Λύσεις — Σύστημα Ηλεκτρονικά Ελεγχόμενης Ανάρτησης (σελ. 168) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Σύστημα Ηλεκτρονικά Ελεγχόμενης Ανάρτησης

Λύσεις στις 7 ερωτήσεις του κεφαλαίου: λόγοι εξέλιξης, ρύθμιση σκληρότητας, είδη ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης (Hydractive, επιλογή σκληρότητας), πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα, υδροελαστική σφαίρα, διάγνωση βλαβών.

Λόγοι εξέλιξης της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης

Ερώτηση: Ποιοι λόγοι οδήγησαν τους κατασκευαστές στην εξέλιξη της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης;

Απάντηση:

• Ποιοι λόγοι οδήγησαν τους κατασκευαστές στην εξέλιξη της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι κατασκευαστές διαπίστωσαν ότι τα συμβατικά συστήματα ανάρτησης αδυνατούσαν να αντιμετωπίσουν με επάρκεια τις απότομες αλλαγές πορείας του αυτοκινήτου κατά τη δυναμική κίνησή του — καταστάσεις όπως η ξαφνική αλλαγή πορείας για αποφυγή εμποδίου, ο πανικός του οδηγού, το απότομο φρενάρισμα ή η υπερφόρτωση προκαλούσαν απότομες και μεγάλες κλίσεις του αμαξώματος, αυξάνοντας την τάση του αυτοκινήτου να εκτραπεί. Οι πρώτες προσπάθειες αντιμετώπισης, που στοχεύουν στη βελτίωση της γεωμετρίας της ανάρτησης, αύξαναν αναγκαστικά και τη σκληρότητά της, με άσχημα αποτελέσματα στην άνεση των επιβατών και στην καταπόνηση του αμαξώματος. Έγινε λοιπόν επιτακτική η ανάγκη να κατασκευαστούν συστήματα και μηχανισμοί που θα έλεγχαν αυτές τις αντιδράσεις χωρίς να περιορίζουν την άνεση των επιβατών, με αποτέλεσμα οι κατασκευαστές να δανειστούν μηχανισμούς και εξαρτήματα από την ηλεκτρολογία και την ηλεκτρονική, τα οποία, σε συνδυασμό με τα υπάρχοντα μηχανικά εξαρτήματα, κατάφεραν να αυξήσουν τα όρια πρόσφυσης χωρίς να μειώσουν την άνεση των επιβατών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Τα συμβατικά συστήματα δεν αντιμετώπιζαν καλά τις απότομες κλίσεις/αλλαγές πορείας, ενώ η βελτίωση γεωμετρίας μόνο σκλήρυνε την ανάρτηση (κακή άνεση) — έτσι δανείστηκαν ηλεκτρονικά/ηλεκτρικά εξαρτήματα για αύξηση πρόσφυσης χωρίς απώλεια άνεσης

Ρύθμιση σκληρότητας στην ηλεκτρονικά ελεγχόμενη ανάρτηση

Ερώτηση: Πώς γίνεται η ρύθμιση της σκληρότητας στο σύστημα της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης;

Απάντηση:

• Πώς γίνεται η ρύθμιση της σκληρότητας στο σύστημα της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ρύθμιση της σκληρότητας γίνεται με διαφορετικό τρόπο ανάλογα με τον τύπο συστήματος. Στο σύστημα Hydractive, η ρύθμιση γίνεται με δύο μηχανισμούς: πρώτον, με τον έλεγχο της ποσότητας αερίου που υπάρχει μέσα στις υδροελαστικές σφαίρες (όσο περισσότερο αέριο, τόσο πιο μαλακά λειτουργεί το «ελατήριο»)· δεύτερον, με τον αριθμό των διόδων μέσω των οποίων το υδραυλικό υγρό περνά από τις σφαίρες προς το δίκτυο σωληνώσεων (όσες περισσότερες δίοδοι είναι ανοιχτές, τόσο μικρότερος ο βαθμός απόσβεσης, άρα πιο μαλακή η ανάρτηση). Στο σύστημα ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης με επιλογή σκληρότητας, η ρύθμιση γίνεται μέσω ενός ενεργοποιητή τοποθετημένου σε κάθε αμορτισέρ, ο οποίος περιστρέφει μια εσωτερική περιστροφική βαλβίδα που ανοίγει ή κλείνει τρεις πρόσθετες διόδους λαδιού (Α, Β, C) — και οι τρεις ανοιχτές δίνουν μαλακή απόσβεση, μόνο η Β ανοιχτή δίνει μεσαία απόσβεση, και οι τρεις κλειστές δίνουν σκληρή απόσβεση. Και στις δύο περιπτώσεις η τελική ρύθμιση αποφασίζεται από μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, με βάση τα σήματα των αισθητήρων και, όπου υπάρχει, την επιλογή του οδηγού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Hydractive: ρύθμιση ποσότητας αερίου στις σφαίρες + αριθμού διόδων ροής υγρού· επιλογή σκληρότητας: περιστροφική βαλβίδα ανοιγοκλείνει 3 πρόσθετες διόδους λαδιού στο αμορτισέρ (μαλακή/μεσαία/σκληρή), και τα δύο ελεγχόμενα από ηλεκτρονική μονάδα με βάση αισθητήρες

Είδη ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης

Ερώτηση: Πόσα και ποια είδη ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα;

Απάντηση:

• Πόσα και ποια είδη ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Στα αυτοκίνητα ευρείας παραγωγής χρησιμοποιούνται κυρίως δύο είδη ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης. Το πρώτο είναι η ηλεκτρονικά ελεγχόμενη υδροπνευματική ανάρτηση, γνωστή ως Hydractive, η οποία στηρίζεται στην κλασική υδροπνευματική ανάρτηση της Citroën (με υδροελαστικές σφαίρες γεμάτες αέριο άζωτο) και προσθέτει αυτόματη σκλήρυνση σε δύσκολες συνθήκες οδήγησης, ελεγχόμενη από μικροϋπολογιστή. Το δεύτερο είναι η ηλεκτρονικά ελεγχόμενη ανάρτηση με επιλογή σκληρότητας, στην οποία ο οδηγός επιλέγει ανάμεσα σε κανονική ή σπορ λειτουργία, ενώ η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ρυθμίζει αυτόματα την απόσβεση των αμορτισέρ σε μία από τρεις κλίμακες (μαλακή, μεσαία, σκληρή) ανάλογα με τις συνθήκες οδήγησης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Δύο είδη: η ηλεκτρονικά ελεγχόμενη υδροπνευματική ανάρτηση (Hydractive) και η ηλεκτρονικά ελεγχόμενη ανάρτηση με επιλογή σκληρότητας

Πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα ηλεκτρονικά ελεγχόμενης vs συμβατικής ανάρτησης

Ερώτηση: Πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα που έχει η ηλεκτρονικά ελεγχόμενη ανάρτηση σε σχέση με τη συμβατική.

Απάντηση:

• Πλεονεκτήματα - μειονεκτήματα που έχει η ηλεκτρονικά ελεγχόμενη ανάρτηση σε σχέση με τη συμβατική.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η συμβατική ανάρτηση χρησιμοποιεί ελατήρια και αμορτισέρ με σταθερή, προκαθορισμένη σκληρότητα (σκληρά ή μαλακά, ανάλογα με την κατηγορία του αυτοκινήτου), με αποτέλεσμα να λειτουργεί ικανοποιητικά μόνο σε ορισμένες συνθήκες οδήγησης — δεν μπορεί να προσαρμοστεί όταν αλλάζουν οι συνθήκες. Η ηλεκτρονικά ελεγχόμενη ανάρτηση, αντίθετα, μέσω αισθητήρων, ενεργοποιητών και μικροϋπολογιστή, μεταβάλλει τη σκληρότητα ή την απόσβεση σε πραγματικό χρόνο ανάλογα με τις συνθήκες (ταχύτητα, στροφή, φρενάρισμα, κατάσταση δρόμου), πετυχαίνοντας αύξηση των ορίων πρόσφυσης χωρίς να μειώνεται η άνεση των επιβατών· διαθέτει επίσης λειτουργίες αυτοδιάγνωσης και έκτακτης ανάγκης. Το κύριο μειονέκτημά της είναι η πολύ μεγαλύτερη πολυπλοκότητα σε σχέση με τη συμβατική ανάρτηση (αισθητήρες, ενεργοποιητές, ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, υδραυλικά κυκλώματα στην περίπτωση του Hydractive), που συνεπάγεται μεγαλύτερο κόστος κατασκευής/συντήρησης και την ανάγκη ειδικής διαγνωστικής συσκευής για τον εντοπισμό βλαβών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Συμβατική: σταθερή σκληρότητα, ικανοποιητική μόνο σε ορισμένες συνθήκες· Ηλεκτρονική: προσαρμόζεται σε πραγματικό χρόνο (κράτημα+άνεση), αλλά πιο πολύπλοκη/ακριβή, χρειάζεται διαγνωστική συσκευή

Λόγοι ανάγκης ρύθμισης σκληρότητας αναρτήσεων

Ερώτηση: Για ποιους λόγους χρειάζεται η ρύθμιση της σκληρότητας στις αναρτήσεις;

Απάντηση:

• Για ποιους λόγους χρειάζεται η ρύθμιση της σκληρότητας στις αναρτήσεις;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ρύθμιση της σκληρότητας χρειάζεται επειδή μια ανάρτηση με σταθερή σκληρότητα δεν μπορεί να ικανοποιήσει ταυτόχρονα δύο αντικρουόμενες απαιτήσεις: την άνεση των επιβατών και το καλό κράτημα/ευστάθεια του αυτοκινήτου. Μια μαλακή ανάρτηση προσφέρει άνεση σε ήρεμη οδήγηση και σε ανώμαλο δρόμο, αλλά επιτρέπει μεγάλες κλίσεις του αμαξώματος στις στροφές, στο απότομο φρενάρισμα ή στην απότομη επιτάχυνση, μειώνοντας την ευστάθεια και το κράτημα. Μια σκληρή ανάρτηση, αντίθετα, περιορίζει τις κλίσεις και βελτιώνει το κράτημα/την ικανότητα ελέγχου της διεύθυνσης, αλλά κάνει την οδήγηση πιο άβολη και καταπονεί περισσότερο το αμάξωμα σε ανώμαλο δρόμο. Με τη δυνατότητα να ρυθμίζεται η σκληρότητα σε πραγματικό χρόνο ανάλογα με τις συνθήκες (ταχύτητα, στροφή, φρενάρισμα, επιτάχυνση, κατάσταση οδοστρώματος), το αυτοκίνητο μπορεί να λειτουργεί μαλακά όταν χρειάζεται άνεση και σκληρά όταν χρειάζεται σταθερότητα/κράτημα, συνδυάζοντας έτσι τα καλύτερα και των δύο καταστάσεων χωρίς κανέναν συμβιβασμό.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Γιατί μια σταθερή σκληρότητα δεν μπορεί να δώσει ταυτόχρονα άνεση (χρειάζεται μαλακή) και καλό κράτημα/ευστάθεια (χρειάζεται σκληρή) — η ρύθμιση επιτρέπει προσαρμογή ανάλογα με τις συνθήκες οδήγησης

Λειτουργία υδροελαστικής σφαίρας

Ερώτηση: Πώς λειτουργεί η υδροελαστική σφαίρα;

Απάντηση:

• Πώς λειτουργεί η υδροελαστική σφαίρα;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η υδροελαστική σφαίρα αποτελείται από ένα κέλυφος χωρισμένο σε δύο τμήματα με μια διαχωριστική μεμβράνη: στο πάνω τμήμα βρίσκεται αδρανές αέριο (άζωτο), και στο κάτω τμήμα ειδικό υδραυλικό υγρό (LHM), το οποίο επικοινωνεί μέσω μιας εισόδου-εξόδου με το δίκτυο σωληνώσεων του συστήματος ανάρτησης. Το αέριο, όντας συμπιεστό, λειτουργεί ακριβώς όπως το κοινό μεταλλικό ελατήριο μιας συμβατικής ανάρτησης: όταν ο τροχός χτυπά σε ανωμαλία και το υγρό εισέρχεται υπό πίεση στο κάτω μέρος της σφαίρας, η μεμβράνη ωθείται προς τα πάνω συμπιέζοντας το αέριο, το οποίο απορροφά την κρούση· στη συνέχεια το συμπιεσμένο αέριο επαναφέρει τη μεμβράνη στη θέση της, σπρώχνοντας το υγρό να βγει ξανά προς το κύκλωμα. Επειδή το υγρό (σε αντίθεση με το αέριο) δεν συμπιέζεται, η σύνδεση ανάμεσα στη σφαίρα και τα κινούμενα μέρη της ανάρτησης είναι άμεση και άκαμπτη· το υγρό μπορεί επίσης να κινείται ελεύθερα ανάμεσα σε γειτονικές σφαίρες μέσα από κατάλληλες δίοδοι, εξισορροπώντας πιέσεις (π.χ. μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού τροχού σε μια στροφή) ή, στα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα συστήματα, ρυθμίζοντας τη σκληρότητα και την απόσβεση ανάλογα με το πόσες δίοδοι είναι ανοιχτές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Το αδρανές αέριο (άζωτο) στο πάνω μέρος της σφαίρας λειτουργεί σαν ελατήριο (συμπιέζεται/εκτονώνεται)· το ασυμπίεστο υδραυλικό υγρό στο κάτω μέρος μεταφέρει άμεσα την κίνηση από/προς τα κινούμενα μέρη της ανάρτησης

Διάγνωση βλαβών ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης

Ερώτηση: Με ποιους τρόπους γίνεται η διάγνωση βλαβών της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης;

Απάντηση:

• Με ποιους τρόπους γίνεται η διάγνωση βλαβών της ηλεκτρονικά ελεγχόμενης ανάρτησης;

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η διάγνωση βλαβών γίνεται με δύο συμπληρωματικούς τρόπους. Πρώτον, με τις ενδεικτικές λυχνίες αυτοδιάγνωσης του συστήματος (LEDs της οθόνης ενδείξεων), οι οποίες, εκτός από το να δείχνουν την τρέχουσα κλίμακα απόσβεσης που έχει επιλεγεί (μαλακή, μεσαία, σκληρή), χρησιμοποιούνται επίσης για να ειδοποιήσουν τον οδηγό ή τον τεχνικό για βλάβη, καθώς και για τη λειτουργία έκτακτης ανάγκης όταν το σύστημα ανιχνεύσει πρόβλημα. Δεύτερον, και κυρίως, με τη χρήση ειδικής διαγνωστικής συσκευής, η οποία συνδέεται στη διαγνωστική φίσα ελέγχου του συστήματος και επιτρέπει τον έλεγχο λειτουργίας συγκεκριμένων κυκλωμάτων (π.χ. του κυκλώματος του αισθητήρα θέσης τιμονιού ή του κυκλώματος απόσβεσης), καθώς και την ανάγνωση των κωδικών βλάβης που έχουν καταγραφεί στη μνήμη της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου. Μετά από κάθε επισκευή ή αντικατάσταση εξαρτήματος, είναι απαραίτητο να γίνεται μηδενισμός των βλαβών από τη μνήμη της ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Με τις ενδεικτικές λυχνίες/LEDs αυτοδιάγνωσης του συστήματος και με ειδική διαγνωστική συσκευή συνδεδεμένη στη φίσα ελέγχου (ανάγνωση κωδικών βλάβης, μηδενισμός μνήμης μετά την επισκευή)