)傾力矩一般不夠，需要加裝橫向穩(wěn)定桿等裝置。

6.改善路面不平度激勵(lì)向車(chē)身的傳遞，減少不良振動(dòng)造成汽車(chē)零部件的早期損壞。

7.重卡對(duì)道路的磨損量可以減少50%。

8.當(dāng)汽車(chē)發(fā)生偏載時(shí)，汽車(chē)仍可以保持水平。

9.延長(zhǎng)汽車(chē)及其零部件的使用壽命，減少維修停工時(shí)間，提高汽車(chē)的營(yíng)運(yùn)效率。

二、空氣懸架組成：

空氣懸架系統(tǒng)包括空氣彈簧、減振器、空氣供給單元（如空氣壓縮機(jī)、單項(xiàng)閥、氣路、儲(chǔ)氣罐等）、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和車(chē)身高度控制系統(tǒng)。

1. 空氣彈簧按氣囊結(jié)構(gòu)型式可以分成囊式、膜式和復(fù)合式三種。一般采用囊式空氣彈簧，它由夾有簾線(xiàn)的橡膠氣囊和密閉空氣組成，如下圖，氣囊有單節(jié)和多節(jié)式，節(jié)數(shù)越多彈性越好，但密封性差?？諝鈴椈傻奶匦栽谇懊嬉呀?jīng)介紹了。

2.減振器主要用來(lái)衰減車(chē)身的振動(dòng)，后面有詳細(xì)介紹。

3.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由縱向推力桿和橫向推力桿等組成，用來(lái)傳遞車(chē)身和車(chē)橋之間的縱向力、側(cè)向力以及驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力矩。彌補(bǔ)空氣彈簧只能承受垂直載荷的缺點(diǎn)。

4.空氣供給單元包括空氣壓縮機(jī)、單項(xiàng)閥、氣路、儲(chǔ)氣罐、電磁閥等。主要用作產(chǎn)生、儲(chǔ)存、控制壓縮空氣。

5.車(chē)身高度控制系統(tǒng)分為機(jī)械式控制系統(tǒng)和電控控制系統(tǒng)。高度控制傳感器安裝在前后左右四個(gè)懸架附近。他的作用是檢測(cè)車(chē)身高度（汽車(chē)懸架裝置的位移），并將它轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)，輸入控制裝置ECU。通過(guò)電子技術(shù)控制和空氣懸架系統(tǒng)的完美結(jié)合，使得空氣懸架系統(tǒng)的性能得以完美展現(xiàn)。電子控制ECU采集分析車(chē)高、轉(zhuǎn)向角、加速度、路況預(yù)測(cè)等傳感器信息，控制懸架執(zhí)行器動(dòng)作。系統(tǒng)的控制功能通常有以下三個(gè)：

a.車(chē)高調(diào)整：當(dāng)汽車(chē)在起伏不平的路面行駛時(shí)，可以使車(chē)身抬高，以便于通過(guò)，在良好路面高速行駛時(shí)，可以降低車(chē)身，以降低重心，提高操縱穩(wěn)定性。

b.阻尼力控制：用來(lái)提高汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，在急轉(zhuǎn)彎、急加速和緊急制動(dòng)情況下，可以抑制車(chē)身姿態(tài)的變化。

c.彈簧剛度控制：改變彈簧剛度，使懸架滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)或舒適的要求。

新舊奧迪A6L懸架對(duì)比圖1

新舊奧迪A6L懸架對(duì)比圖2

三、空氣懸架高度調(diào)整

1、現(xiàn)代汽車(chē)對(duì)懸架系統(tǒng)的要求

在汽車(chē)行駛過(guò)程中，由于路面的不平整或汽車(chē)自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，會(huì)使汽車(chē)表現(xiàn)出各種運(yùn)動(dòng)形態(tài)，包括車(chē)身的垂直振動(dòng)、俯仰運(yùn)動(dòng)和側(cè)傾運(yùn)動(dòng)等。

垂 直 運(yùn) 動(dòng) 前 后 運(yùn) 動(dòng) 左 右 運(yùn) 動(dòng)

（路面不平） （加速、制動(dòng)） （轉(zhuǎn)彎）

(汽車(chē)工程師之家 作者：小黃/cartech8)

汽車(chē)行駛時(shí)的運(yùn)動(dòng)形式

綜合考慮上述因素，現(xiàn)代汽車(chē)對(duì)懸架提出的要求有：

（1）具有足夠的強(qiáng)度；

（2）具有適當(dāng)?shù)膹椈射摱?、且能根?jù)載荷的變化而變化；

（3）具有足夠的側(cè)傾度；

（4）具有良好的吸振能力；

（5）能夠保證車(chē)輪正確的定位參數(shù)。

2、懸架系統(tǒng)的高度控制

懸架的高度控制系統(tǒng)：可根據(jù)車(chē)內(nèi)乘員人數(shù)或汽車(chē)裝載情況自動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)身高度，以保持車(chē)身穩(wěn)定的行駛姿態(tài)。

電控懸架的結(jié)構(gòu)布置圖

工作模式     避震器                               行駛高度

（1）舒適     舒適為主                             0mm-15mm

（2）自動(dòng)     根據(jù)駕駛員環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)               0mm-28/35mm

(3) 動(dòng)態(tài)      運(yùn)動(dòng)為主                             -15mm-28/35mm

（4）越野     根據(jù)駕駛環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)                 25mm，直到100km/h

（5）高位     根據(jù)駕駛環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)（劇烈越野模式） 60mm,直到40km/h

