Kontrola trakcji i hamulców | Elektroniczni strażnicy

Wsparcie dla każdego

Wielu właścicieli aut i motocykli wyznaje teorię, że każdy system w samochodzie czy motocyklu powinien mieć wyłącznik. Jednak dyskusja na ten temat jest bezprzedmiotowa. Producenci montują rozmaitych „strażników” bezpieczeństwa, działających automatycznie i załączających się zawsze, gdy pojawi się taka konieczność i pozbawionych funkcji wyłączania. Istnieje bowiem ryzyko, że wyłączony system nie zostanie ponownie aktywowany choćby przez zapomnienie. Kierowca w ten prosty sposób będzie pozbawiony asekuracji, która może uratować jego zdrowie albo życie.

A elektronika rzeczywiście ratuje. I to nie tylko początkujących jeźdźców. Także doświadczeni motocykliści mogą liczyć na jej wsparcie, gdy popełnią na drodze błąd albo nie zareagują w porę na zagrożenie. Elektronikę warto polubić, zarówno tę w układach hamulcowych jak i tę, kontrolującą trakcję. Ma bowiem tę cenną cechę, że zawsze można na nią liczyć, co u człowieka nie jest tak oczywiste. Nie bywa zmęczona, nie ma złych dni, nie zasypia i nie zagapi się. Reaguje zawsze, gdy zaistnieją warunki wymuszające jej działanie. Oczywiście, może pojawić się awaria techniczna, ale po pierwsze taki przypadek to rzadkość, a po drugie kierowca jest ostrzegany o niedomaganiach sygnałami na tablicy rozdzielczej.

Pionierzy elektroniki

Pierwszym systemem elektronicznym, który zaczął wspomagać pracę układu jezdnego, był układ zapobiegający poślizgowi kół podczas hamowania, powszechnie zwany ABS-em. Dzisiaj jest podstawowym i najszerzej stosowanym elementem bezpieczeństwa czynnego w motocyklu.

Jego kariera zaczęła się w 1988 r., gdy ABS zadebiutował w BMW K1 i serii K 100. Elektroniczne zapobieganie poślizgom było początkowo czymś bardzo drogim i elitarnym. Dlatego proponowane było jedynie jako wyposażenie dodatkowe. W BMW K 100 LT dopłata wynosiła ponad 1300 dolarów. Dzisiaj można mieć dużo sprawniej działający ABS za 1/3 tej sumy.

Na początku lat dziewięćdziesiątych XX w. nad ABS-em pracowały także Yamaha i Honda. Początkowo próbowano nawet wzorować się na mechanicznych układach stosowanych prototypowo w początkach lat osiemdziesiątych, by ograniczyć udział wciąż jeszcze drogiej i mało sprawnej elektroniki. Rezultaty nie były najlepsze. Procesory mimo swych wad były najlepszym rozwiązaniem. Na dodatek szybko zyskiwały na wydajności, pozwalając budować coraz szybsze i coraz lżejsze systemy. W 1996 r. BMW miało już ABS drugiej generacji, o 4 kg lżejszy od poprzednika.

Uroki integracji

Problem utraty przyczepności, powodowany blokowaniem kół jezdnych, dostrzeżono już w początkach motocyklizmu, ale w tamtych czasach o systemie przeciwpoślizgowym nie mogło być mowy. Wiedziano jednak, że jednoczesne używanie przedniego i tylnego hamulca pozwala zatrzymywać się sprawniej i przy zachowaniu większej stabilności motocykla.

Już w latach dwudziestych próbowano wprowadzać system hamujący jednocześnie przednie i tylne koło, dla uzyskania mniejszego zagrożenia poślizgami i podwyższenia pewności prowadzenia. Taki pomysł zrealizowano w motocyklu Ascott Pullin 50 CC z 1929 r., a potem w Rudge TT Replica z 1933 r. i Panther Model 100 z 1935 r. Pomysł kontynuowało włoskie Moto Guzzi w latach siedemdziesiątych, stosując integralny układ hamulcowy. Dźwignia nożna obsługiwała tylną i lewą przednią tarczę hamulcową, dźwignia ręczna prawą przednią.

