【图】软硬两相宜 浅析主动式空气悬挂系统

软硬两相宜 浅析主动式空气悬挂系统
汽车之家   类型：转载  日期：2010/04/21 01:00 太平洋汽车网   责任编辑：罗浩
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悬架系统在现代汽车上是重要的总成之一，悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。而我们知道汽车的操控性与舒适性是考量汽车性能的两个标准，而两者很难兼顾：柔软的悬架因为过滤了大量来自路面的冲击，能够增强乘坐舒适性，但操控性就要大打折扣；较硬的悬架使车辆操控性能提高，却会导致乘坐舒适性的下降。所以我们可以看到一般运动型汽车，它的悬架一般调教的比较硬，而舒适型的则反之。面对鱼与熊掌不可兼得，“贪婪”的人类并不妥协，科技的发展解决了这个“软硬”问题。如果能够人为改变悬架的阻尼，让驾驶者可以根据自己的喜好设定悬架的特性，这对驾驶者来说无疑是个不小的诱惑。空气悬架完成了这个任务。现在像奔驰E级，雷克萨斯的LX570等高级轿车以及途锐、路虎-揽胜V8等suv都把空气悬架为标准配置。接下我们就来了解一下空气悬架的庐山真面目吧！

『Airmatic主动空气悬架系统为奔驰新S级车型的标准配备』
● 作用与结构
我们还是首先来看看悬架的作用如何实现的吧！汽车车架如果直接安装于车桥或车轮上，由于道路不平，地面的冲击使人会感到十分不舒服，这是因为没有悬架装置的原因。汽车悬架是车架与车轴或车轮之间的弹性联结装置的统称。它的作用是弹性地连接车桥和车架，缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适；衰减由于弹性系统引进的振动，使汽车行驶中保持稳定的姿势，改善操纵稳定性；同时悬架系统承担着传递各种力到车身上，以保证汽车行驶平顺；当车轮相对车架跳动时，特别在转向时，车轮运动轨迹要符合一定的要求，因此悬架还起使车轮按一定轨迹相对车身跳动的导向作用。从上面的描述中，我们可以总结悬架的作用主要有两方面，一是乘坐时的舒适性，二是驾驶时的操控性。

『配备了空气弹簧的悬架系统』
我们可以看到上面配置了空气弹簧的悬架系统其实跟传统的悬架总体结构相差不是很大。主动式空气悬架与传动的被动式悬架的主要区别在于他们使用的弹性元件，以及对弹性元件的软硬大小的控制方式。主动式空气悬架可根据具体情况控制空气弹簧的充气量，从而控制软硬。传统被动式的悬架则只能逆来顺受。一般来讲，悬架由弹性元件、导向机构、减振器和横向稳定杆组成。弹性元件用来承受并传递垂直的载荷，即承受车身的重量，缓和由于路面不平引起的对车身的冲击。减振器用来衰减由于弹性系统引起的振动，减振器的类型有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。上图的减震器使用的是阻尼可调式的减震器。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常所谓的导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。有些轿车和客车上，为防止车身在转向等情况下发生过大的横向倾斜，在悬架系统中加设横向稳定杆，目的是提高横向刚度，使汽车具有不足转向特性，改善汽车的操纵稳定性和行驶平顺性。由此可见悬架系统并不只是减震那么简单。
● 主要部件及工作原理

『空气悬架全家福』
1.气体弹簧
如上图所示的4个黑色的圆圆的东西就是气体弹簧，气体弹簧是以空气做弹性介质，即在一个密闭的容器内装入压缩空气（气压为0.5～1MPa），利用气体的可压缩性实现弹簧的作用。这种弹性元件叫空气弹簧。空气弹簧在轿车上有采用尤其在主动悬架中被采用。这种弹簧随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，使其弹簧刚度也随之增加，载荷减少，弹簧压力也随空气压力减少而下降，因而这种弹簧有其理想的弹性特性。
2.气泵

既然以空气为介质，就必然要求有气源。上图的气泵就是为气囊提供压缩空气的。气泵的开与闭由电子控制模块，即汽车电脑来控制。当然，气泵与气囊是有管道连接的，中间不乏各种各样的阀。
3.电子控制模块

电子控制模块主要包括两大部分：一部分是测量各种信号的传感器，主要是车身高度传感器；另一部分是接受传感器传过来的信号，进行运算处理的汽车电脑。汽车电脑能根据传感器传来的信号以及驾驶员选择的模式，发出信号来控制气泵的工作，从而能够空气气囊的充气量，进而能控制车身的高度及阻尼的大小。
● 车型应用

『奔驰新S级Airmatic主动空气悬架系统』
Airmatic悬架系统共有四种工作模式：第一模式是柔软舒适的设定，用于普通路面的行驶。这个时候，悬架系统是行车电脑自动控制的，通过测量系统、反馈控制系统的帮助，电脑自动调节悬架的阻尼，以保证车辆在不同路面情况下，始终具备最佳的舒适性和操控性。第二模式和第三模式减振器分别采取硬压缩、软回弹和软压缩、硬回弹两种方式，这两种方式适合两种特殊路况，第二模式适合高速路况，在高速下保证了车辆的稳定性，第三模式是偏重于路面复杂的慢速行驶状况，在颠簸路面能够过缓和颠簸。系统可以根据不同的道路情形在一、二、三模式间自动调整弹簧的软硬度，驾驶员也可以根据自己的驾驶习惯手动固定某一种模式。第四种模式是纯粹忽略了舒适性的极端运动模式，这种模式需要驾驶员通过控制菜单进行选择。

主动空气悬架不仅在舒适性方面具有独特魅力，在安全性上，由于有电子系统的介入，主动悬架的极限控制能力要优于普通悬架：在高速过弯时，行车电脑控制外侧车轮的空气弹簧和减振器自动变硬，以减小车身的侧倾；在紧急制动时，电子模块也会对前轮的弹簧和减振器刚度进行加强以减小车身的惯性前倾。奔驰Airmatic空气悬架还将传统的底盘升降技术融入其中：车子高速行驶时，车身高度会自动降低，从而提高贴地性能，以确保良好的高速行驶稳定性；而当汽车需要慢速通过颠簸路面时，底盘能够自动升高，以提高通过性能。
总结：通过汽车电脑和驾驶员模式的选择来控制空气弹簧气囊的充气量，进而能控制车身的高度及阻尼的大小。主动式空气悬架真可谓是能软能硬，能上能下。