MAK 490 VE OTM 310 Mekatronik Taşıt Güvenlik Sistemleri S Ü L E Y M A N D E M İ R E L Ü N İ V E R S İ T E S İ M Ü H E N D İ S L İ K F A K Ü L T E S İ M A K İ N A M Ü H E N D İ S L İ Ğ İ B Ö L Ü M Ü V E O T O M O T İ V M Ü H E N D İ S L İ Ğ İ P R O G R A M I I. öğretim II. öğretim A şubesi B şubesi ÖĞRENCİ ADI NO İMZA TARİH 02.04.2017 SORU/PUAN 1/25 2/25 3/25 4/25 5/25 TOPLAM/100 ALINAN PUAN SINAV SÜRESİ 60 dk Başarılar Dilerim. Yrd. Doç. Dr. Dinçer BURAN Not: Sorulardan sadece dört tanesi cevaplandırılacaktır. SORULAR S.1 Aktif ve Pasif Güvenlik ne demektir? Aktif ve Pasif Güvenlik ile ilgili binek otomobillerde uygulanan sistemlerin isimlerini yazınız. S.2 ASR sisteminin amacını ve bileşenlerini yazarak, sistemin çalışmasını kayma-sürtünme katsayısı grafiği yardımıyla izah ediniz. S.3 BAS sisteminin taşıtlarda kullanılma amacını ve bileşenlerini yazarak, Hidrolik Fren Yardımı sisteminin çalışmasını kısaca izah ediniz. S.4 ABS fren sisteminin bileşenlerini şematik bir şekil üzerinde göstererek, basınç oluşturma, basınç tutma, basınç düşürme ve basınç yükseltme aşamalarının nasıl gerçekleştiğini tekerlek hızlanması ve fren basıncının zamana bağlı değişim grafiği yardımıyla izah ediniz. S.5 Dinamik haldeki bir taşıta etki eden kuvvetlerin neler olduğunu yazarak, tahrik kuvveti ile ilgili olarak aşağıda verilen Şekil 1 ve Şekil 2 deki grafikleri kısaca yorumlayınız. Şekil 1 Şekil 2 CEVAPLAR
C.1- AKTİF GÜVENLİK Aktif güvenlik, sürücünün kazadan kaçınması için, taşıtın kumanda ve frenleme yetenekleriyle, bilgilendirme sistemleri ve ergonomik olarak yerleştirilmiş kumandalarını kapsar. Kaza ihtimalinin azaltılması ya da araçların kaza oluşumuna daha az yol açacak biçimde yapılandırılması, araca daha çok aktif güvenlik elemanlarının ilavesiyle mümkündür. Aktif güvenlik elemanları, herhangi bir kaza ihtimali öncesinde, kazadan korunmak için devreye giren veya devrede olan güvenlik elemanlarıdır. PASİF GÜVENLİK Pasif güvenlik, bir kaza ile karşılaşılması ve kazadan kaçınmanın mümkün olmadığı durumlarda, kazanın olumsuz sonuçlarını olabildiğince azaltmak amacıyla yapılan bütün yapısal ve tasarım özelliklerini kapsamaktadır. Aktif Güvenlik Sistemleri Gelişmiş Adaptif Ön Far Sistemi ABS (Anti Blokaj Fren Sistemi) Elektronik Fren Gücü Dağılımı Trafik İşareti Tanıma Kör Nokta Algılama Fren Yardımı Çarpışma Kaçınma ve Otomatik Acil Frenleme Çarpışma Uyarı Uykulu Sürücü Tespit Sistemi Lastik Basıncı İzleme ve Uyarı Elektronik Denge Kontrolü Tahminli Frenleme yardımı Akıllı Hız Adaptasyonu Kavşak Kontrol Şerit değiştirme Yardımcısı Şerit Takip Yardımcısı Şeritten ayrılma uyarı Düşük Sürtünme Algılama Gece görüş Aktif Gövde Kontrolu Çekiş Kontrol Sistemi Pasif Güvenlik Sistemleri Hava Yastığı Acil çağrı servisi Olay Veri Kaydedici Ön çarpışma (ön koruma) koruma Devrilme Algılama Ön Gerilmeli Emniyet Kemeri Omurga Koruyucu Koltuk Ön Koltuk Aktif Baş Destekleri Taşıt Gövde Tasarımı Yaya Koruma Hava Yastığı C.2- ASR sistemi, frenler ve motor yönetim sistemini birlikte kontrol ederek, tahrik tekerleğinin çekiş yeteneği kaybolduğunda bu durumu algılayarak tekerlek hareketini yavaşlatmakta ve kaymalarını önleyerek, sürücüye yanal ve uzunlamasına dinamik kontrol yeteneği sağlamak amacıyla kullanılır. Anti patinaj sistemi ani hızlanmalarda özellikle kaygan yol yüzeylerinde tekerleklerin kaymasını önleyici bir sistemdir. ASR, ABS fren sisteminin tam tersi bir uygulama ile çalışmaktadır. ABS tekerlek sensörlerinden yararlanan sistem,gelen sinyalleri kontrol modülüne iletmekte ve herhangi bir çekiş kaybı/patinaj durumunda gereken tekerleğin frenlerini aralıklarla devreye sokarak tekrar yolu kavramasını sağlamaktadır. Fren basıncını ABS ünitesinin içinde bulunan geri dönüş pompası vasıtasıyla sağlar. Patinajı önlemek için ABS/TC frenleri kontrol ünitesi saniyede 10 defa devreye sokabilmekte, aynı sorunun devam etmesi halinde ise yakıt enjektörlerinin çalışmalarını bir süre engelleyerek ve ateşlemeyi rötara alarak motorun gücünü azaltmaktadır. Uygulanan bu yöntemler aracın yeniden hızlanabilmesine yardımcı olmaktadır. TC sistemi, ıslaklık, kar veya buzdan dolayı kaygan hale gelen yolda tekerleklerin kontrol dışı patinaj yapmasını önler.
