نظام بي إم ف إكس درايف الجديد

الميكانيك في خدمة الإلكترونيك

30/09/2003

مع إقتراب موعد وصول موديلها الكروسوفر الترفيهي الرياضي الجديد والمتوسط الكبير الحجم إكس BMW X3، طوّرت بي إم ف نظام الدفع الرباعي المعتمد حتى في موديلها الترفيهي الرياضي الأكبر حجماً إكس X5، بتضمينه التحسين التقني الذي سيطل مع إكس X3 أوائل العام المقبل.

مثل نظام الدفع الرباعي السابق، يحتفظ النظام الجديد الذي تسميه الماركة الألمانية إكس درايف xDrive بتقنية الدفع الرباعي بإستمرار all-wheel drive.

ومثل النظام السابق، تقع بين المحورين الخلفي والأمامي وحدة تحويل تتضمن سلسلة معدنية تربط بين طرفَي محورين ينقل أولهما قسماً من عزم المحرك الى المحور الخلفي، بينما يوجّه الثاني النسبةَ المتبقية من العزم الى المحور الأمامي، مع معشق خاص clutch قابل للإيصاد عند بدء دوران أحد المحورين بسرعة فوق إعتيادية وتشير الى تعرض عجلتَيه للإنزلاق فوق أرضية رطبة مثلاً، أو رملية أو موحلة أو مثلجة، فينتقل عندها فائض العزم الى المحور الثاني الأقل إنزلاقاً.

في المقابل، يبدأ إختلاف إكس درايف الجديد بعدم توزيعه العزم بنسبة ثابتة عموماً بين المؤخر والمقدم، كما كان الأمر في إكس 5 الذي كان يتوزّع عزم محركه في الظروف العادية بنسبة 62 في المئة الى المؤخر و32 في المئة الى المقدم، قبل وصول صيغته الجديدة المحسنة للشتاء المقبل، إذ تتبدل نسبة توزيع إكس درايف للعزم بإستمرار، حسب ظروف القيادة.

لتحقيق ذلك، تخلى إكس درايف عن الرصد الميكانيكي (في معشق التحويل، بين المحورين الأمامي والخلفي) الذي تطلب حتى الآن بداية التباين في سرعة دوران أحد المحورين قبل تحويل فائض العزم الى الاخر، ليستغل النظام الجديد معطيات إلكترونية كثيرة تسمح له بتوقع الإنزلاق قبيل حصوله، وبتحويل فائض العزم في مهلة أسرع من السابق بكثير.

لتمكين الجهاز الجديد من إستغلال المعطيات الإلكترونية وتنفيذها ميكانيكياً، لا بد من إعتماد نظام إلكتروني - ميكانيكي يتلقى تعليماته الإلكترونية من أجهزة الرصد المختلف، ثم يحللها بواسطة معالج وحدة التحكم الإلكترونية، قبل التدخل ميكانيكياً، اي بتعديل نسبة الإحتكاك في المعشق الوسطي المتعدد الأقراص multi-plate clutch كأي نظام تعشيق لزج في الواقع.

وإن تكن هناك فوارق أساسية بعد بدء التدخل، أي عند تعديل نسبة إنتقال العزم بين المقدم والمؤخر، يختلف الأمر أكثر وأكثر في إختصار المهلة الواقعة بين "إدراك" ضرورة التدخل وبين تنفيذه.

فعوضاً عن "إنتظار" بدء الإنزلاق ليبداً التدخل، يستغل النظام الجديد معطيات أجهزة الرصد المركبة أساساً لتشغيل وسائل منع الإنزلاق الكبحي والدفعي وبرنامج التحكم الإلكتروني بالسلوك (لتصويب أي شرود للهيكل بتشغيل المكبح أو المكابح الملائم/ ة مع او من دون تخفيف بخ الوقود)، لتوقع وقوع الإنزلاق حسابياً، وتعديل نمط توزيع العزم في أجزاء قليلة من الثانية الواحدة.

بذلك لا يكتفي النظام الجديد برصد سرعة دوران كل من المحورَين الأمامي والخلفي، بل هو يستغل أيضاً أجزة رصد:

- سرعة كل من العجلات الأربع (بواسطة اجهزة رصد مانع الإنزلاق الكبحي أساساً)،
- سرعة السيارة،
- سرعة دوران المحرك،
- النسبة المعشقة في علبة التروس،
- وضعية المقود،
- ودرجة الشد الجانبي (الإنعراج) للهيكل، أو حتى بدء إنحرافه من المؤخر (مبالغة في الإنعطاف) أو من المقدم (تلكؤ في الإنعطاف)...

... لنقل تلك المعطيات بإستمرار الى المعالج الإلكتروني الذي يقارنها مع البرمجة الإلكترونية المدخلة أساساً في  نظام التحكم بسلوك السيارة.

على ضوء تلك المقارنة المستمرة مئات المرات في الثانية الواحدة، يتدخل إكس درايف فور تخطي المعايير المعتبرة آمنة في البرمجة الإلكترونية، بتعديل نسبة توزيع العزم بين المحورين الأمامي والخلفي، من خلال وحدة التعشيق الإلكترونية- الميكانيكية بين المحورين (بدلاً من التعشيق الميكانيكي البحت في نظام إكس 5 السابق)، في حين يتولى نظام التحكم الديناميكي بالسلوك دي إس سي DSC, Dynamic Stability Control، مهمة تشغيل أي من المكابح لتحويل فائض العزم بين الجانبين الأيمن والأيسر.

