برچسب: لوازم موتوری

در

سیستم‌های چهار چرخ محرک روش کار یکسانی ندارند. ما تفاوت‌های اساسی این سیستم‌ها و چگونگی تفاوت آن‌ها روی رانندگی در داخل و خارج جاده را بررسی کرده و شرح داده‌ایم.

 

 

چهار چرخ محرک. تمام چرخ محرک. سیستم‌های تمام یا نیمه‌وقت… واژه‌شناسی می‌تواند گیج کننده باشد مخصوصاً زمانی که شما نام‌های مخصوصی چون کواترو، 4Motion و 4Matic را به این داستان اضافه می‌کنید.

اساساً یکی از اهداف مشترک تمامی این سیستم‌ها ارائه نیروی محرک (گشتاور) به تمامی چرخ‌ها به منظور افزایش کشش می‌باشد. در ادامه تفاوت روش‌های انتقال گشتاور پیشرانه به چرخ‌ها را خدمت شما عزیزان شرح می‌دهیم.

 

 

تاریخچه سیستم تمام چرخ محرک

 

 

 

 

اولین خودروی چهار چرخ محرکی که دارای پیشرانه احتراق داخلی نیز بود عنوان اولین خودروی هیبریدی را نیز یدک می‌کشد. فردیناند پورشه خودروی لونر-پورشه خود را در سال 1899 و در وین برای لودویگ لونر طراحی کرد و ساخت و این خودرو دارای چهار پیشرانه الکتریکی بود که نیرو را به هر چرخ منتقل می‌کرد و پیشرانه بنزینی نیز عملکرد ژنراتور را داشت.

اولین خودروی چهار چرخ محرک با یک پیشرانه احتراق داخلی که وظیفه نیرورسانی به چرخ‌ها را بر عهده داشته باشد اسپایکر ساخت تا این خودرو در سال 1903 در مسابقه پاریس تا مادرید شرکت کند.

 

 

 

اگرچه چندین خودروی نظامی چهار چرخ محرک نیز ساخته شده بود اما اولین خودروی تولید انبوه مجهز به این سیستم جیپ CJ-2A 1945 (جیپ غیرنظامی) نام داشت.

 

 

 

نصب سیستم چهار چرخ محرک در خودروهای سواری تولید انبوه زمان زیادی بود و این بار لئون سوبارو در سال 1972 بود که این عنوان را به خود اختصاص داد. در سال 1980 آئودی کواترو معرفی شد و این یک انقلاب در رالی محسوب می‌شد.

از اولین باری که خودروی مجهز به کواتروی آئودی در سال 1983 برنده شده هیچ خودروی تک دیفرانسیل نتوانسته است پیروز این میدان باشد.

 

 

اصول اساسی

 

 

گشتاور لحظه‌ای توسط پیشرانه احتراق داخلی و در میل‌لنگ ارائه می‌شود. سپس این گشتاور از طریق گیربکس، جایی که دنده‌های سنگین به عنوان چند برابر کننده‌ها عمل می‌کنند به چرخ‌ها فرستاده می‌شود.

حالا این گشتاور در شفت خروجی گیربکس و پیش از رسیدن به تمامی چرخ‌ها در دسترس است. این موضوع به نوعی به ارتباط تمامی چرخ‌ها به خروجی گیربکس دلالت دارد اما این مورد را بعدها توضیح خواهیم داد.

 

 

 

 

مشکل این است که تمامی چرخ‌ها با یک سرعت نمی‌چرخند مخصوصاً زمانی که خودرو در حال عبور از پیچ بوده و چرخ‌های داخل پیچ فاصله کمتری را نسبت به چرخ‌های بیرونی طی می‌کنند.

این مؤلفه در اکسل‌های جلو و عقب به منظور هماهنگی با تغییر سرعت طراحی شده و ما آن را به نام دیفرانسیل می‌شناسیم؛ بنابراین تمامی خودروهای چهار چرخ محرک نیازمند حداقل دو دیفرانسیل هستند، یکی برای جلو و یکی برای عقب.

