Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS)
ABS là công nghệ cải tiến dựa trên hệ thống phanh thông thường, và là một loại hệ thống kiểm soát an toàn ô tô với ưu điểm chống trượt và chống bó cứng phanh. Phanh chống bó cứng về cơ bản là một loại phanh thông thường được nâng cấp hoặc cải tiến.
Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) được thiết kế để ngăn chặn hiện tượng bó cứng phanh và trượt bánh khi phanh khó khăn hoặc trên bề mặt ướt hoặc trơn trượt, giúp tăng đáng kể độ an toàn khi lái xe hàng ngày bằng cách ngăn xe trượt nguy hiểm và cho phép người lái duy trì khả năng điều khiển tay lái khi cố gắng dừng xe. ABS không chỉ có chức năng phanh của hệ thống phanh thông thường mà còn có thể ngăn chặn hiện tượng bó cứng bánh xe, giúp xe vẫn có thể chuyển hướng khi phanh, đảm bảo sự ổn định của hướng phanh và ngăn ngừa hiện tượng trượt ngang và lệch hướng, là thiết bị phanh tiên tiến nhất trên xe với hiệu quả phanh tốt nhất.
Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) giúp ngăn bánh xe bị bó cứng trong quá trình phanh, điều này có thể dẫn đến: lực phanh giảm và hiệu quả phanh giảm; tuổi thọ lốp giảm, khi xe phanh bánh trước bị bó cứng, xe sẽ mất khả năng điều khiển lái, lực ngang giảm khi bánh sau bị bó cứng, độ ổn định hướng khi phanh giảm, dẫn đến xe bị ngoặt gấp và mất lái hoặc trượt ngang. Tác động của hệ thống phanh chống bó cứng đến hiệu suất xe chủ yếu thể hiện ở việc giảm quãng đường phanh, duy trì khả năng điều khiển lái, cải thiện độ ổn định hướng lái và giảm mòn lốp. Trong trường hợp khẩn cấp, người lái chỉ cần nhấn bàn đạp phanh hết cỡ và không nhả ra, các thao tác khác sẽ do hệ thống ABS xử lý, nhờ đó người lái có thể tập trung xử lý tình huống khẩn cấp và đảm bảo an toàn cho xe.
ABS là viết tắt của hệ thống phanh chống bó cứng, tên đầy đủ trong tiếng Anh là anti-lock Brakingsystem hoặc Anti-skidBrakingSystem. Trước hết, "bám" (hold) nghĩa là má phanh (hoặc guốc phanh) và đĩa phanh (hoặc tang trống phanh) không có ma sát trượt tương đối, cặp ma sát này sinh nhiệt khi phanh, động năng của xe được chuyển hóa thành nhiệt, cuối cùng làm cho xe dừng lại hoặc giảm tốc; Thứ hai, "bó bánh" (wheel lock) thực chất đề cập đến tình trạng xe phanh gấp, bánh xe hoàn toàn đứng yên và không quay, tức là trong quá trình phanh, lốp xe không còn quay nữa. Khi xe phanh, xe sẽ tác dụng một lực lên bánh xe để dừng lại, khiến bánh xe không thể tiếp tục quay, nhưng bánh xe có một quán tính nhất định. Sau khi bánh xe ngừng quay, nó sẽ tiếp tục trượt về phía trước một quãng đường trước khi dừng hẳn. Nếu bánh trước và bánh sau của xe không nằm trên cùng một đường thẳng, do quán tính, bánh trước và bánh sau sẽ trượt về phía trước của chúng. Theo kết quả thử nghiệm giới hạn phanh của lốp, khi phanh tuyến tính đạt đến trạng thái bão hòa, lốp không thể cung cấp độ bám ngang, khiến xe khó kiểm soát được hướng đi. Trong trường hợp này, bánh trước và bánh sau sẽ quay theo hai hướng khác nhau, xe sẽ bị mất kiểm soát (quay tròn), và đuôi xe sẽ bị văng ra. Khi đó, vô lăng không còn tác dụng, xe sẽ hoàn toàn mất kiểm soát, nếu tình huống nghiêm trọng, rất có thể xe sẽ bị lật, gây tai nạn giao thông và các nguy hiểm khác.
Nếu phanh được khóa hoàn toàn, quá trình chuyển đổi năng lượng này chỉ có thể phụ thuộc vào ma sát giữa lốp xe và mặt đường. Ma sát được chia thành hai loại: ma sát lăn và ma sát trượt, hệ số ma sát phụ thuộc vào ảnh hưởng của độ ẩm khô của mặt đường. Khi ma sát giữa bánh xe phanh và mặt đường sẽ tăng dần, đạt đến một điểm tới hạn, sau đó sẽ chuyển từ ma sát lăn sang ma sát trượt. Lực ma sát trượt sẽ giảm dần, vì vậy hệ thống ABS sử dụng nguyên lý của đường cong ma sát này để cố định lực ma sát của bánh xe ở điểm cực đại này, nhằm giảm quãng đường phanh. Ma sát mạnh làm cho cao su lốp xe nóng lên, gây hiện tượng hóa lỏng cục bộ bề mặt tiếp xúc, rút ngắn quãng đường phanh, nhưng hiện tượng trượt ngang sẽ làm tăng tốc độ mòn lốp.
Hệ thống phanh chống bó cứng (ABS) là một trong những nội dung nghiên cứu về điều khiển động lực học dọc của xe. Phanh chống bó cứng, như tên gọi cho thấy, là để ngăn xe phanh gấp mà sử dụng phương pháp phanh gián đoạn. Nó đề cập đến việc tự động điều chỉnh mô-men xoắn phanh (lực phanh bánh xe) tác động lên bánh xe trong quá trình phanh để ngăn bánh xe bị bó cứng khi mô-men xoắn phanh lớn; đồng thời, hệ thống ABS hiện đại có thể xác định tỷ lệ trượt của bánh xe trong thời gian thực và giữ tỷ lệ trượt của bánh xe khi phanh gần với giá trị tối ưu. Do đó, khi hệ thống ABS hoạt động, người lái sẽ không mất kiểm soát tay lái do bánh trước bị bó cứng, và quãng đường phanh của xe sẽ nhỏ hơn khoảng cách bánh xe bị bó cứng, nhằm đạt được hiệu quả phanh tốt nhất và giảm lực tác động khi xảy ra tai nạn.
