ระบบควบคุมด้วยไฟฟ้า
| แนะนำ | ปี 2006 (รถจักรยานยนต์) |
|---|---|
| พิมพ์ | การควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ |
| ใช้โดย | ผู้ผลิตหลายราย (ยามาฮ่า, บีเอ็มดับเบิลยู, ดูคาติ, เคเอ็มที, [ 1 ]ไทรอัมพ์, ฮอนด้า, [ 2 ]คาวาซากิ) |
| ระบบที่เกี่ยวข้อง | ระบบควบคุม คันเร่งไฟฟ้า (Throttle-by-wire) , ระบบควบคุมการยึด เกาะถนน (Traction control system) , ระบบเบรก ABS Pro , หน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (Engine control unit) |
ระบบ ควบคุมคันเร่ง แบบอิเล็กทรอนิกส์ ( Ride-by-wireหรือthrottle-by-wire ) คือระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่เข้ามาแทนที่สายเคเบิลแบบเดิมที่เชื่อมต่อคันเร่งกับตัวเรือนปีกผีเสื้อของเครื่องยนต์ แทนที่จะใช้สายเคเบิลเชื่อมต่อโดยตรง การป้อนข้อมูลคันเร่งของผู้ขับขี่จะถูกวัดโดยเซ็นเซอร์และส่งไปยังหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ซึ่งจะควบคุมการฉีดเชื้อเพลิง การดูดอากาศ และจังหวะการจุดระเบิด เพื่อควบคุมกำลังเครื่องยนต์
ภาพรวม
ในรถจักรยานยนต์หรือรถยนต์ทั่วไป สายคันเร่งจะเปิดและปิดวาล์วปีกผีเสื้อด้วยกลไก ระบบ Ride-by-wire จะแทนที่ด้วยแอคทูเอเตอร์คันเร่งที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งตีความอินพุตของผู้ขับขี่แบบดิจิทัล ECU จะประมวลผลสัญญาณจากเซ็นเซอร์ตำแหน่งคันเร่งและปรับตัวปีกผีเสื้อผ่านมอเตอร์ไฟฟ้า[ 3 ]
เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ควบคุมการส่งกำลังได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น และสามารถบูรณาการเข้ากับระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่สมัยใหม่ เช่นระบบควบคุมการยึดเกาะถนน ระบบควบคุม ความเร็ว อัตโนมัติและระบบโหมดการขับขี่
ประวัติศาสตร์
หลักการพื้นฐานของเทคโนโลยี Ride-by-wire มาจาก แนวคิด Fly-by-wire ดั้งเดิม ซึ่งริเริ่มขึ้นครั้งแรกในอุตสาหกรรมการบินในช่วงทศวรรษ 1930 แม้ว่าการใช้งานจะแตกต่างกัน แต่ทั้งสองระบบทำงานบนแนวคิดพื้นฐานเดียวกัน คือ การแทนที่กลไกควบคุมด้วยเซ็นเซอร์ ตัวกระตุ้น และการควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ในเครื่องบิน ระบบ Fly-by-wire จะจัดการพื้นผิวการบิน เช่น ปีกและหางเสือ ในขณะที่ในรถจักรยานยนต์และรถยนต์ ระบบ Ride-by-wire (หรือ Drive-by-wire) จะควบคุมคันเร่งด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เพื่อควบคุมกำลังเครื่องยนต์
ระบบควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ถูกนำมาใช้ในรถยนต์ที่ผลิตเพื่อจำหน่ายครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1980 ซึ่งเป็นการปูทางไปสู่การนำไปปรับใช้ในรถจักรยานยนต์และยานพาหนะอื่นๆ ในเวลาต่อมา โดยผู้ผลิตอย่างเช่นBMWและToyota ได้นำระบบนี้มาใช้ เป็นหลักเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและลดการปล่อยมลพิษ
รถจักรยานยนต์ที่ผลิตขึ้นเป็นครั้งแรกที่มีระบบ ride-by-wire คือYamaha YZF-R6 ปี 2006ซึ่งแทนที่สายคันเร่งแบบดั้งเดิมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เต็มรูปแบบที่เรียกว่า YCC-T (Yamaha Chip Controlled Throttle) [ 4 ]
นับตั้งแต่นั้นมา ผู้ผลิตรถจักรยานยนต์รายใหญ่ส่วนใหญ่ รวมถึงDucati , BMW Motorrad , KTM , Triumph , HondaและKawasakiต่างก็นำระบบที่คล้ายคลึงกันมาใช้ภายใต้ชื่อทางการค้าของตนเอง
| ผู้ผลิต | ชื่อระบบอย่างเป็นทางการ |
|---|---|
| ยามาฮ่า | คันเร่งควบคุมด้วยชิป Yamaha (YCC-T) [ 5 ] [ 6 ] |
| ดูคาติ | การควบคุมด้วยไฟฟ้า[ 7 ] |
| บีเอ็มดับเบิลยู | อี-แก๊ส[ 8 ] |
| เคเอ็มที | การควบคุมด้วยสายไฟ[ 9 ] |
| ชัยชนะ | คันเร่งแบบ Ride-by-wire [ 10 ] |
| ฮอนด้า | คันเร่งไฟฟ้า (TBW) [ 11 ] |
| ยามาฮ่า | คันเร่งควบคุมด้วยชิป Yamaha (YCC-T) [ 12 ] |
| ซูซูกิ | ระบบคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์แบบ Ride-by-Wire [ 13 ] |
| คาวาซากิ | วาล์วปีกผีเสื้ออิเล็กทรอนิกส์[ 14 ] |
| เอพริเลีย | ระบบควบคุมด้วยไฟฟ้า (Tri-Map ในบางรุ่น) [ 15 ] [ 16 ] |
| เอ็มวี อากุสตา | Ride By Wire (ภายในชุดอิเล็กทรอนิกส์ของ MV) [ 17 ] |
| ฮัสควาร์นา | คันเร่งแบบ Ride-by-wire [ 18 ] |
| ฮาร์เลย์-เดวิดสัน | การควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ (ETC) [ 19 ] |
| รอยัล เอนฟิลด์ | ระบบควบคุมด้วยไฟฟ้า (พร้อมโหมดการขับขี่ในรุ่นที่เกี่ยวข้อง) [ 20 ] |
| ซีเอฟโมโต | คันเร่งแบบ Ride-by-Wire [ 21 ] |
| รถจักรยานยนต์อินเดีย | การควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ (ETC) [ 22 ] |
| โมโต กุซซี่ | คันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ Ride-by-Wire [ 23 ] [ 24 ] |
เทคโนโลยี
ระบบควบคุมคันเร่งแบบอิเล็กทรอนิกส์สำหรับรถจักรยานยนต์เป็นเครือข่ายควบคุมทางกลไฟฟ้าที่แทนที่การเชื่อมต่อสายเคเบิลโดยตรงระหว่างคันเร่งและตัวเรือนคันเร่งด้วยวงจรป้อนกลับเซ็นเซอร์-แอคทูเอเตอร์ ซึ่งจัดการโดยหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ระบบนี้ทำงานเป็นระบบควบคุมแบบวงปิด ให้การปรับคันเร่งที่แม่นยำยิ่งขึ้น และช่วยให้สามารถบูรณาการกับระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงได้[ 25 ]
สถาปัตยกรรมระบบ
ระบบควบคุมคันเร่งแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ride-by-wire) แทนที่คันเร่งแบบใช้สายเคเบิลแบบดั้งเดิมด้วยเครือข่ายควบคุมไฟฟ้าเชิงกลแบบวงปิด การออกแบบนี้ผสานรวมเซ็นเซอร์ ตัวกระตุ้น และหน่วยประมวลผลที่เชื่อมต่อกันผ่านบัสข้อมูลความเร็วสูง ทำให้สามารถควบคุมคันเร่งได้ด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์แทนที่จะเป็นระบบกลไก
ระบบเริ่มต้นที่คันเร่ง โดย ใช้เซ็นเซอร์แบบ Hall-effectหรือโพเทนชิโอมิเตอร์แบบหมุนคู่ เพื่อวัดมุมการหมุนของคันเร่งจากผู้ขับขี่ เซ็นเซอร์แต่ละตัวทำงานโดยใช้แรงดันอ้างอิงอิสระ ทำให้เกิดสัญญาณอนาล็อกสองสัญญาณที่เสริมกัน เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย หากเกิดความไม่ตรงกันระหว่างสัญญาณทั้งสอง ระบบจะแจ้งเตือนข้อผิดพลาดทันที ป้องกันการหมุนคันเร่งอย่างไม่สามารถควบคุมได้
สัญญาณเหล่านี้จะถูกส่งไปยังหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ซึ่งเป็นตัวควบคุมที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์และทำการสุ่มตัวอย่างข้อมูลจากเซ็นเซอร์ต่างๆ อย่างต่อเนื่อง ECU จะคำนวณแรงบิดที่ผู้ขับขี่ต้องการโดยใช้อัลกอริธึมควบคุมแรงบิด ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้ กลยุทธ์ PIDหรือการควบคุมแบบทำนายโมเดล (MPC) วิธีนี้ช่วยให้ ECU สามารถแปลงตำแหน่งการจับคันเร่ง ความเร็วรอบเครื่องยนต์ โหลด และสถานะเกียร์ ไปเป็นคำสั่งควบคุมคันเร่งที่แม่นยำ แทนที่จะเป็นการเปิดคันเร่งโดยตรงด้วยกลไก
หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ( ECU) จะขับเคลื่อนแอคทูเอเตอร์ของลิ้นปีกผีเสื้อ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นเซอร์โวมอเตอร์กระแสตรงที่มีกลไกเฟืองทดรอบ แอคทูเอเตอร์จะรับ สัญญาณควบคุมแบบ PWM ( Pulse-Width Modulation ) เพื่อปรับตำแหน่งของลิ้นปีกผีเสื้อไปยังมุมที่กำหนด ในขณะเดียวกัน เซ็นเซอร์ตำแหน่งลิ้นปีกผีเสื้อ (TPS) ที่ติดตั้งอยู่บนเพลาลิ้นปีกผีเสื้อจะให้ข้อมูลป้อนกลับเกี่ยวกับตำแหน่งของลิ้นปีกผีเสื้อที่แท้จริง ทำให้ ECU สามารถตรวจสอบความถูกต้องและปรับเปลี่ยนได้แบบเรียลไทม์
การสื่อสารระหว่างโมดูลเกิดขึ้นผ่านทางบัส CANซึ่งเชื่อมต่อ ECU กับระบบเสริมต่างๆ เช่น ตัวควบคุม ABS, หน่วยควบคุมการยึดเกาะถนน และแผงหน้าปัดดิจิทัล สถาปัตยกรรมแบบใช้ร่วมกันนี้ช่วยให้สามารถประสานงานข้ามระบบได้ ตัวอย่างเช่น ระบบควบคุมการยึดเกาะถนนสามารถควบคุมคันเร่งชั่วคราวได้ หรือโมดูลควบคุมความเร็วคงที่สามารถรักษาองศาคันเร่งให้คงที่โดยไม่ต้องมีการป้อนข้อมูลโดยตรงจากผู้ขับขี่
โดยรวมแล้ว สถาปัตยกรรมนี้ทำหน้าที่เป็นวงจรป้อนกลับแบบเรียลไทม์:
สัญญาณอินพุตจากเซ็นเซอร์ → การคำนวณของ ECU → สัญญาณเอาต์พุตจากแอคทูเอเตอร์ → การตรวจสอบการป้อนกลับ
ผลลัพธ์คือระบบคันเร่งที่ให้การควบคุมแรงบิดที่แม่นยำ ความซ้ำซ้อนโดยธรรมชาติ และความยืดหยุ่นในการผสานรวมระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง[ 26 ] [ 27 ]
ข้อดี
เทคโนโลยี Ride-by-wire มีข้อดีหลายประการ:
- เปิดใช้งานโหมดการขับขี่และแผนที่แรงบิดแบบกำหนดเอง
- ทำงานร่วมกับ ระบบ ABS Proและระบบควบคุมการยึดเกาะถนนแบบไดนามิก ได้อย่างราบรื่น
- รองรับฟังก์ชันควบคุมความเร็ว อัตโนมัติแบบอิเล็กทรอนิกส์ และ ระบบ ควบคุมการออกตัว
- ช่วยให้การตอบสนองของคันเร่งราบรื่นยิ่งขึ้นและประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น
- ลดการปล่อยมลพิษด้วยการจัดการอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงอย่างแม่นยำ
การวิจารณ์และความปลอดภัย
การใช้งานในช่วงแรกบางครั้งถูกวิพากษ์วิจารณ์โดยผู้ขับขี่ว่าขาดความรู้สึกในการควบคุมคันเร่งโดยตรงเหมือนระบบกลไก อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงการแมปคันเร่งและความเร็วของแอคทูเอเตอร์ได้ลดความล่าช้าและปรับปรุงการตอบสนองให้ดีขึ้นอย่างมาก ระบบที่ทันสมัยประกอบด้วยโหมดป้องกันความล้มเหลวและเซ็นเซอร์สำรองหลายตัวเพื่อป้องกันการเร่งความเร็วโดยไม่ตั้งใจหรือการสูญเสียคันเร่ง[ 28 ]
แอปพลิเคชัน
ระบบควบคุมคันเร่งไฟฟ้า (Ride-by-wire) ได้กลายเป็นมาตรฐานในรถจักรยานยนต์สมรรถนะสูงและรถจักรยานยนต์ทัวริ่งหลายรุ่นแล้ว รวมถึง:
- ยามาฮ่า YZF-R1และยามาฮ่า MT-09
- ดูคาติ มัลติสตราดา V4
- BMW R1250GSและBMW F900GS
- KTM 1290 ซูเปอร์แอดเวนเจอร์
- ไทเกอร์ 900
นอกจากรถจักรยานยนต์แล้ว ระบบควบคุมคันเร่งอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันนี้ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์สมัยใหม่รถเอทีวีเครื่องยนต์เรือและเครื่องบิน