小杰仔，10年汽车研发工程师❤️1名手机科技爱好者 阅读原文 结论先行：空气悬架不仅有空气，还能通过电磁阀的开关来控制高压罐内气体流速和质量，实现车身高度的调整。 空气悬架结构 组成空气悬架的结构组成：空气弹簧、减震器、控制臂、导向机构、推力杆、缓冲限位块。空气弹簧是空气悬架系统最为关键的部分，它又是一个独立气动系统，由空气弹簧本体、高度阀、压差阀、附加气室、滤尘器、连接管路、储气罐构成。 空气悬架充放气系统工作原理 空气悬架车身高度调节的本质，即对空气弹簧内的气体质量的控制。因为空气弹簧在直径方向上的形变量小，在垂直方向上的形变量大，可通过充放气的控制系统来实现对空气弹簧高度的精确控制。针对空气悬架系统，由于空气弹簧是并联关系，一般对每个空气弹簧都采取独立的充放气控制，那么可由单轮空气悬架充放气系统结构来示意工作原理。 空气悬架充放气系统工作模式 a)当车身升高的需要时候，将充气电磁阀的开关打开，空气因为压差作用会顺着充气管路，从高压罐流进空气弹簧，随着空气弹簧内的气体质量增大，那么气压也增大，则会推动簧上质量向上运动；这个时候关闭充气电磁阀，因为惯性的作用，簧上质量继续向上运动，随着空气弹簧高度增大，体积也增大，那么内部气压逐渐减小，最终簧上质量会在某个高度下保持静止状态。 b)当车身高度降低的需要时候，将放气电磁阀的开关打开，空气会顺着放气管路，从空气弹簧排出到大气中，随着空气弹簧中的气体质量减轻，那么气压减小，簧上质量向下运动；这个时候关闭放气电磁阀，因为惯性的作用，簧上质量会继续向下运动，随着空气弹簧的高度降低，体积减小，那么内部气压增大，最终簧上质量会保持平衡。 c)气压传感器是用来监测高压罐的气压，如果高压罐气压小于某个阈值，空气压缩机进入工作模式为高压罐补气。从外界进入系统气路的空气需要经过滤清器和干燥器，来保持整个充放气系统里的空气干燥洁净。 空气悬架特点 由于空气弹簧刚度可调，则空气悬架自振频率几乎恒定。下面为空气弹簧和传统金属弹簧的静态特性对比 针对金属悬架，如果车辆静态下的载重增大，悬架位移曲线线性的增大，弹簧自振频率随之增大；针对空气弹簧，位移和载荷曲线是一条竖直的曲线，频率和载荷曲线斜率非常大，证明空气悬架自振频率接近恒定。 空气悬架主要特点 a)空气弹簧悬架阻尼具有可调性。带附加气室空气弹簧节流孔及其连接管路具备节流的效应，如果弹簧受到的载荷增大时，主气室因为是承重气室会被压缩，主副气室间则会形成压力差，这个时候附加气室空气会通过节流孔充入主气室以保证压力平衡，节流孔对冲击有衰退作用，则具有一定阻尼效果，阻尼会随着节流孔开度或管路直径悬架的改变而改变。 b)空气悬架刚度具有可调性。空气作为空气弹簧的承载介质，可由空气弹簧充气压力的调节来获取需要的刚度，来适应外部载荷的变化。此外增加附加气室可实现空气弹簧内气体流通空间的调节，由附加气室容积的改变实现空气弹簧刚度的调节。 c)空气悬架隔离噪声和减震表现佳。空气悬架的刚度可调整，则减震性能表现好，可达到零件磨损降低的效果，空气悬架车辆行驶过程中的操纵平稳，且振动噪声小，还有路感强。 空气悬架的控制策略 搭载空气悬架的汽车可实现车身高度的调节以获得出色性能。因为车身高度调节系统是非线性系统，具有复杂性，在车高调节过程中伴随着外界的干扰，通过简易的开环控制易导致过充和过放的现象，不能达到车身高度调节系统的需求。一般结合气体动力学和热力学理论的控制方法来满足车身高度调节需求的控制系统。 空气悬架的调节过程分析 根据空气悬架充放气系统的工作原理，车身高度的变化就是空气弹簧内空气质量的变化，那么车身高度控制的核心就是通过对电磁阀实施控制，这种方式实现控制流进或流出空气弹簧的空气量，车身高度调节系统的关键元件是电磁阀。为了实现系统成本的优化，一般选择高速开关电磁阀为车身高度调节系统的被控单元。空气悬架车身高度调节系统由充放气系统来控制空气弹簧内的空气质量，这种方式实现弹簧高度的改变，最终将车身高度改变。由高度传感器确定簧上和簧下质量的相应高度，并作为停止充放气的证明。 车身高度控制器收到上层控制单元发送的信号（目标车身高度和传感器的质量测量），由内置控制算法计算来获取每个空气弹簧所需的控制量。因为高速开关电磁阀只有开启和关闭的状态，为达到流量的持续控制，需通过脉冲宽度调制(PWM)技术对控制量来调制处理，将某个时间内的连续控制信号转换为占空比信号，再由驱动模块来促使高速开关电磁阀的开闭动作。同时可由占空比来达到对充放气速率的控制。 综上所述，空气悬架会在无数工程师的努力下，将其阻尼 / 刚度 / 控制策略进行调整达到最佳的乘坐和驾驶状态。 阅读原文
