[Discovery] 10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua


Tóm tắt bài viết:

– Những hãng xe đua luôn là người đi đầu trong các công nghệ hiện đại trên những chiếc xe.

– Trong đó có những công nghệ đã làm thay đổi hoàn toàn ngành công nghiệp ô tô ngày nay như: công nghệ hộp số bán tự động, phanh đĩa, lốp xe, hệ thống treo chủ động…


Những chiếc siêu xe thể thao hàng đầu thế giới hiện nay của Ferrari hay Lamborghini không chỉ có tốc độ và sức mạnh vượt trồi, mà chúng luôn được tích hợp những công nghệ tiên tiến đem lại cảm giác thoải mái và an toàn cho người sử dụng. Tuy nhiên nếu so sánh với những công nghệ hàng đầu được các hãng xe đua trong các giải đấu F1 hay NASCAR sử dụng thì chúng vẫn hoàn toàn kém xa.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua

Các hãng xe đua này luôn có một đội ngũ kỹ sư và nhà thiết kế hàng đầu thế giới, họ luôn là người đi đầu trong các công nghệ xe hơi hiện đại, biến những chiếc xe trở thành một con quái vật thực sự trên đường đua. Hầu hết các công nghệ xe đua đều được các hãng xe giữ bí mật riêng và rất ít khi được công bố ra ngoài. Tuy nhiên cũng có một số công nghệ xe đua đã được phổ biến và trở thành tiêu chuẩn cho những chiếc xe ô tô hiện đại ngày nay.

1. Công nghệ hộp số

Hộp số là một thiết bị giúp điều khiển sự truyền động từ động cơ đến các bánh xe, có hai loại hộp số được sử dụng hiện nay là hộp số sàn và hộp số tự động. Hộp số sàn cho phép chúng ta điều khiển được cấp độ truyền động của động cơ đến bánh xe, thông qua các cấp bánh răng đầu vào. Trong khi đó một hộp số tự động đơn giản hóa qua trình này bằng một hộp truyền động vô cấp.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua

Những chiếc xe đua cần tận dụng mô men ở những cấp số thấp để tăng tốc nhanh chóng do hộp số sàn thường được sử dụng. Tuy nhiên, hộp số sàn có nhược điểm là thao tác chậm và dễ dẫn tới sai sót trong việc điều khiển. Do đó mà các hãng xe đua đã phát minh loại hộp số mới, đó là hộp số bán tự động DSG.

Hộp số DSG (Direct-Shift Gearboxe) là loại hộp số có ly hợp kép, gồm hai trục truyền mô-men xoắn lồng vào nhau, một trục nằm phía bên trong của trục kia. Hai trục này gồm một trục gắn các bánh răng ở cấp số lẻ (trục trong) và một trục gồm các bánh răng ở cấp số chẵn (trục ngoài). Bộ đôi ly hợp của DSG, thường thuộc loại ly hợp ma sát ướt, nghĩa là các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và được điều khiển bằng cơ cấu thủy lực-điện tử. Hai ly hợp này hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau, một điều khiển các bánh răng cấp số lẻ (1, 3, 5 và bánh răng số lùi), trong khi ly hợp còn lại có nhiệm vụ điều khiển bánh răng số chẵn (2, 4,6). Quá trình chuyển số có thể thực hiện tự động hoàn toàn tùy thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ và lực cản của mặt đường. Với một hộp số DSG, người lái có thể được giải thoát khỏi bàn đạp ly hợp (chân côn) và hoàn toàn chuyển số bằng tay, nhằm giảm bớt thời gian và tăng sự chính xác. Đối với các tay đua F1, họ có thể chuyển số nhanh chóng bằng cần gạt được bố trí ngay trên vô lăng.

2. Khởi động xe bằng nút điện tử

Nếu bạn để ý trên nhiều chiếc xe hiện đại ngày này, ổ khóa điện đã được thay thế bằng một nút khởi động điện tử. Đây chính là một trong những công nghệ được lấy cảm hứng từ xe đua, giúp rút ngắn thời gian khởi động xe. Chỉ với một nút bấm, chiếc xe đua có thể khởi động nhanh chóng và đồng thời bộ ly hợp cũng chuyển vào bánh răng đầu tiên giúp tay đua có thể ngay lập tức tham gia vào đường đua.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua

Công nghệ hiện đại này cho phép các nhà sản xuất ô tô và cung cấp hệ thống điện sáng tạo thêm một số tính năng mới trong nội thất, như tích hợp công nghệ phát tín hiệu vào thẻ chìa khóa thông minh, ăng-ten ô tô và hệ thống máy tính trên xe để điều chỉnh ghế ngồi, gương, đài và hệ thống sưởi.

