آموزش گام به گام مکانیک خودرو (سیستم EBD چیست و چگونه عمل می کند)

موتور اتومبيل (قسمت هفتاد و چهارم)

سیستم EBD چیست و چگونه عمل می کند؟

                      

 

سیستم های ترمز در ابتدا به صورت کاملا مکانیکی طراحی و تولید می شدند که در آن ها نیروی ترمز وارده از طرف راننده به صورت مساوی بین چرخ های خودرو تقسیم می شد. شرایطی در هنگام حرکت خودرو موجود است که باعث پدید آمدن ایده تقسیم نیروی ترمز بین چرخ های اتومبیل است که نیاز به سیستم EBD را ضروری می کند که این شرایط به صورت زیر میباشد.

 

۱- هر چرخ در خودرو میزانی از وزن خودرو را متحمل می شود که با توجه به چگونگی طراحی خودرو و شرایط حرکتی خودرو متفاوت است برای نمونه اگر تقسیم وزن خودرو ۴۰/۶۰ باشد ۶۰ درصد وزن خودرو در حالی که خودرو ثابت است یا حرکت با سرعت ثابت دارد بر روی چرخ های جلو خواهد بود و ما بقی آن بر روی چرخ های عقب. حال تصور نمایید که این خودرو در حال حرکت در مسیری مستقیم و شرایط جاده ای خشک و مناسب است و خودرو باری را نیز حمل نمی کند. راننده خودرو اقدام به ترمزگیری نماید، در این شرایط به علت سرعت اولیه خودرو قبل از ترمز گیری ، مقداری از وزن خودرو به جلو منتقل می شود به یاد داشته باشید مفهوم وزن با جرم متفاوت است). پس چرخ های جلوی خودرو که وزن بیشتری را در شرایط معمول حمل می کردند مقداری وزن اضافه را نیز باید حمل کنند. با در نظر گرفتن مثال بالا این فکر به ذهن می رسد که در شرایط توصیف شده باید نیروی ترمز اعمالی به چرخ های جلو بیشتر از چرخ های عقب باشد و یکی از کارهای سیستم EBD همین است که در ترمز گیری مستقیم الخط به صورت تقریبی نیروی ترمز لازم هر چرخ را محاسبه می کند و آن را به هر چرخ اعمال می کند.

۲- شرایط بعدی حالتی است که خودرو باری را حمل کند و در شرایط توصیفی قبلی ترمز کند، در این شرایط به علت وجود وزن بیشتر در قسمت عقب خودرو در هنگام ترمز گیری وزنی به قسمت جلو اضافه نمی شود و این وزن بر روی چرخ های عقب اعمال نخواهد شد پس چرخ های عقب در این حالت به نیروی ترمز بیشتری نسبت به حالت قبل نیاز خواهد داشت.

 

 

عملکرد سیستم EBD تحت بار روی چرخ های عقب

۳- شرایط حرکتی بعدی که تقسیم نیروی ترمز بین چرخ ها بکار می آید در هنگام حرکت در پیچ است که در این شرایط چرخ های بیرون از پیچ دارای حرکت دورانی بیشتری نسبت به رخ 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.

 

معرفی سیستم EBD

سیستم توزیع الکترونیکی نیروی ترمز EBD

 

 

عملکرد سیستم ترمز ABS و EBD

سیستم EBD به صورت اتوماتیک و بسته به شرایط جاده سرعت خودرو و میزان بار خودرو نیروی متفاوتی را به هر یک از ترمزها منتقل می کند . این سیستم که عموما با همکاری ABS کار می کند باعث می شود تا فشار ترمز بیشتر با کمتری به هر یک از چرخ ها وارد شود تا بیشترین نیروی توقف لازم را در کنار کنترل مناسب خودرو به ارمغان آورد معمولا ترمز های جلو چون بیشترین وزن را تحمل می کنند بیشترین نیروی ترمز هم روی این چرخ ها اعمال می شود EBD نیروی ترمز کمتری را هم به چرخ های عقب اعمال می کند تا چرخ های عقب قفل نکنند و قسمت عقب خودرو سر نخورد .