نهایتاً دو میل لنگی که این گشتاور را به اکسل‌های جلو و عقب می‌فرستند بسته به سرعت متوسط چرخ‌ها در هر اکسل شاید با سرعت‌های متفاوتی بچرخند؛ بنابراین یک دستگاه دیگر به منظور پوشش این تفاوت موردنیاز است. البته زمانی که خودرو تنها در زمان لغزش و پیشگیری از آسیب نیز به دستگاه یاد شده نیاز خواهد داشت.

 

 

1-انواع سیستم‌های تمام چرخ محرک سیستم چهار چرخ محرک دائمی

 

زمانی که سیستم موردنظر به‌طور دائمی گشتاور را به تمامی چرخ‌ها برساند باید یک قفل دیفرانسیل به منظور پوشش تفاوت سرعت بین دو اکسل وجود داشته باشد. این به خاطر عدم وجود گزینه قطع سیستم تمام چرخ محرک در زمان حضور در سطوحی همچون قیرپاشی شده می‌باشد.

اجزای اصلی: سه دیفرانسیل که دوتا روی اکسل‌ها بوده و یکی نیز به‌صورت مرکزی می‌باشد. پیشرانه می‌تواند به‌صورت عرضی یا طولی نصب شود.

استفاده در سطح قیرپاشی شده: تا زمانی که هر سه دیفرانسیل باز بوده و قفل نشده باشند می‌توان از این سیستم استفاده کرد.

آپشن ها: قفل‌های دیفرانسیل می‌توانند در هر سه دیفرانسیل وجود داشته باشد. دنده‌سنگین احتمالاً برای خودروهای آفرود وجود خواهد داشت.

نمونه‌ها: سوبارو به خاطر سیستم چهار چرخ محرک symmetrical کوپل شده با پیشرانه‌های بوکسوری و میل‌لنگ‌های هم طول خود شناخته می‌شود. یکی از نمونه‌های آفرود مشهور دنیای خودرو لندروور دیفندر است که دارای سه دیفرانسیل و دنده‌سنگین می‌باشد.

موضوع جالب اینکه دیفندر تنها به‌صورت استاندارد دارای قفل دیفرانسیل مرکزی بوده هرچند بسیاری از مالکان این خودرو را با دیفرانسیل لغزش محدود یا قفل‌های دیفرانسیل جلو و عقب سفارش می‌دهند.

 

 

2-سیستم چهار چرخ محرک قابل انتخاب

 

 

این نوع سیستم بیشتر مناسب استفاده سنگین آفرود بوده و یک جعبه انتقال مرکزی مکانیکی و دنده‌سنگین گشتاور را در حالت‌های چهار چرخ محرک به‌صورت مساوی به اکسل‌های جلو و عقب می‌فرستد.

اجزای اصلی: معمولاً تنها دو دیفرانسیل (یک دیفرانسیل در هر اکسل) وجود دارد. پیشرانه به‌صورت طولی نصب شده و خودرو دارای جعبه انتقال و دنده‌سنگین است. زمانی که حالت چهار چرخ محرک انتخاب نشده باشد حالت پیش‌فرض به‌صورت دیفرانسیل عقب خواهد بود. مصرف سوخت در حالت دیفرانسیل عقب و به دلیل اصطکاک کمتر کاهش می‌یابد.

استفاده در سطح قیرپاشی شده: در حالت‌های چهار چرخ محرک توصیه نمی‌شود به جز زمانی که خودرو دارای دیفرانسیل مرکزی باز باشد.

آپشن ها: قفل‌های دیفرانسیل در اکسل‌های جلو و عقب. دنده‌سنگین نیز معمولاً به‌صورت استاندارد در این سیستم‌ها وجود دارد.

نمونه‌ها: تویوتا هایلوکس یک مثال خوب از خودروی مجهز به جعبه انتقال و دنده‌سنگین که فاقد دیفرانسیل مرکزی است می‌باشد. یک استثنا در این کلاس میتسوبیشی تریتون است که دارای دیفرانسیل مرکزی تورسن باز در حالت 4H سیستم چهار چرخ محرک بوده است.

بنابراین می‌توان آن را در سطح قیرپاشی شده نیز با همین حالت راند. زمانی که دیفرانسیل مرکزی قفل بوده و در حالت 4HLc است خودرو را در سطح قیرپاشی شده نرانید.

 

 

3-سیستم چهار چرخ محرک مبتنی بر نیاز راننده

 

 

 

 

 

این سیستم در بسیاری از خودروهای پرفورمنس جاده‌ای و شاسی بلندهای شهری دیده می‌شود. ایده خلق این سیستم انتقال نیروی پیشرانه به چرخ‌های جلو در اکثر موارد بوده و تنها در زمانی که نیاز باشد سیستم چهار چرخ محرک به‌صورت خودکار درگیر می‌شود.

اجزای اصلی: پیشرانه معمولاً به‌صورت عرضی نصب شده است. دارای دو دیفرانسیل (در هر اکسل یک دیفرانسیل). این خودروها معمولاً دارای کلاچ چندصفحه‌ای هستند. از آنجایی که سیستم چهار چرخ محرک این خودروها تنها در زمان نیاز فعال است بنابراین در مصرف سوخت صرفه‌جویی می‌شود. دنده‌سنگین به ندرت در این‌گونه خودروها دیده می‌شود.

استفاده در سطح قیرپاشی شده: این سیستم مشکلی در این‌گونه سطوح نداشته زیرا زمانی که هرزگردی در چرخ‌ها (اکثراً چرخ‌های جلو) تشخیص داده شود سیستم چهار چرخ محرک درگیر می‌شود. زمانی که سیستم درگیر شد کلاچ هنوز می‌تواند تفاوت سرعت کوچک بین اکسل‌ها را پوشش دهد. این کار با لغزش کم چرخ‌ها صورت می‌گیرد.

آپشن ها: قفل دیفرانسیل معمولاً در این خودروها ارائه نمی‌شود و راننده کنترل کمی روی استفاده از سیستم چهار چرخ محرک دارد.

نمونه‌ها: مرسدس-ای ام جی A45 دارای کلاچ چند صفحه مرکزی هالدکس به منظور درگیر کردن چرخ‌های عقب به منظور افزایش کشش است. نیسان ایکس تریل نیز دارای تنظیمات مناسبی بوده اما به راننده اجازه می‌دهد بین حالت‌های دیفرانسیل جلو (کلاچ باز)، اتوماتیک (کلاچ توسط ECU کنترل می‌شود)، 4×4 (کلاچ به‌صورت دائمی درگیر است) یکی را انتخاب کند.

 

 

قفل دیفرانسیل چیست؟

 

 

 

 

یک دیفرانسیل از مجموعه دنده‌های سیاره‌ای تشکیل شده که به عنوان نسبت کاهشی نهایی به منظور چند برابر کردن ارزش گشتاور و در عین حال کاهش سرعت ورودی چرخشی به چرخ‌ها عمل می‌کند.

یک دیفرانسیل باز اجازه ایجاد تفاوت سرعت بدون محدود بین دو چرخ را به منظور بهبود عبور از پیچ‌ها می‌دهد. این امر می‌تواند باعث ایجاد اختلال در کشش شود مخصوصاً اگر یک‌طرف خودرو در جاده و طرف دیگر از گل‌ولای باشد.

قفل دیفرانسیل دو چرخ را مجبور به چرخش با یک سرعت برابر می‌کند و کشش را بهبود می‌بخشد اما روی دینامیک خودرو تأثیر منفی می‌گذارد.

رانندگی با قفل دیفرانسیل درگیر شده در سطح قیرپاشی شده می‌تواند باعث آسیب به قوای محرکه شود. یک دیفرانسیل لغزش محدود باعث می‌شود تفاوت سرعت معینی بین چرخ‌ها وجود داشته باشد و به این ترتیب کشش خودرو بهبود می‌یابد.

دیفرانسیل لغزش محدود باعث تفاوت سرعت چرخش چرخ‌ها در هر اکسل می‌شود.

 

 

سیستم تمام چرخ محرک الکتریکی

 

 

مهندسی سیستم چهار چرخ محرک در خودروهای الکتریکی بسیار آسان‌تر از آن چیزی است که از نظر گذراندید. اگر چهار پیشرانه الکتریکی در خودرو نصب شود (یک پیشرانه برای هر چرخ)، دیگر نیازی به گیربکس، دیفرانسیل و جعبه انتقال نخواهد بود.

این تکنولوژی مدت‌های زیادی است که به کار می‌رود و کامیون‌های بزرگ دارای پیشرانه الکتریکی در هر اکسل هستند. این کامیون‌ها می‌توانند از پیشرانه احتراق داخلی به عنوان یک ژنراتور استفاده کنند. این ایده مشابه محصول لونر-پورشه است.

 

 

 

امروزه بسیاری از خودروهای الکتریکی پرفورمنس همچون تسلا مدل S از یک پیشرانه الکتریکی در هر اکسل استفاده می‌کنند تا سیستم چهار چرخ دائمی داشته باشند.

 

 

در

پوشش‌های سرامیکی و کاورها بدنه برای اولین بار توسط شرکت های بزرگ تیونینگ برای خودرو های گران قیمت و لوکس مورد استفاده قرار گرفت و بعدها با پیشرفت فناوری به بازارهای عمومی نیز راه پیدا کرد.

نظافت بدنه خودروها همیشه مورد توجه خودروسازان و صاحبان خودرو بوده و در سال های اخیر با پیشرفت فراوان در زمینه صنعت خودروسازی و فناوری نانو، واکس، پولیش و شوینده‌های تخصصی برای رفع خط و خش و آبگریز شدن بدنه خودرو وارد بازار شده و مورد توجه عموم قرار گرفت.
در یک دهه اخیر و با ورود فناوری نانو به صنایع خودروسازی، متخصصان با ایجاد لایه های محافظتی، مقاومت بدنه خودرو را در برابر خط و خش‌های سطحی و لکه ها بالا بردند و همچنین آنها را آبگریز کردند.

 

 

 

استفاده از مواد، کاور ها و انواع اسپری و عناصر مختلف برای اهدافی مانند ضد خش شدن(مختص کاور سرامیکی)، شستشوی آسان، خاصیت آبگریزی، پایداری در شرایط جوی مختلف، کم شدن اثرات مخرب فرا بنفش، براق شدن سطح و در نهایت نگهداری آسان فقط برای بدنه اتومبیل نیست ،

از آنها در شیشه(استفاده از دی اکسید تیتانیم فوق فعال)، فلز، پلاستیک و یا هر سطح دیگری که نیاز به محافظت داشته باشد میتوان استفاده کرد.

 

 

برای آبگریزی یک سطح، یا آنرا به صورت ذاتی آبگریز میسازند و یا با استفاده از انواع کاور و لوازم دیگر آنرا آبگریز می‌کنند.کاور ها بصورت کلی به دو نوع رنگی و شفاف تقسیم می‌شوند. در این میان کاورهای شفاف(نانو سرامیک)، بصورت تخصصی برای محافظت رنگ بدنه استفاده میشوند.

سازمان بین المللی استاندارد (ISO/TS 80004) نانو مواد را به دو دسته ی کلی تقسیم می‌کند؛ نانو شی(nano-object) و نانو ساختار(nano-structure).

 اگر ماده ای یکی از ابعاد آن در مقیاس نانو باشد، به آن نانو شئ گفته می‌شود. نانو اشیاء را به سه دسته؛ سه بعدی، دو بعدی و تک بعدی تقسیم می‌کنند که در این میان نانو روکشها جزو نانو اشیا تک بعدی هستند؛ یعنی تنها در یک بعد نانو هستند و دو بعد دیگر آنها بزرگتر از مقیاس نانو می‌باشد.

در صورتی که ضخامت روکش مورد نطر در مقیاس میکرون و یا بزرگتر از آن باشد ولی ساختار میکروسکوپی و مورفولوژی(morphology) آن نانو باشد، جزو مواد نانو ساختار می‌باشند.
با توجه به این تفاصیل و تفاسیر، با خصوصیات روکش نانو آشنا شدیم اما در ادامه می خواهیم به بررسی و تحلیل ابعادی و رفتاری این موضوع از دیدگاه علم با زبانی ساده بپردازیم که چگونه کاورهای نانو موجب محافظت از خودرو می‌شوند؟

 

 

پوشش ‌نانو سرامیکی، یک پلیمر مایع است که مانند کاور روی بدنه خودرو کشیده می شود و با رنگ خودرو پیوند برقرار کرده و لایه ای آب گریز یا هیدروفوب (Hydrophobe) را ایجاد می کند. این مواد برای ترکیب شدن با رنگ خودرو باید با متریال بی‌رنگ و نسبتا مات پایه سرامیکی ترکیب شوند.

در ادامه برای درک عمیق این مطلب لازم است با چند اصطلاح و قوانین مربوط به این موضوع آشنا شوید.

Hydrophobe:

 

این ویژگی به مواد غیرآبدوست اطلاق می‌گردد بدین معنی که با مولکولهای غیرقطبی و غیرآبدوست (مثل روغن) به راحتی حل شده و با هرگونه ترکیب آبدوست دیگر حل نمی‌شود. در ادامه این موضوع می‌توان از همین ویژگی برای آبگریزی سطوح استفاده کرد.

مواد آبگریز اجازه ی پخش شدن و یا جذب شدن آب روی سطح خود را به دلیل ناهمواری های میکرو و نانومتری نمیدهند.

Hydrophile:

 

در مهندسی شیمی به مواد آبدوست، هیدروفیل میگویند و در مقابل هیدروفوب قرار دارد، بدین معنی که با مولکولهای قطبی وآبدوست (مثل آب) به راحتی حل شده و با روغن و هرگونه ترکیب آبگریز دیگر حل نمی‌شوند.

Wettability:

 

قابلیت و توانایی یک سیال مثل آب (H2O) برای پخش و جذب روی یک سطح سخت در حضور یک سیال دیگر(مثل هوا) را ترشوندگی گویند.
مثال عامیانه برای این پدیده حضور قطره ی آب و جیوه بر روی یک سطح واحد می‌باشد. روی یک سطح مشترک، دو سیال نام برده شده از نظر قابلیت پخش شوندگی بر روی سطح و ایجاد زاویه تماس، عملکرد متفاوتی خواهند داشت. تصویر زیر گواه این عملکرد خواهد بود:

 

 

 

با توجه به شکل، آب نسبت به جیوه خاصیت تر شوندگی بیشتری دارد، انحنای قطره ی جیوه نسبت به آب بیشتر می‌باشد و شکل کروی تری دارد. اما چگونه می‌توان این انحنا را برای سیالی مثل آب زیاد کرد؟ با توجه به تصویر بالا آب به صورت ذاتی زاویه کوچکتری نسبت به جیوه ایجاد می‌کند!

اینجاست که مهندسین با بهره گیری از تکنولوژی، سطحی را بوجود آورده اند که تمام پارامترهای نانومتریک و متعاقبا عملکرد های نانو سرامیک را دارا می‌باشد.

 

در

سیستم 4Matic مرسدس بنز نامی است که کمپانی آلمانی بنز برای سیستم معمول AWD انتخاب کرده است که بنابه گفته‌های این شرکت نسبت به AWD توسعه بیشتری یافته است. این توسعه بیشتر به معنای کنترل بهتر بر روی سطوح لغزنده به ویژه برف است.

این سیستم برای اولین بار در کلاس E مدل w124 نصب شد که به سال 1987 بر می‌گردد. در حال حاضر این سیستم بر روی 52 مدل از محصولات این شرکت وجود دارد.

 

اساس مکانیکی سیستم فورماتیک بر تقسیم توان به نسبت 45 به 55 بین اکسل‌های جلو و عقب است. با وجود دیفرانسیل مرکزی چند دیسکه که لغزش را به حداقل می‌رساند می‌تواند تا گشتاور قفلی 50 نیوتون متر را ایجاد نماید تا نیروی جلو برنده (Traction) بیشتری تولید شود.

