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我是张工,和大家聊聊新版悬架,以及悬架调校那点事

我是张工,和大家聊聊新版悬架,以及悬架调校那点事

(zzz_) 2020年05月28日

我叫张政,来自整车工程的悬架调校团队,这篇文章由我来给大家介绍一下NIO OS 2.6.1版本的悬架特性,也给大家解开一些关于悬架调校的疑惑。

文章很长,全文共五千多字,一次看不完记得点击收藏,留着以后慢慢看,目录如下:

一、NIO OS 2.6.1版本悬架特性

二、什么样的悬架调校是好的调校

三、悬架舒适性的评判

四、悬架操控性的评判
五、悬架调校,都调些什么

六、工作中,悬架调校的流程是怎样的
七、蔚来打破局限的空气弹簧与CDC(连续阻尼控制)减振器

一、NIO OS 2.6.1版本悬架特性

由于配备了CDC电控阻尼减振器,蔚来ES8和ES6(无论是否配备空气弹簧),都具有三种悬架模式供用户选择,三种模式的调校也分别对应了三种不同的取向与驾驶风格做了区分。

较软(默认绑定车辆舒适模式):着重于坑洼路面的乘坐舒适性,最大程度的减少冲击力的传递,车身姿态表现的非常舒缓放松,适合施工中的破损路面与土路驾驶。

适中(默认绑定节能模式):相对于舒适模式,增强对起伏的控制与抑制,在保证一般铺装道路下行驶品质的同时减少车身的缓慢摇晃,适合正常路面与高速长途驾驶。

较硬(默认绑定运动模式):悬架降低,阻尼增强,提高侧倾控制的同时增加转向响应,车辆变线入弯更加积极,适合山路与激烈驾驶。

运动模式旨意营造时刻紧贴地面的战斗感同时保证轮胎与地面的时刻接触,老版本的运动模式虽然主观感觉硬,但弹跳过多,在激烈驾驶时反而会因为牵引力的过度变化导致防滑系统频繁介入。

根据自己实际需求选择适合自己的悬架模式,或在自定义模式下搭配自己理想的驾驶模式,会令驾驶体验大大提升。

接下来给大家讲讲悬架调校那些事,文章很长,全是干货,一次看不完记得点击收藏,留着以后慢慢看。

二、什么样的悬架调校是好的调校?

悬架调校,这是一个令大多数消费者摸不着头脑的名词,如果举个贴近生活的例子,调校就如同做菜,即便使用同样的食材,材料的准备、火候的把控与调味料的配比,是决定最终这道菜好不好吃的关键。即使这些因素把控不好,做出来也一样能吃,只是不对胃口,悬架调校就是如此。

调校的好坏需要从两个大方面去衡量,舒适度与操控性,理想中一个完美的悬架,可以在任何崎岖的表面都保持完全的水平,同时还能在过弯变道时,让驾驶员清晰的知道一把方向打出去后的车辆行驶轨迹,简而言之就是不但如履平地,还指哪打哪。

但受限于目前的技术水平和物理定律,没有哪一台汽车的悬架可以真正的做到完美,厂商需要根据车型的定位,在舒适与操控之间权衡,从而保证自己的产品在市场上获得目标群体的认可与喜爱。

例如百万级的宝马M5,论舒适性不及四十万的530Li;例如宝马740Li,论操控性也比不上价格仅有一半的M2。这都是厂商根据产品的用户定位做取舍后的结果,并不是卖得越贵,悬架科技越先进的车,就可以在各方面都领先更便宜的车。

三、悬架舒适性的评判

1、对于坑洼路面冲击力的吸收

吸收能力差的车,会让驾驶员感觉每经过一个井盖、坑洼,都感觉座椅会被踹上一脚,或猛烈拉扯一把。而吸收能力好的车,会让驾驶员身体所感受到的震动比眼睛看到的更加轻微,同时会把眼前强烈的拉扯化解为轻微的左右摇晃。处理得不好就会让人觉得“硬”。

