TAŞIT GÜVENLİK SİSTEMLERİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ 2 DÖNEM PROJESİ Yard.Doç.Dr. Mustafa Ertunç TAT Hazırlayanlar: 151820003028 Barış HEZARFEN 151820013059 Yavuz Burak YILMAZ 151820013065 Emre TUĞYANOĞLU 151820033034 Ahmet Akın ERYİĞİT

ABS Antilock Brake System

ABS FREN SİSTEMİ Fren sisteminde kilitlenme olayı aslında tekerleklerden bir veya birkaçının tam frenlemesi yani dönmemesi demektir. Ancak bu kilitlenme esnasında taşıt hareketine devam ettiğinden taşıtta kayma ve savrulma gibi hareket düzensizliklerine sebep olur. İdeal frenleme taşıtın yavaşlama ivmesiyle orantılı bir tekerlek devri azalması ve taşıtla tekerleklerin aynı anda durması ile gerçekleşir.

Klasik fren sistemlerinde, yol-lastik arası sürtünme değişimi algılanmaz ve taşıtın en yoğun kullanım şartlarına göre belirlenmiş fren basıncı dağılımı sürekli olarak uygulanır. Dolayısıyla taşıt ideal yol-lastik şartlarından uzaklaştığında ön tekerleklerin, arka tekerleklerin ya da herhangi bir tekerleğin önce kilitlenmesi her zaman söz konusu olabilmektedir.

Yol-lastik arası sürtünme katsayısının değişmesi ya da aracın farklı tekerleklerindeki sürtünme miktarlarındaki değişme sonucu ortaya çıkan kilitlenme olayı ancak yol-lastik arası sürtünmenin bilinmesi ve buna göre fren basıncının uygulanması ile mümkün olabilir. ABS (Antilock Brake System) klasik sistemlerdeki sabit frenleme basıncı sonucu ortaya çıkan, tekerleklerin kilitlenmesi ve aracın kayması, savrulması gibi dezavantajları ortadan kaldırarak, her tekerleğe farklı ve kademeli basınç uygulamak suretiyle kilitlemeyi önlemek ve frenleme emniyeti sağlamak üzere kullanılan bir elektronik kontrollü fren sistemidir.

FARKLI YOL VE HAVA ŞARTLARINDA

ABS’yi OLUŞTURAN PARÇALAR

1. Teker Hız Algılayıcıları: Tekerlerin üzerinde bulunan ve tekerlerin dönüş hızını algılayan parçalardır. 2. ABS Hidroliği: Fren pompasından gelen hidrolik borular bu parçaya bağlıdır. Fren pedalına sürücünün ne kadar kuvvetle bastığını da ölçmeye yararlar. Aynı zamanda bu parçanın içindeki valfler her bir tekere giden fren basıncı miktarını ayrı ayrı kontrol edebilir 3. Elektronik kontrol ünitesi (ECU): ABS hidroliğinin bir parçasıdır. Teker hızlarını, fren basınçlarını analiz ederek ABS’yi devreye sokar ve çıkarır.

ABS FREN SİSTEMİ ÇEŞİTLERİ Klasik fren sistemlerinde genellikle ön ve arka fren hatları birbirinden ayrıdır. ABS'li taşıtlarda ise frenleme kapasitesine göre üç veya dört yollu sistemler kullanılır. Üç yollu sistemde ön iki tekerleğe ayrı, arka tekerleklere ise ortak yani tek fren basınç hattı kullanılırken dört yollu sistemlerde her bir tekerleğe ayrı bir basınç hattı kullanılmaktadır.

ABS NASIL ÇALIŞIR? Sürücü dört-tekerlek ABS 'li bir taşıtın fren pedalına sertçe bastığında, sistem otomatik olarak fren basıncını dört tekerlekte düzenleyerek, tekerlek kilitlenmesini önlemek üzere her tekerleğin fren basıncını bağımsız olarak ayarlar. ABS, frenleri saniyede 18 defa kadar pompalayarak, sürücülere belirli ölçüde yönlendirme yeteneği kazandırmaktadır.

ABS fren durumunda her bir tekerleğin devir sayısındaki değişikliği bir kontrol ünitesi aracılığı ile denetleyen bir sistemdir. Dönüş sayısının ani düşmesi (örneğin kaygan zeminde fren yapma durumunda) ve tekerleğin kilitlenmesi durumunda kontrol ünitesi otomatik olarak fren basıncını düşürür. Tekerlek tekrar hızlanınca fren basıncını tekrar yükselterek tekerlek frenlenir. Bu aşama saniyede birçok kez gerçekleşir. 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 hâkimiyet yüksek, fren mesafesi oldukça kısadır.

