İçerik
1978’de seri üretime geçen ABS, günümüz arabaları için standart bir “aktif güvenlik özelliğidir”. Ancak öncesinde ABS’nin kendi işini yapmak zorundaydınız. Bu yönteme “Threshold braking”, Almanca’da ise “Stotterbremse” denilmektedir. Threshold braking veya Stotterbremse, günümüzde neredeyse sadece motor sporlarında kullanılan bir terim haline gelmiştir.
Bu teknikle ani bir frenleme durumunda, fren pedalına tam basılır ve tekerlekler kilitlenir kilitlenmez, fren pedalı hafifçe geri çekilir, daha sonra lastikler tekrar kilitleninceye kadar fren pedalına tekrar basılır. Araba durana kadar bunu tekrarlardınız.
Bu teknikle, tekerlekler kaymaya başlamadan blokaj limitinde en iyi frenleme etkisini elde edebilirsiniz. Öyle ki, bu frenleme davranışı nedeniyle otomobil yönlendirilebilir kalır. Ancak, bu teknik yalnızca deneyimli sürücülere hükmediyor. ABS kullanılmadan önce, bu tekniğin özel bir önemi vardı.
Neyse ki, ABS 1978 yılında piyasaya çıktı, ilke aynı kalıyor, şimdi bu frenleme davranışı bir bilgisayar tarafından kontrol ediliyor.
Bu makalede, teknik karmaşıklığına girmeden, herkesin anlayabileceği şekilde, ABS’nin ne olduğunu ve işleyişini açıklıyorum.
ABS nedir?
İlk olarak 1978’de Bosch tarafından seri üretime geçen kilitlenme önleyici fren sistemi (ABS), sürücülerin sert frenleme sırasında tekerleklerin kilitlenmesini önleyerek direksiyon kontrolünü korumalarına yardımcı olmak için tasarlanmış, gelişmiş bir aktif güvenlik özelliğidir.
Tekerlek kilidi (Wheel lock), araç tekerleklerinin dönmeyi durdurduğu anlamına gelir ve bunun sonucunda araç kaymaya başlar. Bloke olan tekerlekler, istenen frenleme kuvvetinin iletimini azaltır ve aracı kontrol edilemez kılar. Islak veya kuru yollarda olsun, virajlarda olsun, ABS olmayan bir araca frenlerin ağır uygulanması tekerleklerin kilitlenmesine neden olur.
ABS bu durumda en uygun fren basıncını bulmanıza yardımcı olur. Bu, lastiklerin yeniden döndüğü, fakat engellenmediği bir noktadadır. Böylece ABS sürüş dengesini önemli ölçüde arttırır ve “genellikle” fren mesafesini kısaltır.
Not: ABS, motosikletlerde kullanılan “Combined Braking System (CBS)” fren sistemi ile karıştırılmasın. CBS konusunu ayrı bir makalede ele alacağım.
ABS nasıl çalışır?
ABS’nin temel bileşenleri:
Wheel speed sensors (Tekerlek hız sensörleri)
Mevcut tekerlek hızını belirleme ve elektronik kontrol ünitesine (ECU) elektrik sinyali şeklinde raporlama görevi vardır.
ABS Control Unit “HECU” (ABS Kontrol Ünitesi)
ABS kontrol ünitesinin (“HECU”) amacı, tekerlek hız sensörleri tarafından belirlenen sinyalleri kullanmaktır. Bu verilere dayanarak, ABS kontrol ünitesi her bir tekerlek için frenleme kuvvetini düzenler. ABS kontrol ünitesi hidrolik üniteden (“HCU”: valfli hidrolik blok, elektrik motorlu entegre pompa) ve elektronik üniteden (“ECU”) oluşur.
Not: Farklı üreticilerin kendi ABS sürümleri olduğundan, teknik özellikleri, parça adları ve parça yerleri farklı olabilir.
Modern ABS sistemlerinde, ECU ve hidrolik üniteler, farklı işlevlere sahip olsalar da fiziksel olarak bir ünite olacak şekilde birbirine bağlantılıdır.
Hidrolik ünite, bir ABS sisteminin merkezi bileşenidir. Her bir tekerlekte fren basıncını kontrol eden valfleri, bir geri dönüş pompasını ve bir elektronik kontrol ünitesini içerir.
