فهم نظام الكبح

فهم نظام الكبح

1.براكعملنظام

يُشار إلى إبطاء أو حتى إيقاف سيارة متحركة، والحفاظ على سيارة تتحرك في اتجاه منحدر بسرعة ثابتة، والحفاظ على سيارة متوقفة ثابتة بشكل جماعي باسم فرملة السيارة. القوة الخارجية التي تكبح السيارة هي نظام الفرامل.

يتكون نظام الفرامل من الفرامل وآليات تشغيل الفرامل. الفرامل هي مكونات قوة الفرامل التي تعيق حركة أو اتجاه حركة المركبة، بما في ذلك المثبط في نظام الفرامل المساعد. تتضمن آلية دفع الفرامل أجهزة وظيفية وأجهزة تحكم وأجهزة نقل وأجهزة ضبط قوة الفرامل وأجهزة مساعدة مثل أجهزة الإنذار وأجهزة حماية الضغط.

هناك العديد من أنواع أنظمة الفرامل في السيارات، والتي يمكن تقسيمها إلى الفئات التالية وفقًا لوظائفها:

①.نظام الكبح الخدمي:جهاز يعمل على إبطاء أو حتى إيقاف السيارة.

②.نظام فرامل الانتظار:جهاز يحافظ على بقاء السيارة المتوقفة في مكانها.

③.نظام الفرامل الثانوي:جهاز يضمن أن السيارة لا تزال قادرة على التباطؤ أو التوقف في حالة فشل نظام الكبح الخدمي.

④ .نظام الفرامل المساعد:جهاز يستخدم لتثبيت سرعة السيارة عندما تنحدر السيارة على منحدر طويل.

يمكن تقسيم نظام الفرامل إلى الفئات التالية وفقًا لطاقة الكبح:

①.نظام الكبح للقوى العاملة:نظام الفرامل الذي يستخدم جسم السائق كمصدر وحيد لطاقة الفرامل.

②.نظام الكبح المعزز:نظام الكبح الذي يعتمد فقط على الطاقة الكامنة في شكل ضغط الهواء أو الضغط الهيدروليكي المحول من قوة المحرك للكبح.

③.نظام الفرامل المؤازرة:نظام الفرامل الذي يستخدم كل من القوة البشرية وقوة المحرك للفرملة.

يمكن أيضًا تصنيف نظام الفرامل وفقًا للدائرة الهيدروليكية الغازية:

①.نظام الفرامل أحادي الدائرة:يستخدم ناقل الحركة دائرة غاز هيدروليكية واحدة. إذا تعرض جزء واحد للتلف، فسوف يفشل النظام بأكمله.

②.نظام الفرامل ثنائي الدائرة:تنتمي خطوط الغاز الهيدروليكية لفرامل الخدمة إلى دائرتين معزولتين. وهذا يضمن أنه في حالة تلف إحدى الدوائر، يظل النظام بأكمله قادرًا على العمل بشكل طبيعي. منذ الأول من يناير 1988، اشترطت الصين أن تكون جميع السيارات مجهزة بنظام فرامل ثنائي الدائرة.

2. الفرامل

الفرامل هي مكون قوة كبح في نظام الفرامل يتم استخدامه لتوليد قوة كبح لإيقاف حركة أو ميل السيارة. عندما يتم تطبيق عزم كبح الفرامل مباشرة على العجلة، يطلق عليه فرامل العجلة؛ عندما يجب توزيع عزم الكبح على العجلة بعد المرور عبر محور القيادة، يطلق عليه فرامل المركز. تُستخدم فرامل العجلات عمومًا لفرامل القيادة وتُستخدم أيضًا للفرامل الثانوية وفرامل الانتظار؛ تُستخدم الفرامل المركزية عمومًا فقط للفرامل المساعدة وفرامل الانتظار. تستخدم فرامل القيادة وفرامل الانتظار والفرامل الثانوية بشكل أساسي قوة الاحتكاك الناتجة عن العناصر الثابتة والعناصر الدوارة كقوة كبح، والتي تسمى فرامل الاحتكاك. يمكن تقسيم فرامل الاحتكاك المستخدمة حاليًا في السيارات تقريبًا إلى فئتين: نوع القرص ونوع الأسطوانة.

