سیستم کنترل کشش یا TCS

محمدرضا رحیمی سه شنبه 2 اردیبهشت 1399 - 10:46

سیستم کنترل کشش یاTCSچیست؟

ساده ترین تعریفی که می توان برای این سیستم ارائه داد عبارت است از سیستمی که از هرزگردی چرخ های محرک در هنگام گاز دادن از حالت سکون و یا در عین حرکت جلو گیری می نماید. به عبارت ساده تر هنگامی که خودرو در حال حرکت است و یا از حالت سکون حرکت می کند در صورتی که گاز داده شده به خودرو و گشتاور ارسالی از موتور به چرخها بیشتر از نیروی اصطکاک لاستیک با سطح زمین باشد یاعث خواهد شد که چرخهای خودرو به جای انتقال خودرو به جلو به دور خود چرخیده و به اصطلاح هرزگردی کند. این وضعیت در شرایطی که سطح جاده به دلایلی نظیر یخ زدگی یا بارندگی از اصطکاک کمتری برخوردار باشد ،بیشتر رخ خواهد داد.اما زمانی که این سیستم بر روی خودرو نصب شده باشد از بروز چنین وضعیت و هرزگردی لاستیک ها به دور خود جلوگیری می کند.

تشریح سیستم:
سامانه کنترل کشش یا TCS (Traction control system) ، امکان دست یابی خودرو به کشش و پایداری جانبی مناسب توسط کنترل نسبت لغزش چرخ‌های محرک در شرایط گوناگون جاده‌ای، به ویژه جاده‌هایی با ضریب اصطکاک پایین (جاده‌های برفی و یخی) فراهم می‌کند. برای درک آسان‌تر این مطلب می‌توان گفت که این سامانه، با کنترل گشتاور چرخ‌ها مانع از بروز ناپایداری در خودرو می‌شود (عملکردی مشابه ABS اما در هنگام شتاب گیری و حرکت).
در واقع سامانه TCS مکمل سامانه ABS می‌باشد و با حفظ پایداری و فرمان‌پذیری مناسب خودرو به هنگام شتاب‌گیری از حالت توقف یا در حال حرکت مانع بروز حوادث می‌شود.
همان طور که می‌دانید سامانه ABS در هنگام ترمزگیری از لغزش چرخ‌ها به علت کاهش پایداری خودرو جلوگیری می‌کند، در هنگام شتاب‌گیری و افزایش سرعت خودرو نیز باید از لغزش جلوگیری کرد چرا که این لغزش مقداری از گشتاور موتور که می‌بایست صرف رانش شود، را صرف لغزش چرخ‌ها می‌کند.
به همین علت سامانه TCS با کمک سامانه ABS و سامانه مدیریت پیشرانه، گشتاور اعمالی به چرخ‌ها و افزایش دور موتور را کنترل می‌کند و از لغزش چرخ‌ها جلوگیری به عمل آورد.

پیاده سازی:
هرزگشتن چرخ‌های متحرک در هنگام حرکت بر روی سطوح یخ زده از مشکل‌هایی است که بیشتر رانندگان آن را تجربه کرده‌اند. مشابه همین مشکل درباره اتومبیل‌هایی با موتورهای قوی حتی بر روی سطوح خشک نیز وجود دارد.
راه حل‌های مختلفی در این زمینه ارائه شده است که یکی از آن‌ها استفاده از دیفرانسیل‌های LSD (Limited Slip Differential) می‌باشد. به زبان ساده در خودروهای تک دیفرانسیل معمولی (دیفرانسیل آزاد) که گشتاور به هر دو چرخ منتقل می‌شود، اگر یکی از چرخ‌های متحرک تماسی با سطح زمین نداشته باشد و یا بر روی سطوح یخ زده قرار گیرد، آن چرخ آزادنه می‌چرخد و چرخ دیگر بر روی زمین خشک در حالت سکون قرار می‌گیرد، در نتیجه خودرو ثابت می‌ماند. ثابت بودن چرخ دوم به این علت است که به چرخی که اصطکاک بیشتری دارد، گشتاور کم‌تری منتقل می‌شود و این عیب اصلی دیفرانسیل‌های آزاد است؛ اما در صورت وجود دیفرانسیل LSD گشتاور لازم برای به حرکت در آوردن چرخ ثابت به آن منتقل می‌شود و در نتیجه خودرو می‌تواند به حرکت خود ادامه دهد. در واقع تقسیم گشتاور بین هر یک از چرخ‌ها با توجه به میزان نیروی اصطکاک آن‌ها با سطح جاده است به عبارت دیگر هرچقدر نیروی اصطکاک یک چرخ کمترشود، گشتاور دریافتی آن چرخ هم کمتر می‌شود.
از دیگر ترفندهایی که به منظور جلوگیری از هرزگردی چرخ‌ها انجام شده است، سامانه ماکس تراک بود که بر روی برخی از محصول‌های جنرال موتور در اوایل دهه 70 نصب می‌شد. این سامانه توسط کامپیوترهای اولیه اتومبیل و سنسورهایی که در هر چهار چرخ نصب شده بود عمل می‌کرد کامپیوتر با توجه به میزان اختلاف سرعت در چرخ‌های جلو و عقب، میزان گشتاور موتور را به گونه‌ای تنظیم می‌کرد که کمترین هرزگردی در هنگام حرکت به وجود آید. این سامانه به علت بهای زیادی که مالک خودرو می‌بایست برای آن پرداخت می‌کرد، مورد استقبال قرار نگرفت. در همان سال‌ها بود که کادیلاک نیزسامانه TMS را به بازار عرضه کرد؛ اما به علت واکنش‌های ضعیف و نواقصی که در ECU به وجود می‌آمد، بسیار از آن انتقاد شد و عمر کوتاهی داشت؛ اما پیروز میدان درنصب سامانه‌ای کامل، با کمترین نقص که بتواند میزان هرزگردی چرخ‌های متحرک را به حداقل برساند و کمترین میزان اتلاف انرژی را داشته باشد، کارخانه مرسدس‌بنز بود که همواره در معرفی این گونه سامانه‌ها یکی از پیشگامان است. این کارخانه در سال 1971 سامانه ETCS را معرفی کرد. سامانه کنترل کننده هرزگرد در خودروهای مدرن امروزی با کاهش نیروی موتور و تقسیم نیروی ترمز (مجهز به ABS) به وسیله سنسور های سرعت که بر روی چرخ‌ها نصب شده، اتومبیل را کنترل می‌کند. برای درک بهتر کاربرد TCS، در نظر بگیرید که در خیابانی با شیب ملایم قرار دارید و سطح این خیابان کاملاً پوشیده از یخ و صاف است. مطمئن باشید که امکان عبور از این خیابان با هیچ ترفندی به جز TCS میسر نیست. وقتی خودرو در این وضعیت قرار می‌گیرد به علت کاهش نیروی اصطکاک، چرخ‌های متحرک شروع به هرزگردی می‌کنند. در همین لحظه سنسورها این خبر را به واحد کنترل می‌دهند و بلافاصله همزمان با کاهش نیروی خروجی دیفرانسیل ، سامانه ABS هم وارد عمل می‌شود و برروی هر چرخ به طور جداگانه نیروی ترمز موردنیاز را اعمال می‌کند. در چنین شرایطی اتومبیل، استوار و بدون هیچ گونه هرزگردی به حرکت خود ادامه می‌دهد.

این اعمال بسیار شبیه به رفتارهای سامانه ESP می باشد ولی این دو سامانه همانطور که ملاحظه میکنید اهداف متفاوتی را دنبال می کنند.

در شکل زیر تفاوت سیستم ESP با سیستم TCS نشان داده شده.

تصویر اول ، خودروی مجهز به ESP را می بینید که در هنگام پیچ با اعمال ترمز به چرخ عقب سمت راست به حفظ تعادل خودرو در پیچ کمک می کند.

تصویر دوم ، خودروی مجهز به TCS را می بینید که با اعمال ترمز به چرخی که در گل فرو رفته (چرخ عقب سمت چپ در گل فرو رفته ) باعث می شود چرخ دیگر که بر روی سطح خشک قرار گرفته ، چرخیده و اتومبیل بیرون بیاید.