摩托车ABS防抱死刹车系统的进化史

世界上第一款轮胎防死锁系统最早的轮胎防死锁系统于1929年应用于飞机上,由法国Automobile 公司与航空界的先驱Gabriel Voisin 共同开发,让飞机在降落时得以拥有接近制动极限的减速性能。以当时的年代,自然不可能有电子传感器与ECU 进行判断,而是采用纯粹的机械构造。

该系统利用飞轮与阀门连接煞车的液压管线,飞轮安装在与轮胎以相同转速联动的滚筒上,一般情况下滚筒与飞轮的转速应该相同。当轮胎进行减速时,与轮胎同步的 滚筒速度也跟着下降,此时飞轮的转速率相对提高,飞轮与滚筒转速差达到设定便会开启液压管线阀门,会使少量的煞车油绕过总泵,减小制动力道。

Gabriel Voisin 是欧洲航空界的先驱,为欧洲第一架引擎动力载人飞机的发明者。

而在测试中显示,这套系统提高30%的制动效果,这最主要是因为飞行员不需要慢慢的增加制动来找到最大的煞车力道,只需要全力进行制动即可,同时这也降低轮胎爆胎等情况。

第一款安装在摩托车上的轮胎防死锁系统:Maxaret

虽然大家所熟悉的BOSCH早在1936年就申请关于机动车辆车轮防死锁设备的专利并进行研究,但要一直到1950年代,DUNLOP 的Maxaret 才是第一具被大量使用的轮胎防死锁系统,与Gabriel Voisin 一样采用飞轮的机械式设计,但整个系统重量仅仅4.7磅。当时轮胎防死锁系统主要仍是运用在飞机上,Maxaret 即使是在雪地跑道上也能有优秀的减速效果而被各家航空公司大量采用。

当年的Maxare 广宣,从图片看来其实并不大。

Maxaret 除了是被大量应用在飞机上的轮胎防死锁系统,也是第一个被安装在摩托车与汽车上的轮胎防死锁系统。1958年Maxaret 被英国道路研究实验室安装在ROYAL ENFIELD SuperMeteor 摩托车上测试Maxaret 轮胎防死锁系统,当时实验结果就显示出,轮胎防死锁系统对于容易发生打滑事故的摩托车有很大的应用价值。不但制动距离减少,在湿滑路面更有着30%的差距。ROYAL ENFIELD 的技术总监Tony Wilson-Jones 看到了该系统的未来,但公司并未采用,因此并没出现在量产摩托车上,只被实际应用在卡车、赛车以及少数汽车上。

英国道路研究实验室将Super Meteor 装上Maxaret 进行研究,让Super Meteor 成为第一款搭载ABS 的摩托车。(图为一般的Super Meteor)

英国的JESEN FF 是第一款将Maxaret 列为标配的市售跑车,在当年被称为全世界最安全的跑车。

现代电子式轮胎防死锁系统普及化

1970年代,各大汽车制造商陆续将轮胎防死锁系统运用在产品上,这时的系统已经从机械式改为电子式的设计,包括克赖斯勒的Sure Brake、福特的Sure-Track、通用汽车的Trackmaster。而NISSAN 的EAL (Electro Anti-lock System)也在成第一家使用电子式防死锁系统的日本车厂。

1978年,德国BOSCH 是世界上第一个以汽车零件供货商身份将轮胎防死锁系统进行量产的厂商,BOSCH ABS 2也成为BENZ 350SE 与BMW 733i 的标准配备,甚至在1985年,BOSCH ABS 2 更被美国车厂所选用,至此,ABS逐渐普及成为四轮汽车的安全配备。

BOSCH ABS 2 及ECU。

ABS 与摩托车

撇开实验性质的车款不说,1988年由BMW 推出第一款搭载电子控制ABS 的摩托车:K100,随后HONDA 在1992年推出的ST1100,YAMAHA 在1993年推出的GTS1000 等,都是早期搭载ABS 的摩托车款。但在当时,ABS 组件主要为汽车开发,重量体积虽然已经比70年代要小的多,对于摩托车仍是负担,因此多半是车重、体型较大型的旅行车款才有搭载ABS。

BMW K100 是第一辆搭载电子控制ABS 的摩托车。

HONDA ST1100 是第一款搭载ABS 的日系摩托车。

YAMAHA GTS1000 在当时为全新科技车款,使用RADD 系统也搭载ABS。

ABS 在发展过程,一直在追求轻量、小型的目标,以全球最大ABS 供货商BOSCH 为例,ABS 2 重达6.3kg,到了2003年的ABS 8 其重量减低至1.6kg,小型化的结果便是提高摩托车安装的可行性。直到现在包括BOSCH 在内的ABS 制造商,纷纷推出针对摩托车开发的小型化系统,更进一步的提高摩托车搭载ABS 的普及度,像是2009年BOSCH 发表的ABS 9M 就是针对摩托车而开发的系统,重量更仅有700g。随着欧盟计划实施的法规,以及ABS小型化等,搭载ABS 的摩托车越来越多。从早期只安装在大型休旅车款,逐渐向下到大型档车或踏板车,至今连KYMCO Racing King 这样小型的踏板车车款,也得以加入ABS 设备。

BOSCH ABS 进化图,ABS 2L1 已经是ABS 2 的改良款,与现今的ABS 9 相比还是有很大的差距。

欧洲将强制摩托车搭载ABS

根据欧洲的研究指出,摩托车的危险性是开车的20倍,随着科技进步,其他车辆在安全性都有所提升,但摩托车骑士伤亡并未降低。同时德国深度事故研究所从2001-2004 的案例研究中,也指出有高达47% 的摩托车骑士使用错误的方式煞车,如果使用ABS 对事故的正面影响将高达60%。除了欧洲,美国国家高速公路交通安全局的研究也指出,摩托车搭载ABS 在双载湿地的情况下,煞车距离能减少16%(2006)。美国保险公会也指出ABS车款的理赔减少22%(2009),美国公路安全保险协会的统计显示有ABS 的摩托车比没ABS 的摩托车发生重大撞击的发生减少37%(2010)。

在无ABS 的情况下,轮胎可能因操作失误发生死锁,让煞车距离增加。

在专业骑士控制下,同样单独使用前煞车,无ABS 的K-XCT 300 煞车距离仍多出Nikita 一个车身。

由于众多研究都显示出摩托车加装ABS 将能有效降低事故,提高骑士安全性,因此欧盟决定对于超过125cc,于2016年登记发表的新车款将强制搭载ABS,而2017年则全面加装ABS,另外125cc 以下车款则是能选择加装ABS或前后联动煞车(CBS)。

ABS 发展至今将近一世纪,透过大量的信息累积,现在ABS 性能已超越大多数人的煞车技巧。更何况一般公路状况多变,加上多数摩托车骑士并不见得受过专业的煞车技术训练,透过ABS 能确实降低人为失误,有效减少重大事故发生。现在除了知名的BOSCH 之外,德国马牌,制动系统厂商NISSIN、ATE 等,都投入ABS 的开发设计,提供车主更好的行车安全。

说了这么多,现在是一问一达时间:

Q:原厂推出没有ABS的车款,能够加装ABS 吗?

A:不能,安装上车不是问题,最大的问题是无法发挥ABS应有的效能。每款车型搭载ABS 都需经过厂商在各种环境下测试,对ABS 进行调整,确保ABS 能在各种路况正确的作动。

Q:摩托车的ABS 是靠前、后轮的轮速差来判断有无打滑。

A:错误,如果使用这种方式判断,万一遇到前、后轮都打滑的情况,这时前后轮并没有轮速差,ABS 就会认定没打滑了。ABS 主要判断来自轮胎本身的滑差率以及轮减速度,透过轮胎转速与机车ECU 信息计算出来,即使只有一个轮子也能进行判断,所以BOSCH 也有推出单轮用的ABS 9.1ML,而BMW S1000RR 以及KTM 也都搭载能关闭后轮的ABS。

Q:ABS 作动是前、后两轮一同作动。

A:错误,上一题有提到,ABS 的前、后轮是独立的系统,前轮煞车死锁,但后轮没有时,就只有前轮会有ABS 作动。当然如果前、后轮都煞车到死锁状态,自然前、后轮ABS 都会作动。

Q:摩托车有ABS 就不会翘后轮。

A:错误,ABS 只是防死锁,与是否会翘后轮没关系,所以既然没死锁,ABS 自然不会释放煞车。大多数情况下,由于ABS 设定的介入时间点会在翘起后轮前就启动,但是透过重心转移,确实压缩前叉来增加前轮荷重,提高抓地力的话,即使后轮离地ABS 也不会介入。

正因为一般的ABS 并不能防止翘后轮,因此BOSCH 的9.1MP 系统透过增加油压感知器来判断车尾是否要举起来进行介入。而HONDA 搭载在CBR 上的C-ABS 系统则是透过倾角感知器,当车头前倾超过五度时就会进行介入。

Q:有ABS 的车,也具有前后联动煞车。

A:前后联动煞车称为CBS,与ABS 是不同的东西,除非像是HONDA 的车系使用的C-ABS ,以及BOSCH ABS 9ME 有包含了前后联动煞车之外,其他车厂的ABS 不见得都会搭载CBS。所以只使用前煞车时后轮的煞车并不会介入,也不会有ABS 作动。

Q:因为有ABS 不会死锁,所以我在过弯的时候也能用力抓煞车,不用担心死锁转倒。

A:错误,轮胎的抓地力随着车辆倾角而有不同,一般的ABS 都是以直行情况进行设定,有的ABS 会设定当车辆倾角大于15度时就停止介入,也就是说过弯时ABS 是不做动的。另外一种情况是,ABS 虽然是快速连续的释放煞车,但在过弯时这会造成悬吊的不稳定,影响车辆动态。

即使使搭载ABS 的摩托车,还是要比照一般摩托车一样,弯中如果需要重煞车一定要先回正车身。有鉴于摩托车过弯与汽车方式不同,现在BOSCH 也推出MotorcycleStability Control(MSC)运用在KTM Adventure 以及BMW 的ABS Pro。都是增加车辆倾角信息,在过弯时也能有完美的ABS 介入。

Q:摩托车ABS 作动时也和汽车一样可以进行转向闪避。

A:错误,摩托车的ABS 设计方向与汽车不大相同,摩托车的ABS 以尽可能的煞停为目的,加上进行减速时无法提高循迹性,因此一但发生突发状态请全力煞车,真的需要做闪避动作,还是需要放开煞车。

Q:ABS 理论上应该有较长的煞车距离才对,但为何许多数据显示有ABS 的摩托车煞车距离较短。

A:理论上ABS 因为在接近轮胎打滑时会释放煞车,比起能一直维持在轮胎最大抓地力的煞车距离自然要比较长,但现实时能一直维持轮胎最大抓地力减速的操作几乎不可能存在。

即使是训练有素的车手,也需要在同样路面反复练习才能拿捏到轮胎最大抓地力的制动,但在一般道路上,路面的摩擦系数不一,加上路面起伏等状况,再怎样专业的车手不可能靠肉眼一看就知道用多少煞车力不会打滑。

所以只要是由人来操作,基本上不可能在任何路况都能达到最大抓地力的操作。因此能实时判断轮胎打滑介入的ABS,反而能够达到缩短实际上煞车距离的情况。
Q:有ABS 的车改卡钳也没关系。

A:错误,由于不同的卡钳内部油量、活塞尺寸等等都不相同,ABS 在厂商设定完成后,是针对原厂卡钳进行优化的煞车油释放,一但换装不同的卡钳,会让ABS 释放上有些许的差异。

虽然ABS 依然会作动,但是遇到比较极端的情况,像是低摩擦系数的路面或路面变化,就有产生死锁的可能。因此要达到ABS 最好的效能,最好不要更换卡钳。

Q:有ABS 的车改抓地力更好的胎也能进一步缩短煞车距离吗?

A:可以,ABS 是透过轮胎的滑差率与轮减速度来判断是否打滑,因此换上抓地力更好的胎,ABS 介入点也随着轮胎抓地力的提升而往后延,可以承受更高的减速力。

但是更换轮胎要注意轮胎尺寸不能变更,有的车友为了运动性选择不同扁平比的胎,这会让轮径改变,进而让ABS 运算产生误差。

Q:明明煞车时离轮胎极限还很远,怎么ABS 就开始介入?

A:现在ABS 都已经相当聪明,但因为各车厂的要求,ABS 介入的滑差率也会不同,追求稳定性的设定,ABS 会比较早介入,反之追求减速性能的设计,ABS 会比晚介入,这些都会根据车款定位而有所不同。

Q:我的车有ABS,所以我不用怕煞不住可以在公路上油门一败。

A:错误,物理是有极限在的,当你用时速100公里前进,而只有10公尺的煞车距离,不管是ABS 还是对八卡钳都救不了你,所以安全驾驶才是根本之道。

(编辑:骑单车去拉萨)

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