Ngạc nhiên với hệ thống kiểm soát lực kéo trên xe máy

Hiện nay, khi công nghệ ngày càng phát triển và cuộc chạy đua giành khách hàng càng gay gắt thì việc chú ý trang bị an toàn lại được quan tâm hơn bao giờ hết. Hãy xem những ông lớn trong ngành sản xuất mô-tô trang bị những gì cho hệ thống kiểm soát lực kéo của họ.

>> Bạn có thể bình luận về bài viết này trên http://www.facebook.com/Autodaily

Nếu cần mô men xoắn lớn khi tăng tốc thì bạn phải mở bướm ga lớn, nhưng nếu bướm ga mở lớn hơn mức cần thiết mà bạn dự đoán thì rất có thể mô men xoắn sinh ra tại bánh xe sẽ bị vượt quá hệ số bám cho phép giữa lốp và mặt đường bằng. Khi đó lốp xe sẽ xảy ra tình trạng bánh xe bắt đầu trượt so với mặt đường. Sẽ không có gì quá nghiêm trọng khi bạn chỉ bị chệch đường một chút và chiếc xe vẫn có thể tiến lên phía trước.

Bài viết liên quan:  Kiến thức cơ bản về dầu nhớt xe máy

Nhưng khi các vận tốc của lốp xe bằng 115% vận tốc của chiếc xe thì sẽ đạt đến giới hạn cho phép của hệ số bám giữa lốp xe và mắt đường. Khi đó thì xe sẽ bị trượt, do lực ma sát lớn dẫn đến kết lực kéo bị giảm. Việc lực kéo bị giảm không phải là vấn đề lớn khi xe di chuyển thẳng nhưng khi lại rất nguy hiểm khi xe ôm cua do tải trọng bên tác động làm xe mất cân bằng. Đến khi bạn mất kiểm soát hoàn toàn thì sẽ gặp những tai nan vô cùng nguy hiểm.

Hiện nay, ít nhất 6 nhà sản xuất xe gắn máy (Kawasaki, Yamaha, Ducati, Aprilia, BMW and MV Agusta) có nhà máy được trang bị công nghệ kiểm soát lực kéo mà khi cần thiết có thể kiểm soát mô men xoắn và bảo đảm bánh xe không bị trượt quá giới hạn cho phép.

Bài viết liên quan:  Ứng dụng hộp số vô cấp CVT, xe nhỏ ngày càng tiết kiệm

Mặc dù  có chung về nguyên lý hoạt động, nhưng cả 5 hệ thống kiểm soát lực kéo (trừ MV Agusta) lại có kết cấu khác nhau do sử dụng những thuật toán, cảm biến, cơ chế điều chỉnh mô men xoắn khác nhau. Trong phạm vi bài báo sẽ cố gắng giải mã những khác biệt và giải thích làm thế nào mà các nhà sản xuất thiết OEM có thể thực hiện những hệ thống kiểm soát lực kéo độc quyền của họ.

Kawasaki ZX – 10R phiên bản 2011 và Yamaha R1 đều được trang bị hệ thống kiểm soát lực kéo

Sẽ thật khó khăn để bắt buộc các nhà sản xuất công bố các chi tiết chính xác về hệ thống kiểm soát lực kéo của họ do các vấn đề về công nghệ độc quyền, và cũng chẳng dễ dàng để tiếp cận các kỹ sư của họ. Vì vậy để đánh giá được, chúng ta buộc phải suy ra từ các chi tiết kỹ thuật của hệ thống.

Bài viết liên quan:  Siêu xe Ferrari F12 đầu tiên Việt Nam tái xuất tại Sài Gòn

Nói như vậy không có nghĩa rằng việc suy đoán là không đáng tin cậy và hoàn toàn mù mờ. Lý do là bởi tất cả các hệ thống kiểm soát lực kéo phải có cùng nguyên lý, chỉ khác về cấu tạo, số lượng các thông số điều chỉnh, cảm biến… Tất cả đều có một mục đích chung: hạn chế sự trượt của lốp sau. Vì mục tiêu là như nhau nên các giải pháp sẽ là tương tự. Không còn nghi ngờ về chuyện sở hữu các thuật toán độc quyền của các nhà sản xuất, nhưng tất cả họ đều có chung một hướng đi.

Sự trượt ngang của xe khi drift

Năm nhà sản xuất với hệ thống kiểm soát lực kéo trên những chiếc mô-tô thể thao sportbike (Aprilia, BMW, Ducati, Kawasaki, Yamaha) đều sử dụng hệ thống cảm biến tốc độ bánh xe ở cả hai bánh trước và sau. Những cảm biến này ban đầu được dư định sử dụng cho hệ thống ABS với khoảng 50 xung cho mỗi vòng quay xe.

Bài viết liên quan:  Mazda6 phiên bản cải tiến trình làng

Việc thay đổi mục đích sử dụng các cảm biến này lại có ý nghĩa thực tế. Về cơ bản, việc kiểm soát lực hãm và kiểm soát lực kéo đều là những vấn đề toán học giống hệt nhau – trong cả hai trường hợp lực đẩy lốp quá lớn vượt quá giới hạn hệ số bám của lốp xe và dẫn đến kết quả thay đổi tốc độ bánh xe.

