車用阻尼四級可調減振器工作原理

鄭坤

摘要：阻尼四級可調減振器利用油液流經不同空隙及閥系產生阻力來消耗汽車振動產生的能量。車輪與車身發生相對運動，活塞在工作缸筒內就上下移動，減振器殼體內的油液從一個腔室流至另一腔室，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內摩擦形成對振動的阻尼，車身和車架振動的機械能轉化為熱能被油液和減振器殼體吸收，擴散到大氣中。

關鍵詞：減震器;阻尼;機械能;熱能

1. 阻尼四級可調減振器結構組成

阻尼四級可調減振器主要有兩部分組成，即普通液壓減振器本體和電磁鐵控制式外部泄壓筒。泄壓筒內筒由上孔與本體復原腔室聯通，外筒由下孔與本體的儲油腔室聯通，以此實現不同腔室之間的油液流通和交換。

1.1 阻尼四級可調減振器本體結構

減振器本體部分主要由活塞總成6（流通閥系和復原閥系）和底閥總成9（補償閥系和壓縮閥系）組成，如2.1所示。其中底閥9與工作缸2底端采用螺紋密封安裝于工作缸最左側，并且與油缸3之間采用密封圈與工作缸無桿腔8和儲油腔10進行阻隔?；钊偝?通過導向帶與工作缸2采用過渡配合，以滿足活塞在工作缸中進行復原及壓縮行程需要，活塞總成6左側采用螺栓與活塞桿進行連接，按國家標準給定預緊力。浮動活塞11位于油缸3的最左側，由于浮動活塞需隨活塞桿做同向運動此處我們仍舊采用密封圈進行油液密封，浮動活塞11左側為高壓氣室（約為1.1MPa），右側為儲油腔10。

1.2 外部泄壓筒結構

外部泄壓筒結構如圖2-2所示，泄壓筒通過連接體與減振器本體相連，由油孔A和B實現高壓腔與低壓腔的油液流通。

外部泄壓通道兩端由電磁鐵1進行密封，活動帽2和支撐架3之間采用間隙滑道配合，阻尼調節閥芯與本體活塞閥系類似，同是采用雙向流通阻尼調節活塞，根據對壓縮及復原阻尼調節力度不同分為上閥和下閥，其中上閥對壓縮阻尼力調節明顯，下閥對復原阻尼力調節明顯。通過兩端電磁鐵通電情況的不同實現上閥和下閥的不同開合達到阻尼力的四級調節。

2. 阻尼四級可調減振器工作原理

阻尼四級可調減振器的阻尼產生機理與普通液壓減振器類似，都是利用油液流經不同空隙及閥系產生阻力來消耗汽車振動產生的能量。當車輪與車身發生相對運動時，活塞在工作缸筒內就上下移動，減振器殼體內的油液便反復地從一個腔室通過一些窄小的孔隙流至另一腔室，此時，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內摩擦便形成對振動的阻尼，使車身和車架振動的機械能轉化為熱能而被油液和減振器殼體吸收，最后散到大氣中去[1]。減振器的阻尼力大小隨車輪與車身相對運動速度的增減而增減。

減振器的四級調節機理是根據電磁鐵的不同通電狀態產生不同的阻尼效果，并且內外筒的泄壓通道主要由節流閥芯控制節流面積的大小，其組成形式與減振器本體內活塞桿活塞組成結構相似，均采用雙向通流彈性閥片式活塞組成。

根據四級可調減振器電磁鐵通電狀態的不同可將此類減振器分為四種不同阻尼系數的工作模式：a、軟壓縮，軟回彈;b、軟壓縮，硬回彈;c、硬壓縮，軟回彈;d、硬壓縮，硬回彈。

