说一说汽车制动系统的工作原理（看懂汽车制动系统）

前言

汽车从最开始仅仅跑过马车，发展到现在的最高时速突破300km/h，可谓日新月异。不过，跑得快并不是全部，刹得住是另外一种能力，毕竟车辆需要由人掌控，否则就成为脱缰之马。没有制动系统的车，恐怕也没有人敢开得快！侃弟今天就带大家好好认识一下制动系统的硬件和软件，全面认识这个神秘而重要的东西。

制动系统的功能

（1）减速停车，保证汽车行驶中能按驾驶员要求减速停车。

（2）下坡稳定，下坡的时候，用刹车踏板来控制车速。

（3）驻车，需要把车停在一个位置，保证车辆可靠停放，也就是停车拉手刹。

制动系统的组成

（一）控制装置

产生制动动作和控制制动效果各种部件，如制动踏板，手刹。

为了解决布置需要太多空间的这一个问题汽车工程师发明出来了拉线式的传动装置，和我们见过自行车上的原理基本一致，虽然在布局的空间上有了极大的节约，但是由于其机械结构特性使用起来并不会省力，而且可靠性也不高，长时间的使用磨损也会比较的严重。

随着汽车的发展，车速度越来越快，这就意味者我们需要更加省力精准的刹车传动装置，便出现了现在的液压制动式，液压式的传动方式不但布局空间更加的小巧，而且他的制动力得到了数倍的放大。让我们可以更加轻松的使用刹车，还可以配置电子控制装置，如ABS，EBD，ESP，等等。也增加了我们对于快速驾驶的信心。

一般采用液压制动式的刹车系统，其中的油管使用钢制的材料或橡胶编织网材料组成，可承受刹车时2-4Bar，一些超级跑车和性能车刹车油压甚至可以达到6Bar左右的压力。而且对于抗腐蚀性和耐温度变化都有很大的变化。

采用活塞油管式的刹车传动装置，一般都会需要加注制动液（也叫刹车油或迫力油），制动液是液压制动式刹车系统中传递制动力的液态介质，仅使用在采用液压制动式刹车系统的车辆中。而在制动系统之中，它是作为一个力传递的介质，因为刹车油的特性使得体积几乎不能被压缩，所以从总泵输出的压力会通过制动液直接传递至分泵之中。

TIP：刹车油的分类

在我国实施的《机动车辆制动液》，根据制动液的高温费点，粘度，凝结点，抗氧化性能等等将制动液分为HZY3, HZY4, HZY5，三个等级，分别对应的是国际上的DOT3, DOT4,DOT5，这三个标准，其中越最后一个数字越大的，代表的制动液的级别越高，安全保障性越好。

常见的制动液有三种类型。

一、醇型：由精制的蓖麻油 45%-55%和低碳醇(乙醇或丁醇)55%-45%调配而成,经沉淀获得无色或浅黄色清彻透明的液体。

二、矿油型：用精制的轻柴油馏分加入稠化剂和其他添加剂制成。

三、合成型：用醚、醇、酯等掺入润滑、抗氧化、防锈、抗橡胶溶胀等添加剂制成是目前使用的最多的类型，有醇醚型，酯型和硅油型三大类。目前市场上使用做多的就是醇醚型和酯型。

TIP：机油更换小知识

由于其优劣直接关系刹车的可靠程度，因此制动液的选购事关车友生命安全，绝不可掉以轻心。对制动液的性能要求是：粘温性好，凝固点低，低温流动性好；沸点高，高温下不产生气阻；使用过程中品质变化小，并不引起金属件和橡胶件的腐蚀和变质。而一辆新车运行一年的时候，他的制动液大概会吸入2%的水，一年半的时候水分的含量就达到了3%这些水会是制动液的沸点降低25%左右，几年以后，制动液中的水含量就可能达到7-8%。这个时候的刹车油在高温和低温的界限行都会大打折扣，而且其中的水分可能会产生气泡，对于刹车的使用产生气阻。使得刹车力度变软，安全性也会大大的降低。

所以侃弟建议一般刹车油在四万公里或者三年更换一次。在更换的时候尽量选择原厂或者品质更好的刹车油。在专业的售后点更换防止管路中因为操作不规范产生的气泡。安全最重要，所以这点钱千万不能省。

（三）供能装置

调节制动所需要的能量以及改善传动介质状态的各种部件。例如刹车助力泵。一般常见的刹车助力泵有三种形式，即电动助力泵，凸轮轴真空助力泵和进气道真空助力泵。

进气道真空助力器是一个直径较大的腔体，内部有一个中部装有推杆的膜片（或活塞），将腔体隔成两部份，一部份与大气相通，另一部份通过管道与发动机进气管相连。 它是利用发动机工作时吸入空气这一原理（进气道真空助力泵），造成助力器的一侧真空。相对于另一侧正常空气压力的压力差，利用这压力差来加强制动推力。

