En la decada de los años 80 llegaron al mercado los primeros sistemas de regulación electrónica de los amortiguadores. Entonces se trataba de variaciones manuales por medio de electromotores. Estos sistemas fueron sustituidos por rápidos sistemas electromagnéticos con diferentes niveles de amortiguación. Simples reguladores de valores límite, también llamados reguladores adaptativos, se encargaban de seleccionar según la situación de marcha, entre 2 y 3 características diferentes de amortiguación (suave, media y firme). El cambio de un modo a otro lo realiza el conductor por lo que la rigidez de la suspensión no es continuamente variable.
Los desarrollos posteriores condujeron a los actuales sistemas de regulación electrónica de tercera generación que incorporan válvulas de Control Continuo de la Amortiguación (Continuous Damping Control - CDC). Estos sistemas se pueden adaptar de forma óptima a los criterios principales de la regulación de la amortiguación del vehículo, es decir una buena amortiguación del chasis, una reducida variación de la carga sobre la rueda y un buen aislamiento con respecto al chasis en caso de ligeros baches.
Suspensión de amortiguación pilotada "inteligente"
Esta suspensión cuya característica principal es que varia la dureza de los amortiguadores por medio de unas válvulas de rigidez (electroválvulas) que son controladas a su vez por una centralita electrónica. En la figura inferior se muestra un esquema de este tipo de suspensión, donde tenemos los amortiguadores (1), tanto delanteros como traseros, que están controlados por una unidad electrónica de control (2) que se alimenta de la información registrada a partir de una serie de sensores. Estos sensores miden parámetros como la posición y velocidad de giro del volante (3), la posición del pedal del freno (4), la aceleración vertical, longitudinal y transversal (5) mediante acelerómetros y la velocidad del vehículo (6).
El paso de un modelo de suspensión blando a duro o viceversa depende de ciertos factores. La unidad de control puede ordenar el paso de una suspensión blanda y confortable a una suspensión mas dura en situaciones donde prima la estabilidad del vehículo. Estas situaciones son:
- Un giro brusco o a alta velocidad el sensor del volante (3) capta un movimiento rápido de este o el acelerometro transversal (5) registra una fuerte aceleración centrífuga debida a la alta velocidad de paso de curva.
- Aceleraciones fuertes registradas por el acelerometro longitudinal (5).
- Frenadas fuertes detectadas por el sensor de pedal de freno (4) unido a la del acelerómetro longitudinal (5).
- Fuertes oscilaciones verticales debidas al estado irregular del pavimento registradas por el acelerómetro longitudinal (5).
- Altas velocidades detectadas por el captador de velocidad (6).
- Variaciones importantes de tracción entre las ruedas registrada por la unidad de control de tracción que informa a la unidad de control de suspensión.
La unidad de control cambia a un tarado blando de la suspensión cuando las situaciones anteriores dejan de suceder. Es decir cuando los sensores captan los parametros de velocidad y aceleración dentro de unos valores que ya lleva establecidos la unidad de control.
La elección entre una suspensión de tipo confortable (suspensión blanda) y deportiva (suspensión dura) se puede hacer de forma manual por medio de un mando en el salpicadero. De forma manual y mediante un conmutador (8) el conductor puede cambiar entre los dos tipos de suspensión. Completa el sistema una luz testigo (9) en el salpicadero del vehículo que informa de la elección de suspensión dura o blanda.
El funcionamiento del paso de un tipo de suspensión a otro se realiza mediante unos amortiguadores especiales que tiene unas electroválvulas que controlan el paso del aceite por los orificios calibrados del interior del amortiguador. Estos amortiguadores denominados pilotados o regulables.