 

سیستم توزیع الکترونیکی نیروی ترمز                                    Electronic. Brakeforce. Distribution

عملکرد: این سیستم ، نرم افزاری در حافظه ABS است که با ABS کار میکند تا نیروی ترمز را با تناسب به چرخهای جلو ، عقب، چپ و راست تقسیم کند.

برای مثال، در یک خودرو سواری جلو محرک، معمولا ترمزهای جلو سهم بیشتری از نیروی ترمزی کل خودرو را دارد. اگر نیروی ترمزی یکسانی برای چرخهای جلو و عقب فرستاده شود، چرخهای عقب که فشار کمتری را تحمل می کنند، قفل خواهند شد و خودرو ناپایدار شده و می چرخد. سهم نیروی ترمزی چرخهای عقب ، به مقدار وزن متحمل هر چرخ بستگی دارد که EBD بصورت دینامیکی این تنظیم نیرو را انجام می دهد.

   

  

 

 

فعال و غیر فعال بودن سیستم های ABS و EBD

وظیفه EBD به عنوان یک زیر سیستم برای سیستم ABS این است که میزان چسبندگی موثر در چرخ های عقب را کنترل کند. فشار چرخ های عقب بر حسب تقریب با توزیع نیروی ترمز در یک ترمز معمولی محاسبه می شود. برای این کار طراحی ترمز معمولی در در جهت محور عقب تغییر داده شد و از عناصر ترمز ABS استفاده شد . سیستم EBD فشار وارده بر دریچه سوپاپ هیدرولیکی ترمز خودرو را کاهش می دهد .ترمز EBD با استفاده از بهبود استفاده از کشش سطحی، ثبات رانندگی و نیروی پدال طراحی ترمز را بهبود می بخشد.

 

نمودار نیروی ترمز در چرخ ها در حالت فعال و غیر فعال بودن EBD

EBD به همراه ترمز ABS و کنترل ثبات الکترونیکی Electronic Stability Control) یا (iESC میزان انحراف هنگام دور زدن ها را کاهش می دهد. سیستم ESC زاویه چرخ فرمان را با میزان چرخش اتومبیل مقایسه می کند که توسط سنسور میزان انحراف انجام می گیرد. منظور از انحراف (Yaw) میزان چرخش به راست با چپ (اتومبیل حول مرکز ثقل عمودی خود است. در صورتی که سنسور میزان انحراف میزان کمتر یا بیشتری از انحراف از آنچه که زاویه چرخ باید ایجاد کند را شناسایی کند، در آن صورت پدیده Over Steering و یا Under Steering رخ می دهد و سیستم ESC یکی از ترمز های جلو یا عقب را فعال می کند تا اتومبیل را به حالت تعیین شده باز گرداند.

برای مثال: اگر یک اتومبیل گردش به چپ می کند و شروع به Under Steering می کند (به طرف بیرون پیچ کشیده می شود) سیستم ESC ترمز چپ عقب را فعال می کند تا به اتومبیل کمک کند که به چپ بپیچد. سنسورها بسیار حساس هستند و کارها آنقدر سریع انجام می شوند که ممکن است قبل از آنکه راننده عکس العملی نشان دهد، سیستم جهت را اصلاح کند ABS . از قفل شدن چرخ ها جلو گیری می کند و EBD کمک می کند که فشار ترمز مناسبی اعمال شود تا ESC به طور مفید و کار آمد کار کند.

