سیستمهای کنترل ایمنی فعال
ABS/TCS/EBD/ESP
سیستم های ایمنی فعال به سیستم های می گویند که از وقوع حوادث جلوگیری می کنند مانند:
ABS/TCS/EBD/ESP
سیستم های ایمنی غیر فعال به سیستم های می گویند که بعد از حوادث سعی می کنند تا کمترین جراحات به سرنشینان وارد شود مانند :کمربند ایمنی و کیسه هوا
سیستم های ایمنی فعال
سیستمهای مرتبط با ایمنی فعال از وقوع شرایط بحرانی و خطرناک جلوگیری کرده و ایمنی سرنشینان را فراهم می کنند. ایمنی فعال تحت تاثیر مستقیم سیستم سه گانه راننده- خودرو- محیط قرار دارد.
برای جلوگیری از تصادفات باید از فناوری هایی استفاده کرد که اشتباهات راننده را پوشش دهد و تاثیرات تغییرات محیط را در ناپایداری خودرو کاهش دهد تاثیر به کارگیری سیستم های ایمنی فعال در بالا بردن امنیت رانندگی یک اتومبیل چنان بالا می باشد که در هنگام لزوم ، این سیستم ها نه تنها کنترل آسان تر بلکه امنیت بیشتر را به راننده و سرنشینان اتومبیل ارزانی می دارند. آخرین پژوهش ها در زمینه امنیت رانندگی نشان داده است که شمار مرگ و میر سرنشینانی که اتومبیل های آنان از سیستم های ایمنی فعال بهره مند بوده نسبت به خودرو های فاقد این سیستم ها ، در جاده های خشک 20 درصد و در جاده های برفی و یخ گرفته تا 40 درصد کاهش داشته است .
اجزای سیستم ترمز فعال
سیستم های ایمنی ترمز فعال می توان سیستم های ترمز ضد قفل ABS و سیستم کنترل رانش TCSیاASRسیستم کنترل پایداریESP و توزیع الکترونیکی نیروی ترمزی EBD اشاره کرد.
قطعات و اجزای اجزای سیستم ترمز فعال است تجهیزات ABS است به همین خاطر کامپیوتر مرکزیECU می تواند برای سیستم های ABS و ESP و EBDوTCS برنامه ریزی شود و مجموعه بصورت یک واحد ایمنی و کنترل قدرت در خودرو انجام وظیفه کند.
سیستم های کنترلی
سیستم های کنترلی از سه زیر سیستم ساخته شده اند که عبارت از:
برآورد کننده ثبات خودرو: نیروهای نرمال(نیروی فرمان تایر) وگشتاور ترمز براساس اطلاعات ارسالی از چهار سنسور چرخ محاسبه می شوند. ضریب اصطکاک جاده را با استفاده از دینامیک چرخ ها و براساس این پارامترها می توان بدست آورد.
کنترل گروضعیت خودرو : چگونگی دستیابی به اهداف کنترلی و طرح کنترلی به منظور دستیابی به کنترل چرخ ها پرداخته می شود.
کنترل عملگر خودرو: برنامه های کنترل ترمز چرخ های جلو در ABS و چرخ های محرک در TCS ارائه می شود .
ABS
بخش اول
مقدمه
سیستم ترمز با ایجاد شتاب منفی به منظور کنترل ،کاهش یا توقف خودرو به کار می رود.
این سیستم نیرویی در جهت خلاف حرکت خودرو تولید کرده که این نیرو در یک مسافت(راه ترمز)به عنوان نیروی ترمزی تعریف می گردد که می تواند انرژی جنبشی خودرو را کاهش دهد که به صورت رابطه زیر بیان می گردد.
1/2mv2= f×s
به دلیل وجود قطعات اصطکاکی در سیستم ترمز انرژی گرمایی بالای تولید می گردد برای این که به قطعات و سیال استفاده شده در سیستم صدمه ی وارد نگردد باید این سیستم مقاوم در برابر حرارت باشد .
ضریب چسبندگی
یکی از عوامل موثر در توان ترمزی ضریب چسبندگی تایر و سطح جاده است.
عوامل موثر در ضریب چسبندگی تایر با سطح جاده:
1- آج تایر 2- نوع جاده 3- شرایط جاده
اگر نیروی ترمزی از اصطکاک میان تایر و جاده بیشتر گردد چرخ ها دچار لغزش می گردند.لغزش موجب لاستیکی سایی ، افزایش راه ترمز و عدم کنترل خودرو می گردد.
اصطکاک
در عملیات ترمز گیری به منظور کاهش سرعت یا توقف خودرو از
اصطکاک بین لنت ها و دیسک چرخ
و هم چنین
اصطکاک بین تایر و سطح جاده
استفاده می شود.
اصطکاک میان تایر و سطح جاده بر دو نوع است .
