سیستم فرمان برقی یا فرمان الکتریکی EPS (مخفف Electric Power Steering) از سال ۱۹۹۰ میلادی برای مونتاژ خودروها در کمپانی‌های خارجی استفاده شد. این سیستم فرمان پیشرفته خودرو با قابلیت‌ها و عملکرد مثبتی که در حوزه ایمنی خودروها داشته است، توانست جایگزین فرمان هیدرولیکی خودروها شود. قابل ذکر است که وجود سیستم فرمان برقی در خودرو باعث کاهش میزان خرابی سیستم‌های فرمان خودرو، راحتی بیشتر، تجربه رانندگی بهتر و حتی ایمنی بیشتر خودرو ها شده است.
به دلیل اهمیتی که فرمان الکتریکی در کیفیت رانندگی در خودرو دارد در این مطلب از مجله همراه مکانیک قصد داریم که ضمن بیان عملکرد سیستم‌های فرمان خودرو، به بررسی تخصصی سیستم فرمان برقی خودرو بپردازیم.
چگونگی عملکرد سیستم‌های فرمان خودرو
این روزها به دلیل پیشرفت‌های علمی و فنی که در زمینه صنعت خودروسازی صورت گرفته است، شاهد عملکرد بهتر قطعات و ایمنی بالاتر خودروها هستیم. یکی از این قطعات مهم در خودرو نیز، سیستم فرمان خودرو می‌باشد که نقش مهم و به سزایی در سیستم کلی خودرو و ایمنی آن دارد. متعلقات فرمان خودرو در سمت راست و یا چپ اکسل جلو تعبیه می‌شود که هدایت خودرو را از طریق راننده امکان پذیر می‌سازد. چپ یا راست بودن فرمان خودرو بستگی به قوانین راهنمایی رانندگی کشور مقصد و استفاده کننده از خودرو دارد.
در واقع اول حرکت غربیلک و میله اصلی فرمان توسط راننده به میله‌های رابط فرمان و سپس سگدست منتقل می‌شود که این امر باعث حرکت خودرو در سمت راست و چپ و یا جلو و عقب می‌شود. دقت داشته باشید که عملا غربیلک فرمان وظیفه انتقال نیرو از دست های شما به سمت چرخ های خودرو را بر عهده دارد؛ وزن خودرو به خصوص در قسمت جلویی خودرو که موتور نیز در آن وجود دارد زیاد بوده و باعث می شود برای چرخاندن فرمان نیروی نسبتا زیاد نیاز باشد.
برای رفع این مشکل سیستم های مختلفی از فرمان خودرو تا کنون طراحی و به بازار عرضه شده اند که در نسل های مختلف خودرو ها استفاده شده اند و معمولا هر کدام نسبت به نسل های قبلی خود مزایای متعددی نیز به همراه داشته اند. در ادامه برخی از رایج ترین انواع سیستم فرمان را برای آشنایی بیشتر با هم مرور می کنیم.
به طور کلی انواع گوناگونی از سیستم فرمان وجود دارد که عبارت‌اند از:
- سیستم فرمان مکانیکی (دنده شانه‌ای و پینیون)
- سیستم فرمان الکتریکی یا برقی (EPS)
- سیستم فرمان هیدرولیکی
- سیستم فرمان الکتروهیدرولیکی EHPS))
معمول‌ترین سیستم فرمان خودرو، فرمان مکانیکی با 2 سیستم دنده شانه‌ای و پینیون است. روند کار سیستم دنده شانه‌ای به صورت حرکت خطی و سیستم پینیون به صورت حرکت دورانی است. در واقع سیستم پینیون حرکت دورانی غربیلک فرمان را به سیستم شانه‌ای ارسال می‌کند و سپس سیستم شانه‌ای، حرکت خطی را به چرخ‌های اتومبیل منتقل می‌کند.
به مرور زمان به دلیل سختی چرخش غربیلک فرمان در سیستم فرمان مکانیکی، کمپانی‌های خودروساز به دلیل سختی چرخش فرمان و ایمنی بالاتر خودرو در جاده‌های ناهموار بر آن شدند تا با تغییر فناوری سیستم فرمان خودروها و اضافه کردن امکانات بیشتر موجب کاهش خستگی رانندگان شوند. به همین دلیل یک سیستم فرمان هیدرولیکی با امکانات و قابلیت‌های بیشتر و به خصوص حفظ ایمنی سرنشینان خودرو به قسمت سیستم فرمان مکانیکی اضافه شد. البته این سیستم فرمان هیدرولیکی صرفاً به عنوان یک سیستم جانبی و کمکی در خودرو عمل می‌کند و وظیفه اصلی هدایت خودرو به عهده سیستم فرمان مکانیکی می‌باشد.
البته جدا از مزیت‌ها و قابلیت‌های مثبت سیستم فرمان هیدرولیکی، اما این سیستم فرمان یک عیب بزرگ نیز دارد و آن این است که سیستم فرمان هیدرولیکی برای عملکرد خود از موتور خودرو بهره می‌برد و این امر باعث کاهش بازده موتور خودرو و مصرف بیشتر انرژی می‌شود. به همین دلیل تکنسین‌های فنی خودروساز به خاطر رفع این عیب به دنبال جایگزین کردن یک سیستم فرمان بهتر شدند و سیستم فرمان الکتروهیدرولیکی را جایگزین نمودند.
برای رفع عیب سیستم فرمان هیدرولیکی از موتور خودرو استفاده می‌کرد، برای سیستم فرمان الکتروهیدرولیکی یک موتور الکتریکی جداگانه به قسمت پمپ هیدرولیک اضافه کرده‌اند که در این صورت فرمان خودرو از موتور جدا می‌شود. در خودروهای پژو ۴۰۷ از سیستم فرمان الکتروهیدرولیکی استفاده کرده‌اند. در سیستم فرمان الکتروهیدرولیکی عملا همچنان یک سیستم هیدرولیک به کمک فرمان آمده است اما مزیت بزرگ آن را می توان جدا بودن سیستم از فرایند حرکت موتور خودرو دانست.
