Έχετε αναρωτηθεί...
– Πόσα τετρακίνητα μοντέλα υπάρχουν με εγκάρσιο κινητήρα στο κέντρο;
– Με ποιον τρόπο μεταφέρονται οι δυνάμεις της επιτάχυνσης από τα λάστιχα στο οδόστρωμα;
– Πότε ένας κινητήριος τροχός αρχίζει να σπινάρει;
– Ποιος μηχανισμός και με ποιον τρόπο υποβοηθά τη διατήρηση της ελκτικής πρόσφυσης;
– Πώς το σύστημα αντιμπλοκαρίσματος των φρένων βελτιώνει την ελκτική πρόσφυση;
– Γιατί μερικά αυτοκίνητα έχουν το χειρόφρενο στους μπροστινούς τροχούς;
– Ποια συνεργαζόμενα ηλεκτρονικά συστήματα χάραξαν την εξελικτική διαδρομή που καταλήγει στο ESP;
Πρόλογος
Αν
θέλαμε με μία και μόνο φράση να εξηγήσουμε γιατί μετατρέπουμε σε
κινητήριους και τους τέσσερις τροχούς ενός αυτοκινήτου, θα λέγαμε ότι
το κάνουμε για να πετύχουμε επιταχύνσεις που να είναι τόσο καλές, όσο
και οι επιβραδύνσεις του. Ειδικά όσον αφορά την ασφάλτινη τετρακίνηση,
το υπ’ αριθ. 1 κίνητρο για την εφαρμογή της είναι η βελτίωση των
επιδόσεων. Το δεύτερο είναι η βελτίωση της οδηγησιμότητας. Η μελέτη της πρόσφυσης των
κινητήριων τροχών στο έδαφος κατά την επιτάχυνση και το φρενάρισμα, σε
ολόκληρο το οδηγικό εύρος, οδήγησε στη δημιουργία και εξέλιξη κάποιων
συστημάτων ελέγχου, η συνδυασμένη εφαρμογή των οποίων υπόσχεται πολλά
και δείχνει με βεβαιότητα τον σωστό δρόμο προς τη μεταμόρφωση όλων των
αυτοκινήτων σε ιδιωτικής χρήσης μαγικά χαλιά. Η λειτουργικότητα αυτών των
συστημάτων ελέγχου της πρόσφυσης βασίζεται –πού αλλού;– στην αξιοποίηση
της τεχνολογίας των ηλεκτρονικών και φαίνεται ότι πάει τόσο καλά, που
χάρη σ’ αυτήν αρχίζει σχεδόν να ελαττώνεται η –ώς τώρα απαραίτητη για
χάρη των επιδόσεων– εφαρμογή της τετρακίνησης. Διότι το να μεταδώσεις κίνηση και
στους τέσσερις τροχούς σημαίνει ότι έχεις αποδεχτεί έναν αρκετά σοβαρό
όγκο μειονεκτημάτων και ότι σκέφτεσαι πως τα οφέλη που θα προκύψουν θα
είναι μεγαλύτερα, έτσι ώστε το σχεδιαστικό και οικονομοτεχνικό ισοζύγιο
να παραμείνει θετικό.Μην ξεχνάτε ότι το κόστος των συστημάτων μετάδοσης
στην τετρακίνηση είναι αυξημένο, το βάρος επίσης, όπως βέβαια και οι
απώλειες του μηχανικού βαθμού απόδοσης με όλα αυτά τα επιπλέον ρουλεμάν
και γραναζώματα που πρέπει να γυρίζουν μες στο λάδι. Και το χειρότερο
είναι ότι όλα αυτά θα επηρεάσουν τις επιδόσεις και την κατανάλωση.
15.8 Τα τετρακίνητα της ασφάλτου
Η εφαρμογή της τετρακίνησης σε ένα αυτοκίνητο για το δρόμο
απαιτεί συχνά μια αρκετά διαφορετική σχεδιαστική αντιμετώπιση από τα
τζιπ, αφενός γιατί οι χρηστικές διαφορές αυτών των δύο τύπων απαιτούν
αλλιώτικη αντιμετώπιση πολλών λειτουργικών λεπτομερειών και αφετέρου
γιατί είναι ελάχιστα τα ασφάλτινα τετρακίνητα που σχεδιάστηκαν από την
αρχή για να είναι τέτοια. Τα περισσότερα είναι προϊόντα
«μεταποίησης» που προέρχονται από σειρές παραγωγής απλών μπροστοκίνητων
ή πισωκίνητων μοντέλων και που φέρουν όλα τα ιδιαίτερα –και όχι πάντα
βολικά– χαρακτηριστικά του πρώτου σχεδιασμού τους. Όταν το αρχικό δικίνητο αυτοκίνητο
είναι μπροστομήχανο και πισωκίνητο, δηλαδή ο κινητήρας είναι
τοποθετημένος κατά το διάμηκες, η μετατροπή του σε τετρακίνητο μοιάζει
αρκετά με τη διάταξη της μετάδοσης των SUV, με τη μονάδα του κεντρικού
διαφορικού τοποθετημένη σε μία προς τα πίσω προέκταση του κιβωτίου. Σε
τέτοια αυτοκίνητα η μοιρασιά της ροπής στους μπροστά και τους πίσω
τροχούς δεν είναι 50:50. Η συνηθέστερη ποσόστωση είναι της τάξης του
35:65 (35% μπροστά και 65% πίσω), πράγμα το οποίο μειώνει και τον
απαιτούμενο όγκο του μηχανισμού της τελικής μετάδοσης για τους εμπρός
τροχούς.
