الفصل الأول

أداء الفرامل Brake Performance

قوة الفرملة:

نتيجة للاحتكاك بين البطانات والسطح الدوار تتولد قوة بين الإطار والطريق في عكس اتجاه الحركة, هذه القوة تسمي قوة الفرامل وتعمل على إبطاء سرعة المركبة وإيقافها. هذه القوة لها حد أقصى يعتمد على الوزن على العجلة مضروب في قيمة معامل التلاصق بين الإطار والطريق. في حالة وجود جليد على الأرض أو أن الأرض زلقة. يقل معامل التلاصق بين الإطار والطريق, وتقل القيمة القصوى للفرامل.

كلما زادت قوة الفرملة المؤثرة على الأربع عجلات (بحيث لا تتعدي الحد الأقصى) كلما زاد معدل انخفاض سرعة السيارة. في حالة زيادة قوة الفرملة عن القيمة القصوى, خاصة على الأرض الزلقة وعلى العجلات التي عليها حمل خفيف, تحدث ظاهرة غلق العجلات (توقف العجلة عن الدوران وزحفها).

 

قوة الفرملة القصوى للعجلة = الوزن على العجلة معامل التلاصق بين الإطار والطريق

 

جدول 1:  القيمة المتوسطة لمعامل التلاصق بين الإطار والطريق لطرق مختلفة

حالة  الطريق

القيمة القصوى

القيمة أثناء الانزلاق

أسفلت و أسمنت (جاف) Asphalt and concrete (dry)

0.9-0.8

0.75

أسفلت (مبلل) Asphalt (wet)

0.7-0.5

0.6-0.45

أسمنت (مبلل) Concrete (wet)

0.8

0.7

ترابي (جاف) Earth road (dry)

0.68

0.65

ترابي (مبلل) Earth road (wet)

0.55

0.4-0.5

حصىGravel 

0.6

0.55

صقيع (ثلج) Ice

0.1

0.07

ثلج (مضغوط)  Snow (hard packed)

0.2

0.15

 

* تعتمد قيمة معامل التلاصق بين الإطار والطريق (المبلل) على حالة الإطار, فالإطار المتآكل (ممسوح) ستكون قيمة معامل تلاصق متدنية عن القيمة المذكورة بالجدول للسطح (المبلل).

 

العجلة التقصيرية (التباطؤ)  Deceleration:

تعمل قوة الفرامل بين الإطار والطريق على خفض سرعة المركبة, يسمى معدل انخفاض السرعة بالعجلة التقصيرية.  وتقاس العجلة التقصيرية بمقدار انخفاض السرعة في وحدة الزمن وتكون وحدة العجلة هي متر/ ثانية2, أي متر/ثانية كل ثانية. مقدار التباطؤ في السرعة يساوي قيمة قوة الفرامل الإجمالية من العجلات مقسومة على كتلة السيارة.  فكلما زادت قوة الفرامل و/ أو قلت كتلة السيارة كلما زاد التباطؤ . قيمة العجلة التي تتوقف بها السيارة تؤثر في مقدار مسافة وزمن التوقف. 

 

العجلة التقصيرية للسيارة = قوة الفرامل الكلية كتلة السيارة

 

قد يقدر مقدار التعجيل والتباطؤ بمقياس عجلة الجاذبية الأرضية g, حيث ينسب مقدار التعجيل والتباطؤ إلى قيمة عجلة الجاذبية الأرضية (9.81 متر/ث2). ويبين الجدول رقم 2 مقدار قيمة التباطؤ للسيارة تحت ظروف مختلفة.

 

جدول رقم 2: قيمة التباطؤ للسيارة تحت ظروف مختلفة

قيمة التباطؤ

الحالة

0-0.3      g (0-2.94 m/s2)

فرملة بسيطة

0.6-1.1   g (5.89-10.79 m/s2)

فرملة متوسطة

1.4- 2      g (13.73-19.62 m/s2)

فرملة قصوى (حالة الطوارئ)

10 -30    g (98.1- 294.3 m/s2)

اصطدام (حادثة)

 

زمن ومسافة التوقف للسيارة Stopping time, Stopping distance:

يمكن تقسيم زمن التوقف للسيارة عند استخدام الفرامل إلى عدة مراحل, زمن رد فعل السائق, وزمن تحميل الفرامل, وزمن استخدام الفرملة, كما هو مبين في شكل (1).

