سیستم کنترل کشش یا TCS چیست و چه کاربردی دارد

سیستم کنترل کشش یا TCS چیست؟

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.

چرا چرخ های خودرو دچار هرزگردی می شوند؟

عمده ترین دلیل وجود بروز هرزگردی در چرخ خودرو به ایراد دیفرانسیل های آزاد باز می گردد. همانطور که می دانید گشتاور ارسالی از موتور ابتدا وارد جعبه دنده شده و سپس برای ارسال به چرخ های طرفین خودرو ،وارد دیفرانسیل می گردد. اما دیفرانسیل آزاد خودرو به سبب مکانسیمش قادر خواهد بود که بیشترین گشتاور را به چرخی ارسال نماید که از اصطکاک کمتری برخوردار است . این مکانسیم به این دلیل طراحی شده است که خودرو در سر پیچ ها دچار انحراف نگردد چرا که در پیچ ها چرخ بیرونی خودرو باید با سرعت بیشتری حرکت کند و چرخ داخلی پیچ باید از سرعت کمتری برخوردار باشد . اگر دیفرانسیل آزاد نبود و دیفرانسیل مجبور بود که به اندازه مساوی گشتاور را به هر دو چرخ ارسال کند چرخها با سرعت یکسانی به چرخش در می آمدند و در نهایت خودرو منحرف می گردید . اما همین امر در شرایط بحرانی مانند شرایط جوی بد و جاده های لغزنده پاشنه آشیل دیفرانسیل های آزاد است . چرا که وقتی چرخ یک طرف یا هر دو طرف بدلیل اصطکاک کم شروع به لغزش کند دائما گشتاور بیشتری را دریافت می کند و چرخی که دارای اصطکاک بیشتری است از دریافت گشتاور محروم شده و ثابت می ماند همین امر موجب عدم حرکت خودرو در هنگام سکون یا انحراف خودرو در حال حرکت می گردد.

چرا سیستم کنترل کشش یا TCS یکی از مهمترین آپشن های ایمنی است؟

حتما از خود می پرسید که حالا لاستیک خودرو برای لحظاتی هرزگردی کند مگر چه مشکلی دارد که حضور این سیستم را آنقدر مهم می کند.برای درک بهتر این موضع و جواب این سئوال بهتر است به زمانی که خودرویی به این سیستم مجهز نباشد بپردازیم.

همانطور که می دانیم کوچکترین انحراف برای خودروهای در حال حرکت می تواند حکم مرگ و یا زندگی را داشته باشد چرا که انحراف خودرو باعث بروز حادثه می گردد. اولین دلیل برای انحراف خودرو لغزش چرخها بر روی سطح جاده است. پیش از این با سیستم ABS آشنا شده اید. این سیستم کمکی ترمز باعث می گردد که در ترمز های ناگهانی چرخ خودرو قفل نکند تا چرخها همچنان روی سطح جاده استوار مانده و دچار لغزش نشود. همین حالت نیز در حالت حرکت هم نیز وجود خواهد داشت. به عبارتی در صورتی که هر کدام از چرخهای خودرو بدلیل عدم اصطکاک مناسب جاده دچار هرزگردی شود بدین معناست که سرعت چرخ هرزگرد با سرعت چرخهای دیگر متناسب نخواهد بود و موجب انحراف خودرو خواهد شد. لذا همانطور که سیستم ABS در هنگام توقف از لغزش چرخها جلوگیری می کند سیستم TCS  هم در حالت حرکت موجب عدم لغزش چرخها می گردد. این سیستم در روزهای برفی و بارانی و یا در زمانی که جاده از یخ پوشیده باشد بسیار کاربردی خواهد بود چرا که اصطکاک جاده به کمترین میزان خود رسیده و امکان هرزگردی چرخها بیشتر از هر زمان دیگر می گردد.

اما سیستم کنترل کشش یا TCS  دارای مزایایی دیگر هم است.این سیستم باعث افزایش راندمان خودرو می گردد و کمک حل راننده درشرایط نامساعد جوی به منظور حرکت مستمر خودرو می گردد. برای مثال در نظر بگیرید که در یک روز برفی در شیب کاملا ملایم تصمیم به حرکت می گیرد. از آنجایی که کف جاده از برف و یخ پوشیده شده است گشتاور ارسالی به چرخها کاملا بیشتراز اصطکاک موجود است و چرخها محرک بدون مشکل خاصی شروع به هرزگردی می کند. هر چقدر شما بیشتر گاز دهید این هرزگردی بیشتر می گردد . اما اگر خودروی شما به سیستم TCS  مجهز باشد چرخها از هرزگردی منع می شوند و باعث می گردد که چرخها به آرامی شروع به حرکت کند. توجه داشته باشید در چنین شرایطی به هیچ عنوان نمی توانید با خودروی بدون این سیستم در شیب جاده یخ زده حرکت کنید. حضور این سیستم حرکت خودرو را هموارتر می کند.

اما این سیستم در جاده های عادی و عاری از یخ زدگی هم نیز کمک حل راننده است. سیستم TCS   می تواند به راننده کمک کند تا مطمئن تر از پیچها عبور کند. اگر راننده هنگام دور زدن بیش از حد گاز بدهد چرخهای متحرک چسبندگی خود را از دست می دهند و خودرو به یک سمت کشیده می شود که در خودروهای دیفرانسیل جلو باعث کم فرمانی و در خودروهای دیفرانسیل عقب باعث بیش فرمانی می شود. سیستم کنترل هرزگردی با محدود کردن قدرت انتقالی به چرخها می تواند جلوی این حالت را بگیرد. البته این سیستم نمی تواند باعث افزایش چسبندگی خودرو به سطح مسیر حرکت شود فقط می تواند ناتوانی راننده در سریع عکس العمل نشان دادن به هرزگردی را جبران کند.

سیستم TCS  همچنین در شرایط مسابقه و رانندگی هیجانی بسیار کاربرد دارد. چرا که در چنین شرایط راننده بطور ناگهانی پدال گاز را فشرده و حجم زیادی از گشتاور را روانه چرخها می کند . از این رو چرخها بدون معطلی شروع به هرزگردی می کنند. در این حالت به جای که خودرو حرکت روبه جلویی داشته باشد برای لحظاتی در سر جای خود ثابت می ماند. همین میزان کافی است تا از رقیب عقب بمانید. اما این سیستم ا هرزگردی چرخها را کنترل می کند و نمی گذارد که چنین اتفاقی رخ دهد.

تاریخچه ظهور سیستم TCS

از گذشته دور خودروسازان برای برطرف کردن هرزگردی چرخها گزینه های متعددی را بررسی کرده اند اولین آزمون و خطا به سامانه ماکس تراک باز خواهد گشت  که توسط  جنرال موتور در اوایل دهه 70 بر روی برخی از محصولات نصب می‌شد. این سامانه توسط رایانه های ابتدایی خودرو 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 سال1971 سامانه ETCS را معرفی کرد. البته قبل از ابدع سیستم کنترل کشش TCS  روش ساده تری هم نیز مورد استفاده قرار گرفته بود که هنوز هم  برخی از خودروهای روز دنیا از این سیستم استفاده می کنند.این سیستم  که به نام دیفرانسیل لغزش محدود یا LSD (مخففLimited Slip Differential   )  مشهور است باعث می گردد در زمانی  که چرخ یک طرف هرزگردی می کند گشتاور کمتری را ارسال دریافت نماید  و چرخی که از اصطکاک بیشتری بهره می برد گشتاور بیشتری را نیز دریافت کند. اما نقیصه اصلی این سیستم این است که نمی تواند بطور کامل هرزگردی را متوقف کند.همچنین  این سیستم  زمانی که هر دو چرخ خودرو دارای هرزگردی باشد عملا کارایی خود را از دست می دهد. اما سیستم کنترل کشش یا TCS  در همه حال جلوی هرزگردی را خواهد گرفت.

طریقه کارکرد سیستم کنترل کشش TCS چگونه است؟

این سیستم با همکاری سنسور های مختلف و سیستم ترمز ABS باعث عدم هرزگردی چرخ ها می گردد. برای توضیح این مطلب یاد گفت در خودروهای مجهز به سیستم TCS  در تمامی چرخها سنسور های  با نام سنسور سرعت چرخ یا Wheel Speed Sensor  تعبیه شده است که بطور مدام سرعت دوران چرخ ها  را به رایانه مرکزی خودرو یا ECU ارسال می کنند. زمانی که هرزگردی رخ دهد یکی یا چندین چرخ خودرو دارای سرعت چرخش بیشتری می گردند در چنین شرایط ECU از طریق کنترل دریچه گاز خودرو گشتاور ارسالی به چرخها را کاهش می دهد سپس از طریق ترمز ABS  سرعت چرخی که در حال هرزگردی می باشد را کنترل می کنند تا بیشترین گشتاور به دیگر چرخها منتقل شود. به عبارت بهتر وقتی سیستم کنترل هرزگردی شناسایی کند که یکی از چرخها سرعت دوران بیشتری نسبت به چرخهای دیگر دارد به طور خودکار به آن چرخ نیروی ترمز اعمال می کند تا سرعت دوران آن کمتر شده و از این طریق هرزگردی کاهش یابد. در واقع سیستم TCS اطمینان حاصل می کند که حداقل گشتاور ممکن به چرخی که در حال هرزگردی است منتقل شود تا هرزگردی آن چرخ از بین برود و چرخی که در حال هرزگردی نیست گشتاور بیشتری دریافت کند تا تعادل برقرار شود.

 اگر دو چرخ به طور همزمان دچار هرزگردی شوند سیستم TCS سرعت دوران هر دو چرخ را به مقدار مساوی کاهش می دهد تا اینکه چسبندگی خود را به دست آورند. در غیر اینصورت TCS سیگنالی به ECU ارسال می کند تا از این طریق گشتاور ارسالی موتور با آن چرخها کاهش یابد و هرزگردی آنها خنثی شود.

در پایان اشاره می کنیم که سیستم کنترل کشش یا TCS کاملا با سیستم EPS یا همان ESC متفاوت است . در حقیقت سیستم کنترل کشش بخشی از سیستم EPS محسوب می گردد.برای آشنایی با سیستم EPS یا همان ESC اینجا کلید کنید.