闭式双腔空悬
闭式双腔/多腔空悬到底是什么?一次给你讲明白,不明白的可以直接问我
现在发布会上,动不动就是“闭式双腔/多腔空悬”,听起来特别高大上,但它到底是个什么东西?凭什么就成了高端标配?今天,咱们就来把它彻底讲透。
一句话概括:闭式双腔/多腔空悬 = 闭式气路 + 双腔室/多腔室空气弹簧。 这是一套组合拳,目的是让车既舒适又操控稳定。下面我们分两步,拆解这个“黑科技”。
第一部分:灵魂所在——闭式气路
说到闭式气路那肯定绕不开开式气路,在回答什么是闭式气路之前,我们先看看什么是开式气路,气路原理图见图1.
①充气:优先储气罐的高压空气通过管路进入空簧,或者(储气罐气压不足时)将压缩空气从大气泵入各空簧,对空簧充气,抬升车身;
充气路径:大气→进气管(集成过滤器)→压缩机→干燥器→分配阀→空气弹簧。
或者储气罐→分配阀→空气弹簧。
②排气:气囊内的空气通过排气阀释放到大气中,降低车身高度
排气路径:空气弹簧→分配阀→排气阀(集成在压缩机上)→干燥器→排气口
或者空气弹簧→分配阀→干燥器→排气阀(集成在压缩机上)→排气口
通过以上,开式气路是不是有以下特点:
①气源来自大气(充放气过程,核心在于与外部环境的空气交换)
②充气优先使用储气罐中预先压缩好的空气进行充气,如果储气罐压力不足,压缩机直接向目标空气弹簧充气
③受环境影响大,比如温度、湿度、高原、杂质等
④直接排大气,有排气噪音,“嘶——”的放气声你肯定听过
⑤体积相对大,重量相对大,部件多,布局相对松散。
那么这个压缩机内部到底怎么工作的,怎么把空气压缩的?
首先看总成和内部结构,见图2和图3
充气:电机工作,带动双活塞进行往复运动,当活塞上移,②气室体积增大,压强减小,②单向阀打开,气体被吸入②气室;当活塞下移,②单向阀关闭,②体积减小,气体被初级压缩,压强增大,当气室②压强大于③气室时,③单向阀开启,气体进入③气室,活塞继续重复上移,③气室压强大于④气室,④单向阀开启,气体进入④气室,再经过干燥器,经⑤通道接P口打入分配阀对储气罐或者空气弹簧充气。
排气:排气相对来说简单多了,电机不工作,排气电磁阀通电,打开⑥阀口,空气弹簧的高压气体经分配阀,再经⑤进入干燥器(可实现反吹),再经过⑥阀口直接到压缩机端,再经①排出。
那么闭式空悬又是怎么一回事?见图4和爆炸图5
闭式系统做了一个革命性的改变:它让高压空气在一个封闭回路里循环,基本不跟外界大气直接交换。
气路原理图6:
①举升:储气罐19→电磁阀8→压缩机2→干燥器4→电磁阀6→空气弹簧17
②下降:空气弹簧17→电磁阀7→压缩机2→干燥器4→电磁阀9→储气罐19
通过以上结构、原理图,闭式空悬特点是不是也很明显:基本是围绕了达到响应速度、密封性和效率的极致追求而设计。
①气路内部循环(将储气罐中的高压气体导入空气弹簧,将空气弹簧中的气体压回储气罐)
②过程能量损失小(相对开式)
③举升动态响应较快
④NVH方面裸泵状态,车外1mm噪音实测相比开式能降低6~8个分贝(需要说明的是,同样在车内第三排,但两者相差无几,这个要看整车NVH的功底)
⑤集成度高、重量相对较轻(开式4.5kg,闭式3.6kg,降20%)
⑥受环境影响较小
那么闭式压缩机内部是什么样的?怎么实现吸气和排气过程?见图7
活塞杆总成包含密封环、泵杆、阀片、缸体、销钉、卡簧等,电机带动活塞杆做往复运动时,活塞右移,①气室内气压降低,产生压差,阀片打开,②气室的气体进入通过进气口和阀片进入①气室,完成吸气过程。
活塞左移,阀片关闭,①气室气体被压缩,压缩气体经过缸体顶部排气阀排出进入干燥器,完成排气过程。
第二部分:身体革命——双腔/多腔空气弹簧
接下来讨论双腔/多腔空簧,
结构方面不做多的解析见图8,今天重点讨论为什么要用双腔/多腔空簧,他到底能带来什么改变?
