فرمان هیدرولیک بهتر است یا برقی؟
با پیشرفت فناوریهای خودرویی و کاهش توجه به فرمانهای سنتی مکانیکی، این پرسش مطرح شده است که فرمان هیدرولیک بهتر است یا برقی؟. پاسخ به این پرسش به اولویتهای راننده و نوع استفاده از خودرو بستگی دارد. با ما همراه باشید تا مقایسه دقیق بین این دو سیستم کمکی فرمان داشته باشیم.
دسترسی سریع
فرمان هیدرولیک چیست؟
فرمان هیدرولیک گونهای از سیستم فرمان است که برای تسهیل فرمانپذیری، از فشار روغن هیدرولیک استفاده میکند. قطعات اصلی این سیستم شامل یک پمپ هیدرولیک، مخزن روغن و شیرهای کنترل فشار است. در عمل، موتور خودرو یک تسمه را میچرخاند که با استفاده از آن پمپ هیدرولیک فعال میشود. وقتی راننده غربیلک فرمان را میچرخاند، شیر کنترلی مسیر را باز میکند و فشار روغن از پمپ به سمتی هدایت میشود که جعبه فرمان را تحت فشار قرار دهد. به این ترتیب، فشار روغن نیروی لازم برای چرخاندن چرخها را تأمین میکند و راننده با نیروی کمتر میتواند فرمان را بچرخاند. به بیان سادهتر، فرمان هیدرولیک همچون جریانی از نیروست که دست راننده را در هدایت خودرو همراهی میکند.
تاریخچه فرمان هیدرولیک به اوایل قرن بیستم بازمیگردد و یکی از اولین کاربردهای عملی آن در دهه ۱۹۵۰ دیده شد. به عنوان مثال، خودروی کرایسلر امپریال در سال ۱۹۵۱ اولین خودرویی بود که به سیستم فرمان هیدرولیک مجهز شد. از آن پس این فناوری توسعه یافت و تا پایان قرن بیستم به یکی از استانداردهای خودروها تبدیل شد. امروزه هرچند سیستمهای برقی (EPS) رواج یافتهاند، اما فرمان هیدرولیک همچنان در خودروهای اسپرت و وسایل نقلیه سنگین کاربرد دارد، چرا که در این کلاسها انتقال نیرو و بازخورد فرمان به صورت مطلوبی انجام میشود.
فرمان برقی چیست؟
فرمان برقی (Electric Power Steering یا EPS) سیستمی پیشرفته است که برای افزایش دقت و مصرف انرژی کمتر طراحی شده است. در این سامانه به جای پمپ هیدرولیک یک موتور الکتریکی کارگشا است. حسگرهایی میزان نیروی وارد بر غربیلک فرمان را اندازه میگیرند و این اطلاعات به یک واحد کنترل الکترونیکی (ECU) ارسال میشود. سپس با توجه به سرعت خودرو و نحوه چرخاندن فرمان توسط راننده، ECU مشخص میکند که موتور الکتریکی چه مقدار نیروی کمکی تولید کند. به عنوان مثال، در هنگام پارک یا حرکتهای آرام در سرعت پایین، فرمان بسیار نرم عمل میکند تا چرخاندن آن آسان باشد؛ اما در سرعتهای بالا نیرو را کاهش میدهد تا ثبات رانندگی حفظ شود. در برخی نسخههای پیشرفته فرمان برقی، حتی ارتباط مکانیکی کامل از بین رفته است و اصولاً فرمان توسط سیگنال الکترونیکی به چرخها منتقل میشود (سیستم Steer-by-Wire یا فرمان با سیم). در این نوع سامانهها واحدهای کنترلی کاملاً سیمکشی شدهاند و اگر ECU فرمان دهد، موتور الکتریکی مستقیماً نیروی لازم را به جعبه فرمان منتقل میکند. هرچند در خودروهای فعلی بیشتر هنوز اتصال مکانیکی حفظ شده، ولی فناوری فرمان با سیم در بسیاری از سیستمهای خودران آینده کاربرد دارد. به طور کلی، فرمان برقی با حذف پمپ هیدرولیک و استفاده از الکترونیک، ساختار فشردهتر و قابلیتهای تطبیقی بیشتری ارائه میدهد.
خودروی کرایسلر امپریال در سال ۱۹۵۱ اولین خودرویی بود که به سیستم فرمان هیدرولیک مجهز شد.
