KARA TAŞITLARINDA FREN SİSTEMLERİ

Transkript

1 TC GAZİ ÜNİVERSİTESİ GAZİ EĞİTİM FAKÜLTESİ ORTA ÖĞRETİM FEN VE MATEMEATİK ALANLARI EĞİTİMİ BÖLÜMÜ FİZİK EĞİTİMİ ANABİLİM DALI KARA TAŞITLARINDA FREN SİSTEMLERİ HAZIRLAYAN: MERVE YILMAZ TEZ DANIŞMANI: Yrd. Doç. Dr. MUSTAFA KARADAĞ ANKARA-2008

2 İÇİNDEKİLER TEŞEKKÜR...3 GİRİŞ.4 FREN SİSTEMLERİ 4 Motorlu Taşıtlarda Kullanılan Fren Sistemleri.5 Fren Sisteminin Temel Elemanları..5 FRENLEME YARDIMCI VE SÜRÜŞ GÜVENLİK SİSTEMLERİ..7 ABS.7 ABS nin Yapısı.8 Dört tekerlek ve iki arka tekerlek ABS'lerin farkı...10 ABS'nin çalıştığı nasıl anlaşılır?...10 ABS nin avantajları.11 ABS nin yetersizlikleri..11 Karşı Görüşler...11 ASR..12 ASR NİN YAPISI...13 Birinci Ayarlama Devresi...13 İkinci Ayarlama Devresi.14 Sistemin avantajları.14 Kullanıldığı yerler.14 ESP...15 ESP NASIL ÇALIŞIYOR?...16 İlk Dönme Manevrası Sırasında Neler Oluyor?...18 ESP Çalışma Şeması.19 ABS CEP TELEFONUNDAN ETKİLENİR Mİ?...19 ABS-Cep Telefonu İlişkisi...20 KAYNAKLAR 23 2

3 TEŞEKKÜRLER Araştırmamda Çok Değerli Katkılarından ve Yardımlarından Dolayı Sayın Hocam Yrd. Doç. Dr. Mustafa KARADAĞ a Teşekkürlerimi Sunarım. 3

4 Türkiye ve dünyada meydana gelen trafik kazalarının yaklaşık olarak % 95 i sürücü hatalarından kaynaklanmaktadır. Hemen hemen bu kazaların yarısı kadarı da sürücünün sabit sürüş şartlarındaki davranış bozuklukları ve dikkatsizliklerinden meydana gelmektedir. Sürücü hatalarının veya kazaya sebebiyet veren sürücü davranışlarının azaltılması acil olarak yapılması gereken çalışmaların en önemlisidir. Hem sürücü davranışındaki hatalar hem de taşıt tasarımındaki eksiklikler taşıt çarpışmalarındaki ve trafik kazalarındaki ölüm risklerinin en önemli rolünü üstlenmektedirler. Bu hataların ve eksikliklerin önüne geçmek için taşıt üreticileri sürekli bir gelişme içine girmişlerdir. Sürücülerin, trafik kazalarından sakınması ve daha az kazaya karışması için frenleme yardımcı sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Taşıt üreticileri ve tasarımcıları güvenliğe giderek daha fazla önem vermektedirler. Taşıtın aktif emniyeti ile ilgili en önemli unsur frenleme sistemleridir. Taşıtlardaki frenleme sistemleri sürücülere sürüş anında doğabilecek herhangi bir tehlike anında yardımcı olmaları amacıyla geliştirilmişlerdir. FREN SİSTEMLERİ Frenler, enerji değişim araçlarıdır. Taşıttaki kinetik enerjiyi (momentum) sürtünme yoluyla termal enerjiye (ısı) çevirir. Fren sistemi, bu yolla motorlu taşıtın yavaşlamasını ve durmasını sağlayan düzenektir. Hareket halindeki bir motorlu taşıt, kütlesi ve hızının karesiyle değişen, kinetik enerjiye ve bazı durumlarda konumu itibariyle potansiyel enerjiye sahiptir. Frenleme süresince bu enerji fren sürtünme elemanları ve tekerleklerde ısı enerjisine dönüşür. Karayolunda kullanılan fren sistemleri üç temel fonksiyonu yerine getirmektedir. Bunlar; Taşıtın yavaşlatılması veya durdurulması, Taşıtın kinetik enerjisini (yokuş aşağı inişlerde) kontrol ederek, belirli hızlarda seyrini sağlanması Duran bir taşıtın yerinde sabit tutulmasıdır. 4

