Устройство и принцип работы гидропневматической подвески Hydractive

Каждый год автопроизводители совершенствуют свои модели автомобилей, внося некоторые изменения в конструкцию и компоновку транспортных средств последних поколений. Некоторые обновления могут получать такие системы авто:

• Охлаждения (об устройстве классической системы охлаждения, а также некоторых ее модификациях рассказывается в отдельной статье);
• Смазки (ее назначение и принцип работы подробно рассматривается здесь);
• Зажигания (о ней существует другой обзор);
• Топливная (она подробно рассматривается отдельно);
• Разные модификации полного привода, например, xDrive, о котором дополнительно читайте здесь.

В зависимости от компоновки и цели омологации автомобиль может получить обновления абсолютно любой системы, даже той, которая не является обязательной для современного автотранспорта (подробно о таких системах автомобиля рассказывается в отдельном обзоре).

Одна из важнейших систем, обеспечивающих безопасное и комфортно движение авто, является его подвеска. Подробно классический вариант рассматривается здесь. Разрабатывая новые модификации подвесок, каждый производитель стремится максимально приблизить свою продукцию к идеалу, способному адаптироваться к разным дорожным условиям и соответствовать запросам любого, даже самого искушенного водителя. Для этого разработаны, например, системы активной подвески (о ней читайте отдельно).

В данном обзоре мы сосредоточимся на одной из успешных модификациях подвесок, которая используется во многих моделях Citroen, а также некоторых других автопроизводителей. Это гидропневматическая подвеска Hydractive. Обсудим, в чем ее особенность, как она устроена и по какому принципу работает. Также рассмотрим, какие бывают ее неисправности, и в чем ее достоинства и недостатки.

Что такое гидропневматическая подвеска автомобиля

Любая модификация подвески в первую очередь призвана улучшить динамические характеристики автомобиля (его устойчивость на поворотах и при выполнении резких маневров), а также повысить комфорт для всех, кто находится в салоне во время поездки. Гидропневматическая подвеска – не исключение.

Это тип подвески, конструкция которой подразумевает наличие дополнительных элементов, позволяющих изменить упругость системы. Это в зависимости от условий на дороге позволяет машине меньше раскачиваться (жёсткость необходима для скоростной спортивной езды) или обеспечить транспорту максимальную мягкость.

Также данная система позволяет изменить дорожный просвет (о том, что это такое, как он замеряется, а также какую роль для машины он имеет, читайте в другом обзоре) автомобиля не только для его стабилизации, но и чтобы придать транспорту оригинальности, как, например, у лоурайдеров (о данном стиле автотюнинга читайте здесь).

Если сказать коротко, то данная подвеска отличается от привычного аналога тем, что в нем не используется ни один стандартный упругий элемент, например, пружина, амортизатор или торсион. Схема такой подвески обязательно будет включать несколько сфер, которые заполняет газ или определенная жидкость.

Между этими полостями располагается эластичная прочная мембрана, препятствующая смешиванию этих разных сред. Каждая сфера в определенной степени заполняется жидкостью, что позволяет изменить режим работы подвески (она по-разному будет реагировать на неровности дороги). Изменение жесткости подвески происходит за счет того, что поршень меняет давление в контуре, благодаря чему через мембрану происходит сжатие или ослабление воздействия газа, заполняющего рабочий контур сферы.

Гидравлический контур имеет автоматический тип управления. В современном автомобиле, оснащенном данной системой, положение кузова корректируется электроникой. Высота машины определяется такими параметрами, как скорость авто, состояние дорожного покрытия и т.д. В зависимости от модели автомобиля для этого может использоваться свой датчик или сенсор, который предназначен для работы другой системы авто.

Система Hydractive считается одной из самых эффективных и прогрессивных, несмотря на то, что технологии уже более 70 лет. Прежде чем рассмотреть, на какие автомобили может устанавливаться гидропневматический тип подвесок, и какой принцип ее работы, рассмотрим, как появилась данная разработка.

История появления гиидроподвески Ситроен

История разработки гидравлического варианта данной системы авто началась в 1954-м году с выпуска первого автомобиля с такой подвеской. Это был Citroen Traction Avante. Данная модель получила гидравлические амортизационные элементы (были установлены на задний отдел машины вместо пружин). Такая модификация позже стала использоваться в моделях DS.