ASR nin teorisi temelde ABS ile aynıdır. Her iki sistemin de ana parametresi yol-lastik sürtünme katsayısıdır ve her ikisi de yol ile lastik arasındaki doğrusal kuvveti sürtünmenin izin verdiği seviyede tutarak lastiğin yol üzerinde kaymasını önlerler. Frenleme esnasında bu kuvvet ileri yönde oluşmakta ve bu esnadaki bir kayma hadisesi kızaklama olarak adlandırılmakta idi. Patinaj ise tam tersine, gaza basıldığında tekerlek yüzeyinde oluşan geri yöndeki kuvvetin, yol ile lastik arasındaki sürtünme eşiğini aşmasıyla oluşan kayma durumudur. Frenleme ile arasındaki tek fark, yola etki eden kuvvetin yönüdür ve aynı prensipler geçerlidir. Kayma-sürtünme katsayısı grafiğine göre, patinajın hem doğrusal, hem de yanal sürtünmeyi azalttığı görülür. Bunun da araca yaptığı etki, kızaklamanın yaptığı etkiyle tamamen aynıdır. Çalışma Prensibi ASR sisteminde, mevcut ABS altyapısından yararlanmaktadır. Tekerlekler üzerindeki hız algılayıcılarından elde edilen bilgi mikroişlemciye aktarılmaktadır. Ancak kaymanın tespiti burada daha kolaydır; çünkü kayma (patinaj) ancak güç aktarımının uygulandığı (diferansiyelin bağlı olduğu) dingile bağlı tekerleklerde mümkündür. Dolayısıyla bu tekerlerle diğerleri arasındaki fark normal olarak patinaj oranını verecektir. Sürekli olarak denetlenen bu hız farkı belirli bir oranı aştığında mikroişlemci ilgili tekerleğe ait ABS donanımını harekete geçirerek momenti düşürür. Patinaj sona erdiğinde ABS devre dışı kalır ve bu işlem de saniyede on-onbeş kez tekrarlanır. Frenin devreye sokulması hızlı ve pratik bir çözüm olsa bile, patinajın süreklilik gösterdiği durumlarda motor gücünün de azaltılması gerekir. Bunun için ABS/ASR denetleyicisi, CAN veriyolu üzerinden Motor Kumanda Birimine patinaj bilgisi gönderir. Bu bilgiyi alan Motor Kumanda Birimi, motor gücünü azaltmak için farklı tedbirler alabilir : Yakıt karışımını daha geç ateşlemek (retarder) Yakıt püskürtme sistemli (EFI) araçlarda enjektöre giden sinyalleri değişimli olarak kesmek Ateşleme sinyallerini değişimli olarak kesmek Gaz kelebeğine kumanda etmek C.3- BAS Sistemi: Amacı Yapılan kaza analiz araştırmalarında, çoğu sürücünün bir panik anında hızla tepki vererek frene bastığı, ancak çoğunun -özellikle deneyimsiz olanların- tereddüt geçirerek pedala yeterli kuvveti uygulayamadığı ortaya çıkmıştır. Bu durumda ise tekerleklere azami fren gücü uygulanamamakta ve ABS devreye girmemektedir. Çünkü gerek standart ve gerekse takviyeli (servo) fren donanımlarında tekerleklere uygulanan basınç, sürücünün fren pedalına yaptığı basınçla doğru orantılıdır. İşte buradan hareketle BAS, sürücünün fren pedalına ani olarak bastığını algıladığı andan itibaren tekerleklere azami fren basıncını uygulamaktadır. Tabii bu durumda mevcut ABS donanımı devreye girerek lastiklerin kızaklamasını önlemekte, böylece hem direksiyon hakimiyetinin devamını sağlamakta, hem de aracın en az süre ve mesafede durmasını temin etmektedir. Bileşenleri Mikroişlemci, Fren pedalı algılayıcısı, Hidrolik basınç sensörü, ABS sensörleri, ABS aktivatörleri Çalışma Prensibi Fren ana silindiri üzerine monte edilen fren pedalı algılayıcısı, pedalın konum bilgisini BAS mikroişlemcisine gönderir. Mikroişlemci, pedal konumunu sürekli izler ve sürücünün normalde fren pedalına basma hızını kaydeder. Eğer sürücü pedala -çok kısa süreli bile olsa- normalden daha ani basarsa, sistemdeki hidrolik basıncının artış hızına bağlı olarak, mikroişlemci sürücünün panik durumu ile karşılaştığına karar verir. Bu kararda, araç hızı bilgisinden de faydalanılır. Araç hızı bilgisi, tekerlekler üzerine monte edilmiş ABS sensörleri tarafından CAN veriyolu ile iletilir. Panik frene karar verilmesi durumunda, hidrolik pompası çıkışındaki solenoid valf harekete geçirilerek pompanın tüm basıncı sisteme uygulanır ve sistem basıncı ABS eşik basınç değerine ulaştırılır. Sürücünün pedalı bırakması durumunda ise bu valf derhal kapatılarak fren desteği devreden çıkarılır.
