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摩托车循迹系统的原理是什么?

作者:佚名 时间:2019/10/29 15:46:36

循迹系统(Traction Control)是近年来摩托车进入数字化科技以来最耀眼的技术之一,而其宗旨就是要让骑士在享受驾驭乐趣时,或是在摩擦力不理想的路面上,能拥有多一层的保障,避免后轮丧失抓地力而发生意外。然而,“确保足够抓地力”这事看似单纯,但所牵涉到的不仅是对于轮胎抓地力的认知,更得结合ECU、电子油门、六轴传感器、轮速感应、运算技术等的相互协调,才能顺利的让循迹系统顺利运作。

循迹系统从工厂赛车大量下放之后,只要是较新的中高阶车款大多有配备,这项科技你不可不知。

在大概认知道循迹系统的作用后,将做进一步的探讨,帮助读者分析循迹系统的原理,以及工程师如何运用这套系统来帮助实际骑乘的安全性。本系列主题将由系统发想的起源作为观点来切入,并且也让带读者了解如何判别一个循迹系统的好与坏。

轮胎的抓地

Confidence breeds speed. Traction builds confidence.

“速度来自于骑士的信心,信心则建立在抓地力之上。”

在谈论循迹系统之前,我们要先了解何谓抓地力。抓地力的远亲──“摩擦力”的简单定义为:两物体之间互相作用的力;同时又可分为动摩擦力及所谓的静摩擦力。而以轮胎及路面的状况来看,两者之中,轮胎并非刚体,而是容易受力变形的弹性体。当轮胎被引擎或是刹车驱动而去咬合路面,就像把橡胶挤入柏油路面,往反方向推。若去赛场上看一下刚从赛道驶下轮胎,则可以想像,这轮胎就像是被路面啃食过一般。相较于摩擦的说法,抓地力更像是一种咬合的概念:轮胎及路面相互咬合。

比起摩擦,轮胎与地面之间的关系像是互相咬合产生形变。

从另一个观点来看,轮胎抓地力因为其他因素影响所产生的变化并非像是动摩擦与所谓静摩擦之间跳楼梯般的变化,而是偏向连续且非线性的变化。例如抓地力与轮胎正向力的关系,就是一条弯的曲线,而非一条直线。简单了解抓地力的性质之后,便来看看轮胎转动时,发生了什么事。

轮胎转动开始

尽管看似稳定的车身动态,但事实上轮胎其实一直都是处于“打滑”的现象。

轮胎在转动时,难道就乖乖地听话、贴着地面转动吗?打从轮胎开始转动起,抓地力的状况如何,便是骑士最经常需要感知的课题。当轮胎“失去抓力”,骑士感到轮胎打滑进而造成摔车的恐惧更是深植许多人心中。但追根究柢来论除了恐惧感之外,失去抓地力的感觉又有什么呢?如何察觉到状况有异?这一切都要从轮胎转动的状况开始谈起。

The wheel is always “Spinning!”

轮胎受力转动时,轮胎的胎面与路面并不会乖乖地维持1:1的转动,简单来说轮胎走1米,并不代表车子就会前进1米。若拿一个放大镜去看胎面与路面之间的状况:轮胎往前会使前面的胎皮受力被挤压,与地面接触过后,则被往后扯而拉长。把放大镜拿开,将轮胎转动的速度与车辆前进的速度相比较之下,当轮胎受到向前进的驱动力时,轮胎总是滚得比车速快。或许以“微”打滑来形容这样的情形会比较好理解,所以基本上轮胎转动时,总是处于打滑的状态,差别只是在于打滑的多与少。

事实上轮胎一直处于着“微”打滑的状态。

轮胎受力转动时会滑动,并非是个新发现,早在赛道上便验证出轮胎抓地力的峰值是处于滑差率(Slip-ratio)为15%到20%附近;也就是说,轮胎转动的速度,要比车速快15-20%。抓地力在达到峰值之后,便会反转下降,当滑差率达到100%,也就是轮胎速度比车速要快一倍时,此时的抓地力极限约是峰值时的60%至70%。

回到滑差率的源头,这与受到的驱动力有关:简单地说,受到的驱动力越大时,滑差率也越大。从头来看,当轮胎受到的驱动力增加时,抓地力的极限也逐渐增加,达到峰值后,若驱动力继续增加,则抓地力极限也会开始下降。

SuperBike所制作的油门开度、速度 vs.滑差率表格。

英国SuperBike 杂志在今年初的报道中有提到关于滑差率与车速及油门开度的关系,并制作了表格。滑差率主要与油门开度成正比,油门开度为30%时会有12%的滑差率,到了油门全开时则会有16%。相对于速度来说,则没有显著的变化,但趋势是速度越快,滑差越少。

编辑:Tracy
关键字:摩托车 循迹系统 原理 轮胎 抓地力

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