2.1 طبلBمشطات

تستخدم فرامل الأسطوانة أسطوانة الفرامل كعنصر دوار في زوج الاحتكاك، وسطح عملها عبارة عن سطح أسطواني. يمكن تقسيم فرامل الأسطوانة إلى فرامل أسطوانية للعجلات وفرامل كام وفرامل إسفينية وفقًا لبنيتها. تستخدم فرامل أسطوانة العجلة أسطوانات فرامل هيدروليكية كجهاز تشغيل، وتستخدم التشغيل الهيدروليكي لجلب حذاء الفرامل إلى أسطوانة الفرامل لتوليد الاحتكاك، وبالتالي الكبح. وفقًا لمبدأ العمل وعزم الكبح، هناك العديد من الأنواع، بما في ذلك نوع الحذاء الرائد، ونوع الحذاء الرائد المزدوج، ونوع الحذاء الرائد المزدوج ثنائي الاتجاه، ونوع الحذاء التابع المزدوج والنوع الذي يعمل بالطاقة الذاتية. إن بنية فرامل الكامة وفرامل الإسفين هي في الأساس نفس بنية فرامل أسطوانة العجلة، ويختلف جهاز التشغيل فقط. يستخدم نوع الكامة كامة فرامل، ويستخدم النوع الإسفيني إسفين فرامل.

2.2 القرصBمشطات

إن عنصر الاحتكاك في زوج الاحتكاك في فرامل القرص هو قرص معدني يعمل على الوجه، ويسمى هذا القرص بقرص الفرامل. وبالمقارنة مع فرامل الأسطوانة، تتمتع فرامل القرص بالمزايا التالية:

①. أداء الكبح مستقر وأقل تأثرًا بمعامل الاحتكاك؛

②. ينقل فرامل القرص الحرارة إلى كلا الجانبين، ويتم تبريد القرص بسهولة ولا يتشوه بسهولة؛

③. بعد الاستخدام طويل الأمد، يكون التمدد الحراري لقرص الفرامل على طول اتجاه السُمك صغيرًا للغاية؛

④. يتم تقليل أداء الكبح بشكل أقل بعد الغمر في الماء؛

⑤. البنية بسيطة، والحجم والوزن صغيران، والصيانة مريحة، وضبط الفجوة التلقائي سهل التحقيق.

العيب الرئيسي هو انخفاض كفاءة الكبح. للتعويض عن ذلك، يتم عادةً تثبيت نظام سيرفو الطاقة بشكل منفصل. في الوقت الحاضر، تُستخدم فرامل الأقراص على نطاق واسع في السيارات. يمكن تقسيم فرامل الأقراص تقريبًا إلى نوع قرص الفرجار ونوع القرص الكامل وفقًا لعناصر التركيب المختلفة. بالمقارنة مع النوعين، فإن نوع قرص الفرجار له تطبيق أوسع، لذلك سأركز عليه هنا.

يتكون قرص الفرامل من قرص فرامل وفرجار فرامل. يتم تثبيت وسادة الفرامل، التي تتكون من كتلة الاحتكاك ولوحها الخلفي المعدني، ومشغلها في قوس على شكل مشبك لتشكيل فرامل. يمكن تقسيم فرامل الفرجار إلى نوعين: نوع قرص الفرجار الثابت ونوع قرص الفرجار العائم.

مبدأ عمل فرامل القرص ذات الفرجار الثابت هو كما يلي. يتم تثبيت جسم الفرجار على المحور، وهناك أسطوانة عجلة الفرامل ومكبس على كل جانب من جسم الفرجار. عند الكبح، يدخل الزيت من الأسطوانة الرئيسية إلى الأسطوانتين الهيدروليكيتين المتطابقتين في جسم الفرجار من خلال مدخل الزيت، ويتم الضغط على وسادة الاحتكاك على قرص الفرامل بواسطة المكبس، وبالتالي كبح العجلة.

مبدأ عمل فرامل قرص الفرجار العائم هو كما يلي. بالمقارنة مع فرامل قرص الفرجار الثابتة، فإن فرامل قرص الفرجار العائم عائمة ويمكن أن تتحرك بالنسبة لقرص الفرامل. إنها تستخدم فقط أسطوانة هيدروليكية على الجزء الداخلي من قرص الفرامل لدفع الوسادة الداخلية، بينما يتم تثبيت الوسادة الخارجية على جسم الفرجار وتتحرك محوريًا مع جسم الفرجار. عند الكبح، يتحرك المكبس الداخلي ولوحة الاحتكاك إلى اليسار ويضغطان على قرص الفرامل تحت القوة الهيدروليكية. في نفس الوقت، تدفع قوة رد فعل الضغط الهيدروليكي جسم الفرجار للتحرك إلى اليمين، بحيث يتم أيضًا الضغط على لوحة الاحتكاك الخارجية ضد قرص الفرامل، وبالتالي تحقيق تأثير الكبح.

3. نظام الفرامل المؤازرة

يتم تشكيل نظام الفرامل المؤازرة عن طريق إضافة نظام سيرفو الطاقة إلى نظام الفرامل الهيدروليكي اليدوي، أي نظام الفرامل الذي يستخدم كل من القوة البشرية والمحرك كطاقة كبح. في الظروف العادية، يتم توفير معظم طاقة الكبح من خلال نظام سيرفو الطاقة. إذا فشل نظام سيرفو الطاقة، فيمكن توفيره بالكامل من قبل السائق. يمكن تقسيم نظام الفرامل المؤازرة إلى الأنواع التالية وفقًا لنوع طاقة السيرفو:

① نوع سيرفو الفراغ

② نوع المؤازرة الهوائية

③ نوع السيرفو الهيدروليكي

وفقا لأوضاع التشغيل المختلفة لوحدة التحكم، يمكن تقسيمها إلى فئتين:

①．نوع بمساعدة الطاقة- يتم تشغيل جهاز التحكم مباشرة عن طريق آلية دواسة الفرامل، كما تعمل قوة خرجه أيضًا على الأسطوانة الرئيسية الهيدروليكية.

②．نوع الشحن الزائد- يتم تشغيل جهاز التحكم عن طريق الضغط الهيدروليكي الناتج من آلية دواسة الفرامل عبر الأسطوانة الرئيسية، وتعمل قوة خرج نظام المؤازرة والضغط الهيدروليكي للأسطوانة الرئيسية بشكل مشترك على أسطوانة نقل وسيطة، بحيث يكون الضغط الهيدروليكي الناتج من الأسطوانة إلى أسطوانة العجلة أعلى بكثير من الضغط الهيدروليكي للأسطوانة الرئيسية.

فيما يلي مقدمة تفصيلية لنظام فرامل السيرفو الفراغي. يحتوي معزز الفراغ في النظام على غشاء يقسمه إلى حجرات أمامية وخلفية. تتصل الحجرة الأمامية بمشعب سحب المحرك بواسطة صمام فراغ أحادي الاتجاه، وتتصل الحجرة الخلفية بالهواء الخارجي. ترتبط الحجرتان بقناة. عندما يعمل المحرك، يفتح صمام الفراغ أحادي الاتجاه ويغلق، ويتم إنشاء كمية معينة من الفراغ في الغرف الأمامية والخلفية لمعزز الفراغ. إذا تم الضغط على دواسة الفرامل في هذا الوقت، فإن دواسة الفرامل ستشغل صمام التحكم بشكل أكبر لإغلاق قنوات الغرف الأمامية والخلفية لغرفة هواء السيرفو وفتح صمام سحب الغرفة الخلفية. يخلق الهواء الذي يدخل الغرفة الخلفية تفاضل فراغ مع الغرفة الأمامية، مما يخلق قوة دفع. تعمل هذه القوة الدفعية مباشرة على الأسطوانة الرئيسية للتعويض عن نقص قوة الدواسة.