ABS FREN SİSTEMİ HAKKINDA BİLİNMESİ GEREKENLER ABS gelişmiş bir fren sistemidir. Ancak frenleme esnasındaki tüm dinamik etkileri ve sürücü reaksiyonlarını tam olarak karşılamayabilir. Dolayısıyla ABS'li taşıt kullanımında bir takım hususları dikkate almak gereklidir. ABS fren sistemi taşıtı en kısa, güvenli mesafe ve sürede durdurmak üzere programlanır. Fakat bu optimizasyonda yol-lastik arası sürtünme katsayısı önemli bir etkendir. Bu nedenle ABS olmayan taşıtlarla ABS'li taşıtlar arasında fren mesafesi karşılaştırılması yapmak yanlış olur.

ABS'li taşıtta fren pedalına ilk andan itibaren tam güçle basılmalı ve fren sisteminin tekerleklere kes-bırak şeklinde bir basınç uygulaması sonucu titreşim oluştuğunda dahi ayak pedaldan çekilmemelidir. Sistem sürtünme katsayısının çok düşük olduğu ıslak, buzlu yollarda fren durma mesafesini optimize etse bile bu mesafe normal şartlara göre uzayacağından taşıtın o andaki hava ve yol şartlarına göre kullanılması gereklidir. Günümüzde ABS fren sistemleri bu tür olumsuzlukları ve özellikle sürücü panik reaksiyonlarını ortadan kaldıracak EBD, ESP ve EVA gibi diğer sistemlerle entegre hale getirilmektedir.

TCS Traction Control System

Şimdi TCS’yi oluşturan parçaları yakından inceleyelim. TCS NE DEMEKTİR? “Traction Control System” kelimelerinin baş harflerini (TCS) temsil eder. Türkçe karşılığı ise “Çekiş Kontrol Sistemi” dir. Otomobil firmalarına göre adı TCS veya ASR olarak farklılık gösterse de işlevi aynıdır: ASR ifadesi ise Almanca “Anti Schlupf Regelung” kelimelerinin baş harflerini temsil eder. Bu da Türkçe’ye “Anti Patinaj Sistemi” olarak çevrilebilir. Bazı otomobil firmalarına göre adı farklılık gösteren “Patinaj Kontrol Sistemi” prensip olarak aynı şekilde çalışırlar. Şimdi TCS’yi oluşturan parçaları yakından inceleyelim. Şekilde TCS ve ABS parçalarının yerleri gösterilmektedir.

TCS‘Yİ OLUŞTURAN PARÇALAR Öncelikle şunu belirtmekte fayda var: TCS olan bir araçta ABS var demektir. Bunun birinci sebebi TCS sistemi ABS’nin kullanmış olduğu teker hız algılayıcılarını kullanır. İkinci sebebi ise TCS’nin çalışmak için ABS’ye ihtiyaç duymasıdır. TCS’nin ABS’nin kullandığı teker hız algılayıcılarını kullanır. TCS bunlar sayesinde çekişin olduğu araç tekerlerinin hangisinin patinaja girdiğini anlayabilir. Bu algılama işleminden sonra ilgili tekerin hızını düşürmek suretiyle patinajı önler. TCS bütün bunları yapmak için aşağıdaki parçalardan faydalanır:

1-Teker hız algılayıcıları: Tekerlerin üzerinde bulunan ve tekerlerin dönüş hızını algılayan parçalardır. Bunlar sayesinde TCS çekişin olduğu tekerlerdeki hızı algılayarak, hangi tekerin patinaja girdiğini belirler.

2-ABS hidroliği: Bu parçanın içindeki valfler her bir tekere giden fren basıncı miktarını ayrı ayrı kontrol edebilir.TCS patinaja giren tekerin hızını düşürmek için ABS hidroliğini kullanır ve ilgili tekere fren uygular.

3-Elektronik kontrol ünitesi (ECU): TCS’nin kritik durumlarda ne yapması gerektiğine burada karar verilir. TCS aşağıdaki parçaları kullanarak motor gücünü kontrol edebilir ve teker hızını azaltır: - Yakıt kısma valfi - Ateşleme tertibatı - Yakıt enjektörü - Gaz pedal sensörü

NASIL ÇALIŞIYOR? TCS’nin çalışma prensibi nasıldır? TCS’nin devreye girmesi için çekişin olduğu tekerlerden birinin patinaja başlaması lazımdır. TCS bunu teker hız algılayıcıları sayesinde anlar. Bu durumda TCS devreye girerek aşağıdaki durumlardan birini uygulayarak patinaj yapan tekerin hızını azaltır. Durum 1: TCS, ABS hidroliğini devreye sokarak patinaj yapan tekere fren uygular. Teker patinaj önleninceye kadar frenlenir. Durum 2: TCS, yakıt kısma valfi, yakıt enjektörü ve ateşleme tertibatına müdahale ederek motor gücünü düşürür ve patinaj yapan tekerlerin hızını azaltır. Durum 3: TCS durum 1 ve 2 ‘yi aynı anda kullanarak gerekli işlemi yerine getirir. Gördüğünüz gibi TCS sistemi ABS ile koordineli olarak çalışmaktadır. Bu ikisinin ortak çalışması ESP (Elektronik Stabilite Programı) sistemlerinin geliştirilmesini sağlamıştır.