15.9 Audi, Subaru κ.ά.
Όταν όμως το αρχικό μοντέλο της τετρακίνητης μεταποίησης είναι
μπροστοκίνητο, τότε πρέπει να βρεθεί λύση στο ειδικό σχεδιαστικό
πρόβλημα της ανάρτησης των πίσω τροχών που τώρα θα γίνουν κι αυτοί
κινητήριοι. Από δύο ελεύθερους τροχούς με ένα σχετικά απλό σύστημα
ανάρτησης, τώρα πρέπει να βρεθεί χώρος για άξονα, τελική μετάδοση,
διαφορικό, ημιαξόνια και ένα νέο, βαρύτερο και μάλλον πιο σύνθετο
σύστημα ανάρτησης. Κάτι τέτοιο συνέβη και στα
περισσότερα τετρακίνητα Audi και στο Subaru Impreza, κατά τα άλλα όμως
η διαδικασία μετατροπής των μπροστοκίνητων είναι σχετικά απλή:
προστίθεται ένας νέος άξονας εξόδου στο πίσω μέρος του κιβωτίου, όπου
και τοποθετείται το κεντρικό διαφορικό, κι από εκεί, μέσω ενός
κανονικού διαμήκους άξονα, η κίνηση φτάνει στην πίσω τελική μετάδοση
για τα περαιτέρω.
15.10 Και η Porsche στην τετρακίνηση
Για να μετατραπεί ένα πισωκίνητο και πισωμήχανο σε τετρακίνητο, όπως η
Porsche Carrera, γίνεται ακριβώς η ίδια δουλειά αλλά απ’ την ανάποδη.
Δηλαδή, ένας άξονας από το κιβώτιο μεταδίδει την κίνηση μέχρι την
τελική μετάδοση που βρίσκεται ανάμεσα στους μπροστινούς τροχούς. Με τον
κινητήρα στο κέντρο, η μετατροπή σε 4x4 αποτελεί μεγαλύτερο πρόβλημα
και ίσως γι’ αυτό δεν είναι πολλά τα τετρακίνητα αυτού του είδους.
Ειδικά μάλιστα αν ο κινητήρας είναι εγκάρσια τοποθετημένος, το πράγμα
γίνεται αρκετά περίπλοκο και δεν εφαρμόζεται.
15.11 Integrale, Integrale…
Στα μπροστοκίνητα με εγκάρσιο κινητήρα, προκειμένου να λάβουν την
περιπόθητη τετρακίνηση, αυτό που πρέπει να γίνει είναι να
ξανασχεδιαστεί η διάταξη της τελικής μετάδοσης πίσω απ’ τον κινητήρα
έτσι ώστε να υπάρξει ένας δεύτερος διαμήκης άξονας που να φεύγει προς
τα πίσω. Κάτι τέτοιο έγινε από τους τεχνικούς της Lancia και προέκυψε η
επιτυχημένη σειρά Integrale. Το παράδειγμα το ακολούθησαν η Mitsubishi
και η Volkswagen στο Golf Syncro, αλλά πιο πρόσφατα και η Jaguar X-type
του 2001, όπου η τετρακίνηση αποτελεί μοναδική επιλογή του αγοραστή,
εφόσον δεν παράγεται σε δικίνητη έκδοση. Άλλωστε, αυτό το μοντέλο της
Jaguar είναι ένα από τα λίγα ασφάλτινα αυτοκίνητα που σχεδιάστηκαν
ευθύς εξαρχής ως τετρακίνητα.
15.12 Η μεταβλητή ποσόστωση
Τα ασφάλτινα τετρακίνητα, σε αντίθεση με τα χωματερά ξαδέρφια τους
διαθέτουν συνήθως ανεξάρτητη ανάρτηση, πράγμα το οποίο απλοποιεί μεν τα
ζητήματα στήριξης των μονάδων τελικής μετάδοσης και των αξόνων, αφού
τώρα πρέπει να είναι όλα σταθερά στερεωμένα στο σασί, αλλά κάνει βέβαια
λίγο πιο σύνθετη την έδραση και τη λειτουργία των απαραίτητα αρθρωτών
ημιαξονίων. Το μεγαλύτερο ενδιαφέρον σε πολλά
τετρακίνητα δρόμου είναι η χρήση διαφορικών με περιορισμένο βαθμό
ελευθερίας, και στην ομολογουμένως ευρύτατη γκάμα των υπαρχόντων
μοντέλων θα συναντήσει κανείς διάφορες διατάξεις και συνδυασμούς (με
όλα τα εφαρμόσιμα μηχανικά καλούδια, όπως οι συνεκτικές συζεύξεις, τα
διαφορικά Torsen), αλλά και κάθε άλλο τύπο νεοεισαχθέντος περιοριστή
της διαφορικής ελευθεριότητας. Μια απ’ αυτές τις πιο εξελιγμένες
τεχνικές είναι η εφαρμογή των ελεγχόμενων συνεκτικών συζεύξεων, όπου η
λειτουργικότητα του μηχανισμού μεταβάλλεται καθώς αυξομειώνεται το
διάκενο ανάμεσα στους δίσκους κι έτσι μπορεί να μεταβληθεί η ποσόστωση
του διαμοιρασμού της ροπής ανάμεσα στον μπροστινό και τον πίσω άξονα. Η
επινόηση και η μεγάλη λειτουργική απόδοση τέτοιων ηλεκτρονικά
ελεγχόμενων μηχανισμών έχει κάνει τους σχεδιαστές όλων των σύγχρονων
ασφάλτινων 4x4 να δείχνουν μια σαφή προτίμηση προς αυτούς, και σιγά
σιγά να εγκαταλείπουν τους παλιότερους καθαρά μηχανικούς τρόπους
ελέγχου των συστημάτων. Κι όπως θα δούμε, μάλλον καλά κάνουν.
15.13 Οδηγώντας στο όριο
Ένα από τα συνηθέστερα προβλήματα της οδήγησης σε ολισθηρό –και όχι
μόνο– οδόστρωμα, είναι η ευκολία με την οποία σπινάρουν οι κινητήριοι
τροχοί όταν το αυτοκίνητο αρχίζει να επιταχύνεται από στάση. Αν
πατήσουμε δυνατά το γκάζι, ακούμε τα λάστιχα να στριγκλίζουν και το
αυτοκίνητο δεν πάει πουθενά, αλλά αν το πατήσουμε αργά και προσεκτικά
για ν’ αποφύγουμε το σπινάρισμα, μπορεί μεν το αυτοκίνητο να ξεκινήσει
γρήγορα, αλλά σχεδόν πάντα θα έχουμε την αίσθηση ότι η «διαδικασία» θα
μπορούσε να είχε γίνει πολύ πιο γρήγορα. Και μιλάμε για «διαδικασία»
προσπαθώντας να περιγράψουμε εκείνη την απειροελάχιστη διστακτική
ταλάντωση του ποδιού πάνω στο πεντάλ, όταν ανιχνεύει την κρίσιμη
περιοχή της σχέσης των ελαστικών με το δρόμο, όπου η μέγιστη ελκτική
πρόσφυση από τη μια στιγμή στην άλλη μπορεί να μεταβληθεί σε
εντυπωσιακό αλλά αβολίδωτο σπινάρισμα. Ένα περίπου αντίστοιχο φαινόμενο συμβαίνει και με το φρενάρισμα.
Οποιοδήποτε απότομο και πιο δυνατό απ’ όσο πρέπει πάτημα του πεντάλ,
και μια μικρή βοήθεια από τα νερά στο δρόμο, και... ουπς! Έπειτα
αφήνεις το φρένο, ξαναποκτάς τον έλεγχο και σκουπίζεις τον κρύο ιδρώτα,
αλλά έχεις ήδη διανύσει αρκετά μέτρα αφρενάριστος και είσαι βέβαιος ότι
θα μπορούσες να το ‘χεις κάνει καλύτερα. Το να διατηρηθεί το μέγεθος της
επιτάχυνσης ή της επιβράδυνσης όσο γίνεται μεγαλύτερο, έτσι ώστε οι
τροχοί να το αντέξουν χωρίς χρονοβόρο σπινάρισμα ή επικίνδυνο
μπλοκάρισμα, χωρίς δηλαδή να χάσουν την πρόσφυσή τους στο δρόμο, είναι
πάντα ένα ζήτημα λεπτότατου χειρισμού.
15.14 Η χαρά του δεξιοτέχνη
Η βασική αιτία για την απώλεια της ελκτικής ροπής από απώλεια της
πρόσφυσης κάποιου τροχού είναι η ύπαρξη του συμβατικού διαφορικού με
όλα τα λειτουργικά του προβλήματα. Ήδη στο πρώτο μέρος του κεφαλαίου,
στο προηγούμενο τεύχος, κάναμε λόγο για τον κίνδυνο απώλειας της ροπής
σε κάποιο από τα (συνήθως) τρία διαφορικά του κάθε τετρακίνητου και
όπως καταλαβαίνετε, σε ένα δικίνητο όχημα τα πράγματα είναι αρκετά πιο
δύσκολα. Ειδικά μάλιστα εφόσον ο οδηγός του
αυτοκινήτου μπορεί συχνότατα να φερθεί ακόμα πιο χαζά κι απ’ το χαζό
διαφορικό, βλέποντας ότι το αυτοκίνητο δεν ανταποκρίνεται και πατώντας
ακόμη περισσότερο το γκάζι. Και φανταστείτε τι γίνεται αν το εν λόγω
«διορθωτικό» σανίδωμα γίνει σε στροφή με πισωκίνητο αυτοκίνητο και στο
βρεγμένο. (Τι; Το γνωρίζετε από προσωπική πείρα; Δεν το πιστεύω!) Σίγουρα, υπάρχουν και κάποιοι οδηγοί που το χαίρονται το πράγμα και που
αρέσκονται στο παιχνίδι της διατήρησης του ελέγχου στα όρια. Μάλιστα,
οι πιο δεξιοτέχνες απ’ αυτούς φαίνεται ότι μπορούν και τα καταφέρνουν,
αλλά αυτό δεν είναι λύση. Οι σχεδιαστές των πιο εξελιγμένων
αυτοκινήτων δεν αρκούνται πια στο ν’ αφήνουν ένα απλό διαφορικό και την
κρίση ενός οποιουδήποτε οδηγού να καθορίσει τον τρόπο με τον οποίο θα
συμπεριφερθεί το σύστημα μετάδοσης του αυτοκινήτου που με τόσο κόπο και
περηφάνια σχεδίασαν. Γι’ αυτό είπαν να το εξετάσουν το ζήτημα και
ξαναπήραν τα πράγματα απ’ την αρχή.
15.15 Το πρόβλημα της πρόσφυσης
Ο όρος «πρόσφυση» χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη σχέση ενός
λάστιχου ως προς ένα οδόστρωμα – αυτή επιτρέπει τη μεταφορά δυνάμεων
από το ένα στο άλλο. Η καλή πρόσφυση επιτρέπει να μεταφέρονται μεγάλες
δυνάμεις. Η κακή, το αντίθετο. Καθώς οι δυνάμεις μιας επιτάχυνσης, ή
ενός φρεναρίσματος, ασκούνται από έναν τροχό στο δρόμο, προκαλούνται
πάντοτε κάποια μικροποσά ολίσθησης της μιας επιφάνειας ως προς την
άλλη. Αυτό το μικρό –σχεδόν ανεπαίσθητο– γλίστρημα είναι απαραίτητο για
την αποτελεσματική μεταφορά των δυνάμεων. Μόνο έτσι το αυτοκίνητο
μπορεί να επιταχυνθεί ή να φρενάρει σωστά. Από την αρχή που πρωτομεταφέρονται
δυνάμεις, κάνει και το γλίστρημα την εμφάνισή του και για όλη την ώρα
που το γλίστρημα παραμένει μικρό, όσο περισσότερο πατάμε το γκάζι (ή το
φρένο), τόσο πιο δυνατά επιταχύνεται (ή φρενάρει) το αυτοκίνητο. Μετά όμως από αυτή την υγιή περιοχή
λειτουργίας, μια οποιαδήποτε παραπάνω απαίτηση μεταφοράς δυνάμεων
επιτάχυνσης ή επιβράδυνσης κάνει το γλίστρημα να αυξηθεί απότομα και
μέσα σε λίγα δέκατα του δευτερολέπτου το μικρό γλίστρημα μετατρέπεται
σε σπινάρισμα (ή μπλοκάρισμα) του τροχού.
Τότε αποκλείεται η οποιαδήποτε
μεταφορά δυνάμεων από τον τροχό στο δρόμο και το αυτοκίνητο δεν μπορεί
να μεταβάλει την κινητική του κατάσταση. Ούτε να επιταχυνθεί
περισσότερο μπορεί, ούτε να επιβραδυνθεί. Δοκιμάστε το και θα δείτε. Το σημείο πέρα από το οποίο αρχίζει
να γίνεται η ραγδαία μεταβολή του μικρογλιστρήματος σε θορυβώδες
σπινάρισμα (ή μπλοκάρισμα) εξαρτάται από τη σχέση που έχει το λάστιχο
με εκείνο τον συγκεκριμένο τύπο οδοστρώματος και προσδιορίζεται από
αυτό που ονομάζουμε συντελεστή πρόσφυσης. Όσο πιο χαμηλός είναι αυτός ο
συντελεστής, τόσο πιο νωρίς και πιο απότομα το απαραίτητο και
λειτουργικό μικρογλίστρημα θα γίνει χρονοβόρο σπινάρισμα, ή ανθυγιεινό
μπλοκάρισμα.
