奔馳S級魔術車身控制系統(tǒng)介紹

文/福建 林宇清

一、概述

奔馳新型魔術車身控制(M A G I C BODY CONTROL)是一個全支承懸掛系統(tǒng)，在前一代非常成熟的主動懸掛控制(ACTIVE BODY CONTROL)系統(tǒng)的基礎上研發(fā)而成，可以整體自動的調(diào)節(jié)懸掛，即系統(tǒng)能夠借助于四個液壓懸掛減振器主動調(diào)節(jié)各個車輪處的阻力。與傳統(tǒng)懸掛相比，其優(yōu)點在于能夠使用非常柔軟的被動減振器，從而提高舒適性；可以補償轉彎時的車身側傾以及加速或制動時的車身縱傾運動，從而更有效地減小路面顛簸所引起的振動和沖擊；已進行的負荷調(diào)節(jié)在很大程度上有助于補償任何重負荷產(chǎn)生的影響。該系統(tǒng)主要裝配在S級車型上，如S600或S65等，本文將以S600為例簡要介紹該系統(tǒng)的組成及其基本功能。

圖1 結構圖

二、部件介紹

圖2 油路圖

MAGIC BODY CONTROL系統(tǒng)其實質(zhì)就是ABC懸掛系統(tǒng)及其增強版，該懸掛與其他懸掛系統(tǒng)相比，不同之處在于其在懸掛減振柱處采用了動態(tài)可調(diào)式液壓缸，而未采用傳統(tǒng)懸掛所使用的穩(wěn)定桿。液壓缸與懸掛彈簧串聯(lián)， 并通過位移產(chǎn)生作用力，以消除車輪負荷的波動，這樣可以將車身加速度降至最小，并且在拐彎時幾乎完全補償旋轉運動至最大橫向加速度。此外，在行駛時，ABC控制單元還可以持續(xù)調(diào)節(jié)懸掛和減振特性，使其適應于不同的車速。為便于了解，首先通過結構圖(圖1)和油路圖(圖2)來認識該系統(tǒng)的主要部件。

1.減振支柱

內(nèi)部由液壓缸、鋼質(zhì)彈簧及減振器組成，執(zhí)行懸掛、水平控制，減振的所有功能，確保乘坐舒適性和降低底盤噪音(圖3)。

圖3 懸掛減振柱

2.減振閥

在減振支柱內(nèi)部集成了一個減振閥體單元，用來轉換減振特性，使減振適應于駕駛風格和道路表面狀況。

3.ABC控制單元

ABC控制單元(圖4)位于前排乘客腳部位置的地毯下面，通過CAN網(wǎng)絡互相通信，另外，還讀取各傳感器；LIN網(wǎng)絡等輸入信號，促動執(zhí)行元件。

圖4 ABC控制單元

4.前/后軸閥門單元

前軸閥門單元(Y36/1)位于擋風玻璃清洗液儲存罐旁邊，后軸閥門單元(Y36/2)位于左后輪罩的頂部。前后軸閥門單元通過來自N51/2的信號向減振器供給油壓，控制懸掛系統(tǒng)的功能。另外，在兩個閥門單元上分別集成了以下的閥門和傳感器：左前懸掛滑柱控制閥(Y36/1y1)；左前懸掛滑柱切斷閥(Y36/1y2)；右前懸掛滑柱控制閥(Y36/1y3)；右前懸掛滑柱切斷閥(Y36/1y4)；ABC壓力傳感器(B4/5)；左前ABC壓力傳感器(B4/8)；右前ABC壓力傳感器(B4/9)；左后懸掛滑柱控制閥(Y36/2y1)；左后懸掛滑柱切斷閥(Y36/2y2)；右后懸掛滑柱控制閥(Y 36/2 y 3)；右后懸掛滑柱切斷閥(Y36/2y4)；左后ABC壓力傳感器(B4/10)；右后ABC壓力傳感器(B4/11)?？刂崎y設計為定向閥，通過閥門滑塊在中央位置重疊的設計來減少泄漏；切斷閥可以防止由于控制閥的殘余滲漏使車輛在停車時降低或升高。ABC壓力傳感器測量當前系統(tǒng)內(nèi)的機油壓力，左前/右前/左后/右后ABC壓力傳感器確定各自減振器內(nèi)的壓力，采集的信號由N51/2讀取，用于主動懸掛功能的控制。

5.ABC液壓泵

通過皮帶由發(fā)動機直接驅動，從儲油罐中抽出液壓油，在正常駕駛模式下， 產(chǎn)生約200bar(1bar=105Pa)的油壓，集成在泵上的脈動緩沖器可以吸收液壓系統(tǒng)振動(圖5、圖6)。

圖5 脈動阻尼器

6.節(jié)流閥和轉換閥

節(jié)流閥和轉換閥位于液壓泵上，均由控制單元促動，當轉換閥關閉時，N51/2促動節(jié)流閥，調(diào)節(jié)ABC泵的供油量，從而進一步調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。根據(jù)工作情況，轉換閥也可將泵轉換至無壓狀態(tài)， 因此機油不會被泵至高壓回路。

7.前/后軸中央儲液罐

前/后軸中央儲液罐位于前軸閥門裝置(Y36/1)上，后軸中央儲油罐位于備胎艙內(nèi)(圖7)。高壓油儲存在兩個中央儲油罐內(nèi)，在主動懸掛控制系統(tǒng)耗油量急劇上升的情況下， 例如，當補償緊急制動時， 系統(tǒng)通過兩個中央儲油罐進行緩沖。