Minh hoạ độ biến dạng của lốp khi vào cua

Những người lái thường có xu hướng coi sự tăng tốc và hãm phanh là hai sự kiện hoàn toàn khác nhau nhưng Newton và định luật của ông về chuyển động lại chứng minh điều ngược lại. Tốc độ dù tăng hay giảm thì vẫn là thay đổi vận tốc. Một cảm biến có khả năng phát hiện sự giảm tốc thì cũng phù hợp để phát hiện sự tăng tốc.

Bài viết liên quan:  Nissan tiên phong công nghệ “steer-by-wire”

Hãng cuối cùng trong cuộc đua này là MV Agusta và chiếc xe F4 của nó. Không giống như 5 nhà sản xuất đã được nhắc ở trên – những hãng sử dụng cảm biến tốc độ bánh xe để phát hiện sự trượt bánh thì MV sử dụng hệ thống giám sát tốc độ động cơ dành riêng cho những đột biến về rpm (vòng quay/phút). Một sự nhảy vọt về tốc độ động cơ vượt quá giới hạn cho phép được quyết định bởi những thuật toán định sẵn của ECU được coi như là trượt bánh xe. Nói một cách khác, điều này tương tự như nhiều hệ thống kiểm soát lực kéo khác.

Kawasaki là nhà sản xuất Nhật bản tiên phong trong việc trang bị hệ thống kiểm soát lực kéo cho xe máy

Bạn có thể khởi động hệ thống kiểm soát lực kéo chỉ với thông tin về tốc độ động cơ hoặc tốc độ bánh xe nhưng bạn đã sai trong việc đối phó với tình huống này khi bạn đã giải quyết việc trượt bánh trước khi nó kịp xảy ra. Có rất nhiều trường hợp xảy ra điều này, nhưng trong những tình huống mô men xoắn vượt quá cao (số thấp, độ mở bướm ga lớn), bạn sẽ có một cách tốt hơn để khiến cho chiếc xe thăng bằng nếu bạn có thể dự đoán, cho dù là thô sơ khi lực đẩy lốp sau vượt quá giới hạn bám dính lốp xe.

Bài viết liên quan:  So sánh Hyundai Santa Fe và Toyota Fortuner

Để làm vậy, bạn cần thông tin về mô men xoắn của động cơ. Không quá khó để nắm được những vấn đề này bởi các thông số là có sẵn. Cả 5 nhà sản xuất sử dụng độ cảm biến điều khiển động cơ hiện có của họ – tốc độ động cơ, góc mở bướm ga, cấp số hiện thời để suy ra mô men xoắn động cơ và từ đó là lực đẩy bánh xe phía sau.

Nếu bạn muốn có một cách tiếp cận tối thiểu, thì những điều cung cấp phía trên có thể tạm coi là đầy đủ. Bạn đã có thông tin về mô men xoắn để giúp dự đoán sự khởi đầu của trượt bánh và bạn có cảm biến tốc độ bánh xe để phát hiện khi nào chuyện đó xảy ra. Trên thực tế, đây là cách tiếp cận của cả Kawasaki và Yamaha, ngoài các cảm biến kiểm soát động cơ và tốc độ bánh xe, Kawasaki và Yamaha đã không thêm bất kỳ cảm biến cụ thể bổ sung nào cho kiểm soát lực kéo.

Bài viết liên quan:  Khởi động ôtô bằng… điện thoại

Các kỹ sư của Ducati đã đi hơi xa so với các đồng nghiệp đến từ Nhật Bản trong việc theo đuổi lực đẩy – họ đã thêm một gia tốc kế đơn giản để đo gia tốc theo phương dọc của xe. Thay vì chuyển đổi mô men xoắn động cơ tới lực đẩy với những tính toán sử dụng số truyền động, bán kính lốp xe và hàng loạt các thông số khác, Ducati chỉ cần đi qua toàn bộ chuỗi các giả định và sử dụng gia tốc để đo trực tiếp.

Nhưng việc biết lực đẩy bánh sau chỉ trả lời được một nửa của câu hỏi quan trọng: khi nào lực kéo vượt qua giới hạn hệ số bám của lốp xe?. Một câu trả lời đầy đủ yêu cầu rằng bạn cũng cần có một vài ý tưởng về độ bám của lốp. Ngay cả khi với điều kiện mặt đường phù hợp, giới hạn này cũng không phải là bất biến.

Bài viết liên quan:  So sánh Kia Rio và Mitsubishi Attrage

Hệ thống kiểm soát lực kéo của Yamaha R1 có thể điều chỉnh theo 6 chế độ và có thể tắt được chức năng đó

Khả năng của lốp xe để đẩy chiếc xe về phía trước dưới tác dụng của lực đẩy bị giảm khi lốp xe mang nhiều tải trọng bên. Những lái xe biết điều này, hoặc là trực giác hay từ các kinh nghiệm. Bạn phải thận trọng khi tăng ga trong quá trình chiếc xe bị nghiêng do bám cua. Bạn không thể đồng thời điều chỉnh và tăng tốc bởi bị tải trọng bên trên chiếc lốp sẽ làm giảm hệ số bám giới hạn của nó.

