Fren Sistemini Anlamak
1.FreninmekSistem
Hareket eden bir arabayı yavaşlatmak veya durdurmak, bir arabayı sabit bir hızda yokuş aşağı hareket ettirmek ve duran bir arabayı sabit tutmak, toplu olarak otomobil frenlemesi olarak adlandırılır. Arabayı frenleyen dış kuvvet fren sistemidir.
Fren sistemi, frenlerden ve fren tahrik mekanizmalarından oluşur. Frenler, yardımcı fren sistemindeki retarder dahil olmak üzere aracın hareketini veya hareket eğilimini engelleyen fren kuvvetinin bileşenleridir. Fren tahrik mekanizması, işlevsel cihazlar, kontrol cihazları, aktarma cihazları, fren kuvveti ayarlama cihazları ve alarm cihazları ve basınç koruma cihazları gibi yardımcı cihazları içerir.
Otomotiv fren sistemlerinin birçok çeşidi vardır ve işlevlerine göre aşağıdaki kategorilere ayrılabilirler:
①.Servis fren sistemi:Aracı yavaşlatan hatta durduran bir cihaz.
②.Park Freni Sistemi:Durmuş bir aracı yerinde tutmaya yarayan bir cihaz.
③.İkincil fren sistemi:Servis fren sistemi arızalandığında aracın yavaşlamasını veya durmasını sağlayan bir cihaz.
④ .Yardımcı fren sistemi:Araç uzun bir yokuştan aşağı inerken hızını sabitlemek için kullanılan bir düzenek.
Fren sistemi, fren enerjisine göre aşağıdaki kategorilere ayrılabilir:
①.İnsan Gücü Fren Sistemi:Sürücünün vücudunu fren enerjisinin tek kaynağı olarak kullanan bir fren sistemi.
②.Güç Fren Sistemi:Frenleme için yalnızca motor gücünden dönüştürülen hava basıncı veya hidrolik basınç şeklindeki potansiyel enerjiye dayanan bir fren sistemi.
③.Servo fren sistemi:Hem insan gücünden hem de motor gücünden yararlanarak frenleme yapan bir fren sistemi.
Fren sistemi ayrıca gaz-hidrolik devresine göre de sınıflandırılabilir:
①.Tek devreli fren sistemi:Şanzıman tek bir gaz-hidrolik devre kullanır. Bir parça hasar görürse, tüm sistem arızalanır.
②.Çift devreli fren sistemi:Servis freninin gaz-hidrolik hatları iki izole devreye aittir. Bu, bir devre hasar görse bile tüm sistemin normal şekilde çalışmaya devam edebilmesini sağlar. 1 Ocak 1988'den beri Çin, tüm arabaların çift devreli fren sistemiyle donatılmasını zorunlu kılmıştır.
2. Frenler
Fren, aracın hareketini veya eğilimini durdurmak için frenleme kuvveti üretmek amacıyla kullanılan fren sistemindeki bir frenleme kuvveti bileşenidir. Frenin frenleme torku doğrudan tekerleğe uygulandığında buna tekerlek freni denir; frenleme torku tahrik aksından geçtikten sonra tekerleğe dağıtılması gerektiğinde ise merkez freni denir. Tekerlek frenleri genellikle tahrik frenleri için kullanılır ve ikincil ve park frenleri için de kullanılır; merkezi frenler genellikle sadece park ve yardımcı frenler için kullanılır. Sürüş frenleri, park frenleri ve ikincil frenler temel olarak sabit elemanlar ve dönen elemanlar tarafından üretilen sürtünme kuvvetini frenleme kuvveti olarak kullanır, buna da sürtünme freni denir. Günümüzde otomobillerde kullanılan sürtünme frenleri kabaca iki kategoriye ayrılabilir: disk tipi ve kampana tipi.
2.1 DavulBtırmıklar
Kampanalı frenler, sürtünme çiftindeki dönen eleman olarak fren tamburunu kullanır ve çalışma yüzeyi silindirik bir yüzeydir. Kampanalı frenler, yapılarına göre tekerlek silindir frenleri, kam frenleri ve kama frenleri olarak ayrılabilir. Tekerlek silindir frenleri, tahrik cihazı olarak hidrolik fren tekerlek silindirlerini kullanır ve sürtünme oluşturmak için fren pabucunu fren kampanasıyla temas ettirmek için hidrolik tahrik kullanır, böylece frenleme yapılır. Çalışma prensibine ve fren torkuna göre, önde gelen pabuç tipi, çift önde gelen pabuç tipi, iki yönlü çift önde gelen pabuç tipi, çift takip pabucu tipi ve kendi kendini enerjilendiren tip dahil olmak üzere birçok türü vardır. Kam frenlerinin ve kama frenlerinin yapısı temelde tekerlek silindir frenlerinin yapısıyla aynıdır ve yalnızca tahrik cihazı farklıdır. Kam tipi bir fren kamı kullanır ve kama tipi bir fren kaması kullanır.
2.2 DiskBtırmıklar
Disk frenin sürtünme çiftindeki sürtünme elemanı, yüzeyde çalışan bir metal disktir ve bu diske fren diski denir. Kampanalı frenlerle karşılaştırıldığında, disk frenlerin aşağıdaki avantajları vardır:
①. Frenleme performansı stabildir ve sürtünme katsayısından daha az etkilenir;
②. Disk fren ısıyı her iki tarafa da aktarır ve disk kolayca soğutulur, kolay deforme olmaz;
③. Uzun süreli kullanım sonrasında fren diskinin kalınlık yönündeki ısıl genleşmesi son derece küçüktür;
④. Suya daldırma sonrasında fren performansında daha az azalma olur;
⑤. Yapısı basittir, boyutu ve ağırlığı küçüktür, bakımı kolaydır ve otomatik boşluk ayarı kolayca yapılabilir.
Ana dezavantajı düşük frenleme verimliliğidir. Bunu telafi etmek için genellikle ayrı bir güç servo sistemi kurulur. Günümüzde disk frenler otomobillerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Disk frenler, farklı montaj elemanlarına göre kabaca kaliper disk tipi ve tam disk tipi olarak ikiye ayrılabilir. İkisine kıyasla kaliper disk tipi daha geniş bir uygulamaya sahiptir, bu yüzden burada buna odaklanacağım.
Kaliper disk freni, bir fren diski ve bir fren kaliperinden oluşur. Sürtünme bloğu ve metal arka plakasından oluşan fren balatası ve aktüatörü, bir fren kaliperi oluşturmak için kelepçe şeklindeki bir brakete takılır. Fren kaliperi iki türe ayrılabilir: sabit kaliper disk tipi ve yüzer kaliper disk tipi.
Sabit kaliperli disk freninin çalışma prensibi şu şekildedir. Kaliper gövdesi aksa sabitlenmiştir ve kaliper gövdesinin her iki tarafında bir fren tekerleği silindiri ve pistonu bulunur. Frenleme sırasında, ana silindirden gelen yağ, yağ girişinden kaliper gövdesindeki iki özdeş hidrolik silindire girer ve sürtünme yastığı piston tarafından fren diskine bastırılır, böylece tekerlek frenlenir.
Yüzen kaliper disk freninin çalışma prensibi aşağıdaki gibidir. Sabit kaliper disk frenle karşılaştırıldığında, yüzen kaliper disk frenin kaliperi yüzerdir ve fren diskine göre hareket edebilir. İç balatayı tahrik etmek için yalnızca fren diskinin iç tarafındaki bir hidrolik silindiri kullanırken, dış balata kaliper gövdesine sabitlenmiştir ve kaliper gövdesiyle eksenel olarak hareket eder. Frenleme sırasında, iç piston ve sürtünme plakası sola doğru hareket eder ve hidrolik kuvvet altında fren diskine bastırır. Aynı zamanda, hidrolik basıncın tepki kuvveti kaliper gövdesini sağa doğru hareket etmeye iter, böylece dış sürtünme plakası da fren diskine bastırılır ve böylece frenleme etkisi elde edilir.
