فرمان هیدرولیک و فرمان برقی؛ مقایسه علمی در خودروهای سواری و سدان
فرمان خودرو یکی از حیاتیترین اجزای سیستم کنترل وسیله نقلیه است. راحتی، دقت و امنیت رانندگی تا حد زیادی به نوع سیستم فرمان وابسته است. در خودروهای سواری و سدان، دو فناوری اصلی فرمان رایج هستند: فرمان هیدرولیک (HPS: Hydraulic Power Steering) و فرمان برقی (EPS: Electric Power Steering). در ادامه به معرفی این دو سیستم و تفاوتهای بنیادین آنها میپردازیم.
تاریخچه فرمان هیدرولیک و برقی
سیستم فرمان خودرو از همان ابتدای اختراع اتومبیل یکی از مهمترین دغدغههای مهندسان بوده است. خودروهای اولیه در اوایل قرن بیستم فرمانهای کاملاً مکانیکی داشتند. راننده مجبور بود برای چرخاندن چرخها بهخصوص در سرعت پایین یا هنگام پارک، نیروی زیادی وارد کند. این موضوع در خودروهای سنگینتر مثل کامیونها و سدانهای فولسایز آمریکایی مشکلساز بود.
تولد فرمان هیدرولیک
ایدهی استفاده از نیروی هیدرولیک برای کمک به راننده نخستین بار در دههی ۱۹۲۰ میلادی مطرح شد. در سال ۱۹۲۶، مهندس آمریکایی فرانسیس دبلیو دیویس (Francis W. Davis) که در شرکت کامیونسازی Pierce-Arrow کار میکرد، اولین نمونهی عملی فرمان هیدرولیک را طراحی کرد.
با این حال، استفاده انبوه از این فناوری تا سالها بعد ممکن نشد. اولین خودروی تولید انبوه با فرمان هیدرولیک، مدل Chrysler Imperial سال ۱۹۵۱ بود که با استقبال زیادی روبهرو شد. از آن زمان به بعد، فرمان هیدرولیک بهسرعت در خودروهای سواری، بهویژه سدانهای بزرگ آمریکایی و سپس در اروپا و آسیا فراگیر شد.
ورود فرمان برقی
با گذشت زمان و افزایش اهمیت کاهش مصرف سوخت و آلایندگی، محدودیتهای فرمان هیدرولیک (نیاز به پمپ دائمی و مصرف توان موتور) بیشتر نمایان شد. به همین دلیل، تحقیقات بر روی فرمان برقی (EPS) از دههی ۱۹۶۰ آغاز گردید.
اولین نمونهی تجاری فرمان برقی در سال ۱۹۸۸ توسط شرکت سوزوکی روی مدل Cervo معرفی شد. این فناوری سپس توسط خودروسازان بزرگ مانند Toyota و Honda توسعه یافت و در دههی ۲۰۰۰ بهسرعت جای فرمان هیدرولیک را در خودروهای سواری و سدان شهری گرفت.
روند امروز
امروزه فرمان برقی نهتنها به یک استاندارد در اکثر خودروهای سواری تبدیل شده است، بلکه بستر لازم برای فناوریهای نوینی همچون پارک خودکار، رانندگی نیمهخودران و یکپارچگی با سیستمهای هوشمند ایمنی (ADAS) را نیز فراهم کرده است. بهنوعی میتوان گفت فرمان برقی پلی بود بین خودروهای کلاسیک دیروز و خودروهای هوشمند امروز.
فرمان هیدرولیک (HPS)
فرمان هیدرولیک با بهرهگیری از پمپ هیدرولیک، روغن مخصوص و شیر کنترل فشار، نیروی دست راننده را تقویت میکند.
مزایا:
-
ایجاد نیروی کمکی یکنواخت حتی در سرعتهای پایین (پارک کردن یا پیچیدن در ترافیک سنگین).
-
احساس طبیعیتر فرمان برای راننده، چون بخشی از نیرو بهصورت مکانیکی منتقل میشود.
-
دوام بالا در شرایط کاری سنگین.
معایب:
-
مصرف دائمی انرژی موتور (پمپ همیشه فعال است) → افزایش مصرف سوخت.
-
نیاز به سرویس و تعویض روغن هیدرولیک.
-
وزن و پیچیدگی بیشتر نسبت به سیستمهای جدیدتر.
فرمان برقی (EPS)
در سیستم فرمان برقی، موتور الکتریکی و واحد کنترل الکترونیکی (ECU) وظیفه تقویت نیروی راننده را بر عهده دارند.
مزایا:
-
کاهش مصرف سوخت، زیرا فقط در زمان نیاز به فرمانپذیری انرژی مصرف میشود.
-
قابلیت تنظیم هوشمند میزان کمک فرمان بر اساس سرعت خودرو (سبک در سرعت پایین، سنگینتر در سرعت بالا).
-
امکان اتصال به سامانههای ایمنی پیشرفته مثل ADAS، پارک خودکار و رانندگی نیمهخودران.
-
نیاز کمتر به سرویسهای مکانیکی.
معایب:
-
حس فرمان گاهی مصنوعیتر از فرمان هیدرولیک است.
-
هزینه تعمیر و تعویض قطعات بالاتر.
-
وابستگی کامل به سیستم برق خودرو.
تفاوتهای کلیدی در خودروهای سواری و سدان
-
راحتی و مصرف سوخت: در خودروهای سدان شهری و اقتصادی، فرمان برقی رایجتر است چون مصرف سوخت پایینتر و امکان یکپارچگی با سیستمهای مدرن دارد.
-
کنترل و پایداری: در سدانهای اسپرت یا نیمهلوکس، ترکیبی از حس طبیعی فرمان هیدرولیک و دقت فرمان برقی اهمیت دارد.
-
هزینه نگهداری: فرمان هیدرولیک نیازمند سرویسهای دورهای روغن است؛ در حالی که EPS بیشتر به سیستم الکترونیک و سنسورها وابسته است.
-
آینده فناوری: با حرکت صنعت خودرو به سمت خودروهای هیبریدی و برقی، فرمان برقی بهعنوان انتخاب اصلی جایگزین فرمان هیدرولیک شده است.
جمعبندی
اگرچه فرمان هیدرولیک هنوز در بسیاری از خودروهای قدیمیتر و حتی بعضی خودروهای نیمهسنگین کاربرد دارد، اما در دنیای خودروهای سواری و سدان امروزی، فرمان برقی به دلیل بهرهوری انرژی، یکپارچگی با فناوریهای هوشمند و راحتی بیشتر، انتخاب اصلی خودروسازان است. با این حال، علاقهمندان به رانندگی اسپرت همچنان حس مکانیکی و طبیعیتر فرمان هیدرولیک را ترجیح میدهند.