可變為最高境界 從MRC談汽車彈簧與減振器

    汽車在設計的時候，性格就已經被固化——或追求舒適，或追求運動。導致這種差異的主要因素是懸架——追求舒適的懸架，能夠過濾更多的顛簸；追求運動的懸架，能夠給予足夠強的支撐。事實上，舒適與操控永遠是對立的，它們之間的關係是此消彼長。不過，自從可變懸架出現以後，這種現象開始產生了變化。

    可變，這個看似簡單的描述，對於汽車來說，實在是太有價值了。因為，汽車與其它生活中常見的工業品不同，它所面臨的環境總在改變，按照A環境標定出最佳工作狀態，到了B環境就不適合了，更不用說還會有C環境和D環境。所以，無論是輪胎花紋的選擇，還是發動機氣門的開啟、關閉時間，都只能取個平均。為了彌補這個欠缺，可變氣門正時被發明出來，30年前，這技術還顯得非常高端，眼下卻早已普及。而汽車懸架的可變，發展步伐明顯慢了許多，至今仍處於少數車輛擁有的階段。

    汽車懸架可變的發展為何如此緩慢，它的構成究竟有哪些元件，裝備了它到底能帶來怎樣的感受——這就是今天所聊的內容。

    汽車的懸架是做什麼用的？

    除了汽車剛剛被發明出來的那些年，所有的汽車都有懸架，沒聽說哪輛車的車輪，與車身之間是硬連接，事實上，就連100年前的馬車都有懸架。安裝懸架的目的很簡單，讓車上的人舒服些。如果沒有懸架，幾個小時旅程走下來，人可能要被顛散架了。

    車輪與車身之間的連接裝置叫懸架。懸架由3部分組成——彈性元件、導向裝置和減振器。

    汽車彈簧分為5種——鋼板彈簧的優缺點。

    彈性元件的作用是讓車輪與車身之間形成彈性關係，通俗理解就是彈簧。具體劃分，主要是鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭杆彈簧、氣體彈簧，此外還有一種橡膠彈簧，較為少見。其中，鋼板彈簧極為實用，且結構簡單——這種彈簧本身具有導向性，無需額外增加導向裝置。從下圖就能看出，它只能往前走，或者往後走，而其它幾種彈簧做不到這一點，比如螺旋彈簧，它可以往任意一個方向傾斜。

    看到鋼板彈簧，可能有人會鄙夷：這不是大貨車才用的彈簧嗎？負重可以，但肯定很不舒服。其實這個是誤解。在美國，SUV與皮卡都有採用鋼板彈簧的，就連轎車也有，比如早期的別克轎車，目前能看到的，在北京軍事博物館以及南京的美齡宮。事實上，只要材質合適，鋼板彈簧照樣能做的很舒服，但關鍵在於，鋼板彈簧需要更多的安裝空間，而小汽車裡根本沒有這樣的空間。美國車歷來以寬大著稱，它至今仍在一些車型上採用鋼板彈簧，就是這個原因。

    當然，鋼板彈簧有需要定期保養的缺點，比如，鋼板之間的養護，彈簧與車架連接處的定期潤滑，由此顯得較為麻煩。在這一點上，它遜色於螺旋彈簧。

    汽車彈簧分為5種——並不常見的扭杆彈簧。

    扭杆彈簧雖然出現已久，但至今只在軍用車輛上較為常見，比如坦克、裝甲車，民用車輛採用的不多，經常能夠看到是哈弗H5。這種彈簧的外形是一根具有彈性的金屬杆，一端固定在車體上，另一端與懸架擺臂相連，懸架擺臂上下擺動所產生的能量，靠金屬杆吸收。據研究人員說，扭杆彈簧的效率高於鋼板彈簧，但成本也較高，所以使用範圍不大。

   

    汽車彈簧分為5種——倍感舒適的空氣彈簧。

    在懸架擺臂處安裝一個氣囊，靠氣囊吸收擺臂上下擺動所產生的能量，這便是空氣彈簧。空氣彈簧還能改變車身高度——在日本，有些公共汽車便採用了這樣的設計，當汽車進站，司機打開車門時，整個車身向站臺一側傾斜，降低了車廂與站臺的高度，乘客稍微一抬腿就上車了，倍感便利。此外，不少大型客車也都是空氣彈簧，坐著特別舒服。由於空間和成本的制約，小汽車採用空氣彈簧的極少，即使有，也僅限於高級小汽車，比如部分行政型汽車和豪華型汽車。