5 Aracı durduran frenleme kuvveti genellikle teker lastiği ile lastiğin üzerinde döndüğü zemin arasındaki bağlantıdan doğar. Frenleme kuvvetine hava direnci, yokuş direnci, sürtünme direnci gibi kuvvetlerin etkisi de vardır. Bu dirençleri yenen kuvvet ortadan kaldırılacak olursa taşıtın yavaşlamasına veya durmasına sözü edilen dirençler sebep olur. Diğer taraftan taşıtın yavaşlamasına yardımcı olan motorun frenleme gücü de vardır. Motorlu Taşıtlarda Kullanılan Fren Sistemleri Frenleme fonksiyonlarını yerine getirilmesi ve yaptıkları işlem bakımından üç çeşit fren sistemi vardır. Bunlar: a- Taşıtın yavaşlatılması veya durdurulmasını sağlayan, asıl frenleme fonksiyonunu yerine getiren, servis freni, b- Fren sistemindeki bir arıza durumunda devreye giren ikinci veya acil durum fren sistemi, c- Duran bir aracı yerine tespit için kullanılan park freni dir. Uygulamada çeşitli araçlarda kullanılan fren sistemleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir. a- Mekanik fren sistemleri b- Hidrolik-hidromekanik fren sistemleri c- Güç yardımlı fren sistemleri d- Havalı fren sistemleri Not: Değişik frenlerin kullanılmasına karşın aracın durdurulması aynı prensiplere dayanır. Kumanda yada idare düzeninden gelen frenleme kuvveti taşıma düzenindeki, yani tekerler üzerine taşınan fren düzenindeki sürtünme elemanlarına itilir ve oluşturulan sürtünme ile araç durdurulur. Fren Sisteminin Temel Elemanları Bütün fren sistemleri 4 alt sistemden oluşmaktadır. Frenlemenin meydana geliş biçiminde ihtiyaç duyulan enerjinin depolanması ve kullanıma hazırlanmasını 5

6 sağlayan kaynaklar, frenleme etkisini kontrol eden sistemler, enerjinin iletildiği ara sistemler ve frenlemede sürtünme elemanlarının bulunduğu sistemler olarak sıralanabilir. a-frenleme için gerekli enerji kaynağı : Frenleme için gerekli enerjinin depolanması ve kullanıma hazırlanmasını sağlayan fren sistemi elemanıdır. Bu enerji hidrolik sistemlerde hidrolik basıncını, havalı frenlerde basınçlı havanın üretilmesini ve depolamasını sağlar. Mekanik sistemlerde ise sadece sürücünün ayak ve el ile uygulandığı mekanik kuvvet ile oluşur. b-fren tatbik sistemi : Frenleme etkisini kontrol eden sistem elemanıdır. Fren elemanının oluşturduğu kısım ile bunun transfer edildiği kısım arasında yer alır. Frenlemenin etkisini kontrol eden tatbik mekanizması olarak adlandırılır. c-enerji aktarma sistemi : Fren uygulama elemanı ile tekerlere kadar olan kısımda frenleme enerjisinin tek veya çift hatta taşındığı ara sistemdir (mekanik fren sistemlerinde; fren çubukları, fren halatları, hidrolik fren sistemlerinde fren boruları veya hortumları, basınç kontrol valfleri v.b) d-tekerlek frenleri : Aracın frenlemesini sağlayan sürtünme elemanlarının bulunduğu kısımdır. Aracın asıl fren sisteminin alt elemanları bu grupta yer almaktadır. (tekerlek silindiri, kampana, disk, balata, hareket iletim mekanizmaları v.b) Taşıtlarda kullanılan frenleme yardımcı sistemleri; sürücünün kontrolünde olan sistemlerden ve tehlike anında devreye giren sistemlerden oluşmaktadır. 6

7 FRENLEME YARDIMCI VE SÜRÜŞ GÜVENLİK SİSTEMLERİ Aracın normal kullanım koşullarında kontrol, çevreden aldığı verileri aracın kontrol elemanlarına ileten sürücüdedir. Ve araç normal trafikte güvenli bir şekilde hareket ettirilebilir, frenlenebilir ve durdurulabilir. Ancak kritik seyir şartlarında ( sürücünün panikli tepkisi, yolun ıslak veya kaygan olması, diğer trafik katılımcılarının hataları, önceden tahmin edilemeyen engeller v.b.) araç sürücünün kontrolünden çıkmaktadır. Bu gibi durumlarda araç sürücünü tepkilerine yanıt veremez. Ani frenleme yapılması tekerleklerin kilitlenmesine, ani gaza basılması durumunda patinaj yapmasına neden olur, yani kayma yapar. Eğer ön tekerlekler kayma (kilitlenir veya patinaj) yaparsa direksiyon hakimiyeti kaybolur. Arka tekerlekler kayma (kilitlenir veya patinaj) yaparsa araç sürüklenir. Frenler; güvenli sürüş için taşıtlarda bulunan en önemli donanımlardır. Frenlerden çok yüksek güvenilirlik ve dayanıklılık beklenmektedir. Taşıtlarda kullanılan frenleme sistemleri en önemli aktif güvenlik elamanıdır. Kazaların azaltılması konusunda da birinci sırada olan güvenlik sistemleridir. Bu konuda yapılan çalışmalara göre fren sistemleri taşıt kazalarında yaklaşık olarak % 20 gibi bir güvenlik oranına sahip olduğu varsayılmıştır. ABS 7