TCS VARSA NE OLUYOR? Aşağıdaki animasyon size bir arabada TCS yoksa ve varsa, araba nasıl davranıyor onu gösterecektir.

ESP Electronic Stability Program

“Electronic Stability Program” kelimelerinin baş harflerinden oluşan bir kısaltmadır ESP. Türkçe’ye “Elektronik Stabilite Programı” olarak çevirebiliriz. ESP’yi aslında tek başına bir sistem gibi düşünmemek lazımdır. ABS (Kilitlenmeyi önleyen fren sistemi) ve TCS (veya ASR) (Patinaj önleme sistemi) ikisi birlikte ESP sistemine destek verirler. Yani ABS ve TCS olmadan bir araçta ESP’nin varlığından söz edilemez.

HANGİ KISIMLARDAN OLUŞUR?

1-ABS Hidroliği ve Fren Basıncı Algılayıcısı: Ani fren durumlarında araç tekerlerine uygulanan fren basıncını algılayan ve tekerlerin kilitlenmesini önleyen parçalardır. Tekerlerin kilitlenmesi aracın hakimiyetinin kaybedilmesi demektir.

2-Teker Hız Algılayıcıları: Aracın tüm tekerlerinde bulunan ve hepsinin hızını ayrı ayrı ölçebilen algılayıcılardır. 3-Direksiyon Açısı Algılayıcısı: Direksiyonda bulunan ve sürücünü gitmek istediği yönün ESP tarafından anlaşılmasını sağlayan algılayıcıdır.

4-Yanal Hız Algılayıcısı: Aracın doğrultusundan ne kadar saptığını ve yanal hızlarının ne olduğunu ESP’ye bildiren algılayıcıdır. 5-ESP Elektronik Kontrol Ünitesi: Bütün algılayıcılardan gelen bilgileri çok kısa sürede değerlendirip, kritik durumlarda ESP sistemini devreye sokar.

NASIL ÇALIŞIYOR? ESP’nin nasıl çalıştığını anlamak için ilk olarak şunu bilmekte fayda var galiba. Sürücünün araçtan istedikleri ve aracın davranışı devamlı ESP tarafından analiz edilir. Bunlar arasında bir dengesizlik varsa ESP devreye girer. Yani ESP arka planda devamlı faal durumdadır. Sadece kritik durumlarda devreye girer. ESP’nin devreye girdiği iki durumu anlatarak olayı açıklığa kavuşturalım.

ESP YOKSA NELER OLUYOR? VARSA NELER OLUYOR?

Ani bir manevrada arabanın burnu düz doğrultuda kayarsa (Understeer): Hızla giderken önünüze ani bir engel çıkarsa veya keskin bir viraja girerseniz, arabanın burnu düz bir doğrultuda kaymaya başlayacaktır. Direksiyonu çevirdiğiniz yöne araba gitmeyecektir. Bu durumda teker hız algılayıcıları ön tekerlerin kontrolden çıktığını algılar. ESP algılayıcılar sayesinde sürücünün gitmek istediği yön ile aracın gittiği yön arasında farklılık olduğunu algılar. Sürücü sola gitmek istiyorsa sol arka tekere, sağa gitmek istiyorsa sağ arka tekere ESP fren uygular. Bu sayede aracın burnu gitmek istenen yöne doğru düzelir. Ani bir manevra esnasında arabanın arkası savrulursa (Oversteer): Arabanızın arkası sağa veya sola savrulma eğilimi gösterdiği zaman yanal hız algılayıcısı aracın rotasından saptığını anlar. Teker hız algılayıcıları arka tekerin kaymaya başladığını, fren basıncı algılayıcısı da ön ve arka tekerler arasında bir dengesizlik olduğunu algılar. Bütün bu bilgileri değerlendiren ESP kontrol ünitesi, araç sola savruluyorsa sol ön tekere, sağa savruluyorsa sağ ön tekere fren uygular. Bu fren uygulama motor gücünü kesme (TCS sayesinde) şeklinde de olabilir. Bu sayede arabanın arkasının savrulması önlenir.

