نظام التحكم في الجر

يُعد نظام التحكم في الجر ( TCS ) عادةً (ولكن ليس بالضرورة) وظيفة ثانوية لنظام التحكم الإلكتروني بالثبات (ESC) في المركبات التجارية ، وهو مصمم لمنع فقدان الجر (أي دوران العجلات ) لعجلات الطريق. يتم تفعيل نظام التحكم في الجر عندما لا تتناسب مدخلات دواسة الوقود وقوة المحرك وعزم الدوران مع ظروف سطح الطريق.

يتضمن التدخل واحداً أو أكثر مما يلي:

• قوة الكبح المطبقة على عجلة واحدة أو أكثر
• تقليل أو كبح تسلسل الشرارة في أسطوانة واحدة أو أكثر
• تقليل إمداد الوقود إلى أسطوانة واحدة أو أكثر
• إغلاق الخانق، إذا كانت السيارة مزودة بخانق إلكتروني
• في المركبات المزودة بشاحن توربيني ، يتم تشغيل صمام التحكم في التعزيز لتقليل التعزيز وبالتالي قوة المحرك.

عادةً، تشترك أنظمة التحكم في الجر في مشغل الفرامل الكهروهيدروليكي (الذي لا يستخدم الأسطوانة الرئيسية التقليدية والمؤازر) ومستشعرات سرعة العجلات مع نظام منع انغلاق المكابح (ABS) .

تكمن الفكرة الأساسية وراء الحاجة إلى نظام التحكم في الجر في أن فقدان التماسك على الطريق قد يؤثر سلبًا على التحكم في التوجيه وثبات المركبات. وينتج هذا عن اختلاف قوة الجر بين عجلات القيادة. وقد يحدث هذا الاختلاف في الانزلاق نتيجةً لانعطاف المركبة أو لاختلاف ظروف الطريق بالنسبة للعجلات المختلفة. عند انعطاف السيارة، تدور عجلاتها الخارجية والداخلية بسرعات مختلفة؛ ويتم التحكم في ذلك عادةً باستخدام ترس تفاضلي . ومن التحسينات الإضافية للترس التفاضلي استخدام ترس تفاضلي نشط قادر على تغيير مقدار الطاقة المُوَصَّلة إلى العجلات الخارجية والداخلية حسب الحاجة. على سبيل المثال، إذا تم استشعار انزلاق خارجي أثناء الانعطاف، فقد يُوَصِّل الترس التفاضلي النشط مزيدًا من الطاقة إلى العجلة الخارجية لتقليل الانحراف ( وهو في الأساس مدى انحراف العجلات الأمامية والخلفية للسيارة عن خط واحد). ويتم التحكم في الترس التفاضلي النشط بدوره بواسطة مجموعة من أجهزة الاستشعار الكهروميكانيكية التي تعمل بالتنسيق مع وحدة التحكم في الجر.

يُمكن إيجاد سلف أنظمة التحكم الإلكتروني الحديثة في الجر في سيارات الدفع الخلفي ذات عزم الدوران العالي والقوة العالية، وذلك على شكل ترس تفاضلي محدود الانزلاق . الترس التفاضلي محدود الانزلاق هو نظام ميكانيكي بحت ينقل كمية صغيرة نسبيًا من الطاقة إلى العجلة غير المنزلقة، مع السماح في الوقت نفسه بحدوث دوران جزئي للعجلة.

في عام 1971، قدمت بويك نظام ماكس تراك ، الذي استخدم نظام كمبيوتر مبكرًا للكشف عن دوران العجلات الخلفية وتعديل قوة المحرك لتلك العجلات لتوفير أقصى قدر من التماسك. ^{[ 1 ]} كان هذا النظام حصريًا لسيارات بويك في ذلك الوقت، وكان خيارًا متاحًا في جميع الطرازات كاملة الحجم، بما في ذلك ريفيرا ، وإيستيت واجن ، وإلكترا 225 ، وسنتوريون ، ولي سابر .

قدمت كاديلاك نظام مراقبة الجر (TMS) في عام 1979 في سيارة إلدورادو المعاد تصميمها.

