آشنایی با انواع سیستم پایداری خودرو

فناوري هاي ايمني وظيفه نجات جان سرنشينان خودرو را برعهده دارند. سيستم هاي ايجاد شده با استفاده از سنسورهاي فوق پيشرفته روي عملكرد ترمز و فرمان اثر مي گذارند و به عنوان دستيار راننده در شرايط بحراني به كنترل بهتر خودرو كمك مي كنند. براي درك بهتر موضوع مي توان وضعيت خودرويي را درنظر گرفت كه در مسير مستقيم در جاده يخ زده ليز مي خورد و از مسير اصلي خارج شده و به راست و چپ مي چرخد. سنسورها اين حركت غيرعادي را تشخيص مي دهند و با تأثير روي عملكرد اجزاي كنترلي خودرو به راننده در پايدار نگه داشتن شرايط حركت كمك مي كنند.

سیستم کنترل پایداری چیست؟

در بعضی از جاده ها یا خیابان های پر پیچ و خم به هردلیلی مانند خیس شدن سطح خیابان یا سرعت بالا، ممکن است کنترل ماشین از دست راننده برای چند ثانیه ای خارج شود. در بعضی از موارد این ناپایداری خیلی شدت ندارد و دوباره به حالت عادی بر می گردد اما در خیلی از دفعات شدت ناپایداری زیاد شده و می تواند بسیار خطرساز باشد.

به همین منظور مهندسان شرکت های خودرو سازی بزرگ برای رفع این خطر سیستمی را طراحی کردند به نام سیستم ESP. این سیستم در مواقعی که کنترل خودرو از دست راننده خارج می شود با به دست گرفتن کنترل فرمان خودرو یا حتی کاهش قدرت انتقالی از پیشرانه به چرخ ها از خطرات و تصادفات احتمالی جلوگیری می کند. سیستم ESP نخست بر روی خودرو های سری ۷ بی ام و و کلاس S بنز طراحی و ساخته شد. سیستم کنترل پایداری نخست توسط شرکت بوش طراحی و راه اندازی گردید.

شرکت های خودرو سازی مختلف برای این سیستم نام های جداگانه ای انتخاب می کنند مثلا فورد نام Advance Trac را برای این سیستم برگزیده است. اما جدا از این نامگذاری های مختلف، شکل کلی عملکردی این سیستم یکسان است و از سنسورهای بسیار پیشرفته ای برخوردارند. زمانی که سرعت خودرو از حدی بالاتر برود به اصطلاح ماشین دچار کم فرمانی می شود. این پدیده کم فرمانی زمانی رخ می دهد که خودرو تمایل به حرکت مستقیم بیشتری نسبت به دور زدن دارد. بیش فرمانی هم درست در تضاد کم فرمانیست و در این حالت خودرو بیشتر تمایل به دورزدن دارد تا حرکت مستقیم و رو به جلو.

نحوه عملکرد سیستم ESC چگونه است؟

سیستم ESC برای انجام ماموریت محوله به تعداد زیادی سنسور و امکانات جانبی مجهز شده است و دستور نهایی را از کامپیوتر مرکزی خودرو دریافت می کند.اما قلب این سیستم دقیقا در مرکز خودرو و جایی که سنسور حرکت چرخشی حول محور قائم (Yaw) قرار دارد. این سنسور در حقیقت تشخیص می دهد که آیا محور در مسیر درست قرار دارد یا در حال چرخش دور محور قائم یا همان محور Z است. البته این سیستم بدون سنسور تشخیص زاویه فرمان عملا کارایی خود را برای تشخیص انحراف خودرو تا حدودی از دست خواهد داد چرا که مجموع سیگنال های ارسالی از این دور سنسور به همراه سیگنال سنسور سرعت دورانی چرخها به رایانه مرکزی خودرو ارسال می گردد و رایانه به محض تشخیص انحراف ،سیستم ESC را وارد مدار می کند.