8 Aracınızla giderken, bir futbol topu aniden yolunuzun üzerinde zıplamaya başlıyor ve park edilmiş bir aracın arkasından küçük bir çocuk onu yakalamak için yola fırlıyor. O anda içinizde salgılanan adrenalin kalbinizde ve beyninizde bir şimşek çaktırıyor ve siz olağanüstü bir güçle ABS fren sistemiyle donatılmış otomobilinizin fren pedalına yükleniyorsunuz. Geri kalanını ise oldukça karmaşık bir sistem gerçekleştiriyor ve aracınızı güvenli bir mesafede durdurarak, üzücü bir olayla sonuçlanmasını önlüyor. ABS, taşıt araçlarının her türlü yük durumunda bütün yol koşullarında ve çeşitli süratlerdeki zorunlu durumlarda yapılacak ani frenlemelerde tekerleklerin kitlenmesini önleyerek direksiyondaki tam hakimiyeti sağlayan sistemlere verilen ad. ABS, Almanca Antiblockier-system veya İngilizce Anti-lock Braking System ifadelerinin kısa yazım biçimidir. Kilitlenmeyen fren sistemi anlamına gelir. ABS (veya ALB), emniyet kemeri ve disk frenlerden sonra otomobil güvenliği konusunda gerçekleştirilen en önemli ilerlemelerden birisidir. Aslında pek de yeni bir kavram olmayan kilitlenme önleyici sistemler için 1920'lerin ortalarında patent başvurulan yapılmış, 1936 yılında ise Bosch firmasınca ilk defa bir otomobile uygulanmıştır. ABS'nin Yapısı : Otomobillerde kullanılan ABS'de klasik fren sisteminde yer alan elemanlara ilave olarak üç ünite kullanılmaktadır; 1-"Beyin" diye tabir edilen ECU (Electronic Control Unit - Elektronik Kontrol Ünitesi), 2-Dingil sayısının iki katı kadar manyetik hız sensörü 3- fren sisteminin yapısına bağlı olarak (Pnömatik yada hidrolik) modulatörler (Akışkan kontrolünü sağlayan valf sistemleri). 8

9 Sistemin basit işleyişi ise şu şekilde; araç hareket halinde iken her bir tekerlekten hız sensörleri vasıtasıyla tüm tekerleklerin hızları alınır. Tekerlek hızları birbirinden araç düz gitmediği sürece hep farklıdır. Ancak bu çok büyük bir fark değildir. Bu bilgiler EKÜ tarafından algılanarak değerlendirilir. Kontrol ünitesi tekerleklerden bir ya da bir kaçının "0" ya da sıfıra yakın bir hızda bulunduğunu yani herhangi bir tekerleğin kaymakta olduğunu veya kilitlenme noktasına gelindiğini gördüğü an o tekerleği kontrol eden modülatöre fren basıncını azaltması emrini vererek kilitlenen tekerleğin dönmesini sağlar. Ve tekerlek hız kazanmaya başladığında fren basıncını tekrar arttırır. Bu da fren basıncında dalgalanmalar oluşturur. Bunu basit bir kare dalga grafiği gibi düşünebiliriz. En gelişmiş sistemlerde bu çevrim (cycle) saniyede kez tekrarlanır. Bu çevrim sırasında fren pedalında bir titreşim hissedilir. Bu titreşim aracı güvenli bir duruma getirinceye kadar devam eder. Sağ ve sol tarafın ayrı zeminlerde olması halinde bile (örneğin sağ tekerlekler ıslak sol tekerlekler kuru zeminde) herhangi bir kilitlenme veya kayma söz konusu değildir. Bu sayede direksiyona hakimiyeti tam, fren mesafesi oldukça kısadır. 9

