Citroen hydractive suspension

ซีตรองเป็นผู้บุกเบิกในด้านการออกแบบระบบกันสะเทือนที่ช่ำชอง,
ในปี1955 ซีตรองได้แนะนำรถรุ่นDSซึ่งมีระบบไฮดรอนิวเมติกที่มีเอกลักษณ์ของตัวเอง สามารถปรับระดับตัวถังได้ด้วยตัวเองตลอดการขับขี่
ระบบกันสะเทือนไฮดรอนิวเมติกนั้นใช้หลักการการสะท้อนตัวกลับของก๊าซไนโตรเจน และการใช้แรงดันของน้ำมันไฮดรอลิก
ระบบกันสะเทือนสามารถยืดออก หรือหดเข้าได้โดยการเปลี่ยนแปลงแรงดันของน้ำมันไฮดรอลิคภายในระบบ น้ำมันไฮดรอลิคแรงดันสูงนั้นมีแม่ปั๊มเป็นผู้สร้าง และส่งไปส่วนต่างๆทางท่อแป็บขนาดเล็ก และปรับความสูงได้โดยการใช้ลิ้นควบคุมแบบกลไก เป็นตัวจ่ายน้ำมันไฮดรอลิคไปยังส่วนต่างๆ ถึงแม้ว่าระบบกันสะเทือนแบบไฮดรอนิวเมติกจะประสบความสำเร็จอย่างน่าตื่นเต้นในการแนะนำตัว เมื่อครั้งแรกสู่สาธารณชน, แต่ซีตรองก็ได้พัฒนาระบบกันสะเทือนให้ดีขึ้นไปอีกขั้นหนึ่ง
โดยการตัดสินใจ เพิ่มการควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์เข้าไว้ในรถซีตรอง รุ่นXMเป็นรุ่นแรก
ซึ่งระบบกันสะเทือนแบบนี้ ถูกเรียกว่า "Hydractive suspension"
ระบบนี้ทำให้เกิดความสบายยามขับขี่เป็นพิเศษ ประกอบกันกับการควบคุมล้อที่กระชับขึ้นในยามที่เราต้องการให้เป็น.

การทำงานของไฮแดรกทีฟ

ส่วนประกอบหลักของระบบไฮแดรกทีฟได้แสดงในภาพที่ 7.24
มันเป็นระบบกันสะเทือนแบบ semi-active suspension ซึ่งให้ความยืดหยุ่น2แบบ คือ
แบบ'Sport' และแบบ 'Comfort' และให้การซับแรงกด2แบบคือแบบ 'Soft' และ Firm' ระบบไฮแดรกทีฟนี้ใช้แรงดันน้ำมันไฮดรอลิก และก๊าซไนโตรเจน
และได้เพิ่มตุ้มก๊าซไนโตรเจนลูกที่สามเข้าไปคั่นอยู่ระหว่างกลางของระบบกันสะเทือนส่วนหน้า และส่วนท้าย
(อยู่กลางระหว่างช็อคอัพฯ คู่หน้า และอยู่กลางระหว่างช็อคอัพฯคู่หลัง)
ในระหว่างการขับขี่อย่างปกติ ไมโครคอมพิวเตอร์(ECUหลัก)จะสั่งการให้โซลีนอยด์วาล์ว
(Solenoid Valves = ลิ้นที่เปิด -ปิดด้วยไฟฟ้า) เปิดให้ตุ้มลูกที่3
ทำงานร่วมกับวงจรไฮดรอลิค ของระบบกันสะเทือนในแต่ละคู่
ซึ่งเป็นการเพิ่มปริมาณก๊าซไนโตรเจนอีก50เปอร์เซ็นต์
ทำให้ลดความแข็งของระบบกันสะเทือนลงมาก และให้การขับขี่ที่สบายดียิ่งขึ้นไปอีก
เนื่องจากการซับแรง(Damping force)ได้ลดลงไปนั่นเอง
เมื่อโซลีนอยด์วาล์วเปิดช่องทางให้น้ำมันไฮดรอลิคไหลผ่านต่อเชื่อมระหว่างตุ้มทั้งสามลูก ในช็อคอัพฯแต่ละคู่,
และในทางตรงข้าม
เมื่อECUได้พิจารณาว่า
เงื่อนไขการขับขี่นั้นมีความต้องการปรับระบบกันสะเทือนให้มีความมั่นคงมากขึ้น
มันจะสั่งการให้โซลีนอยด์วาล์ว แยกตุ้มลูกที่สามออกจากระบบ และหยุดการไหลผ่านของน้ำมันไฮดรอลิกตามแนวขวาง ระหว่างกระบอกช็อคอัพฯหลักทั้งคู่ นี่เป็นการเพิ่มความมั่นคง และซับแรงให้เกิดความ กระชับมากขึ้น อีกทั้งช่วยกำจัดอาการโคลงของรถอีกด้วย

เซ็นเซอร์(Sensors)

ECU จะรับจากสัญญาณทั้ง8จุด อันได้แก่
ตำแหน่งของสวิตช์ควบคุม (SPORT และ COMFORT),
ตำแหน่งของพวงมาลัยและอัตราการหมุน,
ความเร็วรถ,
การเคลื่อนที่ของคันเร่ง,
แรงกดเบรค,
การเคลื่อนที่ของตัวถัง,
ประตูรถ,
และไฟเตือนที่หน้าปัทม์.
                      

