Pionierzy automatyki – stabilizacja toru jazdy

Niektóre rzeczy lepiej prezentują się w pionie, jak mówi jedna z telewizyjnych reklam. Nie dotyczy ona co prawda motocykli, ale świetnie do nich pasuje. Dla jednośladu pionowe ustawienie wcale nie musi być jedynym, ale dobrze jest, gdy dwukołowy pojazd może do niego bez problemu powrócić z bocznych przechyłów.

BMW K 100>>

Dobrze też, gdy charakterystykę podwozia można zmieniać na bieżąco, dostosowując ją do aktualnych warunków drogowych. W jednym i w drugim przypadku w grę wchodzi bowiem wyższe bezpieczeństwo jazdy, rzecz bezcenna dla wszystkich motocyklistów, a zwłaszcza tych mniej doświadczonych.

Bezpieczeństwo to koszty

Systemy stabilizujące ruch pojazdu i aktywne zawieszenia od dawna montowane są w samochodach i wiele osób zadaje sobie pytanie, dlaczego podobny proces nie zachodzi w jednośladach.

Sprawa nie jest jednak prosta, bo ruch dwukołowego pojazdu jest bardziej skomplikowany. Dużo większa możliwość zmian położeń wymaga opracowania mnóstwa rozmaitych algorytmów i zaangażowania zaawansowanej elektroniki, potrafiącej odpowiednio szybko przeliczać ogromną liczbę danych i wysyłać prawidłowe rozkazy elementom wykonawczym. A elektronika im bardziej zaawansowana, tym droższa. To kolejny kłopot.

Odpowiednio szybkie serwomechanizmy też swoje kosztują, stanowiąc kolejny przyczynek do podwyższenia finalnej ceny zautomatyzowanego podwoziowo motocykla.

Można podejrzewać, że inżynierowie i technolodzy przedstawiający takie propozycje spotykają się z histeryczną reakcją księgowych, bo dobra sprzedaż jednośladów i zyski firmy oparte są głównie na konkurencyjnych cenach. W tym miejscu najczęściej kończą się marzenia o automatyzacji.

Nie każdy oszczędza

Nie każdy producent ma jednak księgowych, którzy rwą sobie włosy z głów, gdy w grę wchodzi innowacyjność. Wielu wytwórców zainwestowało w zaawansowaną elektronikę podwoziową, przyczyniając się do wyraźnego postępu w tej dziedzinie.

Nie chodzi oczywiście tylko o ABS, w który prędzej czy później muszą zaangażować się wszystkie marki. Obowiązek montowania ABS-u planowano wprowadzić w Unii Europejskiej już w 2013 r., ale termin ten zostanie prawdopodobnie wydłużony jeszcze o 4 lata.

Zobacz także: Współczesne zaawansowane układy hamulcowe

Bardziej godne uwagi jest to, co robiło Suzuki, pokazując prototypowego GSX 1400 z aktywnymi i programowanymi zawieszeniami czy producenci decydujący się na dużo bardziej skomplikowane niż ABS systemy kontroli trakcji (Honda, BMW, Yamaha, Kawasaki, Aprilia). Trzeba jednak od razu zaznaczyć, że w tym towarzystwie zdecydowanym liderem jest niemieckie BMW, które jako pierwsze wprowadziło układ przeciwpoślizgowy ABS do seryjnego motocykla, a teraz jako pierwszy producent proponuje zawieszenie półaktywne.

Elektroniczna epopeja

Historia podwoziowej elektroniki tworzonej w Monachium pokazuje, jak żmudną drogę przebyli Bawarczycy, by wprowadzić w życie swój najnowszy pomysł. Pierwszy, seryjny układ wspomagający pracę podwozia w motocyklu BMW, czyli system przeciwpoślizgowy działający podczas hamowania (ABS), debiutował w modelu K1 w 1988 r.

Na kolejny, ważny krok trzeba było czekać 16 lat, aż do 2004 r. Wówczas zaprezentowano elektroniczne sterowanie elementami podwozia ESA (Electronic Suspension Adjustment), umożliwiające zmianę charakterystyki zawieszeń za naciśnięciem guzika.

Na układ ASC (Automatic Stability Control), zapobiegający poślizgowi napędzanego koła tylnego podczas przyśpieszania trzeba było czekać do 2006 r.

Trzy lata później debiutował system DCT (Dynamic Traction Control), stanowiący rozwinięcie układu ASC. Wprowadzono dodatkowy, istotny parametr, decydujący o zmniejszeniu momentu obrotowego na tylnym kole – boczne pochylenie motocykla.

Z kolei w 2009 r. pokazano po raz pierwszy drugą generację systemu ESA, wyposażonego w dodatkową funkcję zmiennej sztywności sprężyny.

