EDC: Elektronikus lengéscsillapítás vezérlés – részletes leírás
Az autózás világában a komfort és a biztonság közötti egyensúly megteremtése mindig is kulcsfontosságú kihívást jelentett. A hagyományos futóműveknél ez vagy-vagy, tehát vagy kényelmesen „ringatózó” típust választunk, vagy kemény, sportos modellt. Az, hogy egy futómű milyen komfortot nyújt, nagy szerepe van a lengéscsillapítónak. Ennek oka, hogy a hagyományos lengéscsillapítók karakterisztikája nem változtatható, az alkatrész mindig úgy viselkedik, ahogyan a tervezői megálmodták. Ez leegyszerűsítve leginkább attól függ, hogy a ki- és berugózás során milyen csillapítóerő valósul meg.
A komfortos, vagyis lágy lengéscsillapítóknál a lengés amplitúdója lassan csökken, vagyis az autó szépen „átringatózik” az úthibákon. A sportos, kemény lengéscsillapítóknál ez gyorsan végbemegy, vagyis a lengéscsillapító hamar visszaáll eredeti pozíciójába. A szokásosnál keményebb csillapítás ugyan rontja a menetkomfortot, de biztonságosabb vele az autózás. Komfortosabban mindig csak a biztonság rovására lehet autózni. Az igényesebb gépkocsiknál ezt az ellentmondást aktív elektronikus rendszerrel oldják fel.
Mi az adaptív lengéscsillapítás?
Az adaptív szó alkalmazkodást jelent. Ebből következőleg az adaptív lengéscsillapító is aktívan alkalmazkodik a környezeti körülmények változásához. Ez a technológia a biztonságos vezetés luxusát nyújtja, de külön beállításokat is tehetünk egy gombnyomásra, ha esetleg sportos lengéscsillapítót szeretnénk. Az adaptív lengéscsillapító azonnal képes alkalmazkodni eltérő minőségű útra érve, így biztosítva a tökéletes kanyarodást, legrövidebb féktávolságot és még a hirtelen irány módosítást is.
Az adaptív lengéscsillapító olyan szerkezet, amely elektronikus segédlettel aktívan alkalmazkodik a körülményekhez. Pontosan ezt nyújtják az adaptív futóművek, amelyek nevükhöz méltóan képesek alkalmazkodni a megváltozott útviszonyokhoz vagy a sofőr igényeihez. Az adaptív futómű központi elemei az elektromos lengéscsillapítók, amelyek az elektronikus vezérlőegység utasításai alapján a gépjármű sebességének és az útfelület állapotának függvényében változtatják a lengéscsillapítás-karakterisztikájukat.
Ferrari's Active Suspension Is Like Magic - Here's How It Works
Hogyan működik az elektronikus lengéscsillapítás?
Az adaptív lengéscsillapítók esetében a csillapítás változtatására két alapvető módszert használnak. Egyik megoldás, a ki- és berugózáshoz elektromágneses szelepeket építenek be, majd ezt vezérli az elektronika. A másik megoldás szerint az úgynevezett „egyszelepes” rendszereknél a hidraulikus folyadék csupán egy, másodpercenként akár több százszor nyitni-zárni képes szelepen halad keresztül húzó és nyomó fokozatban egyaránt.
Corolla gyújtáskapcsoló betét csere
A futómű a gépkocsi és az útfelület között létesít kapcsolatot, melynek egyik fontos eleme a lengéscsillapító. Menet közben az útegyenetlenségek által a kerekeknél gerjesztett periodikus lengő mozgás energiáját lengéscsillapító alakítja át hőenergiává. Ennek köszönhetően a kerékterhelés dinamikus változása gyorsabban lecseng, egyenletesebb lehet a gumiabroncs és a kerekek között az útfelület síkjában átvihető erő. Ha túl kicsi a csillapítás, nem lesz megfelelő a kerekek tapadása az útfelületen, mert erőteljesen változik a dinamikus kerékterhelés.