سیستم کنترل پایداری برای برگرداندن خودرو به شرایط نرمال کنترل ترمز تک تک چرخها را بصورت مجزا به همراه کنترل دریچه گاز را در دست می گیرد تا با کنترل این موارد خودرو را در مسیر درست قرار دهد. بعبارتی این سیستم دریچه گاز را محدود می کند تا سرعت خودرو افزایش نیابد و سپس با اعمال ترمز به یک یا چندین چرخ باعث می گردد که خودرو در حالت نرمال قرار بگیرد. برای درک بهتر این موضع به فرمان پذیری تانک ها دقت کنید. یک تانک برای اینکه بتواند دور بزند ، راننده زنجیر یک سمت را قفل می کند در حالی که زنجیر و چرخهای یک طرف در حال حرکت است از همین رو تانک حول محور خود می چرخد. سیستم ESC هم با اعمال ترمز به تک تک چرخها باعث می گردد که سرعت برخی کاهش و برخی افزایش یابد تا خودرو حول محور قائم با توجه به میزان انحراف بچرخد و در مسیر صحیح قرار بگیرد.

بخش های سیستم کنترل پایداری

سیستم پایداری از بخشهای زیر تشکیل شده است:

• واحد هیدرولیک
• سنسورهای سرعت چرخ
• سنسور زاویه فرمان
• سنسور شتاب جانبی
• واحد کنترل موتور

مزایای ESP

مهم ترین مزیتی که می توان از این سیستم عنوان کرد کاهش چشم گیر تصادفات می باشد. هر راننده ای ممکن است در شرایط لغزنده مجبور به رانندگی باشد، خواه آب و هوا بارانی باشد یا برفی و یخبندان. سیستم ESP کمک شایانی به حفظ کنترل خودرو در شرایط بد آب و هوایی می کند. سیستم ESP بر طبق اظهارات موسسه ایمنی بزرگراه ها (IIHS) می تواند از ۹۰۰۰ هزار تصادفات مرگبار در سال جلوگیری به عمل آورد.همچنین سازمان امنیت ترافیک ملی (NHTSA) اعلام کرده که توانسته ۲۶ درصد تصادفات در خودروهای معمولی و نزدیک به ۴۸ درصد تصادفات مربوط به خودروهای شاسی بلند را کاهش دهد.

انواع سیستم پایداری خودرو

سیستم های پایداری خودرو به مجموعه ای از تجهیزات الکترونیکی و مکانیکی اطلاق می شود که وظیفه ی آنها حفظ پایداری خودرو می باشد ( هنگام رانندگی مخصوصا در پیچ ها و هنگام ترمز گرفتن ، شتاب گرفتن و روی سطوح لغزنده). سیستم های پایداری خودرو روز به روز در حال گسترش است و با پیشرفت تکنولوژی ، کمیت و کیفیت این سیستم ها افزایش می یابد. در ادامه با ما همراه باشید تا با انواع سیستمها پایداری خودرو از جمله ABS , EBD, ESP , EBA , CBC , HAC , DAC , TCS آشنا شوید.

۱- ABS مخفف Anti-lock braking systems (سیستم ترمز ضد قفل)

خودروهایی که فاقد ترمز ای بی اس می باشند وقتی راننده پای خود را بطور ناگهانی روی پدال ترمز فشار دهد در صورتی که جاده لغزنده باشد چرخ های خودرو قفل شده و راننده کنترل خودرو را از دست خواهد داد.هدف از طراحی ترمز ABS این بوده که هنگام ترمزگیری کنترل خودرو حفظ شود ، با این سیستم ترمزگیری دیگر لازم نیست که پدال ترمز را چندین بار فشار دهند و رها کنند چرا که سیستم به طور خودکار این کار را انجام می دهد.

سیستم ترمز ABS را تقریبا می توان اولین سیستم پایداری خودرو دانست که سال ۱۹۷۸ در خودرو بنز مورد استفاده قرار گرفت .شکل زیر دو خودرویی را نشان می دهد که یکی مجهز به ترمز ABS و دیگری فاقد این سیستم می باشد. همانطور که مشاهده می کنید در این جاده ی لغزنده خودروی سمت راست که مجهز به ترمز ABS می باشد به راحتی خود را کنترل کرده و می تواند بدون برخورد به موانع از کنار آنها عبور کند و خودرو سمت چپ که مجهز به ABS نمی باشد با قفل شدن چرخهایش به موانع برخورد می کند چرا که راننده هنگامی که چرخ های خودرو قفل شد ، نمی تواندکنترل چندانی بر خودرو داشته باشد.

