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奥迪空气悬架与电磁悬架技术解读

2022-01-23 00:31:35·  来源：汽车动力总成  
　
悬架的功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶及车内人员的乘坐
悬架的功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并减少由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶及车内人员的乘坐舒适性。那么悬架的功能是如何实现的呢，今天我们就来聊聊奥迪的空气悬架和电磁悬架。
悬架的基础构造

传统的弹簧支柱一般都是由螺旋弹簧和减振器等元件组成的，螺旋弹簧的作用是支撑垂直载荷，缓和抑止路面产生的振动，减振器是用来抑制螺旋弹簧遇到振动上下跳动的物理特性，控制螺旋弹簧回弹的时间，改善车辆行驶的稳定性。
根据材质上的不同，每个螺旋弹簧的倔强系数也是不相同的，物理学上计算公式为F=kx，其中F代表的是弹簧弹力大小，k代表的是弹簧倔强系数，x代表的是弹簧伸长或缩短的长度。如果k的数值越大，弹簧发生形变需要的力越大，就是我们平时说的悬架有韧性。由于螺旋弹簧自身具有线性特性，在激烈驾驶车辆时可能难以保证车辆良好的稳定性和抗操控性，或者遇到连续颠簸的路况，可能连基础的舒适性也难以维持。
奥迪自适应空气悬架构造

奥迪研发的自适应空气悬架和传统悬架使用的设计有些不同，它没有使用传统的螺旋弹簧，而是使用了内部装有高压气体，且具有非线性特性的空气弹簧，这和螺旋弹簧的区别很明显。控制单元会根据车况调整悬架中空气弹簧的参数，由此来实现不同的悬架高度和弹簧倔强系数。

在车尾后备箱处配备有储存压缩气体的贮气罐和空气压缩机，这样的设计两大好处：
一是可以降低噪音的产生。因为空气压缩机在工作的时候，会产生大量的噪音，如果在行驶过程中启动为贮气罐充气，会影响乘坐的舒适性，所以在车辆刚刚启动的时候，空气压缩机也会随之启动，为贮气罐充入足够使用的高压气体。
二是提升空气悬架的响应速度。车辆在行驶时，空气悬架是保证车身高度及时调整至适合工作状态的关键，如果贮气罐内部没有足够的气压，等到需要的时候才启动空气压缩机，会错过最佳调整悬架的时间。有了空气压缩机和贮气罐的存在，这才让空气悬架有最佳的相应速度。

中控台区域下方的底盘控制单元，在工程师们算法的编译下，实时监测车辆的高度、速度、摇晃运动、俯仰运动等状态，统筹悬架中各个部位的工作状态，实时调节空气悬架阻尼大小和车身高度。当车辆的驾驶模式调整为越野模式时，贮气罐中的高压气体会由电磁阀进入空气弹簧内部，随着空气弹簧内部气压上升，车身高度也会随之升高。在这个过程中底盘控制单元会根据提前设计的算法控制进气量，车身高度升高到一定值，便会关闭电磁阀停止为空气弹簧充气。调整为运动驾驶模式，电磁阀就会对空气弹簧执行放气操作，车身高度降低至预先设计好的高度。如果车辆在路上行驶速度变得越来越快，电磁阀便会再次执行放气操作，继续降低车身高度来提升车辆的稳定性和操控性。

空气弹簧主要是用来调节车身高度，它仍属于弹性元件的范畴，虽然也能起到支撑车身、缓冲振动的效果，但还需要在阻尼减振器的共同协作下，为车辆更平稳的行驶感受。传统悬架所使用的减振器，因为阻尼数值不能进行主动调节，一般都是受颠簸影响导致被动式跳动。在空气弹簧的基础上，加入可主动调节阻尼值的减振器，化被动为主动，这便是可变阻尼自适应空气悬架。
减振器阻尼值可根据实际情况主动变化是因为加装一个特殊设计的电磁阀，利用电磁阀开关控制减震油的流量大小，就可以改变减振器阻尼值的大小。以毫秒为单位的响应周期，遇到坑洼路段人可能还没有反应过来，减振器的阻尼值就已经调整至适合当前车况最佳的工作状态了。可变阻尼自适应空气悬架在底盘控制单元的调控下，可以在颠簸的路面行驶时降低减振器的阻尼值,这样能避免路面不平引起的振动过多传入到座舱内；在车辆需要过弯时可以增大减振器的阻尼值，来提升车辆的平稳性和操控性。
奥迪电磁悬架构造

还有一种响应速度比加装电磁阀还要快的设计，这种构造是在可调阻尼减振器内部安装电磁线圈，减震油中加入电磁液。路面振动会让电磁线圈的磁场发生变化，减震油会变的粘稠，油液的流动速度会发生改变，阻尼值大小也就随之改变了。这种设计便是磁流变液减振器，使用这种特殊减振器的悬架，也就是我们平时所叫的电磁悬架。
磁流变液减振器用线圈磁场来控制磁化颗粒流体的流动速度，流速越快→减振器越软→悬架越舒适，反之越硬。磁流变液减振器可以根据不同的驾驶需求和当前路况进行快速响应，频率可以做到非常高，一秒就能有1000次动态响应，主流的主动液力减振系统则是每秒100次左右，这样可以迅速调整悬架阻尼值，增强过弯支撑的效率，减少车身侧倾并提升轮胎侧向的抓地力，在赛道上刷圈容易拿到好成绩，日常驾驶也可以兼顾运动和舒适。奥迪空气悬架和电磁悬架在结构上和传统悬架有着明显的区别，复杂的设计让车辆的稳定性、舒适性、操控性和安全性等更加出色。这两者中电磁悬架在性能上更加突出，不过由于成本造价的问题，大多数是在性能车上才会配备电磁悬架。
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