ABS, tekerlek hızını optimum fren performansı için öngörülen minimum kayma değerine getirmek için fren hidroliği basıncını frenlere uygulanan basınçtan bağımsız olarak değiştirir. Bu, fren basıncının tekrar tekrar ve akıllıca indirilmesi ve yükseltilmesi ile elde edilir. Bu aşama saniyede birçok kez gerçekleşir.
Tekerlek hız sensörleri sürekli olarak her bir tekerleğin hızını izler. Eğer, hız sensörleri tekerleklerden birinin frenleme sırasında devir sayısının çok düşük olduğunu kaydederse, bu tekerleklerin kilitlendiğine veya kilitleneceğine dair bir işarettir.
Bloke olmuş bir tekerlek aracın dengesini bozar. Dolayısıyla araç, sürücünün direksiyon hareketine tepki veremez ve araç kaymaya başlar.
ECU, tekerlek hız sensöründen çok düşük hız sinyalini aldıktan sonra, fren kontrol ünitesine (HCU) o tekerleğin frenleme kuvvetini azaltması talimatını verir. Fren kuvvetinin azaltılması, o tekerleğe etkiyen fren hattındaki hidrolik basıncı azaltır.
Hidrolk Kontrol Ünitesi, sistemdeki valfler sayesinde hat basıncını düşürür. Fren gücü azaldığında, tekerlek daha yüksek hızda dönmeye başlar; böylece tekerlek kilitlenmesinden kaçınılır. Tekerlek kilitlenmediğinden, aracın kontrol edilebilirliği korunur, bu da aracın kayma olmadan sürücünün isteğine göre hareket ettiği anlamına gelir.
Normal şartlar düzeltildikten sonra, Hidrolik Kontrol Ünitesi pompa yardımıyla fren hattındaki hidrolik basıncı geri yükler.
Not: Belirli bir hızın altında (yaklaşık 6 km/s) sistem ABS’yi kapatır.
ABS nasıl kullanılmalıdır?
Bazı ABS donanımlı araç sürücülerinin ABS’yi ya frenleri pompalayarak ya da sistemin darbe yaptığını hissettiğinde frenleri serbest bırakarak yanlış kullanıyorlar. Bu şekilde kullanmak, ABS sistemini etkisiz kılacaktır.
ABS sistemi çalışırken, fren pedalında hızlı titreşimler veya darbeler (pulse) hissedeceksiniz; bu çok normaldir ve ABS sisteminin doğru çalıştığını gösterir, çünkü valflerin hızlı açılıp kapanmasından kaynaklanır, bu nedenle frene basmayı kesinlikle bırakmayın.
ABS’nin titreştiğini hissettiğinizde veya duyduğunuzda, frene sıkıca basıp basılı tutmaya devam edin; daha sonra güvenli bir şekilde direksiyonu yönlendirin.
Açıklama: Güvenlik nedeniyle, yavaşlama sırasındaki doğru sıra şudur: Önce fren yapın, sonra debriyajı kullanın. Çok yavaş sürüşlerde (ör; dakikada 1000 devir sınırına ulaşıldıysa) ise, önce debriyaj ve sonra frene basılmalıdır aksi takdirde motor durur.
Unutmayın: Acil fren durumunda, motorun durmaması için genellikle her zaman debriyajı kullanın.
Fren pedalını ABS’li bir otomobilde kesinlikle pompalamamalısınız. Frenleri pompalamak durmanızın (fren mesafesi) daha uzun sürmesini sağlar.
Ancak ABS sistemi olmayan araçlarda, freni pompalayarak durdurmaya çalışmak en sağlıklı yöntem olacaktır.
Frenlerin pompalanması: Frenlerin pompalanması, kilitlenme önleyici fren sistemlerinin (ABS) ortaya çıkmasından önce sürücülere öğretilen tekerlek kilidini önleme amaçlı bir tekniktir. Hızlı bir şekilde arka arkaya frenleri uygulayarak ve bırakarak, sürücüler tekerleklerinin kilitlenmesini durdurabilir ve böylelikle ağır frenleme sırasında araç üzerindeki direksiyon kontrolünü koruyabilirler. Araçlarında ABS bulunan sürücüler frenleri pompalamamalıdır.
Lastikler uygun şekilde şişirildiğinde ve iyi durumda olduğunda, ABS en etkili şekilde çalışır.
ABS arızalarının yaygın nedenleri arasında aşınmış fren balataları ve fren hidroliği içindeki hava veya kirdir.
ABS’nin faydaları nelerdir?
- ABS’nin öncelikli amacı, acil durum frenlemesi ve farklı kavrama özelliğine sahip yol yüzeylerinde fren uygulandığında yönlendirilebilirliği arttırır ve aracın dengesini korur. Ancak, çok agresif bir şekilde direksiyon hareketi gibi sürücü davranışları ABS’nin faydalı yönlerini olumsuz etkileyebilir. Mümkün olduğunca sakin bir şekilde hareket etmeye devam edilmelidir.
- ABS ile ilgili yanlış bir algı, amacının durma mesafesini azaltmaya yardımcı olmasıdır. Bununla birlikte, durma mesafesindeki bir azalma garanti edilmez ve sadece ikincil bir ABS yararıdır. Yani doğru koşullar bir arada iyi işlerse mümkündür ancak kesin değildir.
- Acil frenlemede lastik hasarını önler.
- Ek sürüş güvenliği sistemlerinin (Ör: TCS ve EPS) geliştirilmesinin başlangıcı ve temelidir .
Not: ABS’nin geleneksel sistemlerden daha iyi bir fren sistemi olduğuna dair bir şüphe yoktur. Bazı gelenekçiler daha eski frenlerin daha iyi olduğunu iddia etseler de, ABS fren sistemlerinin hemen her koşulda kontrolü kaybetmeden bir aracı daha hızlı durdurabileceğini gösteren birçok ölçüm çalışması vardır.
ABS çeşitleri
Her biri farklı şekilde çalışan farklı kilitlenme önleyici fren sistemleri var. Hız sensörleri ve valflerin sayısına göre, ABS tipleri:
Four channel, four sensor ABS – Dört kanallı, dört sensörlü ABS
Modern ABS sistemleri, dört tekerleğin hepsinde ayrı sensörlere ve basınç emniyet valflerine sahip dört kanallı (four-channel) bir kontrol modülü kullanır. Bu en iyi ABS tipidir çünkü, kontrol cihazı, maksimum frenleme kuvveti elde edilmesini sağlamak için her tekerleği ayrı ayrı izler. Bir tekerlek frenleme sırasında diğerlerinden daha fazla yavaşlarsa, bu hedef kayma aralığını aşar. Tekerleğin fren basıncı daha sonra tutulur veya indirilir. Sürücü ayağını fren pedalında tuttuğu sürece, aracın hızı ve bireysel tekerlek hızı kalıcı olarak ayarlanır. Bu, fren basıncının da sürekli olarak modüle edilmesine yol açar.
Three-channel, three-sensor ABS – Üç kanallı, üç sensörlü ABS
Geçmişte, üç kanala sahip daha eski modeller kullanılıyordu. Üç kanallı, üç sensörlü ABS, ön tekerleklerin her ikisine de ayrı bir valf ve hız sensörü sağlar. Bununla birlikte, arka tekerlekler, arka aksta bulunan bir valf ve bir hız sensörünü paylaşırlar. Yani, ön tekerlekleri ayrı ayrı ve arka tekerlekleri birlikte kontrol eder.
Four Wheel ABS vs. Rear Wheel ABS
Not: Four channel ABS’lere bazen “four wheel ABS” ve one channel ABS’lere de, “rear wheel ABS” denilmektedir. Bunlar aynı şeyleri temsil etmekteler. Four wheel abs’nin, “four wheel drive” (4WD, 4 çeker) ve rear wheel ABS’nin “rear wheel drive” (RWD, arka çeker) ile hiçbir ilgisi yoktur.
Four wheel ABS, genellikle binek araçlarda bulunur ve dört tekerleğin tamamında tekerlek kilidini önler, sürücüye direksiyon üzerinde gelişmiş kontrol (yönlendirilebilirliği) sağlar. Four wheel ABS otomobillerin sürücüleri, acil durdurma durumunda frene sıkıca basmalı ve ayaklarını pedalın üzerinde tutmalıdır.