در هنگام شتاب گیری با انتقال توان به اکسل عقب باعث می‌شود که نتیجه مطلوب‌تری را شما احساس کنید. با وجود دیفرانسیل مرکزی چند دیسکه موجود در خودرو شما می‌توانید نسبت‌های متغیری را مانند 30 به 70 یا 70 به 30 برای اکسل‌های جلو و عقب بنا به شرایط جاده انتخاب کنید.

 

 

 

 

 

در این سیستم موتور باید در جهت طولی خودرو نصب شود تا اینکه ورودی گیربکس هم امتداد با خروجی موتور قرار بگیرد و از اتلاف اصطکاکی توان به حداقل برسد و مصرف سوخت بهینه شود.

 

 

 

 

 

 

هر چند سیستم 4Matic مرسدس بنز به تنهایی عمل نمی‌کند بلکه با سیستم‌هایی مانند ESP و ASR همکاری می‌کند. مانند تمام خودروهای 4 چرخ محرک، 4Matic هم از قوانین فیزیکی رانندگی تبعیت می‌کند. شما می‌توانید رابطه متقابل این سیستم را با “دایره Kamm” در شکل زیر ببینید.

 

 

 

 

 

 

شرایط جاده ای به طور کامل در سیستم 4Matic رصد می‌شود تا از لغزش‌های جانبی و طولی جلوگیری شود. مداخله مستقیم ASR یا 4SET باعث می‌شود که نیروی Traction همواره در بیشترین حالت خود قرار بگیرد تا شتاب گیری به بهترین نحو صورت بگیرد. در این بین لغزش نیز به حداقل خود می‌رسد و پایداری مستقیم خودرو در طی این فرایند به طور کامل تضمین می‌شود.

 

به همین علت اگر جاده لغزنده باشد، سیستم کنترلی ASR با توجه به نحوه رانندگی وارد عمل می‌شود. حال این مداخله ASR بدون توجه به اطلاعات دقیقی که توسط داده‌های سنسور ESP که دینامیک طولی و جانبی خودرو را ارزیابی می‌کنند، هیچ ارزشی ندارد.

یعنی به واسطه اندازه گیری مداوم پایداری طولی و جانبی توسط سنسورها، بهترین تصمیم با توجه به خواسته‌های راننده و شرایط موجود جاده اتخاذ می‌شود.

 

 

 

 

 

بنا به اظهارات سازندگان هنگامی که سطح کم اصطکاکی در جاده وجود داشته باشد سیستم‌های کنترلی تورک موتور را در همان چرخ کاهش می‌دهند تا اینکه تایر بتواند نیروی جانبی مناسب را پیدا کند. اگر سیستم ASR نتواند این موقعیت را کنترل کند سیستم ESP مداخله کرده و با ترمز گیری مناسب بر روی هر چرخ پایداری خودرو را حفظ می‌کنند.

 

 

 

 

 

در شرایط زمستانی در برخی موارد شاید نیاز داشته باشید که کنترل پایداری الکترونیکی خودرو (ESP) را خاموش کنید. معمولاً زمانی که بخواهید از برف عمیق بیرون بیایید ممکن است نیاز به خاموش کردن آن داشته باشید.

حتی در زمانی که ESP شما خاموش است راننده مرسدس بنز همچنان می‌تواند از مزایای این سیستم به خصوص در ترمز گیری استفاده نماید. البته باید به یاد داشته باشید که محض برگشتن به جاده لغزنده معمولی پوشیده شده از برف باید سیستم ESP را دوباره فعال کنید.

 

هر چند با وجود تلاش مهندسین برای کنترل بهتر خودرو ولی راننده باید با توجه به شرایط موجود که چه قدر می‌تواند ایمن باشد، باید عمل کند. اصلاً مهم نیست که سیستم چه قدر خوب کار می‌کند، راننده نباید به طور کامل به این سیستم‌ها اطمینان کند.

راننده باید همیشه رانندگی خود را با توجه به شرایط جاده‌ای هماهنگ کند تا وسیله نقلیه خود را بتواند به بهترین نحو کنترل کند. البته باید توجه داشت که لاستیک‌های مخصوص زمستان خیلی می‌تواند به راننده در بهبود پایداری بیشتر خودرو کمک کند.