Công nghệ hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) trên ô tô hoạt động như thế nào?

[Bùi Minh Nhật]

ABS ngăn không cho bánh xe bị bó cứng, do đó tránh hiện tượng xe trượt không kiểm soát và giảm quãng đường di chuyển mà không bị trượt.

Lái xe trên đường cao tốc có thể rất thú vị và gây phấn khích, như nhiều người trong số các bạn chắc hẳn đã biết. Người ta có thể giải phóng toàn bộ tiềm năng của một chiếc xe. Đường thành phố khiến chúng ta phải giữ thăng bằng, nhưng ngay khi bạn vào đường cao tốc, bạn sẽ không thể ngoảnh lại. Bạn sẽ hầu như không bao giờ thấy một chiếc xe chạy dưới 100 km/giờ.

Tình hình trở nên đặc biệt khó khăn trong mùa gió mùa, vì việc lái xe với tốc độ cao như vậy là công thức hoàn hảo cho một thảm họa nếu đường trơn trượt. Mặc dù vậy, điều đó vẫn xảy ra, vậy bạn sẽ làm gì trong tình huống trên đường trơn trượt khi bạn phải đột ngột phanh xe? Nếu không có hệ thống chống bó cứng phanh, bánh xe của xe bạn sẽ ngừng quay và xe sẽ bắt đầu trượt. Bạn sẽ hoàn toàn mất kiểm soát xe và hậu quả có thể gây tử vong.

Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) giúp giải quyết nhiều thách thức trong sự kiện đôi khi gây căng thẳng này. Trên thực tế, trên bề mặt trơn trượt, ngay cả những tài xế chuyên nghiệp cũng không thể dừng xe nhanh như tài xế trung bình có ABS khi không có ABS.

Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) trên ô tô là gì?​

Như tên gọi của nó, hệ thống chống bó cứng phanh là một hệ thống an toàn trong xe hơi và các loại xe khác giúp bánh xe không bị bó cứng và giúp người lái duy trì khả năng kiểm soát tay lái. Đôi khi còn được gọi là hệ thống phanh chống trượt, hệ thống này cho phép bánh xe của xe duy trì lực kéo tiếp xúc với mặt đất để không bị trượt không kiểm soát.
Với ABS, bạn có thể kiểm soát xe tốt hơn trong những tình huống như phanh gấp. Về cơ bản, nó được thiết kế để giúp người lái duy trì khả năng lái và tránh trượt bánh khi phanh.

Nguyên lý hoạt động của ABS​

Lý thuyết cơ bản đằng sau hệ thống chống bó cứng phanh rất đơn giản. Nó ngăn bánh xe bị bó cứng, do đó tránh được tình trạng trượt bánh không kiểm soát. ABS thường cải thiện khả năng kiểm soát xe và giảm khoảng cách dừng trên bề mặt khô và trơn trượt.

Với ABS, bạn có được sự ổn định và kiểm soát xe tốt hơn khi phanh
Bánh xe trượt (nơi mà mặt tiếp xúc của lốp xe trượt so với mặt đường) có lực kéo (lực bám của lốp xe trên mặt đường) kém hơn bánh xe không trượt. Ví dụ, nếu xe của bạn chạy trên một con đường phủ đầy băng, xe không thể tiến về phía trước và bánh xe sẽ tiếp tục quay, vì không có lực kéo. Điều này là do điểm tiếp xúc của bánh xe trượt so với mặt băng.

ABS điều chỉnh áp suất dầu phanh, không phụ thuộc vào lượng áp suất tác dụng lên phanh, để đưa tốc độ bánh xe trở lại mức trượt tối thiểu cần thiết để có hiệu suất phanh tối ưu.

ABS có bốn thành phần chính​

1) Cảm biến tốc độ​

Cảm biến này theo dõi tốc độ của từng bánh xe và xác định gia tốc và giảm tốc cần thiết của các bánh xe. Nó bao gồm một bộ kích thích (một vòng có răng hình chữ V) và một cụm cuộn dây/nam châm, tạo ra các xung điện khi răng của bộ kích thích đi qua phía trước nó.