不論何種類型的減振器都分為主要的兩個工作行程：復原行程和壓縮行程

2.1 復原行程工作原理

當汽車駛進凹坑或駛離凸起路況時，減振器處于復原行程。

減振器處于復原行程，復原腔為高壓腔室，壓縮腔及儲油腔為低壓腔室，油液由高壓腔室經節流通道及節流孔流至低壓腔室產生復原阻尼力。改變電磁鐵的通電狀態來改變油液的流通通道，具體如下：

a、軟壓縮，軟復原：電磁鐵1和2同時通電，上閥和下閥打開，減振阻尼系數最小，油液經不同的通道流至其他腔室，1、低速狀態時油液由復原腔通過本體活塞上的常通節流孔流至壓縮腔，復原腔室的壓力升高，油液沖開活塞總成復原閥系流至壓縮腔;2、電磁鐵1和2通電泄壓筒通道開啟，油液以較小的壓力差沖開泄壓筒的阻尼閥片，經孔A流至內筒穿過活動帽由外筒流至本體儲油腔室;3、隨著活塞桿不斷移出本體，壓縮腔產生負壓，儲油腔的油液經底閥總成上的補償閥流至壓縮腔，保證壓縮行程不會產生畸變[2]。

b、硬壓縮，軟復原：當電磁鐵2通電而1未通電時，下閥處于開啟狀態而上閥關閉，此時減振器的壓縮阻尼較大，為汽車提供較好的操縱性，油液同樣也是通過不同的泄壓通道在不同的腔室流通，1、減振器處于低速運行時油液可由活塞總成上的常通節流孔流至壓縮腔，隨著減振器運行速度的增加，復原腔室的油液壓力升高，油液沖開復原閥系流至壓縮腔，為高速行駛的汽車提供阻尼力;2、由于只有電磁鐵2通電，所以下閥通道保持暢通，油液由復原腔經泄壓內筒通過沖開復原阻尼調節活塞上的閥系流至外筒到達儲油腔;3、隨著活塞行程的不斷增大，活塞桿不斷移出工作缸筒，使壓縮腔產生負壓，油液經底閥總成的補償閥系流至壓縮腔。

c、硬壓縮，硬復原：當電磁鐵1和2都未通電時，上閥和下閥同時處于關閉狀態，減振器極限工作狀態，復原和壓縮產生較大的阻尼系數，此種工作狀態是在忽略汽車乘坐舒適性為前提下完成的，油液的主要流通路徑發生相對變化，1、減振器處于低速運行時油液可由活塞總成上的常通節流孔流至壓縮腔，隨著減振器運行速度的增加，復原腔室的油液壓力也隨之升高，油液沖開活塞總成的復原閥系流至壓縮腔，為汽車提供減振阻尼力[3];2、由于電磁鐵1和2都未通電，所以外部泄壓通道中僅有少量油液通過活動帽的空隙流過，此部分油液產生的阻尼力與本體相對而言較小，可忽略此部分;3、隨著活塞桿的不斷移出工作缸筒，使壓縮腔產生負壓，油液經底閥總成的補償閥系流至壓縮腔。

3. 阻尼四級可調減振器工作特性

減振器的工作特性主要由其阻尼特性體現的，其中減振器阻尼特性是根據減振器阻尼力與活塞運動速度這些參數確定的，其阻尼特性一般由示功圖曲線與速度特性曲線組成。其示功圖曲線是由減振器阻尼力與活塞相對運動行程之間的關系，示功圖所形成的圖形面積反映了減振器在工作中消耗的能量多少[4]。速度特性曲線是由各個速度與其相對應的阻尼力擬合成的一條特性示意線，其曲線斜率表示減振器在不同速度段的增長率，整體曲線表示了減振器消耗能量的效率大小。在實際生產中試驗測試的主要就是指減振器的工作特性即外阻尼特性。不同車型的減振器所產生的示功圖形狀及速度特性圖曲線斜率不盡相同。

參考文獻：

[1]江浩斌. 充氣式可調阻尼減振器阻尼特性模型研究與仿真系統設計[D]. 鎮江：江蘇大學，2007.

[2] 徐中明，李仕生，張志飛，等. 基于MATLAB/Simulink的汽車減振器外特性仿真與性能分析[J]. 汽車工程.2011，（4）：329～334.

[3] 馬天飛，崔澤飛，張敏敏. 基于AMESim雙筒疊加閥片式充氣減振器建模與仿真[J]. 機械工程學報.2013，（12）：123～130.

[4] 段敏，蔣東升，王庚封. 基于混合工作模式的磁流變減振器工作性能仿真[J]. 遼寧工業大學學報自然科學版.2012，（1）：35～37.

（柳州鐵道職業技術學院，廣西 柳州 545616）