เซ็นเซอร์วัดความเร็วรถจะถูกแยกออกมาเป็นชุด และติดตั้งไว้ที่ส่วนท้ายของตัวเรือนเกียร์ และที่เกียร์ส่งกำลังจะถูกติดตั้งแหวนแม่เหล็ก(แหวนแม่เหล็กนี้จะประกอบสลับขั้วเหนือ ขั้วใต้กันไว้หลายๆวง)
เครื่องจับสัญญาณ Hall-effectจะหันไปทางแหวนแม่เหล็ก และทำให้มีแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กขึ้น(ประมาณ1มิลลิโวลท์)ในแต่ละครั้งที่ขั้วเหนือเคลื่อนที่ผ่านมัน ในเมื่อเกียร์ถูกจัดการแบบนั้น เมื่อเกิดแรงดันไฟฟ้า1ครั้ง จะได้ระยะทางที่รถเคลื่อนที่ไปครั้งละ20เซ็นติเมตร เป็นการใช้วิธีการวัดความเร็วที่แม่นยำอย่างมาก
ตำแหน่งคันเร่งได้รับมาจากเซ็นเซอร์ตำแหน่งลิ้นปีกผีเสื้อ; เครื่องวัดแรงดันแบบหมุนถูกใช้
แรงกดเบรคถูกวัดโดยทางอ้อม, ใช้สวิตช์แรงดัน เมื่อแรงดันน้ำมันไฮดรอลิคในวงจรห้ามล้อมีเกินกว่า35บาร์(bar)
สวิตช์จะเปิดวงจร และดังเช่นนั้น ECUจะป้อนขึ้นไปถึง5โวลท์ นี่แสดงถึงการเบรคที่มั่นคง
ถ้าแรงดันเบรคต่ำกว่า35บาร์, สวิตช์จะต่อสิ่งที่ป้อนเข้าในECUลงดิน
ซึ่งแสดงว่าแรงการเบรคนั้นต่ำ
สวิตช์ Sport จะถูกติดตั้งไว้ที่คอนโซลกลางข้างคันเกียร์ คนขับสามารถที่จะเลือกโปรแกรมควบคุมระบบกันสะเทือนให้เหมาะสมมากขึ้นกับความเร็ว
หรือการขับแบบสปอร์ต(Sporty)

    

หมายเหตุ:ในภาพสีนี้ ขาดจุดสัญญาณที่ประตูทั้ง5บาน, สวิตช์ควบคุมSPORT และไฟเตือนที่หน้าปัด

Actuators(ตัวกระตุ้น)

ตัวที่จะกระตุ้นไฮแดรกทีฟ ถูกกำหนดด้วยโซลีนอยด์วาล์ว ที่ถูกเรียกว่า'electro-valves'
ซึ่งถูกติดตั้งที่ตุ้มลูกที่3(third spring) ในแต่ละอัน (ดูภาพที่7.25)
ถ้ายังไม่ถูกใช้งาน อีเล็คโทร-วาล์ว จะถูกสปริงอย่างแข็งดีดกลับคืน ให้อยู่ในตำแหน่งปิด
การแบ่งแยกตุ้มลูกที่สามออกนี้ ทำให้ระบบกันสะเทือนอยู่ในสภาพกระชับ (FIRM mode)
(เท่ากับเหลือ2ตุ้มในระบบกันสะเทือนแต่ละคู่ทั้งด้านหน้า และด้านหลัง) และได้การรองรับที่มั่นคงขึ้น