Ông Perry cho biết, nếu nhận được tín hiệu từ thẻ thông minh của người lái, từ một khoảng cách nhất định, chiếc xe có thể tự động chỉnh ghế lái vào đúng vị trí phù hợp, do người lái chọn từ trước và bộ nhớ trên xe đã lưu. Thậm chí, hệ thống máy tính còn điều chỉnh được gương, dò sẵn chương trình phát thanh yêu thích của người lái. Công nghệ khởi động không chìa và điều khiển từ xa đang thực sự mở ra nhiều hướng phát triển mới cho ngành ô tô.

3. Hệ thống treo độc lập

Bên cạnh những chiếc xe đua tốc độ cao của giải F1 và NASCAR, còn một số giải đua xe địa hình với những chiếc siêu xe với sức mạnh có thể vượt qua mọi chướng ngại vật. Để có thể làm được điều này, những chiếc xe không chỉ cần một động cơ cực khỏe và còn cần một hệ thống treo độc lập, giúp các bánh hoạt động độc lập với nhau. Nhờ đó mà tận dụng tối ưu sức mạnh từ động cơ, giúp những chiếc xe có thể vượt qua những hố sâu hay những địa hình hiểm trở nhất.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua

Công nghệ này đang dần được áp dụng đối với những chiếc xe thông thường hiện nay, với các kiểu dẫn động 2 bánh và 4 bánh. Các bánh xe được gắn với thân xe một cách độc lập nên chúng có thể dịch chuyển độc lập với nhau. So với hệ thống treo phụ thuộc phần không được treo nhỏ nên khả năng bám đường của bánh xe cao,tính êm dịu chuyển động cao. Vì không có trục nối giữa các bánh xe bên phải và bên trái nên sàn xe và động cơ có thể hạ thấp xuống. Điều này có nghĩa là trọng tâm của xe sẽ thấp hơn, giúp chiếc xe bám đường tốt hơn.

4. Lốp xe

Lốp xe cũng là một trong những thành phần rất quan trọng của một chiếc xe đua, những chiếc lốp được chế tạo đặc biệt giúp chiếc xe vận hành an toàn với tốc độ rất cao. Công nghệ chế tạo lốp xe của xe đua cũng dần được áp dụng vào các loại xe hiện đại ngày nay.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua

Bạn có thể thấy trên những chiếc lốp xe hiện đại ngày nay có rất nhiều rãnh sâu, giúp chiếc xe bám đường tốt hơn trong các điều kiện đường trơn do nước hoặc tuyết. Thậm chí những chiếc xe địa hình có những rãnh trên lốp xe còn sâu hơn rất nhiều, tạo bề mặt gập ghềnh. Trong khi đó, những chiếc xe thể thao lại có các rãnh nông hơn, khiến bề mặt lốp tiếp xúc với đường nhiều hơn, giúp truyền lực tốt hơn khiến những chiếc xe dễ dàng đạt tốc độ cao. Tất cả những sự phát triển trong việc sản xuất lốp xe ô tô hiện nay đều đến từ những chiếc xe đua.

Tuy nhiên công nghệ lốp xe dân dụng hiện nay đã có những cải tiến khác so với công nghệ lốp xe đua, nhằm phù hợp hơn với điều kiện sử dụng. Những chiếc xe đua như công thức 1 sử dụng loại lốp bằng cao su rất mềm, có khả năng tạo độ dính tốt khi nóng lên giúp chiếc xe bám đường đua tốt hơn. Tuy nhiên loại lốp này rất nhanh mòn, bạn có thể thấy trong một cuộc đua, một chiếc xe F1 có thể cần thay lốp nhiều lần. Trong khi đó, những chiếc lốp xe hiện đại ngày nay được chế tạo để có thể đi được khoảng vài chục nghìn km.

5. Phanh đĩa

Để có thể dừng một chiếc xe chạy với vận tốc 300km/h, hệ thống phanh xe cần phải được thiết kế đặc biệt. Đó chính là lúc phanh đĩa ra đời và được sử dụng trên các dòng xe đua từ năm 1950. Các nhà thiết kế đã sử dụng phanh đĩa bởi nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với loại phanh tang trống truyền thống.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua

Phanh đĩa gồm một đĩa phanh được gắn lên trục quay của bánh xe và quay cùng với bánh xe. Đĩa phanh được đục thêm lỗ, hay xẻ rãnh để gia tăng khả năng tản nhiệt. Hệ thống má phanh là một khối thống nhất, gồm 2 má phanh sẽ kẹp 2 bên mặt của đĩa phanh, và kẹp chặt lấy đĩa phanh khi sử dụng. Lợi thế của phanh đĩa so với phanh tang trống là, do tiếp xúc bằng mặt phẳng nên hiệu quả phanh sẽ tốt hơn rất nhiều so với tiếp xúc tròn như phanh tang trống. Hai má phanh cũng sẽ mòn đều nhau hơn, do bề mặt tiếp xúc phẳng.