اصطکاک غلتشی – اصطکاک لغزشی
اصطکاک غلتشی
اگر جسمی بر روی سطحی بغلتد میان آن جسم و آن سطح اصطکاک غلتشی حاکم است.
مانند غلت خوردن بشکه روی زمین
اصطکاک لغزشی
اگر جسمی بر روی سطحی لیز و سر بخورد میان آن جسم و آن سطح اصطکاک لغزشی حاکم است .
(مانند سر خوردن سورتمه بر روی برف)
لغزش در چرخ ها
لنت ها به واسطه نیروی ترمزی دیسک های چرخ را از حرکت باز می دارند حال اگر مقدار نیروی ترمزی به اندازه ای باشد که چرخ ها کاملا بایستند چرخ ها بر روی سطح جاده لیز می خورد و میان چرخ و سطح جاده اصطکاک لغزشی حاکم می گردد .در این حالت راه ترمز افزایش می یابد.
اگر لغزش در چرخ های جلو باشد کنترل فرمان از دست رفته و حداقل40 درصد از نیروی ترمزی کاهش می یابد.
اگر لغزش در چرخ های عقب باشد خودرو روی جاده لیز می خورد و دور خود می پیچد.
نرخ لغزش
برای این که چرخ ها دچار لغزش نگردند باید:
نیروی ترمزی < اصطکاک میان تایر با سطح جاده
به اختلاف بین سرعت چرخ و سرعت خودرو نرخ لغزش می گویند که توسط رابطه زیر بیان می گردد:
100×سرعت خودرو/ سرعت خودرو – سرعت چرخ = نرخ لغزش
حداکثر کارایی سیستم ترمز هنگامی است که نرخ لغزش بین 10 تا 30 درصد باشد اگر نرخ لغزش از 30 درصد فراتر رود کارائی سیستم ترمز کاهش می یابد.
ضریب اصطکاک
هرچه چسبندگی(اصطکاک) تایر با سطح جاده بیشتر باشد چرخ ها دیرتر دچار لغزش می گردند . این چسبندگی که با ضریب اصطکاکµ بیان می گرد بستگی به نوع و شرایط جاده دارد .
این ضریب در جاده های خاکی ، یخ زده ، برفی و بارانی نسبت به جاده های آسفالته و خشک کمتر است.
برای کنترل نیروی ترمزی به منظور جلو گیری از لغزش چرخ ها از سیستم ترمز ضد قفل ، ABS استفاده می گردد.
اگر به هنگام ترمزگیری کاهش سرعت چرخ ها سریعتر از کاهش سرعت خودرو اتفاق بیافتد. نشانه ای از وجود لغزش در چرخ ها ست
ABS با اندازه گیری لحظه به لحظه سرعت چرخ ها و سرعت خودرو به کنترل فشار ترمزی به جهت مقابله با لغزش چرخ ها می پردازد.
اجزای سیستم ABS
سیستم ترمز ABS از یک سیستم متداول ترمز معمولی به اضافه اجزای ABS تشکیل شده است
اجزای ABS شامل واحد هیدرولیک ، ماژول الکترونیکی کنترل ترمز ECU ، فیوز های سیستم ، چهار سنسور سرعت چرخ ، سیم کشی ، شاخص ABS ، و در سیستم های پیشرفته دارای شاخص EBD ، TCS، ESPاست.
واحد کنترل الکترونیکی ECU
گرچه شرکت های تولید کننده خودرو از نام های مختلفی برای این قطعه استفاده می کنند ولی کار تمامی آن ها بر پایه اصول مشترکی است .
این واحد با دریافت اطلاعات ورودی از سنسور های سرعت چرخ و سنسور سرعت خودرو به کنترل شیر های سلونوئیدی به منظور کنترل فشار ترمزی می پردازد.
سنسور سرعت
وظیفه ثبت لحظه به لحظه سرعت چرخ ها و ارسال اطلاعات سرعت چرخ به ECU را دارد.
شیرهای سلونوئیدی
این شیر در مسیر لوله های ترمزی تعبیه شده و توسط ECU به منظور تعیین فشار ترمزی (افزایش فشار ،تثبیت فشار، کاهش فشار) استفاده می گردد. این شیرها از نوع مغناطیسی بوده و با عبور جریان از سیم پیچ آن ، هسته شیر خاصیت مغناطیسی پیدا کرده و موجب باز وبسته شدن شیر می گردد.
سنسور شتاب
پمپ
استفاده از سنسور شتاب ECU را قادر می سازد تا مقدار شتاب منفی خودرو را اندازه گیری کند و به این ترتیب از وضعیت سطح جاده بهتر مطلع شود در نتیجه برای جلوگیری از قفل شدن چرخها دقت ترمز گیری افزایش می یابد، به سنسور شتاب سنسور G نیز گفته می شود.