    汽車彈簧分為5種——極為普遍的螺旋彈簧。

    在小汽車的世界裡，最為常見的是螺旋彈簧。因為它具有質量小、無需潤滑、佔用空間小的優點，缺點是只能承受垂直載荷，需要安裝導向裝置。但這個缺點並不重要，因為扭杆彈簧和空氣彈簧同樣需要導向裝置。所以，無論是三四萬元的經濟車，還是三百萬元、四百萬元的跑車，無一例外地全部採用了螺旋彈簧。

    螺旋彈簧必須與減振器、導向裝置搭配使用。

    剛才說的都是彈簧，但汽車只有彈簧不行，還必須具備減振器和導向裝置（鋼板彈簧不用），才能組成一個有效的懸架。在下面這張圖中，可以很清晰地看到這3個部分的所在位置。其中，減振器的作用非常顯著，它能夠直接影響到汽車的操控性能。

    減振器有何作用？

    彈簧玩具很常見（下圖），它的原理是靠彈簧任意釋放能量。對於汽車來說，一方面需要藉助彈簧吸收能量，另一方面，又不希望彈簧在沒有制約的情況下，任意釋放能量。所以，汽車的彈簧必須配合減振器。如果沒有減振器，只有彈簧，汽車就會止不住地上下擺動。這就好比跳進蹦蹦床，能夠反覆起落很多次，如果腰間系根繩子，另一頭固定住，剛被彈起，就讓繩子拉住了。減振器的作用就是那根繩子，它能制約彈簧釋放能量所導致的車身振動，使其迅速恢復平穩狀態。

    減振器的外觀是個金屬筒。

    在汽車上，應用最為廣泛的是液力減振器，它的原理是利用液體流動的阻力，消耗車身振動的能量。液力減振器的外形不大，是個細長的圓筒，半段粗，半段細，細的那一段可以上下活動，好像給自行車打氣的氣筒子。

    減振器的工作原理。

    減振器的裡面是個缸筒，當車身顛簸時，缸筒裡的活塞上下移動，缸筒內的油液被活塞推動，從一個內腔流向另一個內腔，由此形成阻尼，繼而實現了減振的功能。阻尼的大小是人為設定的，它能決定汽車的懸架是硬朗風格還是柔軟風格。改變阻尼可以通過兩個內腔之間的空隙大小實現，也可以通過改變油液的粘度實現。

    絕大多數汽車的減振器阻尼是固化的。

    絕大多數汽車的減振器阻尼是固化的，設計師依據該車的主題，設定出最適宜的阻尼——以運動為主題的汽車，阻尼會大些；以乘坐為主題的汽車，阻尼會小些。對此不了解的人們，往往會忽視汽車主題，單純做出這樣的評價：這車不好，懸掛太硬，一顛一顛的；或者是：這車不好，懸掛太軟，忽悠忽悠的。

    對於改裝玩家來說，如果希望提升操控性能，改裝項目之一是更換減振器（俗稱換避震）。通過更換阻尼較大的減振，讓它在彎道中有更強的支撐，從而提高過彎車速。說的極端一些，如果希望車輛操控性能很棒，就應該取消懸架，讓車輪與車身之間硬連接，但發燒到這一步的玩家並不多。別說硬連接了，就是目前跑車的懸架，已經硬的失去了舒適感——每次看到有人憧憬保時捷、法拉利，並將其稱為豪華車，我就會感到困惑：豪華的定義應該是考究、舒適、享受，而跑車並不具備這些，它的長處是性能。坐在跑車裡，真的沒有享受可言。除非您非常渴望受到旁人的注目，或者您與生俱來就是追求個性化的富人。

    最理想的減振是該硬時硬，該軟時軟。

    既然發動機氣門正時都能實現可變，減振器的阻尼就不能做成可變的嗎？

    沒錯，最理想的減振，應該是減振器的阻尼，可以根據行駛狀況可調，通俗一點兒說，就是該硬的時候它會自動變硬，該軟的時候又會自動變軟，具備這種功能的懸架，被稱為主動懸架。改變阻尼的方式之一，是在2個內腔之間裝個電控閥門，通過閥門的開閉，使裡面的油液流的快或者流的慢，就實現阻尼的變化了。下面這張圖，就是電控閥門式的可變阻尼減振器。從外部看，它的特徵是在圓筒側面多了個凸起（據說，也有不帶凸起的），並連著電線。這種減振器被稱為CDC，這是Continuous Damping Control的縮寫，意為連續阻尼控制。

    效果更為顯著的主動懸架：MRC減振器。

    還有一種主動懸架，稱為MRC。是在減振器的油液裡添加了磁力材料，形成電磁液，通過磁場的改變，使電磁液的粘度得到改變，繼而使減震器的阻尼出現變化。很顯然，電流—磁場—粘度變化，這一過程的反應速度快於CDC的閥門控制，所以，同樣是主動懸架，MRC的效果更為顯著。

    MRC的結構

    切開MRC減振器，可以看到它的內部結構。缸筒與活塞部分，與常見的減振器並無二致。

    它與普通減振器的不同之處在於，活塞上面有一組結構（下圖紅色圓圈內），而這正是它實現阻尼可變的因素之一。

    下面這張圖，是上圖中紅色圓圈部分的放大圖。油液通過紅色箭頭所指示的空隙，在上下腔之間流動，在油液流經的地方，有2組線圈（黑色部分），它在電流的作用下產生磁場，磁場作用於油液裡的磁力材料，油液的流動特徵因此被改變。

    用針管做形象試驗。

    這麼說可能略有抽象，通過下圖中的試驗，表現的就更為直觀了。兩個針管裡裝的是MRC中的油液，正常情況下，可以很自如地推動某一個針管；拿一個磁鐵靠近，推動針管的阻力會隨著磁鐵的靠近而加大，如果將磁鐵吸附在2個針管之間，就徹底推不動了。

    MRC減振器裡的油液不普通。

    由此看來，MRC的神奇之處由2個要素，第一是控制系統，第二是減振器裡的油液。下面這張圖是在沒有磁場作用時，油液的狀態。

    將磁鐵靠近，油液形態立即發生了變化（下圖）。由於這種變化，使得油液在減振器流動速度產生不同，由此實現了阻尼的改變，構成了主動懸架。

    控制系統同樣重要。

    雖然有了如此別具匠心的設計，但什麼時候施加磁場，施加多大的磁場，就需要有個精確的控制系統了。在首個安裝MRC的凱迪拉克車上，需要把車速、發動機轉速、制動器工作情況、橫向加速度、垂直加速度以及轉角加速度等數據，傳輸給控制單元，控制單元依據這些數據進行運算，把得出的結果傳送到MRC減振器。與此同時，由於它裝備有空氣彈簧，所以，運算結果還得告知空氣壓縮機。減振器與空氣壓縮機根據指令工作，共同維護車身始終保持在一個最佳的狀態。

    MRC目前已經發展到第三代

 

    目前，MRC減振器已經發展到第三代，與第二代產品最為明顯的差異是，第二代產品只有一組線圈，第三代產品有2組線圈，為的是提高阻尼變化的效果。裝備著第三代MRC減振器的凱迪拉克XTS，能夠根據路況情況自動改變減震阻尼的設定。比如，當路況良好時，MRC會被設置為「硬」；遇到顛簸路面時，MRC的減振作用立刻提升。這一改變過程用語言描述很囉嗦，但在實際運轉時，只是一瞬間的事兒。反應極為敏捷。因為，它的傳感器是以每秒1000次的頻率偵測路面狀況。這是個什麼概念呢？如果您看到這兒，眨了一下眼，您眨眼所需要的這段時間裡，MRC的傳感器已經偵測了300次。

 

    由於具備如此優秀的性能，裝備著MRC減振器的車子，可以實時調整減振器阻尼係數，並獨立控制四輪懸架的軟硬程度，此舉對於保持車身姿態、尤其是彎道中的車身姿態，保持輪胎與地面的最大接觸面積，功不可沒。毫無疑問，這樣的性能所帶來的，不僅僅是良好的操控性，更是安全性。

     MRC為何很少見

 

    MRC問世已經十餘年，但普及範圍有限，主要的制約因素是成本。據了解，MRC減振器與普通減振器在價格方面整整相差一個零，也就是說，某款普通減振器400元一個的話，MRC減振器就得4000元，一輛車需要4個減振器，算下來就是1.6萬元。在汽車製造商連幾百塊錢的防護槓、幾十塊錢的線束防護套都要節省的情況下，1.6萬元的成本支出，實在是天文數字了。所以，MRC之類的可變懸架，只會出現在檔次較高的汽車裡。

    截止到目前，主動懸架主要應用在豪華型車中，在行政型車範圍內，只有為數不多的幾個車型具備，比如2014款的奧迪A6L共有10個版本，具備可變懸架的只有指導價74.26萬元一款，其餘均為選裝，而瑪莎拉蒂Ghibli儘管售價高達89.8萬元，可變懸架也僅僅是個選裝件。而指導價49.99萬元的凱迪拉克XTS鉑金版，不僅裝備了MRC減振器，還配備了空氣彈簧，相比之下，確實在技術上頗為佔優。

 

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