8.側向加速度傳感器

左前側向加速度傳感器(B24/3)和右前側向加速度傳感器(B24/4)分別裝在各自的避振座上， 后車身加速感應器(B24/6)位于右后懸掛減振柱圓頂區(qū)域，3個傳感器監(jiān)測車身的垂直加速度，并將相應的信號傳遞給N51/2評估，用于動態(tài)穩(wěn)定和車身減振的控制。注：圖8所示為借用上一代S600的部件位置來理解該內(nèi)容。

9.ABC橫向加速度傳感器(B24/12)

ABC橫向加速度傳感器(B24/12)位于駕駛員腳坑處，監(jiān)測車輛在橫向上的加速度，并將相應的信號傳遞給N51/2評估，用于確定車輛的橫向動態(tài)和正作用于車輛的橫向加速度。注：圖9所示為借用上一代S600的部件位置來理解該內(nèi)容。

10.水平傳感器

水平傳感器監(jiān)測當前的車身水平高度，所監(jiān)測的信號由控制單元讀取，用于主動懸掛功能的控制。左前水平傳感器(B22/8)和右前水平傳感器(B22/9)裝在上橫向控制臂上(圖10)，左后水平傳感器(B22/7)和右后水平傳感器(B22/10)裝在橫向控制臂上(圖11)。

圖6 回流儲液罐

圖8 車身加速感應器

圖9 B24/12 ABC橫向加速度傳感器

圖10 前部水平傳感器

圖11 后部水平傳感器

三、功能和電氣原理

ABC控制單元借助大量的傳感器和執(zhí)行元件對系統(tǒng)進行評估；監(jiān)視和控制，懸掛控制功能在最高約f = 5Hz的頻率范圍內(nèi)有效。為更好地了解智能車身控制系統(tǒng)，借助相應的原理圖(圖12)來進一步說明該系統(tǒng)的各種功能，圖中CAN總線和LIN總線都具有雙向性，即能傳輸又能接收信息。

1.喚醒模式功能

點火開關直接啟用主動ABC控制單元，所需數(shù)據(jù)(來自左前車第一檔位置微動開關)由電子點火開關從后SAM控制單元；左前車門控制單元；右前車門控制單元；左后車門控制單元和右后車門控制單元接收.當發(fā)動機啟動時， 喚醒模式就會取消， 且ABC控制單元切換至正常模式。

圖12 控制框圖

2.壓力供給功能

徑向活塞泵產(chǎn)生整個系統(tǒng)所必需的壓力，液壓油按要求被輸送至前軸閥門單元；后軸閥門單元；前軸中央儲液罐；后軸中央儲液罐和4個懸掛減振器中。多余的機油經(jīng)冷卻器散熱后回流至儲油罐中。此外，為緩解回流管中的大量液流，在回流管路中還安裝了回流儲液罐， 防止達到壓力峰值和出現(xiàn)噪音。ABC壓力傳感器監(jiān)測系統(tǒng)壓力，一旦系統(tǒng)壓力降至170bar以下，轉換閥將立即關閉。通過集成的節(jié)流閥和轉換閥，可以降低內(nèi)燃機至液壓泵的動力輸出， 從而實現(xiàn)節(jié)油。

3.ABC閉環(huán)控制功能

立體探測多功能攝像頭記錄路面畫面，然后根據(jù)車輛左右兩側的車道計算高度情況，并將該數(shù)據(jù)通過底盤 FlexRay發(fā)送至ABC控制單元，后者借助該數(shù)據(jù)促動左前懸掛減振柱控制閥；右前懸掛減振柱控制閥；左后懸掛減振柱控制閥和右后懸掛減振柱控制閥，對懸掛預先進行調(diào)節(jié)，以適應預期的路況。

當按下COMAND控制面板中的車身水平高度按鈕時，可在正常高度(NN)和升高高度(EN)之間進行與車速相匹配的選擇，每按下一次都會改變至另一不同高度。車身高度按鈕的信號由COMAND控制面板讀取，然后通過CAN A；主機；CAN HMI；點火開關和懸掛FlexRay 傳送至ABC控制單元，后者據(jù)此升高車身高度。車身水平高度按鈕中LED指示燈的促動則以相反的方式進行。

升高高度會隨著車速提高而降低，例如：車速超過80km/h且持續(xù)時間達到3min或車速超過120km/h，在此過程中，駕駛員的高度選擇被取消。當下一次打開電門時，ABC控制單元在正常高度啟動。正常高度和升高高度的高度特性是根據(jù)車速而定的，這表明ABC控制單元會隨著車速的提高而不斷降低車身高度或隨著車速的降低而升高車身高度。

4.側風補償功能

側風造成的橫向力可通過方向盤轉角；橫擺率；橫向加速度；車速和車輛的質(zhì)量慣性信號進行計算，這些信號由相應的傳感器或控制單元傳遞給ABC控制單元，根據(jù)計算得到的側風產(chǎn)生的橫向作用力，懸掛可以主動拉緊，以減少車輛相對于車道的偏離。當車軸兩側的車輪載荷不同時，前軸和后軸的前束設置會在車輛中產(chǎn)生抵抗側風的旋轉運動。

5.懸掛調(diào)節(jié)功能

駕駛員可以通過按下COMAND控制面板中的舒適型/運動型按鈕，可以在舒適型和運動型模式之間進行選擇模式由集成在按鈕上的LED燈進行指示。舒適型/運行型按鈕的促動信號由COMAND控制面板讀取，控制面板將該信號通過CAN A、COMAND控制單元、CAN HMI、電子點火開關和底盤FlexRay發(fā)送至ABC控制單元。按鈕中的L E D 被反向促動ABC控制單元保存按鈕位置， 以便在下次啟動時，可以確認為與點火關閉之前相同的特性圖。