只要3分钟 读懂气动悬挂

  说到气动悬挂大多数人觉得它距离自己很遥远，毕竟在生活中能够遇到的不算多，它的制造成本昂贵，往往是配置在高端豪华轿车上，或者是超跑和那些改装车爱好者DIY之用。但是实际上气动悬挂是一个既简单又好用的东西，所牵扯技术也没有大众的FSI分层稀薄燃烧技术或者DSG变双离合变速箱那么复杂，随着制造成本的降低和可靠性的提高，气动悬挂或许会逐渐的普及到价格亲民的车型上来。侃弟今天就给大家粗略地介绍一下气动悬挂的知识。

  既然要说气动悬挂，那么对于汽车悬挂的知识也需稍有了解。侃弟先简单的给大家评评汽车的悬挂的入门知识，有助于更加深刻理解气动悬挂的优劣。

  （1）支撑车辆、吸收冲击力 ，车辆在路上行驶时，车轮经过凸凹不平处就会受到冲击力，该力由悬挂和车轮悬挂系统传递到车身上。汽车悬挂的作用就是吸收并化解这个冲击力。

  （2）行驶安全性。保持车轮与路面接触，这对于保证制动和转向具备极其重大意义。保护汽车部件，使之不受过高的负荷。

  车辆在行驶过程中，除了出现使车身上下震动的力之外，还会出现使车身在空间另外两个坐标轴方向运动和震动的力。因此弹簧系统和减震系统之间的精确匹配就具有十分重要的意义。除了轿车自身的运动学特性之外，汽车的悬挂对这些受力的震动具有决定性的影响。所以在了解一种悬挂的类型前有必要了解车身运行过程中的三维受力情况。

  在车上有悬挂质量（车身及传动系统、底盘部件）和非悬挂质量（车轮及制动器、底盘和车桥部件）。通过悬架系统，车辆就构成了一个振动单元，该振动单元的振动频率就是由悬挂质量和悬架系统匹配所决定的车身固有频率。不同的震动频率对于车辆的舒适性有非常大的作用。

  非悬挂质量一般指的是车轮及制动器、底盘和车桥部件，原则上应使得非悬挂质量尽量小，这样才可以将非悬挂质量对振动特性（车身固有频率）的影响降至最小。另外，惯量的减小也会降低非悬挂质量所产生的冲击负荷，还可大大改善悬架的响应特性，因而驾驶舒适性显著提升。就像一个百米冲刺的运动员穿运动鞋和皮鞋的区别一样。对于一台车而言，其非悬挂质量也是越轻越好。

  好的侃弟就用了这么多口水来让大家尽量的了解汽车悬架的知识，接下来进入今天的主题———气动悬架。

  气动悬架从十九世纪中期诞生以来，到如今已经，经历了一个多世纪的发展，经历了钢板弹簧→气动悬架气囊复合式悬架→被动全气动悬架→主动全气动悬架（即ECAS电控气动悬架系统）等多种变化型式。到二十世纪五十年代才被应用在载重车、大客车、小轿车及铁道汽车上。目前国外高级大客车几乎全部使用气动悬架，重型载货车使用气动悬架的比例已达80%以上，随着其稳定的优点和制造成本的降低，现在气动悬架在轻型汽车上的应用量也在迅速普及。而这些技术在我国仍处于起步阶段，气动悬架系统只应用在一些豪华客车和性能跑车上。

  气动悬架和普通的悬架基本的构造也是相同的，只是一般用来承载车身的弹簧换成了可调节高低气动弹簧部分，和衰减车身震动的减震部分组合而成。

  气动弹簧其实是由管状气囊的结构组成、外保护层采用优质弹性材料制造成，这样一种材料可满足各种各样的气候要求且耐机油。内保护层密封性非常好。高强度支架吸收气动弹簧产生的内压力。其中配置有水平高度传感器，当车载质量变大时，气动弹簧会被压缩，因此车身水平高度降低，行车电脑会启动压缩器为气动弹簧充气保持车身的高度在任何载荷下都是一致的，这也是气动避震最大的优点。当然一般的气动弹簧的也能控制压缩机和排气阀，使弹簧压缩或伸长，可调节不同的高度来适应不一样的路况，普通位置用于城市的道路行驶，下沉位置，是为了在车辆高速行驶时用于改善行驶动力性和气动阻力。升起位置，用于在复杂的颠簸路面行驶，从而增加可通过性。

  如果没有减振系统的话，车辆在行驶时，因路面不平造成的承载质量振动就会非常强烈，这就使得车身振动越来越强烈，并会导致车轮与路面脱离接触。减振系统的任务是：尽可能快地消除悬架所吸收的振动（能量）。为此，在气动弹簧的基础上，又安装了液压式减振器正如以前说过的那样，减振系统对行驶安全性和舒适性都有很大的影响。

