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计算到毫秒 凯迪拉克XTS MRC悬挂问答录

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XTS在推出之时,便被厂方赋予了替代DTS以及STS的定位,纵观目前在凯迪拉克的产品线,现在的XTS其实是扮演了一个旗舰轿车的角色。既然作为家族掌门人,行走江湖总得有一两招绝技镇得住场面,所以XTS身上那套被标榜为同级别最先进的智能悬挂系统的MRC主动电磁感应悬挂便是最大卖点。下面,我们通过几个问题,管中规豹,谈谈这套悬挂神奇的地方。

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Q:MRC诞生的缘由?

A:近年掀起的运动风正有越刮越盛的态势,一向强调乘坐舒适性的行政豪华轿车也无可避免地收到波及。今时今日挑剔的买家又会对豪华轿车提出怎样的新要求呢?答案恐怕就是:坐舒适,行从容,动凌厉——严苛得堪称完美的底盘素质。
然而当前汽车上普遍采用的被动悬挂,因为弹簧刚度和减振器阻尼系数等参数固定,减振器的阻尼力不可调,其弹簧的刚度特性和减振器的阻尼特性不能随着车辆运行工况的变化而进行调节,难以同时满足平顺性和操纵稳定性的要求。换句话说,好的底盘设定要能够兼得动感与舒适,但动感和舒适在被动悬挂的范畴上就像是“鱼”与“熊掌”,在调校上难以兼得。

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其实许多年前国内外研究机构和各大汽车厂商纷纷开展了主动、半主动悬挂的研究,可变阻尼悬挂系统也层出不穷,例如空气悬挂,液压悬挂与电磁悬挂等等。而相较采用液压伺服或者机械调节为传统执行器的主流主动、半主动悬挂系统,一种具有响应速度快、功耗低,调节范围大等优点的磁流变减震器受到了包括通用在内的一些厂家的青睐,因此这种MRC这种磁流变半主动悬挂技术边常见于通用集团尤其是凯迪拉克品牌的车型之上。

Q:这套技术为通用独有?

A:说到这个问题,咋们还是得老老实实说说起源这么正统的问题。磁流变减震器是通过改变驱动电流来调节阻尼力,磁流变液则是这种悬挂技术的核心。磁流变液是1948年由美国学者Rabinow J发明的一种流变性能可由外界磁场控制的智能材料,磁流变液(magneto-rheological fluid,简称MRF)在外加磁场作用下改变流变特性这一特点,开发出智能控制的MR减震器。
回归到汽车,半主动悬挂的概念则首先由Crosby和Karnopp于1973年提出,到20世纪80年代初期才有试验性产品面世,但它投入应用的速度比主动悬挂快得多。由于电子技术和计算机技术的发展,半主动悬挂逐步从实验室走向工厂,到2002年美国德尔福(Delphi)公司和通用汽车合作,并主导研发了名为MagneRide的磁流变减震器,后来应用在凯迪拉克Seville STS之上。

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2002年美国德尔福(Delphi)公司和通用汽车合作,并主导研发了名为MagneRide的磁流变减震器,后来应用在凯迪拉克Seville STS之上。

德尔福选择和凯迪拉克合作也是因为凯迪拉克早在1957年就把空气悬挂率先运用在顶级车型Eldorado Brougham上,使其成为最早将空气悬挂运用于量产车型的品牌之一。而与MRC有直接渊源的悬挂系统,则可以追溯到上个世纪80年代末。当时凯迪拉克推出SD²C随速减震控制系统,最早应用于1989款凯迪拉克Allanté敞篷跑车,它可以根据车辆速度的变化来调整悬挂的阻尼。因为其多年的可变悬挂研发经验为这次的合作提供了大量具有参考价值的数据以及建议,最终促成了MagneRide磁流变减震器的诞生。

凯迪拉克MRC减震器的结构图。

凯迪拉克MRC减震器的结构图。

而美国马里兰大学航空工程系在磁流变阻尼的设计理论方面一直处于领先地位,代表世界先进水平,并开发了充气补偿结构的汽车磁流变阻尼器。包括美国Lord公司、福特公司、德国BASF公司也已经开发出商业产品。因此03款Chevrolet Corvette(C6)、03款Buick Lucerne、Ferrari599GTB、07款Acura MDX也有类似的系统现身。在2009年11月1日,北京京西重工有限公司(BWIGroup)收购了前德尔福底盘系统公司,因而MagneRide磁流变减震器的专利现在也属于京西重工了。

Q:和其他主动悬挂系统的区别在哪里?

A:目前豪华车上搭载的主流可变阻尼减震控制系统在组成上基本一致,由可变阻尼减震器、传感器、控制单元构成。其中可变阻尼的减震器是这套系统中的核心部件,目前可变阻尼减震器主要有两个发展方向, 一个是在减震器结构上做文章(如可变阻尼减震器),另一种则是在减震器油液上做文章。

凯迪拉克XTS所配备的第三代MRC半主动电磁感应悬挂便是对减震器内的油液做文章,其正式名称为MagneRide Controlled Suspension System,简称MRC(MagneRide是其注册商标)。这一整套系统由四只磁流变减震器、每个车轮上独立的位置传感器(共四个)以及电子控制单元构成,该系统同时采集车辆总线当中的横向加速度传感器、车速传感器等信息,还接受驾驶员端的人为介入和操作(如切换到S档)。

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减震器中填充的是一种叫做“磁流液”(magneto-rheological fluid)的液体,是可磁化的软铁微粒悬浮在碳氢化合物溶液中的悬浮液体。减振器活塞杆中带有电磁线圈,产生的可变磁流穿过液体。当线圈电流关闭时,磁流变液体没有磁化,软铁颗粒随机地分散在液体中,悬浮液的性能和普通的减震器油液一样,内部结构相对松散,避震器容易被压缩或拉伸。通电后,磁场使铁颗粒沿流体方向形成纤维结构排列,悬浮液的流动性因此产生变化,即内部结构更为紧凑,避震器不易被压缩或拉伸。结构中粒子之间结合的强度与磁场强度成正比,只要改变线圈的励磁电流,就能达到控制阻尼力的目的了,而且变化范围很宽,MRC减震器的反馈和调整频率可以达到1000次/秒。

Q:究竟有多强大?