10 Dört tekerlek ve iki arka tekerlek ABS'lerin farkı Dört-tekerlek ABS, acil durma koşullarında taşıt kararlılık ve geliştirilmiş manevra yeteneğini sürdürmek için tasarlanmıştır. Dört-tekerlek ABS donatılmış bir taşıtta frenleme sistemi, dört tekerleğin her birinde tekerlek kilitlenmesini önleyerek, sürücüye geliştirilmiş yönlendirme kontrolü sağlamak için frenleme basıncını düzenler. Arka-tekerlek ABS ise, daha çok kamyonet, minibüs ve spor taşıtlarda görülmekte ve sadece arka tekerleklerin tekerlek kilitlenmesini önlemek için kullanılmaktadır. Bu sistem sürücüye doğrultu kararlılığını sürdürmek ve taşıtın arkasının yanlara kaymasını önlemekte yardımcı olmaktadır. Arka-tekerlek ABS sistemlerinde ön tekerleklerin hâlâ tıpkı geleneksel frenlerdeki gibi kilitlenme eğilimi vardır. Eğer kilitlenme olursa, sürücü fren pedal basıncını ön tekerleklerin tekrar dönmeye başlamasına yetecek kadar azaltmalıdır. Böylece sürücü taşıtı yönlendirebilir ABS'nin çalıştığı nasıl anlaşılır? ABS'lerin çoğunda sistemin etkin hale gelmesi sürücü tarafından anlaşılabilmektedir. Sürücü mekanik bir ses duyar ve bazı basınç dalgalanmalarını veya fren pedalının sertliğinin daha da arttığını hisseder. Gürültü işitildiğinde veya basınç dalgalanmaları hissedildiğinde, ayağın fren pedalında tutulması önemlidir. Sert basınç uygulamasına devam edilmelidir. 10

11 ABS nin avantajları Fren sırasında yön istikrarı, Fren sırasında direksiyon hakimiyeti, Optimum fren mesafesi, Diğer avantajlar (lastiklerin ömrünü uzatır, acil durumlarda ani fren de sürücü direksiyon hakimiyeti üzerinde tam olarak yoğunlaşabilir.) ABS nin yetersizlikleri Virajlara çok süratli girilmesinden kaynaklanan savrulma ve sürüklenmelerde normal fren sistemi gibi ABS fren sistemi de etkili olmaz. Çok ıslak yolda (aqua planing) çok süratli gidilirse ABS etkisiz kalabilir. Karşı Görüşler: Bazı durumlarda kilitlenmeyi önleyici sistemler en iyisi değildirler. Karlı veya çakıllı bir yol üzerinde aracı yönetmek zor olsa dahi, kilitlenmiş tekerleklerle daha kısa mesafede durulabilir. Audi gibi bazı otomobillerde böyle durumlarda sistemi devre dışı bırakacak bir anahtar bulunmaktadır. Amerika Birleşik Devletlerinde otoyollar üzerine araştırma yapan bir enstitünün (Highvvay Loss Data Inst.) çalışmalarına göre, tekerleklerin kilitlenmelerin önleyici sistemler kullanımının kazalar sonucu meydana gelen hasarı ve kazaların sıklığını azaltmadığı ortaya çıkmıştır. Bu sisteme sahip olmayan 1991 model araçlar ile sahip olan 1992 modellerin sigorta kayıtlarının karşılaştırılması sonucu, araç başına düşen hasar oranının hemen hemen aynı olduğu gözlenmiştir. Çalışmanın sonucuna göre, sigorta firmalarının sistemi kullanan araçlara uyguladığı indirimler tehlikeye girebilecektir. Yine ABD'de bir araştırma gurubu, Almanya'da kilitlenmeyi önleyici sistemi kullanan ve kullanmayan taksilerin kaza oranlarını inceleyen bir çalışmada benzer sonuçlar elde etmiştir. Bütün bu araştırmalardan çıkartılan sonuç ise, sisteme sahip olan araç sürücülerinin daha fazla riski göze aldıklarıdır. Ancak, bu tür olaylarda, işin içerisine insan faktörünün girdiği ve önemli rol oynadığı acıktır. Sistemin 11

12 kullanımı biraz bilgi ve beceri de gerektirmektedir. Örneğin, fren pedalından ayağı kaldırıp, tekrar basmak sistemin çalışmasını engelleyeceğinden, pedala sıkıca basılması gerekmektedir. ASR ASR, Anti Schlupf Regelung yani Anti Patinaj Sistemi anlamına gelir. ASR, TCS olarak da bilinir. Bu İngilizce deki Traction Control System kelimelerinin baş harflerini temsil eder. Türkçe karşılığı ise Çekiş Kontrol Sistemi dir. Gaza fazla yüklenmelerde araç patinaj yaptığı zaman araba normal hızlanabileceğinden daha yavaş bir şekilde hızlanır. Özellikle çok hızlı bir şekilde kalkmanız gerekirken (mesela bir yoldan karşıya geçeceksiniz, trafik yoğun, bir aralık buldunuz hemen gaza basıp geçmek istiyorsunuz) eğer gaza, panik yapıp da, fazla basarsanız, araç patinaj yapar, ve araç olduğu yerde dururken tekerlekler de boşa döner. ASR ye patinaj önleme sistemi de denmesinin nedeni budur. Çünkü harekete geçme ve hızlanma sırasında döndürülen tekerleklerin patinaj yaparak dönmesini engeller. Bu şekilde ASR, ABS'nin hızın yavaşlaması sırasındaki yapmış olduğu görevi hız artarken yapar. Her iki emniyet sistemi lastik tekerlekler ve zemin (otoyol) yüzeyi arasında en ideal bir tutunma durumunun sürekliliğini sağlarlar. Harekete geçme ve normal hareket durumunda ABS kullanılmaz. Buna rağmen tekerlek algılayıcıları (sensör) sürekli olarak tekerlek devir sayılarını ölçerler ve elektronik sistemde bu ölçümleri karşılaştırırlar. Patinaj önleme sisteminin parçaları 12

