سیستم کنترل کشش خودرو (TCS) چیست و چگونه کار می کند؟

در ابتدا به زبان ساده سیستم ترمز ABS از لیز خوردن لاستیک ها در هنگام ترمزکردن جلوگیری می کند؛ اما TCS از لیز خوردن (هرز روی) لاستیک ها در هنگام گاز دادن جلوگیری می کند و همان طور که هنگام ترمزکردن با خودرو مجهز به ABS راننده پالس هایی را بر روی پدال ترمز حس می کند، در زمان گاز دادن هم شبیه به همان پالس ها بر روی پدال گاز حس خواهد کرد. برای مثال هنگام پیچیدن و حرکت روی سطوح لغزنده به ویژه در شرایط آب و هوای بارانی و برفی و نیز جاده های خاکی، بیش از اندازه گاز داده شود، چرخ های محرک شروع به هرزگردی می کنند و باعث سرخوردن و از دست رفتن کنترل اتومبیل می شود.

اما در خودروهای مجهز به سیستم کنترل کشش، چنان چه بیش از اندازه گاز داده شود و یکی از چرخ های محرک اتومبیل بیش از اندازه بچرخد و شروع به هرزگردی کند، این سیستم به صورت اتوماتیک فعال می شود. بدین صورت که با کاهش میزان گاز، قدرت موتور را به صورت مرحله ای تا میزان مطلوب و لازم کاهش می دهد و از هرزگردی چرخ محرک جلوگیری می کند. سامانه کنترل کشش (Traction Control System) به اختصار (TCS) هدف از سامانه کنترل کشش یا TCS، دست یابی خودرو به کشش و پایداری جانبی مناسب توسط کنترل نسبت لغزش چرخ های محرک در شرایط گوناگون جاده ای، به ویژه جاده هایی با ضریب اصطکاک پایین (جاده های برفی و یخی) است.

سامانه TCS به عنوان سامانه مکمل ABS حفظ پایداری و فرمان پذیری مناسب خودرو به هنگام شتاب گیری از حالت توقف یا در حال حرکت را به عهده دارد. همان طور که در هنگام ترمزگیری می باید از لغزش چرخ ها به علت کاهش پایداری خودرو جلوگیری به عمل آید، در هنگام شتاب گیری و افزایش سرعت نیز می باید از این لغزش جلوگیری کرد. این لغزش موجب می شود که مقداری از گشتاور موتور که می باید صرف رانش شود، صرف لغزش چرخ ها شود. به همین علت سامانه TCS با کمک سامانه ABS و سامانه مدیریت موتور، گشتاور اعمالی به چرخ ها و افزایش دور موتور را کنترل می کند و موجب می شود که از لغزش چرخ ها جلوگیری به عمل آید. هرزگشتن چرخ های متحرک در هنگام حرکت بر روی سطوح یخ زده از مشکل هایی است که بیشتر رانندگان آن را تجربه کرده اند. مشابه همین مشکل درباره اتومبیل هایی با موتورهای قوی حتی بر روی سطوح خشک نیز وجود دارد. راه حلی که از گذشته به منظور جلوگیری از هرزگردی چرخ های اتومبیل هایی که نیروی خروجی دیفرانسیل آن ها زیاد است، استفاده می شود، دیفرانسیل های LSD است.