因为现在为了解决充气效率问题，一般进气都装有增压装置，也就不能从进气道得到真空了。所以也就发明了凸轮轴助力泵，他们在原理上最大的不同是，凸轮轴真空助力泵一般采用凸轮轴与转子同轴相连的叶片以偏心的位置进行转动，在偏心旋转过程中，叶片上方的容积被不断的挤压、释放，这个过程便制造出了真空环境。来通入刹车助力泵中。相对于另一侧正常空气压力的压力差，利用这压力差来加强制动推力。

自从北京的雾霾爆表以来，大家对于坏境的保护也越来越来越重视。国家大力的推动节能减排的政策，推动了汽车在混合动力车和纯电动车领域逐渐的发力。不知大家有没有想过“真空”的问题，当车辆依靠电机行驶时，原先获取真空的方式都行不通了，但采用传统结构的制动系统仍需要借助除驾驶员腿部以外的力量来更有效的推动制动总泵，电动助力泵成了最好的选择。

（四）制动警告装置

一般就是刹车灯的形式，用来传递制动信息。

（五）制动器

制动器是作用与车轮的最直接部件，一般分为鼓式刹车和蝶式刹车。

鼓式刹车

鼓式刹车应用在汽车上面已经近一世纪的历史了，但是由于它的可靠性以及强大的制动力，使得鼓式刹车现今仍配置在许多载货汽车上。鼓式刹车是由液压将装置于刹车鼓内将刹车片往外推，使刹车片与随着车轮转动的刹车鼓之内面发生摩擦，而产生刹车的效果。鼓式刹车的刹车鼓内面就是刹车装置产生刹车力矩的位置。在获得相同刹车力矩的情况下，鼓式刹车装置的刹车鼓的直径可以比盘式刹车的刹车盘还要小上许多。因此载重用的大型车辆为获取强大的制动力，只能够在轮圈的有限空间之中装置鼓式刹车。

工作原理

简单的说，鼓式刹车就是利用刹车鼓内静止的刹车片，去摩擦随着车轮力经的刹车毂，由刹车油传送到每个车轮的刹车分泵活塞，刹车分泵的活塞再推动刹车片向外，使刹车片接触转动的刹车鼓，以产生摩擦力使车轮转动速度降低的刹车装置。在踩下刹车踏板时，脚的施力会使刹车总泵内的活塞将刹车油往前推去并在油路中产生压力。压车片与刹车鼓的内面发生摩擦，并产生足够的摩擦力去降低车轮的转速，以达到刹车的目的。

优点：

（1）鼓式刹车所采用的刹车皮一般比较耐磨损。对于刹车皮与制动鼓的接触面积大，在需要的时候可以提供更大的制动力，所以一般大型汽车使用直径比刹车碟小很多的刹车鼓

（2）手刹车机构的安装容易。有些后轮装置盘式刹车的车型，会在刹车盘中心部位安装鼓式刹车的手刹车机构

（3）制造的成本相对低廉。

缺点：

（1）鼓式刹车的刹车鼓在受热后直径会增大，而连续刹车会造成刹车片因高温而产生热衰退现象。

（2）刹车系统反应较慢，刹车的踩踏力道较不易控制，不利于做高频率的刹车动作。

（3）构造复杂零件多，刹车间隙须做调整，使得维修不易。

盘式刹车

盘式刹车已成为当前刹车系统的主流。由于盘式刹车的刹车盘暴露在空气中，使得盘式刹车有优良的散热性，由于车辆的性能与行驶速度与日剧增，为增加车辆在高速行驶时刹车的稳定性，让车辆在高速状态做急刹车或在短时间内多次刹车，刹车的性能较不易衰退，所以产生了盘式刹车，盘式刹车可以让车辆获得较佳的刹车效果，以增进车辆的安全性。并且由于盘式刹车的反应快速，有能力做高频率的刹车动作，因此许多车款采用盘式刹车与ABS系统以及VSC、TCS等系统搭配，以满足此类系统需要快速做动的需求。

刹车盘的构造和材料

盘式刹车盘(碟)分为实心盘（单片盘）和风道盘（双片盘）。实心盘式我们比较容易理解，说白了，就是实心的。风道盘（Vented Disc），顾名思义具有透风功效。从外表看，它在圆周上有许多通向圆心的洞空，称为风道。汽车在行使中通过风道的空气对流，获得更大效率的散热。