2、对于路面颗粒感与接缝的过滤

过滤针对的是细碎路面的小输入,比如粗糙的柏油路或路面板块的接缝,过滤好的车在开过去时会觉得屁股上抹油,像坐着滑滑梯,而过滤差的车就如同屁股上垫了块砂纸,颗粒感十足。处理得不好就会让人觉得“粗糙”。

3、对于起伏路面下车身运动的控制

起伏控制大致分为两个方面,幅度的大小与前后的平衡,起伏太大在经过路面起伏后,坐在车里会过度的上下运动,极端情况下还会导致车辆失控。同时起伏的前后不平衡要比起伏过大更令人不适,整个车起伏的同时再伴随前俯后仰,很容易令车内乘员感到不适或者晕车。处理得不好就会让人觉得“晃”。

4、悬架对于余震的控制能力

余震多的车在经过破碎路面或坑洼时,会令人觉得“散”,这是由于车轮的运动能量无法被充分吸收而快速跳动导致的,余震控制不佳的悬架会因为抖动的廉价感令行驶品质大打折扣。处理得不好就会让人觉得“散”。

四、悬架操控性的评判

1、对于驾驶员转向输入的反应能力和线性度

有些车开起来方向稍微一动就可以犀利的变道;而有些车开起来方向打了要维持一小会,车子才不情愿的做出反应,这就是转向响应的快慢;有些车方向刚打没反应往后多打点突然做出反应,这就是响应的线性度不够好。

转向响应的大小与线性度对于紧急情况下避让危险和增强驾驶信心有着极其重要的作用,当司机发现了前方的危险,及时打了方向,但车辆却没有办法及时做出反应而发生事故,是极其令人绝望的。

2、在轮胎抓地力到达极限时行驶轨迹稳定性

这一项换个说法就是极限上的转向不足与转向过度,轮胎的抓地力是有限的,并不是方向打的够快够狠车子就一定能拐过任何弯道,但如果车辆在到达抓地力极限时继续维持原本的行驶轨迹,可以大大增加安全性。

转向不足的车,会在车辆到达抓地力极限驾驶者稳住方向时,线路越走越宽,仿佛车头拉着整台车往外抛;

转向过度的车会在车辆到达抓地力极限驾驶者稳住方向时,线路越走越窄,如同车尾推着整台车往弯里推。转向过度对一般车辆来说是非常忌讳的,因为转向过度会导致侧滑,令车辆用薄弱的侧面去直接撞击障碍物。

3、在激烈驾驶时让车身能否紧紧的贴住地面减少不稳定性

车身的起伏会导致车轮的载荷发生变化,而车轮的抓地力是与车轮载荷直接相关的,如果载荷不停变化,抓地力也会一直变化,驾驶者就需要不停的修正方向保持车辆的行驶轨迹,一个好的悬架要能够在有限的悬架行程下最大程度的保持轮胎与地面的时刻接触。

五、悬架调校,都调些什么?

悬架调校通过硬件的不停搭配尝试来寻找合适的平衡点。硬件包含弹簧、减振器(避震)、稳定杆(防倾杆)、缓冲块、悬架衬套等等看似普普通通的零件。

1、弹簧

弹簧越软冲击力越小,但同时也会让车辆的操控变得慵懒,迟缓,且相同的冲击力会用掉更多的悬架行程去吸收掉冲击的能量。

2、减振器(避震器)

减振器的原理是利用减振器筒里的油液来通过活塞和阀片产生的阻尼力来吸收弹簧释放的弹力,阻尼太弱车辆在经过起伏时会上下摆动不停甚至轮胎离地,影响操控稳定性,阻尼太强车辆会在经过坑洼时带来更强烈的冲击力,影响舒适性。

阻尼的调节不同于弹簧的选择,是相当复杂的,因为取决于不同的车轮运动速度,需要匹配出合适的阻尼值。

理想的阻尼调校需要在过大坑时(高车轮运动速度 大于1m/s)足够圆润,经过起伏时(中低速车轮运动速度 0.1m/s)时提供足够的支撑,这些都是通过改变活塞与阀片的搭配堆叠来实现的。

