طريقة عمل نظام ABS

5 3

لايمكنك التصويت حتى الحصول على 20 نقطة على الأقل
إضغط هنا للإخفاء

رعد 4 3252
قبل 9 سنه و 4 شهر

كتبه المهندس : محمد النوايسة 

عند طرح سيارة جديدة في الأسواق، تتباهى الشركة المنتجة لها بتوفر كم هائل من التكنولوجيا وإمكانيات الرفاهية التي تحملها السيارة الجديدة، وتضم تلك القائمة عددا لا بأس به من الأحرف التي تمثل اختصارات لـ"تكنولوجيات" مختلفة تحملها تلك السيارة الجديدة.
فمع تطور صناعة السيارات وأنظمة تشغيلها، أصبح كل جزء من السيارة يتمتع بعدة أنظمة متطورة تزيد من كفاءة ذلك الجزء بحيث يعمل بشكل أكثر دقة وتطور لتفادي عيوب ما قبل تلك التكنولوجيا.
ومن بين تلك الاختصارات والأحرف التي كثيراً ما نطالعها ولانعرف كيفية عملها أو مميزاتها، تكنولوجيا ABS أو "نظام الفرامل المانعة للإنغلاق"، حيث تمثل ABS اختصاراً لعبارة Antilock Brake System.
وتُعد الفرامل من بين أجزاء السيارة التي شهدت تطوراً كبيراً على مدى عشرين عاماً مضت، نظراً لما يمثله ذلك الجزء من السيارة من أهمية قصوى ضمن منظومة عمل السيارة بشكل عام.


كيفية عمل ABS؟

وبالنسبة لذلك الجزء المهم من السيارة، فقد ظهرت عدة أنظمة من أبرزها وأهمها نظام منع إنغلاق الفرامل ABS، وتعني كلمة "منع الإنغلاق" أنه عند الضغط على دواسة الفرامل بشكل مفاجئ وقوي فإنه لن يتم وقف حركة الإطار بشكل تام ونهائي، بمعنى عدم إغلاق قرص الفرامل على الإطار بشكل محكم.
لكن مايحدث هو تنظيم عدد مرات كبح حركة الإطار وتجزئتها إلى عدة مرات وليس مرة واحدة، وكأن ضغط السائق على الدواسة يتجزأ إلى أجزاء أو أنه يواصل الضغط عدة مرات وبزمن قصير جداً، وهو ما يسبب شعور السائق بارتداد دواسة الفرامل عند الضغط بقوة عليها.
والفكرة الرئيسية التي يعمل بها نظام ABS هي عدم إغلاق الفرامل على الإطار بشكل كامل عند الضغط المفاجئ وتحويل تلك القوة إلى عدة مرات، وهو ما يتيح القدرة على التحكم بعجلة القيادة أثناء ضغط الفرامل، حيث إنه يترك بعض المساحة للعجلة للتحرك وهو ما يتيح لقائد السيارة القدرة على الإنعطاف أو المناورة في نفس الوقت الذي يضغط فيه على الفرامل، إضافة إلى تقليل مسافة التوقف، خاصة على الطرق الزلقة بسبب الأمطار أو الرمال.
الأمر الذي لا يتوفر في السيارات التي لا تعمل فراملها بنظام ABS، ففي تلك السيارات يؤدي الضغط المفاجئ والقوي على دواسة الفرامل إلى إحكام الغلق على الإطار، وهو ما يتسبب في عدم قدرة السائق على التحكم بعجلة القيادة أثناء الضغط على الفرامل، لتكون النتيجة انزلاق السيارة وعدم القدرة على توجيهها، وهو ما يُعرف بـ"التعويم".

أغلب السيارات الجديدة يتوافر بها هذا النظام
ويعتمد نظام الـABS على أربعة عناصر أساسية،
هي حساسات السرعة التي تتواجد في كل عجلة من العجلات الأربعة، وتقوم بتنبيه النظام لحظة حدوث إنغلاق للقرص بعد ضغط السائق على دواسة الفرامل.
أما المكون الثاني لنظام ABS فهي الصمامات، وتكون تلك الصمامات على دائرة الفرامل المحيطة بالإطار، لتقوم بالتحكم في فتح وغلق هيدروليكي بمساعدة مضخة هيدروليكية، على ثلاث مراحل، الأولى يكون فيها الصمام مفتوحا وبالتالي فإنّ قوّة الكبح تنتقل من دواسة الفرامل إلى التيل، بشكل جزئي وليس كلي.
أما الجزء الثالث من ABS فهو المضخة، التي تعمل بالتعاون مع الصمام لتنظيم قوة الفرملة وتحويلها لأجزاء، والرابع هو وحدة التحكم الإلكترونية، ووظيفتها تلقي المعلومات من الحساسات والتحكم بالصمامات.
ويعتبر نظام الـ ABS واحد من أهم أنظمة الأمان في السيارة، وبات مفروضاً وبشكل أساسي على جميع السيارات في أوروبا وأمريكا وبعض دول آسيا.


