ABS – Cơ bản Hệ thống chống bó cứng phanh

Hệ thống phanh ABS là một loại hệ thống an toàn chủ động của xe. Nó còn được gọi là hệ thống phanh chống trượt. Hệ thống này hoạt động khi người lái phanh gấp trong trường hợp khẩn cấp. Việc sử dụng hệ thống chống bó cứng phanh trên ô tô và xe máy hiện là điều bắt buộc ở hầu hết các nơi trên thế giới.

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS là gì?

Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) là hệ thống phanh chống trượt an toàn được sử dụng trên máy bay và các phương tiện trên bộ, chẳng hạn như ô tô, xe máy, xe tải và xe buýt. ABS hoạt động bằng cách ngăn không cho bánh xe bị bó cứng trong quá trình phanh, do đó duy trì lực kéo tiếp xúc với mặt đường và cho phép người lái duy trì khả năng kiểm soát xe nhiều hơn.

ABS là một hệ thống tự động sử dụng các nguyên tắc của phanh theo ngưỡng và phanh theo nhịp. Đây là những kỹ thuật đã từng được thực hành bởi những người lái xe thành thạo trước khi ABS phổ biến. ABS hoạt động với tốc độ nhanh hơn nhiều và hiệu quả hơn lái xe có thể kiểm soát.

Mặc dù ABS thường giúp cải thiện khả năng kiểm soát xe và giảm khoảng cách dừng xe trên các bề mặt khô và trơn trượt, nhưng trên các bề mặt có nhiều sỏi đá hoặc tuyết, ABS có thể làm tăng đáng kể quãng đường phanh, trong khi vẫn cải thiện khả năng kiểm soát lái.

Các phiên bản hiện đại không chỉ ngăn chặn tình trạng bó cứng bánh xe khi phanh mà còn có thể thay đổi tỷ lệ của phanh trước-sau. Chức năng thứ hai này, tùy thuộc vào khả năng và cách thực hiện cụ thể, được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau là phân phối lực phanh điện tử, hệ thống kiểm soát lực kéo, hỗ trợ phanh khẩn cấp hoặc kiểm soát ổn định điện tử (ESC).

Bất cứ khi nào lái xe đạp phanh đột ngột đối với một chiếc xe đang ở tốc độ cao, thì luôn có khả năng xảy ra hiện tượng ‘khóa bánh xe.’ Khóa bánh xe có nghĩa là bánh xe tương ứng dừng quay đột ngột thay vì từ từ dừng lại. Do bị khóa bánh xe nên nên việc đánh lái là vô tác dụng, chiếc xe sẽ bị mất kiểm soát. Để tránh những trường hợp như vậy, các nhà sản xuất sử dụng ABS.

Các thành phần của Hệ thống chống bó cứng phanh ABS

• Cảm biến tốc độ bánh xe
• Mô-đun điều khiển ABS
• Bộ điều khiển phanh
• Van
• Bơm

Cảm biến tốc độ bánh xe

Cảm biến tốc độ được sử dụng để xác định tốc độ của bánh xe. Các cảm biến này sử dụng nam châm và cảm biến hiệu ứng Hall, hoặc bánh xe có răng và cuộn dây điện từ để tạo ra tín hiệu. Chuyển động quay của bánh xe hoặc vi sai tạo ra từ trường xung quanh cảm biến.

Sự dao động của từ trường này tạo ra một điện áp trong cảm biến. Vì điện áp tạo ra trong cảm biến là kết quả của bánh xe quay, nên cảm biến này có thể trở nên không chính xác ở tốc độ chậm. Bánh xe quay chậm hơn có thể gây ra dao động không chính xác trong từ trường và do đó gây ra kết quả đọc không chính xác cho bộ điều khiển.

Van

Trong hệ thống phanh ABS có các van tương ứng với từng bánh xe hoặc trục xe. Van này được điều khiển bởi Mô-đun điều khiển ABS và phanh. Trên một số hệ thống, van thường có ba vị trí:

• Ở vị trí một, van đang mở; Áp suất từ xi lanh tổng phanh được truyền tới phanh.
• Ở vị trí thứ hai, van chặn dòng, cô lập phanh đó khỏi xi lanh chính. Điều này ngăn không cho áp suất tăng thêm nếu người lái đạp phanh mạnh hơn.
• Ở vị trí thứ ba, van giải phóng một phần áp suất từ phanh.

Phần lớn các sự cố xảy ra với hệ thống van là do van bị tắc. Khi một van bị tắc, nó không thể mở, đóng hoặc thay đổi vị trí. Một van không hoạt động sẽ ngăn hệ thống điều chỉnh các van và kiểm soát áp suất cung cấp cho phanh.

Bơm

Bơm ABS được sử dụng để khôi phục áp suất cho phanh thủy lực sau khi các van đã giải phóng áp suất. Tín hiệu từ bộ điều khiển sẽ điều khiển van giải phóng áp suất khi phát hiện bánh xe trượt. Khi người lái tiếp tục đạp phanh, máy bơm sẽ được sử dụng để khôi phục lượng áp suất mong muốn cho hệ thống phanh. Bộ điều khiển sẽ điều chỉnh trạng thái của máy bơm để cung cấp lượng áp suất mong muốn và giảm hiện tượng trượt.

