كونترول تراك

نظام الدفع الرباعي ControlTrac هو الاسم التجاري لنظام دفع رباعي أوتوماتيكي دائم قابل للتحديد، تقدمه شركة فورد موتور . صُمم هذا النظام وطُوّر في شركة بورغ وارنر ضمن قسم أنظمة نقل العزم (TorqTransfer Systems) في منتصف ثمانينيات القرن الماضي. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} تُطلق بورغ وارنر على النظام اسم "العزم عند الطلب" (TOD). كان ControlTrac أول نظام أوتوماتيكي يستخدم التحكم البرمجي دون ترس تفاضلي مركزي كوكبي أو مخروطي . ^{[ 1 ]} بدلاً من الترس التفاضلي المركزي الكوكبي أو المخروطي، يستخدم النظام ترس تفاضلي مركزي متعدد الأقراص ذكي قابل للقفل . ^{[ 4 ]}

ظهر نظام التحكم ControlTrac لأول مرة في 12 يناير 1995، في طراز عام 1995 من الجيل الثاني لسيارة فورد إكسبلورر الرياضية متعددة الاستخدامات متوسطة الحجم . ^{[ 1 ]} وتم طرح نسخة شديدة التحمل من نظام ControlTrac في عام 1996 لطراز عام 1997 في الجيل الأول من سيارة فورد إكسبيديشن الرياضية متعددة الاستخدامات كاملة الحجم. ^{[ 2 ]}

* لا يحتوي على وضعية "الأربعة المنخفضة" مع تروس تخفيض السرعة للطرق الوعرة ذات المدى المنخفض.

استبدلت سيارة فورد إكسبلورر من الجيل الخامس لعام 2011 (U502) نظام الدفع الرباعي الأوتوماتيكي ControlTrac بنظام الدفع الرباعي الذكي الأوتوماتيكي ونظام إدارة التضاريس. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

ظهرت فكرة نظام الدفع الرباعي المُتحكم به إلكترونيًا في شركة بورغ وارنر عام ١٩٨٥. ^{[ ١ ]} اعتمد التصميم الأصلي لشركة بورغ وارنر على استخدام كلٍ من مجموعة قابض كهرومغناطيسي متعدد الأقراص (يُسمى أيضًا متعدد الألواح) يتم التحكم فيه بواسطة برنامج ، بالإضافة إلى ترس تفاضلي مركزي كوكبي أو مخروطي. كان النموذج الأولي للنظام بدائيًا، وكان مُتحكم مجموعة القابض الأصلي عبارة عن مُقاومة متغيرة . ^{[ ١ ]}

يُستخدم الترس التفاضلي المركزي المُسنّن للسماح لعمودي الدفع الأمامي والخلفي بالدوران بسرعات دوران مختلفة، وذلك لتجنب أي "تقييد في نظام نقل الحركة" أو "تراكم عزم الدوران" أثناء استخدام النظام على الطرق المعبدة . ويُستخدم القابض الذكي متعدد الأقراص لنقل عزم الدوران تدريجيًا بين عمودي الدفع الأمامي والخلفي عند الحاجة، كما يقوم بقفل المحور الأمامي لتوفير توزيع عزم دوران ثابت بنسبة 50:50 بين المحورين الأمامي والخلفي. ^{[ 1 ]}

في غضون عام، أصبح جهاز التحكم أكبر حجمًا وأكثر تعقيدًا. استهلكت نسخة إلكترونية تجريبية مزودة بمضخمات استشعار ووحدات تحكم كبيرة الجزء الخلفي بالكامل من سيارة ستيشن واجن. كانت بيانات الإدخال تأتي من مستشعرات التردد المتغير المثبتة على عمود الدفع الأمامي، وعمود الدفع الخلفي، ودواسة الوقود، والفرامل، ونظام التوجيه. وكان الهدف هو التحكم في تشغيل القابض عن طريق التحكم في التيار. ^{[ 1 ]}

مع ذلك، ومع استمرار عملية التطوير، اكتشف مهندسو شركة بورغ وارنر أنه باستخدام برمجة ذكية ، يمكنهم التحكم في القابض الكهرومغناطيسي متعدد الأقراص المتغير إلى درجة تسمح لعمودي الدفع الأمامي والخلفي بالدوران بسرعات دوران مختلفة تلقائيًا، دون الحاجة إلى ترس تفاضلي مركزي كوكبي أو مخروطي. في الوضع التلقائي، سمحت خوارزميات البرنامج الجديدة لأقراص الاحتكاك والقابض في مجموعة القابض متعدد الأقراص بالانزلاق حسب الحاجة، محاكاةً للترس التفاضلي المركزي الكوكبي أو المخروطي، مما جعل الترس التفاضلي المسنن غير ضروري. وهكذا، تم التخلي عن الترس التفاضلي المسنن، وبالتالي لم يُدرج في النسخة النهائية من نظام الدفع الرباعي. ^{[ 1 ]}

تساءلنا: لماذا نحتاج إلى ترس تفاضلي؟ كل هذا الحديد، كل هذا الوزن، كل هذه التكلفة. وهنا، رأينا أنه بإمكاننا التحكم في مجموعة القوابض بدقة متناهية بدونه.

اكتسب فريق التصميم ثقةً كبيرةً في فكرتهم عام ١٩٨٩، عندما حققوا إنجازًا هامًا في نظام التحكم الخاص بقابض الأقراص المتعددة. وقد ساهم تطوير نظام التحكم ذي الحلقة المغلقة في تحسين سلاسة تشغيله. ^{[ ١ ]} وبفضل هذا النظام، أصبح قابض الأقراص المتعددة يُجري تعديلاتٍ أدق، ولكن بوتيرةٍ أسرع. ^{[ ١ ]} كان المعالج الدقيق يُراجع البيانات الواردة من الحساسات كل ٢٠ مللي ثانية، ويُحدد ما إذا كان المحور الأمامي بحاجةٍ إلى مزيدٍ من عزم الدوران. وباستخدام هذه التقنية، كان حاسوب الوحدة يراقب انزلاق عجلة القيادة. فإذا استشعر فرقًا ضئيلًا في سرعة الدوران بين المحورين الأمامي والخلفي، ولو بمقدار نصف دورة في الدقيقة، فإنه يُرسل إشارة طاقة إلى قابض الأقراص المتعددة. فيقوم القابض بالتعشيق، مُحوّلًا عزم الدوران إلى المحور الأمامي بزياداتٍ قدرها ١٠٪، حتى يُخفف من انزلاق عجلة القيادة. ونتيجةً لذلك، أصبح النظام قادرًا على التحكم في سرعة عجلة القيادة المُتسارعة في غضون ثلث دورةٍ فقط. ^{[ ١ ]}

في المراحل الأولى من التطوير، استخدمت شركة بورغ وارنر مادة قابض من البرونز المتلبد ، والتي أظهرت حالة تشغيل تُعرف باسم "الانزلاق الاحتكاكي". وقد دفع هذا الانزلاق المهندسين إلى استبدالها بمادة ورقية مثبتة فوق المعدن . وقد وفر الورق معامل احتكاك أفضل، مما حل مشكلة الانزلاق. ويُنسب الفضل في هذا الحل إلى قسم مكونات ناقل الحركة الأوتوماتيكي في شركة بورغ وارنر. ^{[ 1 ]}