3、稳定杆(防倾杆)

稳定杆的作用主要是控制极限侧倾的大小和极限上的平衡,稳定杆刚度合适,即便是连续快速绕桩,车身也可以保持水平,同时更好的利用四个轮胎的抓地力。

但稳定杆过硬就如同把左右两侧的车轮通过一根铁棒串联在一起,在经过坑洼路面时容易导致车身左右摇晃的拉扯感,驾驶者的身子也会被左右快速的摇动不停。

4、缓冲块

缓冲块的作用是在悬架压缩到特性行程时起到额外的支撑作用,并且在悬架压缩到极限时提供缓冲,同时保护悬架部件。

5、衬套

悬架摆臂与副车架等悬架硬件之间,都是通过橡胶衬套链接的,通过改变这些衬套的硬度与设计,也可以对车轮的舒适性与操控性直接造成影响。

六、工作中,悬架调校的流程是怎样的?

在项目立项开发初期,我们会随同悬架设计仿真团队的同事进行理论分析,由于计算机仿真始终无法完全模拟车辆的实际动态性能,比如按照计算机模拟结果该用10kg/mm的弹簧,但运用在实车上后,可能会发现使用9kg/mm的弹簧感受更佳。

整车悬架调校的基础并不是一张白纸,而是需要借助计算机悬架仿真的结果首先确定调校所需要的硬件的大致范围,这个范围内的悬架硬件我们就称之为调校库,同时利用蔚来的先进驾驶模拟器,我们可以在原型车还未落地前就开始一轮调校,确定调校库的合理性,来为实车调校做准备。

在拿到原型车后,我们会收到来自供应商的各种不同硬度的弹簧,不同粗细的稳定杆,不同硬度的衬套。我们会先按照悬架仿真出的基准结果把硬件进行装车,随后再根据经验把硬件进行微调,从而获得超越纯计算机设计状态的操控性与舒适性。

但同时悬架调校又是一个牵一发而动全身的过程,比如当你更换了更硬弹簧,你可能就要同时更换更细的稳定杆,所以整个过程并不是点对点逐个击破那么简单的。

一个完整的悬架调校流程包含:1、轮胎选型;2、刚度匹配;3、减振器调校;4、转向调校。由于测试车有好几个阶段,并且其他部门和功能块所做的变更对悬架性能也会有影响,所以这几个步骤要随着开发的推进重复3-4次。

一套流程,也就是一轮悬架调校一般要持续3-4个月,所以对我们团队来说,车就是我们的办公桌。各种各样的公共道路与试验场地就是我们的办公地点。

除了以上的这些整车开发时期的调校任务,我们在调校的空档还需要进行市场反馈的分析,设计变更的评价验证与媒体试驾的支持。

1、轮胎选型

轮胎作为汽车与地面之间的唯一媒介,对于整车的操控与舒适性是至关重要的,目前主流的汽车厂商都会要求轮胎供应商为自己的车型单独进行轮胎开发。

在选型开始时,供应商会提供几个外表规格看似一模一样但内部结构或胶料配方略有不同的轮胎,选出最好的一个。下一轮调校开始前的几个月中,轮胎供应商会对轮胎进行改进,再下一轮开始时又会带来几个外表一模一样的胎进行选型,随着每一轮调校的悬架越调越细致,轮胎的性能也随着接近量产的状态进行挑选。

2、刚度匹配

刚度匹配就是弹簧、稳定杆、衬套等悬架弹性元件的选择,涉及的知识点与取舍在前面的篇幅已做过介绍。最终的目的是为减振器调校打基础,这部分工作通常要持续一个月左右的时间,也需要进行2-3轮的迭代。

3、减振器调校

减振器的调校,是通过改变阀与活塞来控制油液的流动产生阻力,从而改变车辆的动态性能。每次变更都需要拆装减振器并把减振器打开进行阀片的组装,再加上评价的时间,一天最多也只能试5组减振器,调校减振器的过程一轮通常要持续一个月左右。