15.16 Ο προγραμματισμός του εγκεφάλου
Η εξονυχιστική πειραματική ανάλυση του φαινομένου οδήγησε τους
τεχνικούς στην απόφαση ότι πρέπει ν’ αντιμετωπίσουν το πρόβλημα της
πρόσφυσης ακριβώς τη στιγμή της δημιουργίας του και με κάποιον τρόπο να
το περιορίσουν πριν σοβαρέψει. Και πώς το έκαναν αυτό; Μα με τη χρήση
των ηλεκτρονικών.
Άλλωστε κι ο ανθρώπινος εγκέφαλος,
τουλάχιστον σε θέματα που αφορούν την οδήγηση, λειτουργεί σαν
ηλεκτρονικός υπολογιστής. Ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής με συγκεκριμένο
επεξεργαστή και δεδομένη RAM, αλλά και δεδομένο προγραμματισμό που
εμπεριέχει όλους τους πιθανούς αλγόριθμους που συγκεντρώθηκαν κατά τη
διαδικασία της εκπαίδευσης και την προϋπάρχουσα κάθε φορά εμπειρία. Εντάξει, εντάξει… ο ανθρώπινος
εγκέφαλος μπορεί να είναι ένας πάρα πάρα πάρα πολύ πιο σύνθετος
ηλεκτρονικός υπολογιστής από τους συνηθισμένους, ειδικά αφού εντός του
διαπλέκονται συναισθήματα και προσδοκίες και φαντασιώσεις και
φιλοδοξίες, ή καμιά φορά και λίγο απλό, πολύ απλό αλκοόλ. Το γεγονός τελικά είναι ότι στις περισσότερες περιπτώσεις ο ανθρώπινος
εγκέφαλος αποδεικνύεται ανεπαρκής να διατηρήσει τον έλεγχο ενός
αυτοκινήτου με κάμποσα διαθέσιμα (αλόγιστα) άλογα και ίσως όχι τα
καταλληλότερα λάστιχα για το οδόστρωμα εκείνης της βιαστικής φουρκέτας. Όλη αυτή λοιπόν η δουλειά φαίνεται ότι δεν πήγε χαμένη, εφόσον σήμερα
τα συστήματα ελέγχου της ελκτικής πρόσφυσης αποτρέπουν το σπινάρισμα,
ανεξάρτητα από το πόσο δυνατά πατάει ο οδηγός το γκάζι, και τα
(αντίστροφα) συστήματα του φρεναριστικού αντιμπλοκαρίσματος έχουν γίνει
τόσο αποδεκτά που άρχισαν να εφαρμόζονται και σε αυτοκίνητα που
βρίσκονται αρκετά μακριά από το να θεωρηθούν «πολυτελή» ή «εξωτικά».
Ας τα δούμε λοιπόν από πιο κοντά.
15.17 Το TCS
Η δουλειά των συστημάτων ελέγχου της ελκτικής πρόσφυσης (Traction
Control Systems) σε οποιοδήποτε αυτοκίνητο με δύο κινητήριους τροχούς
είναι να αισθάνονται πότε ένας κινητήριος τροχός αρχίζει να σπινάρει
εξαιτίας του ότι του ζητείται να μεταδώσει στο δρόμο πιο μεγάλο ποσό
ροπής απ’ όσο μπορεί σ’ εκείνη τη δεδομένη στιγμή, και έπειτα να
μειώσουν το μέγεθος της απαίτησης έτσι ώστε να αποφευχθεί το
σπινάρισμα. Και πώς δηλαδή ελέγχεται το αν ο τροχός σπινάρει; Ελέγχεται συγκριτικά.