 

- زمن رد فعل السائق (المرحلة الذهنية و المرحلة الحركية),
زمن رد الفعل الذهني,  وهو الزمن الذي يأخذه السائق ليتعرف على الوضع الذي أمامه في الطريق في لحظة معينة ويقرر كيفية التعامل معه, هل يحتاج الموقف إلى استخدام الفرامل أم يزيد السرعة أم يستخدم التوجيه. وفي حالة اتخاذ القرار باستخدام الفرامل, يكون هناك زمن رد الفعل الحركي, وفيه  يصدر المخ إشارة إلى القدم للضغط على بدال الفرامل, ويستجيب القدم بالتحرك للضغط على الفرامل. مرحلة رد فعل السائق الإجمالية تأخذ في المتوسط من 0.5 إلى 1 ثانية وخلال زمن رد الفعل الذهني تسير السيارة بنفس السرعة الابتدائية حيث لم يبدأ فيه بعد رفع القدم من عن بدال البنزين. وفي مرحلة رد الفعل الحركي تنخفض السرعة قليلاً نتيجة رفع القدم من على بدال الوقود, ويزيد زمن رد الفعل هذا مع

تقدم سن السائق, وحسب حالته الذهنية والنفسية والصحية, وكذلك بعض الأدوية تؤدي إلى تأخر رد الفعل. ويزيد هذا الوقت إلى 3 ثوان في حالة وجود نسبة كحول بالدم بمقدار 0.1%.

 

شكل (1): شكل يبن زمن ومسافة التوقف خلال المراحل المختلفة عند استخدام الفرملة

 

- زمن تحميل الفرامل, وهو الزمن الذي يستغرق من وضع السائق القدم على البدال حتى تلامس البطانة الجزء الدوار بفرامل العجل. وهو يكون في الغالب في حدود من 0.1 إلى 0.2 ثانية وخلال هذه الفترة تسير السيارة بسرعة أقل بقليل من سرعتها الابتدائية نتيجة رفع القدم من على بدال الوقود. ويزيد هذا الزمن في حالة زيادة المسافة الحرة للبدال, وكذلك زيادة الخلوص بين البطانة والجزء الدوار. وجود هواء بالدائرة الهيدروليكية.

- زمن استخدام الفرملة, وهو الزمن الذي تستغرقه السيارة من بداية تحميل الفرامل حتى تقف السيارة, هذا الزمن يعتمد على (قوة الدعسة وحالة الطريق والإطارات وحالة الفرامل وتوزيع الأحمال على المحاور (قوة الفرامل), وكتلة السيارة) العجلة التقصيرية,  وسرعة السيارة, ,وكذلك إلى وجود نظام منع غلق العجلات بالسيارة.

 

زمن استخدام الفرملة = سرعة السيارة القيمة المطلقة العجلة التقصيرية للسيارة

 

مسافة استخدام الفرملة =  مربع سرعة السيارة ضعف القيمة المطلقة للعجلة التقصيرية للسيارة

 

وتزداد مسافة التوقف مع زيادة زمن التوقف.  في حالة سيارة تسير بسرعة 72 كيلومتر/ساعة والتي تساوي20 متر/ ثانية, فإن خلال زمن رد الفعل (0.75 ثانية) تقطع السيارة مسافة تقدر بحوالي 15 متر وذلك قبل وضع القدم على الفرامل, وخلال تلك الفترة لا تتأثر سرعة السيارة.  في حالة القيادة تحت تأثير الكحول يزيد زمن رد الفعل وتزيد تلك المسافة إلى 50 متر قبل أن يبدأ السائق باستخدام الفرامل. ويضاف على ذلك مسافة تحميل الفرامل, التي تتأثر بحالة خلوصات الفرامل. ثم يبدأ بعد ذلك تأثير الفرامل. وفي حالة الفرملة القصوى قد تزحف السيارة أثناء الفرملة والتي بدورها تزيد من مسافة التوقف أثناء استخدام الفرملة.

 

 

كفاءة الفرامل Brake efficiency:

تحدد تعليمات المرور في معظم البلاد القيم المتوسطة لتقاصر الكبح عند استخدام فرامل الخدمة, وفرامل التثبيت. وقد ظل هذا النظام معمول به إلى أن أصبحت النسبة المئوية الفرملية (كفاءة الفرامل), هي القيمة المرجعية إلتي يستند عليها عند التصريح للمركبة بالسير.