چون شیرها می تواند فشار ترمز را کم کند باید به طریقی این فشار از دست رفته را جبران کرد و این کاری است که پمپ انجام می دهد.
عملکرد سیستمABS
سنسورسرعت خودرو و سنسور سرعت چرخ ها لحظه به لحظه سرعت خودرو و سرعت چرخ ها را اندازه گیری می کند و به ECU ارسال می کنند. ECU با توجه به اطلاعات دریافتی از سنسور چرخ ها و سنسور سرعت خودرو به محاسبه لغزش در چرخ ها می پردازد تا هنگامی اطلاعات متناقضی از سنسورها نرسد در محاسباتECU اطلاعاتی حاکی از وجود لغزش در چرخی نیست و سیستم همانند یک همانند یک ترمز معمولی به کار خود ادامه می دهد اما هنگامی که اطلاعات متناقض باشد محاسبات ECUحاکی از وجود لغزش درچرخ یا چرخ ها است بنابراینECU یک جریان الکتریکی برای باز بست شیرهای سلونوئیدی به منظور کنترل فشار ترمزی ارسال می کند.
نکته
توجه داشته باشید خودرویی که با سرعت مثلا 100کیلومتر حرکت می کندبا ترمز گیری سریع سرعت یک چرخ کاهش نمی یابد و اندک زمانی طول میکشد تا سرعت چرخ کاهش یابد و یک کاهش سرعت متعادلی بین چرخ ها و حتی با سرعت خودرو برقرار است اما اگر سرعت چرخ یا چرخ ها آنی و غیر واقع و خارج از محاسبات ECU کاهش یابد این یعنی چرخ یا چرخ هایی دچار لغزش شده و اصطلاحا سر می خورد در این هنگام است که سیستم ABS ورود می کند.
وضعیت شیر ها
ECU به منظور کنترل فشار ترمز سیستم را در سه وضعیت قرار می دهد
افزایش فشار
در این هنگام ECU هیچ گونه لغزشی را برای هیچ چرخی تشخیص نمی دهد و سیستم مانند یک سیستم معمولی عمل می کند و شیرهای سلنوئیدی در حالت نرمال می باشند
افزایش فشار
فشار ثابت
در این حالت اگر فشار سیستم افزایش یابد چرخ یا چرخ ها دچار لغزش می شود بنابراین فشار سیستم ثابت می ماند و فشار کاهش نیز نمی یابد بنابراین مطابق شکل شیرهای سلونوئیدی وضعیت سیستم را تثبیت می کنند.
تثبیت فشار
کاهش فشار
چرخ یا چرخ های دچار لغزش شده در این حالت فشار سیستم کاهش می یابد در این حالت شیرهای سلونوئیدی حالت کاهش فشار را لحاظ می کنند
حالت کاهش فشار
انواع سیستم ABS
ABS یک کاناله
ABS سه کاناله
ABS چهار کاناله
ABS یک کاناله
کل چرخ ها در یک مدول قرار دارند و با یکدیگر عمل می کنند
ABS سه کاناله
چرخ ها جلو مجزا هستند و هرکدام مدول جداگانه دارندولی چرخ های عقب یک مدول واحد دارند
ABS چهار کاناله
هریک از چرخ ها مجزا هستند و هرکدام مدول جداگانه ای دارند
TCS
سیستم کنترل لغزش
دیفرانسیل یکی از مهمترین قسمت های خودرو است که وظیفه تنظیم سرعت چرخ های محرک در پیچ ها و هنگام طی کردن مسیر منحنی را دارد. در کنار این وظیفه مهم، یک ایراد حرکتی برای خودرو نیز ایجاد کرده است.
وقتی یکی از دو چرخ محرک خودرو روی یک سطح با ضریب اصطکاک کمتر نسبت به چرخ دیگر به زبان ساده این احساس برای دیفرانسیل ایجاد می شود که خودرو در حال دور زدن و طی مسیر منحنی است و در نتیجه بیشترین گشتاور تولید شده توسط موتور را به چرخ با لغزندگی بیشتر ( ضریب اصطکاک کمتر) می دهد بدین ترتیب فقط چرخی که بر روی سطح لغزنده است می چرخد و به چرخ با ضریب اصطکاک بیشتر(مثلا بر روی اسفالت) نیروی کافی وارد نمی شود و در نتیجه خودرو از حرکت باز می ماند.
به منظور برطرف کردن این عیب در خودرو، سیستم کنترل رانش یا TCS ابداع و معرفی شد که همچون ABS متکی بر ترمز گیری خودکار در چرخ های خودرو و هم چنین کاهش گشتاور موتور نیز می باشد
لغزش
اگرگشتاوری که به هنگام شتاب گیری به لاستیک ها اعمال می شود، از میزانی که لاستیک ها بتوانند به سطح جاده انتقال دهند بیشتر شود ، لاستیک کشش خود را از دست می دهد و دچار لغزش شده و پایداری جانبی خودرو نیز ازبین می رود اصطلاحا بکسواد می کند.
هدف TCS
هدف از TCS حفظ پایداری و فرمان پذیری خودرو در جاده های است که یک یا هر دو چرخ محرک به دلیلی شروع به لغزش کنند TCS می تواند با توجه به ضریب اصطکاکی که بین تایر و جاده وجود دارد حداکثر انتقال گشتاور به چرخ ها را تعیین کند اگر انتقال گشتاور از مقدار مورد نظر بیشتر شود چرخ ها دچار لغزش شده و به صورت هرز خواهد چرخید
عملگرهای کنترلTCS
با فعال سازی عملگر ترمز
با فعال سازی عملگر موتور
فعال سازی عملگر ترمز
عملگر ترمز در TCS
تجهیزات TCS برای کنترل ترمز در قالب اجزا نصب شده در سیستم ترمز ABS قرار دارد.
دو سوپاپ شرایط عملکردی سیستم را ازحالت عملکردیABS به شرایط عملکردی TCS تبدیل می کند . این سوپاپ ها با عملکرد خود، باعث شارژ و دشارژ عملگرهای روغن هیدرولیک شده که باعث افزایش و یا کاهش فشار ترمزی در چرخ ها خواهد شد .
تنظیم فشار توسط شیرهای سلونوئیدی و در سه مرحله افزایش ،کاهش وتثبیت فشار انجام می گیرد .
کنترل پالسی شیرهای برقی ، توسط واحدکنترل ABS/TCS و در هرزمان که سیستم کنترلی، لغزشی را در چرخ های محرک تشخیص دهد ، انجام خواهد گرفت .
فعال شدن سیستم ترمز ، باعث محدود شدن لغزش و عملکرد قفلی دیفرانسیل خواهد شد
در این شرایط امکان کنترل پایداری و فرمان پذیری خودرو، بخصوص در سطوحی که دارای اصطکاک متفاوت در سمت راست و چپ خودروباشند ، مهیا می گردد.
تجهیزات واحد کنترل TCS در قالب اجزا نصب شده در سیستم ترمز ABS قرار دارد . یک سوپاپ راهنمای اضافه شرایط عملکردی سیستم را ازحالت عملکردی ترمز معمولی به شرایط عملکردی کنترل سیستم TCS تبدیل می کند . این سوپاپ با عملکرد خود ، باعث شارژ کامل عملگرهای روغن ترمز شده که باعث اعمال فشار ترمزی در چرخ ها ی دچار لغزش خواهد شد
. تعدیل فشار توسط شیرهای برقی و در سه مرحله کاهش ، تثبیت و افزایش فشار انجام می گیرد . کنترل پالسی شیرهای برقی ، توسط واحدکنترل ABS/TCS و در هرزمان توسط ECU انجام خواهد شد
محافظت از سیستم
کارکرد (TCS) روی جاده ها با ضریب لغزش µ متفاوت است . چرخی که دچار لغزش شده است با ترمز درگیر می شود و گشتاور محرکه به چرخی که دارای µ بالاتری است منتقل می گردد.
برای اجتناب از هرگونه صدمه به سیستم ترمز دمای دیسک های چرخ های محرک به صورت جداگانه محاسبه می شود .
در دمای بالاتر از پانصد درجه سانتی گراد TCS متوقف می گردد و در دمای زیر سیصد پنجاه درجه سانتی گراد ، TCS مجددا مجاز به فعالیت می گردد.
عملگر های ترمز در (TCS) در سرعتهای پائین تر از km/h60 عمل می کنند و در سرعت های بالاتر از KM/h 60 عملکردی منفعل دارد.
با فعال سازی عملگر موتور
1- کاهش گشتاور( با تنظیم زاویه دریچه گاز)
2- پالس جرقه و پاشش و زاویه آوانس جرقه
دریچه گاز
TCS ، بدون توجه به نیروی ورودی اعمال شده از طرف راننده به دریچه گاز عمل می کند و با کنترل موتور اجازه تولید گشتاور مطابق با شرایط جاده رامی دهد. جهت انجام مراحل فوق ، اهرم بندیهای مکانیکی با دریچه گاز با واحد کنترل الکترونیکی دریچه گاز الکترونیکیETC جایگزین می گردد.
سیستم ETC فرمانهای کنترل سیستم TCS را قبل از اطلاعات ورودی راننده به کار می برد . سنسور تغییر مکان پدال گاز، موقعیت پدال گاز را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند . واحد کنترل ETC با در نظر گرفتن عوامل دیگر و نیز اطلاعات ارسالی از سیگنال سایر سنسورها ( همانند درجه حرارت سرعت موتور) سیگنال پدال گاز را به یک ولتاژ کنترلی جهت ارسال به سروموتور دریچه گاز ارسال می کند.
سروموتور ، سوپاپ دریچه گاز را فعال کرده ( یا اهرم کنترل پمپ در موتورهای دیزلی ) و موقعیت ها را به واحد کنترل الکترونیک ( ECU ) ارسال می کند .
عملگرهای موتور
TCS به منظور دستیابی به اهداف کنترلی با فعال سازی عملگرهای موتور با روش های زیر به کنترل گشتاور موتور می پردازد .
کنترل الکترونیکی دریچه گاز ETS
جلوگیری از پالس جرقه
جلوگیری از پالس پاشش انژکتور
کاهش زاویه آوانس جرقه
سیستم جلوگیری از ایجاد جرقه و پاشش
این سیستم از طریق ارتباط با ECU موتور در پروسه ایجاد جرقه مداخله می نماید . این مداخله شامل توقف ایجاد پالسهای جرقه و یا پاشش ، کاهش زاویه آوانس جرقه و افزایش دور آرام موتور می باشد . جلوگیری از ایجاد پالس جرقه به منظور کاهش سریع نرخ لغزش خودرو ، خصوصاً در خودروهایی که دارای چرخ محرکه در قسمت عقب می باشند، انجام می گیرد.
ECU
واحد کنترل الکترونیکی سیستم با استفاده از سنسور سرعت خودرو و سنسور های چرخ سیگنال هایی دریافت می کند و با استفاده از این سیگنال ها سرعت هر چرخ سرعت و خودرو برایECU آشکار می گردد، بدین ترتیب با پردازش اطلاعات دریافتی از وجود لغزش آگاه می گردد.
ECU میتواند عملگر موتور و پمپ فشار هیدرولیکی ترمز چرخ های محرک را فعال سازد.
ECM موقعیت دریچه گاز را به ECU اطلاع داده و ECU به منظور کاهش گشتاور تولیدی تزریق سوخت را قطع کرده و از تعویض دنده خودکار جلوگیری به عمل می آید.
سو ئیچ OFF سیستم کنترل رانش
سو ئیچ OFF سیستم به راننده اجازه می دهد تا راننده سیستم را فعال یا غیر فعال کند .
نشانگر OFF وقتی روشن می شود که سیستم دچار مشکل شده باشد یا توسط راننده غیر فعال شده باشد
پمپ سیستم کنترل رانش (TCS)
پمپ روغن هیدرولیک را از سیلندر اصلی مکیده و با تنظیم فشار آن را به عملگرهای سیستم ارسال می کند
این پمپ از موتور و سه محفظه شعاعی تشکیل شده است
سنسور سرعت خودرو و سنسور سرعت چرخ
ECU سیستم دائما سیگنالهایی از چهار سنسور سرعت دریافت می کند و سرعت هر چرخ را محاسبه می کند . در عین حال این واحد سرعت خودرو را براساس سرعت چرخ های متحرک تخمین می زند و یک مبنا برای کنترل سرعت تعیین می کند .
وقتی که پدال گاز را بر روی جاده لغزنده می فشاریم چرخهای محرک شروع به لغزش می کنند و سرعت این چرخها از سرعت مبنایی که واحد کنترل تعیین کرده تجاوز می کند . در این زمان واحد کنترل یک سیگنال بسته شدن به موتور الکتریکی دریچه ثانویه می فرستد .
عملگرهای سیستم ABS/TCS
عملگرهای سیستم ABS/TCS دارای دوازده سوپاپ سلونوئیدی دو حالته مکه فشار هیدرولیکی را کنترل می کند .به شرح زیر می باشد:
دو سوپاپ سلونوئیدی اصلی -دو سوپاپ سلونوئیدی مخزن -چهار سوپاپ تثبیت فشار -چهار سوپاپ کاهش فشار
سوپاپ سلونوئیدی اصلی:
این سوپاپ ، جریان هیدرولیکی بین سیلندر اصلی و سوپاپ سلونوئیدی دوحالته تثبیت فشار در ABS چرخ جلو را باز و بسته می کند این سوپاپ در حالت عادی باز است .
سوپاپ سلونوئیدی مخزن:
این سوپاپ سلونوئیدی جریان هیدرولیکی بین سیلندر اصلی و عملگر پمپ را باز وبسته می کند این سوپاپ در حالت عادی بسته است .
سوپاپ سلونوئیدی تنظیم فشار :
سوپاپ تنظیم فشار ، فشار روغن تولید شده به وسیله عملگر پمپ را تنظیم می کند.
عملکرد سیستم
عملکرد عادی سیستم
در طول عملکرد عادی سیستم همه سوپاپ های اصلی خاموش هستند سوپاپ سلونوئیدی اصلی باز است و اجازه می دهد سیال از سیلندر اصلی و از طریق سوپاپ فشار به سیلندر چرخ جریان یابد در این حالت عملکرد سیستم شبیه سیستم بدون ABS/TCS می باشد .
حالت افزایش فشار
به هنگام شتاب ناگهانی یا رانندگی روی سطوح لغزنده اگر چرخ ها دچار لغزش شوند ECU سیستم ABS/TCS فعال شده و در حالت افزایش فشار قرار می گیرد سوپاپ سلونوئیدی اصلی فعال می شود و جریان هیدرولیک به سمت سیلندر اصلی مسدود می شود سوپاپ سلونوئیدی مخزن فعال می شود و مسیر سیلندر اصلی به سمت پمپ را باز می کند پمپ روشن شده و فشار تولیدی از طریق سوپاپ تثبیت فشار به سیلندر چرخ ارسال می شود.
حالت تثبیت فشار
وقتی فشار سیال در سیلندر چرخ افزایش می یابد به وسیله افزایش یا کاهش فشار جریان بهینه می گردد
ECU سیستم ABS/TCS را به صورت زیر کنترل می کند:
سوپاپ تثبیت فشار فعال شده و جریان پمپ را مسدود می کند سوپاپ سو لنوئیدی مخزن خاموش شده و جریان سیال اضافی از سیلندر اصلی را مسدود می کند پمپ به چرخش خود ادامه می دهد.
حالت کاهش فشار
زمانی که در سیلندر چرخ به کاهش فشار نیاز مندیم
سوپاپ سلونوئیدی مخزن خاموش شده ( در حالت عادی تحت فشار فنر بسته است ) و جریان سیال از سیلندر اصلی به پمپ مسدود می شود .
سوپاپ سلونوئیدی اصلی فعال شده و مسیر اصلی به سیلندر چرخ را مسدود می شود .
سوپاپ کاهش فشار فعال شده و اجازه می دهد سیال به سمت مخزن وپمپ جریان یابد تا چرخ آزادانه بچرخد .
الگورتیم کنترل
سیگنال های سرعت چرخ ، سیگنال ورودی برای الگورتیم کنترل می باشد.
با اختلاف سرعت چرخ های محرک انحراف محاسبه می شود. اگر انحراف بیش از آستانه ی معین شده باشد چرخ لغزش دارد و عمل ترمزگیری انجام می گردد و با افزایش سرعت خودرو، کاهش می یابد
VSA / MASC / PSM / DSC/ESP
سیستم کنترل پایداری خودرو
این سیستم در شرکت خودرو سازی مختلف با نام های تجاری مختلفی به کار می رود ولی عملکرد تمامی آنها به یک گونه است.
گشتاور حول محور Z (YAW)
گاهی اتفاق می افتد که فشار ترمز در یک یا دو چرخ از خودرو بیشتر از بقیه چرخ ها می شود و هنگام ترمز های شدید خودرو به چپ و راست منحرف می شود. این انحراف ناشی از ایجاد گشتاور ناخواسته حول محور Z است که از عدم یکنواختی نیروی ترمزی در چرخ ها پدید می آید و در موارد کنترل نشده می تواند بسیار خطرناک باشد.
اما دانشمندان و مهندسین طراح از این گشتاور در جهت کنترل و افزایش پایداری خودرو استفاده می کنند و با بهره گیری از قابلیت های سیستم ترمز فعال، سیستم جدیدتری تحت عنوان ESP معرفی کرده اند.
اگر خودرو در مسیری که دقیقا هم راستا و نشانگر زاویه فرمان چرخ های جلو هست به حرکت خود به صورت مداوم ادامه دهد حرکتی پایدار دارد که این حرکت می بایست بر روی کلیه چرخ های خودرو با اصطکاک کامل بوده و ترمزها در اختیار راننده باشد. سیستم پایداری خودرو ESP ناپایداری در پیچ ها، مانورها، دور زدن ها را به وسیله سنسورهای ویژه حس کرده و با استفاده از ترمز گیری در یک چرخ، گشتاور مخالفی برای خنثی کردن گشتاور ناپایدار کننده تولید می کند.
YAW
چرخش خودرو Yaw)): حرکت گردشی خودرو حول محور قائم
این سیستم برای کنترل مطلوب خودرو و بر روی سطح جاده و حفظ ثبات آن در هنگام پیچیدن،طراحی شده است.اگر راننده با گردش سریع فرمان،کنترل خودرو را از دست بدهد و سیستم دچار کم فرمانی یا بیش فرمانی شود سیستم ESPآن را به مسیر اصلی خود بر میگرداند.
برای تشریح عملکرد ESP لازم است تا با مفهوم بیش فرمانی و کم فرمانی آشنا شویم.
ESP چیست؟
بیش فرمانی – کم فرمانی
لحظه ای که خودرو در حالت بیش فرمانی(Over steer )قرار می گیرد خودرو بیش از آنچه که راننده می خواهد می چرخد.
