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電磁懸掛or空氣懸掛?

ainet.cn   2023年02月20日

車主們?cè)谂袛嘁豢钇嚭脡牡臅r(shí)候最常用的辦法就是查看汽車的三大件。除了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱之外,一款汽車的底盤調(diào)校也同樣重要。汽車底盤直接影響汽車能否正常行駛,是用來保證駕駛員駕駛體驗(yàn)和生命安全的重要組成部件。

在豪華車型上,我們經(jīng)常會(huì)聽到說空氣懸掛或者電磁懸掛這樣的高端裝備,不同于普通的懸架系統(tǒng),這兩種懸掛都可以及時(shí)調(diào)整阻尼,讓行車動(dòng)態(tài)更加穩(wěn)定,那么什么是空氣懸掛,什么是電磁懸掛,兩者又有何區(qū)別和優(yōu)缺點(diǎn)呢?


什么是空氣懸架

對(duì)汽車有一些了解的車主都知道,一輛汽車的懸架組成除了最基礎(chǔ)的彈簧和避震器之外還有許多小型零件。通過把這些零部件組合在一起可以有效提升汽車的穩(wěn)定性,讓汽車在行駛過程中產(chǎn)生的顛簸更不明顯。其中空氣懸架和傳統(tǒng)最明顯的區(qū)別就在于空氣式可調(diào)節(jié)懸架相對(duì)來說結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,而且支撐車輛和減緩車輛顛簸的介質(zhì)也有所不同,空氣懸掛更準(zhǔn)確的名稱應(yīng)該是空氣彈簧,該懸掛由空氣氣囊取代了物理彈簧。

其實(shí)原理上看非常簡(jiǎn)單,只需要控制氣囊內(nèi)的氣壓,就可以控制彈簧的高度以及阻尼,除了氣囊,空氣彈簧還帶有高壓氣瓶和空氣壓縮機(jī)。氣囊則由非常耐用的硫化橡膠制成,在車輛底盤上安裝有離地距離傳感器,按照車身高度變化,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制空氣壓縮機(jī)和排氣閥門,抬高底盤或者降低底盤,同時(shí)也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)車輛的離地間隙。

除此之外,車輪受到地面沖擊產(chǎn)生的加速度也會(huì)被傳感器感應(yīng),空氣彈簧就可以自動(dòng)調(diào)節(jié)回彈阻尼,例如過彎時(shí),外側(cè)車輪的空氣彈簧阻尼變大以減小車身的側(cè)傾,在剎車時(shí),車輛出現(xiàn)點(diǎn)頭現(xiàn)象,前軸的空氣彈簧阻尼就會(huì)變大以抵消重心前移帶來的效果。除了在乘用車上使用,空氣彈簧還被用在公交和卡車上,這類彈簧承重能力強(qiáng),舒適度高。

首先,當(dāng)汽車正在顛簸路面上行駛時(shí),空氣懸架的表現(xiàn)與普通的汽車懸架相比更加具有舒適性,極大程度上提升了車主們的用車體驗(yàn),此外,空氣懸架還可以通過提高車身高度來使各種SUV車型獲得良好的通過性。

另一方面,對(duì)于許多豪車來說空氣懸架的作用直接被開發(fā)到了極致,車載電腦系統(tǒng)可以通過安裝在車上的攝像頭對(duì)前方路段進(jìn)行掃描,之后再更具攝像頭反饋的信息自動(dòng)對(duì)空氣懸架進(jìn)行調(diào)節(jié),通過改變空氣懸架的氣囊氣壓來讓車主獲得更好的駕乘體驗(yàn)和更好的汽車穩(wěn)定性。

不過相比于普通汽車懸架來說,空氣懸架由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)讓其保養(yǎng)起來也比較困難。懸架的氣囊在日常工作中偶爾會(huì)產(chǎn)生一定水分,而這些水分則會(huì)加速氣囊的老化,縮短氣囊使用壽命。盡管汽車廠家在對(duì)汽車進(jìn)行組裝時(shí)就會(huì)為氣囊添加干燥劑,但卻并不能完全緩解氣囊壽命縮短的問題。


