با افزايش تصادفات گسترده كه ناشي از بي احتياطي راننده و عدم دقت او در كنترل خودرو مي باشد و همچنين گسترش علم مكاترونيك در صنعت خودرو، نقش راننده در حركت مستقيم در خودروهاي امروزي تغيير كرده و بجاي راننده، يك سيستم خبره كه از چند واحد مكاترونيكي تشكيل شده است وظيفه كنترل خودرو را به عهده خواهد داشت. مكاترونيك از از در هم ادغام كردن دو كلمه مكانيك و الكترونيك تشكيل يافته است كه تركيبي از علوم مكانيك، الكترونيك و كنترل مي باشد. در سيستم هايي كه در زمينه مهندسي مكانيك و الكترونيك استفاده مي شوند شاهد افزايش كاربرد الكترونيك و پردازش اطلاعات در مكانيك هستيم. نتيجه يك سيستم مكاترونيكي تلفيق اجزا تشكيل دهنده سيستم يا سخت افزار و اطلاعات حركتي آن يا نرم افزار مي باشد. در سيستم هاي مكاترونيكي از تعدادي حسگر استفاده مي شود كه اطلاعات ضروري و حركتي اجزا اصلي سيستم را به اطلاع يك واحد كنترل مركزي مي رساند و آن واحد با كنترل عملگرهايي كه نقش بازوهاي اجرايي سيستم را دارا مي باشند سيستم را كنترل مي كند. ارتقا سيستم هاي مكاترونيكي بستگي به دريافت اطلاعات تازه در زمينه ساختمان مكانيكي اوليه، حسگرها، عملگرهاي اجرايي، پردازش اتوماتيك اطلاعات و سيستم هاي كنترل كننده مي باشد. از سيستم هاي مكاترونيك به طور گسترده اي در خودرو استفاده مي گردد. از جمله سيستم هاي مكاترونيكي خودرو كه در سيستم هاي ايمني خودرو استفاده مي شود مي توان به سيستم كنترل سرعت قابل تطبيق با خودرو (acc)، سيستم كنترل پايداري (esp)، و سيستم ترمز اضطراري اشاره كرد.
با استفاده از سيستم كنترل سرعت راننده مي تواند بوسيله اهرم هاي كنار غربيلك فرمان سرعت خودرو را در يك سرعت ثابت تنظيم كند و هنگاميكه به نزديكي خودروي جلويي رسيد به صورت اتوماتيك سرعت كاهش داده مي شود و پس از عبور خودرو مذكور سرعت خودرو به سرعت تنظيم شده باز مي گردد.
اين سيستم داراي ارتباط چند واحد كنترل مهم خودرو از جمله واحد كنترل الكترونيكي acc، واحد كنترل الكترونيكي موتور، واحد كنترل الكترونيكي جعبه دنده اتوماتيك و واحد كنترل ترمز بوسيله شبكه مالتي پلكس مي باشد.
سيستم acc داراي يك رادار در جلو خودرو مي باشد كه پس از دريافت اطلاعات مبني بر نزديكي به مانع با ارسال سيگنال مربوطه واحد كنترل الكترونيكي را مطلع مي كند و اين واحد نيز به صورت ديجيتالي و بوسيله شبكه مالتي پلكس با ارسال ارقام معني دار 0 و 1 به واحدهاي كنترل موتور، جعبه دنده اتوماتيك و ترمز آنها را مطلع كرده و واحد هاي فوق بوسيله عملگرهاي مربوطه سرعت خودرو را كاهش مي دهند. واحد كنترل موتور با كم كردن زاويه دريچه گاز و پاشش انژكتور دور موتور راكاهش مي دهد، واحد كنترل جعبه دنده اتوماتيك با حركت شيربرقي هاي تعويض دنده جعبه اتوماتيك دنده هاي معكوس را براي خودرو انجام مي دهد و واحد كنترل ترمز با كم كردن سرعت چرخ ها سرعت خودرو را كم مي كند و با روشن كردن چراغ ترمز عقب توسط واحد كنترل راننده خودروي عقب را از انجام عمليات ترمز مطلع مي كند با عبور مانع از جلوي خودرو سرعت دوباره توسط واحد هاي كنترل نام برده شده به حالت اوليه بر مي گردد. با بررسي سيستم كنترل سرعت مشاهده گرديد كه اين وسيله در كمك به راننده در كنترل خودكار و كم كردن تصادف نقش تاثيرگزاري خواهد داشت.