3、典型的車(chē)高控制有以下3種

1）停車(chē)水平控制

停車(chē)后，當(dāng)車(chē)上載荷減少而車(chē)身上抬時(shí)，控制系統(tǒng)能自動(dòng)地降低高度，以減少懸架系統(tǒng)的負(fù)荷，改善汽車(chē)外觀形象。

2）特殊行駛工況高度控制

當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)，主動(dòng)降低車(chē)身高度，以改善行車(chē)的操縱性和啟動(dòng)特性。

汽車(chē)行駛于起伏不平較大的路面時(shí)，主動(dòng)升高車(chē)身，避免與地面或懸架的磕碰。

3）自動(dòng)水平控制，保持高度恒定

車(chē)身高度不受載荷影響，保持基本恒定，姿態(tài)水平，使乘坐更加平穩(wěn)，前大燈光束方向保持不變，提高行車(chē)安全性。

常見(jiàn)的控制方式有兩種：

方式1：高度傳感器控制車(chē)身高度

在該控制系統(tǒng)中，高度傳感器的信號(hào)用于控制空氣壓縮機(jī)向空氣彈簧輸送壓縮空氣，抬高車(chē)身。

同時(shí)該信號(hào)（高度傳感器）也被用來(lái)控制空氣彈簧上的排氣電磁閥，釋放空氣彈簧中已有的氣體，從而達(dá)到維持彈簧內(nèi)的壓力和降低車(chē)身高度的目的。

干燥器內(nèi)的干燥劑（硅的化合物）吸收進(jìn)氣過(guò)程中壓縮空氣的水分，這些水分可以通過(guò)進(jìn)干燥器排出的氣體帶走，以使干燥劑能得以重復(fù)使用。(汽車(chē)工程師之家 小黃/cartech8)

方式2：ECU控制車(chē)身高度

在空氣壓縮機(jī)與空氣彈簧之間設(shè)置了高壓的儲(chǔ)氣筒，空氣壓縮機(jī)輸出的高壓氣體儲(chǔ)存在該儲(chǔ)氣筒中，壓力開(kāi)關(guān)感受儲(chǔ)氣筒內(nèi)的壓力，最終通過(guò)電腦控制空氣壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

下圖是帶雙氣罐（高壓儲(chǔ)氣罐 低壓儲(chǔ)氣罐）閉環(huán)控制邏輯圖，現(xiàn)在的車(chē)輛大多采用的是只有高壓罐的開(kāi)環(huán)控制模式：閉環(huán)懸架系統(tǒng),可以有效地減少能量損失并降低空氣彈簧排氣時(shí)造成的噪聲污染。

在控制系統(tǒng)中，高度傳感器是檢測(cè)部分，裝在車(chē)身與懸架之間，用來(lái)檢測(cè)某一車(chē)輪或車(chē)軸上方車(chē)身高度的變化，向電腦提供車(chē)身高度信息，電腦通過(guò)綜合信息控制懸架高度。

四、空氣懸架阻尼調(diào)整

通過(guò)調(diào)節(jié)減振器阻尼大小，實(shí)現(xiàn)懸架阻尼軟、中、硬之間進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。從而使懸架剛度和阻尼最優(yōu)配合。抑制車(chē)身姿態(tài)變化，使汽車(chē)或得良好的操作穩(wěn)定性和乘坐舒適性

目前可變阻尼減震器主要有兩個(gè)發(fā)展方向， 一個(gè)是在減震器結(jié)構(gòu)上做文章，另一種則是在減震器油液上做文章。

在減震器結(jié)構(gòu)上做文章是目前比較主流的方式，這類(lèi)減震器通過(guò)在活塞或減震器內(nèi)外腔室間增加電磁閥來(lái)改變減震器動(dòng)作時(shí)流體流動(dòng)的阻力，進(jìn)而使減震器消耗的振動(dòng)能量增加或減少，使其阻尼特性發(fā)生變化。ZF的連續(xù)減震控制系統(tǒng)，在奧迪、寶馬、別克、凱迪拉克等品牌上都有使用。系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輛上的車(chē)身加速度傳感器、車(chē)輪加速度傳感器、以及橫向加速度傳感器等傳感器的數(shù)據(jù)判斷車(chē)輛行駛狀態(tài)，由中央控制單元ECU進(jìn)行運(yùn)算，隨后ECU對(duì)減震器上的控制閥發(fā)出相應(yīng)的指令，控制閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)提供適應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)的阻尼，也可以在車(chē)內(nèi)由駕駛者選擇預(yù)設(shè)的模式（響應(yīng)特性曲線(xiàn)）來(lái)工作。這類(lèi)系統(tǒng)通過(guò)使用高精度的電磁閥可以實(shí)現(xiàn)不同的性能要求，從每秒鐘反饋/調(diào)整100次到每秒反饋/調(diào)整1000次的產(chǎn)品都有。

在減震器油液上做文章：就是以電流控制減震內(nèi)液體的黏度，使之根據(jù)駕駛狀況的不同而改變減震回彈力的速度和大小。減振器活塞桿中帶有電磁線(xiàn)圈，產(chǎn)生的可變磁流穿過(guò)液體。當(dāng)線(xiàn)圈電流關(guān)閉時(shí)，磁流變液體沒(méi)有磁化，軟鐵顆粒隨機(jī)地分散在液體中，懸浮液的性能和普通的減震器油液一樣。通電后，磁場(chǎng)使鐵顆粒沿流體方向形成纖維結(jié)構(gòu)排列，懸浮液的流動(dòng)性因此產(chǎn)生變化。所以改變電流就改變阻尼性能，變化范圍很寬。