Khi phanh, lực ma sát tạo ra nhiệt rất lớn, do đó các má phanh thường được chế tạo bằng loại vật liệu đặc biệt. Trong khi hầu hết các xe dân dụng hiện nay sử dụng loại phanh đĩa bằng sắt, thì những chiếc xe đua sử dụng loại vật liệu nhẹ hơn và bền hơn. Phanh đĩa gốm đã được sử dụng trên các dòng xe đua trong một thời gian dài, cho đến nay nó vẫn còn được sử dụng và trang bị trên cả những chiếc xe thể thao hạng sang. Một số đội đua hiện nay đã bắt đầu thử nghiệm loại phanh đĩa được chế tạo bằng sợi carbon với khả năng chịu nhiệt tốt, siêu bền và siêu nhẹ.

6. Bộ tăng áp động cơ

Như đã biết, động cơ sử dụng hỗn hợp nguyên liệu của xăng/dầu và không khí đốt cháy để tạo năng lượng đẩy xilanh. Không khí càng nhiều thì hiệu suất của nhiên liệu đốt cháy càng cao, giúp tăng hiệu suất của động cơ. Do đó mà công nghệ tăng áp động cơ đã được phát triển và ứng dụng trong các giải đua xe Drag Racing (giải đua xe thuần tốc độ), với những chiếc xe được độ đến công suất tối đa. Các giải đua F1 hay NASCAR không cho phép độ công suất của xe bằng công nghệ tăng áp.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua (Phần II)

Sau này, các hãng sản xuất xe cũng áp dụng công nghệ tăng áp động cơ lên một số mẫu xe cao cấp của mình nhằm cải thiện công suất của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu cũng như giảm thiểu khí thải. Hiện nay có hai công nghệ tăng áp được sử dụng phổ biến là turbocharge và supercharge.

Hệ thống turbocharge tận dụng sức mạnh của dòng khí thải. Nhờ bố trí một turbin nằm trên ông thoát khí thải, khi khí thải đi qua sẽ làm cho turbin này quay và nhờ thế nó làm quay máy nén khí vào xilanh của động cơ. Trong khi đó supercharge sử dụng một dây cua-roa được kết nối với trục khuỷu của động cơ để cung cấp động lực trực tiếp cho bộ nén khí. Supercharge dễ lắp đặt hơn song cũng có giá thành đắt hơn, vì thế, ngày nay các nhà sản xuất ứng dụng turbocharge nhiều hơn. Supercharge có thể xoay với tốc độ lên tới từ 50.000-65.000 vòng/phút (rpm). Ở tốc độ 50.000 rpm, áp suất tăng thêm là từ 6-9 psi.

Bên cạnh hai hệ thống trên, các hãng chế tạo còn phát minh ra hệ thống tăng áp kép với hai bộ turbin nén khí nhỏ thay cho một turbin nén khí lớn. tăng áp kép này có turbin đường kính nhỏ hơn, vì thế chúng có thể tăng tốc nhanh hơn trong khi vẫn nén được lượng không khí tương đương với một turbin đường kính lớn. Hệ thống tăng áp kép hiện đang được áp dụng trên rất nhiều loại động cơ V6 và V8 của các hãng xe nổi tiếng như BMW, Audi và các hãng xe thể thao khác.

7. Trục cam kép

Trong một bài viết về tìm hiểu động cơ trước đây, chúng ta đã nhắc đến khái niệm trục cam và trục cam kép. Năm 1928, hãng xe Alfa Romeo đã lần đầu tiên thử nghiệm một hệ thống trục cam kép trong động cơ của một chiếc xe đua, mặc dù không đem lại hiệu năng như mong đợi nhưng nó đã mở ra một hướng đi mới trong thiết kế động cơ xe. Đến năm 1948, hãng xe Jaguar đã đánh dấu bước đột phá với 12.000 chiếc xe thể thao XK 120 sử dụng trục cam kép đem lại hiệu năng vượt trội.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua (Phần II)

Động cơ với hai trục cam trên nắp xy-lanh thường được gọi là DOHC. Một trục cam dẫn động trực tiếp hàng xu páp nạp còn trục cam kia dẫn động trực tiếp hàng xu páp xả. Như vậy sẽ không còn cò mổ, trục cò mổ, con lăn và kết cấu cơ cấu phân phối khí sẽ đơn giản hơn. Không gian phía trên nắp máy cũng rộng rãi hơn thuận tiện cho việc thiết kế các góc đặt xu páp, tăng kích thước xu páp, đảm bảo hình dáng buồng cháy được tối ưu. Các xu páp được dẫn động riêng biệt, do đó dễ dàng áp dụng các hệ thống điều khiển điện tử để làm tăng chất lượng quá trình cháy và tăng công suất động cơ.