Ένας αισθητήρας πληροφορεί την ηλεκτρονικά σκεπτόμενη μονάδα για την
ταχύτητα περιστροφής τού (κάθε) κινητήριου τροχού κι ένας άλλος
αισθητήρας μαθαίνει την ταχύτητα του αυτοκινήτου από έναν μη κινητήριο
τροχό. Αν λοιπόν ο κινητήριος τροχός πάει
με 50 km/h και ο ελεύθερος τροχός είναι σταματημένος, αυτό σημαίνει ότι
κάποιος ανακάλυψε τη ζωγραφική με καμένο λάστιχο, οπότε ας κλείσουμε το
γκάζι. Μόλις οι δύο ταχύτητες εξομοιωθούν, το σπινάρισμα δείχνει ότι
σταμάτησε, και η προς μετάδοση ροπή επιτρέπεται ν’ αυξηθεί πάλι, μέχρι
νεωτέρας. Ένα σύστημα με καλομελετημένη διάταξη, σωστό λειτουργικό και αισθητήρες
σαΐνια, μπορεί να κρατήσει τον (κάθε) κινητήριο τροχό σε μια «περιοχή»
πολύ κοντά στην ιδανική πρόσφυση και άρα στη μέγιστη μεταφερόμενη στο
δρόμο ροπή.
15.18 Το TCS Χ4
Στα τετρακίνητα μπορεί μεν η ροπή του κινητήρα να έχει πιο μεγάλο
εμβαδόν ελαστικού στην άσφαλτο για να μεταδοθεί, αλλά είπαμε:
τετρακίνηση στην άσφαλτο ίσον άγριες διαθέσεις, ίσον επιθυμία για ακόμη
καλύτερη επιτάχυνση, ίσον τρομερά σπιναρίσματα, ίσον μεγαλύτερη ανάγκη
για εφαρμογή του TCS. Αν όμως βάλουμε το σύστημα ελέγχου
της πρόσφυσης (TCS) σε τετρακίνητο, από πού θα παίρνουμε δεδομένα για
την ταχύτητα του αυτοκινήτου, έτσι ώστε να ξέρουμε αν και ποιος τροχός
σπινάρει; Η λύση των δορυφορικών συστημάτων (GPS) δεν κρίνεται, προς το
παρόν, ούτε εφαρμόσιμη, ούτε βέβαια τόσο αξιόπιστη, εφόσον μπορεί να
ξεσπάσει και κάνας πόλεμος στο αποκεί ημισφαίριο και να διακοπεί η
ακριβής πληροφόρηση από το δορυφόρο… Άρα απαιτείται ένας πιο λεπτός τρόπος για ν’ ανιχνευτεί το σπινάρισμα,
που αφορά αναλυτικότερους συσχετισμούς των δεδομένων στους αισθητήρες
όλων των τροχών – και όχι μόνο. Δηλαδή χρειάζεται να ληφθούν υπόψη και
μια δυο παράμετροι από αισθητήρες επιτάχυνσης, θέσης του τιμονιού
κ.τ.λ., αλλά αυτά θα τα δούμε από πιο κοντά όταν λίγο παρακάτω θα
μιλήσουμε για το ESP.
15.19 Σπινάρεις! Κλείσε γκάζι
Τα περισσότερα συστήματα ελέγχου της (ελκτικής) πρόσφυσης λειτουργούν
με δύο τρόπους. Ο πιο προφανής είναι ότι μειώνουν τη ροπή που έρχεται
από τον κινητήρα αμέσως μόλις διαγνώσουν σπινάρισμα κάποιου τροχού. Αυτό είναι πολύ πιο εύκολα εφικτό σε
αυτοκίνητα drive-by-wire γιατί όταν το σύστημα ελέγχου της πεταλούδας
είναι μηχανικό, το σύστημα (TCS) πρέπει να διαθέτει κάποιο επίσης
μηχανικό σύστημα παρέμβασης. Σε μερικές περιπτώσεις αρχικών εφαρμογών
χρησιμοποιήθηκε ώς κι ένας δεύτερος ολόκληρος μηχανισμός πεταλούδας του
γκαζιού ελεγχόμενης από την ηλεκτρονική μονάδα, η οποία λειτουργούσε εν
σειρά με τη μηχανική πεταλούδα, έτσι ώστε να μπορεί να της κόβει τη
φόρα, όποτε το πόδι του οδηγού ζητούσε περισσότερα απ’ όσα οι τροχοί
μπορούσαν να δώσουν. Ένας αισθητήρας «διαβάζει» τη θέση του πεντάλ του γκαζιού, δηλαδή
μαθαίνει τις προθέσεις του οδηγού και τις μετατρέπει σε ένα ηλεκτρικό
σήμα (σανίδα by-wire). Το απλό αυτό σήμα το παίρνει η ηλεκτρονικά
σκεπτόμενη μονάδα ελέγχου και το μετατρέπει σε ρεύμα που ενεργοποιεί
ένα ηλεκτρικό μοτέρ, το οποίο με τη σειρά του κινεί την πεταλούδα (ή
την αντλία ψεκασμού στους diesel) κι από εκεί βέβαια η ηλεκτρονική
μονάδα ξαναπαίρνει ραπόρτο ότι όλα έγιναν σωστά. Μάλιστα, επειδή στους
βενζινοκινητήρες ο έλεγχος (και το συμμάζεμα) της ροπής μέσω ελέγχου
της πεταλούδας παρουσιάζει πάντοτε κάποια υστέρηση, η ταχύτητα
ανταπόκρισης του συστήματος βελτιώνεται μέσω μείωσης του αβάνς, δηλαδή
καθυστέρησης της χρονικής στιγμής της ανάφλεξης. Έτσι τα πράγματα είναι
καλύτερα.
15.20 TCS/ABS
Ωστόσο, το να μειώσει κανείς την απόδοση ρίχνοντας τις στροφές ενός
ολόκληρου κινητήρα, μπορεί να μην αποτελεί και την ταχύτερη δυνατή
αντισπιναριστική ενέργεια, ειδικά στη χαμηλή ταχύτητα. Τα περισσότερα
συστήματα ελέγχου της πρόσφυσης, εφόσον η αντισπιναριστική τους πτέρυγα
βρίσκεται σε αγαστή συνεργασία με την πτέρυγα που φιλοξενεί τα
αντιμπλοκαριστικά συστήματα (λέγε με ABS να καταλαβαινόμαστε),
φροντίζουν να δώσουν εντολή για ένα «τσίμπημα» στο αντίστοιχο
δισκόφρενο του τροχού που παρασπόνδησε. Ένα τόσο δα μικρό «τσίμπημα», μια
μικρή δαγκωνιά της δαγκάνας, ή μάλλον μια μικρή σειρά από απανωτές
δαγκωνίτσες, τόσες όσες είναι αρκετές για να ξαναφέρουν τον απολωλότα
τροχό στον ίσιο δρόμο τής ξέφρενα και ηδονικά σανιδωμένης επιτάχυνσης,
χωρίς σπιναρίσματα και χλιμιντρισμούς. Το αντιμπλοκάρισμα συνίσταται στη στιγμιαία χαλάρωση της δαγκάνας (για
ένα κλάσμα του δευτερολέπτου) όταν κατά το φρενάρισμα ο τροχός
ελαττώσει το ρυθμό περιστροφής του και κινδυνέψει να μπλοκάρει, ενώ το
αντισπινάρισμα είναι (εκτός από το κλείσιμο του γκαζιού) η στιγμιαία
εφαρμογή φρεναρίσματος όταν ο τροχός επιταχυνθεί και πάει να χάσει την
πρόσφυσή του σπινάροντας. Για το ABS βέβαια θα μπορέσουμε να πούμε περισσότερα στο αντίστοιχο
μελλοντικό κεφάλαιο με τα φρένα, αλλά προς το παρόν κρατήστε στο νου
σας ότι το αντισπινάρισμα και το αντιμπλοκάρισμα δεν είναι παρά οι δύο
λειτουργικές όψεις του ίδιου νομίσματος και το νόμισμα αυτό λέγεται
σύστημα ελέγχου της πρόσφυσης με την ευρεία έννοια και στη βιβλιογραφία
απαντάται με το συμβολισμό ABS/TCS. Και τα δύο συστήματα (ABS και TCS)
βασίζονται σε συνεχή και ακριβή μέτρηση της ταχύτητας περιστροφής των
τροχών. Αυτό γίνεται μέσω αισθητήρων τοποθετημένων στις ζάντες και
εξυπακούεται ότι μοιράζονται τους ίδιους αισθητήρες, αλλά βέβαια και
πολλά από τα ηλεκτρονικά της μονάδας ελέγχου. Το σύστημα ελέγχου της ελκτικής πρόσφυσης είναι πιο σύνθετο από το ABS
γιατί πρέπει να συνδυάσει έλεγχο μέσω των φρένων και έλεγχο μέσω της
απόδοσης του κινητήρα. Σε χαμηλή ταχύτητα ο έλεγχος επιτυγχάνεται μέσω
του φρεναρίσματος του άτακτου τροχού. Στη μεγάλη ταχύτητα αυτό που
ελέγχεται είναι η απόδοση της ισχύος του κινητήρα. Ένα τυπικό σύστημα ελέγχου της
ελκτικής πρόσφυσης λειτουργεί με ενεργοποίηση των φρένων μέχρι τα 15
km/h κι έπειτα αρχίζει βαθμιαία να μειώνει τη συμμετοχή τους στις
διορθωτικές κινήσεις και ν’ αυξάνει το ποσοστό συμμετοχής του ελέγχου
στην απόδοση του κινητήρα, ώς τα 50 km/h, όπου ο έλεγχος έχει αλλάξει
εντελώς χέρια.