A változtatható csillapítási karakterisztika sokkal kedvezőbb. Ez megvalósítható egyszerű módon egy változó keresztmetszetű megkerülő csatornával a dugattyú löket függvényében. Sokkal hatékonyabb, ha a csillapítást az érzékelők jelei alapján automatikusan állítja be az elektronika. A memóriában tárolt referencia értékekkel összehasonlítja a mért értékeket és ez alapján adja ki a parancsokat a beavatkozó egységnek.
Érzékelők és vezérlőegység
Ahhoz, hogy a vezérlőegység pontosan „képben legyen”, több szenzor adataira támaszkodik: többek között a kerékfordulatszám, a gyorsulás mértéke, a karosszéria magassága, a pillangószelep helyzete vagy épp a kormánykerék állása is befolyásolja, hogy hogyan dönt az elektronika. A gyorsulás érzékelők szerkezeti kialakítása általában azonos, de méréshatáruk és érzékenységük jelentősen eltér egymástól. A kerekeknél alkalmazottaknak a méréshatára például tízszerese a kocsiszekrényre szereltekének.
Az érzékelő belsejében egy rugólapra szerelik fel az „m” tömeget, mely nyugalmi helyzetben előre meghatározott távolságban van a két szélső álló fegyverzettől. A d1 és a d2 távolságok egy - egy kapacitást határoznak meg. Amikor az érzékelőre gyorsulás hat, a tömeg a rugó ellenében elmozdul és emiatt mindkét kondenzátor kapacitása megváltozik. Az elektronika környezeti behatásokkal szemben védetten, többnyire alumínium dobozba a kocsiszekrénybe szerelik be. Általában az első utas ülés lábterében, vagy alatta helyezik el. Az elektromos hálózat sokpólusú csatlakozóval létesít kapcsolatot az elektronikával.
Az öndiagnosztikát a gyújtás bekapcsolásakor az elektronika néhány másodperc alatt elvégzi. Ez a teljes elektronikusan változtatható lengéscsillapító rendszer elektromos hálózatára vonatkozik. Ez idő alatt az ellenőrzőlámpa folyamatosan világít, ha a rendszerben nincs elektromos hiba, kialszik a lámpa. Meghibásodott áramköri elem esetén az ellenőrzőlámpa villog. Például, ha karosszéria magasság érzékelője hibásodott meg és a gépkocsi sebessége kisebb 100 km/h-nál a normál csillapítási karakterisztika valósul meg.
Masszázskád elektronikus vezérlés: előnyök
Különböző rendszerek és technológiák
ZF Sachs CDC (Continuous Damping Control)
A ZF Sachs elektronikusan szabályozott lengéscsillapító rendszerét 1997-ben mutatták be. Először az Audi A8-ba, ezt követően a Ferrari Maranello-ba építették be. A közelmúltban megjelent már a középosztályban is és 2004-től a kompakt osztályban is találkozhatunk vele, például az Opel több típusában is alkalmazzák, mint extra tartozékot. Normál körülmények között növeli a komfortot, veszélyes helyzetekben pedig a biztonságot.
A CDC előnye a hagyományos lengéscsillapítóval szemben, hogy nem csak egy előre definiált csillapítási jelleggörbéje van, hanem minden menethelyzetben a legmegfelelőbb csillapítást állítja be. Ez elektronikusan szabályozható arányos működésű elektromágneses szeleppel válik lehetővé. Ez a lengéscsillapító csőben az olaj áramlását kisebb, vagy nagyobb értékre állítja be. Az elektronikusan szabályozható, arányos működésű szeleppel az olaj átáramlása folyamatosan állítható kirugózáskor és berugózáskor egyaránt. Ezen kívül a lengéscsillapító dugattyúját mindkét mozgásirányban kiegészítő szelepekkel is ellátták.