3. Servo Fren Sistemi
Servo fren sistemi, manuel hidrolik fren sistemine bir güç servo sistemi eklenerek oluşturulur, yani frenleme enerjisi olarak hem insan gücünü hem de motoru kullanan bir fren sistemidir. Normal şartlarda frenleme enerjisinin çoğu güç servo sistemi tarafından sağlanır. Güç servo sistemi arızalanırsa, sürücü tarafından tamamen sağlanabilir. Servo fren sistemi, servo enerjisinin türüne göre aşağıdaki tiplere ayrılabilir:
① Vakum servo tipi
② Pnömatik servo tipi
③ Hidrolik servo tipi
Kontrolörün farklı çalışma modlarına göre iki kategoriye ayrılabilir:
①．Güç destekli tip- Kontrol cihazı doğrudan fren pedalı mekanizmasıyla çalıştırılır ve çıkış kuvveti aynı zamanda hidrolik ana silindire etki eder.
②．Süperşarjlı tip- Kontrol cihazı, ana silindir vasıtasıyla fren pedalı mekanizmasından çıkan hidrolik basınçla çalıştırılır ve servo sisteminin çıkış kuvveti ile ana silindirin hidrolik basıncı birlikte ara aktarma silindirine etki eder, böylece silindirden tekerlek silindirine çıkan hidrolik basınç, ana silindirin hidrolik basıncından çok daha yüksek olur.
İşte vakum servo fren sistemine dair detaylı bir giriş. Sistemdeki vakum güçlendirici, onu ön ve arka bölmelere ayıran bir diyaframa sahiptir. Ön bölme, vakum tek yönlü bir valf ile motorun emme manifolduna bağlanır ve arka bölme dış havaya bağlanır. İki bölme bir kanal ile birbirine bağlanır. Motor çalışırken, vakum tek yönlü valf açılır ve kapanır ve vakum güçlendiricinin ön ve arka bölmelerinde belirli miktarda vakum oluşturulur. Bu sırada fren pedalına basılırsa, fren pedalı kontrol valfini daha da harekete geçirerek servo hava bölmesinin ön ve arka bölmelerinin kanallarını kapatır ve arka bölme emme valfini açar. Arka bölmeye giren hava, ön bölme ile bir vakum farkı oluşturarak itme kuvveti oluşturur. Bu itme, pedal kuvvetinin eksikliğini telafi etmek için doğrudan ana silindire etki eder.
Vakum güçlendirici servo fren sisteminin şematik diyagramı aşağıdaki gibidir. Motor çalışırken, emme borusundaki vakumun etkisi altında, vakum tankındaki hava vakum kontrol valfi aracılığıyla motora emilir, böylece tankta belirli bir vakum oluşturulur ve biriktirilir, bu da servo fren sisteminde enerji kaynağı olarak hizmet eder. Fren pedalına basıldığında, ana fren silindirinin çıkış hidrolik basıncı önce yardımcı silindire iletilir, bir tarafı fren tekerlek silindirine fren çalıştırma basıncı olarak iletilir ve diğer tarafı kontrol valfine kontrol basıncı olarak girilir. Ana silindirin hidrolik basıncının kontrolü altında, kontrol valfi Zhenkang servo hava odasının çalışma odasının vakum tankından veya atmosferden geçmesine izin verir ve servo hava odasının çıkış kuvvetinin ana silindirin hidrolik basıncı, fren pedalı kuvveti ve pedal stroku ile artan bir işlevsel ilişki içinde olmasını sağlar. Vakum servo hava odasının çıkış kuvveti, ana silindirden gelen hidrolik kuvvetle birlikte yardımcı silindire etki eder.
4,Güç Fren Sistemi
Güç fren sisteminde, frenleme için kullanılan enerji, hava kompresörü tarafından üretilen hava basıncı enerjisi veya hidrolik pompa tarafından üretilen hidrolik enerjidir ve hava kompresörü veya hidrolik pompa araç motoru tarafından çalıştırılır. Bu nedenle, güç fren sisteminin araç motorunu tek başlangıç frenleme enerjisi kaynağı olarak kullandığı ve sürücünün vücudunun yalnızca bir kontrol enerjisi kaynağı olarak kullanıldığı, frenleme enerjisi kaynağı olarak kullanılmadığı görülebilir. Güç fren sistemi genel olarak aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilir:
①. Pnömatik fren sistemi:Enerji besleme cihazı ve iletim cihazının hepsi pnömatiktir. Kontrol cihazlarının çoğu fren pedalı mekanizmaları ve fren valfleri gibi pnömatik kontrol elemanlarından oluşur.
