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爱卡研究院—解析神秘的电磁减震系统
 

[XCAR 试驾 原创]

对汽车底盘有所了解的朋友都清楚,一辆车的的舒适性和运动性是矛盾的两面,顾此就会失彼,尽管通过悬挂的调校会一定程度上缓解这个矛盾,但也仅仅只是缓和而已。但今天我们要来了解的这项配置却非常神奇地解决了困扰底盘设计师多年的问题,那就是电磁减震系统。这项配置往往在高端运动车型上出现,或者注重路面适应性的豪华SUV车型,由于搭载车型少,电磁减震对很多网友来说还很神秘,今天就让我们来聊聊它。

爱卡研究院—解析神秘的电磁减震系统

电磁悬挂在厂商的产品介绍中多当作一项级配置来宣传,或者作为高端选装件,如在时下热门豪华SUV车型路虎极光上,或者是奥迪的性能车型R8、TT,甚至是超跑法拉利上也有采用,另外像新君越(参数|询价)等中端车型也在大力宣传自己的CDC悬挂系统,实际上这些悬挂之间是有差别的,有的并非电磁悬挂,即便是电磁悬挂在技术上也有一定的差异。

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【不同车型的电磁悬挂也会有一定的差异】

为什么需要电磁减震?

在解读电磁减震之前,首先让我们简单说说减震器,减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平的路面时,虽然螺旋弹簧会过滤路面的震动,但弹簧自身还会往复运动,而减震器则是用来抑制这种弹簧的跳跃,同时减震器也会吸收一部分来自路面的冲击。

爱卡研究院;电磁减震

减震器阻尼小,对螺旋弹簧往复运动的抑制作用较小,弹簧与减震器组合(俗称避震)对路面冲击的吸收会更好,驾乘会表现得更加舒适;而减震器阻尼大时,弹簧活动(往复运动)受到较大的抑制,避震对路面冲击的过滤较小,如配合较硬的弹簧,表现为对车身的支撑性更好,更加适合激烈的驾驶,但肯定也会牺牲舒适性。

对于一般的减震器来说,其阻尼是固定的,这也决定了设计师只能在舒适性和运动性之间取其一,或者是选取软硬比较折中的减震器。而要让一款车型既舒适,又能拥有一定的运动性,那就需要减震器可以自动调节,而这并非不能实现,电磁减震就是出色的解决方案,但也并不是唯一的解决方案。

爱卡研究院;电磁减震
【普通减震器结构图】

减震器的结构是一个可以双向移动的密封油泵,活塞在液压油里上下活动。活塞上的阀门允许液压油往两个方向喷出,阀门越小就让液压油的流动越困难,减震的硬度也越高。

容易混淆的CDC减震器

于是有厂商使用复杂的电子装置控制活塞上阀门的大小,这种方式通过机械调节,反应速度受到制约,相对电磁减震要慢。如上海通用新君越搭载的CDC主动系统,由ZF提供,可自动调整减震器阻尼,但不提供模式选择。自主品牌的瑞麒G6上也搭载CDC系统,提供运动、舒适、自动三种驾驶模式。

爱卡研究院;电磁减震
【CDC减震器】

另外,早在2004年推出的欧宝雅特上就已经采用ZF的CDC系统。而新款欧宝Insignia和雅特更是搭载了在CDC基础上诞生的FLEX RIDE自适应底盘系统,这一系统提供三种驾驶模式选择。

爱卡研究院;电磁减震

上海通用别克 2011款君越 瑞麒 2010款瑞麒G6

CDC可以算作是一种可变阻尼的减震器,并非电磁减震,而下面就开始正式介绍本文的主角——电磁减震器。

电磁减震之磁流变减震器

电磁减震器中目前使用最为广泛,最成熟的是磁流变减震器,这种减震器中的液压油是一种“磁流变液体”,含有很多亚铁化合物颗粒,每个减震器活塞结构中有2个螺线线圈,通电之后可以产生磁场。当线圈中无电流通过时,活塞通道中的磁流变液体未被磁化,不规则排列的亚铁化合物颗粒呈均匀分布状态,产生的阻尼力与普通减振油相同,对外表现为减震相对较软。

爱卡研究院;电磁减震

一旦控制电脑发出脉冲信号,线圈内有电流通过,进而形成一个磁场,这些粒子马上会按垂直于活塞运动的方向排列(油液的表现为粘度增加),阻碍油在活塞微型通道内流动,提高阻尼力,对外表现为减震的硬度增加。