2) Van​

Các van điều chỉnh áp suất không khí đến phanh trong quá trình hoạt động của ABS. Có một van trong đường ống phanh của mỗi phanh được điều khiển bởi ABS. Ở vị trí đầu tiên, van phanh mở và cho phép áp suất từ xi lanh chính được truyền đến phanh. Ở vị trí thứ hai, van phanh vẫn đóng và áp suất từ xi lanh chính đến phanh bị hạn chế. Ở vị trí thứ ba, van giải phóng một số áp suất trên phanh.
Bước thứ ba được lặp lại cho đến khi xe dừng hẳn. Lực cản mà bạn cảm thấy khi phanh đột ngột ở tốc độ cao thực chất là van phanh điều khiển áp suất được truyền đến phanh từ xi lanh chính.

3) Bộ điều khiển điện tử (ECU)​

ECU là một đơn vị điều khiển điện tử tiếp nhận, khuếch đại và lọc các tín hiệu cảm biến để tính toán tốc độ quay và gia tốc của bánh xe. ECU tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến trong mạch và điều khiển áp suất phanh, theo dữ liệu được phân tích bởi đơn vị.

4) Bộ điều khiển thủy lực​

Bộ điều khiển thủy lực nhận tín hiệu từ ECU để áp dụng hoặc nhả phanh trong điều kiện chống bó cứng. Bộ điều khiển thủy lực điều khiển phanh bằng cách tăng áp suất thủy lực hoặc bỏ qua lực bàn đạp để giảm lực phanh.

ABS đang hoạt động​

Trong khi phanh, nếu phát hiện hoặc dự đoán tình trạng bó cứng bánh xe, ECU sẽ cảnh báo HCU bằng cách gửi dòng điện và ra lệnh nhả áp suất phanh, cho phép tăng vận tốc bánh xe và giảm độ trượt của bánh xe.

Các bộ phận hoạt động của ABS.

Khi vận tốc bánh xe tăng lên, ECU sẽ áp dụng lại áp suất phanh và hạn chế bánh xe trượt ở một mức độ nhất định ( Lưu ý: Khi hành động phanh được bắt đầu, sẽ xảy ra hiện tượng trượt giữa lốp xe và mặt đường tiếp xúc, khiến tốc độ của xe khác với tốc độ của lốp xe). Bộ điều khiển thủy lực kiểm soát áp suất phanh ở mỗi xi lanh bánh xe dựa trên các đầu vào từ cảm biến hệ thống. Do đó, điều này kiểm soát tốc độ bánh xe. Quá trình này được lặp lại cho hoạt động phanh tiếp theo.

ABS được phân loại dựa trên số lượng cảm biến và loại phanh được sử dụng. Phanh cũng có thể được phân biệt theo số kênh, tức là có bao nhiêu van được điều khiển riêng lẻ và số lượng cảm biến tốc độ.

ABS bốn kênh, bốn cảm biến​

Đây là sự kết hợp tốt nhất cho một hệ thống ABS hiệu quả. Có một cảm biến tốc độ trên cả bốn bánh xe và một van riêng cho cả bốn bánh xe. Với thiết lập này, bộ điều khiển giám sát từng bánh xe riêng lẻ để đảm bảo rằng nó đạt được lực phanh tối đa.

ABS ba kênh, ba cảm biến​

Sự kết hợp này, thường thấy trên xe bán tải có ABS bốn bánh, có một cảm biến tốc độ và một van cho mỗi bánh trước, cùng với một van và một cảm biến cho cả hai bánh sau. Cảm biến tốc độ cho bánh sau nằm ở trục sau.

Tương tự như vậy, cũng có ABS hai kênh và một kênh. Biến thể một kênh là kém hiệu quả nhất, như bạn có thể mong đợi.

Hầu hết các xe mới đều được trang bị ABS, vì đây được coi là một trong những tính năng an toàn quan trọng nhất trên xe hơi. Nghiên cứu hiện tại cho thấy những chiếc xe được trang bị ABS ít có khả năng xảy ra tai nạn liên hoàn hơn, vì chúng vẫn có thể điều khiển được. ABS đã hoàn toàn cách mạng hóa ngành công nghiệp ô tô đến mức một chiếc xe không có ABS giống như một chiếc cốc cà phê không có quai!