Znacznie dalej poszła Honda. Najpierw wprowadziła w 1976 r. zintegrowany układ hamulcowy Single CBS do wyczynowego motocykla RCB 1000 klasy Endurance, instalując go potem w seryjnym modelu Gold Wing (1982 r.). Rozwinęła tę koncepcję w systemie Dual CBS, zaprezentowanym po raz pierwszy w modelu CBR 1000F z 1993 r. W końcu układ Dual CBS sprzężono nie tylko z ABS-em, ale również z systemem kontroli trakcji TCS, którego premiera odbyła się w 1996r. w modelu ST 1100, uzyskując znakomite rezultaty.

System TCS był pierwszym układem kontroli trakcji, zapobiegającym poślizgowi tylnego koła podczas przyśpieszania. Kiedy czujniki wykrywały uślizg, do akcji wkraczała elektronika, natychmiast opóźniając punkt zapłonu w silniku. Moment obrotowy był w ten sposób gwałtownie zmniejszany i do poślizgu nie dochodziło. Uboczny skutek integracji trzech układów przeciwpoślizgowych to przyrost masy jednośladu o 14 kg, niewiele znaczący w obliczu radykalnej poprawy bezpieczeństwa jazdy.

Trakcja pod kontrolą

Przemysł motocyklowy wkroczył w XXI w. z dobrze rozwiniętymi systemami przeciwpoślizgowymi. Brakowało jednak systemów kontroli trakcji, bardziej zaawansowanych, droższych i trudniejszych w realizacji. Lecz za przykładem Hondy poszło w 2007 r. BMW. W kolejnych latach odpowiednie układy wdrożyły również takie firmy jak Ducati, Kawasaki, Aprilia i Yamaha.

Kontrolę trakcji można realizować na różne sposoby. Pierwszy to opóźnianie punktu zapłonu. Drugi polega na zmniejszaniu lub odcinaniu dawek paliwa podawanego do cylindrów przez układ wtryskowy. Trzeci można stosować w motocyklach, które mają przepustnicę sterowaną elektronicznie, bez udziału kierowcy. W razie potrzeby jest ona przymykana bądź zamykana.

Dzięki zaawansowanej elektronice, można dzisiaj bez trudu łączyć te funkcje, by uzyskiwać jak najbardziej płynne zmniejszanie momentu obrotowego na kole napędzanym. To bardzo ważne, bowiem w ogromnej większości sytuacji kierowca nie spodziewa się włączenia systemu kontroli trakcji. Jeśli silnik motocykla podczas przyspieszania w łuku zostanie nagle „zdławiony”, kierowca może mieć trudności w utrzymaniu optymalnego toru jazdy.

Zupełnie inaczej, bo dużo bezpieczniej, przebiegnie przejazd przez zakręt, gdy kierowca będzie próbował przyspieszać, a motocykl zamiast reagować na jego polecenie, po prostu zacznie jechać stałą prędkością albo delikatnie zwalniać. Tak właśnie zachowują się systemy kontroli trakcji, w których sterowany jest zapłon, wtrysk paliwa i elektroniczna przepustnica. Tajemnica precyzyjnego sterowania systemem tkwi również w sposobie pobierania danych dla elektroniki sterującej. Te z czujników ABS, kontrolujące wyłącznie obroty kół jezdnych, nie są wystarczające.

Ducati stosuje na przykład dodatkowy moduł obliczeniowy, uwzględniający sygnały z akcelerometru mierzącego przyspieszenia motocykla i czujnika śledzącego kąt przechyłu bocznego. Aprilia i BMW mają nawet kilka akcelerometrów, a dodatkowo również żyroskopy.

W najnowszych rozwiązaniach kierowca może mieć wpływ na charakterystykę układu kontroli trakcji, ustawiając wybrane przez siebie poziomy czułości systemu w zależności od sposobu jazdy.

Kompleksowa stabilizacja

Najbliższa przyszłość to z pewnością łączenie systemu przeciwpoślizgowego ABS z układem kontroli trakcji, który nie tylko zapobiega poślizgom wywołanym zbyt mocnym przyspieszeniem, ale również stabilizuje motocykl, współpracując z hamulcami. Tak jak w najnowszym KTM 1290 Super Adventure, który dysponuje rozwiązaniem opracowanym przez firmę Bosch i nazwanym MSC.

Elektronika robi tu za kierowcę dosłownie wszystko. Wystarczy, że pokonując zakręt, prowadzący użyje któregokolwiek hamulca. Od tego momentu system całkowicie przejmuje inicjatywę.

Przede wszystkim aktywuje oba hamulce, zapewniając optymalną siłę hamowania dla każdego z kół i zaczyna sterować silnikiem, by utrzymać odpowiednią do zachowania stabilności prędkość. Na podstawie danych z czujnika mierzącego aktualne pochylenie boczne system na przemian zmniejsza ciśnienie w układzie hamulcowym, eliminując efekt prostujący maszynę i powodujący wyjechanie na zewnątrz łuku i minimalnie przyśpiesza, by motocykl nie „zapadł się” do wnętrza zakrętu.

Efekt jest zupełnie inny, niż przy hamowaniu w zakręcie wyłącznie z asystą ABS-u, gdy siła hamowania jest zawsze maksymalna i mocno „prostuje” jednoślad. Kierowcy trudno jest wówczas zacieśnić zakręt w fazie hamowania, bo motocykl jest mocno wypychany na zewnątrz łuku. Może się to skończyć albo wyjechaniem poza drogę, albo na przeciwległy pas ruchu. Przy asyście systemu MSC motocykl hamowany w zakręcie zachowuje założony tor jazdy i pozostaje na swoim pasie. Jedzie praktycznie jak „po sznurku”. Ale to nie jedyna korzyść z systemu.

Kiedy hamulce zostaną uruchomione podczas jazdy pod górę, siła hamowania tylnego koła zostaje zwiększona, bowiem w takiej sytuacji tylne koło może przenieść na jezdnię wyższy moment hamujący. Podczas ruszania pod górę w układzie hamulcowym ciśnienie utrzymywane jest aż do momentu, gdy kierowca otworzy przepustnicę i zwolni dźwignię sprzęgła. Nie trzeba zatem borykać się ze zgrywaniem ruchów sprzęgła i manetki „gazu”. System uniemożliwia także poderwanie przedniego koła oraz zapobiega blokowaniu tylnego koła podczas gwałtownej redukcji przełożenia. MSC to prawdziwy elektroniczny „omnibus”, który załatwia wiele problematycznych spraw na drodze.

Kontrola popłaca

Do co drugiego, śmiertelnego wypadku motocyklisty dochodzi podczas pokonywania zakrętu. Podwoziowa elektronika może zmienić tę sytuację i zmniejszyć liczbę ofiar, bo właśnie w zakrętach ma najwięcej do powiedzenia. Wedle opinii fachowców, kontrola stabilności jednośladu, taka jak MSC, może pomóc przynajmniej w dwóch trzecich wypadków motocyklowych na łukach dróg, powstałych z winy kierowcy.

Oczywiście, do powszechnego stosowania systemów kontroli trakcji jest jeszcze daleko, ale wiele zostało już w tym kierunku zrobione. Przypomnijmy, że jeszcze 15 lat temu ABS był techniczną nowinką, a dzisiaj montowany jest seryjnie w blisko 70% oferowanych w Europie motocykli. Inwestowanie w podwoziową elektronikę po prostu się opłaca. Zarówno producenci, jak i motocykliści coraz lepiej rozumieją, że w jednośladach ważne są nie tylko osiągi.