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车叔讲堂:为什么刹车会失灵?制动力从何而来?-爱咖号

  在美国西部的洲际公路上,许多汽车制造商在这里的长下坡路段进行货车刹车持久性能测试,以观测货车刹车系统在长时间制动的工况下,能否一直保持足够的制动力。

  刹车性能在日常驾驶过程中非常重要,它对车辆运行的安全性表现起到决定性的作用。那么,在各类工况中,哪些会对刹车产生负面影响,甚至会使刹车失效呢?使车辆减速、停下的制动力又是从何而来呢?请各位跟随车叔,一起进入这一期的车叔讲堂。

  汽车的制动系统有很多种类,对于货车来说,是通过气泵对制动蹄施加压力,从而使其紧紧压在制动鼓上,通过制动鼓的减速让车轮减速;而对于家用轿车来说,则是通过油液产生的压力,通过卡钳将刹车片紧压在刹车盘上,通过刹车盘的减速让车轮减速;还有一种非直接接触的刹车系统,是通过踏板的传感器,感知驾驶员的刹车力度,电脑给出刹车信号,从而使电机作动,推动液压系统,让刹车皮紧压在刹车盘上。

  细心的小伙伴能够看出来,无论刹车系统如何作动,其最终使车轮减速的原因,永远是一整套摩擦副产生的摩擦力。无论是制动蹄、制动鼓,还是刹车皮、刹车盘,他们之间的摩擦可以看作为一整套摩擦副,而高速摩擦,会产生大量的热,如果热量没有及时散发出去,那么它们将会附在制动鼓与刹车盘中,导致整套摩擦副升温,而在升温后,摩擦效能会下降,这就会导致制动力不足的情况。

  对于液压系统控制的刹车来说,刹车温度升高会给制动液(刹车油)加热,长时间的加热使制动液可能发生沸腾现象,这会让制动液中会产生气泡,导致液压系统突然丧失压力,进而使车辆瞬间没有制动力。而沸腾后的制动液密度会发生变化,部分气化制动液的释出也会让制动系统的压力降低,刹车力度会比正常时小很多。

  小贴士:当制动液沸腾导致车辆暂时丧失制动力时,驾驶者应当立即松开刹车踏板并用力反复踩踏,使制动液中的气泡排出去,让液压系统重新建立压力,恢复制动效能。

  对于货车气压制动系统来说,热量会让空气膨胀,降低单位体积内的空气密度,导致气压压力不足,使制动效能下降,但是相比起液压系统的气泡来说,气动刹车不会发生立即失效,只要制动蹄没有融化,气压管路没有漏气,制动力会一直存在。

  盘式刹车的散热效率比鼓式刹车高,能快速将累计的热量散发出去。许多运动型轿车,包括绝大多数乘用车都采用这种形式的刹车。但要注意,盘式刹车的储热机构式刹车盘,在储热达到上限时再用力踩踏刹车踏板会让刹车盘变形,严重时会使刹车盘破裂,这对于安全行驶的影响是极大的。另外,在刹车盘过热时,切不可直接用冰块或其他冷凝剂直接喷洒刹车盘,这样也会导致刹车盘变形。

  汽车刹车机构的基本原理,就是用定子摩擦随车轮而转的转子,使其减速。当然,实现这一目标,除了上述的液压、气压系统外,还需要一套将驾驶员对刹车踏板踩踏力转换为制动力的装置。

  很多人都有疑问,为什么驾驶者轻轻踩踏刹车踏板,就能令重达几吨的汽车停止?这是因为汽车制动系统通过一些机构,将驾驶员的踩踏力转化并放大了。制动系统的第一道机械转化就是刹车踏板的杠杆作用,通过刹车踏板固定位置的调整,可以改变刹车行程与力度,这也是决定刹车脚感的重要因素之一。而在传统液压刹车系统当中,刹车踏板推动制动总泵,对刹车油产生压力,在这一过程中,又会遇到第二个物理转化装置,真空助力泵,它通过汽车引擎进气歧管的真空压力对刹车液压系统进行加力。许多赛车会取消真空助力泵,减轻重量的同时让驾驶者对刹车有更好的操纵感,这时刹车踏板会变硬,行程也会更加清晰,但是对驾驶者体力的消耗也会更大。

  在总泵之后,制动液就会分成四路,进入ABS、EBD(ESP)的控制器,然后再通过油管,分到各个车轮的制动分泵上(卡钳)。油压到达分泵后,会推动分泵活塞顶出,将其外层的刹车皮紧压在与车轮同轴转动的制动盘上,从而产生制动力。

  而现在有不少车已经取消真空助力泵,转而使用线控刹车技术,这一点车叔在之后的文章将会详说。值得注意的是,线控刹车的刹车踏板与制动器之间没有直接连接,如果发生制动力衰减,则无法通过物理方法重新获得足够的制动力,而是需要依赖电子控制系统,自动加大刹车力度。

  虽然制动系统类型有很多,但其基本原理都是共通的。因此,制动系统的天敌基本就是热量。我们在长距离下坡时,尽量不要一直踩着制动器,可以利用挡位限制车速,从而帮制动系统减轻压力,减少它热衰竭的可能。而在每次出发时,我们也要检查一下制动液是否发生漏液,是否含水量过高,这些也是导致刹车失效的重要原因。‍

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