雪铁龙C5轿车的液压气动系统:从油门踏板位置传感器(11)到方向盘转角传感器(9),直到液-电控制器(1)
在新型雪铁龙C5型轿车的选配配置目录中,我们可以看到两种减振系统:液压气动减振器和钢制弹簧减振器。为防止两者冲突,雪铁龙C5型轿车不能同时配备这两种减振系统。
在走过了54年的历程之后,雪铁龙公司终于推出了配备液压气动减振器和钢制弹簧减振器的车型。根据雪铁龙公司报道,这是该公司注意到C5型轿车的行驶机构与其他车型车轮零部件兼容、统一的前提下而研发成功的,无论是采用柱式弹簧减振器还是球形弹簧减振器,都能缓解路面凹凸不平带来的振动。雪铁龙C5变型车型首先迎合了运输车和公务车的需求,在德国这一领域的中高档汽车中明显占据了统治地位。
液压气动减振系统
雪铁龙C5型轿车使用的液压气动系统为“Hydractive Ⅲ+”,有两个减振等级。在正常行驶状态时,弹簧减振系统呈“柔和”的减振特性,以便最佳地对路面的高低不平及时作出反应,保持车架的平稳;在更加动态的行驶状态时,减振系统自动转换到“较硬”的方式下工作,以保证C5有着很好的路面附着性能。另外,驾驶员也可以通过按动按钮调用“较硬”的赛车驾驶方式。
在舒适型和运动型减振方式之间转换时,前、后车轴中各有3个球式减振器发挥作用。每一个车轮处各有一个球式减振器,第三个球式减振器用于与两个车轮处的球式减振器相互连接。
图1 球式减振器剖面图:左侧是容纳氮气的腔室,右侧是液压腔室
在舒适型模式下,每个车轴的第三个球式减振器都与液压气动减振回路相互连接。它内部的氢(每个球式减振器的容量为0.385L)有着较低的减振参数(“柔和”的减振)和缓冲。车辆控制器从动态行驶传感器中得到的数据表明,车辆在更加动态的行驶状况下行驶时,在几微秒的时间内液压系统的柱式减振器即开始工作,这减少了减振和缓冲的容积,使车辆在“较硬”的刚性状态下行驶。
在配有6缸发动机的雪铁龙C6车型中,液压气动减振系统中共有16种减振级别和实时的缓冲调节功能。一台步进电动机驱动着有16个计量孔的控制盘,液压油经控制盘上直径不同的油孔流过,实现16个不同等级的减振缓冲。
在20世纪90年代中期,雪铁龙公司在桑蒂雅(Xantia)车型中成功研发了以液压气动系统为基础的动态行驶性能控制悬架系统。附加的可控球式减振系统则通过前桥和后桥处的稳定器进行控制。球式减振器的接通或者断开,可以提高扭杆稳定器的稳定作用,使车架的摆动和倾覆程度更小。今天,这一功能已不复存在,据猜测是因为实现这一功能的成本太高,而用户的需求又不大。
当1955年雪铁龙在其DS型轿车中配备了液压气动减振系统时,Botgward(1959年在P100车型)和梅赛德斯(1961年在300SE车型,1963年在600车型)等都在其高档豪华轿车中配备了空气减振系统。这些都是雪铁龙液压气动减振系统的翻版。这一系统在梅赛德斯轿车中应用得更广泛一些:在梅赛德斯600型轿车中还可以利用空气减振系统的压缩机开启轿车的车窗。专业人士通过试验证明,DS型轿车的中央控制液压系统还能完成更多的功能,如制动、转向、减振、连接和耦合。
由于空气减振系统的价格太高且非常不可靠,因此其逐步销声匿迹。雪铁龙的液压气动减振系统也存在类似的问题,但是技术人员通过不懈努力克服了这些难题,使得液压气动减振系统的性能不断改进。今天,他们研发设计的液压气动减振系统已经实现了20万km免修。
尽管在液压气动减振系统问世之后又出现了多种不同的系统,但是在专业领域内已经没有一种是液压气动减振系统的仿造系统。有些汽车零部件供应商也研发生产了液压式或者气动的后桥用辅助减振器,以便使承载的后备箱或者拖斗引起的负载得以平衡,使车辆有着合适的俯仰水平。这种设计至今仍然存在,但并不是液压气动减振系统的复制。
空气弹簧减振系统
从20世纪90年代开始,一些汽车生产厂家,尤其是一些豪华轿车生产厂家又开始研发能够在舒适型和运动型之间转换的新的弹簧/减振系统。最常用的是空气弹簧,在德国和英国的名牌轿车中应用得尤其广泛。此外,梅赛德斯-奔驰公司还提供了一种气动-机械复合系统,即主动式车身控制系统(简称“ABC”)。
在空气弹簧系统中,充满空气的、纺织纤维增强的气囊承担着弹簧的功能。所需的压力由空气压缩机提供。这一气囊也具有保持车身平衡的作用。通过向气囊内充气和放气来实现车身平衡调节,这样一来,压缩机就需要不断地启动工作,从而也使得这一系统成为一个耗能系统,在节油方面有着负面作用。
从技术角度来讲,液压气动减振系统中的氮气缓冲垫已经承受了一定的预压力(压力为3~6MPa),因此无需再在受压力作用的情况下使用。它只有在保持17MPa压力时需要电动机驱动液压泵工作,但所需能源很少,因为液压气动系统是一个被动式的工作系统,其系统压力变化并不大。
据雪铁龙公司介绍,液压气动系统的控制和空气弹簧系统同样复杂。该公司认为,液压气动系统的优点在于:它已将缓冲功能集成在内,而空气弹簧系统则还需要单独的缓冲器。
梅赛德斯-奔驰公司的液压机械式解决方案ABC则是最为复杂的系统之一。其基本结构由螺旋弹簧和被动式的气体缓冲器组成。除此之外,液压调节缸调节着弹簧预紧力,由于液压调节缸的最高工作压力高达20MPa,而且是根据车辆的行驶状况而工作,因此需要相对较大的、反应速度较快的气动元器件。它的液压泵所需的能源动力大约为0.5~0.7kW。
在舒适型驾驶过程中,ABC系统的工作状况相当于空气弹簧,但它在高速弯道行驶时则有着很好的平衡性能。遗憾的是,其较高的生产成本接近4000(奔驰SL350的选配系统价格),使其在其他车型中的使用受到了很大限制,除了在豪华轿车中,只能在奔驰S600、CL和SL级轿车中得以应用。
雪铁龙公司则相反,该公司的液压气动减振系统是中档轿车中通常使用的钢制弹簧减振器最直接的竞争对手,但是该公司的车型政策是对C5轿车不允许既采用液压气动减振系统、又采用钢制弹簧减振系统,以保证两者不发生冲突。
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