اما در مورد سیستم فرمان برقی باید بگوییم که عملکرد این نوع سیستم فرمان همانند سیستم فرمان هیدرولیکی است اما مزایای بیشتری نسبت به آن دارد. در واقع برای اولین بار شرکت Honda از سیستم فرمان الکتریکی برای اتومبیل‌های رالی NSX استفاده کرد. روند عمل این سیستم فرمان به گونه‌ای است که اگر گشتاوری در خودرو وجود داشته و چرخشی در فرمان صورت بگیرد، سیستم فرمان برقی در این صورت عمل می‌کند.
البته در مورد این سیستم فرمان الکتریکی نیز بحث اصلی بودن سیستم فرمان مکانیکی وجود دارد. به این معنا که همچنان سیستم فرمان مکانیکی جزو سیستم‌های فرمان اصلی خودرو لحاظ شده است و سیستم فرمان الکتریکی به شکل سیستم جانبی به خودرو اضافه شده است. ولی به جرات می توان گفت که برتری فرمان الکتریکی نسبت به نسل های قبل مانند فرمان هیدرولیکی و الکتروهیدرولیکی به طور چشمگیری مشهود است.
نحوه عملکرد فرمان الکتریکی به این صورت است که ابتدا گشتاور وارده از غربیلک فرمان توسط سنسورها تشخیص داده می‌شود و سپس آن را به شکل سیگنال‌هایی به واحد کنترل الکترونیکی منتقل می‌کنند. میکروکنترلر یونیت سیستم فرمان الکتریکی علاوه بر دریافت این سیگنال‌ها در مورد چرخش‌ها، سیگنالی را نیز در مورد سرعت خودرو دریافت خواهد کرد. در واقع بعد از پردازش این دو سیگنال، دستورالعمل‌های لازم را برای موتور اعمال می‌کند تا صرفاً به صورت سیستم کمکی در خودرو، هدایت فرمان خودرو را تحت تأثیر قرار دهد.
سیستم فرمان برقی با توجه به مکانیک خودروها، بخش اساسی و مهم سواری خودروهای مدرن و فرمان پذیری آن‌ها را به وجود آورده است. در واقع در سیستم فرمان برقی دیگر پمپ‌های سیستم فرمان هیدرولیکی وجود ندارد و به همین دلیل وزن خودرو کمتر می‌شود که در نیروی ایجادی موتور تأثیر به سزایی خواهد داشت. این مورد در خودرو های هاچ بک کوچک شهری که عمدتا موتورهای حجم پایین نیز دارند بسیار مهم خواهد بودو می تواند برای خودرو یک مزیت اساسی به حساب بیاید. همچنین فرمان برقی نیروی بسیار کمتری را از پیشرانه خودرو خواهد گرفت که در مجموع باید بگوییم به دلیل هزینه پایین تعمیر و البته نگهداری خودرو معمولاً اکثر افراد سیستم فرمان برقی را ترجیح می‌دهند.
نقش سیستم فرمان برقی در ایمنی خودروها
اصلی‌ترین و مهم‌ترین مزیت سیستم فرمان برقی، متصل بودن سیستم کنترل اتومبیل به شبکه هوشمند ECU است. این نکته باعث حساسیت سیستم فرمان به میزان سرعت خودرو می‌باشد. در واقع به دلیل وجود سنسورهای حرکتی حساس در سیستم فرمان برقی، حدود گشتاوری تولید شده موتور تعیین می‌شود و بر اساس وضعیت و سرعت ESP مشخص می‌شود.
در حقیقت سیستم فرمان برقی با کاهش میزان چرخش و لرزش خودرو، پایداری اتومبیل را در سرعت‌های بالا برقرار می‌سازد که خودرو می‌تواند در این محدوده سرعت‌های بالا، با دقت و عملکرد بهتری حرکت کند. به طور مثال اگر سرعت خودرو افزایش یابد و محدوده نیروی کشش خودرو نسبت به جاده کاهش یابد، در این صورت سنسورهای فرمان برقی با کم کردن گشتاوری موتور، میزان چرخش غربیلک را کمتر می‌کنند.
در واقع این عملکرد حساس سیستم فرمان برقی به سرعت باعث افزایش ایمنی فعال خودروها و همچنین افزایش پایداری خودرو در سرعت‌های بالا شده است. در واقع زمانی که شما با سرعت بالا در بزرگراه در حال رانندگی هستید، مطمئناً یک اشتباه کوچک و چرخش غربیلک فرمان می‌تواند اتفاق ناگواری را رخ دهد. اما وجود سیستم فرمان برقی با سخت‌تر کردن چرخش غربیلک فرمان می‌تواند موجب افزایش پایداری خودرو در سرعت‌های بالا شود. در مقایسه این سیستم با سیستم های فرمان های قبلی می توان به وضوح دید که سیستم فرمان الکتریکی با توجه به ارتباط با کامپیوتر مرکزی خودرو می تواند بسیار هوشمندتر عمل کرده و حالت های مختلف خودرو مانند سرعت را در میزان چرخش فرمان و همچنین فرمان پذیری خودرو دخیل کند.
این کار به افزایش تجربه مناسب رانندگی و افزایش ایمنی خودرو کمک شایانی خواهد کرد تا آن جا که فرمان الکتریکی را می توان یکی از مزیت های رقابتی خودرو ها دانست.
منبع » همراه مکانیک