13 ABS bölümlerine (yapı elemanlarına) kısmi olarak takılarak kullanılır. Bundan dolayı her iki sistem de araca birlikte monte edilirler. ASR NİN YAPISI ABS' deki temel yapı elemanları ASR için şu ünitelerle tamamlanır: 1-Ek bir hidrolik ünite 2-Daha kapsamlı elektronik ünite 3-Elektronik gaz kumanda sistemi Tekerlek devir sayıları, devir sayısı algılayıcıları (sensör) tarafından algılanırlar ve kumanda kutusuna iletilirler. ABS ve ASR için görev yapan kumanda kutusu bu bilgileri işleme alır. Tekerleklerin döndürülmesi (patinajı) ASR'nin iki ayar devresi tarafından engellenir. Birinci Ayarlama Devresi: Döndürülen tekerleklerden bir tanesi patinaj yapana kadar sürücü çok fazla gaz verirse, bu tekerlek döndürme sürtünmesine ulaşana kadar frenlenir. Bu sırada basınç ayarlama valfi tekerlek fren silindirlerindeki basıncın ayarlanması için ayarlama valfi üzerindeki elektro manyetik ventillerle bağlantı kurar. Patinaj yapan tekerleğin frenlenmesi için basınç ayar valfinden ayarlanmış basınç ilgili manyetik ventiller üzerinden fren silindirlerine iletilir. Patinaj yapan tekerlek çok sert olarak, devir sayısı artmayacak bir şekilde frenlenirse basınç sabit tutulur. Tekerlek devir sayısı optimum sürtünmeye ulaştığında basınç ayarlama valfi ile basınç tekrar düşürülür. Bu ayarlama işlemi bir döndürülen tekerlek için veya her iki tekerlekte aynı anda patinaj yapıyorsa her tekerlek ayrı ayrı frenlenir. 13

14 İkinci Ayarlama Devresi: Bir döndürülen tekerin patinaja başlamasıyla fren moment ayarlayıcısı (kumanda kutusu) devreye giriyorsa ve ikinci döndürülen (tahrikli) tekerlek patinaja başlama noktasında duruyorsa bu anda ikinci ayarlama devresi çalışır. Sistem, tahrikli tekerleklerdeki döndürme momentinin çok yüksek olduğunu algılar. Elektronik gaz kumanda sistemi ile milisaniye süresinde döndürme momenti düşecek şekilde motor devirleri ayarlanır. Döndürme momentinin bu ayarlama işlemi sürücü tam gaz verdiği anda otomatik olarak devreye girer. Patinaj önleme sistemi prensipte öyle yapılmıştır ki bir döndürülen tekerleğin düşük devirlerle patinaj yapması durumunda ilk önce fren moment ayarlama sistemi devreye girer. Araç hızının artmasıyla da döndürme moment ayarlaması en yüksek safhasına ulaşır. Sistem en hızlı bir şekilde çok yüksek bir ön döndürme momenti elde edebilmek için düşen ayarlama işleminin giderilip giderilmediğini kontrol eder. Sürücü ASR'nin görev yapıp yapmadığını fonksiyon göstergesinden izler. Yüksek kar kalınlığında ve gevşek kum üzerinde hareket etmelerde, ASR uygun bir etki göstermeyebilir. Bundan dolayı hareket alanı için özel bir ayarlama programlanmıştır. Bu programı sürücü isteğine göre kullanabilir. Bir "kar zinciri şalterinin" kumandasıyla döndürülen tekerleklerde yüksek oranda bir sürtünmeye izin verilir. Böylece tekerlekler "serbest kürekleme" yapabilirler. Bu ayarlama sistemi düşük hız alanlarında sınırlandırılmıştır. Sistemin avantajları: 1-Harekete geçme ve hızlanma sırasında döndürülen tekerleklerin patinajı engellenir. 2-İdeal ön hareket ve hareket sabitliği için otomatik çalışan sistem. 3-Özellikle tek taraflı kayganlıkta (patinaj anında) harekete geçme yardımı.(diferansiyelin %100 oranında kapalı kilitli olması durumunda) Kullanıldığı yerler: 14