Amortiguadores pilotados
El amortiguador esta compuesto básicamente por dos cámaras A y B que están conectadas por unos pequeños orificios X e Y que permiten el paso del aceite del amortiguador cuando el embolo (1) avanza longitudinalmente en fase de compresión o de expansión. Además existe una tercera cámara C que está conectada con la B mediante otros dos pequeños orificios U y V que tiene un paso muy restringido de aceite. Además de estas cámaras existen dos electroválvulas Ev1 y Ev2 que conectan la cámara A del amortiguador con la cámara C de compensación. La diferencia entre ambas electroválvulas está en la cantidad de flujo de aceite que permiten pasar en su apertura, siendo la de mayor paso la Ev2. Estas electroválvulas están pilotadas por el calculador electrónico (2) que ordena su apertura o cierre en función de los valores de los parámetros que recibe de los sensores del sistema determinado uno u otro tipo de suspensión.
La comunicación entre las cámaras a través de las dos electroválvulas permiten tres posibilidades de tarado de suspensión diferentes:
- Confortable: en este tipo de suspensión la electroválvula Ev2 de mayor paso de aceite esta abierta de forma que por ejemplo en estado de compresión del amortiguador, el aceite pasa de la cámara A a la B por los paso X e Y, y de la cámara A a la cámara de compensación C por la electroválvula Ev2 en posición abierta M. Además también existe un flujo muy pequeño de aceite entre las cámaras B y C a través de los pasos U y V. Mientras la electroválvula V1 se mantiene cerrada en su posición J. De esta forma se consigue la mayor flexibilidad en la suspensión consiguiendo la mayor confortabilidad en el vehículo.
- Suspensión normal: en esta caso la suspensión es algo mas dura que la anterior por lo que el paso del aceite a la cámara C de compensación debe ser mas dificultoso. En efecto, en la posición de suspensión normal la electroválvula de menor paso de aceite Ev1 está abierta en su posición K mientras que la electroválvula Ev2 está cerrada en su posición N. De esta forma se consigue una suspensión de tarado medio que es menos confortable que la anterior pero proporciona mayor estabilidad al vehículo.
- Deportiva: ésta es la suspensión mas dura que permiten los amortiguadores. Para conseguir este tarado tan rígido se recurre a cortar la comunicación entre las cámaras A y B con la cámara C de compensación. De esta forma en el recorrido del embolo en la compresión el paso de aceite solo se realiza entre las cámaras A y B y de forma muy restringida entre la cámara B y C a través de los orificios U y V. Con ello se consigue que haya una menor resistencia al desplazamiento del aceite a paso del recorrido longitudinal del émbolo. Con este tipo de suspensión se consigue un tarado duro ideal para rápidas maniobras que necesitan de una gran estabilidad, todo ello a costa de una disminución de confort.
En la figura inferior se muestra una amortiguador pilotado, en el se ven las electroválvulas (confort, sport). Además este amortiguador cuenta con un cojín neumático para modificar la altura de la carrocería, que no seria el caso de la suspensión estudiada en este capitulo.
Amortiguación de regulación continua CDC (Continuous Damping Control)
Los elementos principales que intervienen en el Control Continuo de la Amortiguación (Continuous Damping Control - CDC) son: Una Unidad de Control Electrónico (ECU), los brazos telescópicos delanteros y los amortiguadores traseros, en cuyo exterior se encuentra montada la válvula proporcional que regula la suspensión y unos sensores, tanto en las ruedas, que informan de la aceleración vertical de las ruedas, como en la carrocería, que transmiten información sobre los movimientos de la carrocería del vehículo.
Este sistema de suspensión es utilizado por el fabricante Opel en sus modelos Astra.
La unidad de control calcula cada 2 milisegundos la corriente eléctrica que debe suministrar a los brazos telescópicos y a los amortiguadores de acuerdo a la necesidad de esfuerzo de amortiguación y lo transmite a las válvulas proporcionales. Para el cálculo de los valores de corriente la unidad de control lee los valores medidos por 3 sensores de aceleración colocados en el interior del vehículo, así como datos procedentes del CAN (Controller Area Network – Red de Buses de Datos de Control) del vehículo. A través de campos de características memorizados en la unidad de control, el procesador calcula el amperaje necesario. Este puede variar desde los 0 Amperios para la posición más dura de la suspensión y los 1,6 Amperios para el reglaje más blando.
