العربية الخفيفة أحسن من العربية التقيلة... اتعرف على أساسيات ثبات السيارات - الجزء الخامس

المرة دي هنتكلم عن أهم الأنظمة التكنولوجية اللي دخلت على العربيات عشان تحسن من ثبات السيارات...

اللي عايز يتابعنا من الأول يا ريت يدخل على:

الجزء الأول - تأثير الوزن على الثبات
الجزء الثاني - إنزال مركز الثقل
الجزء الثالث - الاتزان

الجزء الرابع - التماسك مع الطريق

الهدف الأساسي لمعظم أنظمة تحسين الثبات هو محاولة تقليل زحلقة الكاوتش فوق السطح اللي ماشية عليه العربية بهدف الحفاظ على العربية ماشية في خط سيرها الأصلي..

يعني بتحاول تحافظ على تماسك الإطارات في أقصى حالاته..

على فكرة... كل الأنظمة دي وغيرها... هدفها الأساسي منع وقوع الحوادث اللي غالبا بيكون بسبب ضعف السيطرة على العربية في المواقف الطارئة، عشان كده بيسموها أنظمة السلامة النشطة "Active Safety Systems"... لإنها بتعمل باستمرار على منع وقوع الحوادث طول ما العربية شغالة... 

على عكس أنظمة السلامة الخاملة "Passive Safety Systems".. اللي ما بتشتغلش إلا في حالة وقوع الحادث.

ولإن الأنظمة كتير وأسمائها متعددة وممكن تختلف من شركة للتانية... فهنتكلم بسرعة وبإيجاز عن أهمها والمؤثر منها في الثبات والغرض منها والفكرة في تشغيلها

نظام منع غلق الفرامل (Anti-lock Braking System (ABS

هو نظام يمنع إن الفرامل تقفش لما نضغط عليها بقوة في الحالات الطارئة، وبالتالي العجل ما يتزحلقش ونفضل قادرين نتحكم في العربية ونتفادى العوائق في الطريق.

ونقدر نقول إنه أول تكنولوجيا تم اختراعها للسلامة النشطة، وهو كمان يعتبر الأساس لأي نظام تاني موجود في السيارات للسلامة أو الثبات.

النظام مكون باختصار من وحدة تحكم موجودة بين ماستر الفرامل الرئيسي والعجلات، مهمتها هي توزيع ضغط الفرامل على شكل نبضات متتابعة على العجلة اللي الفرامل قفشت فيها... 

وبيتم الكلام ده عن طريق حساسات على كل عجلة بتدي معلومات للكمبيوتر الرئيسي.. وبناء عليه بتوزع وحدة التحكم الضغط على العجلة المحتاجة تغيير في ضغط الفرامل.



الفيديو ده (مدته 47 ثانية) بيشرح فايدة نظام الـABS باختصار شديد 

نظام توزيع قوة الفرامل (Electronic Brake-Force Distribution (EBD

هو نظام لإعادة توزيع قوة ضغط الفرامل على العجلات على حسب الحمل وسرعة العربية بهدف تقليل مسافة الفرملة

في العادة... الفرامل بتبقى مظبوطة بحيث تبقى قوة الفرامل اللي قدام أقوى من اللي ورا، وده بسبب إن انتقال الوزن على العجلات الأمامية في الفرملة بيخلي الوزن الفعلي فوق العجلات الأمامية أكبر من اللي ورا بكتير، 

المشكلة بقى لو العربية محملة ، فيبقى العجل اللي ورا بقى عليه وزن أكبر من الأول، ساعتها هنحتاج نزود قوة الفرملة على العجلات الخلفية عشان نقلل مسافة الفرامل.

نظام السيطرة على التماسك (Traction Control System (TCS

هو نظام هدفه منع انزلاق أي عجلة من عجلات السيارة، وخاصة عجلات الاندفاع، أثناء الانطلاق أو المشي بالسيارة.