زمانیکه خودرو در وضعیت کم فرمانی Under steerقرار می گیرد خودرو کمتر از آنکه راننده می خواهد می چرخد .
بیش فرمانی
در این حالت راننده می خواهد 45 درجه به سمت چپ بپیچد اما خودرو از فرمان راننده به دلایلی تبعیت نکرده و هفتاد و پنج درجه میچرخد در این حالت خودرو بیش فرمان است در این حالت عقب خودرو به سمت راست متمایل می گردد و خودرو منحرف می شود.
راهکار اصلاح حرکت
در این حالت ECU باید کاری انجام دهد تا خودرو حول محور Z بچرخد (YAW) تا از انحراف عقب خودرو جلوگیری کند و به مسیر اصلی برگردد.
در این حالت ECU به عملگر ترمز چرخ راست جلو فرمان می دهد تا ترمز کند پس جلوی راست از حرکت باز می ایستد و خودرو جلوی خودرو به سمت راست متمایل می گردد و به مسیر اصلی باز می گردد.
کم فرمانی
در این شکل راننده می خواهد به 45 درجه سمت چپ حرکت کند اما خودرو به دلایلی( جاده لغزنده ) از فرمان راننده تبعیت نکرده یا کمتر از 45 درجه تبعیت کرده در این حالت خودرو کم فرمان است .
راهکار اصلاح حرکت
در این حالت ESP باید جهت جلوگیری از انحراف خودرو اقدامی متقابل انجام دهد.
ECU با تغییر زوایه ایی خودرو حول محور Z که YAW نام دارد می تواند این کار را انجام دهد
برای این کار کافی است تا ECU به عملگر ترمزچپ عقب دستور ترمز دهد در این صورت چرخ چپ عقب حرکت نمی کند و خودرو به سمت چپ متمایل می گردد.
تجهیزات ESP
ECU
سنسورها
عملگرها هیدرولیکی ترمز
توجه داشته باشید که این سیستم با سیستم ABS/TCS مشترک بوده و تحت نظر ECU واحدی بوده و عملگرها هیدرولیکی ترمز مشترک دارند
سنسورهای ESP
یک سنسور برای گزارش جهت فرمان
سنسوری برای مشخص شدن جهت افقی در حال حرکت خودرو
سنسوری برای اندازه گیری شتاب جانبی خودرو
سنسور زوایه سنج حول محور Z(YAW)
این سنسورها در هر لحظه ۲۵ بار به واحد کنترل ECU گرازش می کنند
عملکرد سیستم
زمانی که ECU تشخیص داد خودرو در جهتی که راننده فرمان داده نمی رود (بیش فرمان یا کم فرمان شده) عمل می کند برای تشخیص انحراف خودرو واحد کنترل گزارشات سنسورها را مورد بررسی مسمتر قرار می دهد و لحظه ای که تشخیص دهد که خودرو در جهت فرمان راننده عمل نمی کند وارد عمل شده و با اعمال دستور به یکی از چرخها برای ترمز گیری خودرو را در جهت مورد تمایل راننده نگه می دارد و از انحراف آن جلوگیری می کند .
ارتباط ECU با دیگر سیستم ها
نکته
ESPبا استفاده مدارهای هیدرولیکی مشترک ترمز که با دیگر واحد ها دارد امکان ترمز انفرادی بر روی هر یک از چرخ را دارد.
به طور کلی سیستم ESPهماهنگ کننده میزان اصطکاک چرخها با نحوه حرکت راننده در رابطه با تمایل او به میزان انحراف فرمان بوده و بوجود آوردن یک برخورد منطقی بین سیستمهای ABS و TCS تلفیقی در پایداری اتومبیل را موجب می گردد .
وظیفه سنسور Yaw تشخیص چرخش حول محور قائم یا همان محور Z است. وقتی این سنسور کوچکترین انحرافی را مشاهده کند، به سرعت به کامپیوتر مرکزی گزارش می دهد و سیستم ESP وارد عمل می شود
مثال
فرض میکنیم شما با سرعت 120 کیلومتر وارد یک پیچ راستگرد می شوید . در این شرایط شما فرمان رو مطابق با زاویه پیچ به سمت راست می چرخانید ولی خودروی شما مثلا" به دلیل لغزنده بودن سطح حرکت یا اشتباه شما در تخمین حداکثر سرعتی که خودرو توان تحملش رو در این پیچ داشته دچار پدیده کم فرمانی می شوید و با انحراف قسمت جلو و عدم پیروی چرخهای جلو از زاویه فرمانی که شما برای پیچیدن تعیین کرده بودید شروع به لیز خوردن به سمت خارج پیچ ( یعنی سمت چپ ) میکنید
در شرایطی خودرو ESP نداشته باشد به سبب تنش و استرس ممکن است راننده اعمالی انجام دهد که شرایط را وخیم تر کند .