الرسم التخطيطي لنظام فرامل السيرفو المعزز بالفراغ هو كما يلي. عندما يعمل المحرك، وتحت تأثير الفراغ في أنبوب السحب، يتم امتصاص الهواء الموجود في خزان الفراغ إلى المحرك من خلال صمام فحص الفراغ، وبالتالي توليد وتجميع فراغ معين في الخزان، والذي يعمل كمصدر للطاقة في نظام فرامل السيرفو. عند الضغط على دواسة الفرامل، يتم أولاً نقل الضغط الهيدروليكي الناتج عن أسطوانة الفرامل الرئيسية إلى الأسطوانة المساعدة، ويتم نقل جانب واحد إلى أسطوانة عجلة الفرامل كضغط تشغيل الفرامل، ويتم إدخال الجانب الآخر إلى صمام التحكم كضغط تحكم. تحت سيطرة الضغط الهيدروليكي للأسطوانة الرئيسية، يسمح صمام التحكم لغرفة العمل في غرفة هواء سيرفو Zhenkang بالمرور عبر خزان الفراغ أو الغلاف الجوي، ويضمن أن تكون قوة خرج غرفة هواء السيرفو في علاقة وظيفية متزايدة مع الضغط الهيدروليكي للأسطوانة الرئيسية وقوة دواسة الفرامل وشوط الدواسة. تعمل قوة خرج غرفة الهواء المؤازرة الفراغية على الأسطوانة المساعدة مع القوة الهيدروليكية من الأسطوانة الرئيسية.

4، نظام الفرامل الكهربائية

في نظام الفرامل الكهربائية، تكون الطاقة المستخدمة للكبح هي طاقة ضغط الهواء التي يولدها ضاغط الهواء أو الطاقة الهيدروليكية التي تولدها المضخة الهيدروليكية، ويتم تشغيل ضاغط الهواء أو المضخة الهيدروليكية بواسطة محرك السيارة. لذلك، يمكن ملاحظة أن نظام الفرامل الكهربائية يستخدم محرك السيارة كمصدر طاقة أولي وحيد للكبح، ويتم استخدام جسم السائق فقط كمصدر طاقة تحكم، وليس كمصدر طاقة كبح. يمكن تقسيم نظام الفرامل الكهربائية بشكل عام إلى الفئات الثلاث التالية:

①. نظام الفرامل الهوائية:إن جهاز إمداد الطاقة وجهاز النقل عبارة عن عناصر هوائية. وتتكون معظم أجهزة التحكم من عناصر تحكم هوائية مثل آليات دواسة الفرامل وصمامات الفرامل.

②. نظام الفرامل الهوائية فوق السائل:جهاز إمداد الطاقة وجهاز التحكم هما نفس جهازي نظام الفرامل الهوائية، ويتضمن جهاز النقل أجزاء هوائية وهيدروليكية.

③.نظام الفرامل الهيدروليكي الكامل:باستثناء آلية دواسة الفرامل، فإن أجهزة إمداد الطاقة والتحكم والنقل كلها هيدروليكية.

5. نظام ضبط قوة الفرامل

من الناحية النظرية، كلما زادت قوة الكبح، كان الكبح أسهل. ومع ذلك، إذا كانت قوة الكبح أكبر من قوة الالتصاق، فإن العجلات ستتوقف عن الدوران وتنزلق العجلات. إذا تم قفل العجلات الأمامية، ستفقد السيارة التحكم في الاتجاه ولن تتمكن من الدوران؛ إذا تم قفل العجلات الخلفية وتدحرجت العجلات الأمامية، ستفقد السيارة ثبات الاتجاه والقدرة على مقاومة القوى الجانبية والانزلاق. بناءً على الموقف أعلاه، نحتاج إلى توزيع وضبط قوة الكبح لتجنب الموقف أعلاه.

5.1 نظام ABS

ABS - نظام الفرامل المانعة للانغلاق.يتكون النظام من ثلاثة أجزاء: مستشعر سرعة العجلة، وحدة التحكم الإلكترونية والمكونات الهيدروليكية.

تتم عمليات العمل المحددة تقريبًا على النحو التالي:

① الكبح التقليدي:صمام الملف اللولبي غير نشط، ويمكن للأسطوانة الرئيسية وأسطوانة العجلة التحكم في زيادة وخفض ضغط الفرامل في أي وقت.

② إزالة الضغط من أسطوانة العجلة:عندما يقوم مستشعر سرعة السيارة بإدخال إشارة قفل العجلة إلى وحدة التحكم الإلكترونية، يبدأ نظام ABS في العمل، ويتم إدخال تيار كبير إلى صمام الملف اللولبي، ويتحرك المكبس لأعلى، ويتم قطع ممر الأسطوانة الرئيسية وأسطوانة العجلة النشطة، ويتم توصيل أسطوانة العجلة والخزان، ويتدفق سائل الفرامل إلى الخزان، وينخفض ​​ضغط الفرامل. في الوقت نفسه، يبدأ محرك القيادة في تشغيل المضخة الهيدروليكية، مما يضغط على سائل الفرامل المتدفق مرة أخرى إلى الخزان ويسلمه إلى الأسطوانة الرئيسية استعدادًا لتطبيق الفرامل التالي.

③ عملية صيانة ضغط أسطوانة العجلة:عندما يقوم مستشعر سرعة السيارة بإخراج إشارة قفل، يمرر صمام الملف اللولبي تيارًا محدودًا ويتحرك المكبس إلى موضع يتم فيه قطع جميع الممرات للحفاظ على ضغط النظام.

④ ضغط اسطوانة العجلة:بعد تقليل الضغط، تزداد سرعة العجلة. في هذا الوقت، تقوم وحدة التحكم الإلكترونية بقطع التيار عن صمام الملف اللولبي، ويعود المكبس إلى أدنى موضع، ويتم إعادة توصيل الأسطوانة الرئيسية وأسطوانة العجلة، ويدخل سائل الفرامل إلى أسطوانة العجلة مرة أخرى، ويزداد ضغط الفرامل.

5.2 توزيع قوة الدفع إلكترونيًا

EBD - توزيع قوة الفرامل الكهربائية، نظام توزيع قوة الفرامل الذي يتم التحكم فيه كهربائيًا. EBD هو في الواقع وظيفة مساعدة لنظام ABS. إنه برنامج تحكم يضاف إلى كمبيوتر التحكم ADAS. النظام الميكانيكي هو نفسه تمامًا مثل ABS. إنه مكمل فعال لنظام ABS. يتم استخدامه عادةً بالاشتراك مع ABS لتحسين فعالية ABS. في لحظة الكبح، يمكن لنظام EBD حساب قيم الاحتكاك المختلفة بسرعة الناتجة عن الالتصاق المختلف للإطارات الأربعة، ثم ضبط جهاز الكبح بسرعة لتوزيع قوة الكبح وفقًا للبرنامج المحدد مسبقًا، وذلك لضمان استقرار وسلامة السيارة. عندما يتم قفل العجلات أثناء الكبح في حالات الطوارئ، يوازن نظام EBD الالتصاق الفعال بالأرض لكل عجلة قبل نظام ABS، مما يمكن أن يمنع الانزلاق والحركة الجانبية، ويقصر أيضًا مسافة التوقف.