什么是電磁懸掛

電磁懸掛又被稱為磁流變減振器。液壓減振器內(nèi)部的活塞會(huì)在彈簧震動(dòng)時(shí)上下移動(dòng),腔內(nèi)的油液就會(huì)通過油孔流到另一邊的油腔,此時(shí)孔壁與油液的摩擦和油液分子內(nèi)部的摩擦就會(huì)形成阻尼力。整個(gè)減振的過程還是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為熱能,而油液就作為熱能的載體,再把熱量通過減振器壁散失到大氣中。

磁流變液由3部分組成,第一種是載液,比如礦物油、硅油等;第二種是可磁化分散懸浮顆粒,通常由具有確定粒度分布的單質(zhì)Fe、Fe3O4粉體構(gòu)成,其表面經(jīng)過化學(xué)方法處理,以提高工作時(shí)的耐久性;第三種就是分散劑,分散劑可以對(duì)懸浮顆粒、載液進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理,解決懸浮顆粒在載液中的分散穩(wěn)定性問題。

磁流變減振器內(nèi)部的油液是經(jīng)過磁化的,它可以通過電腦控制線圈產(chǎn)生磁性,使磁化后的減振油分子馬上垂直于壓力方向排列,從而改變阻尼系數(shù)來調(diào)整減振效果。

在無磁場(chǎng)作用時(shí),懸浮相粒子懸浮于母液中呈隨機(jī)分布,表現(xiàn)為線黏性牛頓流體,這個(gè)時(shí)候與普通液壓懸掛沒有區(qū)別。但當(dāng)通過電流施加外磁場(chǎng)作用后,粒子表面出現(xiàn)極化現(xiàn)象,形成磁偶極子,磁偶極子沿外磁場(chǎng)方向結(jié)成鏈狀、簇狀結(jié)構(gòu),具有一定的抗剪切屈服應(yīng)力。同一條極化鏈中各相鄰粒子之間的抗剪切屈服應(yīng)力會(huì)隨外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加。當(dāng)磁場(chǎng)增大至一定程度時(shí),磁偶極子相互作用增強(qiáng),此時(shí)磁流變液便呈現(xiàn)類固體特性,也就是阻尼大幅增加。

根據(jù)磁場(chǎng)的變化,磁流變液阻尼大小可以根據(jù)電流改變,因此這類懸掛最大的優(yōu)勢(shì)是反應(yīng)迅速,通過車身上的傳感器,行車電腦可以隨時(shí)判斷路況,以每秒1000次的速度掃描,隨時(shí)改變懸掛阻尼,比如突遇顛簸減小阻尼,增加舒適度;高速轉(zhuǎn)向時(shí)增大阻尼,減小車輛側(cè)傾。由于電磁懸掛的核心技術(shù)是磁流變液,因此模仿復(fù)制并不是一件簡(jiǎn)單的事情。

磁流變減振器最早是由美國(guó)的德爾福公司在2002年發(fā)明,并于同年首次應(yīng)用在凱迪拉克Seville STS上。當(dāng)年第一代的磁流變減振器有個(gè)很大的弊端,它在避振筒上使用單個(gè)大型的電磁線圈和含鉛電路板,這樣不僅在工作時(shí)產(chǎn)生非常大的渦流損耗,還會(huì)使懸掛的響應(yīng)產(chǎn)生約20ms的延遲,而且應(yīng)用含鉛的材料會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)境污染。

電磁懸掛的設(shè)計(jì)重點(diǎn)更偏向于操控,在一些運(yùn)動(dòng)車型上較為常見,而空氣懸掛更偏向于舒適度,在豪華車上較為常見,從科技含量來看電磁懸掛更為先進(jìn)??諝鈶覓熳畲蟮娜秉c(diǎn)就是氣囊維修保養(yǎng)費(fèi)用高,橡膠氣囊出現(xiàn)老化后壽命會(huì)大幅降低,也存在安全隱患,及時(shí)保養(yǎng)非常重要。而電磁懸掛的缺點(diǎn)是非常昂貴,磁流變液這項(xiàng)技術(shù)掌握在少數(shù)廠家的手中,難以普及。

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