电磁悬挂

活塞线圈中输入的电流强度越大,磁场越强,亚铁化合物颗粒被磁化的程度越好,产生的阻尼力就越大,减震越硬。由此可见,磁流变液体产生阻尼力的大小(减震硬度)随输入电流强度的大小而变化。

爱卡研究院;电磁减震

整个电磁减震系统的工作流程是,车载传感器不断收集车辆的行驶状态和路况信息,并将其汇报控制电脑,控制电脑据此对电磁线圈中的电流进行调节,精确地控制减震器的阻尼,使避震器适应当前的路况和驾驶需求。比如在一条平整的直路上巡航时,电磁减震系统不会介入,让乘坐更舒适。可如果路面变得坑洼或者驾驶者在高速征服弯道,这个系统会在几乎可以忽略的极短时间内工作,让减震硬度提升,让悬挂变得更加运动,对车身的支撑也更有力。

电磁减震可以对控制电脑的指令在不到一毫秒的时间内做出反应,与普通减震器或者是CDC减震器相比,响应速度更快,对路面的适应性也更强。同时电磁减震也能够抑制刹车时的点头现象,提高刹车性能,提升安全性。

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采用磁流变减震器的常见车型

目前业内比较有名的磁流变减震器为Magneride系统,原为德尔福开发,后被BWI(京西重工)收购。这套系统在多款运动和豪华车型上有采用,其“第二代系统”已经在法拉利(599 GTB Fiorano、California和458 Italia)和奥迪(TT、R8和A5)上采用,克尔维特ZR-1和凯迪拉克CTS-V也有搭载,豪华车型中,大众辉腾、凯迪拉克STS等也有采用这套系统,只是各自的命名有所不同。

爱卡研究院;电磁减震

路虎揽胜极光(参数|询价)采用的是BWI提供的第三代Magneride系统,也是采用第三代系统的首款车型,它率先在减震器活塞上安装2个电磁线圈而不是之前的1个,第三代系统在关闭磁场和截断电流的时间上缩短了一半。而2个电磁线圈的引入也让减震器工作范围更大,最硬和最软的悬架极限更广,舒适性大为提高。

爱卡研究院;电磁减震

路虎 2012款揽胜极光
【路虎揽胜极光】

另外两种常见的电磁减震器

除了使用较广的磁流变减震器外,还有两种电磁减震器也较为常见,比较有代表性的是由日立制作所设计的电磁减震器,由传感器、圆筒型线性电动机、油压减震器和弹簧组成,与普通油压减震器相比,响应更快,提高舒适和运动性。

爱卡研究院;电磁减震

工作原理是:控制电脑依据传感器检测到的路面信息,控制线性电动机产生与减震器运动方向完全相反的阻尼力,减轻车辆上下的振动。在平整直线路面行驶时,线性电机不工作,悬挂表现得偏舒适性,而在激烈的驾驶或者是崎岖里面行驶时,线性电机会产生与路面状况相适应的阻尼力,减少震动,提高对车身的支撑性。

注:线性电机相当于旋转电机被展平,旋转电机可以使动子产生转动,而线性电机可以使动子直线移动。点击了解更多线性电机信息:线性电机

爱卡研究院;电磁减震

以上介绍的是在普通油压减震器基础上设计的电磁减震,而另外还有一种完全由线性电机为主导的电磁减震,这种减震器内没有了传统油液减震器的油液,电子减震器活塞外缸体上有定子线圈,控制定子线圈的电流强度,从而精确控制线性电动机的反方向运动阻尼力和减振力,缓和路面的冲击与振动。输入的电流越大,定子线圈中产生的磁场就越强,直线电动机产生反方向的阻尼力和减振力也就越大。这种电磁减震的代表制作商为美国的BOSE公司。

以上两种电磁减震在设计之初主要为摩托车和SUV车型设计,但由于结构相对较为复杂,而且在可靠性上不如磁流变减震器,目前几乎没有在量产车型上见到。

结语:电磁减震完美解决了舒适性和运动性这对矛盾,让行驶变得更加平稳和安全,因为成本较高,目前电磁减震多在豪华车型或者跑车上出现。较低的曝光率增添了其神秘感,实际从原理来看,这项配置并没有我们想象的那么复杂。随着成本的降低和技术的普及,未来我们有望在更多中低端的车型上看到它的身影。

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