5.3 معدل الاستجابة المتقدمة

ASR - تنظيم انزلاق التسارعنظام منع انزلاق السيارة. يمكن فهم هذه الوظيفة على أنها امتداد ومكمل لوظيفة نظام ABS. يمكن مشاركة المكونات الرئيسية لنظام ASR مع نظام ABS. تتمثل وظيفة نظام ASR في منع انزلاق السيارة أثناء التسارع، وخاصة على الطرق غير المتماثلة منخفضة الاحتكاك أو عندما تدور عجلات القيادة بشكل خامل أثناء الانعطاف. يتكون نظام ASR من مستشعر سرعة العجلة ومستشعر موضع الخانق ومنظم ضغط الفرامل ومشغل الخانق ووحدة تحكم إلكترونية. يمكنه مقارنة سرعة عجلة كل عجلة عندما تنزلق عجلة القيادة. إذا حددت وحدة التحكم الإلكترونية أن عجلة القيادة تنزلق، فإنها تقلل تلقائيًا وعلى الفور من حجم سحب الخانق، وتقلل من سرعة المحرك، وبالتالي تقلل من خرج الطاقة. يمكنها أيضًا كبح عجلة القيادة المنزلقة للتحكم في معدل انزلاق عجلة القيادة ضمن النطاق المستهدف.

5.4 نظام التحكم في الجر

TCS - نظام التحكم في الجر.يحدد هذا النظام ما إذا كانت عجلة القيادة تنزلق بناءً على عدد دورات عجلة القيادة وعدد دورات عجلة ناقل الحركة. إذا كان الأول أكبر من الثاني، فإنه يقلل من سرعة عجلة القيادة. يشبه نظام التحكم في الجر نظام ABS إلى حد كبير في أن كلاهما يستخدم أجهزة استشعار ووحدات تحكم في الفرامل. عندما يستشعر نظام التحكم في الجر انزلاق العجلة، فإنه يغير أولاً توقيت إشعال المحرك من خلال كمبيوتر التحكم في المحرك، ويقلل من خرج عزم دوران المحرك، أو يطبق فرامل العجلة لمنع انزلاق العجلة. إذا كان الانزلاق شديدًا جدًا، فسيتحكم في نظام إمداد الوقود للمحرك. يستخدم نظام التحكم في الجر جهاز كمبيوتر لاكتشاف سرعة العجلات الأربع وزاوية توجيه عجلة القيادة. عندما تتسارع السيارة، إذا اكتشف أن فرق السرعة بين عجلة القيادة والعجلة غير الدافعة كبير جدًا، يحدد الكمبيوتر على الفور أن قوة الدفع كبيرة جدًا ويرسل إشارة أمر لتقليل إمداد وقود المحرك وتقليل قوة الدفع وبالتالي تقليل معدل انزلاق إطار عجلة القيادة. يمكن للنظام استخدام مستشعر زاوية عجلة القيادة لاكتشاف حالة قيادة السيارة، وتحديد ما إذا كانت السيارة تسير في خط مستقيم أو منعطفًا، وتغيير معدل انزلاق كل إطار وفقًا لذلك. ومع ذلك، فإن نظام التحكم في الجر له عيوب أيضًا. عندما يستخدم السائق فتحة دواسة الوقود لضبط حالة قيادة السيارة، يتداخل النظام مع نية السائق في القيادة.

5.5 إي إس بي

ESP - برنامج الثبات الإلكتروني.يمكن اعتبار نظام ESP في الواقع بمثابة مزيج وامتداد لوظائف ABS وASR وEBD وTCS. وهو يتألف من مستشعر توجيه ومستشعر سرعة العجلة ومستشعر انزلاق ومستشعر تسارع جانبي ووحدة تحكم. ومن خلال تحليل حالة قيادة هيكل السيارة بناءً على المعلومات المقدمة من المستشعرات المختلفة، فإنه يصدر تعليمات تصحيحية إلى ABS وASR لمساعدة السيارة في الحفاظ على التوازن الديناميكي. يمكن لنظام ESP الحفاظ على استقرار السيارة الأمثل في ظل مجموعة متنوعة من ظروف التشغيل، وهو فعال بشكل خاص في ظروف التوجيه الزائد أو الناقص. إذا اكتشف مستشعر ESP أن السيارة تنحرف عن المسار، يطبق ESP قوة كبح إضافية على العجلات الداخلية؛ وإذا كانت السيارة تنحرف عن المسار، يطبق ESP قوة كبح إضافية على العجلات الخارجية.