 

تمایل به انحراف از مسیر

 

آموزش گام به گام مکانیک خودرو (برف پاک کن خودرو)

موتور اتومبيل (قسمت هفتاد و سوم)

برف پاک کن خودرو

برف پاک کن خودرو یا Windshield Wiper وسیله ای است که در خودرو برای زدودن باران، برف و یا ذرات گرد و خاک از روی شیشه وسایل نقلیه موتوری مانند خودرو، قطار، هواپیما و قایقها به کار می رود. 

 در دنیای امروزی که قسمت زیادی از زندگی انسانها در پشت فرمان خودروها می گذرد، برای رانندگی در شرایط آب و هوایی نامناسب و در هنگام طوفان و کولاک و همچنین بارش برف و باران، قطعه مهمی از خودرو به شمار می رود. برف پاک کن خودرو یا Windshield Wiper وسیله ای است که در خودرو برای زدودن باران، برف و یا ذرات گرد و خاک از روی شیشه وسایل نقلیه موتوری مانند خودرو، قطار، هواپیما و قایقها به کار می رود. امروزه حتی الزامات قانونی برای کاربرد صحیح این وسیله تدوین شده است و برای هر خودرو یا وسیله نقلیه دیگری باید برف پاک کن استاندارد آن مورد استفاده قرار گیرد. برای اینکه به اهمیت این قطعه خودروی خود پی ببرید، کافی است در یک روز بارانی یا برفی تنها یک دقیقه برف پاک کن خودرو را خاموش نگه دارید. برف پاک کن های اولیه خودروها به صورت دستی تعبیه شده بودند که با پیشرفت روزافزون تکنولوژی خودرو و همچنین اجتناب از بروز تصادفات رانندگی، این قطعه خودرو نیز توسط خودروسازان بروزرسانی گردید و همانطور که امروزه شاهد هستیم، خودروهای مدرن دارای سیستمهای برف پاک کن پیچیده ای هستند که حتی توانایی تنظیم سرعت حرکت برف پاک کن را با حجم بارش برف یا باران دارند و یا حتی برخی از آنها مجهز به سیستم یخ زدا و گرمکن می باشند. در این مطلب به معرفی این قطعه از خودرو می پردازیم که شاید بیشتر از آنچه که به نظر می رسد، در ایمنی راننده و سرنشینان خودرو اهمیت دارد.
تاریخچه برف پاک کن: در ابتدا خودروهای اولیه دارای برف کن های دستی بودند که راننده از داخل خودرو می توانست توسط اهرمی در قسمت داخلی شیشه خودرو تیغه برف پاک کن را روی جدار بیرونی شیشه حرکت دهد. «مری اندرسون» اولین برف پاک کن خودرو را در سال 1903 با عنوان «وسیله تمیز کردن شیشه» برای خودروهای برقی و بخار در کشور آمریکا اختراع نمود که توسط یک اهرم در داخل خودرو کار می کرد و از نظر ظاهری شبیه به برف پاک کن های امروزی بود. مخترع ایرلندی «جیمز هنری آپجان» نیز در سال 1903 در کشور انگلستان روشی را ارائه داد که دو تیغه برف پاک کن را روی سطح شیشه عمودی خودرو به بالا و پایین حرکت دهد. در ماه آوریل سال 1911 طرح دیگری برای برف پاک کن خودرو توسط «گلاد استون آدامز» در کشور انگلستان ارائه شد. طرح دیگری از برف پاک کن به یک پیانیست لهستانی به نام «ژوزف هوفمان» منسوب است. اندکی بعد برف پاک کن خودروها به صورت خلالی در آمد که از قسمت بالای شیشه کنترل می شد و مقطعی منحنی را روی شیشه خودرو تمیز می کرد. تا اینکه در سال 1917 زمانی که در یک شب بارانی یک دوچرخه سوار با یک خودروی رودستر در نیویورک تصادف کرد، جهان خودرو تحت تاثیر این تصادف قرار گرفت. هر چند که در این تصادف شخص دوچرخه سوار جراحت شدیدی برنداشت، ولی راننده خودرو «جان آر اویشی»(John.R.Oishei) که صاحب تئاتر «بوفالو» بود، تحت تاثیر قرار گرفت و در صدد ساخت وسیله ای برآمد تا رانندگان بتوانند در آب و هوای بارانی هم دید مناسبی داشته باشند. به همین علت شرکت Tri-Continental Corporation را تأسیس نمود تا اولین برف پاک کن های دو تکه با نوار لاستیکی را ارائه کند که راننده می توانست تیغه برف پاک کن را توسط یک اهرم از داخل یک شکاف در شیشه به حرکت در آورد. این کمپانی امروزه جزو بزرگترین تولیدکنندگان برف پاک کن خودرو در سراسر جهان می باشد. «ویلیام فولبرت» اولین برف پاک کن اتوماتیک خودرو را در سال 1919 اختراع کرد که در آن یک موتور بادی توسط لوله ای به موتور خودرو نصب می گردید و در سال 1922 این سیستم را در خودروها نصب نمود. نسخه الکتریکی این برف پاک کن که در قسمت بالای شیشه نصب می شد، در سال 1926 توسط کمپانی Bosch اختراع گردید که در آن زمان تنها بر روی خودروهای لوکس نصب می شد.
                                                                
