高惠民 (本刊编委会委员)
现任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，江苏技术师范学院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，高级技师。
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文/江苏 高惠民
(接上期)
2.比例电磁阀(丰田AVS系统采用步进电机调整减振器阻尼力)调整阻尼力减振器
奥迪A8轿车配备了自适应空气悬架。它利用电子阻尼力调控装置，可以通过实时跟踪车辆当前的行驶状态，来测得车轮的运动状态(簧下质量)和车身的运动状态(簧上质量)。在自适应悬架的自动、舒适、动态、高位四个可选模式范围内实现不同的阻尼力特性曲线，每个减振器都具有可以单独进行调控功能。因此，在设定好的每种模式(舒适型或运动型)下均能够保证车辆具有最佳的乘坐舒适性和操纵稳定性。并且在设定的模式的框架下，车身高度自动调控程序和减振器阻尼特性曲线被整合成一个系统。
该车辆采用了一个无级电子双管充气式减液压振器(无级减振
控制系统——CDC减振器)，减振器结构如图17所示。
图17 CDC减振器结构
活塞上的主阻尼阀门通过平衡弹簧机械预紧。阀门上方安装有电磁线圈，连接导线经由活塞杆的空腔与外部连接。减振器阻尼力主要取决于阀门的流通阻力，流过的油液的阻力越大，减振器阻尼力就越大。如图18所示减振器活塞1在缸套2内以速度向下运
动，空腔内主阻尼阀门5下的油压上升。电磁线圈4通电，电磁力FM对平衡弹簧弹力FF有反作用力并将其部分提升。当电磁力和油液压力的总和(FM+FP)超过弹簧力FF时，就会形成一个合力FR，通过此
合力阻尼阀阀门被打开。通过电流强度的高低调控电磁力的大小。电流强度越大，流通阻尼力就越小，当电磁线圈上没有电流通过时，阻尼力达到最大。阻尼力最小时电磁线圈上的电流大约为1.8A，在紧急运行时不对电磁线圈通电。这样就设定了最大阻尼力来保证车辆行驶时动态稳定。
图18 CDC减振器工作原理
3.磁流变减振器(MRC减振器)
MR减振器是利用磁流变效应，即磁流变液的流变特性可以通过磁场的方法加以控制，从而使减振器的阻尼力发生变化。近年来这种电磁减振器在乘用车上得到应用，例如奥迪TT跑车和通用汽车等车型。
磁流变减振器中的工作介质磁流变液是由碳氢化合物为基体的合成油中加入3~10μm的软磁颗粒材料和保持液体稳定性的添加剂组成。这种俗称“液态铁”油液在外加磁场的的作用下，黏度会发生很大的变化，根据磁场强度大小可呈半固体或固态体状
态，具有很大的抗剪切力。当外加磁场被撤去时磁流变液又恢复到原来的液体状态，表现为牛顿流体特性。
与传统减振器相比，磁流变减振器结构简单，如图19所示为奥迪TT跑车使用的磁变流减振器，取消了复杂的阻尼阀，以活塞孔替代，如图20所示。
图19 奥迪TT跑车磁流变减振器结构
图20 磁流变减振器工作原理
电磁线圈不通电时，软磁微颗粒随油液自由散布在减振器中，当活塞运动时，活塞将油液及软磁微颗粒压过活塞孔，这时软磁微颗粒相对活塞运动释放的阻力很小，因此减振器阻尼力就小。电磁线圈进行通电控制时，软磁微颗粒朝向磁区线，在活塞周围形成微颗粒长链横向分布状态，当活塞运动时，各软磁微颗粒要从链体上分离，被连同油液压向活塞孔，而活塞孔要穿过这些软磁微颗粒链，需要活塞克服的阻力大于电磁线圈未通电时的阻力，该阻力大小取决于电磁线圈通电电流产生的磁场的大小，由此减振器产生较大的阻尼力。如图21所示是奥迪磁变流减振器
与传统减振器阻尼力比较。
图21 磁流变减振器与传统减振器阻尼特性对比
图22所示为2015款的凯迪拉克XTS主动电磁悬架系统的磁
变流减振器采用了两组电磁线圈。
图22 凯迪拉克磁流变减振器两组电磁线圈
这两组线圈绕向相反，消除了线圈的涡流损耗，进一步加强
了磁场的磁流变液的控制强度及速度，使得悬架响应特性大幅度提升，每秒能达到1 000次调整。采用磁变流减振器结合空气悬架，能实时对车辆运动特性以及各个独立悬架上的振动阻尼力进行单独调整，因此，①当车辆急加速时，MRC系统会瞬间增加后减震器阻尼，以抑制车辆后仰。②当车辆急刹车时，MRC系统会瞬间增加前减震器阻尼，以抑制车辆点头。③当车辆急转弯时，MRC系统会瞬间增
加外侧减震器阻尼，以抑制车辆侧倾及横向位移。④当遇到颠簸路况时，MRC系统会实时调节四轮悬挂软硬度，以最大程度增加轮胎抓地力。
四、悬架控制系统
悬架系统按照功能原理不同可以分为被动悬架系统(P a s s i v e S u s p e n s i o n S y s t e m )、主动悬架系统(F u l l -activeSuspensionSystem)、半主动悬架系统(Semi-activeSuspensionSystem)三种系统。
被动悬架系统：悬架的弹性特性和阻尼特性受到外界激励时，被动作出响应的悬架。被动悬架的刚度和阻尼系数被限定，不可以调整，驾驶员难体验驾车的舒适性和稳定性以及灵活性。
被动悬架系统结构及原理如图23所示。
图23 被动悬架系统结构与原理图
主动悬以架系统：悬架ECU根据传感器反馈的车辆行驶信息，进行分析计算，得到最优的控制结果，并且依靠自身能源，通过执行器闭环控制汽车悬架弹簧的刚度和减振阻尼。主动悬架
系统结构及原理如图24所示。
图24 主动悬架系统结构与原理图
半主动悬架系统：介于主、被动悬架系统性能之间，系统减振阻尼力可根据汽车行驶状态和动力系统要求进行无级调节的。半主动悬架不仅能量消耗较低而且结构简单、成本低廉、可靠性高，在大多数情况下具有与主动悬架相近的特性。半主动悬架系
统结构及原理如图25所示。
图25 半主动悬架系统结构与原理图
1.奔驰空气悬架系统
奔驰空气悬架系统是一种全承重式主动空气悬架系统，所有静态以及动态支撑都由车轮上的四个气囊提供。它具有以下额外功能：车身水平高度调节可以手动操作，也可以根据车速自动升高/降低车身水平高度；车身水平高度电子调节装置在前后轴上控制车身水平高度并根据驾驶与车辆载荷情况相应地将其保持在一个恒定的水平高度上；“自动减振适应系统”(ADS)可根据道路及驾驶方式设置减振力；道路状况由车身上的垂直加速度传感器来判定；驾驶方式(水平加速度)则根据车速与转向角计算出来。这个系统的优点表现在：
①通过以下特点提高了驾驶安全性和乘坐舒适性：根据道路状况和驾驶风格调节减震；较低的重心；较低的风阻；前轴提升较少。
②单独调节：在粗糙路面上或进入车库时提升车身水平高度；可根据舒适型或运动型驾驶风格调节减振级别。
③驾驶员获得信息方式：通过开关面板中的功能指示灯显示升高后的车身水平高度等级以及运动型减振的等级；在多功能显示屏中显示车身水平高度过低的信息。
(1)系统构成
奔驰空气悬架系统主要由传感器、控制器、执行器3大部分
组成。如图26所示。
图26 奔驰悬架系统组成
传感器主要有：压力传感器，右、左前车身加速度传感器，右、左前水平高度传感器，右后车身加速度传感器，后轴水平传感器，转向角传感器等。控制器主要有：带自动减振适应系统(ADS)的空气悬挂系统控制单元。执行器主要有：压缩空气单元，水平高度控制阀单元，左右前减振阀单元，左右后减振阀单元。
(2)系统工作原理
如图27所示空气悬架气动/液压装置图，空气压缩机m1由直流电动机驱动，形成压缩空气，压缩空气经干燥器c干燥后，由空气管道经水平高度控制阀送至空气弹簧的主气室。当车身需要升高时，空气悬挂系统控制单元(N51)控制水平高度控制单元(y36/6)的4个电磁阀(y36/6y1、y36/6y2、y36/6y3、y36/6y4)，使压缩空气进入空气弹簧的主气室，于是空气弹簧伸长，车身升高。当车身需要降低时，空气悬挂系统控制单元控制电磁阀使空气弹簧主气室中压缩空气经水平高度控制单元至倾翻/剩余压力保持阀(b)、压力释放阀(yl)排到空气滤清器处，于是空气弹簧压缩，车身降低。车辆的升高或降低取决于行驶速度与水平高度调节按钮的设置。有三种可能的车身水平高度级别与行驶
速度关系。如图28所示。
图27 奔驰空气悬架气动液压装置图
A.标准车身水平高度；
B.车身降低高度(仅自动进行)；
C.车身升高高度(仅手动进行)。
图28 奔驰空气悬架车身水平高度调整标准
(3)悬架滑柱
如图28所示，悬架滑柱是集空气弹簧、液压减振器和减振阀单元以及极限限位机构为一体的综合机构，安装于横臂与车身之间。悬架滑柱的上腔充入气体(或排除气体)，用于升高(降低)车身水平高度，起到弹簧(支撑和缓解振动)的作用。悬架滑柱的下腔充入的油液，由减振阀单元来控制液压力大小，以改变阻尼的大小，适应路面对车辆的冲击引起振动。减振阀单元(Y51，Y52，Y53，Y54)包括一个壳体和2个活塞阀总成(p)。每个活塞阀总成上都有一个簧载电磁阀活塞，阀门活塞与电磁线圈组成
了电磁阀总成(y1，y2)，如图29所示。
图29 奔驰悬挂滑柱(减振阀单元)总成结构图
如果电磁阀线圈(y1，y2)没有通电，则簧载电磁阀活塞(y1，y2)使下面的小孔保持关闭。液压油通过阀总成(p)以及外壳
中的横流油道排出，减振器阻尼力减小。如果电磁阀线圈(y1)通
电，则电磁阀活塞(y1)打开小孔，让液压油流过。活塞阀总
奥迪tt论坛
成(p)中仅有极小的液压油限制通过，则减振器阻尼力就增大。减振等级是通过电磁阀开启比例控制实现的。(4)控制系统
系统通过各个传感器、控制开关、防滑控制模块、驱动力控制模块、发动机控制模块所给的信号传给带自动减振适应系统(ADS)的空气悬挂系统控制单元，经过带自动减振适应系统(ADS)的空气悬挂系统控制单元的计算分析，并发出指令来调节空气弹簧硬度和减振器阻尼力，从而达到车辆运动最理想的状态。由于该计算分析过程所需时间只有几十微秒，因此，空气悬架系统对车轮的每一个微小动作都能做出快速恰当的反应。如图30所示是悬架控制原理框图。
图30 奔驰悬挂滑柱(减振阀单元)总成结构图
(未完待续)
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