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​操控性秒杀空气悬挂!聊聊神奇的磁流变减震器

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近年来,电磁悬挂在汽车行业的应用越来越广泛,特别是主打操控性的运动车型,电磁悬挂的加持让它们如鱼得水。很多网友可能会觉得“电磁”是一种很高科技的玩意,而实际上它的技术是否真的有那么超前?今天我们就来聊聊关于电磁悬挂的话题。

减震弹簧系统




很多人会把弹簧和减震器两个零件混淆,在这里我先给大家区分一下这两个概念。在汽车上弹簧的定义就是用来承载车身重量的弹性元件,无论是钢板弹簧、螺旋弹簧、空气弹簧还是液压弹簧,他们的功用都是一样的。我们拿普通的麦弗逊悬挂结构举例,除了在外圈有一副弹簧之外,它的中间还会有一根液压挺杆,这根挺杆我们就称之为减震器。



弹簧还有一个作用就是转化震动。如果车轮刚性地和车身连接,那么地面所有的短波振动都会全部传递到驾驶员身上,弹簧的存在就是将这种短波的低频震动转化为长波震动,所以弹簧本身是不具备消除振动能力的。在理想状态下,弹簧如果没有阻尼的话,它会一直不停的跳动。实际上,弹簧在上下运动的时候会受到应力使它发热,这是一个弹性势能转化为热能的过程,这个过程虽然可以消除一部分的震动,但对于地面传来的大量震动来说是微不足道的。



减震器本身就是一个阻尼器,它的存在可以快速地把震动消除。站在乘客的角度来看,阻尼越大,震动消失得越快,那么震感就越明显;反之阻尼越小,消除震动的时间就越长,车内的感受就像坐船一样摇摇晃晃,特别容易让人晕车。因此,减震器和弹簧是一套互相抑制的系统,我们可以把它称为减震弹簧系统。也有一些比较特别的例子,例如钢板弹簧,由于它每一片钢板都是紧压在一起,而且产生震动时正压力还会相应增大,这样可以通过钢板之间的摩擦散热把能量抵消掉。



电磁悬挂的概念

电磁悬挂又被称为磁流变减震器。液压减震器内部的活塞会在弹簧震动时上下移动,腔内的油液就会通过油孔流到另一边的油腔,此时孔壁与油液的摩擦和油液分子内部的摩擦就会形成阻尼力。整个减震的过程还是弹性势能转化为热能,而油液就作为热能的载体,再把热量通过减震器壁散失到大气中。



磁流变减震器内部的油液是经过磁化的,它可以通过电脑控制线圈产生磁性,使磁化后的减震油分子马上垂直于压力方向排列,从而改变阻尼系数来调整减震效果。



磁流变减震器最早是由美国的德尔福公司在2002年发明,并于同年首次应用在凯迪拉克Seville STS上。当年第一代的磁流变减震器有个很大的弊端,它在避震筒上使用单个大型的电磁线圈和含铅电路板,这样不仅在工作时产生非常大的涡流损耗,还会使悬挂的响应产生约20ms的延迟,而且应用含铅的材料会产生很大的环境污染。



京西重工在2009年将德尔福收购,推出的新一代磁流变减震器,通过双线圈技术规避了涡流损耗问题,使它的响应性大大提高(每秒变化1000次),且新的电路板使用无铅设计,减少对环境的危害。因此,现在中国是生产电磁悬挂的“大工厂”。



悬挂对比

电磁悬挂由于具有非常迅速的响应性,因此它受到很多高端车型的青睐,特别是主打操控的车型,科尔维特ZR1和凯迪拉克CTS-V是最具代表性的车型。更强大的功能性也让它的成本颇高,普通的家用车很难用得上这样的悬挂。



由于磁流变减震器的结构和普通的减震器在结构上没有太大的差异,因此它对密封性的要求不会像空气悬挂那么高,而且它的动态响应要比空气悬挂高得多,但它却无法像空气悬挂那样调节高低。



与液压悬挂比起来,电磁悬挂就没有太大的优势了。电磁悬挂仅仅只是避震器采用了磁流体,它的弹簧和普通的悬挂系统没有太大区别,因此它对激烈驾驶的车身侧倾抑制很难做到像奔驰液压悬挂的那种效果。



师爷总结

相比起空气悬挂和液压悬挂,电磁悬挂是现在看来最容易接近普通家用车的悬挂系统,它的对使用环境各方面的要求并没有像前两者那么苛刻,因此它的成本是最容易控制下来的。尽管目前它的造价还是很高,但最起码在普及难度上它是三者中最低的。

文丨师爷

本文转载自汽车猎手微信公众号


声明:本文由太平洋号作者撰写,观点仅代表个人,不代表太平洋汽车。文中部分图片来自于网络,感谢原作者。
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2016-12-08
智驾大横评

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