پايداري خودرو در شرايط سخت حركتي از جمله هنگام حركت در پيچ يا سطوح لغزنده يكي از مهمترين اركان براي حفظ سلامت راننده مي باشد. بسياري از رانندگان دركي از مفاهيم رانندگي نداشته و در شرايط فوق با توجه به چسبندگي كم خودرو به سطح جاده نمي توانند خودرو را كنترل كنند. درهنگام حركت خودرو در پيچ هاي تيز، خودرو ممكن است دچار كم دورزني يا بيش دورزني گردد. در حالت اول خودرو از مسير خود خارج شده و به سمت بيرون پيچ مي رود و در حالت دوم به سمت داخل پيچ حركت مي كند. در اين حالت سيستم كنترل الكتريكي esp وظيفه اقدامات اصلاحي را به عهده خواهد داشت. در حالت اول با ترمز كردن چرخ جلو سمت بيرون پيچ و در حالت دوم با ترمز كردن چرخ عقب داخل پيچ باعث افزايش پايداري خودرو مي گردد. در سيستم esp حسگر سرعت خودرو، حسگر زاويه غربيلك فرمان، حسگر فشار ترمز و سوييچ چراغ ترمز اطلاعات را به سيستم كنترل الكترونيكي ارسال مي كنند و اين سيتم نيز با كاهش سرعت خودرو و فعال سازي سيستم ترمز، چرخ مورد نظر را ترمز مي كند. اين سيستم تلفيقي از مكاترونيك و سيستم هيدروليك مي باشد. واحد هيدروليك داراي شير هاي برقي، پمپ هيدروليك مي باشد كه از واحد كنترل الكتريكي esp فرمان مي گيرند. واحد كنترل الكترونيكي esp واحد ترمز ضد قفل را در هنگام ترمزگيري كنترل مي كند. در هنگام فعال سازي سيستم، چراغ مربوطه در صفحه كيلومتر شمار روشن شده و راننده را از فعال سازي سيستم مطلع مي گرداند.
سيستم هاي esp در كنترل خودرو در هنگام كم دورزني نيز استفاده مي گردد. بدين ترتيب كه واحدكنترل الكتريكي خودرو با مقايسه مسير واقعي و مسير دلخواه زاويه انحراف را تشخيص داده و با كاهش سرعت خودرو يا با ترمز گيري دو يا چهار چرخ در فشارهاي مختلف به حفظ پايداري خودرو كمك مي كند.
تحقيقات نشان داده است كه در هنگام ترمزگيري اضطراري بسياري از رانندگان به سرعت پدال ترمز را فشار مي دهند ولي اعمال حداكثر نيرو توسط آنان بيش از حد طول مي كشد اين تاخير باعث افزايش مسافت توقف خودرو مي شود زيرا از حداكثر ظرفيت سيستم ترمز استفاده نشده است و بايستي علاوه بر رسيدن سريع به حداكثر ظرفيت ترمزگيري تا زمان توقف كامل خودرو حداكثر ظرفيت حفظ شود. سيستم ترمز اضطراري توسط واحد كنترل الكتريكي ترمز قفل نشو كنترل مي گردد. حسگر حركت پدال ترمز و يك ميكروسوييچ اطلاعات اعمال فشار ترمز ناگهاني را به اطلاع واحد كنترل الكتريكي ارسال مي كنند و آن واحد با حركت شيربرقي روي بوستر ترمز فشار وارده به بوستر را افزايش مي دهند بنحوي كه اعمال فشار بر روغن ترمز سريعتر صورت مي پذيرد و خودرو سريعتر از حركت مي ايستد.
سه سيستم فوق نقش بسزايي در ايمني سرنشينان و همچنين عابرين پياده داشته و با توجه به دقت و سرعت عمل آنها، لزوم استفاده از سيستمهاي مكاترونيكي را در خودرو نشان مي دهد. در اين مقاله سعي شده است علاوه بر تشريح كامل اين سيستمها توانايي مكاترونيك در كنترل قسمتهاي مختلف خودرو نشان تحليل گردد.

مشخصات نویسنده مقاله :بهرام بحري ، عباس معلمي اوره
گروه مكانيك خودرو دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهرضا