Formula 1 araçlarının iki ayak pedalı vardır. 5 cm kadar hareket eden gaz ve 1 cm kadar hareket mesafesi olan fren pedalı.
Eski günlerde pedalı motora bağlayan bir gaz teli olurdu, ancak bu artık yerini kabloya bıraktı. Bu yıl ise yeni ‘yeşilci’ motorlarla birlikte arka frenlerde elektronik kontrol sistemleri kullanılmasına izin veriliyor.
Bu teknoloji ‘brake-by-wire’ (kabaca kabloyla frenleme/elektronik fren sistemi) olarak adlandırılıyor.
Bu teknolojiyi anlamak için öncelikle iyi geliştirilmiş ve kullanılan elektronik gaz pedalı teknolojisine göz atalım:
NASIL ÇALIŞIR: ELEKTRONİK GAZ SİSTEMİ
Gaz pedalı artık ‘tork kontrol pedalı’ olarak işlev görüyor ve arka tekerleklere istenen miktarda tork göndermek için haritalanıyor. 2014’te bu tork yeni 1.6 litre turbo motor ile birlikte eskisine göre çok daha karmaşık olan enerji geri dönüşüm sistemlerinin kombinasyonundan üretilecek.
Tork kontrol pedalına bir pozisyona duyarlı potansiyometre bağlıdır. Bu cihaz doğrusal veya döner bir potansiyometredir ve pozisyonu değiştiğinde kontrol ünitesine farklı bir elektrik sinyali gönderir.
Bu sinyal işlenir ve örneğin, yakıt tasarrufu yapılması gerekiyorsa sistem sadece batarya paketinden elektrik torku talep edebilir.
Bundan sonra ise hidrolik kontrol valfine bir komut gönderilir ve bu motor gaz sistemine yüksek basınçlı bir hidrolik sıvısı gönderir. Bu şekilde motora benzin akışı sağlanır ve bu motor gaz sistemi valfinin konumu da başka bir potansiyometre ile izlenir.
Bu elektrik sinyalleri ECU’ya gönderilir ve sürücünün istediği pozisyona ulaşıldığında hidrolik valfi gazı doğru pozisyonda tutar. Bu sistemler çok hızlı çalışır ve tepki süresi saniyenin binde biri dolaylarındadır.
Güvenlik sebepleriyle tork kontrol pedalının her yanında bir pozisyon sensörü bulunur ve pedal potansiyometresi ile ilgili bir sorun olup olmadığı kontrol altında tutulur. Tork kontrol pedalına her tam basılışta tüm sistemlerin doğru ve uyumlu çalışıp çalışmadığı kontrol edilir.
NASIL ÇALIŞIR: ELEKTRONİK FREN SİSTEMİ
Gaz pedalının aksine elektronik arka fren sistemi basınca duyarlıdır.
Standart bir F1 fren sistemi aracın dört tekerleğinde bulunan dört fren balatasından oluşur. Ek olarak birisi ön tekerleklere, diğeri ise arka tekerleklere bağlanan iki ana piston vardır. Bu ana silindirler Aeroquip adı verilen borularla balatalara bağlanır. Daha ince boru daha az akış, ancak daha sağlıklı frenaj demektir. Bu basınç fren pedalında 180 kg civarındadır.
Fren pedalı denge çubuğu ile birlikte ana silindirlere bağlanır. Sürücü fren dengesini bu denge çubuğunu hareket ettirerek değiştirebilir. Bu değişim kokpitteki bir kol yardımıyla yapılır ve kol çekilinde bir tel denge çubuğunu hareket ettirir.
Elektronik fren sistemi ortaya atıldı, çünkü enerji depolama miktarı iki katına çıktı. Yani arka aks üzerinde geçen sezona göre iki kat ters tork bulunuyor.
Bu fren dengesi üzerinde oyunlar oynayabilir ve aracın dengesi ciddi şekilde etkilenir.
Bu sistemi oluşturmak için arka fren borusuna bir T bağlantı eklenir ve pedaldaki basınç sensörü ile birlikte ECU aracılığıyla 0 bar’dan 100 bara kadar değişen ayarlamalar yapılabilir.
ECU bataryanın ne kadar şarj edildiğini bilir ve bu da direksiyon üzerindeki yaklaşık 10 konumluk bir anahtar ile ayarlanır. Basınç sensörü ile birlikte bu iki sinyal birleştirilir ve sürücünün istediği ön-arka fren dengesi sağlanır.
Bu basınç farkı hidrolik bir kontrol valfi aracılığıyla yapılır ve bu valf yüksek basınçlı bir hidrolik sıvısını serbest bırakır. Valf aracın arkasına yakın bir yerde konumlandırılır ve doğrudan arka balataları besler.
Bu borular üzerinde de bir basınç sensörü bulunur ve istenen arka fren basıncı sürekli olarak izlenir. Bu hidrolik valf gerekli basıncı bulmak için ileri-geri hareket edecektir.
Sürücünün fren pedalına yaptığı basınç asla düzgün bir şekilde olmayacaktır, bu hidrolik valf sürekli açılıp kapanarak değişken basınç oluşturacaktır ve aracın ön-arka fren dengesini bulmak için çalışacaktır.
Sürücü halen ön-arka fren basıncını ayarlamak zorundadır. Tüm elektronik fren sistemi sadece arka fren isteklerini kontrol eder ve enerji depolamanın yan etkilerini azaltır.
Daha iyi bir fren dengesi viraj girişlerinde pilota yardımcı olur.
Yorumlar
“Elektronik Fren Sisteminin Sırları” ögesine 6 yanıt
Geçenlerde bir açıklama yazmıştım. Bununla birlikte iyi gider :)…
Geçen bir arkadaşın yeni arka fren sistemi ile ilgili sorusuna denk gelmiştim. O zaman zaman yokluğundan yazamadım. Şimdi elimden geldiği kadar açıklayayım. Gerçi burası Sauber haberi olduğu için kimse açmayacak bile, ama sporu seven gerçek taraftarlar görecektir.
Bahsedilen yenilik FIA’nın bu sezon araçların arka frenlerinde elektronik sistemlere izin vermesi. FIA bunu bir zorunluluktan dolayı kabul etti, bu yazıda onu basitçe açıklayacağım. Ön frenler halen tam mekanik olarak çalışıyor ve elektronik yardımlar yasak.
Bisiklete binenleriniz illaki dinamo takıp kendi farını yakmıştır. Dinamonun lastiğe takılı olduğu zamanlar bisikleti yavaşlattığını bilirsiniz. Biraz daha dikkatli olanlar dinamo her şekilde takılı olmasına rağmen far açıkken bisikleti sürmenin daha zor olduğunu fark etmişlerdir. Dinamo takılı olduğu halde farı kapatırsanız bisikleti sürmek nispeten daha kolay olur.
Bunun sebebi dinamodan elektrik çekildiğinde oluşan manyetik gücün dinamo rotorunun dönmesini yavaşlatması ve kilitlenmeye zorlamasıdır. Ampul yanarken bir elektrik çeker ve bu da dinamoyu, haliyle biniciyi zorlar. Elektrik bedava üretilmiyor. Ancak farı kapattığınızda akım akmayacağı için dinamoya engel olan manyetik güç ortadan kalkar ve sadece rotoru döndürmek için mekanik güç harcarsınız.
Şimdi de F1’in KERS sisteminin nasıl enerji ürettiğine bakalım. Önce fren sisteminin nasıl çalıştığını hatırlamak gerekiyor. Araçlarda frenleme, fren balatalarının diskleri sıkıştırarak lastiği durdurmaya çalışmasıyla sağlanır. Burada aracın kinetik enerjisi sürtünme yoluyla ısıya dönüşür ve araç yavaşlar.
FIA baktı ki bu enerji çöpe gidiyor, yol araçlarında da kullanılsın diye bir enerji geri dönüşüm sistemi yapalım dedi.
Frenlemenin temellerini açıklamaya devam edelim. Araçların ön ve arka lastiklerinin ihtiyaç duyduğu frenleme miktarı çok farklıdır. Frenlemede araç öne yığılacağı için ön taraf yere daha iyi basar ve frenlemenin çoğunu ön lastikler karşılar. Arka lastikler ise sadece dengeleyici olarak ayarlanır. Ön frenler lastiği kilitlemeyecek en sert ayarda tutulurken arka kısım ise arkayı kilitleyip spin attırmayacak limitte tutulur. Arka lastik kilitlendiğinde araç spin atabilir, hangimiz el frenini çekerek yanlamadı? 🙂
F1’e KERS kuralını getiren üstün zekâlı kural koyucular araçların görünüşleri ve tasarımları fazla bozulmasın diye aslında ön lastiklerden enerji depolaması gereken dinamoları (KERS jeneratörü, MGU-K) gittiler arka tekerlere bağladılar. Zaten daha az frenleme ihtiyacı olan lastikler bir de pili şarj etmek için kullanılmaya başlandı. Le Mans’ın hibrid araçları gücünün çoğunu ön lastiklerden elde ederler.
