“液态铁”的聚散之道——凯迪拉克MRC主动电磁悬挂系统解析

2015-01-15 18:56:54来源: 车云网

关于2015款凯迪拉克XTS搭载的MRC主动电磁感应悬挂系统,“1000”这个数字在宣传中被屡屡提及:其传感器可以最快每秒1000次的频率侦测路面状况,并实时调整悬挂阻尼系数。


在与车云菌的交流中,凯迪拉克市场营销部产品规划经理陈海波打了一个比方,一般人眨一下眼睛的时间是0.3-0.4秒,这也就意味着,眨一下眼睛的时间,XTS的MRC就已经可以完成对路面300-400次的侦测,“时间是毫秒级别的”。

从2002年第一辆搭载MRC的凯迪拉克Seville STS上路,到2015年搭载第三代MRC的凯迪拉克XTS上市,该技术在经历近13年的进化后愈发成熟,本文将对其进行深入的介绍与分析。

 历史溯源:源于京西重工,始于德尔福

提到MRC (Magnitc Ride Control)主动式电磁悬挂技术,就不得不提德尔福,作为技术鼻祖,德尔福于2002年完成对该技术的研发工作并注册了“MagneRide”的商标。同年,第一辆搭载MRC主动电磁感应悬挂系统的量产车型——凯迪拉克Seville STS落地。

随后,除了凯迪拉克旗下多款车型搭载MRC外,众多高端品牌及高端车型纷纷跟进,具体车型如雪佛兰Corvette C6、法拉利599GTB、奥迪TTS、别克Lucerne等等。

作为世界上反映速度最快的悬架控制系统,MRC并非浪得虚名。2009年,一辆搭载MRC主动式电磁悬挂系统的凯迪拉克CTS-V车型,在纽博格林北环赛道跑出7分59秒32的最快圈速,这在当时打破了四门轿车无法突破8分钟的魔咒;有意思的是,CTS-V刚刚打破记录不及,一辆同样搭载MRC的克尔维特ZR1车型就在同样的地方跑出7分26秒40的惊人单圈速度,并一举成为彼时该赛道圈速最快的量产车。

2009年11月1日,中国京西重工有限公司耗资1亿美元,整体收购前德尔福底盘部门,成为世界最大的MRC主动式电磁悬挂供应商。因此,2015款凯迪拉克XTS上搭载的MRC是来自京西重工的产品。

原理探究:“液态铁”聚散之道

MRC主动式电磁悬挂又可以称作磁流变减震器,隶属于可变阻尼减震器。如果按照填充物类别进行区分的话,它与一般减震器最大的不同在于,其减震器中的填充物不是油或气体,而是一种名为“磁流变液”(magneto-rheological fluid)的物质。相关资料显示,磁流变液由美国科学家RabinowJ于1948年发明,可磁化软铁微粒悬浮在合成羟基液中,可由外界磁场进行控制。

如果简单理解的话,磁流变液也可以被理解成为一种“液态铁”,这种“液态铁”会在外界磁场的作用下发生磁化,并重新排列组合成各种结构,由“液态”转变为“固态”。当然,一旦失去磁场的作用,这些“液态铁”又会重新恢复“液态”,恢复流动状态。

模拟磁流变液试验:磁铁越靠近,推动针管阻力越大

弄清了磁流变液的特性之后,理解MRC主动式电磁悬挂的工作原理就不那么困难了。

MRC由车载控制单元、车轮位移传感器、电磁液压杆和直筒减振器组成。在每个车轮和车身连接处都有一个车轮位移传感器,传感器与车载控制单元相连,控制单元与电磁液压杆和直筒减振器相连。

当车辆行驶在崎岖不平的路面上时,车轮位移传感器会以最高每秒1000次的频率探测路面,并实时将信号传送至车载控制系统,该控制系统基于Skyhook算法,会实时发出指令至各个减振器内的电磁线圈,通过改变电流改变磁场,电流越大,磁场越强,阻尼越大。

值得注意的是,这里所指的电磁线圈位于直筒减振器的活塞中,第三代MRC共有两组电磁线圈,其作用格外重要,它们产生的可变磁流将穿过磁流变液并使其产生形态变化,这是MRC技术的基石。

具体来说主要分为两种情况,电磁线圈通电与不通电。

第一、当电磁线圈不通电时,磁流变液不发生变化,上文述说的类似“液态铁颗粒”会随机分布在液体之中,此时该液体充当的作用相当于一般减震器中的油液,符合牛顿的流变学定律

第二、当电磁线圈通电时,在磁场的作用下,磁流变液中原本随机分布的“液态铁颗粒”会沿磁流方向相互结合,进行纤维结构排列,磁流变液因此不再保持液体状态。此时流变学定律不再适用,循Bingham塑性规则取而代之。由于电磁线圈产生的磁场强度与“液态铁颗粒”相互之间的结合紧密度成正比,因此通过电流的改变,既可以改变磁场,进而改变磁流变液中“液态铁”的结合紧密度,最终达到改变减震器阻尼的目的。

值得注意的是,第一代MRC的电磁线圈为一条,而目前的第三代MRC电磁线圈为两条,这进一步强化了磁场对“磁流变液”的控制强度及速度。

2015款XTS的磁流变减震器解剖图

作用体现:刹车不点头、急转有支撑

好吧,车云菌也觉得理论的东西有些绕人,那下面就说一些MRC在实际运用中的具体场景,以便理解。

A、当车辆急加速时,MRC会瞬间增加后减震器阻尼,以抑制车辆后仰。

B、当车辆急刹车时,MRC会瞬间增加前减震器阻尼,以抑制车辆点头。

C、当车辆急转弯时,MRC会瞬间增加外侧减震器阻尼,以抑制车辆侧倾及横向位移。

D、当遇到颠簸路况时,MRC会实时四轮悬挂软硬度,以最大程度增加轮胎抓地力。

简单来说,MRC的在实际驾驶中的作用可以归纳为两点:调节车身高度、调节悬架阻尼。

相比传统可变阻尼减震器来说,MRC的优势主要也可以归纳为两点。

第一、因为省去了电磁阀等多余的活动件,MRC相对具体更强的耐久性。另外,磁流变减振器的阻尼调整没有噪音。

第二、相比大多数依靠阀体来控制减震器阻尼变化的技术,磁流变技术相比具有更宽的阻尼变化范围,一方面在减震器活塞以很低的速度运行时,就可以提供很高的阻尼力;另一方面其压缩和回弹的阻尼变化范围是对称。

小结:

这些年,动物元素在汽车广告中的植入屡见不鲜,例如猎豹、狼、骏马,它们往往作为象征性符号,被厂家用来突出其产品迅猛、敏捷的特性。有意思的是,在2015款凯迪拉克XTS的宣传中,蜂鸟为数不多的在汽车广告中出镜。作为世界上最小的鸟,蜂鸟有着惊人的双翅拍击速度,每秒50-70次的频率使得它们可以像直升机一样悬停于半空。不过,与MRC的工作相比,蜂鸟的高频振翅速度是不是相形见绌了呢?

关键字:液态  电磁  系统

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/2015/0115/article_37580.html
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