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準，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)點和缺點如下：(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、單項閥、氣路、儲氣罐等）、導(dǎo)向機構(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，后面有詳細介紹。

3.導(dǎo)向機構(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。彌補空氣彈簧只能承受垂直載荷的缺點。

4.空氣供給單元包括空氣壓縮機、單項閥、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動狀態(tài)的改變，會使汽車表現(xiàn)出各種運動形態(tài)，包括車身的垂直振動、俯仰運動和側(cè)傾運動等。

垂 直 運 動 前 后 運 動 左 右 運 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）具有足夠的強度；

（2）具有適當?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)的負荷，改善汽車外觀形象。

2）特殊行駛工況高度控制

當汽車高速行駛時，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）吸收進氣過程中壓縮空氣的水分，這些水分可以通過進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

在空氣壓縮機與空氣彈簧之間設(shè)置了高壓的儲氣筒，空氣壓縮機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的運轉(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，實現(xiàn)懸架阻尼軟、中、硬之間進行自動調(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進行運算，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。當線圈電流關(guān)閉時，磁流變液體沒有磁化，軟鐵顆粒隨機地分散在液體中，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。