解读空气悬挂的秘密.doc

汽车之家 技术 小时候，我们读过许多童话，对未来也有着各种幻想，虽然主角不同，冒险的经历不同，但是里面似乎总有一张飞毯，载着我们飞驰。长大后，我们知道很多梦想都仅是幻想，而飞毯却变成了现实，它就是汽车。它载着我们奔驰在人生的道路上，而让我们的“梦想飞毯”更舒适更稳定的秘密空气悬架，就是我们今天要说的主角。 空气悬架的定义悬架简单讲就是车身与车轮之间连接装置的总称，由减振器、导向机构和弹性元件组成，空气悬架广义上就是用空气弹簧作为弹性元件的悬架。 空气悬架的历史空气悬架并不是近些年才诞生的。早在20世纪30年代初，哈维费尔斯通（Harvery Samuel Firestone）在其好友亨利福特（HenryFord）和托马斯阿尔瓦爱迪生（ThomasAlvaEdison）的技术支持下，研制出了空气柱形式的空气弹簧悬架系统。于是在1934年，哈维费尔斯通在自己的公司（费尔斯通轮胎和橡胶公司）中第一次真正把空气弹簧用于汽车工业。1938年，通用汽车公司对客车上安装空气弹簧悬架系统发生兴趣。他们与费尔斯通公司合作，于1944年进行了首轮试验。并于1953年开始生产装有空气悬架的客车，这是商用汽车采用空气悬架的开始。 空气悬架和普通悬架的区别在我们了解空气悬架结构之前让我们看看空气悬架和普通悬架的区别，普通悬架的弹性元件为弹簧，在车身与轮胎之间起到弹性联系的作用，并承受和传递垂直载荷，缓和及抑制不平路面所引起的冲击等作用，减振器用以加快振动的衰减，限制车身和车轮的振动。而空气悬架中用空气弹簧取代了普通弹簧作为弹性元件，正是因为气体的可压缩及可膨胀性，使得空气弹簧除了可以起到在车身与车轮之间作弹性联系，承受和传递垂直载荷，缓和及抑制不平路面所引起的冲击外，还可以主动的调节车身高度，这就为下面我们要提到的电子控制悬架系统做了铺垫。 空气悬架的结构空气悬架系统一般由空气弹簧、减振器、导向结构、空气供给单元（如空气压缩机、单项阀、气路、储气罐等）、高度控制阀等组成。现在很多品牌，尤其是讲究乘坐舒适性的豪华车或者讲究通过性的SUV车型很多都配备或可以选配空气悬架，这里让我们以最近大红大紫的新奥迪A6L为例，做个梳理。 空气弹簧空气弹簧是在柔性密封容器中加入压缩空气，利用空气的可压缩性实现弹性作用的一种非金属弹簧。它具有优良的弹性特性，从而提高车辆的运行舒适度。并且不管车辆载重量是多少，都可以依靠改变空气压力加以选择。例如用增加附加空气室的办法增加其内容积，可以使刚度减小。同时，根据压缩空气所用容器不同，空气弹簧又有囊式和膜式两种形式，囊式空气弹簧是由夹有帘线的橡胶气囊和封闭在其中的压缩空气所组成。气囊的内层用气密性好的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。节与节之间围有钢制的腰环，使中间部分不会有径向扩张，并防止两节之间相互摩擦。而膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属制件组成，会产生径向扩张。在量产车上我们见到的大都是膜式空气弹簧，而在改装领域更多应用的是囊式空气弹簧。 减振器空气悬架的后悬架处，减振器和空气弹簧被分离开来，车身的高低由空气弹簧调节，而我们常说的“软硬”则交由被独立出来的减振器负责，在新奥迪A6L的后悬架处，减振器采用ZF公司提供的产品，这种CDC可变阻尼减振器内置比例阀，它可以不间断地控制液体在减振器中的流动，以实现调节阻尼的系数。前悬架亦是如此，只不过考虑到空间问题，它将空气弹簧和CDC可变阻尼减振器进行了集成。 导向机构空气悬架的导向机构同普通悬架并无太大差别，下图为新奥迪A6L选装空气悬架及普通悬架结构的解剖图，也可以很清楚的看到空气弹簧代替了原有的螺旋弹簧成为弹性元件。 空气供给单元空气供给单元由气泵、空气干燥器、储气罐等组成，空气供给总成一般放置在发动机舱或后备箱内。 高度控制阀高度控制阀是空气弹簧悬架系统的一个重要组成部分，它的作用是使空气弹簧在载荷下都保持一定的高度。空气弹簧的优点，也只有在采用了高度控制阀的情况下才能充分体现出来。当车辆载荷增加时，装有高度控制阀的车身将下移，连接车桥和高度控制阀的摆杆转动，带动凸轮转轴转动，从而使活塞和顶杆上移，将排气门关闭，进气门打开，此时，从进气口进来的压缩空气进入气囊。随着气囊内气压的上升，空气弹簧高度增加，车身也随之上升，进气门则因为摆杆的移动而关闭，此时高度控制阀处于一个平衡状态。当车辆载荷减少时，因气囊内多余的气压，使空气弹簧升高，从而车身也上升，因此，摆杆转动，带动凸轮轴转动，从而使活塞和顶杆下移，使排气门打开，进气门关闭，气囊中多余的气压排至大气。