Bộ điều khiển

Bộ điều khiển là một ECU trên ô tô nhận thông tin từ từng cảm biến tốc độ bánh xe riêng lẻ. Nếu một bánh xe bị mất lực kéo, tín hiệu sẽ được gửi đến bộ điều khiển. Sau đó, bộ điều khiển sẽ giới hạn lực phanh (EBD) và kích hoạt mô-đun ABS giúp kích hoạt các van phanh bật và tắt.

ABS hoạt động như thế nào?

Cảm biến tốc độ bánh xe liên tục theo dõi tốc độ của từng bánh xe. Khi tất cả các bánh xe có tốc độ tương đương, hệ thống không can thiệp vào hoạt động của chúng. Tuy nhiên, nếu cảm biến tốc độ nhận thấy rằng bất kỳ tốc độ nào của bánh xe đang giảm mạnh, điều đó có nghĩa là một hoặc một vài bánh xe cụ thể sẽ bị khóa.

Khi bánh xe bị khóa, xe bắt đầu mất ổn định và mất kiểm soát, gây mất an toàn trên đường. Để đảm bảo xe có kiểm soát, hệ thống ABS sẽ can thiệp ngay khi bánh xe có xu hướng bị khóa cứng, nó sẽ nhả phanh bánh xe đó để bánh xe tiếp tục quay mà không bị trượt mất kiểm soát.

Sau khi nhận được tín hiệu tốc độ rất thấp từ cảm biến tốc độ bánh xe, mô-đun ABS ra lệnh cho bộ phận điều khiển phanh giải phóng áp suất, giảm lực phanh của bánh xe đó. Bánh xe bắt đầu quay nhanh hơn khi lực phanh giảm, do đó tránh được bánh xe bị bó cứng. Sau khi Bộ điều khiển phanh khôi phục hoạt động bình thường, nó cũng khôi phục áp suất thủy lực của đường phanh với sự trợ giúp của máy bơm.

Các loại ABS

1. ABS bốn kênh, bốn cảm biến

Mỗi bánh xe sẽ có một cảm biến tốc độ và một kênh điều khiển, van tương ứng. Trong hệ thống này, ABS sẽ kiểm soát, giám sát từng bánh xe riêng lẻ, giúp đảm bảo việc phanh tối ưu nhất.

2. ABS ba kênh, bốn cảm biến

Mỗi bánh xe sẽ có một cảm biến tốc độ. Mỗi bánh trước sẽ có một kênh, van điều khiển, nhưng bánh sau sẽ chỉ có một van cho cả hai. Loại ABS này thường có trên các xe cũ.

3. ABS ba kênh, ba cảm biến

Cấu hình này, thường thấy trên xe bán tải có ABS bốn bánh, mỗi bánh trước sẽ có một cảm biến tốc độ và một van, và chỉ có một van và một cảm biến cho cả hai bánh sau. Cảm biến tốc độ cho bánh sau được đặt ở trục sau.

Hệ thống này cung cấp khả năng kiểm soát riêng từng bánh trước, do đó cả hai đều có thể đạt được lực phanh tối đa. Các bánh sau, được giám sát cùng nhau; cả hai đều phải bắt đầu khóa trước khi ABS kích hoạt ở phía sau. Với hệ thống này, có thể một trong hai bánh sau sẽ bị khóa trong khi dừng, làm giảm hiệu quả phanh. Hệ thống này rất dễ nhận biết, vì không có cảm biến tốc độ riêng cho bánh sau.

4. ABS hai kênh, bốn cảm biến

Hệ thống này, thường thấy trên các xe du lịch từ cuối những năm 80 đến giữa những năm 1990, sử dụng một cảm biến tốc độ ở mỗi bánh xe, với một van điều khiển cặp bánh trước và một van điều khiển cho cặp bánh sau. Nếu cảm biến tốc độ phát hiện bị khóa ở bất kỳ bánh xe riêng lẻ nào, mô-đun điều khiển sẽ đóng van cho cả hai bánh xe trên trục đó.

5. ABS một kênh, một cảm biến

Hệ thống này thường thấy trên xe bán tải, xe SUV và xe tải có ABS cho bánh sau. Nó có một van, điều khiển cả hai bánh sau và một cảm biến tốc độ, nằm ở trục sau. Hệ thống này hoạt động giống như phần cuối của hệ thống ba kênh. Hai bánh sau được giám sát cùng nhau và cả hai đều phải bắt đầu bó cứng trước khi ABS hoạt động. Trong hệ thống này, có thể một trong hai bánh sau sẽ bị khóa, làm giảm hiệu quả phanh. Hệ thống này cũng dễ dàng xác định, vì không có cảm biến tốc độ riêng lẻ cho bất kỳ bánh xe nào.

Ưu điểm của ABS

• Duy trì tính kiểm soát và ổn định khi phanh gấp
• Giảm quãng đường phanh lên đến 10% hoặc hơn khi phanh trên đường ướt, băng.

Nhược điểm của ABS

Nhược điểm duy nhất của ABS chính là giá cả. ABS làm tăng thêm chi phí cho chiếc xe.