مزایا و معایب فرمان هیدرولیک
سیستم فرمان هیدرولیک به دلیل پیشینه طولانی و توسعه مداوم، مزایای شناختهشدهای دارد. مزیت اصلی فرمان هیدرولیک این است که بازخورد جاده را بهخوبی به راننده منتقل میکند. به بیان دیگر، زمانی که خودروی شما فرمان هیدرولیکی داشته باشد، میتوانید ارتعاشها و تماس چرخها با ناهمواریهای سطح جاده را با وضوح بیشتری احساس کنید . اینگونه درک دقیقتری از وضعیت چرخها و شرایط جاده خواهید داشت و میتوانید تصمیمات بهتری در پیچها و عبور از موانع اتخاذ کنید. به همین دلیل است که اغلب رانندگان حرفهای و علاقهمندان خودروهای اسپرت، فرمان هیدرولیک را برای تجربه رانندگی «زندهتر» و اطلاعاتی که فرمان منتقل میکند، ترجیح میدهند.
مزیت دیگر فرمان هیدرولیک، ساده بودن فناوری از دید تعمیر و نگهداری است. این سیستم از مدتها پیش شناخته شده و تعمیرکاران خودروها با اجزای آن کاملاً آشنا هستند. بنابراین در اغلب تعمیرگاهها میتوان سیستم هیدرولیک را به آسانی بررسی و تعمیر کرد . علاوه بر این، هزینهٔ اولیه تجهیز خودرو به فرمان هیدرولیک اغلب کمتر است؛ به بیان دیگر، بسیاری از خودروهای اقتصادی به دلیل قیمت پایینتر قطعات هیدرولیک نسبت به سامانههای الکتریکی طراحی شدهاند. همانطور که اشاره شد، این سیستم ساده امکان استفاده از امکانات ساختاری رایج را میدهد و گزینهی کمخرجتری برای تولید خودروسازان و خریداران است.
معایب فرمان هیدرولیک
با وجود مزایای فوق، فرمان هیدرولیک معایبی نیز دارد. اولین و مهمترین عیب، مصرف مداوم انرژی و سوخت است. پمپ هیدرولیک در تمام مدت کارکرد خودرو فعال است و مایع را تحت فشار نگه میدارد؛ حتی وقتی راننده فرمان را نمیچرخاند. بدین ترتیب بخشی از توان موتور صرف راهاندازی پمپ میشود. در نتیجه، در مقایسه با سیستم برقی، خودروی مجهز به هیدرولیک معمولاً مصرف سوخت بالاتری دارد (زیرا پمپ انرژی را از موتور میگیرد) و در عمل شتاب خودرو کمی کاهش مییابد. به بیان سادهتر، بر خلاف فرمان برقی که تنها هنگام فرماندادن برق مصرف میکند، فرمان هیدرولیک همچنان در حال کار است و موتور را درگیر میسازد.
عیب بعدی فرمان هیدرولیک، نیاز به مراقبت از روغن و احتمال نشت آن است. همانطور که قبلاً توضیح دادیم، روغن هیدرولیک تحت فشار کار میکند و در صورت هرگونه نشت (مثلاً در اثر پارگی لولهها یا فرسودگی اتصالات)، سطح روغن پایین میآید و سیستم از کار میافتد. این وضعیت معمولاً با سفت شدن فرمان و دشواری در فرماندهی همراه است. به همین دلیل راننده باید مرتب سطح روغن هیدرولیک را چک کند و هر چند دهها هزار کیلومتر (هر ۴۰ هزار کیلومتر) آن را تعویض نماید. اهمیت این نکته بهویژه در شرایط محیطی خشک یا رانندگی پرفشار و جادههای ناهموار آشکار میشود.
مسئله بعدی مربوط به پاسخگویی سیستم در سرعتهای مختلف است. در فرمان هیدرولیک، عملکرد پمپ به سرعت موتور وابسته است؛ یعنی هرچه دور موتور بالاتر باشد، پمپ سریعتر کار میکند و فشار هیدرولیک بیشتری تولید میشود. نتیجه این امر آن است که در سرعتهای بالا فرمان نرمتر و حساستر خواهد بود؛ اما در سرعتهای پایین (بهویژه هنگام پارک یا حرکت آرام) فشار پمپ کم است و فرمان سفتتر میشود. به بیان دیگر، رانندگی در مکانهای کمسرعت یا پارک خودرو ممکن است نیاز به نیروی بیشتری برای چرخاندن فرمان داشته باشد که گاه تعجب راننده را برمیانگیزد.
