当汽车跑得越来越快，汽车制动也就越来越重要，好的制动系统要能使汽车在最短距离内停车，并能在行驶时控制制动力分配，在停车时能让车可靠停放在原地不动。 ▲刹车盘 说来容易，但让一台时速96公里的汽车在33米的距离内减速刹车，其难度不亚于让它在3.5秒内加速到100公里。要达成此目的，刹车系统需要进行精心设计。 刹车是这样工作的想让车轮尽可能快地减速停止，就必须向车轮施加一个巨大的阻力，也就是摩擦力。道理与传统自行车上使用的刹皮片并无不同，就是用刹车片耗尽生命抱死车轮。只不过，由于汽车的速度惯性很大，在设计上要采用更加强大的刹车结构。 ▲制动系统 回到我们最熟悉的场景：当你踩下制动踏板时，真空助力器会放大脚踩的压力，信号传导至ABS/ESP控制系统，ABS将刹车油压力分配给四个轮上的刹车分泵（卡钳），分泵在压力作用下推动活塞，挤压刹车片，汽车开始刹车。 ▲原理图 上述过程中，我们可以看到四个主要的部件在起作用：一是动力装置，二是控制系统，三是传动系统，四是制动器。 刹车力从何而来？车辆要刹车，首先要有刹车的力量来源，靠人力肯定刹不住一辆1吨多重的汽车。在这里，我们要复习一下物理课中的一条重要定律——帕斯卡定律。 ▲帕斯卡定律 帕斯卡定律的核心是“不可压缩静止流体中任一点受外力产生压力增值后,此压力增值瞬时间传至静止流体各点”。是不是觉得不好理解？想象一下给气球打气时的情形，因为压力的分布是均匀的，所以气球才会是圆的。上图中，左边是一根较窄的管道，右边则是一根宽管道，二者是连通的，两侧压强相等。不过当左边再加一个人的体重，压力变大，面积不变，压强便会增加，由于油不能被压缩，压力会瞬间传至右侧，于是就轻松地举起了一辆汽车，这就是液压的神奇之处。 ▲制动液将力量传递到分泵 一般家用车正是采用液压制动方式，在驾驶员踩下刹车踏板，经过真空助力器放大，向总泵中的刹车油施加压力，由制动主缸产生油压，油压传给各制动轮缸（卡钳活塞），踏板力越大，主缸内的油压就越大，产生制动力也就越大。如果取消真空助力器，改用电子控制，那就是所谓的电子液压制动了，不过依然是靠液压来制动的。 抱紧而不是抱死虽然我们希望制动器能抱紧车轮，但我们绝不希望它们抱死在一起。所谓抱死，就是在刹车过程中，轮胎不转了，而是像一块砖头在地面滑行，这显然会导致车辆失去控制。于是，工程师们开发出了ABS防抱死系统以应对风险。 ▲车轮抱死 ABS由ECU控制单元，制动调节装置，控制电路以及一些传感器组成，当所有传感器数据都指向车辆临近抱死时，主泵的压力即使增加，分泵也不再增大了，压力调节装置先切断主缸与轮缸的输送通道，使制动力减小，如果抱死危机解除，再打开输入，当又发现临近抱死时再切断，如此循环，就像不停踩点刹一样，以达到阻止车轮抱死的同时，用最短距离刹车的目的。 ▲ABS在不停“点刹” 谈到这项技术，就不得不提博世公司。博世（BOSCH）在1936年获得了“车轮转速的制动防抱死系统”的专利权，1964年开始研发论证ABS，1966年世界上首次搭载了四驱技术和ABS的车型——Jensen FF(1966-1971) 上市。ABS最初是豪华车的选配，后来逐步发展为普通车的标配。博世在ABS和“牵引力控制系统”的基础上研制出了ESP(车身电子稳定系统)，解决了车辆侧向稳定性问题，关于这部分重要功能，我们以后一定找机会细聊。 盘刹和鼓刹的故事在汽车发展早期，因为动力不足以及传动差导致车速缓慢，所以大部分车没有制动系统。少量的车配置的是如马车一样的手刹，效果不佳。直到1900年，汽车设计之父威廉·迈巴赫（创立了梅赛德斯与迈巴赫）设计了鼓式刹车器，制动器才逐渐成为标配。1902年英国工程师兰彻斯特首次装备盘式制动器的轿车，但由于当时受限于铜质刹车片，磨损太快，寿命短，所以盘式制动器并没有流行起来。 ▲威廉·迈巴赫 鼓刹采用的是“张开”的方式，也就是从内向外顶，让刹车片和轮毂摩擦减速。很显然，这种方式的摩擦面积是很大的，产生的制动力当然也就大，我们经常看到大车用鼓刹就是因为这个优点。 ▲鼓刹采用的是向外顶涨的方式，摩擦面大 盘刹采用的是“夹紧”的方式。盘刹由制动盘和卡钳两大部分组成，制动盘分两层，圆心附近有洞，可以利用车辆行驶过程中的离心力，使空气对流散热。卡钳两侧有活塞，刹车片位于卡钳两侧。刹车时，制动液控制卡钳活塞，将刹车片压在制动盘上，此时动能转化为热能，产生大量的热量。 ▲卡钳制动 我们在开车的时候，一般情况不会边行驶边长时间踩着刹车不放，正是一紧一放，热量才会被带走。但有些时候，急刹车时的热量会非常高，刹车效果因此大打折扣，这就是“热衰减”现象。对付这个问题，一者是用耐高温材料，比如碳陶瓷，二是可以采用通风盘打孔，甚至是做一个通风管道。由于鼓刹的封闭结构，其散热条件没有盘式好，所以开车时要注意，不要长时间带刹车。 “别忘拉手刹！”说了这么多脚刹，我们再来说说手刹。手刹和脚刹的区别在于，手刹要求制动器在驻车时制动，一般家用车是与后轮共用车轮制动器，如果是大中型车辆，则通过锁住传动轴制动。 ▲驻车制动器的工作原理 不少车友在学车时被教练提醒停车拉手刹，所以在买车以后，经常把机械手刹拉得很高，这是应当避免的。传统机械手刹采用的是手刹拉杆，钢丝拉线，结构简单，成本低。但是钢丝拉线长时间高强度绷紧，会使拉线内胆的尼龙物质性能快速降低，久而久之，驾驶员为了保证车辆停稳，拉杆会越提越高。于是，工程师们设计出了卡钳式手刹，它不采用钢丝拉线，而是用电线的信号控制，只要线路不出问题就可以长期使用。
▲手刹拉线 现在流行的电子驻车，用一个按键代替手刹拉杆，节省了我们的操作。驻车制动效果与机械手刹一样，并且机械手刹响应更快。所以，买车时大家不必太介意手刹的方式。
▲电子手刹 此外，手刹的刹车力虽不能阻止汽车发动行驶，但保持坡道停车没有问题。不过，如果长时间坡道停车，我们建议找一些砖头垫在轮胎下面，让车轮和手刹共同受力。这样更安全。 关于保养和安全刹车的日常保养主要涉及刹车片和刹车油。 通常来说，刹车片上都有报警装置，当刹车片磨损到临界值时，就会提示。没有提示的车型，如果我们在平常开车的过程中，发现刹车力下降，就要考虑在保养时，请专业人员检查，一般这个厚度小于4毫米就要换新片。在更换时，一定要保持同步更换，也就是不能只换磨损最严重的单个刹车片，要全部更换（至少是两前或者两后）。
▲有的车型配有刹车盘指示灯 刹车油的主要作用是传递能量，除此之外还有防腐散热的作用，刹车油主要指标是沸点，沸点越高越好，一般我们用的是DOT4级。刹车油的更换周期是2年/四万公里。如果刹车油不足或者有杂质，刹车就会变软，需要更换。更换注意，不同品牌类型的刹车油一定不要混用。 ▲DOT4 典典提醒脚刹负责行驶中途的车辆减速和停车，手刹负责驻车的制动保持。二者通常是分开使用的，紧急情况下也可以共同发挥作用。当然，我们都不希望遇上这种情况。 感谢您的阅读，再会。 图片均来自于网络。 |
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