15.21 Το χειρόφρενο μπροστά;
Η αντισπιναριστική επενέργεια του φρεναρίσματος έχει ακριβώς το ίδιο
αποτέλεσμα με την τοποθέτηση ενός διαφορικού με περιορισμούς στο βαθμό
ελευθερίας, διότι κι εδώ αυτό που επιτυγχάνεται είναι η αποφυγή της
απώλειας ροπής που προκαλείται από το σπινάρισμα, εφόσον ο «καλός»
τροχός θα μπορέσει να μεταδώσει τόση ροπή όση και το φρενάρισμα που
εφαρμόστηκε στον ολισθαίνοντα. Χοντρικά, μια παρόμοια ενέργεια
γίνεται από τους οδηγούς που χρησιμοποιούν το χειρόφρενο σαν ήπιο (και
φτηνό) βοήθημα περιορισμού της ανεξέλεγκτης διαφοροποίησης, όταν πρέπει
να ξεκολλήσουν το αυτοκίνητο στο χιόνι, ή τον πάγο. Κάτι τέτοιο βέβαια
μπορεί να εφαρμοστεί μόνο αν το χειρόφρενο επενεργεί στους κινητήριους
τροχούς, οπότε ξεχάστε την εφαρμογή του στα μπροστοκίνητα, εκτός από
μερικά μοντέλα της Citroen και της Saab. Κάποτε την πάτησα με ένα δανεικό Citroen Axel 11R που είχε το
χειρόφρενο μπροστά κι έχασα για μια στιγμή το φως μου νομίζοντας ότι το
αυτοκίνητο κόπηκε στα δύο… Αυτά παθαίνεις.
Σε κάθε περίπτωση, στη χαμηλή ταχύτητα το φρενάρισμα είναι μια αποδεκτή
τεχνική, εφόσον το κύριο αποτέλεσμα του σπιναρίσματος είναι η απώλεια
της ροπής. Όταν όμως η ταχύτητα αυξηθεί, το σπινάρισμα ενός τροχού θα
επηρεάσει κυρίως τη σταθερότητα και τον έλεγχο ολόκληρου του
αυτοκινήτου, οπότε καλύτερα να μειώσουμε την απόδοση του κινητήρα.
15.22 Από τα ABS/TCS στο ESP
Κάποια συστήματα ελέγχου της πρόσφυσης έχουν επεκταθεί και διαθέτουν
και μια ηλεκτρονική υπορουτίνα, η οποία μας προσέχει από το ανεπιθύμητα
μεγάλο φρενάρισμα που ο κινητήρας μπορεί ν’ ασκήσει στους τροχούς σε
ένα απότομο τσαρουχοειδές άφημα του γκαζιού, ή κάποιο υπερβολικό
κατέβασμα ταχύτητας. Το σύστημα αντιδρά σε κάθε τέτοια
συνθήκη με το να κρατάει λίγο ανοιχτή την πεταλούδα του γκαζιού, έτσι
ώστε η ελαφρά μεγαλύτερη αποδιδόμενη ροπή από τον κινητήρα να
«ακυρώνει» το φρενάρισμα που ο ίδιος μπορεί να προκαλέσει. Τα σύγχρονα συστήματα ελέγχου της πρόσφυσης έχουν αποδειχτεί τόσο
αποτελεσματικά, που έφτασαν στο σημείο να κάνουν τους σχεδιαστές των
τετρακίνητων (και τους βιομηχάνους που τα κατασκευάζουν) να το
σκέφτονται πολλές φορές πριν βάλουν σε γραμμή παραγωγής κάποιο απ’
αυτά. Με ένα σύστημα ελέγχου της
πρόσφυσης, όπως το περιγράψαμε, μπορεί το κάθε αυτοκίνητο να κάνει πολύ
καλά τη δουλειά του (αν και βέβαια όχι τόσο καλά όσο αν ήταν
τετρακίνητο) και μάλιστα με πολύ πιο μικρό βάρος, κόστος και
πολυπλοκότητα. Τα συστήματα μάλιστα αυτά αποτελούν
τη βάση για ένα παραπάνω εξελικτικό επίπεδο όπου επιδιώκεται η αύξηση
της ενεργητικής σταθερότητας και διευρύνεται το φάσμα των δράσεων και
των ικανοτήτων τους. Τα νέα αυτά συστήματα με την κωδική ονομασία ESP
(Electronic Stability Program) χρησιμοποιούν τους ίδιους μηχανισμούς με
το ABS/TCS που περιγράψαμε, αλλά βασίζονται στη χρησιμοποίηση και
επεξεργασία πολύ περισσότερων δεδομένων από αισθητήρες που βρίσκονται
σε διάφορα σημεία του αυτοκινήτου και δίνουν στη συνθετότερα σκεπτόμενη
ηλεκτρονική μονάδα μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα για το πώς
συμπεριφέρεται ολόκληρο το μελλοντικό μαγικό χαλί.
Πηγή: Drive Magazine - Τεύχος 117
|