بذلك يتناوب، أو يتكامل حتى في بعض الظروف، نظامان إثنان لضبط تجانس سرعة دوران العجلات، طولاً (بين المقدم والمؤخر) وعرضاً (بين الجانبين الأيسر والأيمن في كل من المحورين):

- بين المقدم والمؤخر، يتولى نظام التعشيق الإلكتروني- الميكانيكي (المعشق والسلسلة المعدنية الرابطة بين المحورين) مهمة معالجة تباين السرعة بين المحورين الأمامي والخلفي، بتعديل نسبة العزم الواصلة الى كل منهما، أو حتى فصل العزم كلياً عن أي منهما حتى هبوط سرعة دوران عجلتيه الى معدلات قريبة من سرعة دوران عجلتَي المحور الآخر.

-  بين الجانبين الأيمن والأيسر، يتكفل نظام التحكم الديناميكي بالسلوك دي إس سي DSC بمهمة تلحيس مكبح أي من العجلات المتمادية في الدوران بسرعة تفوق سرعة الأخرى (في المحور ذاته) بهامش غير إعتيادي، فينتقل فائض العزم الى العجلة المقابلة لها في المحور ذاته (هناك هامش تباين إلزامي ومحدود بين سرعة دوران العجلة الدائرة داخل المنعطف، والأخرى المقابلة لها لكن في الجهة الخارجية من المنعطف). وعند الضرورة، قد يتدخل برنامج التحكم بالثبات، مخففاً بخ الوقود لخفض عزم المحرك موقتاً.

ومن مزايا تقنية الربط الإلكتروني بين نظام الدفع وبين برنامج التحكم بسلوك السيارة، يتمتع إكس درايف ايضاً بعدد من الوظائف التقنية العصرية الأخرى، ومنها:

- فصل المحور الأمامي كلياً عند لف المقود كثيراً في أثناء دوران المحرك ببطء (في القيادة البطيئة أو عند وقف السيارة)، ليصبح الدفع خلفياً مئة في المئة، منعاً لتأثر نظام التوجيه سلباً بسبب تعرّض عجلتَي المحور الأمامي لضغوط نظامَي الدفع (أي عزم المحرك) والتوجيه (اللف يميناً أو يساراً)  في آن معاً، كما هو معروف عند إيصاد الدفع الرباعي مع الإنعطاف الشديد في بعض الجيبات.

- عند الإنطلاق في ظروف القيادة العادية، يوصد إكس درايف المعشق الوسطي شبه كلياً، للإنطلاق خصوصاً بالدفع الخلفي (مع تحويل جزئي الى المقدم) حتى تخطي سرعة 20 كلم/ ساعة.

- بين سرعة 20 و180 كلم/ ساعة، يصبح توزيع العزم متبدلاً بإستمرار وحسب الحاجة، بين المقدم والمؤخر.

- يصبح الدفع خلفياً مئة في المئة عند تخطي سرعة 180 كلم/ ساعة، على إعتبار أن هذه السرعات لا تتوقع إلا على الطريق السريع إجمالاً، خصوصاً في سيارة ترفيهية رياضية، ما يزيل الحاجة الى الدفع الرباعي.

- عند بدء شرود المقدم في أثناء الإنعطاف understeer، يتضاءل العزم الواصل الى المحور الأمامي، فينتقل الفائض الى المؤخر لتنشيط حركة الإنعطاف ووقف إرتماء المقدم بعيداً عن وجهة الإنعطاف المطلوبة.

- عند بدء فلتان المؤخر oversteer، أو مبالغة الهيكل في الإنعطاف، يتضاءل العزم الواصل الى المحور الخلفي، فينتقل الفائض الى المقدم حتى إستعادة السيارة سلوكها الطبيعي. وإن لم يكفِ تحويل العزم الى المقدم، يتدخل برنامج التحكم الديناميكي دي إس سي بتلحيس مكابح العجلات الملائمة، مع أو من دون تخفيف البخ، حتى عودة السيارة الى "صوابها".

- التحكم بسرعة النزول HDC, Hill Descent Control ومهمته الكبح بنعومة لمنع تجاوز السيارة سرعة معينة في المنحدرات.

- لدى صعود طريق إنزلاقية، يتوزع العزم بين المحورين بالنسبة الملائمة لإستغلال أفضل طاقات المحرك، حسب حمولة السيارة وسرعتها وحسب درجة إحتكاك كل من الإطارات مع الرقعة الواقعة تحتها.

وفي حين يمكن وقف عمل نظام التحكم الديناميكي بالثبات، دي إس سي، عند الرغبة، يتعذر وقف عمل نظام إكس درايف، بل يبقى توزيع العزم أوتوماتيكياً بين المحورين، مع الإشارة الى أن وقف عمل نظام دي إس سي يعني الإستغناء عن وظيفة توزيع العزم بين الجانبين الأيمن والأيسر، والإكتفاء بالتوزيع الأوتوماتيكي للعزم بين المقدم والمؤخر.