در نهایت، از نظر فنی، فرمان هیدرولیک شامل اجزای مکانیکی بیشتری است. پمپ، مخزن، شیرهای هیدرولیک و لولهها مجموعهای از قطعاتاند که ممکن است دچار فرسودگی یا نقص شوند. تعداد بیشتر قطعات یعنی احتمال خرابی بالاتر؛ برای مثال، خرابی پمپ یا گرفتگی شیر کنترل، میتواند عملکرد فرمان را مختل کند. علاوه بر این، وزن اضافی پمپ و مایع هیدرولیک حجم و جرم خودرو را کمی افزایش میدهد و تعمیرات گستردهتری را میطلبد. بنابراین در قیاس با فرمان برقی، سیستم هیدرولیک تعمیرات منظم بیشتری میخواهد و در برخی موارد (مانند تعویض پمپ یا اورهال شیلنگها) هزینهی نگهداری آن بیشتر میشود.
مزایا و معایب فرمان برقی
فرمان برقی یکی از فناوریهای مدرن خودروسازی است که در دهههای اخیر جایگاه خود را پیدا کرده و به سرعت در حال رواج است. مهمترین مزایا و معایب این سامانه به شرح زیر است.
مزایای فرمان برقی
از بزرگترین مزایای فرمان برقی افزایش کارایی سوخت و کاهش مصرف انرژی است. موتور الکتریکی فرمان تنها وقتی که راننده فرمان را میچرخاند برق مصرف میکند. برخلاف سیستم هیدرولیک که پمپ آن همیشه فعال است، در سامانه برقی موتور تنها لحظهٔ گردش فرمان کار میکند و سپس بهطور خودکار غیر فعال میشود. بنابراین در ترافیک پرحجم یا در بزرگراهها وقتی فرمان مستقلاً و بدون نیاز به چرخش، ثابت است، مصرف سوخت بهمراتب کاهش مییابد. به بیان دیگر، فرمان برقی بخشی از انرژی موتور را ذخیره میکند و آن را فقط در لحظه نیاز به فرماندهی آزاد میسازد. تجربه عملی و مطالعات خودرو نشان میدهد که تجهیز خودروهای سواری به EPS میتواند به طور قابل توجهی در مصرف سوخت و آلودگی کاهش ایجاد کند.
نکته دوم این است که فرمان برقی نیاز به روغن یا تعمیر مکانیکی مکرر ندارد. این سیستم صرفاً با برق کار میکند و هیچ مایع هیدرولیکی در آن وجود ندارد. در نتیجه، مشکل نشتی مایع یا کاهش فشار هیدرولیک عملاً از بین میرود. نگهداری سیستم بسیار سادهتر است؛ برای سرویس فقط باید وضعیت باتری، موتور الکتریکی و حسگرها بررسی شود، که معمولاً نیاز به تجهیزات الکترونیکی دارد. بهاینترتیب، هزینه تعمیرات دورهای و غیرمترقبه کمتر است، زیرا اجزای مکانیکی متحرک کمتری در سامانه وجود دارند.
مزیت سوم فرمان برقی، هماهنگی و یکپارچهسازی با فناوریهای پیشرفته خودرو است. چون همهچیز در این سامانه توسط نرمافزار و سنسورها کنترل میشود، امکان تعامل با سیستمهای کمکی رانندگی وجود دارد. به عنوان مثال، قابلیتهایی مانند پارک خودکار، نگهداری خودرو در لاین و یا حالتهای مختلف رانندگی (اسپرت، راحت و غیره) بهسادگی از طریق تنظیم نرمافزاری فرمان برقی قابل اجراست. در واقع فرمان برقی عملاً زیرساخت کاملی برای پیادهسازی خودرانها و سیستمهای هوشمند آینده فراهم میکند. افزون بر این، خود سیستم برقی به طور کلی سبکتر و جمعوجورتر از نمونههای هیدرولیک است. عدم نیاز به پمپ بزرگ و لولههای هیدرولیک باعث شده فرمان برقی وزن کمتری داشته باشد، که خود به بهبود شتاب و مصرف سوخت کمک میکند.
معایب فرمان برقی
با وجود مزایا، فرمان برقی معایب و محدودیتهایی نیز دارد. مهمترین انتقاد به این سیستم، احساس یا بازخورد کمتر فرمان است. در سامانههای برقی، اتصال هیدرولیکی مستقیم بین غربیلک و چرخها حذف شده و جای آن یک پردهی الکتریکی قرار میگیرد. نتیجه این است که بازخورد جاده به میزان قابلتوجهی کاهش مییابد. بسیاری از رانندهها حس میکنند در فرمان برقی یک فاصله نامریی بین دست آنها و چرخها وجود دارد؛ بهعبارتدیگر، ارتعاش چرخها به سختی به غربیلک منتقل میشود. خودروسازان برای جبران این ضعف الگوریتمهای پیچیدهای طراحی کردهاند تا بخشی از حس فرمان را شبیهسازی کنند، اما هنوز برخی افراد تفاوتی میان تجربه رانندگی با فرمان برقی و هیدرولیک حس میکنند.