A:MRC半主动电磁感应悬挂相比传统的可变阻尼减震器具有诸多优势,首先它省去了电磁阀等多余的活动件,相对而言可靠性和耐久性更好,而且相比使用阀体机构的可变阻尼减震器,磁流变减振器的阻尼调整是无噪音的。同时,磁流变技术相比具有更宽的阻尼变化范围,即便减震器活塞以很低的速度运行,也可提供很高的阻尼力,而且其压缩和回弹的阻尼变化范围是对称的,相比之下大多数依靠阀体来控制减震器阻尼变化的技术在对称性或变化范围上都不及磁流变减震器理想。

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左图是传统的可变阻尼减震器阻尼力特性曲线,色彩部分表示调整范围,右图是MRC主动电磁感应悬挂。可以看出MRC低速度阻尼力更高且随着速度升高变化更为均匀,无论高速还是低速行驶,MRC均拥有极快的瞬态响应,可提供连续、线性的支撑力。由于四轮采用独立传感器及控制单元,因此当车辆经过连续振动路面或过弯时,MRC可实时独立调整四轮悬挂软硬程度,从而更好抑制车身的前后俯仰(连续振动路面),提供更高的行驶稳定性及底盘动态极限(过弯时)。同时,对称的压缩和回弹阻尼变化范围也为悬挂的压缩及复原提供了更平缓的过渡,进一步增强了车内乘客的舒适性

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由于无须移动任何机械部件,所以这套系统在使用时响应非常及时。控制感测计算机通过传感器每0 .0001秒就采集一次路面数据,因此M R C每秒最多调整至1000次,抑制振动,保持车身稳定,特别是在车速很高又突遇障碍时更能显示出优势。而且减震器的减震效果可以根据驾驶者的意愿而改变,从而保证减震器在各种行驶条件下都能够提供合适的减震效果,计算机传感器能够对驾驶状况在毫秒内进行分析,从而最大限度地提供驾驶的舒适性或动态操控性。由于电流的控制是可变的,减震力也就可以进行无限设置。这意味着MRC能极为敏感地响应来自路面的冲力。
除了MRC外,凯迪拉克XTS 36S车型在后轴运用了Air Spring空气弹簧,与MRC起到相辅相成的作用。空气弹簧最大好处在于不论满载还是空载,都能使车辆保证恒定车身姿态。载重增加时,空气弹簧内部压力升高,弹簧刚度变大,令车身姿态保持在设计位置。同时,空气弹簧拥有螺旋弹簧不可企及的线性调节范围,可使后悬挂压缩和伸张运动行程始终保持恒定,车辆在任何受载情况下,都能保证良好的后排舒适性体验。

Q:嘴上说得天下无敌,那实际驾乘的感受如何?

A:同事试驾完两款XTS得出的结论是,这套系统与君越采用的CDC悬挂系统差异在于过滤性方面要更强一些,而XTS的MRC电磁悬挂系统似乎更注重支撑性,这种较为硬朗的悬挂与轻松的驾驶氛围也形成了较为明显的对比。以相近的车速在公路上行驶,XTS在遇上路面上的沙井盖时,其传导进车厢内部的冲击感似乎要比君越要更为明显一些,当然,这些冲击感还不至于对乘坐感产生明显的影响。而较为硬朗的悬挂为XTS带来的,则是弯道中较小的侧倾,其前后重量比也较为均衡,因而尽管车重达到1840千克,但其在弯道中并不会让人感到车身的笨重。短前悬也让其身手更为灵活,车头的指向性以这样车身尺寸的前驱车型而言已经称得上敏捷了。

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而36S车型虽然发动机重量较大,但在同样的路面环境下,车头也并不会有明显笨重的感觉,依然相对较为灵活。反倒是36S车型所独有的Air Spring空气弹簧,让36S的后排乘坐感比起28T车型更为柔和,滤震效果也更为出色,让在28T车型上显得偏硬的悬挂系统舒适性增加不少,但却并不会让车尾显得漂浮,并不会影响驾驶者的操控信心。同时,在满载的情况下,空气弹簧也能更好地保持车尾的离地高度,减少“塌尾”的情况出现。

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而笔者经过试乘和试驾之后发现,相较以往凯迪拉克的中级车型,这套悬架对于操控提升明显,车身的动态极限更A8 3.0TFSI差不多,但躲在后排的时候发现,其过滤路面不平方面不如传统空气悬挂来得彻底。

Q:如果硬要在鸡蛋里挑刺,那这套系统的不足之处是什么?

A:虽然从原理上解析,MRC半主动电磁感应悬挂对路面的反应是相当敏感的,但实际上可调范围并不大,而且对坏路适应性也是有限。另外就是结构简化后的MRC虽然解决了可靠性的问题,故障率不高,但是其维修的成本还是相对较高,而且36S车型后悬挂是采用空气悬挂,故其可靠性还需考验。

 

本文地址:http://www.aitecar.com/articles/1516.html

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