C.4- Basınç Oluşturma Aşaması Basınç oluşturma aşamasında, geleneksel fren sistemi aktifdir ve ABS aktif değildir. Oluşturan fren basıncı merkez silindirden tekerlek silindirlerine ve kaliperlerine aktarılır. ABS işlemez halde olduğu sürece selonoid supaplar ve hidrolik modülatör çalışmaz. Bir veya birden fazla tekerlek kilitlenmeye yaklaşana kadar araç yavaşlar. Basınç Tutma Aşaması Aracın bir veya birkaç tekerleği kilitlenmeye başladığında tekerlek hız sensöründen gelen bilgiye göre ABS kontrol ünitesi ABS nin ilk devresi olan basınç tutma aşamasını başlatır. Basınç tutma aşamasında kontrol ünitesi 2,5 A lik bir akımı selonoid valfe gönderir böylece selonoid supap alabileceği yolun yarısı mesafesinde hareket eder. Bu hareket her bir tekerleğe giden hatlardaki basıncı korur ve merkez silindirden tekerlek silindirine giden hidrolik hat kapanmış olur. Tekerlek hızı tekerleğin kilitlenmeye yaklaştığını gösterir şekilde referans hızdan daha hızlıdır. Basınç Düşürme Aşaması Tekerlek sensörü, normalin üzerinde hız azalması dolayısıyla sinyal vermeye devam ederse, muhtemel bir kilitlenmeyi önlemek için kontrol ünitesi selonoid supapa gönderdiği akımı 5 A çıkarır. Buna bağlı olarak da selonoid supap gidebileceği bütün mesafeyi kateder. Daha önce devrede belirli bir basınçta bulunan hidrolik akışkan supap açılır açılmaz basınç sönümleyiciye kaçacaktır. Aynı anda fazla akışkan giriş supabı üzerinden geri dönüş supabına gider. Boşaltılan hidrolik merkez silindir çıkışına verilir. Bunun sonucu olarak da devredeki basınç azalarak tekerleğin yeniden hızlanması sağlanır ve tekerlek yeniden yolu kavrayarak hızını artırır. Bu işlem fren pedalında titreme olarak algılanır. Basıncın Yükseltme Aşaması Kaliperlerdeki fren hidroliği basıncının düşmesi disklerde ve kampanalardaki fren basıncının düşmesine sebep olacağından ayak fren pedalında olmasına rağmen tekerlekler dönmeye başlar. Tekerlekler kilitlenmeye devam ediyorsa ABS bütün çalışma aşamalarını tekrar eder bu da yaklaşık olarak saniyede en fazla on veya onbeş defadır. Selonoid supaplar en elverişli,yani en kısa durma mesafesini sağlamak için fren hidrolik basıncını ayarlamaya devam ederler. Selonoid supapın çalışan pistonu iki uç konum olan basınç oluşturma ve basınç düşürme konumları arasındaki basınç tutma pozisyonuna geri dönerler. Selonoid supapın çalışan pistonu yeniden durma konumuna geçer dolayısıyla kaliperi merkez silindire bağlayarak fren hidrolik basıncını artırır. Yalnız ABS hiçbir zaman hidrolik basıncı,fren hidrolik sistem basıncının üzerine ÇIKARMAZ. C.5- Taşıta etkiyen kuvvetler. Tahrik Kuvveti. Frenleme Kuvveti. Yuvarlanma Direnç Kuvveti. Aerodinamik Direnç Kuvveti. Yokuş Direnci. İvme Direnci. Yanal Kuvvet