۲- EBD به انگلیسی Electronic brakeforce distribution (سیستم ترمز با قابلیت تقسیم الکترونیکی نیروی ترمز بین چرخ ها بر حسب وزن اعمال شده بر روی هر چرخ)

سیستم ترمز EBD ، در واقع نوعی کمک ترمز محسوب می شود که وظیفه آن توزیع الکترونیکی نیروی ترمز بین چرخ ها می باشد و مخفف عبارت Electronic Brake force Distribution می باشد ، سیستم ای بی دی را می توان تقسیم کننده الکترونیکی نیروی ترمز نامید که به تناسب وزن وارد شده بر هر چرخ ، نیروی ترمز را بین چرخ های جلو ، عقب ، چپ و راست تقسیم می کند. در خودروی دارای سیستم EBD ، این سیستم بر حسب وزن وارد بر هر چرخ نیروی ترمز وارد بر آن چرخ را تغییر می دهد و در این صورت ، ترمزگیری به بهترین نحوه انجام می شود ، بنابراین در سیستم ترمز EBD ، اگر بار یا مسافر به خودرو اضافه شود ، نیروی ترمز وارد بر هر چرخ تغییر می کند.

۳- ESP مخفف Electronic Stability Program (سیستم کنترل پایداری خودرو با استفاده از ترمز چرخ ها)

سیستم ESP کنترل ترمز هر چهار چرخ را دارا می باشد و از این ویژگی برای کنترل خودرو سر پیچ ها استفاده می کند ، ای اس پی با در اختیار داشتن ترمز هر چهار چرخ خودرو (به صورت جداگانه) می تواند با اعمال ترمز به هر چرخ ، خودرو را حول آن چرخ دوران دهد ، یعنی مثلا اگر خودرویی با سرعت ۸۰ کیلومتر بر ساعت در حال حرکت باشد ، سیستم ESP با اعمال کمترین نیروی ترمز به هریک از چرخ ها می تواند باعث دوران کل خودرو حول آن چرخ بشود. این سیستم با استفاده از همین اختیارات قادر است تا جلوی انحراف خودرو را بگیرد و مانع از منحرف شدن خودرو بشود ، منحرف شدن خودرو معمولا در اثر بیش فرمانی و کم فرمانی در سر پیچ ها ایجاد می شود.

۴- EBA مخفف emergency brake assist (سیستم ترمز هوشمند)

سیستم ترمز کمکی EBA یا BAS یک سیستم جبرانی در سیستم ترمز خودرو و در واقع سیستمی برای اصلاح طریقه ترمز کردن راننده در هنگام مواجهه با خطر و اقدام به ترمزگیری شدید جهت استفاده از حداکثر نیروی ترمز است.بسیاری از رانندگان هنگام مواجهه با خطر و اقدام به ترمزگیری سریع ( مثلا هنگام دیدن یک عابر به صورت ناگهانی وسط خیابان ) از تمام نیروی ترمز استفاده نمی کنند و در واقع پدال ترمز را با حداکثر نیرو فشار نمی دهند. (این مشکل به پیش ذهنی رانندگان از سیستمهای ترمز قدیمی و بدون ABS می گردد چون در سیستمهای قدیمی، رانندگان جهت جلوگیری از قفل شدن چرخها ترمز را با تمام نیرو فشار نمیدادند در حالیکه خودروهای مجهز ABS از این نظر مشکلی ندارند و هنگام مواجهه با خطر ،شما باید پدال ترمز را با حداکثر نیرو فشار بدهید تا بتوانید از تمام قدرت ترمز استفاده کنید چرا که ABSجلوی قفل شدن چرخ ها را می گیرد.)

۵- CBC مخفف Cornering Brake Control (سیستم ترمز با قابلیت تقسیم الکترونیکی نیروی ترمز بین چرخ ها بر حسب سرعت هر چرخ)

وظیفه سیستم CBC ، کنترل نیروی ترمز بین چرخ های خودرو با توجه به سرعت هر چرخ می باشد. این سیستم برای حفظ پایداری خودرو در حین ترمز کردن در پیچ ها ساخته شده است ، بدون سیستم سی بی سی ، ترمزگرفتن شدید در پیچ ها خطرناک خواهد بود و می تواند باعث انحراف خودرو بشود.

۶- HAC به انگلیسی Hill-Assist Control (سیستم کنترل پایداری خودرو در سربالایی)

سیستم HAC که جهت حفظ پایداری خودرو در سربالایی استفاده می شود ، به خودرو کمک می کند تا هنگام شروع حرکت در سر بالایی ها بدون این که به ذره ای عقب برود، کاملا به سمت جلو حرکت کند. حرکت دادن یک خودرو در سطح شیبدار گاهی اوقات کار مشکلی می باشد زیرا در شروع حرکت (بر خلاف جهت شیب) خودرو کمی به سمت شیب حرکت می کند.