Но на то время эту систему нельзя было назвать гидропневматической. Адаптивная подвеска с гидропневматикой, которая сегодня называется Hydractive, впервые появилась на концепт-каре Activa. Работающая система была продемонстрирована в 88-м году прошлого столетия. За все время производства Hydractive сменила два поколения, и сегодня на некоторых моделях машин используется третья генерация устройства.

За основу разработки был взят принцип функционирования разных типов подвесок, используемых в тяжелом транспорте, в том числе и тяжелой военной технике. Новинка, впервые адаптированная под легковой транспорт, вызвала большой восторг среди автокорреспондентов и специалистов в мире автомобилестроения. Кстати, адаптивная подвеска – это не единственная революционная разработка, которую внедрила в свои модели компания Ситроен.

Адаптивный свет (фары поворачиваются в сторону, куда поворачивается рулевой механизм или каждое поворотное колесо) был еще одной передовой разработкой, которая была внедрена в модель Citroen DS 1968-го года выпуска. Подробно об этой системе рассказывается в другом обзоре. В сочетании с этой системой кузов, способный приподниматься, а также максимально мягкая и плавная работа демпферов, принесло автомобилю небывалую славу. Даже сегодня он является желанным экземпляром, который хотели бы приобрести некоторые автоколлекционеры.

На современных моделях сейчас применяется третье поколение системы, независимо от того, задний привод у машины или передний. Об отличиях предыдущих разработок мы поговорим немного позже. Сейчас рассмотрим, какой принцип имеет работа современной системы.

Принцип работы подвески Hydractive

В основе гидропневматической подвески заложен принцип воздействия гидравлики на исполнительный механизм, как, например, в тормозной системе (о ней подробно рассказывается в другом обзоре). Как говорилось ранее, вместо пружин и амортизаторов в такой системе используется сфера, которую под большим давлением заполняют азотом. Этот параметр зависит от веса автомобиля, и порой может достигать 100атм.

Внутри каждой сферы расположена эластичная, но высокопрочная мембрана, которая отделяет газовый и гидравлический контуры. В более ранних поколениях гиидроподвески использовалось автомобильное масло с минеральным составом (подробней о разновидностях автомасел читайте здесь). Оно было из категории LHM, и имело зеленый цвет. В последних генерациях системы используется синтетический аналог оранжевого цвета (тип LDS для гидравлических установок).

В автомобиле устанавливается два типа сфер: рабочий и аккумулирующий. Одна рабочая сфера предназначена для отдельного колеса. Аккумулирующая сфера связана с рабочими общей магистралью. В рабочих емкостях в нижней части имеется отверстие для штока гидроцилиндра (он должен выполнять подъем кузова авто на нужную высоту или опускать его).

Работа подвески осуществляется за счет изменения давления рабочей жидкости. В качестве упругого элемента используется газ, заполняющий пространство в верхней части сферы над мембраной. Чтобы гидравлическое масло самостоятельно не перетекало из одной рабочей сферы в другую (из-за этого наблюдался бы сильный крен кузова), производитель использует в системе отверстия с определенным сечением, а также клапаны лепесткового типа.

Особенность калиброванных отверстий заключается в том, что они создают вязкостное трение (гидравлическое масло имеет плотность намного больше воды, поэтому не способно свободно перетекать из полости в полость по узким каналам – для этого требуется большое давление). В процессе работы масло нагревается, что приводит к его расширению и гасит образующиеся колебания.

Вместо классического амортизатора (о его устройстве и принципе работы читайте отдельно) используется гидравлическая стойка. Масло в ней не вспенивается и не закипает. Тот же принцип сейчас имеют амортизаторы, заполненные газом (о том, какие амортизаторы лучше: газовые или масляные, читайте в другой статье). Такая конструкция позволяет устройству длительное время работать в режиме больших нагрузок. Причем мало в данной конструкции не теряет своих свойств, даже если сильно нагревается.

Разные условия эксплуатации системы требуют своего давления масла и скорости создания нужного напора. Этот процесс в системе многоступенчатый. Плавность хода поршня зависит от открытия того или иного клапана. Еще изменить жёсткость подвески можно при помощи установки дополнительной сферы.