عندما يكتشف كمبيوتر التحكم في الجر (المدمج غالبًا في وحدة تحكم أخرى، مثل وحدة ABS) دوران عجلة أو أكثر من العجلات الدافعة بسرعة أكبر بكثير من غيرها، فإنه يُفعّل وحدة التحكم الإلكترونية لنظام ABS لتطبيق قوة الكبح على العجلات التي تدور بجر أقل. يؤدي كبح العجلات المنزلقة إلى نقل الطاقة إلى محاور العجلات ذات الجر بفضل الحركة الميكانيكية داخل الترس التفاضلي. غالبًا ما تحتوي مركبات الدفع الرباعي (AWD) على نظام اقتران يتم التحكم فيه إلكترونيًا في علبة النقل أو المحور التفاضلي ، ويكون هذا النظام مُفعّلاً (في نظام الدفع الرباعي النشط جزئيًا)، أو مُحكم الإغلاق (في نظام الدفع الرباعي الدائم الذي يدفع جميع العجلات بقوة ثابتة) لتزويد العجلات غير المنزلقة بعزم الدوران.

يحدث هذا غالبًا بالتزامن مع قيام كمبيوتر مجموعة نقل الحركة بتقليل عزم دوران المحرك المتاح عن طريق الحد الإلكتروني من ضغط دواسة الوقود و/أو كمية الوقود المُحقونة، وتأخير شرارة الإشعال، وإيقاف تشغيل أسطوانات المحرك تمامًا، بالإضافة إلى عدد من الطرق الأخرى، وذلك بحسب نوع المركبة ومدى استخدام التقنيات للتحكم في المحرك وناقل الحركة. في بعض الحالات، يكون نظام التحكم في الجر غير مرغوب فيه، كما هو الحال عند محاولة إخراج مركبة عالقة في الثلج أو الوحل. فالسماح لعجلة واحدة بالدوران قد يدفع المركبة للأمام بما يكفي لإخراجها، بينما لن يُحقق تطبيق قدر محدود من الطاقة على كلا العجلتين نفس النتيجة. تحتوي العديد من المركبات على مفتاح إيقاف تشغيل نظام التحكم في الجر لمثل هذه الظروف.

بشكل عام، تتشابه المكونات الرئيسية لنظام التحكم في الجر ونظام منع انغلاق المكابح (ABS). وفي العديد من المركبات، يُوفر نظام التحكم في الجر كخيار إضافي لنظام منع انغلاق المكابح.

• تم تجهيز كل عجلة بمستشعر يستشعر التغيرات في سرعتها نتيجة فقدان التماسك.
• يتم تمرير السرعة المستشعرة من العجلات الفردية إلى وحدة التحكم الإلكترونية (ECU).
• تقوم وحدة التحكم الإلكترونية بمعالجة المعلومات الواردة من العجلات وتبدأ عملية الكبح للعجلات المتأثرة عبر كابل متصل بصمام التحكم التلقائي في الجر (ATC).

في جميع المركبات، يتم تشغيل نظام التحكم في الجر تلقائيًا عندما تكتشف المستشعرات فقدان الجر في أي من العجلات.