 

كفاءة الفرملة % = (مجموع قوة الفرامل وزن المركبة) 100

 

 

الفصل الثاني

مشاكل الفرامل

 

 

تآكل الأسطح المحتكة:

نتيجة للاحتكاك بين اسطح الاحتكاك لفرامل العجل, تتآكل تلك الأسطح. وحيث أن بطانات الاحتكاك تصنًع من مادة أقل صلابة من الأجزاء الدوارة (القرص والدارة), فإن التآكل يكون أعلى في البطانات منه في الأجزاء الدوارة. ولهذا يجب الكشف على سمك البطانات بصفة دورية وتغييرها عند الوصول إلى أقل سمك مسموح به. كما يحدث أيضاً تآكل في الأجزاء الدوارة (القرص, والدارة) بعد فترة أطول بكثير ويحتاج سطح تلك الأجزاء إلى خراطة. ويمكن خرط السطح عدة مرات بحيث لا يتجوز سمك الأجزاء الدوارة (القرص, الدارة) الحد الأدنى المسموح به. عند الوصول إلى الحد الأدنى للسمك يتم تغيير الأجزاء الدوارة. 

 

اضمحلال الفرامل Brake fade:

وهي انخفاض قوة الفرملة بصورة تدريجية, وينتج ذلك من جراء ارتفاع درجة الحرارة المصاحب لاستخدام الفرامل. ترتفع درجة حرارة فرامل العجل نتيجة الاحتكاك بين البطانة والجزء الدوار. ويجب أن يكون هناك تبريد جيد لفرامل العجل للتخلص من تلك الحرارة. ولكن في حالة استمرار الفرامل دون إعطاء الوقت الكافي للتبريد يؤدى إلى ارتفاع درجة حرارة تلك الأجزاء, كاستخدام الفرملة أثناء نزول منحدر لفترة طويلة أو السير خلال حركة مرور بطيئة, أو تحميل الفرامل (تحميل القدم على بدال الفرامل, السهو عن عتق فرملة اليد). الحرارة العالية تؤدي إلى تلف أجزاء الفرامل وخاصة بطانات الاحتكاك حيث تصبح أكثر صلابة ويصقل سطحها. وتضعف قوة الاحتكاك نتيجة لذلك ويحتاج السائق إلى زيادة قوة الدعسة لتعويض ذلك. ويسمى ذلك اضمحلال الفرامل. بحيث تقل قوتها مع ارتفاع درجة الحرارة وتفقد قدرة الفرملة جزئي أو كلي نتيجة ذلك.

ولحل مشكلة اضمحلال الفرامل يستخدم مع نظام الفرامل نظام المبطئات (المعوقات) التي تقلل من سرعة السيارة دون استخدام الاحتكاك.

 

غلق العجلات   Wheel lock 

غلق العجلات من الظواهر المصاحبة للفرامل والغير مرغوب فيها. عند حدوث غلق العجلات يكون الاحتكاك الديناميكي بين الإطار والطريق وليس بين البطانة والجزء الدوار. وهذا يؤدي إلى فقد القدرة على التوجيه(غلق العجلات الأمامية), فقد في التحكم في السيارة (غلق العجلات الخلفية), زيادة مسافة التوقف, تأكل في الإطارات. وينتج غلق العجلات نتيجة أن قوة الفرملة تكون أكبر من قوة التلاصق (الاحتكاك الاستاتيكي/ الساكن) والتي تساوي الوزن على العجلة مضروب في معامل التلاصق بين الإطار والطريق.  ويؤدي الوزن المنقول أثناء الفرملة إلى تقليل الوزن على المحور الخلفي ولذلك يكون عجلات المحور الخلفي أكثر عرضة للغلق من عجلات المحور الأمامي.  ولمحاولة تقليل احتمال الغلق يركب على الدائرة الهيدروليكية للفرامل الخلفية صمام يسمى صمام التناسب لتقليل الضغط الهيدروليكي عن المحور الخلفي (تقليل قوة فرملة العجل).  كما يركب في السيارة نظام منع غلق العجلABS  الذي يعمل على التحكم في الضغط الهيدروليكي للعجلة التي تكون على وشك الغلق.

 

الوزن المنقول إثناء الفرملة Transferred Weight

تؤدي العجلة التقصيرية (التباطؤ) أثناء الفرملة إلى تكوين قوة قصور ذاتي تؤثر عند مركز ثقل السيارة تكون قيمتها حاصل ضرب الكتلة في ا لعجلة.  هذه القوة تؤدي إلى زيادة الوزن على المحور الأمامي وإنقاص الوزن على المحور الخلفي, وتكون زيادة الوزن على المحور الأمامي مساوية لمقدار النقص في الوزن على المحور الخلفي.   وتعتمد قيمة الوزن المنقول على مقدار العجلة وكتلة السيارة وأبعادها. فكلما زادت العجلة وكتلة السيارة وارتفاع مركز ثقلها كلما زادت قيمة الوزن وكلما زادت المسافة بين المحوريين كلما قلت قيمة الوزن المنقول.