เมื่อเปลี่ยนสถานะเป็นแบบนุ่มนวล(Soft)(เท่ากับมี3ตุ้มในระบบกันสะเทือนแต่ละคู่ทั้งด้านหน้า และด้านหลัง) จะได้การรองรับที่นุมนวลขึ้น,
ECUจะกระตุ้นไปที่อีเล็คโทร-วาล์วให้เปิดออก
การกระทำนี้เกิดขึ้นจากการทำให้คอล์ย(Coil) เกิดความดันของกระแสไฟฟ้า(Voltage)สูงสุด
(ประมาณ13.5โวล์ท) ครึ่งวินาที
เพื่อดึงplunger(ลูกสูบเล็กๆ)เข้า,
หลังจากนั้นจะตัดกระแสไฟฟ้าที่1กิโลเฮริท์ซ (1kHz) เพื่อให้มีปริมาณกระแสไฟฟ้าเฉลี่ยประมาณ0.5แอมป์(0.5A) การรักษาความปลอดภัยเตือนการเปิด หรือโซลีนอยด์ลัดวงจร ECUนั้นใช้ทรานซิสเตอร์ที่ฉลาด ซึ่งตรวจสอบรายละเอียดของความต้านทานขดลวดไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง(ประมาณ5Q)
กระแสไฟที่ได้นั้นจะถูกปิด ถ้าตรวจพบว่าความต้านทานนั้นไม่ถูกต้อง,
ระบบจะไม่เข้าสู่สถานะ FIRM (Firm Mode)

                                   
ภาพที่ 7.24 แสดงส่วนประกอบหลักของระบบไฮแดรกทีฟ


Hydractive ECU

Hydractive ECUถูกปิดผนึกอยู่ในกล่อง และติดตั้งไว้ในส่วนห้องเครื่องยนต์ มันใช้ไมโครโพรเซสเซอร์2ตัวเพื่อความถูกต้อง
เพื่อการเปรียบเทียบ และทำการคำนวณข้อมูลที่ได้จากเซ็นเซอร์ที่วิเคราะห์ตามยาวหรือตั้ง,
อัตราเร่งในแนวนอน และแนวตั้ง

เพื่อการตัดสินใจที่จะปรับให้ได้ระบบกันสะเทือนที่เหมาะสมที่สุด สำหรับเงื่อนไขการขับที่มีอยู่ทั่วไป ค่าที่ได้จากเซ็นเซอร์ทั้งหมดจะถูกเปรียบเทียบอย่างต่อเนื่อง
กับโปรแกรมที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้า (ซึ่งจะถูกปรับเปลี่ยนไปตามสัดส่วนของความเร็วบนถนน) โดยปกติECUจะรักษาอีเล็คโทร-วาล์วในสถานะ ON (ON state)
ดังนั้นระบบกันสะเทือนจะทำงานใน SOFT โหมด (SOFT MODE)
อย่างไรก็ตาม, เมื่อค่าที่ได้รับจากเซ็นเซอร์กำลังจะเกินขีดที่กำหนดไว้, ไมโครโพรเซสเซอร์จะตัดสินใจสับเปลี่ยนระบบกันสะเทือนสู่สถานะมั่นคง (FIRM)
และตัวอีเล็คโทร-วาล์ว จะถูกตัดการทำงานทันที การดำเนินการนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก
(น้อยกว่า เศษ2 ส่วน1000วินาที) (less than 2 ms)
ถ้าค่าที่ได้จากเซ็นเซอร์ตกลง ต่ำกว่าที่กำหนดไว้,
และหลังจากการหน่วงเวลาที่ตั้งไว้ก่อนแล้ว,
ระบบกันสะเทือนจะถูกปรับคืนสู่ความนุ่มนวล(SOFT)
เมื่อผู้ขับเลื่อนสวิตช์ควบคุมSPORT ไปที่ตำแหน่งSPORT,
ถ้าECUได้รับค่าที่ต่ำกว่าค่าที่กำหนดไว้33เปอร์เซ็นต์
ดังเช่นนี้ ระบบกันสะเทือนจะยังคง สับเปลี่ยนไปมาระหว่างโหมด SOFT และโหมด FIRM,
แต่มันจะสับเปลี่ยนไปยังโหมด FIRMมากขึ้น.
                  
ภาพที่ 7.25 จะเห็นได้ว่า

(a)รูปบน
ELECTRO-VALVE UNIT อยู่ในสถานะปิด(OFF STATE)
PLUNGERจะเลื่อนขึ้นไปปิดทางผ่านของน้ำมันไฮดรอลิค ทำให้แบ่งแยกตุ้มทั้ง3ลูกออกจากกัน (ในแต่ละคู่ช็อคฯทั้งด้านหน้า และด้านหลังรถ)
จะเหลือตุ้มเพียงสองลูกเท่านั้น ทำให้ระบบกันสะเทือนมั่นคงขึ้น(FIRM)

(b)รูปล่าง
ELECTRO-VALVE UNIT อยู่ในสถานะเปิด (ON STATE)
PLUNGERจะถูกดึงกลับเข้า
เพื่อเปิดทางให้น้ำมันไฮดรอลิคไหลผ่านไปยังตุ้มทั้งสามได้
(ในแต่ละคู่ช็อคฯทั้งด้านหน้า และด้านหลังรถ)
ทำให้ได้ระบบกันสะเทือนที่นุ่มนวล(SOFT)



ที่มาของบทความ: http://jbenda.omnis.cz/