解析汽車制動系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

浮世Amnesia

理解制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有什么好處？很多人對此嗤之以鼻，覺得張口閉口蹦出的都是ABS、ESP之類的名詞才叫酷，你還別小看這些基礎(chǔ)的理論知識，它可以用來提高自己在防忽悠方面的抵抗力，比如，文中會提到的制動片磨損問題，當(dāng)有奸商對你狠下毒手的時候，你便可以給他好好的上一課，另外，這在買車時也能派上用場，為了促成一單生意，銷售顧問有可能會適當(dāng)?shù)膶⒛承┕δ苓M(jìn)行夸大，例如，他家的車所裝配的行車穩(wěn)定系統(tǒng)（ESP、DSC......)可以依據(jù)制動片的磨損程度來額外施加制動力以提高駕駛員的駕馭感受，此時，你便可笑著對他說：“別逗了”。

    接手這個選題是需要一定勇氣的，因為，圍繞汽車制動這個話題在此前已經(jīng)制作過太多的內(nèi)容，等到我來做這方面內(nèi)容時，無論從選題立意還是文章的切入點來看，都不太容易帶動大家的閱讀熱情。在斟酌之后，我打算換個方式聊聊汽車制動，以讓大家對這一部分能有更深刻的認(rèn)識，當(dāng)然，在文章中同樣會收納一些較為實用的內(nèi)容，話不多說，大家各取所需吧。● 為什么你踩下制動踏板時，車速會慢下來？

     一張圖可以很清楚的把這個問題交代清楚，為了減輕大家的閱讀壓力，我不打算用過多文字來描述這部分，還是把精力放在后面的內(nèi)容吧。

● 在制動結(jié)束后，制動片和制動盤是怎么被分開的？

    這又牽扯出一個問題，在完成制動后，制動片和制動盤是如何被分開的？其實很簡單，松開制動踏板后，制動系統(tǒng)內(nèi)的制動壓力隨即下降，因此，制動卡鉗的活塞處于松弛的狀態(tài)（在橡膠密封圈的變形作用下回位），滾動的車輪帶著制動盤一起旋轉(zhuǎn)，依靠旋轉(zhuǎn)時細(xì)微的擺動，制動盤便可順利掙脫制動片的束縛，推動制動片跟著活塞回位。

● 制動踏板的背后是什么？

    腳下的每一塊踏板分別具備何種作用是個關(guān)鍵，這在學(xué)車時，教練會反復(fù)強調(diào)，因為它不僅是起步的關(guān)鍵，最為主要的則是與安全息息相關(guān)，但你知道在這些踏板的背后是什么樣的構(gòu)造嗎？順應(yīng)本文主旨，今日所談僅限制動。

『制動踏板背后到底是個什么結(jié)構(gòu)？』

    當(dāng)你踩下制動踏板時，利用杠桿的原理，踏板機構(gòu)會率先對腿部施予的力量進(jìn)行放大，這個力量直接作用于踏板后方的推桿，對于民用車來說，僅憑這個力道則很難讓車輛獲得明顯的制動效果，因此，這就需要另外一股力量來協(xié)助。

    在踏板與制動總泵之間設(shè)有真空助力器，它可提供更大的力量作用于推桿上，使得駕駛者能更輕松地踩下制動踏板從而推動制動主缸內(nèi)的活塞前行�！� 為什么踩下制動踏板后會聽到喘氣聲？

-- 哪個是真空助力器？

    在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，踩下制動踏板的瞬間，有時你能隱約間聽到一聲“嘆息”，有人懷疑自己的車哪漏氣了，而通過對聲音出現(xiàn)時機的總結(jié)，可以斷定聲音源自制動系統(tǒng)，于是，越想越害怕。

    順著聲音聽過去，聲音的確是從制動踏板的后方傳來的，但無論趴下身去看，還是用手伸進(jìn)去摸，你都找不到那個會“喘氣兒”的家伙。有時候人就是這樣，一旦較起真兒來，還真不是那么容易輕言放棄，于是，便叫來了同伙，命其要有節(jié)奏地不斷踩制動踏板，這下，多年來練就的聽聲辯位的功夫可算派上用場了，經(jīng)幾番查找，最終確認(rèn)“嘆息聲”是從而隔壁的發(fā)動機艙內(nèi)傳出的。