عیب بعدی، هزینه و پیچیدگی تعمیرات الکترونیکی است. در صورت ایجاد مشکل در بخش الکترونیکی فرمان (مثلاً خرابی سنسور یا آسیب یونیت کنترل)، تعمیر نیاز به ابزار و قطعات تخصصی دارد و هزینه آن از تعمیر سیستم هیدرولیک بالاتر است. به عبارت دیگر، یک مشکل ساده برقی ممکن است ماشین را نیازمند مراجعه به کارشناس الکترونیک کند. بنابراین، در صورت خرابی، هزینههای تعمیر بیشتر و فرایند آن پیچیدهتر خواهد بود.
علاوه بر این، فرمان برقی ذاتاً برای خودروهای سبک و سواری طراحی شده و استفاده از آن در وسایل نقلیه سنگین امکانپذیر نیست. در این خودروها چرخاندن فرمان نیازمند نیروی بسیار زیادی است و تجهیز به EPS با موتور الکتریکی قوی، از نظر هزینه و فنی مقرونبهصرفه نیست. به همین دلیل در کامیونها و اتوبوسهای سنگین معمولا هنوز هم از فرمان هیدرولیک استفاده میشود. نکتهی دیگر این است که کیفیت فرمان برقی در خودروهای ارزان پایین است؛ گاهی خودروهای اقتصادی از سنسورها و نرمافزارهای سادهای بهره میبرند که پاسخگویی آنها نسبت به فرمان هیدرولیک محدودیتهایی دارد.
جمعبندی
در بخش پایین مقایسه مختصری از تفاوتهای اصلی بین فرمان هیدرولیک و برقی آورده شده است:
احساس فرمان: فرمان هیدرولیک بازخورد جاده را بهتر به راننده منتقل میکند؛ در مقابل، فرمان برقی به دلیل حذف ارتباط هیدرولیک، بازخورد کمتری دارد.
مصرف انرژی و سوخت: سیستم برقی تنها هنگام گردش فرمان برق مصرف میکند و مصرف سوخت کمتری دارد؛ اما سیستم هیدرولیک به طور مداوم روی موتور بار اضافه میگذارد و مصرف را افزایش میدهد.
نگهداری و تعمیر: فرمان هیدرولیک به روغن و مراقبت برای نشتی نیاز دارد و قطعات مکانیکی زیادی دارد (هرچند تعمیرکاران با آن آشناترند). فرمان برقی بدون روغن است و تعمیر آن نیاز به دانش مکانیک ندارد، اما در صورت خرابی، تعمیر آن گرانتر است.
هماهنگی با فناوریهای جدید خودرو: فرمان برقی به سادگی با سیستمهای خودکار و کمکی (پارک خودکار، حالت اسپرت، سیستمهای ایمنی هوشمند) یکپارچه میشود، در حالی که فرمان هیدرولیک چنین قابلیتی ندارد.
کاربرد در خودروهای سنگین: وسایل نقلیه سنگین و نیمهسنگین عموما از فرمان هیدرولیک بهره میبرند، چون توان بیشتری میخواهد و استفاده از EPS در این کلاسها عملاً غیرممکن است. فرمان برقی برای خودروهای سواری مناسب است.
به طور کلی میتوان نتیجه گرفت که انتخاب بین فرمان هیدرولیک و برقی بستگی به نیاز راننده و نوع خودرو دارد. برای خودروهای سبک شهری که مصرف سوخت و تکنولوژیهای روز اهمیت دارد، فرمان برقی اغلب معقولتر است؛ اما برای خودروهای اسپرت حرفهای یا سنگین که بازخورد بیشتر و توان بالای فرمان لازم است، فرمان هیدرولیک گزینه بهتری بهشمار میآید.
پست های مرتبط
میزان فرمان با دستگاه: راهنمای جامع
تنظیم فرمان انواع خودرو ایرانی و خارجی در تهران میزان فرمان با دستگاه: راهنمای جامع…
۷ مشکل رایج فرمان برقی (EPS) و راهحل آنها
همراه با نکات جلوگیری از خرابی ۷ مشکل رایج فرمان برقی (EPS) و راهحل آنها…
تفاوت فرمان برقی، هیدرولیک و الکتروهیدرولیک در خودروها
آشنایی با انواع تکنولوژی فرمان تفاوت فرمان برقی، فرمان هیدرولیک و الکتروهیدرولیک در خودروها فرمان…
سفت شدن فرمان خودرو: بررسی دلایل و روشهای رفع آن
فرمان هیدرولیک و برقی سفت شدن فرمان خودرو: بررسی دلایل و روشهای رفع آن سیستم…