F1 KERS’i şöyle çalışıyor; Aynı bisiklet gibi, bisiklette dinamonun far yanıkken sürüşü daha fazla zorladığını biliyoruz ya, bunu frenleme için kullandığınızı düşünün. Fren yapmanız gerektiğinde farı açın ve nispeten daha az arka frene dokunun. Bunu ayarlamak basit olacaktır, çünkü ampul hep aynı elektriği çekeceği için dinamonun yükü tahmin edilebilir olacaktır.
Peki dinamonuz ampulü yakmak yerine bir pili şarj ediyorsa? İşte o zaman işler karışır. Pil boş olduğu zaman dinamo yüke binerek pili şarj etmeye başlayacaktır, pil dolduğunda ise elektrik çekilemeyeceğinden dolayı dinamo boşa çıkacaktır ve arka frene daha fazla basmak gerekecektir.
F1’in KERS dinamosu arka tekere bağlıdır ve pilin şarj durumuna göre gereken arka fren basıncı değişir. Bu geçen senelerde de bir sorundu, ancak KERS’in gücünün düşük olması ve tur boyunca çok az kullanılması sebebiyle pilin boyutu ve dinamo küçüktü. Ancak bu sezon KERS tam iki katı gücünde (160 beygir) ve pil de çok büyüdü. Böyle olunca pilin şarj durumuna göre dinamonun fren etkisi çok değişkenlik göstermeye başladı ve bu frenlemede pilotun tahmin edemeyeceği bir şey. Haliyle çok zorlayıcı bir durum.
FIA bunu engellemek için mecbur kalarak arka frenlerde elektronik yardım kullanılmasına izin verdi. Bu sistemle aracın arka fren basıncı hidrolik bir sistemle otomatik olarak ayarlanabilecek ve pilotun uğraşmasına gerek kalmayacak.
KERS pili boşken dinamo yüke bineceği için daha az fren basıncı yeterli olurken, sistem pil dolduğunda pilotun fren pedalına basmasıyla uyumlu olarak arka fren basıncını yüksek tutacak.
Bu sistem takımların yazılımla ayarlaması gereken ve sürüş dinamiğini ciddi etkileyen yeni bir şey. Takımlar bunu oturtmak zorundalar, yoksa frende abuk şekilde spin atan ya da duramayan araçlar görürüz. İlk testlerde Sutil’in spini bundan kaynaklanmıştı, Vettel de dün bu sebeple spin atmış olmalı.
Motorlarla birlikte bu sistem de takımlar için yeni bir mücadele ve pek dikkat çekmese de gerçekten önemli bir bölüm ve takımlar bunu sorunsuz çalıştırmak zorundalar. Yeni sezon çooook enteresan olacak.
Umarım anlatabilmişimdir.
Haber metni çok bilimsel ve kavram dolu olduğu için pek anlayamamıştım fakat senin ki gayet açık ve sade olmuş teşekkür ederim.Sitede bu yazıyı da yayınlayıp ortam hazırlayan murnoutta da teşekkürler.
Yanlış anlamış değilsem araçlar kersi dolu iken daha mı rahat duracak. Boşken daha mı dengesizleşecek. Bu iş böyle ise güzel yarışlar izletebilir bize.
Hatta takımların icaatlarıda ilginç olabilir.
Tekrardan altını çiziyorum yanlış anlamadıysam durumu. Anladıysam vay halime :))
Yanlış anlamışsın.
Diyelim bir viraj öncesi frenleme yapılıyor. Pilotun seçtiği fren dengesine göre arka lastiklerin 100 oranında frenlemesi gerekiyor.
KERS boşken MGU yüke biner ve daha fazla frenleme etkisi yaratır. Diyelim 60 etki yaptı. Elektronik fren sistemi de hemen bunu ölçüp fren balatalarına 40 güç gönderir ve istenen 100’e ulaşılır.
KERS bataryası doluyken ise MGU tam frenleme etkisi yapamayacağından dolayı ancak 10 kadar fren yapabilir ve bu kez elektronik sistemin 90 güçle balataya yüklenmesi gerekir. İşte yeni sistemin getirdiği avantaj bu.
Ama olur da takım bu elektronik sistemi yanlış ayarlarsa istenen 100’e ulaşılamaz ve arka tekerler ya kilitlenir, ya da hiç tutmaz. Sonrası Grosjean 🙂 Anladın sen onu.
yaw xtrabit sen ne iş yapıyon, düşünüyom düşünüyom bulamıyom, bu kadar bilgiyi ne zaman hıfz ettin de kıraat eyliyon, aklım almıyo, teşekkürler 🙂
eline saağlık