نحوه عملکرد سیستم ایمنی ترمز خودرو – قسمت اول: سیستم ABS
در این سری مقتلات قصد داریم تا بسشتر با تکنولوژی های جدید بکار رفته در خودرو های امروزی آشنا شویم ، خصوصا با تکنولوژی های مرتبط با ایمنی خودرو تا دریابیم که تفاوت خودروهای ساخت داخل و آخرین ساخته های شرکت های مطرح خودرو سازی جهان در چیست.
از زمان ساخت و تولید انبوه خودرو مهندسین در تلاش بوده اند تا خودروها را ایمن تر طراحی کنند و برای این منظور بخش تحقیق و توسعه شرکت های سازنده خودرو با کمک شرکت های قطعه سازی و دانشگاه های مختلف به طراحی و توسعه سیستم های ایمنی مختلف با عملکرد های مختلف پرداختند که نام بردن هر یک و توضیح مختصر هر یک از این سیستم ها به خودی خود نیاز به یک مقاله چند صفحه ای دارد.
یکی از مهمترین بخش های خودرو که در سیستم ایمنی خودرو نقش اساسی ایفا می کند ترمز خودرو است که مهندسین در بهینه سازی این بخش تلاش زیادی کردند که حاصل آن سیستم هایی چون: ABSو EBD است. در این مقاله و چند مقاله آینده سعی خواهیم داشت تا نحوه عملکرد این سیستم ها و تاثیر آنان بر دینامیک خودرو را بررسی کنیم و در این مقاله به سیستم ABS خواهیم پرداخت.
ایده
حتما شما نیز از نزدیک یا از طریق تلویزیون خودرو های مسابقه ای مخصوصا خودروهای آمریکایی را دیده اید که اقدام به شتاب گیری از حالت سکون می کنند که در این حالت چرخی که نیرو به آن وارد می شود به حالت هرز بدور خود می چرخد. به این حالت هرزگردی میگویند. دلیل وجود این قضیه این است که نیرویی که به چرخ از طرف موتور خودرو وارد می شود بسیار بیشتر از نیروی اصطکاک بین چرخ و جاده است پس چرخ شروع به چرخش بدور خود میکند. حالت مشابهی نیز زمانی بوقوع می پیوندد که خودرو با سرعت قابل توجهی در حال حرکت برروی سطحی لغزنده است و در این حالت اقدام به ترمز گیری شدید می شود. در این حالت نیزچرخ خودرو نسبت به زمین حالت هرز پیدا می کند و در نهایت قفل می شود که در این شرایط خودرو قابل هدایت نیست پس ممکن است کنترل خود را از دست بدهد و همچنین مسافت بسیار بیشتری برای توقف کامل خودرو نیاز است.
ایده اصلی پشت سیستم ABS در این است که از هرزگردی چرخ ماشین جلوگیری کند تا از قفل شدن آن جلوگیری کند.
پیاده سازی
برای مشخص شدن نحوه پیاده سازی سیستم ABS باید بررسی کرد که چگونه می توان از قفل شدن چرخ ها جلوگیری کرد. به طور کلی با توجه به نحوه طراحی سیستم انتقال نیرو خودرو در شرایط ترمزگیری اگر یکی از چرخ های خودرو نسبت به سایر چرخ ها دارای سرعت دوران بیشتر یا کمتر باشد ممکن است آن چرخ قفل شود. پس اولین گام بررسی شرایط هر چرخ در حالت ترمزگیری است برای این منظور مهندسین خودرو به سراغ علم الکترونیک رفته و با استفاده از سنسور قراگرفته بر روی هر چرخ شرایط هر چرخ را بررسی می کنند.
در مرحله بعد مهندسین با تغییر نیروی وارده از ترمز چرخ را از حالت بحرانی خارج می کنند.یعنی اگر چرخی نسبت به سایر چرخ های خودرو در حالت ترمز گیری با سرعت کمتر دوران کند با کم کردن نیروی ترمز بر روی این چرخ ، سرعت دوران آن افزایش می یابد و چرخ از حالت بحرانی خارج می شود. در حالت دیگر نیز اگر چرخی نسبت به سایر چرخ های خودرو در حالت ترمزگیری با سرعت بیشتری دوران کند می توان با زیاد کردن نیروی ترمز روی آن چرخ سرعت دوران آن را کم کرد تا چرخ از حالت بحرانی خارج شود.
سنسور ABS برای پیاده سازی این سیستم باید نگاهی کلی به سیستم ترمز خودروها بیندازیم. سیستم ترمز رایج هیدرولیکی است به این معنی که از یک سیلندر و پیستون برای اعمال فشار به لنت ترمز استفاده می شود.حال اگر فشار درون سیلندر کم یا زیاد شود نیروی ترمز تغییر می کند. برای پیاده سازی این قضیه سوپاپ ورودی سیلندر ترمز را با همنوع الکتریکی آن جایگزین کرده اند تا بتوان به وسیله پردازنده مرکزی خودرو میزان فشار درون سیلندر را تغییر داد.
لازم به ذکر است که برای تامین فشار سیلندرها هم از پمپ استفاده می شود.
حال یک بار روند کار سیستم ABS را از ابتدا بررسی می کنیم :
پردازنده مرکزی خودرو با کمک سنسور های موجود در هر چرخ سرعت دوران چرخ ها را در حالت ترمز گیری بررسی می کند. در صورتی که سرعت دوران یکی از چرخ ها نسبت به سایر چرخ ها متفاوت باشد پردازنده با فرمان لازم به سوپاپ الکتریکی سیلندرترمز، میزان فشار درون سیلندر را تغییر می دهد که با این کار میزان نیروی ترمز وارده به چرخ تغییر می کند و چرخ از حالت بحرانی خارج می شود پس احتمال قفل شدن آن نیز کم می شود. روند بالا به صورت مداوم و با سرعت زیاد انجام می شود به طوری که در هر دقیقه بین 15 تا 20 مرتبه این روند تکرار می شود.
عملکرد پایه ای سیستم ABS به صورت بالا است که البته عملکردهای دیگری مانند EBD نیز به این سیستم اضافه شده است که در مقالات بعدی به بررسی چگونگی عملکرد آنان خواهیم پرداخت.
حال سوال من این است که آیا هزینه ساخت و نگه داری این سیستم ساده کمتر از هزینه ی تصادفات کشورمان نیست که خودرو سازهای وطنی از قرار دادن این سیستم برروی محصولات خود خودداری می کنند؟