ويتسبب الوزن المنقول أثناء الفرملة إلى زيادة الوزن على المحور الأمامي وقلة الوزن على المحور الخلفي إثناء الفرملة مما قد يتسبب في غلق العجلات الخلفية نتيجة قلة الوزن على العجلة.

 

 

 

 

 

 

 

الفصل الثالث

 

نظام منع غلق العجلات

Antilock Brake System (ABS)

 

أثناء الفرملة القوية أو الفرملة على أرض زلقة (حالة وجود ماء أو زيت ...الخ على الطريق) قد تغلق عجلة أو أكثر بالسيارة (عدم دوران العجلة).  في حالة غلق العجلات تنزلق (تزحف) العجلات على سطح الطريق مؤدية إلى زيادة مسافة التوقف أو فقد التوجيه أو السيطرة على السيارة، الذي يؤدي إلى حدوث حوادث خطيرة، أنظر شكل (2) الذي يوضح المقصود بغلق العجلة.

 

شكل (2): غلق العجلة يؤدي إلى انزلاقها

 

ويعمل نظام منع غلق العجلات فقط عند وصول العجلات إلى حالة الغلق. وبمقارنة السيارات المزودة بنظام منع غلق العجلات والتي غير مزودة به, فإنه أثناء الفرملة العادية (ليس هناك غلق للعجلات) فإن مسافة التوقف تكون واحدة للسيارتين وكذلك الحال بالنسبة إلى اتزان السيارة وتوجيهها أثناء الفرملة. أما في حالة وجود غلق للعجلات فإن الحال يكون مختلف, فتزداد مسافة التوقف للسيارة الغير مجهزة بالنظام وكذلك يؤدي إلى فقد اتزانها وتوجيها, كما يبين شكل (3).

غلق العجلات الأمامية يؤدي إلى فقد التوجيه (تسير السيارة في نفس الاتجاه ولا يمكن تغيير مسارها). غلق ا لعجلات الخلفية يؤدي إلى فقد الاتزان (دوران السيارة حول نفسها). فقد الاتزان اخطر من فقد التوجيه, حيث أن فقد التوجيه يمكن التغلب عليه بتقليل الضغط على الدعسة أو رفع القدم من عليها, فيؤدي ذلك إلى دوران العجل الأمامي المغلق ومن ثم القدرة على توجيه السيارة. أما في حالة فقد الاتزان فلا يمكن التغلب عليه ولا يمكن التحكم فيه حتى عن طريق رفع القدم من على الدعسة, وتظل السيارة في حالة الدوران حتى تقف من نفسها.   

 

شكل (3): مقارنة بين أداء سيارتين احداهما مزودة بنظام منع غلق العجلات والأخرى غير مزودة بالنظام

 

نظرية عمل نظام منع غلق العجلات

يمكن للسائق في السيارات التي بدون نظام منع غلق العجلات التغلب على مشكلة غلق العجلات أثناء الفرملة.  عند سماع السائق أثناء الفرملة لصوت الانزلاق أو الإحساس بحالة غلق العجلات فإن السائق الماهر يقوم برفع القدم من على بدال الفرامل حتى تبدأ العجلة في الدوران (التخلص من غلق العجلات) ثم الضغط مرة أخرى على بدال الفرامل (تعود العجلة مرة أخرى إلى الغلق).  يكرر السائق عملية الضغط ورفع القدم من على بدال الفرامل حتى تتوقف السيارة دون حدوث انزلاق لها أو فقد في السيطرة عليها.  هذه العملية تسمى عملية ضخ الفرملة (التدبيل).  في كثير من الأحيان ينسى السائق إجراء هذه العملية أثناء الفرملة القصوى أو أن تكرار أداء العملية ليس بالسرعة الكافية لتجنب غلق العجلات.

في حالة الوصول إلى حالة غلق العجلات أثناء الفرملة للسيارات المزودة بنظام منع غلق العجلات يقوم النظام بعملية ضخ الفرملة (بدلاً من السائق) وبمعدل تكرار عالي للتخلص من غلق العجلات. ويبين شكل (4) مقارنة لتجنب غلق العجلات أثناء الفرملة بين أداء السائق في سيارة غير مزودة بنظام منع غلق العجلات وأداء  نظام منع غلق العجلات بسيارة مزودة بالنظام.

 

شكل (4): مقارنة بين سيارة غير مجهزة وأخرى مجهزة بنظام منع غلق العجلات

 

ويساعد شكل (5) على فهم عمل تحكم نظام منع غلق العجلات في ضغط الفرامل عند طريق الضخ أثناء الفرملة القصوى وذلك بمقارنة بين أداء سيارة مجهزة  بنظام منع غلق العجلات وسيارة غير مجهزة بالنظام المانع لغلق العجلات , ونلاحظ أن عملية التحكم في ضغط الفرامل للسيارة المجهزة أدى إلى منع غلق العجلة بالسيارة المجهزة بالنظام  وبالتالي يقل زمن توقف المركبة.