                                       برف پاک کن خلالی                                                                    برف پاک کن دستی                          
    پس از برف پاک کن های بادی، به زودی برف پاک کن های مجهز به سیستم خلاء به تجهیزاتی استاندارد بر روی خودروها تبدیل شدند که تا سال 1960 هم در خودروها مورد استفاده قرار گرفتند. در اواخر دهه 50 میلادی، سیستمی برای عملکرد برف پاک کن خودروها معرفی گردید که پس از فشردن دکمه شیشه شوی و فعال شدن سیستم، تیغه برف پاک کن به صورت اتوماتیک دو یا سه بار روی شیشه خودرو حرکت می نمود. در سال 1957 «اویشی» طرحی را با مکانیزم هیدرولیکی، الکترومکانیکی و حرارتی ارائه داد و در سال 1961 «جان آموس» مهندس شرکت مهندسی خودروی انگلیسی Lucas اولین طرح برف پاک کن الکترونیکی را اختراع کرد. پروفسور «رابرت کرنز» استاد دانشگاه مهندسی Wayne State در «میشیگان» آمریکا در سال 1967 اولین سیستم برف پاک کن متناوب را با اقتباس از پلک انسان اختراع کرد که در این طرح سرعت تیغه های برف پاک کن در دو یا چند حالت مستمر قابل تنظیم بود. او بعدها طرح خود را به کمپانی بزرگ خودروسازی «فورد» ارائه نمود که در خودروهای تولیدی سال 1978 این کمپانی مورد استفاده قرار گرفتند. در سال 1970 کمپانی «سیتروئن» در روی مدل SM خود اولین برف پاک کن های متناوب حساس به باران را معرفی نمود که در هنگام خشک بودن شیشه خودرو، موتور برف پاک کن میزان جریان بالایی را دریافت می کرد و تایمر مدار کنترل را برای به تاخیر انداختن حرکت بعدی تیغه تنظیم می نمود. اگر موتور برف پاک کن جریان کمی را دریافت می کرد، نشان دهنده این بود که شیشه مرطوب است و در نتیجه تایمر را طوری تنظیم می نمود تا زمان تاخیر را به حداقل برساند و سرعت برف پاک کن بیشتر شود. برف پاک کن اکثر خودروها از دو تیغه با حرکت شعاعی همزمان تشکیل شده اند که لبه لاستیکی آن رو به شیشه خودرو می باشد و با پاشش آب یا مایع شیشه شوی عمل شستشوی شیشه را انجام می دهد.  در هواپیمای جت ممکن است به جای تیغه های مکانیکی از هوای فشرده استفاده گردد. در برخی از خودروها، حرکت برف پاک کن ها به صورت موازی و در بعضی دیگر به صورت متقاطع می باشند.