В последних модификациях данный процесс регулируется датчиками курсовой устойчивости, а в некоторых машинах производитель даже предусмотрел ручную адаптацию (в этом случае стоимость система будет не такой дорогой).

Магистраль работает только при заведенном двигателе. Управляющая электроника многих автомобилей позволяет изменить положение кузова в четырех режимах. Первый – самый низкий клиренс. Это облегчает загрузку автомобиля. Последний – самый большой дорожный просвет. В этом случае транспортному средству легче преодолевать бездорожье.

Правда, качество прохождения препятствий машиной напрямую зависит от типа задней части подвески – поперечная балка или многорычажная конструкция. Два других режима просто обеспечивают нужный водителю комфорт, но обычно между ними нет кардинальных отличий.

Если гидропневматика просто увеличивает расстояние между кузовом и поперечной балкой, проходимость автомобиля в большинстве случаев практически не меняется – машина может зацепить препятствие балкой. Более эффективное применение гидропневматики наблюдается при использовании многорычажной конструкции. В этом случае клиренс по-настоящему меняется. Примером тому служит адаптивная подвеска в Land Rover Defender последнего поколения (тест-драйв этой модели можно прочитать здесь).

Увеличение давления в магистрали обеспечивается масляным насосом. Сброс высоты обеспечивает соответствующий клапан. Чтобы увеличить клиренс, электроника активирует насос, и он закачивает дополнительное количество масла в центральную сферу. Как только напор в магистрали достигает необходимого параметра, срабатывает клапан, и насос выключается.

Когда водитель резче нажимает педаль газа и машина набирает скорость, электроника фиксирует ускорение автомобиля. Если оставить клиренс высоким, аэродинамика будет действовать транспортному средству во вред (подробно об аэродинамике читайте в другой статье). По этой причине электроника инициирует сброс давления масла в контуре через обратную магистраль. Благодаря этому транспортное средство становится ближе к земле, и поток воздуха лучше его прижимает к дороге.

Система изменяет клиренс на 15 миллиметров ниже, когда авто разгоняется до скорости, превышающей 110 километров в час. Важным условием для этого является качество дорожного покрытия (для определения этого имеется, например, система курсовой устойчивости). В случае плохого дорожного покрытия и скорости, ниже 60км/ч., автомобиль приподнимается на 20 миллиметров. Если автомобиль загружен, электроника тоже подкачает масло в магистрали, чтобы кузов сохранял свое положение относительно дороги.

Еще одна опция, доступная некоторым разновидностям моделей, оснащенных системой Hydractive, является возможность устранить крены авто при скоростном прохождении поворотов. В этом случае блок управления определяет, до какой степени нагружается определенная часть подвески, и при помощи клапанов сброса меняет давление на каждое колесо. Похожий процесс происходит для устранения клевков при резкой остановке машины.

Основные элементы подвески Hydractive

Схема гидропневматической подвески состоит из:

• Гидропневматических стоек колес (рабочая сфера отдельного колеса);
• Гидроаккумулятора (центральной сферы). В нем накапливается резервное количество масла для работы всех сфер;
• Дополнительных сфер, регулирующих жесткость работы подвески;
• Насоса, который накачивает рабочую жидкость в отдельные контуры. Изначально устройство было механическим, но в последнем поколении используется электронасос;
• Клапаны и регуляторы давления, которые объединяются в отдельные модули или площадки. Каждый блок клапанов и регуляторов отвечает за свой узел. Для каждой оси полагается по одной такой площадке;
• Гидравлической магистрали, которая объединяет все регулирующие и исполнительные элементы;
• Предохранительных, регулирующих и перепускных клапанов, связанных с тормозной системой и гидроусилителем руля (такая компоновка в определенных разновидностях использовались в первом и втором поколении, а в третьем они отсутствуют, так как данная система теперь независимая);
• Электронного блока управления, который в соответствии с полученными сигналами от датчиков этой и других систем активирует запрограммированный алгоритм, и посылает сигнал на насос или регуляторы;
• Датчиков положения кузова, установленные в передней и задней частях автомобиля.

Поколения подвески Hydractive

Модернизация каждого поколения происходила с целью увеличить надежность, а также развить функциональность системы. Изначально гидравлическая магистраль была совмещена с тормозной системой и гидроусилителем рулевого управления. Последняя генерация получила независимые от этих узлов контуры. Благодаря этому выход из строя одной из перечисленных систем не отражается на работоспособности подвески.

Рассмотрим отличительные особенности каждого из существующих поколений гидропневматической подвески автомобиля.

I поколение

Несмотря на то, что разработка появилась еще в 50-х годах прошлого века, в серийное производство система попала в 1990-м году. Эта модификация подвески входила в комплектацию некоторых моделей Citroen, например, ХМ или Xantia.

Как мы уже обсуждали ранее, первые генерации систем были совмещены с гидравликой тормозов и усилителя рулевого управления. В первом поколении системы можно было настроить подвеску на два режима:

• Автоматический. Датчики фиксируют разные параметры автомобиля, например, положение педали акселератора, напора в тормозах, положения рулевого колеса и так далее. Как следует из названия режима, электроника самостоятельно определяла, каким должно быть давление в магистрали для достижения идеального баланса между комфортом и безопасностью во время поездки;
• Спортивный. Это режим, адаптированный под динамичную езду. Дополнительно к высоте автомобиля система изменяла и жёсткость работы демпферных элементов.

II поколение

В результате модернизации производитель изменил некоторые параметры автоматического режима. Во втором поколении он назывался комфортным. Он давал возможность не только изменить дорожный просвет авто, но и кратковременно жесткость работы демпферов, когда машина на скорости входила в поворот или разгонялась.

Наличие такой функции позволяла водителю не менять настройки электроники, если он непродолжительно вел машину более динамично. Примером таких ситуаций является резкий маневр при объезде препятствия или обгон другого транспортного средства.

Еще одно нововведение, которое было сделано разработчиками подвески, это дополнительная сфера, в которой устанавливался запорный клапан. Этот дополнительный компонент позволял на протяжении более длительного времени сохранять высокий напор в магистрали.

Особенность такой компоновки заключалась в том, что давление в системе сохранялось не одну неделю, и для этого автовладельцу не нужно было заводить мотор, чтобы наос подкачал масло в резервуар.

Системой Hydractive-2 оснащались модели Xantia, выпускавшиеся, начиная с 1994г. Спустя один год эта модификация подвески появилась в Citroen ХМ.

III поколение

В 2001-м году гидропневматическая подвеска Hydractive подверглась серьезной модернизации. Ее начали применять в моделях С5 французского автопроизводителя. Среди обновлений можно выделить следующие особенности:

1. Изменен гидравлический контур. Теперь тормозная система не входит в состав магистрали (эти контуры имеют индивидуальные резервуары, а также трубки). Благодаря этому схема подвески стала немного проще – отпала необходимость в контроле давления в двух отличающихся друг от друга системах, использующих разный напор рабочей жидкости (для работы тормозной системы нет необходимости в большом напоре тормозной жидкости).
2. В настройках режимов работы была удалена опция ручной установки необходимого параметра. Каждый отдельный режим нивелируется исключительно электроникой.
3. Автоматика самостоятельно занижает клиренс на 15мм относительно стандартного положения (устанавливается производителем – в каждой модели он свой), если машина разгоняется быстрее 110 километров/час. При замедлении до скорости в пределах 60-70км/ч дорожный просвет увеличивается на 13-20 миллиметров (в зависимости от модели авто) относительно стандартного значения.

Чтобы электроника могла корректно подстроить высоту кузова, блок управления собирает сигналы от датчиков, определяющих:

• Скорость транспортного средства;
• Высоту передней части кузова;
• Высоту задней части кузова;
• Дополнительно – сигналы датчиков системы курсовой устойчивости, если она присутствует в конкретной модели авто.

Помимо стандартного третьего поколения в дорогой комплектации С5, а также базового оснащения С6, автопроизводитель использует вариант гидропневматической подвески Hydractive3+. Основными отличиями данного варианта от стандартного аналога являются:

1. Водитель может выбрать один из двух режимов работы подвески. Первый – комфортный. Он более мягкий, но кратковременно может менять жесткость в зависимости от ситуации на дороге и действий водителя. Второй – динамический. Это спортивные настройки подвески, которые отличаются повышенной жесткостью демпферов.
2. Улучшенные алгоритмы срабатывания системы – электроника лучше определяет оптимальный клиренс. Для этого в блок управления поступают сигналы о текущей скорости транспорта, положении кузова спереди и сзади, положении рулевого колеса, ускорении в продольном и поперечном сечении, нагрузок на демпферные элементы подвески (это позволяет определить качество дорожного покрытия), а также положения дросселя (подробно о том, что такое дроссельная заслонка в автомобиле, рассказывается отдельно).

Цена ремонта и деталей

Как и любая другая система, обеспечивающая автоматический контроль разных параметров автомобиля, гидропневматическая подвеска Hydractive стоит приличных денег. В ней синхронизирована работа множества электронных устройств, а также гидравлики и пневматики. Большое количество клапанов и другие механизмы, от работы которых зависит стабильность транспортного средства, – все это узлы, требующие некоторого обслуживания, а в случае их выхода из строя, еще и дорогостоящего ремонта.

Вот лишь некоторые расценки на ремонт гидропневматики:

• Заменить гидростойку будет стоить около 30 долларов;
• Передний регулятор жесткости меняется приблизительно за 65 у.е;
• Чтобы поменять переднюю сферу, автомобилисту придется расстаться с 10-ю долларами;
• Заправка исправного, но потерявшего давление узла производится приблизительно за 20-30 долларов.

Причем это лишь расценки некоторых СТО на само выполнение работы. Если говорить о стоимости деталей, то это тоже удовольствие не из дешевых. Например, самое дешевое гидравлическое масло можно купить приблизительно за 10 у.е. за один литр, а при выполнении ремонта системы этого вещества требуется приличное количество. Масляный насос в зависимости от типа конструкции и модели авто будет стоить около 85 долларов.

Чаще всего в системе неисправность появляется в сферах, трубках высокого давления, насосах, клапанах и регуляторах. Стоимость сферы стартует с отметки в 135 долларов, и то если не покупать оригинальную деталь, а она в полтора раза дороже.

Часто большинство элементов подвески страдают от воздействия коррозии, так как они ничем не защищены от попадания грязи и влаги. Сами детали демонтируются без значительных усилий, но все усложняется коррозией и закипанием болтов и гаек. Из-за плохого доступа к некоторым крепежам стоимость демонтажа узла часто приравнивается к цене самого элемента.

Замена трубопровода – еще одна проблема, которая может свалиться на голову автовладельца. Поврежденную коррозией магистраль, подключенную к насосу, невозможно снять без демонтажа других элементов автомобиля, расположенных под днищем.  Этот трубопровод идет практически под всем автомобилем, и чтобы он не повредился о землю, его устанавливают максимально близко к днищу.

Так как крепежи остальных устройств и конструкций тоже ничем не защищены от влаги и грязи, их демонтаж тоже может быть затруднен. По этой причине на некоторых СТО автомобилистам приходится выкладывать порядком 300 долларов за замену простой трубки.

Некоторые компоненты системы вообще нецелесообразно менять на новые. Примером тому служат площадки, или модули, которые корректируют жесткость демпферных стоек. Обычно в этом случае элементы просто ремонтируются.

Прежде чем приобретать транспорт с подобной подвеской, необходимо еще учесть, что поломка одного элемента часто сопровождается выходом из строя сразу нескольких механизмов, поэтому автомобилисту придется дорого платить за ремонт и обслуживание такой системы. Особенно это касается покупки подержанного автомобиля. В таком транспорте обязательно будут выходить из строя одна деталь за другой. Также по сравнению с классической подвеской из-за большого количества деталей, работающих под большой нагрузкой, данную систему придется чаще подвергать плановому ТО.

Преимущества гидропневматической подвески

В теории использование газа в подвеске в качестве упора – идеальный вариант. Эта компоновка лишена постоянного внутреннего трения, газ не обладает «усталостью», как металл в пружинах или рессорах, а его инерционность минимальна. Однако это все в теории. Часто разработка, находящаяся на стадии чертежа, требует изменений при воплощении ее в реальность.