    打開發(fā)動機艙蓋，隨著每次制動踏板的踩下伴隨而來的“喘氣聲”，你將目光聚焦在一個用于固定制動總泵的底座上，通過移動終端翻閱汽車之家百科欄目得知這是一個名為“真空助力器”的裝置。

    顧名思義，真空是此類助力器的動力源，所謂的真空其實就是負(fù)壓。“如果你實在不能理解它，那就把它想象成一個沒裝針頭的注射器，用手指堵住一頭用力拉活塞推桿，這樣你就可以感受到負(fù)壓的存在了”。這是在此前的發(fā)動機文章中我對真空的描述。

-- 真空助力器是如何利用真空來提供助力的？

    在工作的狀態(tài)下，推桿回位彈簧使得制動踏板處于初始位置，此時，真空管與真空助力器連接位置的單向閥處于打開的狀態(tài)，在助力器內(nèi)部，隔膜將其分為真空氣室和應(yīng)用氣室，這兩個氣室相互間可連通，在大多數(shù)時間里二者都與外界隔絕，通過有兩個閥門裝置可以實現(xiàn)氣室與大氣相連。

    在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，踩下制動踏板，在推桿的作用下，真空的閥門關(guān)閉，同時，推桿另一端的空氣閥門被開啟，待空氣進(jìn)入后（踩下制動踏板產(chǎn)生喘氣聲的原因）便會造成腔內(nèi)氣壓不平衡的狀態(tài)，在負(fù)壓的作用下，膜片被拉向制動總泵一端，進(jìn)而帶動制動總泵的推桿，這便實現(xiàn)了將腿部力量進(jìn)一步放大的功能。

● 真空助力器的“真空”從哪來？

-- 源自發(fā)動機

    獲得真空最為普通的方式就是利用發(fā)動機本身的工作特性，通過一根管路將進(jìn)氣歧管與真空助力器相連，從而將發(fā)動機在運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的真空導(dǎo)入助力器。這種助力的方式對發(fā)動機的工況會形成細(xì)微的影響，何以見得？

    與我們所熟悉的空燃參數(shù)比一樣，真空度同樣是反應(yīng)發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的重要參數(shù)。當(dāng)我們踩下制動踏板時，真空助力器會隨著踏板的行程逐漸釋放真空氣室內(nèi)的真空，制動操作結(jié)束后，駕駛者釋放制動踏板，在回位彈簧的幫助下，真空助力器會迅速恢復(fù)至“戒備”狀態(tài)，這便再一次需要從進(jìn)氣歧管抽取真空，正是這個過程，在瞬間它會影響到發(fā)動機的真空環(huán)境，從而使得發(fā)動機的工況出現(xiàn)波動，有時候你可以通過發(fā)動機的細(xì)微抖動或轉(zhuǎn)速表的變化來察覺到它。
   
-- 凸輪軸驅(qū)動的真空泵

    發(fā)動機周邊的附件很多都是在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時形成的真空環(huán)境中被控制的，受結(jié)構(gòu)和類型所限（柴油發(fā)動機和汽油直噴發(fā)動機），有些發(fā)動機則無法提供用于滿足周圍附件工作的真空環(huán)境，因此在真空源的提供方式上做出了調(diào)整，加裝一個獨立的真空泵是個不錯的辦法。

    此類真空泵依靠凸輪軸帶動泵內(nèi)轉(zhuǎn)子，與轉(zhuǎn)子同軸相連的葉片以偏心的位置進(jìn)行轉(zhuǎn)動，在偏心旋轉(zhuǎn)過程中，葉片上方的容積被不斷的擠壓、釋放，這個過程便制造出了真空環(huán)境，通過橡膠管把真空泵與真空助力器相連，剩下的事則與上面提到的相同，

-- 電動真空泵

    廠商開始逐漸在混合動力車和純電動車領(lǐng)域發(fā)力，不知你有沒有想過“真空”的問題，當(dāng)車輛依靠電機行駛時，原先獲取真空的方式都行不通了，但采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制動系統(tǒng)仍需要借助除駕駛員腿部以外的力量來更有效的推動制動總泵，電動助力泵成了最好的選擇。

-- 題外話：制動系統(tǒng)中，上面提到的那些真空助力器是必須的嗎？

   有些廠商希望傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的真空助力器永遠(yuǎn)消失，你可以認(rèn)為這是一種“過河拆橋”的行為，但當(dāng)你了解內(nèi)情之后，才知道，原來純機械的裝置真的要過時了。

   奧迪A1 e-tron的兩個后輪制動卡鉗采用了線控技術(shù)，控制信號來自制動踏板傳感器和ESP控制單元，也就是說，當(dāng)踩下剎車踏板時，制動總泵直接作用于前輪，而后制動分泵依靠齒輪的運動來推動活塞進(jìn)行制動，制動效果上，液壓制動會更直接而且力量也會更大，不過，這并不重要，從以往的經(jīng)驗來看，前輪的制動力往往都要大于后輪。由于不需要剎車油傳遞來自制動踏板的制動力，后輪的電子機械制動卡鉗可以迅速作出反應(yīng)，這對ESP車身動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的控制也會更有優(yōu)勢。其實，這已經(jīng)暗示了，傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)將有可能退出舞臺，電子制動卡鉗的時代到來時，真空助力泵離開的時候就到了。

    人們總覺得液壓的系統(tǒng)要比電子系統(tǒng)來得可靠，那好吧，電子卡鉗先放一旁，我們再來看看另一種更加現(xiàn)實的制動助力系統(tǒng)--博世推出的這套系統(tǒng)由制動總泵和助力控制模塊兩部分組成。從外觀來看，圖中所示的制動總泵顯然不同以往，的確如此，在兼顧本職工作的同時，它還做了一些原本不歸它管的工作。為了感知駕駛員的意圖，制動總泵上安裝了踏板行程傳感器，其所傳遞出的信號會直接被助力控制模塊獲取，依據(jù)此信號，助力控制模塊可對制動總泵的活塞施加相應(yīng)的壓力，從而達(dá)到對車輪制動的目的。也就說，駕駛員踩下制動踏板的動作更多是在向助力模塊傳遞電信號，而實際用于推動制動主缸活塞的力量則由帶有高壓蓄能器的電子助力模塊（上圖右側(cè)）完成。

    如果是這樣的話，長期霸占汽車之家辦公區(qū)內(nèi)那臺賽車模擬器的同事一定能很快適應(yīng)這種毫無制動腳感的方式，但研發(fā)它的工程師顯然不是個游戲迷，依靠模擬裝置，在制動過程中，踏板還是可以呈現(xiàn)出屬于汽車的制動感覺，但顯然，本質(zhì)變了。

● 制動“失靈”是怎么回事？

    由于對真空源的過分依賴，通過發(fā)動機來獲取真空的方式對于制動系統(tǒng)來說存在著一些問題，這不禁又讓我們想起了2年前的“剎車門”事件。當(dāng)油門踏板卡死后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速迅速攀升，此時，發(fā)動機會吸入大量的空氣來維持在該工況下的動力輸出，真空環(huán)境的平衡也會因此被打破，一旦突發(fā)情況發(fā)生，駕駛者本能的踩下制動踏板，第一次踩下時，真空助力器內(nèi)存留的真空還可以幫助駕駛者推動制動總泵以實現(xiàn)車輛的制動，但當(dāng)?shù)诙�次、第三次踩下制動踏板時，由于發(fā)動機無法提供充足的負(fù)壓來滿足真空助力器的工作條件，所以，真空助力器“失效”，制動踏板變硬，造成制動效果下降，從駕駛者的反饋來看，大多數(shù)人則認(rèn)為制動失靈。

