Nguyên lý và lợi ích của hệ thống chống bó cứng phanh ABS

Hầu như ai nghiên cứu về an toàn của chiếc xe đều thấy thuật ngữ HỆ THỐNG PHANH ABS. Thực tế ai cũng có thể hiểu rằng có ABS, xe của bạn sẽ được an toàn hơn, phanh êm ái hơn, lái tự tin hơn …

Vậy bạn đã thực sự hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS chưa ? Chúng ta cùng tìm hiểu về nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống tháng ABS và lịch sử phát triển của nó.

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock braking system)

Hiện tượng trượt lết của bánh xe trên mặt đường (tạo ra vết trượt bánh xe sau khi phanh) xảy ra khi lực phanh tại các bánh xe (lực ma sát) lớn hơn lực kéo (lực làm cho bánh xe di chuyển). Và khi đã xảy ra hiện tượng này tức là các bánh xe bị bó cứng hoàn toàn, đối với các bánh xe dẫn hướng thì không còn khả năng điều khiển được nữa (không thực hiện việc đánh lái được), điều đó đặc biệt gây nguy hiểm cho xe nếu trong trường hợp phía trước có vật cản. Đó chính là nhược điểm lớn nhất của hệ thống phanh thông thường trang bị trên ô tô. Còn đối với hệ thống phanh ABS những nhược điểm trên được khắc phục hoàn toàn nhờ kỹ thuật điểu khiển điện tử, công nghệ vi tính hóa…Trong bài viết này tôi sẽ trình bày một cách chi tiết để bạn đọc có thể hiểu rõ hơn về hệ thống phanh ABS trang bị trên các xe ô tô hiện nay.

1. Sự khác nhau giữa hai xe có phanh ABS và phanh không có ABS

Sự khác nhau giữa xe có ABS và xe không có ABS

Nhìn vào hình minh họa trên chúng ta có thể thấy đối với xe không được trang bị ABS thì sau khi phanh xe không có khả năng điều khiển lái thay đổi hướng di chuyển để tránh vật cản phía trước nữa (đâm vào vật cản nếu có) và quang đường phanh xa hơn. Còn đối với trường hợp xe được trang bị hệ thống phanh ABS thì ngược lại, sau khi phanh xe vẫn có khả năng điều khiển lái để thay đổi hướng chuyển động tránh vật cản phía trước (nếu có) do bánh xe không bị khóa cứng, ngoài ra quãng đưỡng phanh ngắn hơn (an toàn hơn).
Chúng ta cùng xem đoạn video bên dưới để hiểu rõ hơn.

2. Tổng quan hệ thống phanh ABS hiện đại được trang bị cho các xe ô tô

Sơ đồ bố trí hệ thống phanh ABS trên xe ô tô hiện đại

Sơ đồ khối hệ thống phanh ABS

Nhìn vào sơ đồ khối, nguyên lý của hệ thống phanh ABS chúng ta có thể thấy về cơ bản nó gồm có 3 khối chính:

a. Khối các tín hiệu đầu vào (chính là các cảm biến – Sensors):

Các tín hiệu đầu vào có chức năng đưa các thông tin về trạng thái làm việc của hệ thống dưới dạng các tín hiệu điện (dạng xung, on-off…). Trong đó quan trọng nhất là các cảm biến tốc độ bánh xe, cảm biến tốc độ bánh xe sẽ cho biết tình trạng hoạt động của bánh xe đang ở tốc độ bao nhiêu (km/h) hoặc đang bị bó cứng (tốc độ bằng 0) về hộp điều khiển. Tín hiệu từ công tắc chân phanh có tác dụng thông báo trạng thái hoạt động của bàn đạp phanh, dựa vào đó sẽ bật cho đèn báo phanh sáng để người đi phía sau biết xe phía trước đang thực hiện việc phanh. Tín hiện từ máy phát điện (hoặc ngồn ắc quy) đến chính là nguồn nuôi hộp điều khiển.

b. Bộ vi xử lý (hay còn gọi là hộp điều khiển điện tử ECM – Electronic Control Module):

Thông thường các bộ điều khiển ABS hiện nay hộp điều khiển điện tử ECM sẽ được lắp tích hợp với cụm mô tơ bơm và các van điện từ và nó được gọi là HECU (Hydraulic Electronic Control Unit).