15 Pahalı otomobillerde ve ağır vasıtalarda ABS ile birlikte kullanılır. ESP Sıfır otomobil satın almaya karar verdiniz. Fiyat ve boyutlar kadar güvenlik kriterini de göz önünde bulunduruyorsunuz. ABS, hava yastıkları anlaşılır da bu ESP de neyin nesi? Şimdi bunun için YTL daha fazla vermeye değer mi? Onun yerine bir sunroof çok daha fiyakalı olurdu diye düşünüyorsunuz. Peki bu ikilemi nasıl ortadan kaldıracaksınız? Öyle zamanlar olur ki, siz kendiliğinizden istemeseniz bile, aracınız sizi dinlemez. Hele de virajlı bir yola süratli girmişseniz, hele de yerde kar varsa, yahut önünüze aniden kazlar, tavuklar fırlamış, siz de direksiyonu aniden kırmışsanız Böyle durumlarda otomobilinizde meydana gelen, bazen tehlike boyutlarına ulaşabilecek bu halin adına genel olarak oversteering denir. Önüne geçebilmeniz, yahut bu durumdan zararsız bir şekilde sıyrılmanız ise şansın yanında kuvvetli bir otomobil hakimiyeti gerektirir. Ancak, varsayalım şansınız yaver gitmedi, yahut siz, bu durumun önüne geçecek kadar kendinizi profesyonel hissetmediniz. Ya da oldu ki, aracınız sizden aldığı emirleri yerine getirecek kadar marifetli değil. Ne yaparsınız? İşte, başta Mercedes olmak üzere birçok üretici firma, bu gibi durumları şansa ve ustalığa bırakmamak amacıyla, ESP denilen bir sisteme başvurmayı tercih etti. Açılımını söylersek Electronic Stability Program Türkçesi ise Elektronik Stabilite Programı. Lastiklere müdahale eden ilk elektronik sistem olan ABS kısa sürede geliştirilerek 1981 yılında çekiş kontrol sistemi adındaki ASR yaratıldı. ASR sistemi kalkış anında 15

16 tekerleklerin boşa dönmesini önlüyordu. Ama hala ESP nin elektronik düzeneği kurulamamıştı. Bazı firmalar ESP benzeri çalışan hidrolik ve mekanik sistemler üzerinde çalışmalarını sürdürüyordu. Bunun sonucunda kilitli diferansiyel olarak tabir edilen teknolojiler doğdu. Takvim yaprakları 1994 yılını gösterdiğindeyse tamamen elektronik olarak çalışan ilk stabilite kontrol sistemi ortaya çıktı. İsveç te buzlu bir göl üzerinde tanıtılan Mercedes S600 Coupe işte bu hayati güvenlik ekipmanını taşıyordu. Otomobil dairesel pistte savrulmadan dönerken, sistemi taşımayan aynı otomobil bir türlü izinde ilerleyemiyordu. Prömiyerin bir yıl sonrasındaysa ESP sistemi S600 Coupe modelinde standart olarak sunulmaya başlandı. Ardından Mercedes in tüm modellerinde yer verildi. Bosch, ESP teknolojisini diğer markalara da pazarlayarak sistemin tüm dünyada yayılmasını sağladı. İlk yıllarda 8 kg gibi bir ağırlığa sahip olan ESP nin 2002 yılında tanıtılan sekizinci jenerasyonunda ağırlık 2.3 kg kadar düşürüldü. ESP NASIL ÇALIŞIYOR? ESP şu parçalardan oluşur: 1-Her tekerlekte bir hız algılayısıcı 2-Dönme hızı algılayıcısı; arabanın kendi dikey ekseni etrafındaki dönüşünü ölçer. 16

17 3-Yönelme açısı algılayıcısı; sürücünün yönelme niyetini algılar. 4-Kontrol ünitesi; algılayıcı sinyallerine bakarak, ne zaman ve nasıl araya gireceğini hesaplar. 17

18 5-Hidrolik ünite; frenlerde frenleme basıncını arttırır veya azaltır. İlk dönme manevrası sırasında neler olur? Sürücünün aniden sola kırması gerekir. Yönelme açısı algılayıcısı bunu ESP kontrol ünitesine bildirir. Ama dönme algılayıcısı aracın normalden az döndüğünü belirtir yani araç öndeki engele doğru sürüklenmektedir. Çok kısa bir sürede, ESP arka tekerleği kısa bir süre sertçe frenler. Bu istenilen ters kuvveti yaratır ve araç sürücünün istediği tepkiyi verir. Siz bu duruma reaksiyon gösterdiğinizde ne olur? Engeli aştıktan sonra aracı yolda tutmak için direksiyonu çevirdiğinizde araç aşırı dönmeye meyillenir ve arkası sola doğru savrulmaya başlar. Sağa dönme momenti sürücünün istediğinden fazladır. Bu durumda ESP sol ön tekerleği frenler. Dönme momenti zayıflar. ESP sayesinde, araç, hızlı girilen bir virajda savrulmayıp, çizgide kalır ya da ani engelden kaçma hareketlerinde yine kolayca çizgisine kavuşur. 18