CDC电控阻尼的调校是在减振器硬件调校结束之后开始的,CDC的调校过程就轻松许多,全程不用拆装,只需要用电脑修改减振器内电磁阀的工作逻辑,一个好的减振器硬件调校是CDC调校的基础。

4、转向调校

当今绝大多数汽车厂商都使用了电子助力转向,通过电机驱动齿轮齿条产生助力,但这个电机产生助力的方式是可以进行细致调校的,同时对转向的手感和驾驶信心至关重要,关于转向调校的细节,今后会单独写一篇文章进行阐述。

七、蔚来打破局限的空气弹簧与CDC(连续阻尼控制)减振器

借助于越来越发达的底盘科技,舒适度和操控性之间的平衡不再是鱼和熊掌不可兼得,蔚来作为自主高端豪华品牌,在这方面也走在了自主品牌的最前端。

1、空气弹簧

大家通常所说的空气悬架,严谨的来说叫做空气弹簧悬架,它把曾经用作承载车身的钢制螺旋弹簧的机械力传导转变为空气的压力来支撑车身,好处是可以非常好的过滤路面细碎的小输入,增强行驶质感。

同时空气弹簧会根据载荷的变化,自动调平车身,保证车身运动时的姿态,并根据载荷自动调节气压来调节每个车轮的固有频率,这就是为什么有人上下车后,会听到空气悬架充放气的气泵声。

缺少了空气弹簧,后排又坐满了人,那么因为质量的改变,车身运动时的姿态和悬架固有频率都会受到影响,悬架可能会因为过度压缩会更早触底,同时因为固有频率的降低会带来更多的摇晃。

空气弹簧的第三个优点是可以手动或自动按需改变车身高度,譬如运动模式会自动降低车身提升操控,轻松载物模式会降到最低方便取放货物,在高速行驶时也会自动降低车身高度,减少风阻,增加续航。

2、CDC(连续阻尼控制)减振器

CDC是采埃孚的注册商标, 含义是Continues Damping Control 连续阻尼控制,顾名思义就是四个减振器的阻尼会在驾驶时实时改变,通过在传统减振器内安装一个电控电磁阀,通过电流的实时改变来实时改变阻尼。

看到这里可能大家会好奇,前面不是调好了么,为什么这里还要去实时去改变,举个例子,拥有了CDC,车辆就可以实现在坑洼路面下很软但过弯时自动加硬,增强支撑。

CDC系统拥有一个独立的处理器,通过一系列传感器的信号,处理器就可以清楚的知道当前车轮相对车身,车身相对地面的运动状态,处理器再通过控制减振器内电磁阀的电流,来改变每根减振器的阻尼,电流变化范围是0-1.8安培,0安培时,电磁阀关闭,阻尼最大,1.8安培时,电磁阀打开,阻尼最小。

所以CDC电磁阀只能增加纯机械减振器的阻尼,而不能把调好的机械减振器的阻尼变得更软。所以想要充分发挥CDC的效果,减振器的机械阻尼都要适当放软,比如一根本来就已经硬邦邦的减振器,即使加上CDC对舒适性也不会又太大提升。

CDC电磁阀的软硬如何做出反应是需要人为去做调校,譬如我觉得70公里每小时在经过某种特定起伏时,后轴的上下起伏过大,就可以通过改变标定图来修改那个特定车速与悬架上下运动速度下的阻尼,把前后轴的起伏做到一致,但可以保持其他车速下的表现不受影响。

再譬如我觉得120公里每小时变线时车头的反应不够积极,同样可以通过改变标定图来提升那个速度下的车头反应。简而言之CDC给了调校工程师更多的空间去做出一个各方面需要更少取舍的悬架,通过几十张Map图的精修,来保证CDC在不同车速,不同悬架上下运动速度和不同侧向加速度都能最大程度的发挥价值。

好了,这次就到这里,文章很长,感谢大家有耐心看完,希望能解答大家的疑问,我们下次再见!

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    张政

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