لمحة تاريخية

كان المهندس الفرنسي جابرييل فوازان أول من طور نظام ABS بشكل مبسط جداً في عام 1929 ليطبقه على عجلات الطائرات، وكانت سيارة السباقات "فيرجسون P99" أول سيارة طبق عليها نظام ABS ،لكن بشكل ميكانيكي بحت وبسيط، وفي الستينيات كانت شركتا "مرسيدس وبوش" الألمانيتان تعملان معاً على تطوير هذا النظام ليكون حاضراً بشكله الحالي الذي بدأ في الإنتشار في معظم السيارات منذ منتصف التسعينات القرن الماضي.


وهذا شرح اخر مفصل 

تعريف غلق العجلات:
هو عدم دوران العجلة أثناء الفرملة وزحفها للأمام (حركة العجلة للأمام دون دوران). 
الأسباب المؤدية إلى غلق العجلات:
يتسبب في غلق العجلات أن تكون:
قوة الفرملة المؤثرة على العجلة > من قوة تماسك العجلة مع الطريق
> وزن العجلة × معامل التلاصق بين العجلة والطريق
وهذا يتحقق أما:
بزيادة مقدار القوة بالناحية اليمنى من المعادلة السابقة أو بقلة مقدار القوة بالناحية اليسرى من المعادلة كالتالي:
· قوة فرامل عالية (الضغط القوي على الفرملة)
· وزن قليل على العجلة (توزيع الأحمال/ الوزن المنقول من الخلف للإمام أثناء الفرملة)
· معامل تلاصق منخفض (وجود مياه متجمدة/ زيوت / رمال) على الطريق أو حالة سيئة لسطح الإطار.


مشاكل غلق العجلات:

· غلق العجلات: زيادة مسافة التوقف (عند حدوث الغلق وعلى نوع معين من الطرق).
· غلق العجلات الأمامية: فقد القدرة على توجيه السيارة.
· غلق العجلات الخلفية: فقد اتزان السيارة (دوران السيارة حول محورها الرأسي).
* غلق العجلات الخلفية أكثر خطورة حيث أن غلق العجلات الأمامية وفقد القدرة على التوجيه يمكن التغلب عليه بتقليل أو رفع الضغط على الفرامل أم غلق العجلات الخلفية وفقد الاتزان لا يمكن التغلب عليه بتقليل أو رفع الضغط على الفرامل (فعند بدأ حدوث دوران السيارة حول محورها فسوف تستمر في ذلك ولا يمكن السيطرة عليه من قبل السائق).


طرق معالجة غلق العجلات:

هناك عدة طرق لمعالجة غلق العجلات 
أ‌- عند تصميم الفرامل تصمم الفرامل بحيث تعطي قوة تتناسب مع الوزن على العجلة. ففي حالة السيارات ذات المحرك الأمامي تكون نسبة الوزن على المحور الأمامي في حدود 60-70% وعليه تصمم الفرامل الأمامية بحيث تكون قوتها في حدود 60-70% من قوة فرملة السيارة الإجمالية. يكون ذلك عن طريق اختيار مساحات اسطوانات العجل أو نوع وطريقة عمل فرامل العجل أو الاثنين معاً. 
ب‌- تقليل قوة الفرملة على المحور في حالة نقص الحمل على المحور (حالة سيارات الشحن فإن الوزن على المحور الخلفي والسيارة محملة 50-60% والوزن عليه في حدود 20-30% عند عدم تحميلها- أو حالة اختلاف الحمل نتيجة الوزن المنقول من الخلف للأمام أثناء الفرملة أو الاثنين معاً). ويتم ذلك عن استخدام صمامات تحكم في ضغط سائل الفرامل (التحكم في قوة الفرملة حيث أن قوة الفرملة = ضغط الفرامل × مساحة اسطوانة العجل). وهناك أنواع مختلفة لهذه الصمامات كالتالي:
- صمام معايرة ( يركب على المحور الأمامي في حالة أن تكون الفرامل الأمامية قرصية والخلفية انفراجية).
- صمام تناسب ( يركب على المحور الخلفي).
- صمام مجمع به صمام معايرة للفرامل الأمامية وصمام تناسب للفرامل الخلفية. 
‌ج- استخدام نظام منع غلق العجلات (ABS).




جهاز منع غلق العجلات ABS
حقائق عن النظام:
· نظام منع غلق العجلات لا يقوم بتقوية قوة الفرامل.
· يمنع نظام منع غلق العجلات غلق العجلات ولا يمنع الحوادث.
· يعمل نظام منع غلق العجلات فقط عندما تكون العجلات معرضة للغلق.
· يعمل نظام غلق العجلات على نظام الفرامل التقليدية بالسيارة (سائل الفرامل/ اسطوانات العجل/ فرامل العجل).
· عند عطل النظام تضئ لمبة تحذير عدم عمل النظام ويظل نظام الفرامل يعمل بصورة طبيعية ولكن بدون نظام منع غلق العجلات.
· يقوم النظام بتقليل مسافة التوقف فقط في حالة عمله (تعرض العجلات للغلق) على الطرق المسفلتة ولكن لا يقلل من مسافة التوقف عموماً في جميع المرات وعلى جميع أنواع الطرق.
الأنواع المختلفة للنظام:
في معظم السيارات يعمل النظام على جميع العجلات, ولكن في الشاحنات والسيارات الكبيرة فأنه غالباً ما يعمل النظام على العجلات الخلفية فقط.


طريقة عمل نظام منع غلق العجلات:

عند قرب حدوث غلق العجلات يقوم النظام بالتحكم في ضغط سائل الفرامل فيخفف من قيمته حتى لا تحدث حالة الغلق ثم يقوم بزيادة الضغط مرة أخرى للاستمرار في عملية الفرملة ويقوم النظام بتكرار تلك العملية (تخفيف الضغط أو رفعه ثم زيادة الضغط) حتى تنتهي حالة الغلق, (معدل تكرار تلك العملية هو في حدود من 20- 30 مرة في الثانية ويستمر حتى الانتهاء من حالة الغلق ثم يترك العمل لنظام الفرامل التقليدية بالسيارة لإكمال الفرملة).
* يمكن للسائق في السيارات الغير مزودة بنظام منع غلق العجلات بأن يماثل حالة عمل نظام منع غلق العجلات بأن يقوم بدلاً من الضغط بقوة على الفرملة وبشكل مستمر (مما قد يؤدي إلى غلق العجلات) بأن يقوم بالضغط على بدال الفرامل ورفع الضغط مع تكرار ذلك عدة مرات. ولكن الفرق سيكون كالتالي:
- معدل تكرار تلك العملية عن طريق السائق ستكون من 3-4 مرات في الثانية بحد أقصى وليس 20-30 مرة في الثانية كما نظام منع غلق العجلات.
- هذه العملية من السائق ستؤثر على جميع العجلات, ولكن نظام منع غلق العجلات يطبقها على العجلة المعرضة للغلق فقط. مما يحافظ على قوة الفرملة على السيارة.
- يقوم نظام منع غلق العجلات بهذه العملية عند أعلى قيمة لمعامل التلاصق بين الإطار والطريق والذي يتغير مع مقدار نسبة الانزلاق للإطار, مما يزيد من الاستفادة من قوة الفرملة وتقليل مسافة التوقف.


أجزاء نظام منع غلق العجلات:

يتكون النظام من الأجزاء التالية:
· حساسات سرعة دوران العجل (Wheel Sensors).
· وحدة التحكم الإليكترونية.(Electronic Control Unit- ECU) 
· الوحدة التحكم الهيدروليكية (Hydraulic Control Unit).
· لمبة تحذير عدم عمل النظام (The ABS Warning Lamp).


وظيفة أجزاء النظام:

حيث أن النظام يعمل فقط في حالة غلق العجلات ويستمر في عمله حتى الانتهاء من حالة الغلق؛ فإنه يجب على النظام أن يعلم متى تحدث حالة الغلق ومتى تنتهي. وحيت أن حالة غلق العجلات تعني عدم دوران العجلة فإن النظام سوف يعتمد على ملاحظة اختلاف سرعة دوران العجلة للتعرف على بداية ونهاية حالة الغلق. وهذا يتم عن 
طريق حساس سرعة دوران العجل. ويقوم الحساس بإرسال إشارات (نبضات) جهد يزيد ترددها مع زيادة سرعة دوران العجلة ويقل ترددها مع قلة سرعة دوران العجلة. وهنا يجب تزويد النظام بجزء يقوم باستقبال تلك الإشارة وفهم محتوياتها, وهذا يتم عن طريق الوحدة الإليكترونية للنظام التي تقوم باستقبال الإشارة وتحليلها ومقارنتها بحالة الغلق المخزنة داخل الوحدة. وتقوم الوحدة باستقبال الإشارة وتحليلها ومقارنتها بمعدل عالي عدة مرات في الثانية وعلى مدى فترة سير السيارة. تظل الوحدة الإليكترونية على هذا المنوال حتى تتطابق حالة الغلق للإشارة المستقبلة من العجلة بالحالة المخزنة بالوحدة. هنا تقوم الوحدة بإرسال إشارة إلى وحدة التحكم الهيدروليكية التي تتحكم في ضغط خط الفرامل عن طريق صمامات كهروهيدروليكية في معظم الأحوال. تقوم وحدة التحكم الهيدروليكية بتقليل وزيادة ضغط الفرامل بتردد عالي وخلال تلك الفترة تكون وحدة التحكم الإليكترونية مستمرة في عملية متابعة حالة غلق العجلات وعند وصول أشارات لا تتطابق بعد تحليلها مع حالة الغلق تقوم الوحدة الإليكترونية بإرسال إشارة إلى الوحدة الإليكترونية للتوقف عن التحكم في الضغط . يتبقى أن يتأكد النظام من عمل تلك الأجزاء بشكل سليم حيث أنه يخشى مع الوقت أن يحدث عطل بهذه الأجزاء ولا يكتشف إلا مع الحاجة للنظام ويكون ذلك بعد فوات الأوان. ولذلك من متطلبات عمل الجهاز أن يقوم بالكشف على حالة عمله وذلك في كل مرة يقوم فبها السائق بتسيير السيارة. في حالة وجود عطل يقوم النظام بالتالي فصل عمل النظام عن العمل وأخطار السائق بذلك حتى يأخذ حذره أثناء السواقة بأن سيارته يعمل بها نظام الفرامل ولكن بدون نظام منع غلق العجلات وكذلك إخطاره حتى يقوم بالعمل اللازم للكشف وإصلاح النظام. يتم تحذير السائق عن طريق لمبة بيان عدم عمل النظام بوحدة العدادات بالسيارة (التابلوة) ذات لون برتقالي ويكون مكتوب عليها في الغالب(ABS) .


عمل الأجزاء:

· حساس سرعة العجل
- يركب حساس سرعة العجل على العجلات أو مدخل سرعة التروس الفروقية للعجلات الخلفية أو خرج صندوق التروس في بعض السيارات. 
- يقوم حساس العجل بإرسال أشارات (نبضات) إلى الوحدة الإليكترونية يزداد ترددها ويقل مع زيادة وقلة سرعة السيارة بالترتيب. 


 وحدة التحكم الإليكترونية 

- تركب في مكان آمن بالسيارة بعيداً عن الأماكن الأكثر تعرض للإصابة أثناء الحوادث أو الأماكن القريبة من الحرارة أو المجالات المغناطيسية.
- تقوم وحدة التحكم الإليكترونية باستقبال إشارة حساسات العجل وتقوم بتحليلها ومقارنتها بحالة الغلق المخزنة لديها.
- في حالة أن تحليل إشارات العجل أظهر أن هناك حالة غلق على وشك الوقوع فإنه يقوم بإرسال أشارة كهربائية إلى وحدة التحكم الهيدروليكية بتشغيل صمام التحكم الكهروهيدروليكي الخاص بالعجلة المعرضة للغلق للعمل في التحكم في ضغط تلك العجلة. 
- يستمر النظام في استقبال وتحليل إشارات حساسات العجل بما فيهم العجلة المعرضة للغلق في حالة خروج تلك العجلة من حالة الغلق تقوم الوحدة بإرسال إشارة كهربائية إلى الوحدة لإيقافها عن العمل. 
- تقوم الوحدة الاليكترونية بالكشف على عمل النظام والتأكد من عمله بنسبة 100% في كل مرة يقوم السائق بقيادة السيارة. 
- في حالة وجود أي خلل أو عطل بالنظام تقوم الوحدة بفصل النظام عن نظام الفرامل بالسيارة وتوقف عمله.
- في حالة فصل النظام عن نظام الفرامل بالسيارة تقوم الوحدة بإرسال إشارة كهربائية لإضاءة لمبة تحذير عدم عمل الفرامل 


وحدة التحكم الهيدروليكية

- تتصل وحدة التحكم الهيدروليكية بدائرة الفرامل الهيدروليكية بالسيارة. 
- تستقبل الإشارة من وحدة التحكم الإليكترونية. 
- تشغل الصمام الكهروهيدروليكي حتى تتلقي إشارة بتوقيف عمل الصمام من الوحدة الإليكترونية.


 لمبة تحذير عدم عمل نظام منع غلق العجلات

- تضيء عند بداية تشغيل السيارة.
- تتلقي إشارة من وحدة التحكم الإليكترونية وتطفئ في حالة عدم وجود عطل أما في حالة وجود عطل في النظام فتظل مضاءة.

https://www.youtube.com/watch?t=161&v=ZP40PoAPDOM

إبلاغ

الردود