Самое первое препятствие, с которым сталкиваются инженеры, это потеря эффективности подвески при внедрении всех наработок, отображенных на бумаге. По этим причинам гидропневматический вариант подвески имеет как достоинства, так и недостатки.

Вначале рассмотрим плюсы такой подвески. К ним относится:

1. Максимальная плавность работы демпферов. В этом отношении долгое время модели, выпускаемые французской компанией Citroen (об истории этого автобренда читайте здесь), считались эталоном.
2. Водителю легче контролировать свой автомобиль на поворотах при езде на большой скорости.
3. Электроника способна адаптировать подвеску под стиль вождения.
4. Производитель гарантирует, что система способна отходить до 250 тысяч километров пробега (при условии, что покупается новый автомобиль, а не подержанный).
5. В некоторых моделях автопроизводитель предусмотрел ручную настройку положения кузова относительно дороги. Но даже автоматический режим отлично справляется со своей функцией.
6. Как в ручном, так и в автоматическом режиме система отлично справляется с адаптацией жесткости работы в зависимости от дорожной ситуации.
7. Совместима с большинством разновидностей многорычажки для задней оси, а также стоек типа Макферсон, используемых на передке авто.

Недостатки гидропневматической подвески

Несмотря на то, что гидропневматическая подвеска способна качественно изменять свои свойства, она имеет несколько существенных минусов, из-за чего большинство автомобилистов не рассматривают возможность приобретения транспорта с такой подвеской. К этим минусам относятся:

1. Чтобы реализовать максимальный эффект от работы, расписанной на чертежах, производителю приходится использовать особенные материалы, а также внедрять в производство своих моделей авто инновационные технологии.
2. Большое количество регуляторов, клапанов и других элементов, необходимых для качественной работы системы, являются в то же время потенциальными зонами возможной поломки.
3. При поломке ремонт сопряжен с демонтажем смежных компонентов автомобиля, что в некоторых случаях выполнить крайне сложно. Из-за этого нужно искать настоящего специалиста, способного качественно выполнить всю работу и не повредить машину.
4. Вся конструкция в сборе стоит дорого, а из-за большого количества компонентов она часто нуждается в обслуживании и ремонте. Особенно это касается машин, купленных на вторичном рынке (подробно о том, на что необходимо обратить внимание при покупке подержанного автомобиля, читайте в другом обзоре).
5. Из-за поломки такой подвески машину нельзя эксплуатировать, так как потеря давления автоматически приводит к исчезновению демпферных функций системы, чего нельзя сказать о классических пружинах и амортизаторах – они одновременно резко никогда не выходят из строя.
6. Часто система оказывается не настолько надежной, как убеждает автопроизводитель.

После того, как компания Ситроен стала все чаще сталкиваться с неисправностями своей разработки, было принято решение поменять данную подвеску на классический аналог для моделей бюджетного сегмента. Хотя бренд полностью не отказался от производства системы. Ее разные варианты можно увидеть на премиальных автомобилях других автобрендов.

В обычных серийных автомобилях данную разработку практически невозможно встретить. Чаще всего такой подвеской оснащаются премиальные и люксовые автомобили, например, Mercedes-Benz, Bentley и Rolls-Royce. На протяжении многих лет гидропневматическая подвеска устанавливается на люксовый внедорожник Lexus LX570.

Если говорить о Citroen С5, для котрого разрабатывалось последнее поколение Hydractive, то сейчас в этих автомобилях используется только пневматический аналог. Подробно о том, как устроена такая подвеска, а также как она работает, рассказывается в другой статье. Французский автопроизводитель принял такое решение с целью удешевить производство и продажу популярной модели.

Итак, гидропневматическая подвеска позволяет изменить высоту автомобиля, а также жесткость демпферных узлов. В качестве альтернативы некоторыми производителями для этих целей используются магнитные модификации подвесок. О них подробно рассказывается в другом обзоре.

В завершение предлагаем небольшое видео-сравнение некоторых эффективных разработок подвесок, в том числе и гидропневматического варианта:

⚫СПОСОБНА ВЫДЕРЖАТЬ ВСЕ! НЕОБЫЧНАЯ ПОДВЕСКА НА АВТОМОБИЛЕ.