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奧迪空氣懸架與電磁懸架技術(shù)解讀

2022-01-23 00:31:35·  來源：汽車動力總成  
　
懸架的功能是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并減少由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛及車內(nèi)人員的乘坐
懸架的功能是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力扭，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并減少由此引起的震動，以保證汽車能平順地行駛及車內(nèi)人員的乘坐舒適性。那么懸架的功能是如何實現(xiàn)的呢，今天我們就來聊聊奧迪的空氣懸架和電磁懸架。
懸架的基礎(chǔ)構(gòu)造

傳統(tǒng)的彈簧支柱一般都是由螺旋彈簧和減振器等元件組成的，螺旋彈簧的作用是支撐垂直載荷，緩和抑止路面產(chǎn)生的振動，減振器是用來抑制螺旋彈簧遇到振動上下跳動的物理特性，控制螺旋彈簧回彈的時間，改善車輛行駛的穩(wěn)定性。
根據(jù)材質(zhì)上的不同，每個螺旋彈簧的倔強系數(shù)也是不相同的，物理學上計算公式為F=kx，其中F代表的是彈簧彈力大小，k代表的是彈簧倔強系數(shù)，x代表的是彈簧伸長或縮短的長度。如果k的數(shù)值越大，彈簧發(fā)生形變需要的力越大，就是我們平時說的懸架有韌性。由于螺旋彈簧自身具有線性特性，在激烈駕駛車輛時可能難以保證車輛良好的穩(wěn)定性和抗操控性，或者遇到連續(xù)顛簸的路況，可能連基礎(chǔ)的舒適性也難以維持。
奧迪自適應(yīng)空氣懸架構(gòu)造

奧迪研發(fā)的自適應(yīng)空氣懸架和傳統(tǒng)懸架使用的設(shè)計有些不同，它沒有使用傳統(tǒng)的螺旋彈簧，而是使用了內(nèi)部裝有高壓氣體，且具有非線性特性的空氣彈簧，這和螺旋彈簧的區(qū)別很明顯?？刂茊卧獣鶕?jù)車況調(diào)整懸架中空氣彈簧的參數(shù)，由此來實現(xiàn)不同的懸架高度和彈簧倔強系數(shù)。

在車尾后備箱處配備有儲存壓縮氣體的貯氣罐和空氣壓縮機，這樣的設(shè)計兩大好處：
一是可以降低噪音的產(chǎn)生。因為空氣壓縮機在工作的時候，會產(chǎn)生大量的噪音，如果在行駛過程中啟動為貯氣罐充氣，會影響乘坐的舒適性，所以在車輛剛剛啟動的時候，空氣壓縮機也會隨之啟動，為貯氣罐充入足夠使用的高壓氣體。
二是提升空氣懸架的響應(yīng)速度。車輛在行駛時，空氣懸架是保證車身高度及時調(diào)整至適合工作狀態(tài)的關(guān)鍵，如果貯氣罐內(nèi)部沒有足夠的氣壓，等到需要的時候才啟動空氣壓縮機，會錯過最佳調(diào)整懸架的時間。有了空氣壓縮機和貯氣罐的存在，這才讓空氣懸架有最佳的相應(yīng)速度。

中控臺區(qū)域下方的底盤控制單元，在工程師們算法的編譯下，實時監(jiān)測車輛的高度、速度、搖晃運動、俯仰運動等狀態(tài)，統(tǒng)籌懸架中各個部位的工作狀態(tài)，實時調(diào)節(jié)空氣懸架阻尼大小和車身高度。當車輛的駕駛模式調(diào)整為越野模式時，貯氣罐中的高壓氣體會由電磁閥進入空氣彈簧內(nèi)部，隨著空氣彈簧內(nèi)部氣壓上升，車身高度也會隨之升高。在這個過程中底盤控制單元會根據(jù)提前設(shè)計的算法控制進氣量，車身高度升高到一定值，便會關(guān)閉電磁閥停止為空氣彈簧充氣。調(diào)整為運動駕駛模式，電磁閥就會對空氣彈簧執(zhí)行放氣操作，車身高度降低至預(yù)先設(shè)計好的高度。如果車輛在路上行駛速度變得越來越快，電磁閥便會再次執(zhí)行放氣操作，繼續(xù)降低車身高度來提升車輛的穩(wěn)定性和操控性。

空氣彈簧主要是用來調(diào)節(jié)車身高度，它仍屬于彈性元件的范疇，雖然也能起到支撐車身、緩沖振動的效果，但還需要在阻尼減振器的共同協(xié)作下，為車輛更平穩(wěn)的行駛感受。傳統(tǒng)懸架所使用的減振器，因為阻尼數(shù)值不能進行主動調(diào)節(jié)，一般都是受顛簸影響導致被動式跳動。在空氣彈簧的基礎(chǔ)上，加入可主動調(diào)節(jié)阻尼值的減振器，化被動為主動，這便是可變阻尼自適應(yīng)空氣懸架。
減振器阻尼值可根據(jù)實際情況主動變化是因為加裝一個特殊設(shè)計的電磁閥，利用電磁閥開關(guān)控制減震油的流量大小，就可以改變減振器阻尼值的大小。以毫秒為單位的響應(yīng)周期，遇到坑洼路段人可能還沒有反應(yīng)過來，減振器的阻尼值就已經(jīng)調(diào)整至適合當前車況最佳的工作狀態(tài)了。可變阻尼自適應(yīng)空氣懸架在底盤控制單元的調(diào)控下，可以在顛簸的路面行駛時降低減振器的阻尼值,這樣能避免路面不平引起的振動過多傳入到座艙內(nèi)；在車輛需要過彎時可以增大減振器的阻尼值，來提升車輛的平穩(wěn)性和操控性。
奧迪電磁懸架構(gòu)造

還有一種響應(yīng)速度比加裝電磁閥還要快的設(shè)計，這種構(gòu)造是在可調(diào)阻尼減振器內(nèi)部安裝電磁線圈，減震油中加入電磁液。路面振動會讓電磁線圈的磁場發(fā)生變化，減震油會變的粘稠，油液的流動速度會發(fā)生改變，阻尼值大小也就隨之改變了。這種設(shè)計便是磁流變液減振器，使用這種特殊減振器的懸架，也就是我們平時所叫的電磁懸架。
磁流變液減振器用線圈磁場來控制磁化顆粒流體的流動速度，流速越快→減振器越軟→懸架越舒適，反之越硬。磁流變液減振器可以根據(jù)不同的駕駛需求和當前路況進行快速響應(yīng)，頻率可以做到非常高，一秒就能有1000次動態(tài)響應(yīng)，主流的主動液力減振系統(tǒng)則是每秒100次左右，這樣可以迅速調(diào)整懸架阻尼值，增強過彎支撐的效率，減少車身側(cè)傾并提升輪胎側(cè)向的抓地力，在賽道上刷圈容易拿到好成績，日常駕駛也可以兼顧運動和舒適。奧迪空氣懸架和電磁懸架在結(jié)構(gòu)上和傳統(tǒng)懸架有著明顯的區(qū)別，復雜的設(shè)計讓車輛的穩(wěn)定性、舒適性、操控性和安全性等更加出色。這兩者中電磁懸架在性能上更加突出，不過由于成本造價的問題，大多數(shù)是在性能車上才會配備電磁懸架。
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