8. Thiết kế khí động học

Khi một chiếc xe chạy với vận tốc lên đến 300km/h thì lực cản không khí sẽ trở thành một vấn đề rất lớn. Dòng không khí di chuyển xung quanh chiếc xe sẽ tạo ra lực cản làm giảm tốc độ, cũng như có thể khiến chiếc xe không ổn định hay thậm chí lật ngược nó. Chính vì thế mà cá nhà thiết kế xe đua đã phải tạo ra những hốc gió dưới thân xe, nghiên cứu dòng chảy không khí để tạo ra một thiết kế mang tính khí động học nhất. Vì thế mà bạn có thể thấy những chiếc xe đua F1 có hình dáng rất khác với những chiếc sedan đang chạy ngoài phố.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua (Phần II)

Tuy nhiên các hãng sản xuất xe thể thao cũng rất quan tâm tới vấn đề này, họ muốn những chiếc xe đẳng cấp của mình phải lướt đi như bay trong gió, cùng với thiết kế bóng bẩy, mượt mà. Chính những hãng xe thể thao như Porsche, Ferrari đã mượn những ý tưởng thiết kế của các dòng xe đua trước đây để áp dụng vào các mẫu xe thể thao cao cấp của mình. Tuy nhiên các hãng xe này cũng đã thay đổi thiết kế một chút để những chiếc xe phù hợp hơn với việc lưu thông trên đường phố. Đó cũng là lý do vì sao những chiếc xe thể thao thường có gầm thấp, cản trước và cản sau cũng như cánh lái gió phía sau cùng với những hốc gió và xẻ gió nhằm nâng cao tính khí động học.

9. Vật liệu mới

Cuộc chiến công nghệ giữa các hãng xe đua chưa bao giờ chấm dứt, không chỉ chạy đua về công nghệ động cơ và thiết kế, các hãng xe còn nghiên cứu áp dụng các loại vật liệu siêu nhẹ mới giúp giảm trọng lượng của chiếc xe đến tối đa. Một trong những loại vật liệu cao cấp nhất được các hãng xe đua sử dụng là sợi carbon, hiện nay hầu như toàn bộ phần thân xe của xe công thức 1 được làm hoàn toàn bằng sợi carbon. Một loại vật liệu siêu nhẹ, chịu nhiệt và độ bền tốt, mặc dù giá thành của chúng cũng rất cao.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua (Phần II)

 Hiện nay một số mẫu xe cao cấp cũng “tập tành” sử dụng vật liệu sợi carbon với số lượng hạn chế, chủ yếu là các chi tiết nội thất nhằm tăng đẳng cấp của chiếc xe. Còn với mục đích sử dụng sợi carbon để tiết kiệm nhiên liệu do giảm trọng lượng của xe còn khá xa với, do giá thành của nó quá cao. Nếu so sánh với số tiền tiết kiệm được cũng không đáng bao nhiêu.

Ngoài ra, các hãng xe đua còn thử nghiệm sử dụng nhôm để chế tạo động cơ thay cho việc dùng sắt. Đây đang là một hướng đi mới trong việc chế tạo xe ô tô, với việc thay thế các kết cấu sắt bằng nhôm, chiếc xe có thể giảm trọng lượng một cách đáng kể. Mặc dù vậy, việc chế tạo khung xe bằng nhôm còn gặp rất nhiều khó khăn do vật liệu này không đủ độ cứng như sắt.

10. Công nghệ an toàn

Những tai nạn trên trường đua thường vô cùng thảm khốc, do những chiếc xe di chuyển với vận tốc rất cao. Do đó mà công nghệ an toàn trên những chiếc xe đua luôn được ưu tiên hàng đầu, giúp giữ mạng sống cho các tay đua khi gặp tai nạn. Có thể nói rằng một chiếc xe đua F1 hay NASCAR được trang bị nhiều công nghệ bảo vệ người lái nhất mà không có một chiếc xe cao cấp nào có thể sánh bằng. Tuy nhiên có một thứ rất nhỏ bé có thể bạn không để ý, đó chính là chiếc gương chiếu hậu.

10 công nghệ xe ô tô được lấy cảm hứng từ xe đua (Phần II)

Gương chiếu hậu là một phát minh vô cùng đơn giản nhưng cực kỳ vĩ đại. Bạn đầu nó được trang bị cho những chiếc xe đua để tay đua có thể quan sát các đối thủ phía sau mình. Kể từ đó, chiếc gương chiếu hậu đã trở thành một thiết bị an toàn vô giá cho mọi chiếc xe ô tô hiện nay. Nhờ nó mà chúng ta có thể tránh được rất nhiều những va chạm có thể xảy ra khi lưu thông trên đường. Vâng một công nghệ vô cùng đơn giản nhưng rất quan trọng, cũng bắt nguồn từ một chiếc xe đua.

Tham khảo: HowStuffWork

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s