مع ذلك، أثبتت الحرارة أنها مشكلة مستمرة. فتراكم الحرارة المفرط كان يؤدي إلى احتراق مادة القابض الجديدة. ولحل هذه المشكلة، درس المهندسون قدرة عزم دوران القابض. وتبين أن تراكم الحرارة المفرط كان ناتجًا عن عدم كفاية قدرة عزم دوران القابض. فقام المهندسون بزيادة قدرة النظام وجهزوا أسطولًا من المركبات التجريبية، التي انطلقوا بها إلى صحراء أنزا-بوريغو في جنوب كاليفورنيا . وأجروا ما مجموعه 11 رحلة، عرّضوا خلالها النماذج الأولية للحرارة والقيادة في الجبال والرمال العميقة، مع الاعتماد على القوابض الذكية متعددة الأقراص لتوفير عزم دوران شبه مستمر. في البداية، تسببت الظروف البيئية في احتراق القوابض بسرعة. ولكن مع اكتساب المهندسين المزيد من الخبرة، تحسنت القوابض. وفي النهاية، تمكن المهندسون من تحسين مجموعات القوابض لدرجة أنه يمكن تدمير المركبات التجريبية تقريبًا من الاستخدام الشاق على الطرق الوعرة، مع بقاء مجموعات القوابض بحالة جيدة. ^{[ 1 ]}

يحتوي نظام ControlTrac على أوضاع قيادة مختلفة، بالإضافة إلى سلوك تشغيلي مختلف لكل وضع قيادة، وذلك بحسب نوع المركبة المستخدمة فيها. على سبيل المثال، استخدمت فورد إكسبيديشن ميزة القفل التلقائي الجديدة في الوضع التلقائي. لم يكن الوضع التلقائي مع القفل التلقائي متوفرًا في فورد إكسبلورر في ذلك الوقت. ^{[ 2 ]}

يمكن دمج نظام الدفع الرباعي الأوتوماتيكي ControlTrac مع نظام التحكم الإلكتروني بالثبات AdvanceTrac ، الذي يتضمن نظام التحكم الإلكتروني بالجر للعجلات الأربع . يُعدّ دمج هذين النظامين ابتكارًا، إذ يسمح للمركبة المجهزة بهما بمواصلة الحركة للأمام حتى مع وجود جر على عجلة واحدة فقط. ^{[ 7 ]} يستخدم نظام التحكم الإلكتروني بالجر للعجلات الأربع في AdvanceTrac نظام منع انغلاق المكابح (ABS) رباعي القنوات والمستشعرات للعجلات الأربع ، وهو مُبرمج بمنطق إضافي لمنع الانزلاق لمحاكاة قفل التروس التفاضلية عبر " قفل المكابح " بقوة على تروس المحور الأمامي أو الخلفي . من خلال قفل نظام ABS للتروس التفاضلية الأمامية والخلفية، يمكن توجيه ما يصل إلى 100% من عزم الدوران إلى أي عجلة قيادة، مما يسمح للمركبة بمواصلة الحركة حتى مع رفع عجلتين من عجلاتها (واحدة أمامية وأخرى خلفية) عن الأرض تمامًا. ^{[ 7 ]}

كان نظام ControlTrac II نظام دفع رباعي من فورد يعتمد على وحدة وصلة لزجة . حلت هذه الوصلة محل الترس التفاضلي المركزي التقليدي المستخدم في أنظمة الدفع الرباعي. يعمل النظام عادةً بنظام الدفع الأمامي، ولكن بالإضافة إلى دوران العجلات الأمامية، يتم تزويد عمود بدوران يصل إلى الوصلة اللزجة في الخلف. في حال انزلاق العجلات الأمامية، تقوم الوصلة اللزجة بتوزيع عزم الدوران تدريجيًا على العجلات الخلفية. علاوة على ذلك، يوفر نظام ControlTrac II قفلًا ميكانيكيًا للدفع الرباعي، مع العلم أنه لا يوفر نطاقًا منخفضًا للتروس.

تم استبدال نظام ControlTrac II بنظام الدفع الرباعي الذكي الأوتوماتيكي، وهو نظام مشابه مع استبدال وصلة اللزوجة بقابض يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر. يعمل نظام الدفع الرباعي الذكي بشكل مشابه لنظام ControlTrac II، حيث يتم تدوير العجلات الأمامية بشكل أساسي، ويتم إرسال عزم الدوران إلى العجلات الخلفية فقط حسب الحاجة. كما يفتقر نظام الدفع الرباعي الذكي إلى القفل الميكانيكي الموجود في نظام ControlTrac II.

• سيارات فورد
• مقال عن نظام التحكم عن بعد (ControlTrac)