Trong quá trình thực hiện phanh khi ABS hoạt động thì sẽ phát ra tiếng kêu "kịch kịch" tại cụm HECU (có thể nghe rõ trong khong lái) và chân phanh sẽ bị rung đó là do mô tơ hoạt động. Do vậy, những người mới lái xe cần chú ý đây là hoạt động bình thường của hệ thống ABS chứ không phải xe bị lỗi.
Ngoài ra cụm HECU còn có chức năng tự chẩn đoán (báo lỗi khi hệ thống xảy ra sự cố bất thường bằng cách bật sáng đèn cảnh báo ABS như hình vẽ bên dưới. Và khi đó cần phải đưa xe đến trạm dịch vụ ủy quyền chính hãng để thực hiện việc kiểm tra và xử lý sự cố.

c. Khối các bộ chấp hành (Actuators):

Khối các thiết bị đầu ra hay còn còn gọi là bộ chấp hành có chức năng thực thi các nhiệm vụ theo chức năng, dựa vào tín hiệu điều khiển từ ECM. Các bộ chấp hành của hệ thống ABS bao gồm có mô tơ bơm dầu phanh, các van điện từ, đèn cảnh báo lỗi hệ thống phanh, tín hiệu dùng để chẩn đoán lỗi hệ thống (kết nối với zắc chẩn đoán DLC). Mô tơ bơm dầu phanh có chức năng tạo ra dòng dầu phanh có áp suất để bơm vào hệ thống khi các van điện từ mở, thực hiện việc phanh xe; các van điện từ có chức năng đóng mở các cửa dầu phanh trong cụm HECU khi hệ thống ABS hoạt động.

3. Vài nét sơ lược về lịch sử phát triển hệ thống phanh ABS

Hệ thống phanh ABS được khai sinh từ những năm 1920 nhưng chỉ được ứng dụng trên các phanh máy bay. Mãi đến những năm 1960 mới được phát triển và ứng dụng trên ô tô. Năm 1970 trên một số xe Cadillac cao cấp có sử dụng hệ thống phanh ABS cho các bánh xe phía sau. Năm 1988 BMW giới thiệu mẫu xe mô tô BMW K100 có trang bị hệ thống phanh ABS điện tử. Ngày nay trên hầu hết các xe ô tô con đều được trang bị hệ thống phanh ABS như một tiêu chuẩn.
Hình bên dưới minh họa quá trình và các phiên bản phát triển hệ thống phanh ABS của Bosch

Quá trình và các phiên bản phát triển hệ thống phanh ABS của Bosch

4. Các loại phanh ABS

Trong quá trình phát triển hệ thống phanh ABS đã trải qua nhiều thế hệ khác nhau và được chia thành 3 loại cơ bản (trên thực tế còn có nhiều phiên bản khác) như sau:

Loại 1 kênh (ABS bánh sau): Loại này chỉ sử dụng 1 cảm biến lắp ở cầu chủ động và 1 kênh điều khiển thủy lực cho 2 bánh sau. Thường được dùng cho xe Van, xe tải nhẹ.
Loại 3 kênh: Có thể có 3 hoặc 4 cảm biến tốc độ bánh xe (đối với loại có 3 cảm biến thì sử dụng 2 cảm biến tốc độ bánh xe phía trước và 1 cảm biến ở cầu chủ động sau) và 3 kênh điều khiển thủy lực riêng biệt trong đó 2 kênh ra 2 bánh trước và 1 kênh chung cho 2 bánh sau. Loại này hiện cũng ít dùng.
Loại 4 kênh: Sử dụng 4 cảm biến tốc độ tại 4 bánh xe và có 4 kênh điều khiển thủy lực độc lập tới 4 bánh. Loại này sử dụng phổ biến hiện nay.

Theo: GiaxeChevrolet.com