عملکرد سیستم HAC به این صورت است که هنگامی که خودرو در شیب تند قرار دارد و راننده پای خود را از روی پدال ترمز بر می دارد تا گاز بدهد ، خودرو همچنان ترمز را در حالت فعال نگه می دارد (یعنی اگر چه راننده پای خود را از روی ترمز برداشته ولی خودرو همچنان ترمز می کند و ثابت می ماند) تا جایی که قدرت مورد نیاز برای به حرکت در آوردن خودرو تامین شود آنگاه سیستم هاک با غیر فعال کردن ترمز اجازه ی حرکت به خودرو را می دهد.

تمام این مراحل توسط کامپیوتر خودرو (ECU) کنترل می شود و ECU از سنسور هایی در قسمت های مختلف خودرو استفاده می کند شیب را تشخیص می دهد (سنسور شیب یا شیب سنج) سنسور دیگر میزان گردش چرخ به عقب و سنسور دیگری مقدار قدرت تولید شده توسط موتور خودرو (به علت گاز دادن راننده قدرت موتور هر لحظه بیشتر می شود) و سنسور های دیگری وضعیت دقیق خودرو را اندازه می گیرند و اطلاعات به دست آمده را به ECU ارسال می کنند. سپس ECU به ترمز، گیر بکس و قسمت های دیگر خودرو دستور لازم را می دهد تا سیستم HAC به طور بهینه عمل کند و اهداف خواسته شده را بر آورده سازد.

۷- DAC به انگلیسی Downhill-Assist Control (سیستم کنترل پایداری خودرو در سرپایینی)

سیستم DAC سیستم حفظ پایداری خودرو در سرازیری می باشد و در حفظ پایداری خودرو در سر پایینی های تند به راننده کمک می کند ، سیستم داک را می توان یک سیستم کمکی ، در پایین رفتن از سراشیبی های تند نیز نامید ، سیستم داک معمولا در خودرو های شاسی بلند استفاده می شود.

عملکرد سیستم داک به این صورت است که هنگامی که شما در سراشیبی تند قرار می گیرید باید سرعت خودروی خود را به اندازه ی مشخصی برسانید (که این سرعت در خودرو ها متفاوت است و باید به کاتالوگ خودرو مراجعه شود) سپس با فشردن دکمه DAC ، سیستم DAC روشن می شود ، از این پس کنترل پدال گاز خودرو از دست شما خارج می شود و خودرو ، خودش سرعتش را توسط گیربکس و ترمز ها کنترل می کند و اجازه ی قفل شدن چرخ ها و منحرف شدن از مسیر را (توسط سایر سیستم های پایداری مانند ABS , EBD , ESP ) نمی دهد.

۸- TCS به انگلیسی traction control system (سیستم کنترل هرزگردی چرخ های خودرو)

سیستم TCS یا ASR روی سیستم ABS نصب میشود و از ایجاد لغزش تایر ، در هنگام شتاب گیری جلوگیری میکند. هرز گشتن چرخهای محرک ، در هنگام حرکت بر روی سطوح یخ زده از مشکلاتی است که بیشتر رانندگان آنرا تجربه کرده اند،در شکل زیر ، هرزگردی چرخ های جلوی خودرو که بر روی یخ قرار گرفته را می بینید.

سامانه کنترل کننده هرزگردی در خودرو های مدرن امروزی بوسیله کاهش نیروی موتور و تقسیم نیروی ترمز( مجهز به ABS ) به وسیله سنسور های سرعت که بر روی چرخها نصب شده ، اتومبیل را مهار می کند.
برای درک بهتر کاربرد سیستم TCS ، در نظر بگیرید که پیش روی شما یک خیابان با شیبی ملایم قرار دارد و سطح این خیابان کاملا پوشیده از یخ یکدست و صاف می باشد. خاطر جمع باشید که امکان عبور از این خیابان با هیچ ترفندی به جز TCS میسرنیست.

نکته مهم این که شرکت های خودروسازی ممکن است همین تکنولوژی ها را با نام دیگری به کار بگیرند در حالیکه سیستم همان سیستم است و هیچ تفاوتی ندارد برای مثال سیستم TCS با نام ASR نیز در برخی شرکت های خودروسازی به کار گرفته می شود.

آشنایی با کاتالیست خودرو و نحوه عملکرد آن