Najnowszym pomysłem Bawarczyków w dziedzinie elektronizacji podwozia jest system DDC (Dynamic Damping Control), automatycznie dobierający charakterystykę zawieszeń do aktualnych warunków drogowych i zachowań motocykla.

Inteligentne podwozie

Pierwowzorem systemu DDC były układy ESA pierwszej i drugiej generacji, w których tylko kierowca mógł decydować o aktualnym ustawieniu charakterystyki zawieszeń w jednym z trzech dostępnych trybów (Normal, Control lub Sport).

Pójście krok dalej umożliwiło zaproponowanie systemu półaktywnego DDC, reagującego automatycznie na wartości przyspieszeń, przebieg hamowania, stan nawierzchni i zachowania motocykla w zakrętach. Jest to możliwe dzięki połączeniu systemu DDC siecią przesyłu danych CAN-Bus z układem kotroli trakcji i ABS-em.

System DDC odbiera reakcje innych układów i dobiera odpowiednią siłę tłumienia. Jej regulacja, zarówno w przednim, jak i w tylnym zawieszeniu, odbywa się przez zawory proporcjonalne, sterowane elektrycznie. Zawory zmieniają średnicę kanałów, którymi przepływa olej. Zmiana średnicy skutkuje zmianami prędkości przepływu oleju, co w praktyce sprowadza się do „utwardzenia” lub „zmiękczenia” charakterystyki tłumienia.

Zawory działają bardzo szybko. Czasy zmian ciśnień liczone są w milisekundach. W przeciwieństwie do systemu ESA II, definiowanie optymalnych nastawów siły tłumienia nie odbywa się w trybie liniowym, ale na podstawie przestrzennej mapy.

Są też podobieństwa. Tak jak w ESA II kierowca może programować tryby pracy (Normal, Comfort, Sport). Wskazanie aktualnego trybu pracy wyświetlane jest na zestawie wskaźników.

DDC na co dzień

Jak działa to w praktyce? Po włączeniu zapłonu system aktywizuje się i sprawdza sprawność przepływu informacji ze sterowników silnika, systemu ABS, DTC oraz czujników systemu DDC, zamontowanych w elementach resorująco-tłumiących.

Podczas ruszania i przy niewielkich prędkościach zawory proporcjonalne, sterujące przepływem oleju w amortyzatorach podlegają niewielkim regulacjom, a w zasadzie jedynie próbkowaniu. Kiedy kierowca zaczyna zdecydowanie przyśpieszać na prostej, następują dynamiczne zmiany momentu napędowego i obciążeń osi. W tej fazie regulowany jest zawór proporcjonalny w tylnym zawieszeniu.

Po zakończeniu przyśpieszania i osiągnięciu założonej przez kierowcę prędkości wszystko wraca do stanu podobnego, jak przy ruszaniu.

W takich sytuacjach system przetwarza informacje przekazywane z manetki „gazu”, poprzez sterownik silnika, do sterownika DDC. Podczas jazdy w zakręcie sterowaniu podlegają zawory proporcjonalne zarówno w przednim, jak i w tylnym zawieszeniu. Im bardziej pochyla się motocykl, tym większy opór stawiają zawory olejowi w amortyzatorach. Rośnie ciśnienie, charakterystyka zawieszeń „twardnieje”.

Po przejechaniu zakrętu i wyprostowaniu jednośladu wszystko wraca do stanu wyjściowego. Jeśli jednak motocykl wjeżdża w kolejny zakręt, zawory ponownie dobierają ciśnienie proporcjonalnie do bocznego pochylenia. W takich sytuacjach system DDC przetwarza informacje otrzymywane z układu DTC.

Podczas hamowania regulacji podlegają zawory w przednim zawieszeniu. Zapewniają tym większą siłę tłumienia, im większe jest opóźnienie ruchu pojazdu. Dzięki temu rośnie stabilność motocykla. W tej sytuacji system DDC odbiera sygnały z pompy hamulcowej przedniego hamulca i sterownika ABS.

Na nierównych nawierzchniach regulacja charakterystyki zawieszeń odbywa się w oparciu o sygnały z czujników umieszczonych bezpośrednio na elementach resorująco-tłumiących.

Bazą jest zawieszenie

Premiera DDC w wersji seryjnej jest już bliska. Nie wiadomo jeszcze, do jakich modeli system trafi w pierwszej kolejności. BMW podkreśla, że podstawę sukcesu, jakim było stworzenie półaktywnego podwozia, stanowią solidne i precyzyjnie działające zawieszenia – Telelever, Duolever i Paralever. Wygląda zatem na to, że DDC zadebiutuje w motocyklu z takimi właśnie rozwiązaniami podwoziowymi.

Tekst Dariusz Dobosz | Zdjęcia BMW

Publikacja w numerze 5/2012 Świata Motocykli

Zobacz także:

BMW C evolution | Galeria zdjęć

Specjalny BMW K 1300 S na 30-lecie serii K