La unidad de control se encarga también de la diagnosis del sistema. Esta reconoce todo tipo de campos eléctricos, los memoriza en la memoria de fallos y activa, según las necesidades, determinados programas de emergencia debidamente escalonados.
El sistema de amortiguación adaptativa CDC en el Opel Astra se compone de cuatro amortiguadores hidráulicos controlados por válvulas solenoide, cuyas características pueden variar continua y adecuadamente a las condiciones de la carretera, los movimientos del vehículo y el estilo de conducción. Junto con un sensor de aceleración lateral y otros datos procedentes del CAN (por ejemplo, la velocidad del vehículo y la posición del pedal del acelerador) tres sensores de aceleración de la carrocería y dos de las ruedas ofrecen a la unidad de control toda la información que necesita para lograr la mejor amortiguación. Utilizando un algoritmo de tiempo real, la unidad de control calcula la fuerza necesaria de amortiguación que se requiere en cada una de las ruedas y envía la señal eléctrica correspondiente a las cuatro válvulas solenoide proporcionales en la columna telescópica y en el amortiguador, la cual controla el flujo de aceite y, en consecuencia, las características de cada amortiguador.
El algoritmo de control calcula la velocidad y dirección de los movimientos de la carrocería y de las ruedas continuamente. Los cuatro amortiguadores son actuados independientemente de forma que se minimicen los movimientos de la carrocería. Este núcleo de control principal está acompañado de numerosos mecanismos adaptativos, los cuales detectan y graban los requerimientos de las maniobras de conducción y del estado de la carretera.
Por ejemplo, el agarre de las ruedas se mejora por la reducción de las variaciones de carga en las ruedas al frenar o al circular sobre asfalto bacheado. Los bandazos al acelerar o frenar quedan casi completamente eliminados. Esto ha sido posible por primera vez por la interconexión sistemática de los sistemas de regulación del vehículo.
Una ventaja importante del CDC es que se puede interconectar con otros sistemas del automovil como el ABS, ESP y otro sistemas de seguridad que permiten mejorar la suspension y por tanto el comportamiento del vehiculo
Los ingenieros de chasis y suspensiones de Opel se comprometieron en mejorar la seguridad activa por la interconexión de todos los sistemas de regulación responsables de la dinámica del coche. Hay una conexión especialmente próxima entre el CDC y el ESPPlus. Esta conexión se conoce como ICC (Integrated Chasis Control – Control Integrado del Chasis), un sistema que mejora tanto el comportamiento en curvas como la máxima manejabilidad, elevando de esta forma la regulación electrónica de respuesta a la carretera a un nuevo nivel. El sistema CDC está informado continuamente del ángulo de la dirección y del grado de balanceo y en situaciones críticas confía en el ESPPlus. Endureciendo ligera y brevemente los amortiguadores traseros la disponibilidad del coche para acabar con el movimiento de balanceo se mejora, permitiendo volver al camino elegido con mayor agilidad. Si el conductor lleva el coche cerca de sus limites, los grados de amortiguación laterales pueden ser variados alternativamente para contrarrestar el sobre o subviraje. El efecto de este principio dinámico de ajuste del balanceo, que está integrado en el ESPPlus, se puede describir como un “estabilizador virtual”, aplicando fuerzas de amortiguación extremadamente altas o muy bajas. Si esto no prueba ser suficiente, el sistema ESPPlus entra completamente en acción frenando una o más de las ruedas. El resultado es que el control del ESPPlus entra mucho más tarde y de manera más precisa. Uniéndolo todo, la invisible red de seguridad que beneficia al conductor y a los pasajeros está ahora tejida de forma más tupida que nunca
