汽车空气悬挂有哪些优缺点?

汽车空气悬挂有哪些优缺点?

优:对路面适应性好,车辆姿态控制好

缺:贵

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悬架刚度是指弹簧的抗变形能力,而阻尼是指材料将振动能量转化为热能的能力。

在车辆行驶过程中,车身与地面之间由于不平整会产生冲击力,而悬架刚度就是用来调节弹簧的抗变形能力,从而改变车辆底盘与地面的距离,确保底盘电子的正常工作。

而悬架阻尼是用来抵抗车身与车架的震动,以提高车辆行驶的稳定性和舒适性。

刚度和阻尼是矛盾的,阻尼大,刚度就小,反之同理。

汽车的行驶平顺性和行驶稳定性是衡量悬架性能好坏的主要指标,但是二者对悬架的刚度和阻尼的要求是互相矛盾的。比如,降低悬架弹簧的刚度,阻尼增大,可使车身振动时的加速度减小,车辆的平顺性得以改善,但这会导致车身位移增加,给操纵稳定性带来不良影响。增加弹簧刚度,阻尼减小,可提高车辆的操纵稳定性(车身位移小),但刚度大的悬架对路面不平度很敏感,使平顺性下降。

悬架的软硬程度,车辆偏重于运动还是舒适的定位,对搭载传统悬架车型来说也几乎是先天设定好的,底盘硬朗沉稳的车往往路感过于清晰,对颠簸的过滤不佳,而柔软舒适的底盘又在操控的信心感上不够让人满意。

根据弹性元件的使用情况,悬架主要分传统的普通悬架和空气悬架两类。

普通悬架主要由钢制弹簧和减震器组成,一旦设计成型,悬架的刚度和阻尼系数都是不可调节的。

悬架的操控性和舒适性总是矛盾的。当悬架刚度较硬时,表现出较好的操控性,但无法很好的缓解车轮对车身造成的冲击,舒适性较差;反之,较软的悬架可以很好的缓缓解车轮对车身造成的冲击,但操控时支撑又不够,表现出抓地力不足,操控性下降。

因此固定刚度和阻尼的悬架系统对路况的适应性非常有限,在不同的路面上行驶时,在不同的载荷情况下,悬架所表现出来的减震性能差异性较大。

相比之下,空气悬架则是采用了刚度和阻尼均可调节的空气弹簧和可调式减震器,如CDC(Continuous Damping Control)减震器和磁流变减震器,从而大大提高悬架对路面的适应性。

在空气悬架系统中,空气弹簧的传递介质是空气,本身可以被压缩,路面传递会被弱化。

CDC的全称是可变阻尼减振器。而磁流变减振器核心是利用电磁反应,控制电流大小,对减振器中磁流变液状态进行调控。

CDC可变阻尼减振器系统是采埃孚主动悬架的技术,是主动悬架技术中的标杆,国内的理想L9就是采用了采埃孚的CDC可变阻尼减振器技术。

CDC减振器系统的核心部件由中央控制单元、CDC减振器、车身加速传感器和车轮加速度传感器以及CDC控制阀构成,分为内外两个腔室,里面充满液压油。内外腔室的油液可以通过之间的小孔流动。当车轮在颠簸时,减振器内的活塞会在套筒内上下移动,腔内的油液便在活塞的作用力下在内外腔室间流动,同时油液也会对活塞产生阻力,只要改变油液流动过程阻力的大小,就可以改变活塞的阻力大小,也就是减振器阻尼的大小。因此只要改变两个腔室的小孔大小,就可以改变油液的阻力,因为在流量一定时,小孔的大小与液压油的阻力是存在比例关系的。所以通过CDC控制阀来改变孔的大小就能改变油液在内外腔室内往复的阻力,从而改变减振器器的阻尼。CDC阀门持续使液压阻力发生变化,低阻力产生软减振,而高阻力产生硬减振。

同时,空气悬架还可以实现车辆水平控制、刚度和阻尼的实时调节、底盘升降控制等功能,从而提汽车的综合动力学性能、使用性能。

空气悬架还可以和电子设备配合,实现更智能的操作,带来更及时的主动调整。如根据道路大数据信息和车头摄像机提前扫描路面情况,车载电脑自动根据当前路况在零点几秒内,调节空气悬架的刚度、阻尼,以及车身高度,以适应路况和驾驶员的需求。

完整的空气悬架系统除了空气弹簧和可调式减震器关键零部件外,还需要一套电子控制系统和气泵来配合使用,包括控制器及控制软件、前后空气弹簧、高度传感器、分配阀、气泵、气罐以及相关支架、管路、线路等,这就导致空气悬架结构复杂,价格昂贵,目前只在部分中高端车型中使用。

在被动悬架设计中,为了平衡平顺性和操纵稳定性,往往需要采取折中的方法。

半主动悬架不改变悬架刚度而只改变悬架阻尼,因此也称之为阻尼可控式悬架。通过改变阻尼来实现对悬架性能的调节,使其能根据不同路况而具有不同的性能,从而协调平顺性和稳定性之间的矛盾。

半主动悬架结构相对简单,成本低廉,性能优良,有广泛的应用前景。

常见的可切换阻尼式悬架一般设置2至3个级别,阻尼系数可在几档之间快速切换,切换的时间通常为10~20ms,控制方法通常根据车身的相对速度和绝对速度来改变系统阻尼的设置。

对于二级式悬架,阻尼设置为“硬”和“软”2个级别;对于三级式悬架,阻尼设置为“硬”、“中”和“软”3个级别。

主动悬架有作为直接力发生器的动作器,可以根据输入与输出进行最优的反馈控制,使悬架有最好的减振特性,以提高汽车的平顺性和操纵稳定性。

主动悬架是一种可以动态自适应调节悬架系统的刚度和阻尼特性,以适应汽车行驶条件的悬架系统。

主动悬架系统通过感知汽车的行驶状态,实时调整悬架的刚度和阻尼特性,以适应不同的路况和行驶需求。这种系统通常使用电子控制单元来控制液压或电磁调节器,以实现对悬架的调整。主动悬架可以根据不同的驾驶模式和路况,调整悬架的软硬程度和阻尼特性,以提供更好的驾驶体验和更高的安全性。

主动悬架根据承载质量和道路条件的变化,自动调整自身参数,使车身的离地高度保持在合理范围内,从而提高汽车的操纵稳定性、平顺性和通过性。

当承载质量发生变化或道路条件发生变化时,主动悬架可以调整自身参数,使车身的离地高度保持在合理的数值上,从而提高汽车的操纵稳定性、平顺性和通过性;主动悬架可以调节悬架的参数,从而降低车轮载荷波动,提高附着性能,改善操纵性,同时减轻了轮胎的磨损。

相比传统的被动悬架设计,主动悬架可以更好地兼顾汽车的平顺性和操纵稳定性。

但是主动悬架也有一些缺点,主要是:结构和控制复杂,全主动悬架的硬件要求高、耗能大、成本高,会增加整车重量和成本。