BMW và Aprilia đi xa hơn một chút hơn so với Ducati và bao gồm các bộ cảm biến để đo lường mức độ tự do: gia tốc kép ( tăng tốc theo chiều dọc và chiều ngang).

Bài viết liên quan:  Hệ thống nạp nhiên liệu điện tử VVT-i của Toyota

BMW S1000RR sử dụng cảm biến tốc độ chung cho cả hệ thống phanh ABS và kiểm soát lực kéo TC

Nhưng điều không rõ ràng là làm thế nào họ có thể sử dụng dữ liệu từ hai cảm biến quán tính khác – tăng tốc biên và lắc ngang. Cả hai điều này có thể được sử dụng để suy ra lốp phụ tải. Có những thách thức đối với phương pháp tiếp cận này. Bởi vì một chiếc xe máy, không giống như một chiếc ô tô, khi cua góc, bạn sẽ cần tính toán góc cua để có được một kết quả đúng. Nó đòi hỏi phải tinh tế, và theo tính toán thì tốn kém hơn. Và biết đâu những nỗ lực là đáng giá.

Kết luận là, hệ thống kiểm soát lực kéo không thể dự đoán hay phát hiện trượt bánh. Nó phải giảm sự cố này về mức độ an toàn, thực hiện nhanh chóng và có kiểm soát. Máy tính làm giảm trượt của bánh xe điều khiển bằng cách hạn chế mô men xoắn của động cơ. Có ba cơ chế để làm điều này: ngừng hoạt động một xi lanh, làm chậm thời gian đánh lửa hoặc đóng bướm ga. Mỗi cách sẽ có những ưu điểm và hạn chế riêng.

Bài viết liên quan:  Lắp đèn la-ze trang trí cho xe

1. Ngừng hoạt động xi lanh là một giải cưỡng bức, bằng cách bỏ qua việc phun nhiên liệu trên một hoặc nhiều xi lanh (bạn có thể đạt được hiệu quả tương tự bằng cách bỏ qua sự kiện tia lửa nhưng điều này chuyển nhiên liệu không cháy vào ống xả và tăng lượng khí thải).

2. Đánh lửa chậm cũng có một phản ứng ngay lập tức và có khả năng điều chế tốt, nhưng nó giới hạn hoạt động (thường không có nhiều hơn 20% lượng giảm mô men xoắn mà không gây ra việc đánh lửa trượt).

3. Đóng bướm ga để cung cấp một lượng nhiên liệu vừa đủ. Ưu điểm là có khoảng điều chỉnh rộng ( giảm từ 0 – 100% mô men xoắn) nhưng độ trễ quá lớn.

Kawasaki làm giảm mô men xoắn chỉ bằng cách cho dừng hoạt động 1 xi lanh (phản ứng ngay lập tức nhưng hiệu quả hơi kém). Ducati làm chậm thời gian đánh lửa (điều tiết tốt, phản ứng ngay lập tức nhưng bị giới hạn về phạm vi điều chỉnh) và dừng hoạt động của xi lanh. Panigale mới ấn tượng với bộ phận điều chỉnh bướm ga. Cả Aprilia và BMW đều đóng bướm ga điện tử ( điều tiết tốt, phạm vi điều chỉnh rộng nhưng độ trễ lớn) và cũng làm chậm thời gian đánh lửa. Yamaha, hãng duy nhất trong 5 nhà sản xuất kể trên, sử dụng cả 3 phương pháp làm giảm mô men xoắn ở trên.

Bài viết liên quan:  Khởi động ôtô bằng… điện thoại

Cả năm hệ thống thảo luận ở đây, được đánh giá hoàn toàn trên số lượng cảm biến và thiết bị truyền động, có thể được bố trí trong một sự liên tục phức tạp. Kawasaki là đơn giản nhất. Yamaha hơi phức tạp hơn so với Kawasaki với một gói cảm ứng tương tự nhưng thêm bướm ga điều khiển điện tử. Gói cảm biến của Ducati bao gồm một cảm biến quán tính nhưng không có bướm ga điện tử. Aprilia và BMW là phức tạp nhất với bướm ga điện tử và bốn cảm biến quá tính. Tính phức tạp ở đây được hiểu là việc tốn chi phí, thời gian phát triển, phần mềm hỗ trợ, nhưng tính năng tốt hơn.

Dù sao, cũng có rất ít người có đủ khả năng để thăm dò đầy đủ tất cả các hệ thống này hoạt động như thế nào. Nên những phân tích trên cũng chỉ mang tính đánh giá, tổng hợp dựa trên kinh nghiệm của một số cá nhân trong việc sử dụng các sản phẩm .

Bài viết liên quan:  Lắp đèn la-ze trang trí cho xe

Ngọc Điệp (theo PLXH)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *