為何大型重機添裝 ABS 成必要?穩定煞車減少打滑更安全

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 02 日 17:09 | 分類 汽車科技 follow us in feedly

你知道政府預計在 2019 年起強制要求新出廠 125 cc 以上重型機車要裝載 ABS(Anti-lock Braking System;防鎖死煞車系統)系統,其由安裝 ABS 將會導致機車價格上漲 1 萬到 2 萬元,但究竟什麼是 ABS?為什麼機車要強制裝載 ABS 呢?舊型車款都沒有 ABS,究竟需不需要安裝 ABS?



碟煞?鼓煞?傻傻分不清楚

現今機車大多搭載前碟煞後鼓煞或雙碟煞,那是什麼東西呢?煞車方式可分成兩種:鼓式煞車及碟式煞車。鼓式煞車是當按下煞車時,油管內的液體壓力會將內部的煞車蹄片往外推向煞車鼓,煞車蹄片上的來令片會與煞車鼓摩擦生熱,而使機車動能轉換成熱能而停下。碟式煞車則是將按下煞車線時,煞車油管內的液體受到擠壓會將力量引入煞車卡鉗推動活塞,使活塞上的來令片接觸煞車碟盤而摩擦生熱,這樣能車輛行駛動能變成熱能使車輛減速。

▲ 鼓式煞車及碟式煞車原理。(Source:Automotive Basics

現在看來,碟煞與鼓煞都是利用動能轉換成熱能方式將機車停下,但究竟實際進行煞車時不同呢?一般而言,碟煞系統的煞車力道比鼓煞系統強勁、靈敏度高和散熱佳,因此碟煞系統的車子若遇到緊急情況強按煞車時,容易因煞車力道過強而翻覆或是打滑,而鼓煞系統車子則會是慢慢煞車,安全性較高,但所需煞車距離較長,若遇到緊急情況強按煞車時,容易因煞車距離不夠而撞上。

為什麼煞車會打滑?

你可能聽過周遭有人煞車打滑了,結果「犁田」受傷,究竟什麼是煞車打滑?在一般行進或煞車時,轉動的車輪與地面接觸的瞬間(輪胎與地面相互作用力,也稱輪胎抓地力)是靜摩擦力;但在緊急煞車時,作用於煞車的力量可能過大以至於車輪鎖死,然而車子仍繼續前進,使得輪胎地面接觸面無法緊密貼合,使輪胎產生滑動,此時輪胎與地面的摩擦力為動摩擦力,根據物理定律可知,動摩擦力比最大靜摩擦力小,故鎖死後的煞車效果變小甚至造成車輛打滑。

▲ 推力與摩擦力關係圖。(Source:ARTC)

ABS 的幕後英雄?

ABS(Anti-lock Braking System,全名為防鎖死系統)是德國 Bosch 公司發明的裝載於汽機車的輔助煞車裝置,目的是預防車輪鎖死打滑,為此提供最大煞車力道並盡可能縮短煞車距離。ABS 系統由感測器與微電腦 ECU 組成,利用安裝在車輪上的感測器監測車輪角速度信號,之後將數據回傳給微型電腦,經電腦計算可得知車速、車輪滑移率並推知車輪是否趨向鎖死,當急煞導致車輪快要鎖死時,ABS 系統會持續約每秒 30~200 次的頻率短暫釋放煞車,以避免鎖死車輪,減少意外發生機會。

▲ 機車 ABS 系統示意圖。(Source:SYM)

▲ 霍爾效應感測器。(Source:新媒體科普傳播實作計畫)

現在市面機車輪速感測器多為霍爾效應感測器(也稱霍爾感測器),是根據霍爾效應製作的一種磁場感測器,將變化的磁場轉化為輸出電壓的變化,之後利用電壓的變化來推算車輪和車軸的角速度。霍爾效應是一種磁電反應,永磁體(長期保持磁性的磁體)磁力線穿過霍爾元件通向齒輪時,會在原件輸出端產生電壓,不同位置的齒輪所能穿過的磁力線密度不同,因此霍爾電壓會產生變化,此電壓變化可透過電子電路轉換成脈衝電壓,並根據每秒產生的脈衝電壓個數,可得知車輪迴轉速度,當輪速與車速下降明顯不一致時,代表監測之該輪已經發生鎖死,ABS 會暫時減低煞車力道,讓輪速恢復與車輛等速之轉動,接著再馬上提升煞車力,以穩定地降低車速。

▲ 霍爾效應感測器原理。(Source:每日頭條)

ABS 要不要?

在行駛濕滑路面、沙地或路面的光滑標線時,ABS 能幫助你處於在緊急狀態時,安全閃避而不打滑,但究竟有沒有必要有 ABS?對於車身重、馬力輸出強及搭載雙碟煞的重型機車,易因急煞力道太強而造成打滑,為求安全建議搭配 ABS 系統。但從理論來看,如果你能像職業賽車手,分毫不差地感測到輪胎與地面由最大靜摩擦力轉變為動摩擦力的那個打滑瞬間,每秒能精準壓放煞車 30 次以上,並使出精湛的甩尾技巧,那你本身就媲美 ABS 系統,可以不用考量機車是不是一定要加裝 ABS 啦!但問題是,你真有那麼厲害嗎?

編按:政府規定自 2019 年起 125 cc 以上,也就是黃牌與紅牌的大型機車自需強制安裝 ABS,而市場銷售大宗的白牌 125 cc 機車則是 ABS 或 CBS(Combined braking system;連動剎車系統)二擇一即可,相較於 ABS,CBS 的結構較簡單因為成本增加不若 ABS 要價萬元以上,一般估算約添增成本三千至五千元左右。

(本文由 科技大觀園 授權轉載;首圖來源:pixabay

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