A CDC2e-nél a lengéscsillapítóba két kiegészítő szelepet építettek be a ki- és a berugózási fokozathoz, mely külön-külön szabályozható. Ezen kívül további szelepek is rendelkezésre állnak a beállításokhoz. A legnagyobb csillapítás árammentes állapotban valósul meg. Ez az állapot az elektronikus rendszer meghibásodása esetén is. Néhány milliszekundumon belül lehetőség van a csillapítási karakterisztika változtatására az olajáramlás befolyásolása révén. A CDC szelepen keresztül úgy ki-, mint berugózáskor átáramlik az olaj.
A CDC képes kifogástalan együttműködésre az ESP rendszerrel. Ez a CAN hálózat révén valósulhat meg. Amikor például az ESP aktívvá válik és kormányzási beavatkozással, vagy az egyik kerék fékezésével, és ezzel párhuzamosan a motor nyomatékának csökkentésével stabilizálja a gépkocsit, a CAN hálózaton keresztül utasítást ad a CDC elektronikának és az keményebbre állítja a lengéscsillapítót annál a keréknél, amelyiknél ez szükségessé válik. Így a két elektronikus rendszer támogatja egymás hatását. Kritikus manővereknél is megtartja forgalmi sávját a gépkocsi. A tapasztalatok szerint a CDC-vel szerelt gépkocsiknál az ESP csak ritkábban avatkozik be.
„Skyhook” szabályozási algoritmus
A CDC rendszer hatékony jelenlétét a teljes utazás során élvezhetjük. Normál utazás során növeli a komfortot, kritikus forgalmi viszonyok között viszont, növeli a menetbiztonságot. A jármű úgy halad el az útegyenetlenségek felett, legyen az kisebb gödör, vagy éppen kiemelkedés, akár a jelzőlámpák előtt meghullámosított útburkolat, hogy a felépítmény szinte semmilyen függőleges irányú mozgást nem végez.
Ezt a hatást nem úgy érik el, hogy gyárilag jó kemény lengéscsillapítót szerelnek a gépkocsiba, hanem ez a CDC rendszer elektronikájába beprogramozott úgynevezett „Skyhook” szabályozási algoritmusnak köszönhető. Ez minden pillanatban az optimális lengéscsillapítást állítja be. Amikor lehetséges komfortosan lágy, de amikor szükséges a sportosnál is keményebb csillapításra vált át. Az elnevezés onnan ered, hogy igyekeznek azt a hatást elérni, mintha a kocsiszekrény magasan az égben lenne felfüggesztve és a föld felszínével párhuzamosan suhanna tova. Így az útfelület egyenlőtlenségei kiegyenlítődnek. Ezt a szabályozási algoritmust a ZF Sachs fejlesztette ki és 2005-ben több Opel típusban is már bevezették.
MagneRide és MR folyadék
Az amerikai Delphi MagneRide rendszere egyedülálló, mert itt nem a szelep, hanem a folyadék különleges: erős mágneses térben a viselkedése megváltozik, látszólag megnő a viszkozitása (belső súrlódása). Ez egy speciális, szénhidrogén alapú, szintetikus folyadék, mely 3-10 µm átmérőjű mágnesezhető részecskéket tartalmaz, de azok gyorsan és csak a mágneses erőtér működéséig mágnesezhetők. A mágnesezhető részecskék a folyadékban egyenletesen, véletlenszerűen oszlanak el.
A gerjesztő áram hatására az áramlási jellemzői megváltoztathatók anélkül, hogy más lenne a viszkozitása. Így tehát különböző lengéscsillapító karakterisztikák állíthatók be rendkívül gyorsan és zajhatásoktól mentesen. A változtatható csillapítás lehetővé teszi a gépkocsi úttartási és vezetési jellemzőinek optimális értéken tartását. „Szemi-aktív” kerék-felfüggesztési rendszer valósul meg, mozgó alkatrészek nélkül. Minimális a holt löket.
Az elektronika nagy sebességgel kiértékeli a kerekek és a felépítmény elmozdulásait, figyelembe veszi a vezető kívánságait, és ezek alapján széles határok között folyamatosan változtatja a lengéscsillapítást. Az érzékelő jelei, illetve az ESP rendszertől kapott információk alapján, állítja be a dugattyúkba szerelt tekercs gerjesztő áramát. Ennél a rendszernél szoftveresen állítható a csillapítási tényező. A kanyarban egymástól függetlenül akár minden keréknél is más lehet a lengéscsillapítók keménysége. Elsőként 2002-ben a Cadillac Seville STS-be építették be, majd a Chevrolet Corvette-be.
PDC (Pneumatic Damping Control)
A légrugóval szerelt gépkocsiknál alkalmazzák a PDC (Pneumatic Damping Control) lengéscsillapítókat. A csillapító erő egy hidraulikus szelep segítségével változtatható. A légrugó pillanatnyi nyomása a mindenkori tengelyterheléssel arányos. Ezt a nyomást használják fel a csillapítási karakterisztika beállítására egy fojtó furaton keresztül. A PDC szelepet közvetlenül a lengéscsillapítóra szerelik fel. Kis légrugó nyomásnál a PDC szelep nyitott, kicsi lesz az áramlási ellenállás és a csillapítás is, mert a nyitott szelepen keresztül az olaj egy része meg tudja kerülni a dugattyúba szerelt szelepeket.
Az EDC rendszerek előnyei és elterjedtsége
Autónk viselkedése egy gombnyomástól függ. Ezáltal az elektromos lengéscsillapítók lényegesen javítják a vezetési élményt, egyúttal pedig nagyobb menetkomfortot nyújtanak. Továbbá képesek a megváltozott út- és terepviszonyokhoz való igazodásra is, illetve alkalmazkodnak a megnövekedett terheléshez is, például akkor, amikor több utast vagy csomagot szállítunk. De akár a hangulatunk függvényében is megváltoztathatjuk a futómű csillapításának mértékét: a műszerfalon vagy középkonzolon elhelyezett kapcsoló segítségével változtathatunk a sportos és komfortos állások között - ahogy épp kedvünk tartja.
Ráadásul olyan, veszélyes helyzetekben is számíthatunk rájuk, mint egy hirtelen kikerülési manőver vagy épp vészfékezés: ilyenkor a vezérlőelektronika gyors reakciójának köszönhetően az adaptív lengéscsillapítók képesek az autó stabilizálására. A kényelmi és biztonsági előnyei miatt napjainkban egyre népszerűbbek az elektromos lengéscsillapítók, mára ott tartunk, hogy egy alsó-középkategóriás típusban (például a Skoda Octavia 3. generációja) is elérhető a technológia. Sőt, a közép- és felső kategóriában egyenesen megszokottnak számít. De ne gondoljuk, hogy adaptív futóművet csak új vagy nagyon fiatal használt autókban találunk: a Mercedes C-osztályának előző, W204-es generációjában, vagy épp a Volvo S60-as első generációjában is elérhető volt ez az extra, ezek az autók pedig nemritkán 10-15 évesek.
Karbantartás és jövőbeli fejlesztések
Egy valamire természetesen figyelni kell: mivel ezek a lengéscsillapítók felépítésüket tekintve bonyolultabbak a hagyományos modelleknél, ezért a javításuknál kiemelt figyelmet kell szentelni annak, hogy csak olyan alkatrészt építsenek be a műhelyben, ami a gyári alkatrész tulajdonságait hozza. Ilyenkor két lehetőség van: vagy gyári vagy gyári beszállítótól származó utángyártott alkatrészt választunk. A jelenlegi fejlesztések arra irányulnak, hogy a kemény karakterisztikát még keményebbé tegyék, illetve a lágy még lágyabb legyen. Törekszenek a kisebb reakcióidőre és a kisebb súrlódásra a lengéscsillapító mozgó részeinél. Precízebb és gyorsabb adatnyerést és kiértékelő algoritmust szeretnének megvalósítani.
tags: #edc #elektronikus #lengéscsillapítás #vezérlés #részletes #leírás