Bốn bánh chuyển hướng: Công nghệ ôtô tương lai
Chuyển hướng dễ dàng khi ôtô bất ngờ gặp chướng ngại vật, giảm bán kính cua, bánh sau có thể di chuyển cùng hoặc ngược hướng di chuyển. Đó chính là những ưu điểm mà công nghệ bốn bánh chuyển hướng (4WS) đem lại.
Khái niệm 4WS là bánh xe trước và sau đồng thời có thể thay đổi theo các hướng khác nhau. Đa phần trên các mẫu xe thông dụng đang hiện hành, người điều khiển phương tiện gần như chỉ được sử dụng cách chuyển hướng bánh trước. Tuy nhiên, yêu cầu của người tiêu dùng đối với tính năng điều khiển của một chiếc xe ngày càng cao. Do vậy, công nghệ 4WS dần được các nhà sản xuất coi trọng. Những chiếc xe của thế kỷ trước như Honda Prelude, Mazda 602 và gần đây có thêm Honda Fino concept, Nissan GT-R và mẫu Renault Laguna GT cũng đã được ứng dụng công nghệ 4WS này. Mục đích chủ yếu là tăng cường tính ổn định khi vận hành ở tốc độ cao hay tác dụng lực cản gió hướng bên. Thực hiện thao tác ở tốc độ thấp sẽ linh hoạt và nhẹ nhàng hơn, thậm chí còn giảm bán kính cua khi quay đầu xe.
Phương thức điều khiển 4WS
Đặc điểm của 4WS là khi vô-lăng điều khiển bánh trước chuyển hướng thì bánh sau cũng sẽ chuyển động một góc độ nhất định. Quá trình này tưởng chừng như đơn giản, nhưng thực tế nó lại khá phức tạp. Hệ thống 4WS không thể thông qua cơ cấu máy móc để trực tiếp điều chỉnh góc chuyển hướng mà bắt buộc phải qua các bộ cảm biến, sau đó mới tiến hành điều chỉnh chuyển hướng cơ học của bánh trước và sau. Chúng ta có thể hình dung với hình ảnh chi tiết về hệ thống Active Driver System của Renault.
1. Van điều khiển ESP và ABS cho hệ thống 4WS
2. Cảm biển góc lái
3. ECU điều khiển hệ thống 4WS
4. Mạng dây và ống dẫn
5. Cơ cấu thừa hành
Trong những trạng thái vận hành nguy hiểm như gặp chướng ngại vật khẩn cấp hay đường trơn trượt thiếu ma sát, hệ thống điều khiển kể trên sẽ mất đi những tác dụng điều khiển vốn có, làm cho tính năng an toàn khi xe chuyển hướng giảm đi rất nhiều. Do vậy, trong trường hợp gia tốc hướng bên lớn, các nhà thiết kế đã ứng dụng lý thuyết về mạng lưới thần kinh để tạo nên mô hình hệ thống 4WS hiện đại. Chúng tôi có thể dùng các mô hình đơn giản để lý giải các loại hình chuyển lệch bánh trước và sau của công nghệ 4WS. Trong thực tế, phương thức vận hành của 4WS được thực hiện dưới 3 mô hình sau.
Mô hình 1: Chuyển lệch không đồng vị
Mô hình không đồng vị thực tế là kiểu chuyển hướng bánh trước phổ thông. Khi đó hai bánh sau và thân xe duy trì đồng nhất một hướng. Vô-lăng kéo theo bánh trước chuyển hướng, bộ điều khiển không cần ra lệnh cho bánh sau làm việc mà chỉ duy trì góc chuyển lệch của bánh sau là 0 độ.
Mô hình 2: Chuyển lệch nghịch vị
Mô hình nghịch vị là chỉ hướng lệch của bánh trước và bánh sau ngược nhau. Khi vị trí nhà xe quá nhỏ hay không gian cua không đủ, chiếc xe sẽ xuất hiện tình huống góc cua chết, đặc biệt nếu lái không cẩn thận sẽ làm thân xe bị trầy xước. Với công nghệ 4WS, nó có thể dễ dàng khắc phục vấn đề khó khăn này. Khi bánh trước chuyển hướng một góc lệch bên lớn, đuôi xe rất dễ xoay theo tuyến đường xe chạy. Khi đó, bộ điều khiển sẽ ra lệnh cho bánh sau chuyển lệch nghịch vị một biên độ tương đương so với bánh trước nhằm giảm bán kính cua.
Mô hình 3: Chuyển lệch đồng vị
Khi chiếc xe đang di chuyển với vận tốc cao và đột nhiên gặp phải chướng ngại vật, bánh sau chuyển lệch nghịch vị sẽ có nguy cơ đuôi xe bị hất văng và mất lái. Vì thế, khi xảy ra tình huống này, bộ điều khiển sẽ ra lệnh cho bánh sau chuyển lệch đồng vị với độ lệch của bánh trước. Và như vậy, đuôi và đầu xe sẽ cùng một hướng chuyển động giúp cho thân xe giữ được tính ổn định cao khi chuyển hướng khẩn cấp cũng như gặp chướng ngại và nâng cao tính an toàn khi vận hành ở tốc độ cao.
Jeep Hurricane concept
Ngoài ra, cách đây 2 năm tại triển lãm Detroit, Jeep cũng giới thiệu trên chiếc Hurricane concept công nghệ bốn bánh đồng tâm. Với công nghệ này, chiếc xe có thể xoay tròn tại một điểm mà điểm đó chính là tâm của chiếc xe. Nếu đưa vào ứng dụng, cách thức trên có thể coi là mô hình thứ 4 sẽ xuất hiện trong tương lai.
Tổng kết
Tuy công nghệ 4WS có thể giúp giảm bán kính cua, gia tăng tính linh hoạt khi điều khiển và độ an toàn vận hành ở tốc độ cao, nhưng cũng không thể hoàn toàn ngăn chặn được những hiểm hoạ trơn trượt. Do vậy, 4WS thường có thêm các hệ thống bổ trợ điện tử khác để cùng lúc phát huy tác dụng như hệ thống điều chỉnh lực kéo, hệ thống ổn định xe…
Xe được trang bị thêm hệ thống 4WS se làm gia tăng trọng lượng của đuôi xe, đồng thời kết cấu thân xe cũng phức tạp hơn vì thế làm cho giá thành của chiếc xe tăng thêm. Hiện tại, công nghệ này mới chỉ được trang bị trên những dòng xe cao cấp và những mẫu xe thể thao đặc biệt.