  汽车制造中普遍采取了液压-机械减振装置。套筒式减振器使用得最广泛，它的特点是：尺寸小、摩擦小、减振精确、结构简单。

  对于减震系统一般有机械式减震系统和筒式减震器，由于篇幅所限侃弟在这里挑最常见的筒式减震器中最常见的双筒式充气减振器为大家做简单介绍。在双筒式充气减震器上，工作缸和壳体构成了两个腔。工作腔内充满了液压油，活塞和活塞杆就在工作腔内运动。工作缸和壳体之间有环形的机油储油腔，该腔用于补偿因活塞杆及液压油气温变化而产生的容积变化。机油储油腔内有机油，但未注满，工作所承受的压力为6 - 8 bar，这样就可减少气蚀。减震时使用两个阻尼阀，分别称为活塞阀和底阀，这个系统包含弹簧垫片、螺旋弹簧和带有节流孔的阀体。

  在压缩阶段，减震由底阀和活塞运动阻力（只占一部分）来确定。活塞杆挤出的机油流入机油储油腔，底阀对这些机油的流动会施加一定的阻力，以此来降低流动的速度。

  在回弹阶段，活塞阀单独承担减震作用，对向下流动的机油施加一定的阻力。工作腔内所需要的机油能够最终靠底阀上的单向阀毫无阻碍地回流。

  调节悬架的舒适性和其震动的频率，通常是调节悬架的阻尼来达到目的，一般来说，压缩时的阻尼力要小于回弹时的阻尼力。这样就能够保证：路面不平所产生的震动传到车身时已经减弱了。弹簧会吸收能量，这些能量在回弹过程中被作用更强的减振器快速化解。这种匹配的优点是车辆悬挂的响应特性好，使得驾驶舒适性更高。缺点出现在遇到快速连续的路面凸凹不平处时，如果两次冲击之间的回弹时间不够长的话，在极端情况下，悬挂会变得很硬，从而会极度影响驾驶舒适性和驾驶安全性。

  衰减度和阻尼的调节是息息相关的，都是保证舒适性和抓地力的参数，就是表示震动被吸收的快慢程度的一个系数。衰减度描述的是震动系统在两次震动循环之间，阻尼系统所消耗掉多少动能。衰减度取决于减震器的阻尼力和悬挂质量，如果阻尼力不变的话，那么：悬挂质量增加的话，衰减度就变小，这就从另一方面代表着震动被吸收的速度变慢了。悬挂质量减小的话，衰减度就变大，这就从另一方面代表着震动被吸收的速度变快了，车辆的综合性能得到提高。

  阻尼调节技术中最常见的PDC-同轴式减振器，应用车型有新奥迪A6。PDC阀的最大优点是，PDC阀会影响活塞杆一侧工作腔（工作腔1）的液压油流动阻力。工作腔1通过一个孔与PDC-阀相连。当气动弹簧压力较小时（空载或很小的部分载荷），那么PDC阀所形成的液压油流动阻力也小，因此一部分减振液压油会流过阻尼阀，于是阻尼力就减小了。PDC阀的流动阻力与控制压力（气动弹簧压力）有固定的对应关系，阻尼力由相应的阻尼阀（压缩/回弹）和PDC阀形成的流动阻力决定。所以阻尼可调节。

  （1）静态压缩量与载荷无关，总保持恒定，这样的话就可以大幅度减小车轮拱罩内为车轮自由转动而预留的空间，对总体的空间利用很有好处。

  （7）由于气动弹簧内的气动压力是按载荷来调整的，因此弹簧的刚度与悬挂质量就会成比例变化。由此带来的好处是：车身固有频率和行驶舒适性与载荷无关，基本保持恒定。

  （2） 由于附件比较多，例如压缩机，储气罐，干燥瓶，水平位置传感器等等，所以其布置于车身上通常要更大的空间。

  （3） 后期维护更加的复杂，气动弹簧在无压力时绝对不能运动，因为这时管状气囊无法在活塞上展开，因此会造成损失破坏。当气动弹簧没有压力时，如果想举升和下压车辆（如用升降平台和举升器），必须先用诊断仪器给相应的气动弹簧充气。

  看历史，气动悬架发展也足足有一百多年了，欧洲工程师秉持者努力敢于创新，鱼和熊掌也可兼得的精神，发明出来了即可舒适又可运动的悬架神器，气动避震。日本的工程师发现其独特构造所带来的巨大优点，将其技术发扬壮大，从而带到了平民中间来。虽然目前气动避震在国产车上还没有普及，不过这显然是一项颇具前景的技术，在汽车底盘技术已很久没有实质性突破的今天，气动避震不失为兼容性较高的底盘布局，侃弟希望咱们自主品牌在这样的领域多下功夫研究下，将生产所带来的成本控制下来，稳定性提高上去，为中国车主切实提高使用便利性和心理上的优越感，从而提升自主品牌的整体形象。