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  • 1 # 靜觀車市

    菠蘿包裡頭不一定有菠蘿,老婆餅裡頭一定沒有老婆,“人頭飯”裡面也只會小機率出現人類毛髮,唯獨空氣懸掛裡面一定有空氣,就算漏了穿了都一定還有……1個大氣壓的空氣。

    空氣懸掛並非嚴格意義上的“懸掛”。換成我自己的話來說就是,空氣懸掛並不在平時說的麥弗遜懸掛、雙叉臂懸掛、多連桿懸掛、扭力梁懸掛的範疇裡頭,嚴格意義上說,這是一根用來替代螺旋彈簧的空氣“彈簧”,原理是利用壓縮空氣支撐與減振。

    這玩意並不新鮮

    電動汽車在19世紀末就滿大街跑了(不算馬車的話,第一批倫敦計程車就是電動的),今天居然被冠以“新能源車”的美名。同理,空氣彈簧可不是什麼新鮮事物,20世紀的第一年就開始有這個設想了,一位叫做WilliamW. Humphreys的美國佬申請了專利,只是當時的材料和加工水平受限,搗弄了半天也沒法量產化,最終只停留在紙面上而已。

    上世紀20年代,一個叫GeorgeMessier的法國佬彷彿得到了上帝智慧的恩惠,在巴黎那家弄氣動裝置的自家廠子裡面搞出了一套“接近實用化”的空氣彈簧,實測好使,不過以他名字命名的車廠僅用6年時間就經營到關張大吉了,也算得上傳奇之一……

    接下來的事情就不贅述了,簡單理順一下就是:中歐的太拖拉車廠給卡車裝了“接近實用化”的空氣彈簧,二戰期間美軍給雙發大飛機的起落架裝了空氣彈簧以節省空間和降低總重,戰後發了大財的美華人最終將空氣彈簧量產化,繼而傳遍全球,凱迪拉克、寶沃、賓士、勞斯萊斯、福特/林肯、豐田、路虎、大眾等等車企先後研發出了自家的寶貝,這又過去了半個世紀。

    裡頭沒啥高深原理 就是製造和保養特難搞

    △F=-k·Δx 胡克定律,超簡單的公式,螺旋彈簧、鋼板彈簧、扭杆彈簧的能量收放邏輯也非常簡單,跟著彈性係數k走就是了,這裡就存在彈簧剛度和長度的單一性,換成人話來說就是,舒適與運動兩種風格不相融。

    空氣彈簧的玩法就是,k值隨心變,不再只是一個孤獨的常數,彈簧愛怎麼彈就怎麼彈了咯。

    空氣彈簧的分類很簡單,膜式、囊式、複合式,前兩者是商用車用的,與制動系統共用起源;後者則是乘用車(我們平時開的轎車)用的。

    乘用車用的空氣彈簧,結果沒多複雜,空氣彈簧本體、空氣壓縮機、蓄壓器、控制單元、空氣管道、減振器等等原件就構成了,原理也很簡單 —— 要升高,多充氣,空氣柱行程增長;要降低,少充氣,空氣柱行程縮短;要調硬朗/軟糯,空氣壓力與減振器調校都會涉及。

    除了乘坐更加舒適、調節更加方便、適應路況的範圍更廣等等之外,空氣彈簧的優點還有很多,比如:螺旋彈簧在受到衝擊時會自震並傳遞給裝置,零部件就會鬆動和損壞,空氣彈簧就沒這個bug;空氣彈簧減振器的隔振載荷可以達到數噸,乘用車的螺旋彈簧這時候已經被壓潰了;空氣彈簧的自然頻率很低,1Hz都不是問題,因而隔振能力超強,而且即使載荷改變,自然頻率也不會顯著變化;還有就是佔用空間非常小,還能隔絕大部分透過結構傳遞的噪音。

    只不過,跟燃氣輪機一樣,空氣彈簧的原理看起來簡單,製造起來卻很難(工作環境惡劣啊),保養維護起來也很難。空氣彈簧怎麼難服侍的呢?首先,使用時間長了之後,或者空氣中的水分進入系統內部,橡膠氣囊/空氣支柱就有可能龜裂,洩氣之後就得花大價錢全套換了;其次,被氣流或者車輪帶起的地面雜物有可能割穿氣囊,底盤的銳利邊緣或活動的懸掛元件也有可能會磨穿空氣管道外側,氣囊或者空氣管道穿了之後,壓縮機會不斷工作直至過熱燒壞;再者,懸掛其他部分對氣囊的支撐不足,也可能導致氣囊受力過大最終撕裂;最後,維修保養不當或者亂改空氣彈簧電子程式,這些人為操作也有可能毀掉昂貴的空氣彈簧。

    較高的製造成本與保養維護成本,造成空氣彈簧很難大量鋪貨,所以在乘用車領域,大多是過百萬的豪華轎車才會標配,或者後期自行購入改上去,但最便宜的也要花掉2萬左右,更別說官方加配置一下子叫價七八萬那種坑爹貨了。

    商用車或者軌道車輛就不同了,雖然造價更貴,但這些商業用途的車輛是可盈利可回本的,所以在公交車、城際大巴、卡車、客運列車上裝備也不奇怪,只不過歐美髮達國家的裝備比例要比我們中國高個幾倍罷了。如果你坐過香港車牌的城際大巴就知道了,像那些Scania、Man,往往裝備有空氣彈簧,緩振的優勢非常明顯,從廣州坐到香港3.5小時都不覺得累,高階版本還能在進站之後下降車體方便上下客。

    高階玩法

    空氣彈簧也有高階玩法,加入“主動式”的元素,簡單說來就是會思考的空氣彈簧。舉個例子,賓士S Class上的“魔毯”技術,全稱應該是MAGICBODY CONTROL智慧車身控制系統。透過立體攝像頭掃描出地面的起伏,“魔毯”系統就會立刻對懸掛系統做出相應的修正。更高階的版本還安裝有彎道車身主動傾斜功能,當判斷車輛處於快速轉向的趨勢時,車輛的懸架會主動傾斜,向心力更足,彎道極限更高。

    另一種更主流的路數就是,透過一堆感測器來監測路面實況,然後迅速調整姿態。一套典型的主動式空氣彈簧系統涵蓋空氣彈簧本體、空氣壓縮機、蓄壓器、減振器、控制單元、空氣管道、前後橋車身高度感測器、3個不同方向的車身加速度感測器、4個空氣彈簧伸張加速度感測器等等原件,成本往往是普通螺旋彈簧的10倍,一切只為實時改變彈性係數k……當然,這樣的高階空氣懸掛一般都會搭配自適應Damper來達到最佳效果。

    大多數空氣彈簧系統都是用後者的路數,比如奧迪A8、大眾輝騰(停產)、BMW7 Series等等,SUV的話,老舊的豐田PRADO和大眾Touareg就有。這種系統會讓行車電腦自行判斷路面實況、車身動態與車身高度,甚至融入駕駛者的意圖(可手動控制的款式),進而控制空氣壓縮機和排氣閥門,對空氣彈簧進行智慧充氣或者放氣,瞬間適應當前路況。

    所以,如今越來越多的中大型、全尺寸豪華車開始武裝這種體積小、載荷大、反應速度快、餘振控制得當的緩振裝備。畢竟,全尺寸車型一來自重不小,二來定位較高對舒適性有不低的要求,要是裝備傳統的螺旋彈簧,k值過大行駛質感就會非常僵硬、k值過小車子會像軟腳蟹一般晃,實在沒有比空氣懸掛更好的方案。

    而現在,車壇在“全球新能源化”的大趨勢下,空氣彈簧還有了更良性的發展態勢——畢竟空氣壓縮機要用到“電”,特斯拉ModeX、蔚來ES8這種長續航的車型最不缺的就是電池和電,燃油乘用車的空氣彈簧要找汽柴油發動機幫忙發了電才能好好工作,電動車則不需要額外增加發電機的功率,也不需要給車載電源更多的負荷,空氣彈簧壓縮機只是全車用電大戶裡面的小戶。

    此外,長續航電動車因為有自重較大的電池包,即便它們中的很多都選用了鋁製車身來“減肥”,但終究是要比同級別燃油車重一些的。而剛才也說了,空氣懸掛對於自重大的車型來說是有不可比擬的優勢的,所以特別受這些新能源車製造商的青睞,也不足為奇了。(下圖為未來ES8的底盤展示,可以看到其採用了空氣懸掛)

    對了,空氣懸掛對於新能源車而言,更有一個“隱藏技能”:其可以隨時改變車身高度的特性,可以透過設定程式來讓車身在到達一定速度的時候自動降低,從而提升空力效果,減低風阻,最終當然是增加續航里程了。

    說了這麼多,我的意思就是:反正空氣彈簧這東西吧,成本好高好高,戲路好廣好廣,只要不是戳穿了還掉水裡了,裡頭一定有空氣……

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