Rear wheel ABS, genellikle kamyon türü araçlarda bulunur ve tipik olarak arka tekerlek çekişinin araç yüklenmesinden etkilendiği uygulamalarda kullanılır. Yani, yön dengesini korumak ve aracın yana doğru kaymasını engellemek içindir. Mesela, pickup’larda genellikle hafif arka kısmın panik frende dönmesini önlemek için sadece rear wheel ABS bulunur.
Rear wheel ABS’ye sahip araçlarda, ön tekerlekler hala geleneksel frenlerle aynı şekilde kilitlenebilir. Bu durumda sürücünün ön tekerleklerin tekrar hareket etmesini sağlamak için yeterli basınçla fren pedalı üzerinde durmalıdır.
Rear wheel ABS sistemleri, four wheel ABS’lere göre daha basit ve daha az maliyetlidir.
ABS’nin geçmişi – ABS’nin uçaktan arabaya giden yolu
- 1903 yılında, Fransız Paul Hallot demiryolu taşıtları için patent başvurusunda bulundu.
- 1908’de JE Francis, Demiryolu Taşıtları için Kayma Önleme Düzenleyicisini “Slip Prevention Regulator” tanıttı.
- ABS, ilk kez 1920’de Gabriel Voisin tarafından icat edildi. Hidrolik olarak çalışan bir kilitlenme önleyici cihaz otomobillerde uygulanabilirliğinin henüz denenmemiş olduğu bir zamanda uçaklarda kullanıldı.
- 1928’de, Alman Karl Wessel, motorlu taşıtlar için patent aldı. Ancak, bu proje sadece kağıt üzerinde kaldı ve asla hayata geçmedi.
- Bosch, 1936’da patent başvurusunda bulundu.
- 1950’lerde, çeşitli ticari uçaklar, İngiliz şirketi Dunlop’un patinaj önleme sistemi ile donatıldı. Dunlop’un Maxaret’i daha büyük ölçekte kullanılan ilk kilitlenme önleyici fren sistemidir (ABS). Sistem 1952’de tanıtıldı ve havacılık alanında hızla yayıldı.
- Bosch’un, yan kuruluşu Teldix, 1964 yılında ABS’nin geliştirilmesi için kuruldu.
- ABS bir otomobilde ilk kez 1966’da İngiliz otomobil üreticisi Jensen’den spor araba modeli olan Jensen FF de kullanıldı. Dunlop şirketinin ürettiği mekanik ABS’ini “Maxaret” i kullandı. Ancak, kayda değer ölçüde bir üretim olmadı.
- Ford, 1969’da Ford Thunderbird’ün yanı sıra, Continental Mark III’ü yalnızca arka tekerleklerde çalışan “Sure-Track” fren sistemi adı verilen bir ABS sistemiyle donattı.
- 1969’da, ilk nesil bir ABS (elektronik kontrollü kilitlenme önleyici fren sistemi), Amerikan ITT Automotive tarafından Frankfurt Otomobil Fuarı’nda tanıtıldı.
- 1971’de Nissan, President modelinde elektronik bir kilitlenme önleyici fren sistemi olan “Electro Anti-Lock” sistemini tanıttı. Toyota 1971 Crown modeli için benzer bir sistem üretti.
- Chrysler, Bendix Corporation ile birlikte, 1971 Imperial model için “Sure Brake” adlı four wheel ABS sistemi tanıttı. General Motors (GM), 1972 yılında, Cadillac ve Oldsmobile modellerinde “Trackmaster” ile aynısını yaptı.
- 1978’de Bosch, Mercedes S sınıfında daha sonra da BMW 7 serisinde ilk seri üretim olan dünyanın ilk ABS 2’sini tanıttı.
- Elektronik endüstrisindeki gelişmeyle birlikte, ABS fren sistemi daha küçük, daha hafif ve daha verimli hale geldi.
- ABS, tüm sürücü destek sistemlerinin atasıdır. Teknik ilerleme ile birlikte, ABS’nin işlevselliği giderek artmıştır. Örneğin, Bosch, ABS’ye dayanan 1986’da çekiş kontrol sistemini (ASR, TCS) ve 1995’de elektronik stabilite control (ESP, ESC) sistemleri sunuldu.
- Avrupa, ABD ve Japonya’da ABS artık yeni araçlar için standart donanımdır.