作者：小黃/cartech8

車輛的舒適性和操控性一直是衡量汽車性能的兩大核心標(biāo)準(zhǔn)，要舒適性懸架就要求相對軟,，懸架軟就會造成車輛過度傾側(cè),，過度傾側(cè)就會帶來操控性問題，在汽車發(fā)展的很長一段時間內(nèi)兩者很難彼此兼顧,。對此,，眾多汽車設(shè)計大師們研究出各種技術(shù)來解決這一問題，但其中最具里程碑意義的還數(shù)空氣懸架技術(shù)的問世,。今天cartech8將和大家共同探討這個技術(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。螺旋彈簧的長度與彈性系數(shù)定下來之后,，車身的高度跟懸架的軟硬特性也就固化下來無法改變了,；減震筒的阻尼定下來以后，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?？諝鈴椈膳c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向車身的傳遞，減少不良振動造成汽車零部件的早期損壞,。

7.重卡對道路的磨損量可以減少50%,。

8.當(dāng)汽車發(fā)生偏載時,，汽車仍可以保持水平。

9.延長汽車及其零部件的使用壽命,，減少維修停工時間,，提高汽車的營運(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、儲氣罐等）,、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和車身高度控制系統(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.減振器主要用來衰減車身的振動,，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，用來傳遞車身和車橋之間的縱向力,、側(cè)向力以及驅(qū)動、制動時產(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,、儲氣罐、電磁閥等,。主要用作產(chǎn)生,、儲存、控制壓縮空氣,。

5.車身高度控制系統(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懸架附近,。他的作用是檢測車身高度（汽車懸架裝置的位移），并將它轉(zhuǎn)化成電子信號,，輸入控制裝置ECU,。通過電子技術(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采集分析車高,、轉(zhuǎn)向角、加速度,、路況預(yù)測等傳感器信息,，控制懸架執(zhí)行器動作。系統(tǒng)的控制功能通常有以下三個：

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

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

c.彈簧剛度控制：改變彈簧剛度，使懸架滿足運(yùn)動或舒適的要求,。

新舊奧迪A6L懸架對比圖1

新舊奧迪A6L懸架對比圖2

三,、空氣懸架高度調(diào)整

1、現(xiàn)代汽車對懸架系統(tǒng)的要求

在汽車行駛過程中,，由于路面的不平整或汽車自身運(yùn)動狀態(tài)的改變,，會使汽車表現(xiàn)出各種運(yùn)動形態(tài)，包括車身的垂直振動,、俯仰運(yùn)動和側(cè)傾運(yùn)動等,。

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

（路面不平） （加速、制動） （轉(zhuǎn)彎）

(汽車工程師之家 作者：小黃/cartech8)

汽車行駛時的運(yùn)動形式

綜合考慮上述因素,，現(xiàn)代汽車對懸架提出的要求有：

（1）具有足夠的強(qiáng)度,；

（2）具有適當(dāng)?shù)膹椈射摱取⑶夷芨鶕?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)車內(nèi)乘員人數(shù)或汽車裝載情況自動調(diào)節(jié)車身高度,，以保持車身穩(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     根據(jù)駕駛員環(huán)境自動調(diào)節(jié)               0mm-28/35mm

(3) 動態(tài)      運(yùn)動為主                             -15mm-28/35mm

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

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

3,、典型的車高控制有以下3種

1）停車水平控制

停車后，當(dāng)車上載荷減少而車身上抬時,，控制系統(tǒng)能自動地降低高度,，以減少懸架系統(tǒng)的負(fù)荷，改善汽車外觀形象,。

2）特殊行駛工況高度控制

當(dāng)汽車高速行駛時,，主動降低車身高度，以改善行車的操縱性和啟動特性,。

汽車行駛于起伏不平較大的路面時,，主動升高車身，避免與地面或懸架的磕碰,。

3）自動水平控制,，保持高度恒定

車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,，提高行車安全性,。

常見的控制方式有兩種：

方式1：高度傳感器控制車身高度

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

同時該信號（高度傳感器）也被用來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)氣過程中壓縮空氣的水分，這些水分可以通過進(jìn)干燥器排出的氣體帶走,，以使干燥劑能得以重復(fù)使用,。(汽車工程師之家 小黃/cartech8)

方式2：ECU控制車身高度

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

下圖是帶雙氣罐（高壓儲氣罐 低壓儲氣罐）閉環(huán)控制邏輯圖,，現(xiàn)在的車輛大多采用的是只有高壓罐的開環(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造成的噪聲污染。

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

四、空氣懸架阻尼調(diào)整

通過調(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)行自動調(diào)節(jié),。從而使懸架剛度和阻尼最優(yōu)配合,。抑制車身姿態(tài)變化，使汽車或得良好的操作穩(wěn)定性和乘坐舒適性

目前可變阻尼減震器主要有兩個發(fā)展方向,， 一個是在減震器結(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,，這類減震器通過在活塞或減震器內(nèi)外腔室間增加電磁閥來改變減震器動作時流體流動的阻力,，進(jìn)而使減震器消耗的振動能量增加或減少，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)車輛上的車身加速度傳感器,、車輪加速度傳感器,、以及橫向加速度傳感器等傳感器的數(shù)據(jù)判斷車輛行駛狀態(tài)，由中央控制單元ECU進(jìn)行運(yùn)算,，隨后ECU對減震器上的控制閥發(fā)出相應(yīng)的指令,，控制閥門的開度來提供適應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)的阻尼，也可以在車內(nèi)由駕駛者選擇預(yù)設(shè)的模式（響應(yīng)特性曲線）來工作,。這類系統(tǒng)通過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圈，產(chǎn)生的可變磁流穿過液體,。當(dāng)線圈電流關(guān)閉時,，磁流變液體沒有磁化，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。