• في سيارات الطرق العادية: لطالما كان نظام التحكم في الجر ميزة أمان أساسية في السيارات الفاخرة عالية الأداء، والتي تتطلب استجابة دقيقة لدواسة الوقود لمنع انزلاق العجلات الدافعة عند التسارع، خاصة في الظروف الرطبة أو الجليدية أو الثلجية. في السنوات الأخيرة، أصبحت أنظمة التحكم في الجر متاحة على نطاق واسع في السيارات العادية، والشاحنات الصغيرة، والشاحنات الخفيفة، وفي بعض سيارات الهاتشباك الصغيرة.
• في سيارات السباق : يُستخدم نظام التحكم في الجر لتحسين الأداء، مما يسمح بأقصى قدر من الجر أثناء التسارع دون دوران العجلات. وعند التسارع للخروج من المنعطف، يحافظ على الإطارات عند نسبة الانزلاق المثلى .
• في الشاحنات الثقيلة : يتوفر نظام التحكم في الجر أيضًا. هنا، يحتاج نظام الفرامل الهوائية إلى بعض الصمامات الإضافية ومنطق التحكم لتحقيق نظام التحكم في الجر (أو ما يسمى أحيانًا بنظام التحكم النشط في الجر). ^{[ 2 ]}
• في الدراجات النارية : كان نظام التحكم في الجر متاحًا لأول مرة في دراجات BMW K1 في عام 1988. وقدمت هوندا نظام التحكم في الجر كخيار إضافي، إلى جانب نظام ABS، في دراجتها ST1100 بدءًا من عام 1992 تقريبًا. وبحلول عام 2009، أصبح نظام التحكم في الجر خيارًا متاحًا في العديد من الطرازات التي قدمتها BMW و Ducati ، وطراز عام 2010 من Kawasaki Concours 14 (1400GTR) ودراجة Honda CBR 650R في عام 2019، وخط دراجات Triumph "Modern Classic".
• في المركبات المخصصة للطرق الوعرة : يُستخدم نظام التحكم في الجر بدلاً من الترس التفاضلي الميكانيكي محدود الانزلاق أو القفل ، أو بالإضافة إليه . وغالبًا ما يُطبّق هذا النظام مع ترس تفاضلي إلكتروني محدود الانزلاق ، بالإضافة إلى أنظمة تحكم إلكترونية أخرى في المحرك وناقل الحركة. يتم إبطاء العجلة الدوارة بتطبيق قصير للفرامل، مما يُحوّل عزم دوران أكبر إلى العجلة غير الدوارة؛ وهذا هو النظام الذي اعتمدته رينج روفر عام 1993، على سبيل المثال. يتميز نظام التحكم في الجر والفرامل المانع للانغلاق (ABS) بعدة مزايا مقارنةً بالتروس التفاضلية محدودة الانزلاق والقفل، مثل سهولة التحكم في توجيه المركبة، مما يسمح بتفعيل النظام باستمرار. كما أنه يُقلل الضغط على مكونات مجموعة نقل الحركة ونظام الدفع، ويزيد من المتانة نظرًا لوجود عدد أقل من الأجزاء المتحركة المعرضة للتلف. ^{[ 3 ]}

عند برمجة أنظمة التحكم في الجر أو معايرتها للاستخدام على الطرق الوعرة، مثل نظام التحكم الإلكتروني في الجر رباعي العجلات من فورد (ETC) المدمج مع نظام AdvanceTrac ، ونظام الترس التفاضلي الأوتوماتيكي للفرامل رباعي العجلات من بورش (ABD)، يمكنها توجيه 100% من عزم الدوران إلى عجلة واحدة أو أكثر، عبر استراتيجية فرملة قوية أو "قفل الفرامل"، مما يسمح لسيارات مثل إكسبيديشن وكايين بمواصلة الحركة، حتى مع رفع عجلتين (واحدة أمامية وأخرى خلفية) عن الأرض تمامًا. ^{[ 4 ] [ 3 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

لا يقتصر استخدام نظام التحكم في الجر على تحسين التسارع في الظروف الزلقة، بل يُساعد السائق أيضًا على الانعطاف بأمان أكبر. فإذا تم الضغط بقوة على دواسة الوقود أثناء الانعطاف، ستفقد العجلات الدافعة تماسكها وتنزلق جانبيًا. يُعرف هذا بانزلاق العجلات الأمامية في المركبات ذات الدفع الأمامي، وانزلاق العجلات الخلفية في المركبات ذات الدفع الخلفي. يُمكن لنظام التحكم في الجر التخفيف من حدة انزلاق العجلات الأمامية أو الخلفية، بل وربما تصحيحه، عن طريق الحد من الطاقة المُوَجَّهة إلى العجلة أو العجلات التي تتعرض لانزلاق زائد. مع ذلك، لا يُمكنه زيادة حدود التماسك الاحتكاكي المُتاح، ويُستخدم فقط لتقليل تأثير خطأ السائق أو تعويض عدم قدرته على الاستجابة بسرعة كافية لانزلاق العجلات.

يذكر مصنعو السيارات في كتيبات المركبات أن أنظمة التحكم في الجر لا ينبغي أن تشجع على القيادة الخطرة أو تشجع على القيادة في ظروف خارجة عن سيطرة السائق.

• سلامة السيارة

• التحكم في الجر في سباقات الفورمولا 1