②. Hava-sıvı fren sistemi:Enerji besleme düzeneği ve kontrol düzeneği pnömatik fren sistemindekilerle aynıdır, iletim düzeneği ise pnömatik ve hidrolik parçalardan oluşmaktadır.
③.Tam hidrolik güç fren sistemi:Fren pedalı mekanizması hariç, güç beslemesi, kontrol ve aktarma elemanlarının tamamı hidroliktir.
5,Fren Kuvveti Ayarlama Sistemi
Teoride frenleme kuvveti ne kadar büyükse fren yapmak o kadar kolaydır. Ancak frenleme kuvveti yapışma kuvvetinden büyükse tekerlekler dönmeyi durdurur ve tekerlekler kayar. Ön tekerlekler kilitlenirse araç yön kontrolünü kaybeder ve dönemez; arka tekerlekler kilitlenir ve ön tekerlekler dönerse araç yön dengesini ve yanal kuvvetlere karşı koyma yeteneğini kaybeder ve kayar. Yukarıdaki duruma dayanarak yukarıdaki durumu önlemek için frenleme kuvvetini dağıtmamız ve ayarlamamız gerekir.
5.1 ABS
ABS - Kilitlenme Önleyici Fren Sistemi.Sistem üç parçadan oluşuyor: Tekerlek hız sensörü, elektronik kontrol ünitesi ve hidrolik komponentler.
Spesifik iş süreçleri kabaca şu şekildedir:
① Konvansiyonel frenleme:Solenoid valf enerjilenmez ve ana silindir ve tekerlek silindiri her an fren basıncının artmasını ve azalmasını kontrol edebilir.
② Tekerlek silindiri dekompresyonu:Araç hız sensörü tekerlek kilidi sinyalini elektronik kontrol ünitesine girdiğinde, ABS çalışmaya başlar, solenoid valfe büyük bir akım girer, piston yukarı doğru hareket eder, ana silindir ve aktif tekerlek silindiri geçişi kesilir, tekerlek silindiri ve hazne bağlanır, fren hidroliği hazneye akar ve fren basıncı azaltılır. Aynı zamanda, tahrik motoru hidrolik pompayı çalıştırır, fren hidroliğini hazneye geri akıtarak basınçlandırır ve bir sonraki fren uygulaması için hazırlık olarak ana silindire iletir.
③ Tekerlek silindiri basınç bakım işlemi:Araç hız sensörü kilit sinyali verdiğinde, solenoid valf sınırlı bir akım geçirir ve piston, sistem basıncını korumak için tüm geçitlerin kesildiği bir konuma hareket eder.
④ Tekerlek silindirinin basınçlandırılması:Basınç azaltıldıktan sonra tekerlek hızı artar. Bu sırada elektronik kontrol ünitesi solenoid valfe giden akımı keser, piston en düşük konuma döner, ana silindir ve tekerlek silindiri yeniden bağlanır, fren hidroliği tekerlek silindirine tekrar girer ve fren basıncı artar.
5.2 Yıllık Gelir
EBD - Elektrikli Fren Kuvveti Dağıtımı, elektrikle kontrol edilen bir fren kuvveti dağıtım sistemi. EBD aslında ABS'nin yardımcı bir fonksiyonudur. ADAS kontrol bilgisayarına eklenen bir kontrol yazılımıdır. Mekanik sistem ABS ile tamamen aynıdır. ABS sisteminin etkili bir tamamlayıcısıdır. Genellikle ABS'nin etkinliğini artırmak için ABS ile birlikte kullanılır. Frenleme anında EBD, dört lastiğin farklı yapışmasından kaynaklanan farklı sürtünme değerlerini hızlı bir şekilde hesaplayabilir ve ardından frenleme cihazını, aracın dengesini ve güvenliğini sağlamak için önceden ayarlanmış programa göre fren kuvvetini dağıtmak üzere hızla ayarlayabilir. Acil frenleme sırasında tekerlekler kilitlendiğinde, EBD, ABS'den önce her tekerleğin etkili zemin yapışmasını dengelemiştir, bu da kaymayı ve yanal hareketi önleyebilir ve ayrıca durma mesafesini kısaltabilir.
5.3 ASR
ASR - Hızlanma Kayması Düzenlemesi, araç tahrikinin kaymayı önleyici sistemi. Bu fonksiyon, ABS sisteminin fonksiyonunun bir uzantısı ve tamamlayıcısı olarak anlaşılabilir. ASR sisteminin ana bileşenleri ABS sistemiyle paylaşılabilir. ASR sisteminin fonksiyonu, özellikle asimetrik, düşük sürtünmeli yollarda veya viraj alırken tahrik tekerlekleri boşta döndüğünde aracın hızlanma sırasında kaymasını önlemektir. ASR, bir tekerlek hızı sensörü, bir gaz kelebeği konum sensörü, bir fren basınç regülatörü, bir gaz kelebeği aktüatörü ve bir elektronik kontrol ünitesinden oluşur. Tahrik tekerleği kaydığında her bir tekerleğin tekerlek hızını karşılaştırabilir. Elektronik kontrol ünitesi tahrik tekerleğinin kaydığını belirlerse, otomatik ve hemen gaz kelebeği giriş hacmini azaltır, motor devrini düşürür ve böylece güç çıkışını azaltır. Ayrıca kayan tahrik tekerleğini frenleyerek tahrik tekerleğinin kayma oranını hedef aralıkta kontrol edebilir.
5.4 TCS
TCS - Çekiş Kontrol Sistemi.Bu sistem, tahrik tekerleğinin kayıyor olup olmadığını tahrik tekerleğinin devir sayısına ve şanzıman tekerleğinin devir sayısına göre belirler. İlki ikincisinden büyükse, tahrik tekerleğinin hızını azaltır. TCS, her ikisi de sensörler ve fren kontrolörleri kullanması bakımından ABS'ye çok benzer. TCS, tekerlek kaymasını algıladığında, önce motor kontrol bilgisayarı aracılığıyla motor ateşleme zamanlamasını değiştirir, motor tork çıkışını azaltır veya tekerleğin kaymasını önlemek için tekerlek frenleri uygular. Kayma çok şiddetliyse, motorun yakıt besleme sistemini kontrol eder. TCS, dört tekerleğin hızını ve direksiyon simidinin dönüş açısını algılamak için bir bilgisayar kullanır. Araba hızlandığında, tahrik tekerleği ile tahrik etmeyen tekerlek arasındaki hız farkının çok büyük olduğunu algılarsa, bilgisayar derhal tahrik kuvvetinin çok büyük olduğunu belirler ve motor yakıt beslemesini azaltmak, tahrik kuvvetini azaltmak ve böylece tahrik tekerleği lastiğinin kayma oranını azaltmak için bir komut sinyali gönderir. Sistem, aracın sürüş durumunu algılamak, aracın düz mü yoksa dönüş mü yaptığını belirlemek ve her lastiğin kayma oranını buna göre değiştirmek için direksiyon açısı sensörünü kullanabilir. Ancak çekiş kontrol sisteminin dezavantajları da vardır. Sürücü aracın sürüş durumunu ayarlamak için gaz pedalı açıklığını kullandığında, sistem sürücünün sürüş niyetine müdahale eder.
5.5 ESP
ESP - Elektronik Stabilite Programı.ESP aslında ABS, ASR, EBD ve TCS'nin işlevlerinin bir kombinasyonu ve uzantısı olarak görülebilir. Bir direksiyon sensörü, bir tekerlek hızı sensörü, bir kayma sensörü, bir yanal ivme sensörü ve bir kontrol ünitesinden oluşur. Çeşitli sensörler tarafından sağlanan bilgilere dayanarak araç gövdesinin sürüş durumunu analiz ederek, aracın dinamik dengeyi korumasına yardımcı olmak için ABS ve ASR'ye düzeltme talimatları verir. ESP, çeşitli çalışma koşulları altında optimum araç stabilitesini koruyabilir ve özellikle önden veya arkadan savrulma koşullarında etkilidir. ESP sensörü aracın önden savrulduğunu tespit ederse, ESP iç tekerleklere ek frenleme kuvveti uygular; araç önden savruluyorsa, ESP dış tekerleklere ek frenleme kuvveti uygular.