 

شكل (5): أداء سيارتين اثناء الفرملة القصوى أ: سيارة غير مجهزة, ب- سيارة مجهزة

أجزاء نظام منع غلق العجلات:

 

الأجزاء الرئيسية لنظام منع غلق العجلات كما هو مبين في شكل (6) هي كالتالي:

 

حساس سرعة دوران العجل.

وحدة تحكم إليكترونية.

وحدة تحكم كهر وهيدروليكية.

مصباح تحذير عطل نظام منع غلق العجلات.

ترس حساس العجل.

 

 

 

شكل (6): اجزاء نظام منع غلق العجلات

 

حساس سرعة دوران العجل

ويتكون من :

      مغناطيس دائم.

      ملف حث كهربائي.

      حلقة (عجلة) مسننة.

 

يعتبر حساس العجل مولد كهر ومغناطيسي صغير, يحتوي على ملف كهربائي ملفوف حول قلب مغناطيس دائم.  هذا المولد يثبت بجسم السيارة على بعد مسافة قليلة من عجلة مسننة مثبتة على عجل السيارة أو عمود نقل الحركة والتي تدور بنفس سرعة الجزء الدوار.  فعند مرور إحدى الأسنان الموجودة بالحلقة بالقرب من المغناطيس تزداد قوة المجال المغناطيسي. وعند ابتعاد السنة تقل قوة المجال المغناطيسي.  ويؤدي التغيير في قوة المجال المغناطيسي إلى تغير في قيمة الجهد المتولد عن طريق الحث الكهربائي في الملف المحيط بالمغناطيس. هذه الإشارة المتولدة ترسل إلى وحدة التحكم الإليكترونية.  تستخدم الوحدة الإليكترونية مقدار التردد الناتج من هذه الإشارات (الارتفاع والانخفاض في مقدار الجهد) كمقياس لسرعة دوران العجل.  التردد هو عدد المرات التي يتغير فيها الجهد خلال ثانية واحدة ويقاس بوحدة (الهرتز- دورة واحدة في الثانية).  ويتناسب هذا التردد الناتج في الملف الكهربائي مع سرعة دوران العجل, شكل (7).

 

شكل (7) حساس سرعة الدوران

 

تقوم الوحدة الإليكترونية بفحص مقدار التردد المرسل من جميع حساسات سرعة العجل وفي حالة الحصول على إشارة من إحدى الحساسات بأن هناك عجلة تنخفض سرعة دورانها بمعدل أكبر من العجلات الأخرى (مقدار تردد قليل), تقوم بإرسال إشارة لتشغيل وحدة التحكم الهيدروليكية لمنع غلق العجلات.

وتركب الحلقة المسننة لقياس سرعة الدوران حسب تصميم نظام منع غلق العجلات مع العجل كما هو موضح بالشكل (8).

 

شكل (8): تركيبة حساس السرعة على العجل. أ- العجل الأمامي ب- العجل الخلفي

 

وفي بعض السيارات يستخدم حساس واحد لتحديد سرعة دوران العجل الخلفي يثبت بمبيت التروس الفرقية وحلقة مسننة تثبت بعمود الترس الصغير للمجموعة, شكل (9).  

 

شكل (9): تركيبة حساس السرعة على محور العجل

 

قد يركب حساس سرعة السيارة على  مبيت صندوق السرعات و تركب الحلقة على عمود الخرج للصندوق كما هو موضح بالشكل (10).

 

شكل (10): حساس سرعة السيارة مركب على خرج صندوق السرعات

 

وحدة التحكم الإليكترونية

وهي عبارة عن معالج للمعلومات (حاسب آلي صغير) تقوم باستقبال الإشارات من حساسات السرعة كمدخلات وتقوم بإرسال إشارات لتشغيل وحدة التحكم الهيدروليكية كمخرجات.  ويقوم المعالج بمقارنة تردد الإشارة الواردة من حساسات سرعة العجل  وتقارنها مع الإشارة الواردة من حساس سرعة السيارة وكذلك بالنسبة لشكل التعجيل المتناقص لسرعة الدوران الدال على غلق العجلات والمخزن بذاكرة المعالج.  ويستطيع المعالج أن يحدد ما إذا كان هناك حالة لغلق العجلات أو إنها على وشك الوقوع, وذلك في حالة أن تردد الإشارة يظهر انخفاض سريع عن القيمة المخزنة بالذاكرة لشكل التعجيل أو أن الإشارة الواردة من إحدى العجلات أقل في ا لتردد من مثيلتها في العجلات الأخرى.

 وفي حالة وجود حالة لغلق إحدى العجلات تقوم وحدة التحكم الإليكترونية بإرسال إشارة لتشغيل وحدة التحكم الكهروهيدروليكية لهذه العجلة.  تقوم وحدة التحكم بناء على الإشارة المرسلة إليها بتقليل الضغط الهيدروليكي بأسطوانة العجلة بدرجة كافية للسماح للعجلة بزيادة سرعة دورانها.  وحين تصل إشارة إلى وحدة التحكم الإليكترونية بأن إشارة سرعة دوران العجلة ومقدار تعجيلها أصبح في حدود عدم الغلق تقوم بإرسال إشارة أخرى إلى وحدة التحكم الهيدروليكية لزيادة الضغط مرة أخرى. وتستمر الوحدة الإليكترونية بمتابعة حالة العجلة, وذلك باستقبال الإشارات من حساس العجلة وتحليلها, وتشغيل وحدة التحكم الهيدروليكية حتى الانتهاء من حالة الغلق أو توقف السيارة.

 

أجزاء وحدة التحكم الإليكترونية

  دائرة الدخل (استقبال الإشارات من حساسات السرعة) وتعمل على تنقية الإشارة الترددية وتكبيرها.

   المعالج ويستخدم المعلومات الواردة من دائرة الدخل لحساب الانزلاق والتعجيل الزاوي للعجلة. ويتم مقارنتها بحالة غلق للعجلات مخزنة في الذاكرة.

   دائرة الخرج (إرسال الإشارات إلى مشغلات وحدة التحكم الكهروهيدروليكية).

   دائرة الكشف الذاتي لحالة عمل نظام منع غلق العجلات. تقوم الوحدة بإرسال إشارات للكشف على حالة المشغلات,  وفي حالة وجود عطل تقوم بإيقاف عمل نظام منع غلق العجلات وإضاءة مصباح تحذير عدم عمل النظام ،( تعطيل نظام منع غلق العجلات لا يؤثر على عمل نظام الفرامل بالسيارة). في بعض السيارات تقوم الوحدة ببيان رمز للعطل.

 

مكان تثبيت وحدة التحكم الإليكترونية بالسيارة

      وحدة التحكم الإليكترونية رقيقة وغالية الثمن فيجب تركيبها بمكان آمن بالسيارة (نظيف, جاف, ومبرد), وتوفر لها الحماية ضد الصدمات والصدأ.  في بعض السيارة تثبت في منطقة حيز الأمتعة بالسيارة خلف المقعد الخلفي أو في جانب من جوانب محرك السيارة مع وحدة التحكم الكهروهيدروليكية ،  وفي بعض السيارات الأخرى تثبت في أسفل لوحة التحكم ( تابلوه السيارة).

 

وحدة التحكم الكهرو هيدروليكية

وقد يطلق عليها وحدة التحكم الهيدروليكية, ويبين شكل (11) أجزاء وحدة التحكم الكهرو هيدروليكية

 

شكل (11): الأجزاء الرئيسية لوحدة التحكم الكهروهيدروليكية

 

تتكون وحدة التحكم الكهروهيدروليكية لكل دائرة فرامل من الأجزاء الرئيسية التالية:

   مضخة إرجاع سائل الفرامل تعمل عن طريق محرك كهربائي على سحب سائل الفرامل من أسطوانة العجل وإرجاعه إلى أسطوانة الفرامل الرئيسية عن طريق مجمع للسائل وصمام

     لا رجوعي.

   مجمع للسائل, يوفر المجمع مخزن مؤقت لسائل الفرامل لتخميد حركة سائل الفرامل أثناء عملية سحب السائل.

   صمامات كهرومغناطيسية بعدد حساسات سرعة العجلات, وتقوم الصمامات بالتحكم في ضغط سائل الفرامل بناء على الإشارات المرسلة إليها من وحدة التحكم الإليكترونية.

 

الأنواع المختلفة لوحدة التحكم الكهروهيدروليكية

هناك نوعان أساسان

   نوع الوحدة الواحدة, وهو عبارة عن كتلة واحدة تحتوي على كل من المؤازر ،الاسطوانة الرئيسية, وحدة التحكم الكهروهيدروليكية.

   نوع منفصل, يكون فيه نظام المؤازرة والاسطوانة الرئيسية كجزء  و وحدة تحكم كهروهيدروليكية كجزء آخر منفصل.