اما اگر خودرو ESP داشته باشد توسط ESP ترمز عقب چپ گرفته شده و خودرو به مسیر باز می گردد.
EBD
Electronic Brake force Distribution
توزیع الکترونیکی نیروی ترمزی
سیستمEBD مکمل ترمز ABS است یعنی هر خودرویی که دارای سیستم EBD باشد ، قطعا به سیستم ABS را دارد.
کاربرد سیستم EBD را می توان حفظ پایداری خودرو در شرایط زیر دانست.
ترمز به همراه بار یا مسافر
ترمز گرفتن در پیچ
ترمز به همراه بار یا مسافر
هر چرخی که وزن بیشتری را تحمل دارد نیاز به نیروی ترمز بیشتری دارد تا ترمزگیری موثرتر باشد و خودرو زودتر متوقف شود ، بنابراین در اکثر خودرو ها جلوی آنها به دلیل وجود موتور و گیربکس سنگین تر است بنابراین می توان گفت 60 درصد وزن خودرو در چرخ های جلو و 40 درصد در چرخ های عقب خودرو وارد است پس به طور پیش فرض باید چرخ های جلو نیروی ترمز بیشتری دریافت کنند، به همین دلیل در خودروهایی که ترمز معمولی دارند از شیر ترکیب استفاده می کنند. که و وظیفه آن اختصاص نیروی ترمزی بیشتر به چرخ های جلو است، پس 60 درصد نیروی ترمز به چرخ های جلو و 40 درصد نیروی ترمز به چرخ های عقب وارد شود.اما همیشه بار توزیع بار در خودرو یکسان نیست ممکن است چندر نفر در عقب خودرو بنشینند یا در صندوق عقب بارهای گذاشته شود یا در خودروها باری عقب انها بار گذاشته شود پس نیاز به سیستمی است که بتواند محاسبه وزن قسمتهای مختلف خودرو را انجام داده و مطابق بار روی چرخ ها ، نیروی ترمزی را به چرخ ها اعمال کند این سیستم EBD است.
ترمز به همراه بار یا مسافر
مطابق با عکس اسلاید قبل در حالت اول خودرو بی بار و عادی میباشد با عمل ABS در فاصله معینی بدون قفل شدن چرخ متوقف می شود در این حالت EBD عملکردی نداشته و فقط ABS عملکرد کامل را دارد.
در حالت دوم خودرو در حالت بار کامل قرار دارد همان طور که مشخص است نیروی ترمزی به توازن بار خودرو تقسیم نشده بار قسمت عقب خودرو به جلو تحمیل شده چسبندگی تایر های عقب با جاده کم شده و خودرو دچار کله زنی در قسمت جلو که شده و موجب افزایش راه ترمز شده است.
در عکس سومEBD موجب توازن برحسب بار روی چرخ و افزایش نیروی ترمزی روی چرخ های بارگذاری شده است و باعث کاهش طول راه ترمز می شود .
ترمز گرفتن در پیچ
در هنگام حرکت در پیچ که در این شرایط چرخ های بیرون از پیچ دارای حرکت دورانی بیشتری نسبت به چرخ های داخل پبچ است در این حالت اگر راننده اقدام به ترمز گیری نماید تا سرعت خودرو را کم کند چرخ های داخل پیچ قفل می کنند که باعث از دست رفتن کنترل خودرو می شود پس در این حالت نیروی ترمز کمتری باید به چرخ های داخل پیچ اعمال شود.
ترمز گرفتن در پیچ
نکته
EBDمکمل ABS است و با عملگرهای ABS کار میکند سنسورهای EBD میزان توازن بار خودرو را به سیستم اعلام می کنند و سیستم EBD با عملگرهای که از طریق ABS در اختیار دارد نیروی ترمزی را به تناسب بار در چرخ های خودرو از طریق شیرهای سلونوئیدی ABS در حالت افزایش فشار – کاهش فشار یا تثبیت فشار قرار می دهد این تغیرات فشار تا زمانی که چرخی دچار لغزش نشده ادامه میابد در صورت وجود لغزش سیستم ABS عمل کرده و سیستم را در وضعیت کاهش فشار قرار می دهد توجه داشته باشید که دستورات ABS ارجحتر از دستورات EBD است یعنی EBD زیر مجموعه ABS است.
نکته
خطا در سیستم EBD توسط چراغ ABS مشخص می شود.
EBD در نسل دوم وارد صنعت خودرو شد لذا در نسل اول فقط جلوگیری از لغزش چرخ ها تحت کنترل ABS بود.
نکته
سیستم های ESPوABS و EBD مکمل یکدیگرند است یعنی هر اتومبیلی که دارای سیستم ESP باشد، قطعاً به سیستم ABS و EBD نیز مجهز است.
البته در این سیستم پردازش به صورت شبکه ای و در ECU انجام می شود.
سپاس از توجه شما