    到后來廠商開始重視“剎車優(yōu)先系統(tǒng)”，即在油門踏板和剎車踏板同時踩下時，采用電子控制的節(jié)氣門會關(guān)閉，如果節(jié)氣門采用拉線控制，那么，發(fā)動機電腦會對相應(yīng)的執(zhí)行器發(fā)出限制指令，減少噴油或控制點火頻率。

● 采用獨立真空泵后就不會發(fā)生制動助力失效的故障了嗎？

    從采用凸輪軸驅(qū)動的助力泵結(jié)構(gòu)來看，它同樣有可能面臨這個問題。以下是我們從前方采集回來的素材，車主惲女士就曾因助力泵失效而多次面臨剎車“失靈”的險情。下面讓我們來看看是什么樣的原因?qū)е铝斯收系陌l(fā)生。

    在泵體與管路連接的接口處有一個滾珠式的單向閥，這個單向閥是維持剎車真空助力系統(tǒng)的重要控制元件。在真空泵為剎車助力系統(tǒng)建立了正常的真空環(huán)境后，真空泵內(nèi)部與助力器真空氣室間的壓力處于平衡狀態(tài)，此時，單向閥關(guān)閉。當(dāng)平衡被駕駛員的制動動作打破時，管路內(nèi)的氣壓與外界相近，一直保持工作狀態(tài)的真空泵在克服彈簧彈力后將單向閥吸開，進(jìn)而使得真空助力系統(tǒng)重新建立真空環(huán)境以為下次制動做好準(zhǔn)備。

    問題就出在了這個塑料材質(zhì)的球形單向閥上，長期做著開啟關(guān)閉的動作使得這個球形單向閥在與管口的摩擦中出現(xiàn)了磨損，在正常情況下，這個球形閥會用自身三分之一的體積將管口堵住，而在出現(xiàn)磨損后，就會有更多體積卡在管口外面，當(dāng)磨損達(dá)到一定程度后，球形閥就有可能卡死在管口，從而，真空泵則無法將單向閥吸開，因此，卡死的單向閥在真空泵與真空助力器之間形成阻斷，真空助力器也就無法參與到正常的工作中了，從而導(dǎo)致了制動踏板變硬的情況。

● 制動片磨損會影響制動力嗎？

    制動片是常規(guī)的損耗部件，每次保養(yǎng)時，維修技師都會對制動片的磨損程度進(jìn)行檢查，以確保在下一個保養(yǎng)周期內(nèi)制動片不會磨損至極限（此前，用車頻道制作了“自己檢查不求人！剎車片的簡單自檢方法”的文章，里面所提的方法很實用）。為了對制動片的磨損情況進(jìn)行更全面的監(jiān)控，有些車型在制動片上安裝了傳感器，當(dāng)制動片磨損至極限位置時，傳感器被磨斷，隨即觸發(fā)儀表燈報警，提示駕駛者檢查制動片磨損狀況。這很正常，但在隨后的描述中，我聽到有人說，制動片磨損了，制動性能就會下降，真是這樣嗎？

    在某汽車品牌專講技術(shù)的公開課上涉及到了這方面的內(nèi)容，但所講的內(nèi)容似乎與制動系統(tǒng)傳統(tǒng)的工作方式存在著根本的分歧。

    課上所講，當(dāng)制動片變薄時，駕駛員需要踩下制動踏板更多的行程才能達(dá)到原先的制動力，順著這個思路來想，似乎也行得通，制動片因磨損而變薄，因此，制動分泵上的活塞就需要更多的行程才能將制動片推至制動盤，使二者產(chǎn)生摩擦進(jìn)行制動，進(jìn)而，駕駛員也就需要把制動踏板踩下更多的行程，那為什么開這款車的駕駛員感受不到這點呢？講師則借此突出了該品牌車型所使用的行車穩(wěn)定系統(tǒng)，聲稱該系統(tǒng)可以對此進(jìn)行修正補償?shù)膭幼�，但事實不是這樣的。

