汽车为什么需要减振器

我们为什么需要减振器

在郝工关于弹簧的文章中，提到了关于“载荷转移”、“吸能储能”之类的话题，今天我们顺着这个看下去，来看看减振器的那点事。

这里说的减振器，实际上就是英文中的damper——阻尼器。在行业中，工程师们习惯将其称为是“减振器”而不是“避震”，是因为“振动”是一个专业术语，减振器的主要作用就是要“衰减振动”；而“震动”则是一个相对更加通俗模糊的称呼，“避免震动”的说法也并不那么精确。毕竟，真的要“避免震动”，避免走过那些坑坑洼洼、甚至是避免开车，才是根本解决之道。

很多人分不清弹簧和减振器在功能上有什么区别，其实这两者是有非常明确的分工的。我们从这几个方面来看：

能量的储存&吸收

在聊弹簧的时候我们说过，弹簧只是暂时地把能量储存了起来，最终还是要还回去的。我们开车轧过一个路上的鼓包，弹簧就被压缩了，可是事情不能就此结束，被储存在弹簧里的能量总要找个归宿，弹簧还是要再弹开的。所以，不管我们再路上开车轧过了什么，都不是轧过去了就瞬间结束了，而是明明已经过去了，却还有那么一小段时间，能够感觉到残存的影响。这就是路面上的坑洼带来的能量，如同一股真气一般，在你的车上上下涌动。

在一些上了年头的老车上，尤其是平时用的时候路况不太好的，减振器衰退就会比较明显，可能会感觉开起来忽忽悠悠，“像船一样”，这就是这些“真气”上下翻涌，搅得整台车不宁。虽然不至于走火入魔原地爆炸，但总归是让坐车的人难受，甚至是危险。

那么，如何控制体内的这些“洪荒之力”呢？靠减振器。我们都知道，减振器里面是有油液的，这些油液在减振器里面有一些很复杂的流动，这些流动就把车子振动的一部分能量转化成热能，耗散到空气中去了，这也就是为什么减振器筒会发热的原因。由于能量被耗散出去了，车子也会更安定。

隔离缓冲&振动传递

弹簧的存在，可以起到“隔离”振动的作用，因为它把车子撞击路上的沟沟坎坎时瞬间的能量摊开了，摊到了一段时间里。假如你开着一台没有悬架的车去压减速带，冲过去之后，瞬间就一切都烟消云散恢复平静了，但是冲上减速带的那个瞬间是非常非常难受的；有了弹簧之后，冲击减速带的那个瞬间只是有些许的不爽，但是这“些许的不爽”持续的时间会长一点。这就是说，弹簧的存在，使得能量不再是集中释放的，而是拉长了时间、降低了强度。

但是，就冲击减速带的那个瞬间而言，减振器跟弹簧其实是对着干的。

减振器里面结构，相当于是一些很小的小孔，减振器拉长或者压缩的时候，就会迫使油液从这些小孔流过去。不同的车，或者是一台车在不同的工况，这些小孔的大小状态也是不尽相同的。既然这些孔可大可小，那么不妨试想这样两种极端情况：

如果减振器里面的这些孔都非常非常大——那么油液流过的时候就会非常轻松，减振器就不起什么作用了，跟没有一样；

如果这些孔都非常非常小，小到甚至完全闭合——那么油液将无法流动，减振器会像一根钢管一样，无法压缩也无法伸长，悬架不再能运动，相当于没有了悬架。

现实中的减振器，永远是介于这两者之间的。但是我们可以很明显地看到，减振器越强，就会越明显地抑制悬架隔离缓冲的作用。所以，在大多数人的直观印象中，趋向于运动性的车，减振器往往比较“硬”，就会使得舒适性变差。这句话虽然不是很准确，但也是有道理的。减振器也是振动传递的一条路径，更“硬”的减振器，传递的振动往往就会更明显一点。

说到这里，其实道理已经很明晰了。弹簧和减振器的配合，就好像贷款分期消费一样——你一下子拿不出很多钱，弹簧就说“那你一开始少付点，付三成就行了，我帮你扛下剩下七成的债务，你分12个月还给我吧”。然后你后面又不想还了，觉得影响的时间太长，于是减振器就出马了，“我给你个优惠活动，让你少还点，账期也短点，但是首付三成太低了，首付四成吧，剩下的六成打折，你只需要6个月之内还掉三成就行了”。是不是很霸道？简直就是送钱嘛~

那么有没有更霸道的呢？首付一成，分期两个月还一成的那种？有！——磁流变减振器，基本上算是目前世界上最高精尖的半主动式减振器。举例子来说，在你开车冲上减速带的一瞬间，减振器的阻尼会变得很小，你的一对车轮会像小猫的前爪一样顺滑地收回来退让缓冲；在你驶过减速带之后，减振器又会在瞬间增强阻尼，把多余的振动衰减快速掉。而这一切变化，都是在号称“以百万分之一秒计”的电光火石之间完成的。

不过磁流变减振器的成本之高，却是家用车无法承担的。

稳态&瞬态操稳

在谈论弹簧参数的时候，我们关心的是磅数，也就是刚度，关心的是一根弹簧每压缩1厘米会增加多少力。而反映减振器特性的时候，我们常用的是速度特性曲线，也就是在不同的速度下，减振器提供的力是多大。

因为弹簧是一直在出力的，而减振器如果没有长度的变化，就不起什么作用了。弹簧是时时刻刻在工作的，减振器则只有瞬态才起作用。那么“稳态”和“瞬态”又是什么？

加速度（或者车身姿态）没有变化的，就是稳态；

加速度（或者车身姿态）有变化的，就是瞬态。

汽车匀速直线行驶、匀加速、匀速定半径转弯，都是稳态，因为即使有加速度，加速度也没有变化。踩了一脚刹车，刹车从轻到重、打了一把方向，方向从小到大，这就都属于是瞬态了。只有在瞬态的时候，减振器才有运动起来的机会。

举个例子来说，比如你开着车在高速上走着，突然发现前面有危险情况，于是一脚就把刹车踩到底了，那么这台车就会以一个前俯的姿态减速，并且保持这个姿态不变，直到车子停下来，这就是稳态刹车的情况。但是，车子从正常的巡航姿态，切换到刹车时的前俯姿态，需要一个过程，在这个过程中，姿态变化得快还是慢、有没有点头过多了又回来一点（超调）之类的，都是由减振器来管的。

在介绍稳定杆的文章里，我们提到了载荷转移和侧倾力矩的前后分配。一把方向打出去，车子稳定地转弯的时候，载荷转移了多少、侧倾力矩有多少，那都是弹簧和稳定杆的事，但是在稳定之前，减振器发挥着很大的作用。通过减振器的设置，可以调整车子的瞬态响应，甚至稳态不足转向、瞬态过度转向也是有可能的。

由于我们日常的驾驶大多都是方向盘油门刹车状态不断变化的，所以车子的状态以瞬态为主，而轮胎上的载荷也会对轮胎的侧向特性产生影响，所以车子对转动方向盘作出的各种响应几乎都与减振器有关，比如转向的指向精准不精准、车头指向性好不好、车尾活跃不活跃、侧倾快不快……都可以通过减振器的设置来改变。也正是因为这样，每一家汽车厂商都会在减振器的调校上花费大量的时间。与厂商的专业团队、专业设备、专业场地、再加上大量的工作时间相比，文艺作品中所说的“一个月时间调避震”也就真的不算什么了。

Q&A

减振器的寿命有多长？

跟使用环境有很大关系，跟生产商的工艺水平也有关系。对于一般的家用车原厂减振器来说，如果正常使用、路况也不算恶劣，一般怎么也要十万公里以后才开始出现一些性能的衰退，要衰退到该换的话，还需要更长的时间。

改装的赛用减振器工作压力大，寿命会短很多。单筒减振器也比双筒的寿命要短。但是不同的减振器差别可能会很大，所以还是根据气体压力有没有下降、有没有油液渗漏现象来判断吧。

哪些行为会影响减振器的寿命？

简言之，减振器只要动起来，就是在消耗寿命，动得越狠消耗越多。但是，家用车减振器的可靠性都是经过试验验证的，放心去用就好了，只要不是天天开着小轿车往矿区跑，每天过减速带不减速也没关系的。

改装了的赛用减振器因为工作压力大，更容易出现泄漏，尤其是工作速度越快的时候，筒内的压力就会越大。所以对于这种情况，要尽量避免路面的冲击，以延长减振器寿命，尤其是北方冬天冷车的时候。减振器的阻尼对高温的容忍程度相对高一些，但是低温会让阻尼增加很多。

不要长时间重载、不要增大车身高度的设定。减振器最容易发生泄漏的地方是油封处，油封的橡胶具有蠕变的特性。有这样一种说法：如果车子的后备箱常年放着很多杂物，车身的高度是要低一些的，减振器的长度也要短一些，减振器筒内的压力由于气体被更多地压缩而升高，油封就会承受这个相对高一些的压力，经年累月就会慢慢地适应。当这些杂物突然被拿出来，车身高度就变高了，筒内的压力也随之降低，但是在较低的压力下，油封已经不能很好地贴合活塞杆，密封效果就会下降。当然了，这样的效果只有经年累月才可能会体现出来，拉着一车人满载着出行并不能有这种效果。至于这个“经年累月”是多久，那就不好说了，不管从哪个角度出发，总归是车里不要总是堆着杂物比较好吧。

易车号作者提供