车身又回到正常水平，此时，顶杆又上移，将排气门关闭，高度阀又处于一个平衡状态。相关视频：如果您觉得上面大段的文字介绍很难理解，我推荐您观看下面这段视频，这段视频很好的展示了奥迪A6 allroad quattro的空气悬架的工作状态。 电子控制悬架系统随着科学技术的不断发展，电子控制悬架系统进入到了我们的生活中。早期的空气悬架仅仅是机械的将车身高度保持在设定范围内，现在装备有电子控制悬架系统的汽车当载荷、行驶速度、路面状况等行驶条件发生变化后，主动悬架系统能自动调整悬架刚度（整车调整和单轮调整），还能通过调节空气弹簧，达到调节车身高度的目的，从而能同时满足汽车行驶平顺性和操纵稳定性等各方面的要求。所以说电子控制悬架系统可谓是踩在空气悬架这个“巨人的肩膀”上。 动态底盘控制单元新奥迪A6L配备了动态底盘控制系统，动态底盘控制系统与车身稳定系统（ESP)通过数据总线完成信息传递，依据行驶的需求，动态底盘控制系统可对气泵、分配阀以及CDC可变阻尼减振器中的比例阀进行控制。例如，我们在驾驶时选择动态模式，那么，接到指令的控制系统就会对以上提到的执行元件进行控制，CDC中的比例阀会被调整至最小，以降低阻尼液流动的速度实现紧绷的驾驭感受，空气弹簧中的高压空气也会被相应的减少以使其高度被压缩，从而使车身降低；如果我们想要营造一个舒适的驾驶状态，气泵就会提供更多的高压空气至储液罐，与此同时，控制单元还会告诉分配阀要给哪个空气弹簧输送高压空气。同时空气悬架控制单元通过FlexRay车载网络标准与汽车联网，从而实现了车身加速度等重要信号的跨系统使用，不再需要早期汽车所需要的系统特定加速传感器。在这里有必要提一下车身在进行升高或降低过程中的细节，在从最高位向最低位过渡时，系统会将这个过程分为三个部分，车头先会下探三分之一的行程，完成后，车尾随之降低三分之一的行程，以此再进行两次的动作便完成了从最高到最低的转变，在整个过程中，底盘控制单元和分配阀一直在协同工作。作为驾驶者的您，通过MMI系统可以在舒适、自动、运动和自定义四种模式中选择，在“自动”模式下，全新A6L以120公里/小时以上的速度行驶超过30秒后，悬架会自动降低10毫米，提供了更佳的行车稳定性（时速低于35公里/小时返回初始高度），在“动态”模式下，悬架起始高度被降低了10毫米。与之相反的是“升高”模式，这种模式下A6L车底离地间隙被额外的增大了10毫米，以跨越小型障碍，在车速超过100公里/小时后会自动降回原始高度。和A8L相比，这套系统的高度调节范围相对较小，对于驾驶者的直观感受可能并不那么明显，可变阻尼和刚性的特点倒是对于操控或舒适都有明显的帮助。而选择动态模式时不仅动力输出更加积极，方向盘回馈力度也大幅增加，指向精度明显提高。空气悬架会调整到最硬状态，整辆车的神经变得异常紧绷，给驾驶者纯粹机械化的驾驭感。当回到comfort舒适模式后，空气悬架很好的过滤路面震动，同时保持着适当的紧致。驾驶感受依然是我们熟悉的沉稳风格。 空气悬架的改装随着HellaFlush改装风格在全世界迅速蔓延，越来越多的人选择让自己的爱车“背上”一个储气罐，体验上上下下的感觉，下面让我们看一个应用空气悬架，改装爱车的案例。 HellaFlush风格之尚酷R为了实现HellaFlush改装风格所追求的效果，车主为这辆车更换了一套Air Force空气悬架，并在后备箱安装了AccuAir控制器，可以为Air Force空气悬架泵送空气，实现车身高低的改变。其实AirForce空气悬架套装本身拥有控制器，但是，自带的这套控制器操控起来要笨拙很多，泵送气体效率也很低，所以，车主单配了一套AccuAir控制器。AccuAir控制器内有打气泵，圆筒形储气罐负责储存空气，分出的四跟管路分别连接前后四只空气悬架。装置内部有压力传感器，当侦测到储气罐内空气压力降低至一定值时，气泵会自动启动进行充气（通电情况下）。我们总调侃高手在民间，下面这部视频再一次印证了这句话的正确。这部视频拍摄于京西国贸汽配城内。主角是一辆改装空气悬架的红色奥迪A4L，经过气动调节，车辆的轮眉已经盖过了轮胎的上沿部位，仅仅露出了轮圈，当车辆的空气悬架完全调低后，整辆车犹如趴在地上一般，十分惹眼。文章开始我们提到了很多品牌车型使用空气悬架或可以选装空气悬架，如果您对这些车型感兴趣，不用翻网页，直接点击下面的图片或链接进入相关车系页面吧！奥迪A6L 奥迪A8奔驰S级 保时捷卡宴Jeep大切诺基 雷克萨斯LX570全文总结：其实空气悬架并不神秘，比如奔驰S级上搭载的Airmatic悬架系统、保时捷Cayenne S与Turbo车型上可以选装的PDCC保时捷动态底盘控