19 ABS CEP TELEFONUNDAN ETKİLENİR Mİ? Frenlerle ilgili Avrupa Birliği'nin direktifinde konu ile ilgili açık bir şekilde şunlar yazılmaktadır: "Anti-Blokaj Sistemi'nin çalışması manyetik ya da elektrik alanlardan olumsuz etkilenmemelidir" (71/320/EC,EK 10 madde 4.6) Bu konuda üretim aşamasında sorumluluk öncelikle araç üreticisine aittir.ticari taşıtlar için fren sistemi ve ABS üreten firmalar da ürünlerini bu alanlardan etkilenmeyecek şekilde geliştirmektedirler.ticari araç üreticileri araçlarındaki ABS'leri bu şartlarda denemelidirler. Peki, araçlar ve ABS bu şartlara hazırken ve dünyada cep telefonunun ABS üzerine olumsuz etkileri henüz kanıtlanmamışken, Türkiye'de ABS'li otobüslerde cep telefonun kullanımı neden yasaklanmak istenmektedir? Aslında yasaklanması gereken ABS'li otobüslerde cep telefonunun kullanılması değil, uzman olmayan ve yetkisiz kişilerin aracın fren ve ABS'leri ile ilgili tamir yapmalarıdır. Yanlış tamir veya bakım sonucu ABS kazaya yol açabilir. Örneğin tekerleklerinden birisine bakım sırasında yanlış ABS çemberi takılmış bir araç kaza yapabilir. Bu konuda daha sayısız örnek verebiliriz. ABS' nin Elektronik Kumanda Ünitesi (ECU), normal şartlarda tüm arızaları uyarır ve 19

20 hafızasına alır. Ancak bu tip yanlış müdahaleleri her zaman algılayamadığı için sürücüyü uyarmayabilir. ABS-Cep Telefonu İlişkisi ABS yakın sayılabilecek bir zamanda (mekanik teknoloji için) geliştirildi. Aktif güvenlik önlemleri arayışı içinde hep önemli bir nokta üzerinde duruluyordu. Tehlike anında yapılan ani frenajlarda araca yön veren tekerlekler kilitlenir ve araca yön veremezsiniz. ABS bu anda devreye girer ve araca yön verebilmenizi sağlar. Bu zaten bahsettiğimiz bir yönü ABS'nin. Ancak genellikle bilinmeyen bir yönü daha var. Statik sürtünme kuvveti, dinamik sürtünme kuvvetinden daha yüksektir". Bu kuralın ABS ile ilgisi : Size normalde tekerlekler dönerken kuvvet dinamikmiş gibi gelebilir. Şimdi bir kutuyu yerde sürüklemeye başlayacağınızı düşünün. İlk başlarken mi zorlanırsınız yoksa başladıktan sonra mı? Tabi ki ilki çünkü başlangıçtan sonra kuvvet dinamik sürtünme halini almıştır. Şimdi lastiğin dönel hareketini düşünün. Hareket ediyor ama dikkat ettiğinizde aslında lastik yüzeyi ile yol yüzeyi arasında bir dinamik sürtünme hareketi yok. Anlık duruyor gibi sürekli. Tekerlek kilitlendiğinde ise lastik yol yüzeyi üstünde tıpkı az önceki kutu örneği gibi dinamik olarak kaymaya başlıyor. İşte ABS bu yönü ile de fren mesafesini (frene bastığınızda durabildiğiniz mesafe) kısaltmış oluyor. Frenleme sırasında dalgalanmalar olduğunu bunu da kare dalga grafiği gibi düşünebildiğimizi söylemiştik. İşte ABS devreye girdiğinde duyduğunuz sesler bunlardır. ABS statik sürtünmeyi işte burada iyi kullanır. Çünkü atalet momentinden (eylemsizlik) dolayı daha büyük bir basınç uygulandığı halde lastik kilitlenecek zamanı bulamadan ABS uyguladığı basıncı normalin altına çeker. Böylece lastik kilitlenmediği halde daha yüksek bir enerji ısıya çevrilmiş olur. ABS nin bu anlattığımız sistemi maalesef her zaman böyle yürümez. Birçok insan ABS nin "beyni" etkileniyor tabiri ile Cep telefonlarının Kontrol ünitesi ile interferans oluşturduğunu zanneder. Maalesef konu bu değildir. Bu kontrol üniteleri manyetik alanlardan çok iyi korunmuştur, tabii abartı olmadıkları şartıyla. ABS sisteminde cep telefonu manyetik alanı etkisinde kalan en önemli parça manyetik hız sensörüdür. 20