النظام ده من وجهة نظري أقوى نظام تم اختراعه حتى الآن.. وزي ما احنا شايفين... أداؤه بيتم أثناء الانطلاق... مش أثناء الفرملة

وفكرة عمله بتم برضو عن طريق الكمبيوتر وحساسات على العجلات، ولو حصل مثلا إن عجلة من العجلات بدأت تفقد التماسك مع الطريق (خرجت عن الطريق المتسفلت مثلا.. أو لو كنا سايقين عربية 4×4 على رملة ناعمة وبدأت عجلة تفوت).. بيبدأ الكمبيوتر تشتغل ويدي أوامره

بس هنا بأحد 3 طرق:

الطريقة الأولى:

الفرامل تتدخل عند العجلة اللي بتلف زيادة عن اللزوم وتفرملها عشان سرعتها تبقى زي باقي العجلات، ودي غالبا بتبقى في حالة عجلة أو اتنين في جنب واحد من السيارة لما بيكون فيه رملة في الطريق أو الطريق غير متماثل.



 طبعا.. الطريقة دي محتاجة إن العربية يكون فيها ABS

الطريقة التانية: 

تقليل قوة الموتور، وبالتالي العجلات كلها هتلف بسرعة أقل وما يحصلش دوران زايد عن الحد، ودي الطريقة اللي عادة بنشوفها في نظام الثلوج، أو لو دخلت منعطف بسرعة أكبر من الحد اللي يخلي العربية ماشية في مسارها الصحيح.

الطريقة التالتة:

اسمها توجيه العزم أو (Torque Vectoring)، وهي عبارة تركيز قوة الموتور على العجلة الأكثر التصاقا بالأرض وتقليل القوة على العجلة اللي بتفوت، وده بيتم عن طريق استخدام جيل جديد من التروس التفاضلية (الكورونا) وبتبقى فيها كلتش (قابض فاصل) على كل عجلة...

وفي السيارات رباعية الاندفاع (4×4) بيكون فيه كورونا وسطية عشان توزع الحركة بين العجلات الأمامية والخلفية بنفس الطريقة

نظام السيطرة الإلكترونية على الثبات (Electronic Stability Control (ESC

أو
ESP – Electronic Stability Program
VSC – Vehicle Stability Control

نظام الـESC له نفس هدف الـTCS وهو منع انزلاق العجلات أثناء المشي، بس يختلف في حاجة واحدة.. إن الحساسات مش بس على العجلات، إنما فيه حساسات تانية مهمتها إنها تحس بالتسارع والقوى الطاردة المركزية (G-force) اللي بتحصل في الملفات (بيسموها جيروسكوب Gyroscope) بالإضافة لدرجة ميل الدركسيون (زي اللي بقت موجودة في الموبايلات الحديثة دلوقتي)...

فلو كانت العربية داخلة ملف بسرعة أكبر من اللازم مثلا وممكن يحصل لها "انعطاف زائد" أو "انعطاف ناقص"، ساعتها الكمبيوتر بيحسب سرعة العربية ودرجة ميل الدركسيون واتجاه العربية ويتدخل لتصحيح مسار العربية بنفس الطرق اللي اتكلمنا عليها في نظام الـTCS من شوية.

الفيديو ده (مدته دقيقتين تقريباً) بيبين فكرة عمل نظام الـESP ببساطة

نظام السيطرة الإلكترونية على التعليق (Electronically Controlled Suspension (ECS

الهدف الرئيسي من نظام السيطرة على التعليق هو تكييف نظام التعليق (المساعدين بالذات) مع المتغيرات الموجودة في الطريق،

الكلام ده بيتم عن طريق استخدام مساعدين من نوع خاص يمكن تغيير قوة التخميد فيهم بحيث إن المساعد الواحد ممكن يبقى طري أو ممكن يبقى ناشف حسب الحاجة

طبعا فيه حساسات على العجل بتحس بحركة العجل وهو طالع ونازل بالإضافة لحساسات تانية موجودة في جسم السيارة .. وبناء على فرق الحركة بين العجل والجسم فالكمبيوتر المركزي بياخد الإشارات دي ويحللها ويدي أوامر بتغيير قوة المساعدين حسب الحاجة.

نظام السيطرة ضد الانقلاب (Control of Roll Stability (ARC

النظام ده أكتر استخداماته في سيارات النقل وعربيات الـ4×4 المتقدمة

طبعا الهدف منه باين من إسمه، وطريقة عمله إنهم بيحطوا حساسين.. واحد في أعلى السيارة والتاني في الأسفل، والحساسين بيحسوا بزاوية ميل العربية، والكمبيوتر بياخد منهم الإشارات ويدي أوامر للفرامل والموتور للتدخل عند الحاجة... وده كله بغرض إن زاوية الميل ما توصلش لنقطة الانقلاب.

كويس جدا..

دي أهم الأنظمة الإلكترونية اللي دخلت على السيارات لتحسين الثبات على الطريق

المرة الجاية حنتكلم على حاجة مهمة وبتأثر على ثبات السيارات بشكل كبير... خصوصا على السرعات العالية، وهي حاليا بقت علم مستقل..

الإيرودايناميكس... أو ... ديناميكا الهواء


أشوفكو قريب إن شاء الله...

...

العربية الخفيفة أحسن من العربية التقيلة!!! اتعرف على أساسيات ثبات السيارات - الجزء الرابع

في الجزء الرابع هنتكلم عن التماسك في السيارات..

اللي عايز يتابعنا من الأول يا ريت يدخل على:

الجزء الأول - تأثير الوزن على الثبات
الجزء الثاني - إنزال مركز الثقل
الجزء الثالث - الاتزان

التماسك زي ما قلنا قبل كده هو إزاي أخلي السيارة ماسكة في الطريق بحيث اقدر أوجه السيارة زي ما أنا عايز بالظبط.. (التعريف يمكن ما يعجبش بعض الناس من ناحية اختيار الكلمات) ولكن اللي بنتكلم عليه اسمه بالانجليزي "Traction" وبعض الناس بتسميه "الالتصاق بالطريق".. 

والكلام ده باختصار بيتكلم عن قدرة إطارات السيارة على توجيها بكفاءة عالية... بمعنى إنها العلاقة بين الإطارات والطريق لإن الإطارات هي حلقة الوصل ما بين السيارة والطريق...

بس مش معنى الكلام ده إننا حنتكلم عن الإطارات وبس.. إنما السيارة فيها حاجات تانية كتير..

عشان نسيطر على السيارة لازم نضمن أن إطارات السيارة دايما ملاصقين للطريق وما بيحصلش أي انزلاق أو زحلقة ما بينهم... والانزلاق ده ممكن يحصل في كذا حالة زي:

تعويم السيارة في المنعطفات

فرملة قوية جدا 

انطلاق قوي جدا

وجود زيت أو رمل أو مياه على الطريق

أهم حاجة في الإطار إنه يبقى في قوة التصاق جامدة في الأرض.. وده بييجي من حاجتين رئيسيتين: 

أول حاجة: علاقة نوعية الكاوتش مع نوعية الأرض اللي حيمشي عليها.. ودي بنسميها (معامل الاحتكاك).. 

عشان كده بنلاقي كاوتش مخصص للأسفلت.. وكاوتش للثلوج.. وكاوتش للطرق الرملية .. إلخ.. 

ومعروف إن كل ما كان الكاوتش طري معامل بيبقى أحسن من ناحية الثبات بس معدل التآكل بتاعه بيبقى أعلى. 

ومعامل الاحتكاك ده حيتأثر لو فيه مواد تانية بين الإطار والأرض، زي المياه والزيت والرمل.

تاني حاجة: مساحة التلامس بين الكاوتش والأرض، ودي متعلقة بعرض الإطار ونقشته، وكل ما زادت مساحة التلامس زادت قوة الالتصاق، بمعنى إن كل ما الإطار عرضه زاد زادت مساحة التلامس وزادت قوة الاحتكاك.

إيه ده؟؟ معنى الكلام ده إن أحسن كاوتش هو الكاوتش الأملس اللي ما فيهوش نقشة!!!!

ده حقيقي فعلا... وعشان كده بيستخدموه في سيارات السباق علشان ياخدوا أحسن التصاق بالطريق.. بس ده على الطرق الجافة المستوية بس

إنما لو حصل إن فيه احتمال لوجود مية أو رمل في الشوارع يبقى لازم نعمل في الكاوتش نقشة تساعد إن المية تتصرف من تحت الإطار ويفضل الكاوتش ملامس في الأرض... وهي دي الحالة اللي معروفة في الكاوتش بتاع العربيات العادية.

يبقى محصلة نوع الكاوتش مع مساحة التلامس هي اللي بتديني قوة التصاق الكاوتش مع الطريق، واللي لازم تبقى أكبر من القوى المضادة نتيجة انتقال الوزن في المنعطفات أو الفرامل... أو أكبر من قوة الدفع من العجلة نفسها لو كانت كبيرة بحيث إن العجلة تلف بسرعة أكبر من سرعة السيارة.

يعني لو حصل إن القوى المضادة دي بقت أكبر... بيحصل الانزلاق

مهم برضو إننا نفهم إيه اللي بيحصل للكاوتش في الملفات

طبعا الكاوتش مادة مرنة... بس المرونة دي ممكن تبقى سبب في نقص التماسك نتيجة إن الكاوتش بيتلوي في الملفات، بتأثير انتقال الوزن، فممكن مساحة التلامس تقل وكمان ممكن تغير وضعية السيارة وتخليها توصل للنقطة الحرجة زي ما اتكلمنا قبل كدة..

وعشان نقلل من تأثير انتقال الوزن يبقى نحاول نقلل من ارتفاع جانب الإطار بحيث يبقى عرض الإطار أكبر من الجوانب بشكل واضح... وده السبب الأساسي إن السيارات الجديدة بتركب كاوتش بجانب منخفض (65%، 60%، 55%)

وناس كتير بتستخدم نفس المبدأ لما بتحب تزود ثبات العربية شوية عن طريق تكبير الجنط (مع المحافظة على القطر الخارجي للكاوتش ثابت)

لو فرضنا إن الطريق فيه مطبات (لو؟؟؟؟؟ هو فيه طريق من غيرها؟؟؟) فيه مشكلة تانية حتحصل...

لما نيجي للواقع اللي بيحصل مع الناس كلها في أي مكان في العالم... أكيد الشوارع ماهياش مكان مثالي ومرصوف تمام زي حلبات السباق... أكيد فيه أماكن فيها حفر ومطبات.

الحقيقة الوضع ده مش بيخلي العجل ملامس بالكامل للأرض .. يعني ممكن تلاقي العجلة جزء منها بس هو اللي ملامس للأرض... وده معناه ضعف تماسك لإن مساحة تلامس الكاوتش مع الأرض بقت أقل من المفروض.

تصميم نظام التعليق (العفشة) ليه دور أساسي في تقليل أو منع المشكلة دي.. وكل ما كان نظام التعليق بيحافظ على الكاوتش ملامس بأكبر مساحة ممكنة للأرض.. بنلاقي التماسك أحسن..

الشكل ده بيقارن بين أشهر أنظمة التعليق المستخدمة في العربيات النهاردة.... بص كويس على منطقة التلامس بين الكاوتش والعجل..

التعليق بنظام المحور الثابت هو أكتر نظام بيخلي العجل ملامس بجنبه في المطبات .. بمعنى إنه أقل نظام بيخلي العجل يمسك في الأرض مع المطبات... 

النظام المستقل أحسن كتير منه لإنه بيخلي عجلة ملامس بالكامل والعجلة التانية بتلامس بالجنب... 
ييجي بعدهم المحور الالتوائي (مستخدم في العجلات الخلفية بس) لإن درجة ميل العجل قليلة وتكاد تكون غير محسوسة... 

وأفضلهم على الإطلاق (حتى الآن) هو التعليق متعدد الوصلات... لإنه بيخلي العجل دايما ملامس للأرض بكامل مساحته في جميع الأحوال...

كده نقدر نعرف ليه كل العربيات الرياضية واللي ثباتها عالي بيبقى فيها نظام تعليق متعدد الوصلات Multi-Link

فاضل حاجة كمان

العجل اللي نازل طالع ده... مش دايما بيلمس في الأرض... وخصوصا لو المطبات دي قريبة من بعضها أو لو ماشيين بسرعة عالية..

ودي من أكتر الحاجات اللي فعلا بتعمل حوادث بسبب إن السيطرة شبه معدومة وكإننا طايرين في الهوا، واحنا قلنا قبل كده إننا عايزين الكاوتش دايما ملاصق للطريق.

طب ليه بيحصل كده؟؟؟

إحنا كنا اتكلمنا قبل كده على نظام التعليق وإنه يشيل وزن العربية ويحافظ على ثبات وضعيتها... طيب وزنه هو أخباره إيه؟؟؟ يعني وزن نظام التعليق نفسه مهم ولا لأ؟؟؟؟

في الحقيقة كل ما كان أجزاء نظام التعليق خفيفة كل ما كان ليها القدرة إنها تمسك في الطريق أحسن، لإنها بتبقى خفيفة... فالسست بتقدر تحرك العجل بسهولة وتخليه دايما ملامس للأرض بكل تفاصيلها.

عايز تعرف ليه كده... جرب تلبس حذاء تقيل (حذاء سيفتي من بتاع المصانع مثلا) واتمشى بيه، وبعدين البس حذاء رياضي خفيف... وشوف الفرق في خفة وسهولة حركتك.

وزن أجزاء التعليق دي بيسموها "الكتلة غير المنبوضة" (يعني غير المحمولة على النوابض أو السوست) أو "Unsprung Mass"...

العربيات الجديدة بيبقى فيها مقصات ألومنيوم عشان السبب ده، ومن أسهل الطرق عشان نقلل الوزن ده هي تركيب جنوط ألومنيوم (كثافة الألومنيوم = 1/3 كثافة الحديد). 

الكلام ده حيوصلنا لموضوع له علاقة مهمة بتوزيع الوزن في العربية

تاني؟؟؟؟؟؟

طبعا... ما احنا قلنا قبل كده إن الاتزان والتماسك مرتبطين ببعض.

فيه ظاهرتين معروفين في المنعطفات بيحصلوا في المنعطفات الضيقة مع السرعة العالية أو في الحركات المفاجئة: 

الانعطاف الزائد أو الـ"Over Steer"

الانعطاف الناقص أو الـ"Under Steer" 

والظاهرتين دول بيحصلوا نتيجة إن القوة المضادة على العجل الخلفي أو الأمامي بتبقى أكبر بكتير من قوة الالتصاق بتاعة الإطارات...

الانعطاف الزائد هو إنك تبقى عايز تدخل الملف تلاقي العربية لفت زيادة عن ما إنت عايز، وده بيحصل عادة في السيارات الجر الخلفي (على عمود كردان)، وبيظهر أكتر لما يكون تركيز الوزن (مركز الثقل) في ناحية الخلف ... أو لو قوة دوران العجل الخلفي أقوى من قوة التصاق الإطار.

الانعطاف الناقص بيبقى بالعكس!! بمعنى إنك لما تدخل الملف تلاقي العربية مكملة في طريق شبه مستقيم وما تلفش، وده بيحصل عادة في عربيات الجر الأمامي (على كبالن)، بسبب إن مركز الثقل ناحية الأمام. 

طب ليه كده؟؟؟

لو انت داخل ملف وحاولت تقلل سرعتك (وده العادي اللي كلنا بنعمله)، الوزن بيتنقل للأمام في الجهة الخارجية للملف، في الحالة دي العجلة الأمامية الخارجية حتشيل أكبر حمل 

ولو انت داخل الملف وزودت سرعتك، الوزن حيتنقل للخلف، وفي الحالة دي العجلة الخلفية الخارجية حتشيل أكبر حمل ..

ولو أخدنا في حسابنا اختلاف مركز الثقل بين العربيات الدفع الأمامي والعربيات الدفع الخلفي يبقى لازم نغير طريقة دخول الملفات والخروج منها حسب العربية اللي سايقينها.. 



لحد هنا نقدر نقول إن دي أساسيات ثبات السيارات بشكل عام، وواضح إن كل ما كان الوزن أكبر كانت السيطرة عليه أصعب وعايز شغل هندسي أعقد...

بس التكنولوجيا كمان وصلت عشان تزود الثبات، وده موضوع كبير حنتكلم عليه بعدين...

تابعونا...

...