ما هو توجيه عزم الدوران (Torque Vectoring) أو توزيع عزم المحرك، وكيف يعمل؟

لا فرق سواء تحدثنا عن سيارة رياضية بقيمة 75.000 يورو مثل Audi RS 3، أو سيارة بقيمة نصف مليون يورو مثل Ferrari SF90 Stradale، أو سيارات فائقة الأداء (Hypercars) مثل McLaren P1… كلٌّ بطريقته، فجميعها تلجأ إلى توجيه عزم الدوران أو توزيع العزم (Torque Vectoring) لتحسين السلوك الديناميكي. تقنية بدأت تنتشر بفضل Mitsubishi وانتصاراتها في بطولة العالم للرالي، وطبّقتها في الأجيال المتعاقبة من سيارة Lancer Evo المخصصة للطرق العامة، وإن كانت تُسمّى آنذاك باسم مختلف: التحكم النشط في الانحراف حول المحور الرأسي (active yaw control). لكن، ما هو توجيه عزم الدوران، وكيف يعمل؟

مسألة تتعلق بالالتصاق

في جوهرها، تتيح تقنية توجيه العزم أو التوزيع الانتقائي للعزم (Torque Vectoring) تعديل عزم المحرك الذي تتلقاه كل عجلة من عجلات المحور بشكل مضبوط ومُتحكَّم فيه، وهو أمر لا يمكن تحقيقه باستخدام التفاضل المفتوح، الذي يوزّع العزم بنسبة 50/50، دون اللجوء إلى أنظمة تحكم إضافية.

ولماذا نحتاج إلى توجيه العزم؟ لأنه عند الدخول في منعطف، تملك العجلات الخارجية قدرة أكبر على نقل القوة إلى الأرض مقارنةً بالعجلات الداخلية، التي تكون أقل تحميلاً. فبفضل التوزيع الانتقائي للعزم بين العجلات، يمكن تسهيل تغيير اتجاه مسار السيارة، مكمِّلًا بذلك الدوران الذي توفره عجلة القيادة.

وبذلك تتحقق سلوكية ديناميكية أفضل للسيارة، خاصة في القيادة الرياضية. وبعبارة أخرى: بفضل توجيه العزم، يمكن للسيارة أن تدخل المنعطفات بسرعة أكبر، إذ تتيح التقنية تقليل النقصان في التوجيه (Understeer)، أي ميل السيارة إلى الاستمرار في خط مستقيم عند المنعطفات مما يستدعي إدارة أكبر لعجلة القيادة، ويحد من قدرة الإطارات على نقل القوة إلى الأرض… أو زيادة الزيادة في التوجيه (Oversteer)، بل قد تصل إلى حد جعل السيارة تنزلق.

أنظمة التوزيع الانتقائي للعزم

رغم أن معظم أنظمة توجيه العزم تُستخدم في السيارات ذات الدفع الرباعي، يمكن العثور عليها أيضاً في المركبات ذات الدفع على محور واحد، سواء أكان دفعاً أمامياً أم دفعاً خلفياً. والهدف واحد: أن يصل عزم أكبر إلى العجلة القادرة على نقل القوة إلى الأرض بشكل أفضل، أي العجلة الخارجية للمنعطف. وما مقدار هذا العزم؟ هو كل ما يمكن التحكم فيه بحسب درجة الالتصاق.

ولتحقيق ذلك، تستخدم الشركات المصنِّعة أنظمة مختلفة. أبسطها هو الكبح الانتقائي للعجلات، بفضل نظام منع انغلاق العجلات (ABS) ونظام التحكم في الثبات (ESP). فبكبح العجلة الداخلية للمنعطف عندما تبدأ في مواجهة صعوبة في نقل القوة إلى الأرض، يتحقق تأثير شبيه بالقفل الذاتي يتيح التحكم في توزيع العزم. وبشكل ما، يتشابه مبدأ عمل نظام التحكم في الثبات كثيراً معه، رغم أن هدفه مختلف تماماً: إذ يتدخل هنا بشكل انتقائي على المكابح لتوليد عزم دوران للسيارة حول محورها العمودي، معاكس للعزم الذي يميل إلى إخراجها عن مسارها، وذلك لتحسين السلامة.

وما يتيحه نظام توجيه العزم، لفهم الأمر بشكل أفضل، هو تأخير اللحظة التي كان يجب أن يتدخل فيها نظام ESP، مما يتيح الاستفادة بشكل أفضل بكثير من قوة المحرك وقبضة الإطارات. يمكن لنظام ESP أن يقطع من الأساس سلوك النقصان أو الزيادة في التوجيه لمنع فقدان المسار، بينما يمتلك نظام توجيه العزم القدرة على جعل السيارة أكثر ميلاً للنقصان في التوجيه أو أكثر ميلاً للزيادة فيه، بحسب ما نحتاجه، لاجتياز المنعطفات بسرعة أكبر.

تستخدم أنظمة أخرى للتوزيع الانتقائي للعزم تفاضلات ذات انزلاق محدود يتم التحكم فيها إلكترونياً، أو قابضات كهروهيدروليكية عند مخرج التفاضل. Audi، على سبيل المثال، تقدم التفاضل الرياضي كخيار في طُرزها ذات الدفع الرباعي quattro، الذي يتيح هذا التوزيع المتغير للعزم بين عجلات المحور الخلفي. وفي Audi RS 3 الجديدة، انتقلت الشركة من القابض متعدد الأقراص مع تفاضل مركزي تقليدي السابق إلى تفاضل خلفي RS Torque Splitter، الذي يوزّع العزم بشكل متغير ونشط بين العجلتين في هذا المحور، بحسب التسارع الطولي والجانبي، ووضعية دواسة الوقود، وترس السرعة المختار، وسرعة دوران العجلات… بل ويتضمن وضعاً يتيح الانزلاقات المتحكَّم فيها!

والآن، تكتسب تقنية توجيه العزم بعداً جديداً مع ظهور الجيل الجديد من السيارات الكهربائية. فمع وجود محرك على كل محور، يصبح التحكم في العزم بين العجلات أسهل بكثير. ولا نتحدث عن السيارات التي تحتوي على محركين على المحور نفسه، مثل Audi e-tron S، حيث يمكن لكل محرك كهربائي خلفي أن يرسل العزم مباشرة إلى العجلة المقابلة دون استخدام تفاضل ميكانيكي. ولا يمكن فقط إدارة أزواج دفع عالية جداً، بل يمكن القيام بذلك في بضعة أجزاء من الثانية.

وكما تتخيل، فإن ذروة توجيه العزم نجدها في السيارات الكهربائية ذات المحرك على كل محور، حيث تكون إمكانيات التحكم المستقل في العزم لكل عجلة لا نهائية. وبهذه الطريقة فقط تستطيع سيارات مثل Rimac Nevera، التي تقارب قوتها 2.000 حصان (CV)، إدارة توصيل القوة إلى الإسفلت.