به زبان ساده در خودروهای تک دیفرانسیل معمولی (دیفرانسیل آزاد) که گشتاور به هر دو چرخ منتقل می شود، اگر یکی از چرخ های متحرک تماسی با سطح زمین نداشته باشد و یا بر روی سطوح یخ زده قرار گیرد، آن چرخ آزادنه می چرخد و چرخ دیگر بر روی زمین خشک در حالت سکون قرار می گیرد، در نتیجه خودرو ثابت می ماند. سکون چرخ دوم به این علت است که به چرخی که اصطکاک بیشتری دارد، گشتاور کم تری منتقل می شود و این ایراد اصلی دیفرانسیل های آزاد است؛ اما در صورت وجود دیفرانسیل LSD گشتاور لازم برای به حرکت در آوردن چرخ ثابت به آن منتقل می شود و در نتیجه خودرو می تواند به حرکت خود ادامه دهد. در واقع تقسیم گشتاور بین هر یک از چرخ ها با توجه به میزان نیروی اصطکاک آن ها با سطح جاده است (هرچه نیروی اصطکاک کم تر، گشتاور دریافتی هم کم تر). از دیگر ترفندهایی که به منظور جلوگیری از هرزگردی چرخ ها انجام شده است، سامانه ماکس تراک بود که بر روی برخی از محصول های جنرال موتوردر اوایل دهه ۷۰ نصب می شد. این سامانه را کامپیوترهای اولیه اتومبیل و سنسورهایی که در هر چهار چرخ نصب شده بود، فعال می کردند. کامپیوتر با توجه به میزان اختلاف سرعت در چرخ های جلو و عقب، میزان گشتاور موتور را به گونه ای تنظیم می کرد که کم ترین هرزگردی در هنگام حرکت به وجود آید. این سامانه به علت بهای زیادی که مالک باید برای آن پرداخت می کرد، استقبال نشد. در همان سال ها بود که کادیلاک نیز سامانه TMS را به بازار عرضه کرد؛ اما به علت واکنش های ضعیف و نواقصی که در ECU به وجود می آمد، بسیار از آن انتقاد شد و عمر کوتاهی داشت؛ اما پیروز میدان درنصب سامانه ای کامل، با کم ترین نقص که بتواند میزان هرزگردی چرخ های متحرک را به حداقل برساند و کم ترین میزان اتلاف انرژی را داشته یاشد، کارخانه مرسدس بنز بود که همواره در معرفی این گونه سامانه ها یکی از پیشگامان است. این کارخانه در سال ۱۹۷۱ سامانه ETCS را معرفی کرد. سامانه کنترل کننده هرزگرد در خودرو های مدرن امروزی با کاهش نیروی موتور و تقسیم نیروی ترمز (مجهز به ABS) به وسیله سنسور های سرعت که بر روی چرخ ها نصب شده، اتومبیل را مهار می کند.

برای درک بهتر کاربرد TCS، در نظر بگیرید که در خیابانی با شیب ملایم قرار دارید و سطح این خیابان کاملاً پوشیده از یخ یک دست و صاف است و در ضمن خبری هم از ستاد برف روبی نیست، مطمئن باشید که امکان عبور از این خیابان با هیچ ترفندی به جز TCS میسر نیست. وقتی خودرو در این وضعیت قرار می گیرد به علت کاهش نیروی اصطکاک، چرخ های متحرک شروع به هرزگردی می کنند. در همین لحظه سنسورها این خبر را به واحد کنترل می دهند و بلافاصله همزمان با کاهش نیروی خروجی دیفرانسیل، سامانه ABS هم وارد عمل می شود و برروی هر چرخ به طور جداگانه نیروی ترمز موردنیاز را اعمال می کند. در چنین شرایطی اتومبیل، استوارو بدون هیچ گونه هرزگردی به حرکت خود ادامه می دهد. همچنین TCS در خودروهایی که در مسابقه های اتومبیل رانی شرکت می کنند، به منظور بالا بردن میزان نیروی چسبندگی لاستیک ها به سطح جاده در هنگام گاز دادن و شتاب گرفتن استفاده می شود. مثلا وقتی راننده بیش از اندازه گاز می دهد، TCS چرخ ها را در پایدار ترین حالت قرار می دهد.

 

از نمونه بارز موارد استفاده این سامانه در این گونه خودروها می توان به مسابقه های فرمول یک اشاره کرد. البته میزان حساسیت TCS در استفاده از کلیدی است که بر روی فرمان نصب شده است تا در شرایط مختلف راننده بتواند حساسیت سامانه را تغییر دهد. بسیاری از مردم به اشتباه فکر می کنند TCS از گیرکردن خودرو در برف جلوگیری می کند، در حالی که این سامانه چنین وظیفه ای ندارد. به زبان ساده تر ABS از لیز خوردن لاستیک ها در هنگام ترمزکردن جلوگیری می کند؛ اما TCS از لیز خوردن لاستیک ها در هنگام گاز دادن جلوگیری می کند و همان طور که هنگام ترمزکردن با خودرو مجهز به ABS راننده پالس هایی را بر روی پدال ترمز حس می کند، در زمان گاز دادن هم شبیه به همان پالس ها بر روی پدال گاز حس خواهد کرد. پالس هایی که هر ضربه آن نویدبخش تلاش این سامانه ها برای دور شدن از مهلکه است.