    其實，每進(jìn)行一次制動都是對制動片和制動盤之間的配合間隙進(jìn)行一次校對調(diào)整，因此，隨著制動片磨損變薄，制動卡鉗內(nèi)的活塞也會相應(yīng)的向制動盤方向出現(xiàn)一定的位移（這是由于活塞回位設(shè)計的特性），而多出的這部分行程由制動液來補償，利用這個特點，我們也可以通過制動液儲液罐內(nèi)的液面高度來大致判斷出制動片的磨損情況（在制動系統(tǒng)管路完好，不存在滲漏的情況）。

    所以，從制動壓力上來看，無論制動片的磨損程度如何，只要儲液罐中還存有制動液，制動總泵便可把它們充分的“填壓”至制動系統(tǒng)的管路中，至于制動踏板的行程則一直會保持原先的狀態(tài)。當(dāng)然，在制動片的摩擦部分即將或者已經(jīng)達(dá)到磨損極限時，還是要盡快對制動片進(jìn)行更換，避免制動片背面的鐵質(zhì)襯板對制動盤造成損傷，擴(kuò)大維修范圍。更為重要的是，當(dāng)鐵質(zhì)襯板與制動盤相互產(chǎn)生摩擦?xí)r，制動力就真的會大打折扣了。

● 制動力在什么情況下會下降？

    制動片的磨損不會導(dǎo)致其摩擦力的下降，制動片的磨損不會導(dǎo)致制動踏板行程的增加，制動片的磨損也不會導(dǎo)致制動壓力不足，那制動力到底在什么情況會出現(xiàn)問題？

    制動液在制動總泵和車輪上的制動分泵之間負(fù)責(zé)壓力的傳遞工作，若它出現(xiàn)了問題就會造成制動力不足的現(xiàn)象。制動液本身具備沸點高和高溫不產(chǎn)生氣阻的特性，但它特別喜歡水，其自身的親水性會使沸點降低，在溫度過高時，就容易產(chǎn)生氣阻，而空氣是可以被壓縮的，當(dāng)踩下制動踏板時，制動主缸的活塞推動制動液前行，空氣部分被壓縮的同時制動壓力就會被化解，從而削弱傳遞至各車輪制動分泵的制動壓力，最終導(dǎo)致制動力不足。

    如果你覺得制動踏板踩下去的感覺與之前不太一樣，像是踩在棉花上，有可能是制動管路中存有空氣，需要及時到修理廠做排氣的處理。至于排氣過程是將制動液整體更換還是適當(dāng)添加，要視制動液的保養(yǎng)周期來定。

● 制動時出現(xiàn)抖動就一定是制動系統(tǒng)出現(xiàn)了問題嗎？

    制動時方向盤連帶著車身出現(xiàn)抖動是怎么回事？有人說是因為制動盤表面不平導(dǎo)致，在征得多人意見后決定把制動盤做個拋光處理，使其摩擦表面恢復(fù)平整，但到了4S店一問，人家根本不提供這樣的服務(wù)，解決辦法只有更換制動盤及制動片一招，換還是不換？

    僅憑制動時的抖動就斷定制動盤表面不平整，這未免有些過于草率，真是一狠心將制動盤、片全部更新也不見得就能藥到病除，所以，在下決定前，最好還是要對車輛的底盤部分進(jìn)行一個較為細(xì)致的檢查，畢竟，在車身的控制方面，底盤的確是關(guān)鍵的部分。

    在各個控制臂的連接位置都裝有橡膠套，橡膠套出現(xiàn)老化后有可能使連接點出現(xiàn)可移動的曠量，在制動以及變線時，底盤有可能出現(xiàn)響應(yīng)遲緩或發(fā)出異響甚至造成車身姿態(tài)不穩(wěn)定，所以，在面對類似的問題時，為了減少維修費用的產(chǎn)生，還是檢查全面些的好。

編輯總結(jié)：

    即便是制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，要想把它說得全面，僅憑這幾個問題顯然是不夠的，但它們看起來都非常有意思，因為，在你每次開車時，它們中的一些就會呆呆地站在你面前，你幾乎懶得看上一眼，表面上，這些問題似乎都是在說廢話，但細(xì)究起來還真能發(fā)現(xiàn)不少門道。

來自云間

我靠，我的每天都急剎，四萬多公里就聽見磨鐵的聲音了

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