 

مصباح تحذير عدم عمل نظام منع غلق الفرامل         

          في كل مرة يتم فيها تشغيل مفتاح الإشعال تقوم وحدة التحكم الإليكترونية بإجراء فحص ذاتي لعمل النظام. في بعض السيارات يتم الفحص والسيارة متوقفة وفي غالبية الأنظمة يتم الكشف أثناء بداية حركة السيارة عندما تكون سرعتها في حدود من (5 إلى 15 كم في الساعة). في حالة وجود عطل يتم إبطال عمل النظام ويضئ مصباح تحذير لبيان بأن النظام لا يعمل. وهو ذو لون برتقالي, خاص بالنظام.

 

التصميمات المختلفة لنظام منع غلق العجلات

هناك العديد من التصميمات المختلفة لنظام منع غلق العجلات, تعتمد على عدد القنوات وعدد الحساسات.

 عدد القنوات هو عدد الدوائر الهيدروليكية المنفصلة المتحكم فيها عن طريق وحدة التحكم الكهروهيدروليكية

نظام ثلاث قنوات: معظم سيارات الدفع الخلفي والعديد من سيارات الجر الأمامي تستخدم نظام ثلاث قنوات لمنع غلق العجلات. كل عجلة أمامية يتحكم فيها بطريقة منفصلة, و العجلات الخلفية يتحكم فيهم معاً.

نظام أربع قنوات: وهو يتحكم في عجلة على حدة. وهو أكثر تكلفة, وأن تكون لكل عجلة حساس سرعة خاص بها.

 

طريقة عمل وحدة التحكم الكهروهيدروليكية

هناك ثلاث مراحل لعمل الوحدة :

      مرحلة تثبيت الضغط.

      مرحلة تخفيض الضغط.

      مرحلة زيادة الضغط.

 

مرحلة تثبيت الضغط

في حالة اكتشاف الوحدة الإليكترونية لبداية حالة حدوث غلق لإحدى العجلات تقوم الوحدة بإرسال إشارة إلى وحدة التحكم الكهروهيدروليكية لعزل (تثبيت الضغط) هذه الدائرة عن باقي خط الفرامل. وتستمر بقية الدوائر الهيدروليكية للعجلات التي لا يحدث بها غلق في أدائها الطبيعي, شكل (12).

 

شكل (12): مرحلة تثبيت الضغط

 

مرحلة تخفيض الضغط

 في حالة استمرار العجلة في اتجاه الغلق تعمل الوحدة الإليكترونية على إرسال إشارة إلى وحدة التحكم الكهروهيدروليكية لتشغيل الصمامات وتوجيه سائل الفرامل بعيداً عن أسطوانة العجل للعجلة التي سوف تغلق, شكل (13).

شكل (13): مرحلة تخفيض الضغط

مرحلة زيادة الضغط

عند رفع الضغط الهيدروليكي عن العجلة التي كانت على وشك الإغلاق, تبدأ العجلة في الدوران, فترسل وحدة التحكم الإليكترونية بإشارة لصمامات وحدة التحكم الكهروهيدروليكية لتوجيه سائل الفرامل لأسطوانة العجلة مرة ثانية وزيادة الضغط الهيدروليكي, شكل (14).

شكل (14): مرحلة زيادة الضغط

 

هذه المراحل الثلاث تحدث خلال جزء بسيط من الثانية. وتتكرر عدة مرات خلال الثانية الواحدة.  وتحدث فقط للدائرة المتحكم فيها عن طريق النظام وتستمر باقي الدوائر في أداء عملها دون تدخل من النظام.  وحدة التحكم الإليكترونية تظل تراقب حالة غلق العجلات وتستمر في إرسال الإشارات إلى وحدة التحكم الكهروهيدروليكية لتكرار المراحل الثلاث حتى تنتهي حالة الغلق الموجودة, وبعدها يعود نظام الفرامل التقليدي بتشغيل الفرامل بالشكل المعتاد.

 

خلال عمل نظام منع غلق العجلات يشعر السائق بحركة تردد البدال تحت قدمه أثناء الفرملة, وقد يسمع صوت مصاحب لذلك. وعلى السائق عدم رفع القدم من على البدال, , ولا يقوم في نفس الوقت بالتدبيل (ضغط ورفع القدم) من على البدال,  وإنما يستمر في زيادة الضغط على الفرامل.,

 


 ملخص

* يعمل نظام منع غلق العجلات على منع غلق العجلات عن طريق التحكم في ضخ زيت الفرامل بسرعة عالية.

* تعمل الوحدة الكهروهيدروليكية خلال ثلاث مراحل هي تثبيت الضغط وتقليل الضغط وزيادة الضغط.

* يرسل حساس سرعة العجل نبضات جهد يتناسب ترددها مع سرعة دوران العجل.

* في حالة أن إحدى العجلات سرعتها الزاوية تقل بمعدل عالي أو تقل عن باقي العجلات. تقوم الوحدة الإليكترونية بإرسال إشارة إلى الوحدة كهروهيدروليكية لتتحكم في الضغط الهيدروليكي للعجلة المعنية عن طريق صمامات كهرومغناطيسية.

* في حالة اكتشاف وحدة التحكم الإليكترونية لعطل في نظام منع غلق العجلات تقوم بإيقاف عمل النظام وإضاءة مصباح تحذير بعدم عمل النظام بالسيارة.

* عطل نظام منع غلق العجلات لا يؤثر على أداء نظام الفرامل الهيدروليكية التقليدية.

* بعض وحدات التحكم تخزن رموز لأعطال النظام ويمكن استخلاصها إما عن طريق جهاز تشخيص الأعطال أو عن طريق مصباح كشف الأعطال.

 

المصطلحات في هذا الباب

الفرامل المانعة لغلق العجلات

Anti-Lock Brake System (ABS)

حساس سرعة العجل

Wheel-Speed Sensor

وحدة التحكم الإلكترونية

ABS Control Module

مصابيح تحذيرية

Indicator Lights

وحدة التحكم الهيدروليكية

Hydraulic Control Unit

فيشة الفحص

Data Link Connector (DLC)

الصمامات الكهرومغناطيسية

Solenoid Valves

نسبة الانزلاق

Slip rate

المضخة والمحرك الكهربائي

Electric motor and pump

سرعة

Speed

خزان سائل الفرامل

Brake Fluid Reservoir

السيارة

Vehicle

حابك الشحم

Grease retainer

سرعة العجلة

Wheel Speed

حساس بدال الفرامل

Brake Pedal Sensor

معامل الاحتكاك

Coefficient of Friction

مرحلات كهر بائية

Relays

إشارة حساس العجلة

Wheel Sensor Signal

 

 

 

 

اختبار ذاتي

أجب عن الأسئلة الآتية :

1- اشرح طريقة عمل حساس سرعة العجل ؟

2- اشرح الفرق بين نظام منع غلق العجلات المتكامل والمنفصل ؟

3- لماذا منع غلق العجلات للعجل الخلفي أكثر أهمية من منع غلق العجلات للعجل الأمامي ؟

4- ما هي المراحل الثلاث لعمل وحدة التحكم الكهروهيدروليكية ؟

5- أعطال نظام منع غلق العجلات تخزن في ذاكرة الحاسب على شكل................................. .

 

6- استخدام نظام منع غلق العجلات يقلل التآكل في جميع الأجزاء التالية ما عدا:

                 أ- بطانات احتكاك الفرامل القرصية.

                 ب- بطانات احتكاك الفرامل الانفراجية.

                 جـ- الحابك الابتدائي للأسطوانة الرئيسية.

         د- الإطارات.

 

7- جميع الأجزاء التالية تستخدم في نظام منع غلق العجلات:

                 أ- حساس السرعة.

                 ب- وحدة التحكم الإليكترونية.

                 جـ- وحدة التحكم في صمام الخانق.

         د- وحدة تحكم كهروهيدروليكية.

 

8- المصباح الأحمر في السيارة المجهزة بنظام منع غلق العجلات يجب أن يضئ:

                 أ- عند بداية إدارة المحرك.          ب- في حالة انخفاض مستوى سائل الفرامل.

                 جـ- عند استخدام فرامل التثبيت.    د- كل ما سبق.

 

9-     يقول الفني الأول:

     أن نظام منع غلق العجلات يضخ سائل الفرامل إلى العجلات عند الفرملة القصوى.

ويقول الفني الثاني:

     أن نظام منع غلق العجلات يزيد من قوة الضغط على البدال خلال الفرملة العادية.

أيهما أصح؟

         (أ) الفني الأول فقط.                  (ب) الفني الثاني فقط.

         (جـ) الفني الأول والثاني.            (د) لا الفني الأول ولا الفني الثاني.

 

10- تتلقى الوحدة الإليكترونية إشارة .............................. من حساس السرعة.
          أ- جهد كهربائي.

         ب-  تيار.

         جـ- مقاومة.

         د- كهرومغناطيسية.

 

11-   يقول الفني الأول:

     أن حساس السرعة ممغنط (به خاصية مغناطيسية).

ويقول الفني الثاني:

     أن أسنان الحلقة ممغنطة (بها خاصية مغناطيسية).

أيهما أصح؟

         (أ) الفني الأول فقط.                  (ب) الفني الثاني فقط.

         (جـ) الفني الأول والثاني.            (د) لا الفني الأول ولا الفني الثاني.