Önden kayma durumunda, siz direksiyonu çevirmenize rağmen Yanal Hız Algılayıcısı bir dönme hareketi hissedemeyeceği için, arabanın kafadan kaydığını, yani ön tekerleklerin tutuşunu kaybettiğini ESP sistemi algılar. Bütün bu bilgilerden sonra ESP sisteminin şekildeki örnekte nasıl işlediğini açıklayabiliriz. 1)ABS Kontrol Ünitesi 2)Tekerlek Hızı Algılayıcısı 3)Direksiyon Açısı Algılayıcısı 4)Yanal Hız Algılayıcısı 5)Motor Kontrol Ünitesi 6)Otomatik Gaz Subapı/Enjeksiyon Pompası 7)Fren Basıncı Algılayıcısı

ABC Active Body Control

ABC’Lİ - ABC’SİZ ARAÇ

GENEL GÖRÜNÜM

MOTOR İÇ YAPISI İLE GÖRÜNÜM

SÜSPANSİYON VE ABS YAPISI

SÜSPANSİYON SİSTEMİ

SUSPANSİYON KESİDİ

ABC ELEMANLARI

GENEL ÇALIŞMA PRENSİBİ

ÇALIŞMA PRENSİBİ

SAĞA YATMA DURUMU

SOLA YATMA DURUMU

SÜSPANSİYON YÜKSEKLİKLERİ

KONTROL DİAGRAMI ECU Selonoid valf 1. T İvme sensörü 2. T İvme sensörü Sıcaklık sensörü Ön basınç sensörü Arka basınç sensörü Yağ soğutma sistemi Yağ pompası Araç ivme sensörü

AR-GE KONUMUZ ABS VE ABS’NİN DEĞİŞTİRİLMİŞ KISIMLARI

ARAÇLARDA KASİSE VEYA ÇUKURA GİRDİĞİ ZAMAN TEKERLEKLERDEKİ YÜK DAĞILIMLARI FARKLILIK GÖSTERİR

ABS SİSTEMİNDE TEKERLEK HIZ SENSÖRLERİNE GÖRE TEKERLEKLERE FREN KUVVETİ UYGULANIR ANCAK KASİSLİ YOLLARDA TEKERLEK TEPKİLERİ FARLI OLDUĞI İÇİN MAX TUTUNMA FARKLIDIR. BUNA BAĞLI OLARAK EĞER ABC DEKİ SÜSPANSİYONLARIN İVME ÖLÇERDEN ALDIĞI VERİLERİDE KULLANARAK ABS HİDROLİK BASINCINI DEĞİŞTİREREK DAHA UYGUN BİR DURMA SÜRSİ VE TEKERLEK REASİYONU SAĞLANA BİLİR.

ARAŞTIRMADA İZLENECEK YOL

HERBİR TEKERLEĞİN TEPKİLERİ İVMEDEN DOLAYI KAYNAKLANAN TEPKİ KUVVETLERİ ZIPLAMADAN KAYNAKLANAN ÇARPMADAN KAYNAKLANAN TEPKİ KUVVETLERİ HERTEKER İÇİN AYRI AYRI YAPILMALI HIZLAR TEKERLEK TEPKİSİ ZIPLATMA ETKİSİ ÇARPMA ETKİSİ TOPLAM TEPKİ 20 30 40 50 60

SENSÖRLERDEN GELEN VERİLER MUHTEMEL DURUMLAR İÇİN HESALANAN TEPKİLER İÇİN SENSÖR REAKSİYONLARI BELİRLENİR GRAFİK OLARK BULUNAN TEPKİLER SENSÖR VERİLERİ İLE UYUM SAĞLAMSI İÇİN BİLİNEN DEĞERLERLE KAŞILAŞTIRILARAK KALİBRE EDİLİR.

ABS , ABC SİSTEMLERİNİN YENİ KONTROL SİSTEMİ YENİ KONTROL SİSTEMİ OLUŞTURULUR NERELERE NASIL BAĞLANMASI GEREKTİĞİ EK OLARAK KULLANILACAK EKİPMANLAR DEVRE ŞEMALARI GÜÇ SİSTEMLERİ BELİRLENİR

İŞLEMCİ KARAR VERME SİSTEMİ BELİRLENİR ELDEKİ VERİLER İNCELEREK HANGİ DURUMDA ÇALIŞIP HANGİSİNDE ÇALIŞMAMASI GEREKTİĞİ MATIK VEYA VERİ İŞLEME SİSTEMİNE GÖRE İŞLEM CİYE KAYDEDİLİR DENEMELER YAPILARAK DOĞRULUĞU TEST EDİLİR.

TEŞEKKÜR EDERİZ...