 

موتور برف پاک کن الکتریکی        

در برخی از خودروهای «مرسدس بنز» و «فولکس واگن» برف پاک کن های به صورت متقاطع و در جهت مخالف هم حرکت می کنند که اگرچه از لحاظ مکانیکی پیچیده تر هستند، ولی سطح بیشتری را روی شیشه خودرو تمیز می کنند و از طرف دیگر، برای خودروساز مقرون به صرفه می باشد، چرا که در هنگام تولید خودروهای با فرمان دست راست برای ژاپن یا انگلستان نیازی به تغییر جهت برف پاک کن نخواهد بود. در برف پاک کن های امروزی یک سیستم «تایمر الکترونیکی» به یک سیلندر خلاء یا وکیوم نصب گردیده که به صورت مکانیکی به یک سوئیچ برقی نصب شده است تا بتواند تأخیر سیستم خلاء را جبران نماید. در حال حاضر بزرگترین تولید کننده برف پاک کن در جهان کمپانی Bosch در شهر Tienen بلژیک می باشد که با تولید 350 هزار تیغه برف پاک کن در روز دارای بیشترین میزان تولید این قطعه است. از اوایل دهه 1970 برخی از خودروها مانند خودروهای شاسی بلند، ون، هاچ بک، استیشن و برخی خودروهای اسپرت به برف پاک کن شیشه عقب مجهز شدند. برف پاک کن چراغهای جلوی خودرو اولین بار در سال 1970 توسط کمپانی SAAB سوئد معرفی گردید که در برخی از خودروهای «مرسدس بنز» در دهه های 80 و 90 میلادی، نیز ارائه شد. این سیستم در ابتدا به صورت یک موتور برای هر دو چراغ به صورت افقی رفت و برگشتی تعبیه شده بود که بعدها به صورت یک موتور دوکی تک محور در هر چراغ در نظر گرفته شد. هر چند که در  خودروهای امروزی از مکانیزم پاشش اسپری برای شستشوی چراغها استفاده می گردد.

 
          

در گذشته، شرکتهای خودروسازی در تلاش بودند تا برف پاک‎کن را از روی خودرو حذف کنند. مثلاً برخی از آنها سعی کردند به جای برف پاک‎کن، با ایجاد لرزشهای خفیف در شیشه جلو از شکل گیری قطره روی شیشه جلوگیری کنند، ولی این ایده هرگز رنگ واقعیت به خود نگرفت. چرا که این فرضیه مشکلات زیادی داشت و رانندگان از نمونه های آزمایشی رضایت نداشتند. امروزه نوعی از برف پاک کن های هوشمند و پیشرفته طراحی شده و توسعه یافته اند که توسط «سنسور باران» میزان بارندگی را اندازه گیری کرده و سرعت برف پاک‎کن را بر حسب شمارش تعداد ذرات باران روی سطح معینی از شیشه خودرو تنظیم می‎کنند. سیستم این برف پاک کن های اتوماتیک و هوشمند به‎گونه‎ای است که سنسورهای مادون قرمز به سطح خارجی شیشه متصل هستند و پس از تعیین میزان و شدت رطوبت، یک سیگنال به واحد کنترل مرکزی برف پاک‎کن ارسال می‎کنند و تیغه ها با سرعت مشخصی توسط این واحد کنترل، فعال می گردند. زمانی‎که شیشه خشک است، حداکثر میزان امواج مادون قرمز به سنسورها می‎رسد و با زاویه 45 درجه بازتاب می‎شود. اما زمانی‎که بارندگی شروع می‎شود، خیس بودن شیشه باعث می‎شود تا امواج مادون قرمز در مسیرهای متفاوتی با زاویه‎های کمتر یا بیشتر از 45 درجه بازتاب شوند. هر چه میزان آب روی شیشه خودرو بیشتر باشد، اشعه کمتری توسط سنسورهای مادون قرمز بازتاب می شود. زمانی‎که میزان بازتاب امواج مادون قرمز به حداقل مقدار ممکن برسد، نرم افزار موجود در سیستم برف پاک کن روشن می‎شود و سرعت برف پاک‎کن نیز بسته به سرعت خیس شدن شیشه تعیین می گردد و در نهایت برف پاک کن با سرعت مورد نیاز فعال می گردد. همچنین در خودروهای لوکس جدید، سیستم یخ زدای برف پاک کن تعبیه شده است که در فصل زمستان و یخبندان باعث زدوده شدن یخ از روی تیغه های برف پاک کن می شوند.
در اکثر خودروها سیستم برف پاک کن نیاز به پاشش مایع شیشه شوی دارد که توسط پمپی از محفظه مربوطه به روی شیشه خودرو پاشیده می شود. مایع شیشه شوی ترکیبی از آب، الکل و مواد شوینده می باشد که در برخی از خودروها توسط نازلهایی بر روی درب موتور روی شیشه جلو اسپری می گردد و در برخی دیگر توسط لوله هایی روی تیغه برف پاک کن همزمان با عملکرد برف پاک کن اعمال می شود. اولین مایع شیشه شوی در سال 1931 توسط «هکتور سوپیسی سدس» مکانیک و راننده اروگوئه ای خودروهای مسابقه ای در شرکت قطعات خودروی Richland در «اوهایو» ارائه گردید. در مناطق سرد که ممکن است یخ زدن آب باعث خراب شدن پمپ یا موتور برف پاک کن گردد، نیاز به مایع ضد یخ می باشد که البته خود مایع ضد یخ به علت ترکیبات شیمیایی خاصی که دارد، باعث خراب شدن رنگ خودرو می گردد، لذا می توان از الکل استفاده نمود.
انواع مسیرهای حرکتی برف پاک کن ها: برف پاک کن ها از حیث طراحی و مسیر حرکت تیغه ها روی شیشه خودرو دارای انواع مختلفی هستند:
1.    اکثر خودروهای با فرمان دست چپ برف پاک کن هایی مطابق شکل زیر دارند که تیغه های آن به موازات یکدیگر حرکت می کنند.

2.    خودروهای مرسدس بنز، فولکس واگن، میتسوبیشی دلیکا، هوندا سیویک، سیتروئن C4 و پژو 308 برف پاک کنهای متقاطع با مسیر حرکت خلاف جهت یکدیگر دارند.

3.    خودروهایی مانند سئات آلتئا، سئات لئون و سئات تولدو برف پاک کن هایی مانند شکل زیر دارند.

4.    فیات پاندا، سئات ماربلا، فیات اونو، سیتروئن AX و سیتروئن ZX و سئات آی بیزا برف پاکن هایی مطابق شکل زیر دارند که مسیر حرکتی مانند یک نیم دایره را طی می کنند.

5.    در خودروهایی مانند  سوباروXT و برخی مدلهای مرسدس بنز تیغه های برف پاک کن مسیری منحنی را طی می کنند که یک نیم دایره ناقص می باشد.

6.    برخی اتوبوسها، سرویس مدارس و مرسدس بنز 0305 برف پاکن هایی مطابق شکل زیر دارند.

7.    خودروهای تویوتا اف.جی کروزر، جگوار E-type و MG Midget برف پاک کن های سه تایی دارند. 

8.    در برخی از خودروهای آتش نشان قدیمی برف پاک کنها طراحی مانند شکل زیر داشتند.

 9.    خودروهای ارتش آمریکا، جیپ های جنگی و سرویس مدارس دارای برف پاک کنهایی با طراحی زیر می باشند.

10.    برخی از خودروهای مرسدس بنز و خودروهای با فرمان سمت راست طرحی دقیقاً در جهت مخالف شکل 1 را دارند.