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摩托車循跡系統的原理是什么?

作者:佚名 時間:2019/10/29 15:46:36

循跡系統(Traction Control)是近年來摩托車進入數字化科技以來最耀眼的技術之一,而其宗旨就是要讓騎士在享受駕馭樂趣時,或是在摩擦力不理想的路面上,能擁有多一層的保障,避免后輪喪失抓地力而發生意外。然而,“確保足夠抓地力”這事看似單純,但所牽涉到的不僅是對于輪胎抓地力的認知,更得結合ECU、電子油門、六軸傳感器、輪速感應、運算技術等的相互協調,才能順利的讓循跡系統順利運作。

循跡系統從工廠賽車大量下放之后,只要是較新的中高階車款大多有配備,這項科技你不可不知。

在大概認知道循跡系統的作用后,將做進一步的探討,幫助讀者分析循跡系統的原理,以及工程師如何運用這套系統來幫助實際騎乘的安全性。本系列主題將由系統發想的起源作為觀點來切入,并且也讓帶讀者了解如何判別一個循跡系統的好與壞。

輪胎的抓地

Confidence breeds speed. Traction builds confidence.

“速度來自于騎士的信心,信心則建立在抓地力之上。”

在談論循跡系統之前,我們要先了解何謂抓地力。抓地力的遠親──“摩擦力”的簡單定義為:兩物體之間互相作用的力;同時又可分為動摩擦力及所謂的靜摩擦力。而以輪胎及路面的狀況來看,兩者之中,輪胎并非剛體,而是容易受力變形的彈性體。當輪胎被引擎或是剎車驅動而去咬合路面,就像把橡膠擠入柏油路面,往反方向推。若去賽場上看一下剛從賽道駛下輪胎,則可以想像,這輪胎就像是被路面啃食過一般。相較于摩擦的說法,抓地力更像是一種咬合的概念:輪胎及路面相互咬合。

比起摩擦,輪胎與地面之間的關系像是互相咬合產生形變。

從另一個觀點來看,輪胎抓地力因為其他因素影響所產生的變化并非像是動摩擦與所謂靜摩擦之間跳樓梯般的變化,而是偏向連續且非線性的變化。例如抓地力與輪胎正向力的關系,就是一條彎的曲線,而非一條直線。簡單了解抓地力的性質之后,便來看看輪胎轉動時,發生了什么事。

輪胎轉動開始

盡管看似穩定的車身動態,但事實上輪胎其實一直都是處于“打滑”的現象。

輪胎在轉動時,難道就乖乖地聽話、貼著地面轉動嗎?打從輪胎開始轉動起,抓地力的狀況如何,便是騎士最經常需要感知的課題。當輪胎“失去抓力”,騎士感到輪胎打滑進而造成摔車的恐懼更是深植許多人心中。但追根究柢來論除了恐懼感之外,失去抓地力的感覺又有什么呢?如何察覺到狀況有異?這一切都要從輪胎轉動的狀況開始談起。

The wheel is always “Spinning!”

輪胎受力轉動時,輪胎的胎面與路面并不會乖乖地維持1:1的轉動,簡單來說輪胎走1米,并不代表車子就會前進1米。若拿一個放大鏡去看胎面與路面之間的狀況:輪胎往前會使前面的胎皮受力被擠壓,與地面接觸過后,則被往后扯而拉長。把放大鏡拿開,將輪胎轉動的速度與車輛前進的速度相比較之下,當輪胎受到向前進的驅動力時,輪胎總是滾得比車速快。或許以“微”打滑來形容這樣的情形會比較好理解,所以基本上輪胎轉動時,總是處于打滑的狀態,差別只是在于打滑的多與少。

事實上輪胎一直處于著“微”打滑的狀態。

輪胎受力轉動時會滑動,并非是個新發現,早在賽道上便驗證出輪胎抓地力的峰值是處于滑差率(Slip-ratio)為15%到20%附近;也就是說,輪胎轉動的速度,要比車速快15-20%。抓地力在達到峰值之后,便會反轉下降,當滑差率達到100%,也就是輪胎速度比車速要快一倍時,此時的抓地力極限約是峰值時的60%至70%。

回到滑差率的源頭,這與受到的驅動力有關:簡單地說,受到的驅動力越大時,滑差率也越大。從頭來看,當輪胎受到的驅動力增加時,抓地力的極限也逐漸增加,達到峰值后,若驅動力繼續增加,則抓地力極限也會開始下降。

SuperBike所制作的油門開度、速度 vs.滑差率表格。

英國SuperBike 雜志在今年初的報道中有提到關于滑差率與車速及油門開度的關系,并制作了表格。滑差率主要與油門開度成正比,油門開度為30%時會有12%的滑差率,到了油門全開時則會有16%。相對于速度來說,則沒有顯著的變化,但趨勢是速度越快,滑差越少。

編輯:Tracy
關鍵字:摩托車 循跡系統 原理 輪胎 抓地力

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