可變電流條件下對CDC減振器阻尼特性及耐久性試驗研究

摘 要：隨著汽車對舒適性和操控性要求的提升，CDC減振器因其動態調控阻尼力的優勢而廣泛應用。本研究通過建立并優化CDC減振器的測試流程，分析了不同電流條件對其阻尼特性和耐久性的影響。采用高精度信號同步系統、循環水冷溫控裝置和高頻數據采集系統，有效解決了信號延遲、溫度波動和數據采集精度不足的問題。試驗結果表明隨著電流增大，CDC減振器的阻尼性能得到顯著提升，適應多種工況需求。

關鍵詞：CDC減振器 阻尼特性 耐久性 信號同步 溫控系統

隨著汽車工業的快速發展，車輛舒適性和操控性的需求不斷提升。CDC（Continuous Damping Control）減振器作為一種智能減震設備，能夠實時調節阻尼力，有效提升不同路況和駕駛模式下的行駛體驗[1]。相比傳統減振器，CDC減振器依靠電控信號調節液壓特性，在不同電流條件下提供動態響應，對于高端車輛的操控穩定性和舒適性尤為重要[2]。現有試驗技術難以全面評估不同電流對CDC減振器阻尼特性和耐久性的影響，因此建立滿足多種電流條件的試驗臺架尤為重要。本研究通過建立CDC減振器的試驗臺架和測試流程，系統分析不同電流條件下對阻尼特性及耐久性的影響，為CDC減振器的設計和應用提供科學依據。

1 CDC減振器及其測試技術概述

1.1 CDC減振器的基本原理和結構特點

CDC減振器是一種通過電流調控阻尼力的智能減震設備，利用電子控制單元（ECU）接收車速、轉向角等傳感器輸入信號，調節內部流體流動特性以實現阻尼力的動態變化[3]。CDC減振器的主要結構包括電控閥門系統、傳感器和ECU。電控閥門通過電流控制流體流動，傳感器實時監測車輛的動態參數，ECU則根據傳感器數據調控電流輸出，實現不同駕駛需求下的阻尼調節。

1.2 可變電流對減振器性能的影響

在CDC減振器中，電流的變化直接影響阻尼力大小。電流增加時流體流動受限、阻尼力增加；電流減少時阻尼力減小，從而使減振器能夠應對不同路況，如在顛簸路面增大阻尼力提升穩定性，在高速行駛時減小阻尼力提高舒適性。

1.3 減振器阻尼特性與耐久性測試技術概述

阻尼特性和耐久性測試是評估CDC減振器性能的關鍵。阻尼特性測試在不同電流和溫度下進行，測量阻尼力的變化，耐久性測試通過循環加載模擬長期使用條件，考察減振器的可靠性。現代測試方法主要包括臺架試驗、循環加載試驗和溫度特性測試，臺架試驗模擬實際工況并加載不同電流進行阻尼測試，循環加載試驗在耐久性測試中施加高頻負載，溫度特性測試則評估溫度對阻尼特性和耐久性的影響。

2 試驗臺架的設計與搭建

2.1 試驗臺架的設計方案

本研究試驗臺架根據CDC減振器的多工況測試需求進行設計，旨在模擬不同電流、溫度和頻率條件下的實際使用狀態。臺架主要包括電控系統、液壓系統和溫控系統，以支持多種控制信號和高頻加載模式，確保數據采集的穩定性和精確性。臺架的結構設計以模塊化為主，便于在各類測試條件下靈活調整，并滿足不同減振器型號的測試需求。

2.2 試驗設備和條件

試驗臺架配備了高精度的MTS測試設備和可編程電源，能夠實時調節電流輸出。溫控系統用于在不同溫度條件下保持測試環境的穩定，以模擬減振器在多種環境下的實際性能。設備還包括數據采集裝置和控制系統，以實現對不同工況條件下的準確測量和記錄。測試條件的設置包括電流頻率、溫度范圍、加載模式等，確保數據的科學性和一致性。

2.3 試驗信號加載與同步控制技術

為確保試驗數據的準確性，采用了信號加載與同步控制技術。試驗臺架控制系統能夠根據不同測試需求同步加載電流和其他控制信號，通過精確的信號同步控制，保證各項測試數據在不同條件下的可靠性。

3 試驗方案與流程

3.1 試驗對象與參數設置

本研究的試驗對象為CDC減振器，測試參數包括電流變化范圍、頻率、溫度等關鍵變量，以模擬不同工況下減振器的實際使用環境。電流設置覆蓋常見工作范圍，頻率和溫度等參數則依據車輛實際行駛條件設定，以確保測試數據的實用性和全面性。

3.2 數據采集與處理方法

試驗過程中使用高精度數據采集系統，對減振器在不同電流和溫度條件下的阻尼力及耐久性數據進行實時記錄。數據處理主要通過分析軟件進行，包括數據清理、歸一化處理及特征提取，以便更清晰地呈現不同測試條件對減振器性能的影響。

3.3 測試流程優化

為提升測試效率和數據準確性，對測試流程進行了優化，主要通過改進信號加載精度、溫度控制和加載頻率調整等措施。優化后的流程確保試驗結果的穩定性和重復性，并減少了人為誤差對數據的影響。

4 試驗數據分析

4.1 不同電流條件下的阻尼特性分析

為了探究電流對CDC減振器阻尼特性的影響，本研究對四個樣本在不同電流條件下的阻尼力進行了試驗前后對比測試。試驗前，四個樣本的平均回彈阻力值為5.259 kN，壓縮阻力平均值為1.589 kN。經過不同電流下加載，樣本的回彈阻力和壓縮阻力均出現不同程度的下降，試驗后的平均回彈阻力降低至4.935 kN，壓縮阻力降低至1.375 kN。回彈阻力的損失率在5.5%至12.3%之間，壓縮阻力的損失率在1.7%至11.3%之間。這些數據表明，電流增加對阻尼力有顯著影響，尤其是回彈阻力的損失較為明顯。

4.2 不同電流條件下的耐久性分析

在耐久性方面，本研究對不同電流條件下的油霧損失率進行了分析，以評估CDC減振器的長期使用可靠性。數據顯示，電流的增加會導致油霧損失率上升，四個樣本的油霧損失率在0.47%至1.18%之間浮動。這種油霧損失率的增加表明，在高電流條件下減振器內部摩擦增大，潤滑油的揮發加劇，從而影響減振器的長期耐用性。盡管在一定范圍內CDC減振器能保持其阻尼特性，但加載可變電流和長期使用仍會對其耐久性產生不利影響。

5 測試流程優化與改進

5.1 試驗流程中的問題識別

5.1.1 信號加載同步問題

在初始測試流程中，電流信號與減振器的阻尼響應存在明顯的同步性問題。尤其在高頻負載條件下，電流信號的傳輸存在平均5.7%的延遲。這種延遲不僅導致了信號和阻尼力反饋之間的不同步，影響了測試數據的精確性，還使得在不同電流條件下測量的阻尼特性曲線無法全面反映實際工況。信號延遲造成的誤差特別顯著，影響了高負荷條件下對阻尼性能的評估，使得難以準確分析電流對減振器阻尼特性的動態影響。信號不同步還會導致數據出現異常波動，削弱了測試的可重復性，從而增加了數據處理的復雜性。

5.1.2 溫度控制不穩定

溫度穩定性對CDC減振器的阻尼性能和耐久性測試結果具有關鍵作用。初期測試流程采用傳統風冷系統，但風冷設備在高電流負載下難以有效控制溫度，導致溫度波動較大，平均波動范圍在±3.5℃。溫度波動直接影響減振器內部流體的物理特性，如流體黏度的變化會導致阻尼力不穩定，進而對試驗結果造成干擾。溫度控制的不足不僅會影響不同電流條件下的數據一致性，還可能使耐久性測試結果的可靠性降低，進而影響對減振器性能的長期分析。

