聊聊神器的磁流變減震器

近年來，電磁懸掛在汽車行業的應用越來越廣泛，特別是主打操控性的運動車型，電磁懸掛的加持讓它們如魚得水。很多網友可能會覺得“電磁”是一種很高科技的玩意，而實際上它的技術是否真的有那麼超前？今天我們就來聊聊關於電磁懸掛的話題。

汽車減震器系統

很多人會把彈簧和減震器兩個零件混淆，在這裡我先給大家區分一下這兩個概念。在汽車上彈簧的定義就是用來承載車身重量的彈性元件，無論是鋼板彈簧、螺旋彈簧、空氣彈簧還是液壓彈簧，他們的功用都是一樣的。我們拿普通的麥弗遜懸掛結構舉例，除了在外圈有一副彈簧之外，它的中間還會有一根液壓挺杆，這根挺杆我們就稱之為減震器。

汽車懸架系統示意圖

彈簧還有一個作用就是轉化震動。如果車輪剛性地和車身連線，那麼地面所有的短波振動都會全部傳遞到駕駛員身上，彈簧的存在就是將這種短波的低頻震動轉化為長波震動，所以彈簧本身是不具備消除振動能力的。在理想狀態下，彈簧如果沒有阻尼的話，它會一直不停的跳動。實際上，彈簧在上下運動的時候會受到應力使它發熱，這是一個彈性勢能轉化為熱能的過程，這個過程雖然可以消除一部分的震動，但對於地面傳來的大量震動來說是微不足道的。

汽車減震器彈簧

減震器本身就是一個阻尼器，它的存在可以快速地把震動消除。站在乘客的角度來看，阻尼越大，震動消失得越快，那麼震感就越明顯；反之阻尼越小，消除震動的時間就越長，車內的感受就像坐船一樣搖搖晃晃，特別容易讓人暈車。因此，減震器和彈簧是一套互相抑制的系統，我們可以把它稱為減震彈簧系統。也有一些比較特別的例子，例如鋼板彈簧，由於它每一片鋼板都是緊壓在一起，而且產生震動時正壓力還會相應增大，這樣可以透過鋼板之間的摩擦散熱把能量抵消掉。

汽車減震器

電磁懸掛的概念

電磁懸掛又被稱為磁流變減震器。液壓減震器內部的活塞會在彈簧震動時上下移動，腔內的油液就會透過油孔流到另一邊的油腔，此時孔壁與油液的摩擦和油液分子內部的摩擦就會形成阻尼力。整個減震的過程還是彈性勢能轉化為熱能，而油液就作為熱能的載體，再把熱量透過減震器壁散失到大氣中。

電磁懸架剖面圖

磁流變減震器內部的油液是經過磁化的，它可以透過電腦控制線圈產生磁性，使磁化後的減震油分子馬上垂直於壓力方向排列，從而改變阻尼係數來調整減震效果。

磁流變減震器示意圖

磁流變減震器最早是由美國的德爾福公司在2002年發明，並於同年首次應用在凱迪拉克Seville STS上。當年第一代的磁流變減震器有個很大的弊端，它在避震筒上使用單個大型的電磁線圈和含鉛電路板，這樣不僅在工作時產生非常大的渦流損耗，還會使懸掛的響應產生約20ms的延遲，而且應用含鉛的材料會產生很大的環境汙染。

京西重工在2009年將德爾福收購，推出的新一代磁流變減震器，透過雙線圈技術規避了渦流損耗問題，使它的響應性大大提高（每秒變化1000次），且新的電路板使用無鉛設計，減少對環境的危害。因此，現在中國是生產電磁懸掛的“大工廠”。

京西重工

懸掛對比

電磁懸掛由於具有非常迅速的響應性，因此它受到很多高階車型的青睞，特別是主打操控的車型，科爾維特ZR1和凱迪拉克是最具代表性的車型。更強大的功能性也讓它的成本頗高，普通的家用車很難用得上這樣的懸掛。

由於磁流變減震器的結構和普通的減震器在結構上沒有太大的差異，因此它對密封性的要求不會像空氣懸掛那麼高，而且它的動態響應要比空氣懸掛高得多，但它卻無法像空氣懸掛那樣調節高低。

與液壓懸掛比起來，電磁懸掛就沒有太大的優勢了。電磁懸掛僅僅只是避震器採用了磁流體，它的彈簧和普通的懸掛系統沒有太大區別，因此它對激烈駕駛的車身側傾抑制很難做到像賓士液壓懸掛的那種效果。

總結：

相比起空氣懸掛和液壓懸掛，電磁懸掛是現在看來最容易接近普通家用車的懸掛系統，它的對使用環境各方面的要求並沒有像前兩者那麼苛刻，因此它的成本是最容易控制下來的。儘管目前它的造價還是很高，但最起碼在普及難度上它是三者中最低的。所以目前除了個別豪華品牌的汽車比如奧迪、賓士已經量產搭載了磁流變減震器，絕大多數經濟性汽車品牌還沒有量產車型，我們堅信隨著科學技術的日趨發展，磁流變減震器的成本能控制到合理的範圍內，那麼更多的車型選擇搭載就不是什麼困難。