دانستنیهای اتومبیل(2)-ترمزهای پیشرفتهABS
ترمزهای ضد قفل ( ََABS)
ترمزهای ضد قفل با جلوگیری کردن از سر خوردن چرخ ها در هنگام ترمز کردن،دو مزیت را بوجود می آورند:اول اینکه خودرو زود تر متوقف می شود و دوم اینکه می توان خودرو را هنگام ترمز کردن نیز هدایت کرد......
در ترمز های ضد قفل چهار بخش اصلی وجود دارد:
● حسگر های سرعت
●پمپ
●سوپاپ ها
●کنترل کننده
حسگرهای سرعت:
سیستم ترمز ضد قفل باید بداند چه موقع چرخ در حال قفل کردن است،حسگرهای سرعت که در هر چرخ یا در بعضی مواقع در دیفرانسیل قرار گرفته اند این اطلاعات را فراهم می کنند.
دنده هایی که دور تا دور چرخ دنده قرار گرفته اند به هنگام چرخش چرخ دنده یک ولتاژ AC را که فرکانس آن با سرعت چرخشی چرخ دنده متناسب است تولید می کنند این ولتاژ AC در ECU تجزیه و تحلیل و سرعت چرخ محاسبه می شود.
سوپاپ ها:
در هر لوله ی ترمز که به هر ترمز می رود یک سوپاپ وجود دارد که با کنترل کننده کنترل می شود،در بعضی از سیستم ها سوپاپ سه حالت دارد:
●در حالت اول سوپاپ باز است و فشار از سیلندر اصلی مستقیما به ترمز می رسد
●در حالت دوم سوپاپ لوله ی ترمز را می بندد و ترمز را از سیلندر اصلی جدا می کند،این حالت از افزایش بیش از حد فشار ترمز وقتی راننده روی پدال فشار می آورد،جلو گیری می کند
●در حالت سوم سوپاپ مقداری از فشار ترمز را کم می کند
پمپ:
چون سوپاپ می تواند فشار ترمز را کم کند باید به طریقی این فشار از دست رفته را جبران کرد واین کاری است که پمپ انجام می دهد.بعد از اینکه سوپاپ فشار را در یک ترمز کم کرد پمپ دو باره فشار ایجاد می کند
کنترل کننده:
کنترل کننده یک پردازنده است که با توجه به حسگرهای سرعت، سوپاپ ها را کنترل می کند.
واحد کنترل هیدرولیکی در مجموع اعمال زیر را انجام می دهد
- تنظیم ABS
- کنترل مداوم کلیه اجزای الکتریکی ABS
- کمک به تشخیص عیب در تعمیرگاه به هنگام سرویس
ترمز ضد قفل هنگام عمل کردن
انواع مختلف و الگوریتم های کنترل گوناگونی برای ترمز های ضد قفل وجود دارد.ما درباره ی طرز کار یکی از ساده ترین انواع آن توضیح می دهیم.
کنترل کننده همیشه حسگرهای سرعت را کنترل می کند و به دنبال کاهش سرعت غیر معمول در چرخ ها می گردد.دقیقا قبل از اینکه چرخی قفل کند کاهش سرعت شدیدی را تجربه می کند اگر این چرخ کنترل نشود بسیار زودتر از زمانی که خودرو برای متوقف شدن نیاز دارد قفل خواهد کرد.یک خودرو که با سرعت ٦۰مایل در ساعت حرکت می کند درشرایط ایده آل حدود ٥ ثانیه زمان لازم دارد تا بایستد اما یک چرخ در کمتر از یک ثانیه از چرخیدن می ایستد و قفل می کند.
کنترل کننده می داند که یک چنین کاهش سرعتی در چرخها غیرممکن است.بنابراین در چرخی که کاهش سرعت غیر معمول داشته فشار ترمز را کاهش می دهد تا زمانی که حسگر آن چرخ افزایش سرعت را ثبت کند آنگاه کنترل کننده دوباره فشار ترمز را افزایش می دهد تا اینکه حسگر ها کاهش سرعت را گزارش کنند.کنترل کننده این کار را بسیار سریع وقبل از آنکه تایر تغییر سرعت زیادی داشته باشد انجام می دهد نتیجه این است که حرکت چرخ ها با همان شدتی که از سرعت خودرو کم می شود کند می گردد و ترمز ها چرخ ها را نزدیکی نقطه ی قفل کردن نگه می دارند که این به سیستم بیشترین نیروی ترمز کردن را می دهد.
نحوه عملکرد ترمز ABS
لوله های هیدرولیکی که از پمپ زیر پا می آیند، به یک کارانداز هیدرولیکی متصل می شوند. لوله های دیگری از این کارانداز به ترمز هرچرخ کشیده می شوند. کارانداز را مدول کنترل سیستم ترمز ABS کنترل می کند. حسگرهای سرعت چرخ در هر چرخ بطور پیوسته سرعت چرخ را به مدول کنترل سیستم ترمز ABS اطلاع می دهند. این سیستم ترمز عمل نمی کند مگر اینکه کلید چراغ ترمز به مدول کنترل سیگنال بدهد که پدال ترمز فشرده شده است. وقتی مدول کنترل افت سریع سرعت چرخ را حس می کند، به کارانداز سیگنال می دهد که فشار روغن ترمز آن چرخ را تغییر دهد، در نتیجه چرخ قفل نمی شود. این عمل به صورت زیر اتفاق می افتد :
مدول کنترل سرعت چهار چرخ را بطور پیوسته مقایسه می کند. تا وقتی که هر چهار چرخ با سرعت تقریباً برابر می چرخند، مدول کنترل اقدامی نمی کند. وقتی که سرعت چرخش چرخی سریعتر از چرخهای دیگر کاهش می یابد، مدول کنترل به رله سیستم ترمز ABS سیگنال می دهد که واحد هیدرولیکی را فعال کند. یک یا دو سلنوئید در واحد هیدرولیکی شیرهای تنظیم جریان یا شیرهای سلنوئیدی لوله های ترمز را باز و بسته می کنند. با عمل کردن این شیرهای سلنوئیدی فشار هیدرولیکی پشت هر ترمز قطع یا وصل می شود.
وقتی ترمز ضد قفل در حال کار کردن است شما ضربات منظمی در پدال ترمز احساس می کنید که به خاطر باز و بسته شدن سریع سوپاپ ها است.بعضی از ترمزهای ضد قفل تا ۱٥بار در ثانیه این کار را انجام می دهند.
انواع ترمزهای ABS
ترمزهای ضد قفل طراحی های مختلفی دارند که به نوع ترمز به کار رفته بستگی دارد.ما به آنها بر اساس تعداد کانال ها(تعداد سوپاپ هایی که به طور جداگانه کنترل می شوند) و تعداد حسگر های سرعت اشاره می کنیم:
●ترمز ضد قفل با چهار کانال و چهار حسگر سرعت:این بهترین طراحی است که در آن برای هر چرخ حسگر و سوپاپ جداگانه ای وجود دارد با این روش کنترل گر هر چرخ را به طور مجزا بررسی می کند تا به هر چرخ بیشترین نیروی اصطکاک وارد شود.
●سه کانال و سه حسگر:این روش بیشتر در وانت ها و کامیون ها با چهار چرخ ضد قفل استفاده می شود و در آن برای هر چرخ جلو یک حسگر و یک سوپاپ وجود دارد اما برای دو چرخ عقب فقط یک حسگر و یک سوپاپ وجود دارد.حسگر سرعت چرخ های عقب روی محور عقب قرار دارد.
در این حالت برای هر چرخ جلو کنترل جداگانه وجود دارد بنابراین چرخ های جلو به بیشترین نیروی ترمزی می رسند. چرخ های عقب قبل از فعال شدن سیستم ضد قفل، قفل می کنند. با این سیستم ممکن است یکی از چرخهای عقب هنگام ترمز کردن قفل کند که نسبت به حالت چهار کاناله باعث کاهش کارایی ترمز می شود.
یک کانال و یک حسگر:این سیستم در وانت ها و کامیون ها با محور عقب ضد قفل وجود دارد که یک سوپاپ برای کنترل هر دو چرخ عقب و یک حسگر سرعت واقع در محور عقب دارد
این سیستم مشابه قسمت عقب سه کاناله عمل می کند دو چرخ عقب با هم کنترل می شوند و قبل از فعال شدن سیستم ضد قفل هر دو قفل می کنند.در این روش هم ممکن است یکی از چرخ های عقب هنگام ترمز کردن قفل کند که باز هم باعث کاهش کارایی ترمز می شود.
این سیستم به سادگی قابل تشخیص است.معمولا یک لوله ی ترمز وجود دارد که با یک اتصالT شکل به دو چرخ عقب وصل می شود.شما می توانید حسگر های سرعت را با مشاهده ی اتصالات الکتریکی نزدیک دیفرانسیل در محورعقب پیدا کنید.
ESP ترمز نیست
برنامه پایداری الکترونیکی یا همان سیستم آنتی رولینگ است.
سیستم ای اس پی حاصل تلفیق سیستم ترمز ای بی دی ... سیستم ا بی اس و سیستم تراکشن کنترلاست که بوسیله نرم افزاری و در صورت داشتن سخت افزار لازم برای سه سیستم بالا به همراه تعدادی سنسور اضافه برای زاویه فرمان و شتاب های طولی و عرضی وارده به خودرو سیستم پایداری الکترونیکی یا همان ای اس پی بوش ( بعضی از شرکتها نامهای تجاری دیگه مثل مثلا" DSP برای بی ام دبلیو ) رو بوجود آورد.
کار ای اس پی چیست؟
ای اس پی با اندازه گیری مداوم این پارامترها وضعیت حرکتی خودرو رو بررسی میکند:
1-سرعت گردش هر چرخ و سرعت حرکت خودرو
2-وضعیت قرار گیری فرمان و همینطور محاسبه سرعت گرداندن فرمان
3-میزان شتاب وارده طولی و شعاعی به خودرو
4-وضعیت موتور از نظر گشتاور تولیدی
5-در بعضی از گونه ها تعدادی سنسور برای بررسی وضعیت مسیر حرکت از نظر خیس یا خشک بودن و همینطور میزان لغزندگی مسیر حرکت هم وجود دارد
بعد از بررسی پارمترها فوق ای اس پی یک نقشه کلی از نظر چگونگی حرکت خودرو و وضعیت چرخها تنظیم میکند و با مقایسه این مقادیر با مقادیر ایده آل مورد نیاز خودرو تصمیم به دخالت در امر رانندگی میگیرد.به این ترتیب که با توجه به سرعت حرکت خودرو و شتاب وارده به خودرو از جهات مختلف و همینطور چگونگی کارکرد راننده با فرمان نتیجه گیری میکند که شرایط حرکت خودرو عادی یا با اندر استیر ( انحراف قسمت جلوی خودرو ) و یا اور استیره ( انحراف قسمت عقب خودرو ).در صورت اندر یا اور استیر بودن با استفاده تکی یا توام از ترمز چرخها و گاها" گشتاور موتور شروع به اصلاح وضعیت حرکت خودرو میکند.
FULL-contact disc brake
این طرح شبیه ترمزهای دیسکی است، با این تفاوت که در ترمزهای دیسکی هنگام ترمزگیری تنها حدود 15 درصد سطح دیسک گردان با لنتها در تماس می باشند، اما با تغییر در طراحی آنها و ساخت این نمونه که به عنوان ترمز دیسکی تمام درگیر نامیده می شود، تقریباً 75 درصد سطح دیسک گردان در یک لحظه با لنتها می توانند در تماس باشند.
در استفاده از دیسکها و لنتهای معمول، دیسک گردان بین لنتها درگیر می شود. اما در این نمونه (Full-contact) همانطور که درشکل مشاهده می شود، یک سطح عنکبوت مانند، دیسک ترمز را در برمی گیرد که شش لنت ترمز نیز درون این سطح و روی دیسک قرار می گیرد. سیستم عملگر نیز بصورت هیدرولیکی برروی لنت مدوری که پشت دیسک قرار دارد عمل می کند.
برای اطمینان از انتقال حرارت ترمز و خنک نگه داشتن آن، سیستم بوسیله پره های خنک کننده ای که به لنتهای بیرونی متصل است، پوشیده شده است. لنتهای درونی درون یک قالبی از جنس مواد کامپوزیت قرار گرفته اند. برای اطمینان از عملکرد بهینه ترمز تحت شرایط گوناگون از انواع مختلفی از مواد بعنوان لنت استفاده می شود.
مزایای اینگونه ترمزها که نسبت به گونه های قبلی آن قابل ملاحظه است، عبارتند از : خنک کاری بهتر، توان ترمز گیری بیشتر و کاهش سروصدا و ارتعاشات.
Automatic brake differential (ABD)
این سیستم که با نام TCS نیز شناخته می شود برای گذر از محلهای لغزنده بکار می رود ، حالتی را فرض کنید که یک یا چند چرخ خودرو در محلی لغزنده یا گل آلود گیر کنند ، چرخهای مورد نظر به صورت درجا می چرخند و خودرو بدون حرکت در جایش باقی می ماند ، حتی در صورت گل آلود بودن سطح ، چرخ بیشتر و بیشتر به داخل گل و لای فرو می رود ، اما با کمک سیستم ABD این اتفاق نخواهد افتاد چرا که این سیستم با تشخیص هرزگردی چرخ و با کمک سیستم ABS چرخ یا چرخهای مورد نظر را با گرفتن و رها کردن ترمز از حالت هرزگردی خارج ، و با انتقال نیرو به چرخ یا چرخهای درگیر با سطح غیر لغزنده ، خودرو را از آن محیط بیرون می آورد.
Electronic brakeforce distribution (EBD)
این سیستم مکملی است برای سیستم ABS ، که با تقسیم نیروی ترمز به میزان لازم برای اکسل های جلو و عقب ، ماکزیمم تاثیر سیستم ترمز رابرآورده می سازد ، در نتیجه پایداری خودرو ؛ با هر باری و تحت هر نوع شرایط جاده ای حفظ می گردد ، این سیستم همچنین با تقسیم نیروی ترمز بین چرخهای عقب از چرخش خودرو هنگام ترمز کردن در سر پیچ ها نیز جلوگیری می کند
ترمز ESC
یک سیستم برای کنترل مستقیم گشتاور چرخشی جهت بهبود در پایداری و کنترل پذیری خودرو است. در ESCکنترل گشتاور چرخشی به عنوان راهی برای کنترل دینامیک جانبی در جریان یک مانور شدید در نظر گرفته می شود. برای دستیابی به این هدف یک استراتژی کنترلی برای گشتاور چرخشی بر مبنای فیدبک از متغییرهای حالت سیستم و یک مجموعه عملگر لازم است.
ایجاد گشتاور چرخشی در ESC به دو طریق میسر است
روش متداول ایجاد گشتاور چرخشی ترمزگیری مستقل چرخها و استفاده از اختلاف نیروی ترمزی طرفین چپ و راست خودرو است. این روش به عنوان ترمزگیری اختلافی شناخته شده است و بر مبنای تکنولوژی ترمزABS با منطق کنترلی پیچیده تر استوار است. علیرغم موتورهای احتراق داخلی مرسوم در نمونه های مدرن موتورهای الکتریکی EVS کنترل نیروی رانش موتور می تواند به عنوان ابزاری برای ایجاد گشتاور چرخشی استفاده شود. زنجیره توان در این موتورها شامل دو یا چهار موتور الکتریکی است که با هر کدام از چرخها یکپارچه شده و می تواند مستقلا کنترل شوند. در این ترکیب بندی نیروی رانش هر چرخ بوسیله کنترل جریان موتور الکتریکی قابل کنترل است
استفاده از ESC خصوصا در خودروهای الکتریکی بسیار حائز اهمیت است. در حقیقت با نصب جعبه های سنگین باطریها در این خودروها موقعیت مرکز ثقل خودرو به طور ناخواسته جابجا می شود این موضوع خودرو را بیش فرمان می کند. این به معنی نیاز جدی این خودروها به سیستمهای پایدارکننده اضافی چون ESC است. این در حالی است که در خودروهای احتراق داخلی متداول کم فرمانی ذاتی خودروها پایداری قابل ملاحظه ای را حتی در مانورهای شدید بوجود آورده است.علیرغم نحوه ایجاد گشتاور پیچشی استراتژی کنترلی حاکم بر آن جنبه اصلی طراحی یک سیستم ESC است. این استراتژی علاوه بر تولید گشتاور پیچشی مورد نیاز باید توزیع بهینه نیروی طولی در چرخها را برای دستیابی به بهترین شرایط از جهت پایداری بدست دهد. این موضوع خودرو را از اثرات نامطلوب بیش فرمانی و کم فرمانی می رهاند.
وضعیت ایمنی با استفاده از ESC اگرچه سیستمهای غیر فعال مانند کمربند ایمنی خسارات ناشی از تصادف از جلو را کاهش داده است. امروزه بخش بزرگی از خسارات به دلیل انحراف از مسیر و تصادفات جانبی بوجود می آیند. و این حوزه ای است که ESC نقش اساسی خود را ایفا می کند. در سال 2003 تحقیق جامعی در دانشگاه Iowa انجام شد با این پرسش اولیه که" آیا وجود ESC به راننده برای کنترل خودرو در شرایط بحرانی کمک می کند؟" بر اساس تمام تحلیلهای انجام شده با وجودESC شرایطی که راننده کنترل خود را از دست می دهد 24.5 درصد نسبت به حالت بدون ESC کاهش داشته است. برای یک تست مشخص راننده هایی که توانسته اند با وجود ESC کنترل خودرو را حفظ کنند 34% بیشتر از حالتی بود که سعی می کردند، خودرو بدونESC را کنترل کنند.
این تحقیق تاثیر شاخص و قابل توجه ESC را در حفظ ایمنی خودرو نشان می دهد. VW در تحلیل تصادفات محصولات خود نشان داده است که با وجود 80% ESC از میزان تصادفات ناشی از لغزش کاسته می شود . VW نتیجه گرفته است که تاثیر استفاده از ESC در کاهش خسارات ناشی از تصادفات حتی از کیسه هوا هم بیشتر است .
بر مبنای تحلیل آماری تصادفات جاده ای ، تویوتا برآورد کرده است که ESC توانسته است تا 50% تصادفات خودرو منفرد را کاهش دهد. نتایج همه این مطالعات تصویری پایا از ESC به عنوان یک سیستم موثر بر ایمنی ارائه می دهد. خصوصا پتانسیل بیشتر این سیستمها وقتی آشکار می شود که از آنها در خودروها با مرکز ثقل بالا - مثل خودروهای SUV و کامیونتها- استفاده شود.
اما در هر حال باید گفت که ESC نمی تواند از همه تصادفات جلوگیری کند یا برای همه خطاهای راننده تنظیم گردد. برای داشتن ترافیک جاده ای ایمن هنوز هم تمرینات رانندگی و برآورد درست راننده از وضعیت حرکت نقشی اساسی را بازی می کند. با کنترل سرعت و وضعیت رانندگی ، از چرخش و انحراف خودرو در پیچها جلوگیری میکند و بوسیله دکمه ECS/Sport بر روی داشبورد نیز قابل کنترل می باشد.
ترمز الکتریکی
این نمونه از پیشرفته ترین نمونه ها در نوع خود است که معمولاً در خودروهای مسابقه ای فرمول یک استفاده می شود. از لحاظ ساختمانی شبیه عملگر هیدرولیکی دو مرحله ای است با این تفاوت که بجای مدار فرمان هیدرولیکی، یک مدار فرمان الکترونیکی جایگزین شده است. بدین صورت که پدال ترمز به یک رئوستای فوق العاده حساس متصل شده است و هرچه پدال بیشتر فشرده شود، سیگنال بزرگتری به مدول کنترل فرستاده می شود. (شکل4-15) اما مدار هیدرولیکی دوم شبیه حالت قبل است. از مزایای این سیستم این است که می توان محل پدال را بدون محدودیت هرجای دلخواهی در نظر گرفت.
گروه مکانیک خودرو
منبع:www.gerdavari.com
فرهنگی دلسوز