21 Normalde bir manyetik parçanın diğerinden etkilenebilmesi için rezonans halinde olması gereklidir (yada en azından yansımaları ile). Cep telefonları bilindiği üzere 900 MHz ve 1800 Mhz dir. Ancak tekerlek hızlarını ölçen manyetik atımların frekansı bu seviyede değildir. Ancak walkmen dinlerken ya da televizyon seyrederken telefonunuz çaldığında duyduğunuz cızırtıları anımsayın. Biz duyabildiğimize göre bu parazitlerin frekansı 22 KHz'den daha aşağıda olmalı. Demek ki bir diğer ayrıntımız daha var. GSM teknolojisinde taşıma frekansı baz alınarak (900 yada 1800 MHz) bilgiler paketler halinde gönderilir. İşte bu paket halindeki bilgiler bir zarf (envelope) oluşturarak düşük frekans paraziti oluştururlar. Duyduğumuz ve sistemleri etkileyen parazit işte budur. Bu parazit zaten çok düşük manyetik alanla çalışan hız sensörlerine de etkir ve ABS ECU o tekerlekten gelen hız bilgisini yanlış algılar. Tam parazit etkiliyken de frene basıldığında dengesiz bilgilerden dolayı kararsız bir frenaj yapar ve sonuçlar pek tahmin edilemezdir. Tekerler sürekli kilitlenmiş gibi gözüküp sürekli baskı altında kalarak balataları yakabilir ya da yürüyormuş gibi diğer tekerleklerle doğru çalışamaz ve araca hatalı yön vererek takla atmasına bile yol açabilir. Dikkat ettiyseniz problem frenajda ortaya çıkıyor. Diğer zamanlarda o kadarda etkili değil diye düşünebilirsiniz ancak bu düşünceniz yanış olur.etkili ancak ABS nedeniyle değil ASR nedeniyle. ASR, ABSden farklı olarak sürekli devrededir. ABS ise sadece frenajda devreye girer. ECU (Artık ECU lar hem ABSyi hem ASRyi içeriyorlar) bir tekerleğin diğerlerinden çok daha farklı bir hızda döndüğünü görürse o tekerlek diskine tıpkı ABS gibi baskı yaparak kararlı bir biçimde hareket etmesine çalışır. Bunu yaparken ASR kontrol ünitesi genellikle Motor kontrol ünitesine bilgi göndererek Torkunu düşürmesini ister.bu genellikle lüks arabalardaki kalkış seslerini açıklar. İşte cep telefonu kullandığınızda en tehlikeli şey budur. Bir hız sensörü (yada duruma göre birkaçı) aşırı etkilenir ve kontrol ünitesine hatalı bilgi gönderir. Araç gayet normal yol aldığı halde kontrol ünitesi o etkilenen tekerleği durduk yere kontrol altına almaya çalışır ve sürekli disklere baskı uygular. Buda balataların ve diskin haddinden fazla ısınmasına ve sonuçta sürtünme katsayısının büyük bir bölümünü kaybetmesine yol açar ve artık frenler güvensizdir. Bu senaryo her zaman böyle olmaz ancak sistemlerin bu şekilde etkilendiği de bir gerçektir. Üreticiler artık bu sistemlerin etkilenmemesi için sensörler ve sensörlerin üzerinde bulunduğu yataklar üzerinde çalışmaktadır. Buraya kadar bahsettiğimiz kısım ABS fren sistemi cep telefonundan etkileniyor görüşünü savunuyordu. Bir başka görüş ise bunun tam tersi. 21

22 İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Elektronik Fakültesi Elektronik Haberleşme Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Melih Pazarcı bu konuyu şöyle ifade ediyor: Cep telefonuyla görüşme yapan yolcu ön koltukta dahi olsa etkileme ihtimali çok büyük değil. Cep telefonunun ABS fren sistemini etkilemesi nedeniyle kaza yapılması ihtimali yüzde 1 in altında. Diğer kaza nedenlerinden, örneğin hatalı sollamayla kaza yapma ihtimalinden daha az. Trafik sorunlarının içinde sıralamaya bile girmez. İlk çıkan ABS li araçlarda cep telefonu yaygın olmadığı için böyle bir ihtimal düşünülmemişti. Yine de etkilenme olasılığı az, ama yeni çıkanlarda hiç yok. Belediye otobüslerinin çoğundaki cep telefonu kullanılmaması şeklindeki uyarılar da diğer yolcuların rahatsız olmaması için. 22

23 KAYNAKLAR CEP TELEFONLARININ ARAÇ ELEKTRONİK VE FREN SİSTEMLERİ ÜZERİNE ETKİSİ KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ Dönem Projesi Bölüm : Bilgisayar Mühendisliği Danışman : Doç. Dr. Adnan KAVAK Mayıs 2006 FREN SİSTEMİ (Prof. Dr. Duran ALTIPARMAK)