5.1.3 數據采集精度偏低

數據采集系統的采樣頻率和分辨率對阻尼力測試結果的精確性有直接影響。在初期測試流程中，采集系統的采樣頻率不足，導致在高電流負載和高頻加載條件下無法精確捕捉到阻尼力的細微變化。這使得阻尼特性曲線在高頻條件下出現較大波動，數據波動率高達8.3%。采樣頻率不足不僅影響數據的連貫性，還使得對瞬時阻尼力變化的分析不夠全面，從而限制了對CDC減振器性能的深入分析。

5.2 測試流程的改進方案

5.2.1 信號加載同步控制的優化

為解決信號加載延遲問題，改進后的流程采用了高精度的MTS液壓伺服系統，配合可編程電源，以實現電流信號與阻尼力反饋的實時同步控制。新的系統將延遲率從5.7%顯著降低至0.9%，提高了不同電流負載條件下的阻尼力測試精度。多通道信號調節模塊的引入進一步增強了信號控制的穩定性和一致性，確保測試結果更接近真實工況。

5.2.2 循環水冷式溫控系統的應用

為了提高溫度控制的穩定性，本研究引入了循環水冷系統替代傳統風冷系統。水冷系統通過冷水循環來降低溫度波動，將溫度波動范圍從±3.5℃縮小至±0.8℃，顯著提高了測試過程中的溫度穩定性。在長時間的高電流負載下，水冷系統能夠有效避免因溫度升高而引起的阻尼力變化。溫度控制的提升在耐久性測試中尤為顯著，確保了測試結果的連貫性，減少了溫度變化對數據的隨機影響，提高了阻尼特性分析的準確性。

5.2.3 數據采集系統的提升

為了增強數據采集的精度，優化后的測試流程引入了高頻數據采集設備，將采樣頻率和分辨率顯著提高。新系統將數據波動率從8.3%降低至2.1%，并確保了高頻加載條件下對阻尼力細微變化的精確捕捉。改進后的數據采集系統不僅提升了數據的平滑度和細節表現，使阻尼特性曲線更具一致性，還減少了后期數據處理中的信號平滑需求。

5.3 改進后的測試效果評價

經過以上改進，測試流程在信號同步、溫控系統和數據采集精度上均得到了顯著提升。

改進后的信號加載同步控制有效降低了延遲率，使電流信號與減振器阻尼力反饋匹配更精確，減少了高負荷條件下數據分析的誤差。溫控系統升級顯著縮小了溫度波動范圍，從±3.5℃降至±0.8℃，在不同負荷條件下保持溫度的穩定性，從而降低了溫度波動對減振器阻尼力的干擾。數據采集精度的提升使得阻尼特性曲線的平滑度和細節表現更加精確，減少了因采樣不足帶來的數據噪聲。

6 結論

本研究通過優化測試流程，系統分析了CDC減振器在不同電流條件下的阻尼特性和耐久性表現。隨著電流的變化，CDC減振器的阻尼力也會隨之發生相應變化，滿足了不同工況下的動態響應需求。改進后的測試流程有效解決了信號延遲、溫控不穩定和數據采集精度不足等問題，使得測試數據的準確性和一致性顯著提高，為CDC減振器的優化設計提供了科學依據。本研究在測試流程優化上取得了良好效果，但在極端工況和長時間耐久性分析方面仍需進一步探索。

參考文獻：

[1]龔成斌，賈寶光，辛慶鋒，等.懸架動能回收技術[J].汽車知識，2024，24（10）：97-100.

[2]籍鐳釩，米月花，吳夢騏，等.基于Inspire軟件的汽車減振器結構輕量化設計[J].汽車實用技術，2024，49（13）：43-48.

[3]張德軍，陳銳，吳宇通，等.CDC減振器SH-ADD阻尼控制方法研究及應用[J].汽車實用技術，2023，48（11）：72-77.