1.、空气弹簧的“天性”
空气弹簧本身就是一个气动阻尼器,有独有的特性,比如节流效应和热力学。
①节流效应:气流经过小孔或管路时会产生阻力,就像用打气筒快速打气时会感到费力一样。这种阻力消耗了能量,表现出阻尼力,所以速度越快,空气流动速度也越快,产生的节流阻力越大。这个附加的阻尼力让你感觉弹簧在应对快速冲击时“变硬”了。
②热力学效应:特别在极快速的压缩过程中,热量来不及散发,接近于绝热过程。在此过程中,气压的上升速度比缓慢压缩的等温过程(热量有充分时间散发)要快得多。这意味着,对于同样的压缩行程,压缩得越快,气囊内部的气压会更高,从而表现出更大的刚度。
③所以在车上的表现就是:低速过缓坡/减速带:压缩速度/运行速度慢,节流效应弱,空气弹簧表现低刚度,感觉柔软舒适;而在高速过连续颠簸路,压缩速度/运行速度极快,强大的节流效应和绝热效应使得动态刚度显著增加,明显变硬的表现。
2、但我们希望的车是什么样的?
上面是空气弹簧特性,但是在车上我们希望这样吗?明显用户的期望恰恰相反,整车表现我们希望是低速大行程工况,比如过弯车身侧倾,希望希望弹簧更硬,提供足够的支撑力来抑制车身侧倾;而在高速小行程工况,比如跑烂路、压过细小颠簸等粗糙路面,我们又希望弹簧更软,来过滤掉烦人的振动,保证舒适性,见图9。
所以为了达到整车性能要求,所以“双腔/多腔空气弹簧”登场了。
3、双腔/多腔:用魔法打败魔法
它的原理不复杂:把一个大气室用电磁阀隔成两个或多个小气室(比如主气室、活塞端气室、上支座气室)。通过电磁阀的开闭,控制这些气室是连通还是关闭,从而组合出不同的总容积。实现不同刚度组合来应对整车行驶工况的最佳性能匹配。
举个例子:
假如主气室V1:1.7L
活塞端气室V2:1.025L
上支座气室V3:0.5L
设计状态/标准高度的内部气压在7.8bar(前轴荷1312kg,折算时要考虑杠杆比)
那么在标准高度下的气室容积、刚度、偏频有以下组合(实际容积有偏差)
通过电磁阀组合,可以轻松实现多种状态:
只开V1:容积最小(1.7L),刚度最高(73N/mm),偏频最高(1.34Hz)→ 运动模式,支撑强,抑制侧倾等。
V1+V3连通:容积增大(2.22L),刚度降低(56N/mm),偏频1.12Hz→ 标准模式。
V1+V2连通,容积再次增大(2.725L),刚度降低(46.9N/mm),偏频1.11Hz,可设置舒适模式。
V1+V2+V3全开:容积最大(3.225L),刚度最低(39.2N/mm),偏频最低(1.03Hz)→ 极致舒适模式,过滤掉大部分颠簸。
这样一来,系统就可以和车控、CDC联动,在舒适、运动/运动+等模式间无缝切换,精准地满足不同驾驶场景下的性能需求。
“闭式气路” 是高效、安静、反应迅速的能量循环系统,解决了传统系统能耗高、噪音大、受环境制约的痛点。
“双腔/多腔空气弹簧” 是灵活可变、能对抗物理天性的执行机构,解决了单一空气弹簧无法兼顾舒适与运动的矛盾。
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