一般常见的刹车盘有铸铁的，但是现在一些大功率的跑车和豪华车上配备了更加优异性能的陶瓷盘。

工作原理

顾名思义，盘式刹车以静止的刹车卡钳，夹住随着轮胎转动的刹车碟盘以产生摩擦力，使车轮转动速度降低的刹车装置。

当踩下刹车踏板时，刹车总泵内的活塞会被推动，而在刹车油路中建立压力。压力经由刹车油传送到刹车卡钳上的刹车分泵的活塞，刹车分泵的活塞在受到压力后，会向外移动并推动刹车片去夹紧刹车盘，使得刹车片与刹车盘发生摩擦，以降低车轮转速，好让汽车减速或是停止。

优点：

（1）盘式刹车的散热性非常好，所以在长时间的制动不会产生热衰退性造成刹车失灵。

（2）刹车盘在受热之后尺寸的改变并不使踩刹车踏板的行程增加。

（3）盘式刹车系统的反应快速，可做高频率的刹车动作，因而较为符合ABS系统的需求。

（4）盘式刹车控制比较精密，因此左右车轮的刹车力量比较平均。

（5）排水性好，可以降低因为水或泥沙造成刹车不良的情形。

（6）与鼓式刹车相比较下，盘式刹车的构造简单，且容易维修。

缺点：

（1）盘式刹车的刹车片与刹车盘之间的摩擦面积较鼓式刹车的小，使刹车的力量也比较小。

（2）为改善上述盘式刹车的缺点，因此需较大的踩踏力量或是油压。因而必须使用直径较大的刹车盘，或是提高刹车系统的油压，以提高刹车的力量。

（3）手刹车装置不易安装，有些后轮使用盘式刹车的车型为此而加设一组鼓式刹车的手刹车机构。

（4）刹车片之磨损较大，致更换频率可能较高。

刹车辅助新技术

优良散热性质的碟刹，和传感器的搭配就出现了现在大家都知道的ABS防抱死系统，ESC车身稳定系统 和EBD电子制动力系统等等辅助驾驶的新技术，这些用来让我更好的驾驶车辆的电子控制部件。当然这些是大家花了钱买回来的，但是大家可能并不知道这些系统是怎么工作的，或者什么时候才用的上他们。那么侃弟就给大家简单的了解一下他们的工作原理。

ABS 防抱死系统

ABS防抱死系统的优势是帮助我们更加科学合理的去使用刹车，老司机都知道当发生危险的时候，没有配备ABS刹车系统在车辆在车轮完全抱死的情况下是非常危险的，甚至会失去转向而发生侧翻，但是不间断的踩刹车让刹车在即将抱死的时候又降低刹车力度，处于半滑移和半滚动的状态是最好的，既不会失去转向而且刹车的距离和时间也会大大的缩短。聪明的汽车厂商了解到不是人人都有老司机这样的技术。于是研发出了电控ABS的防抱死系统，利用车轮上的传感器感知车轮的运动状态和电子刹车的控制系统。一般都ABS刹车系统刹车频率可以达到每秒钟60—120次。

ABS在刹车时候的介入可以充分发挥制动器的效能，缩短制动时间和距离，有效防止紧急制动时车辆侧滑和甩尾，而且具有良好的行驶稳定性可在紧急制动时转向的同时具有良好的转向操纵性可避免轮胎与地面的剧烈摩擦产生局部磨损严重。

EBD 电子制动力分配系统

考虑到复杂的路况可能每个车轮与地面产生的制动力都不一样，所以工程师发明了EBD电子制动力分配系统，根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，从而提高制动效能。

EBD使用特殊的ECU（中央处理器）功能来分配前轴和后轴之间的制动力。当汽车制动时，中央处理器根据接收到的轮速信号、载荷信号、踏板行程信号以及发动机等有关信号，经处理后向电磁阀和轴荷调节器发出控制指令，使各轴的制动力得到合理分配。EBD在汽车制动时即开始控制制动力，而ABS则是在车轮有抱死倾向时开始工作。EBD的优点在于在不同的路面上都可以获得最佳制动效果，缩短制动距离，提高制动灵敏度和协调性，改善制动的舒适性。

ESP 车身稳定系统

ESP和前边介绍的制动力系统不同的是，他一般作用于牵引力的控制，与其他牵引力控制系统不同的是，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。例如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内侧后轮，从而校正行驶方向。使得车身的前进方向一直和方向盘的指向尽量的精确。

ESP并没有独立的硬件系统，只是在ABS和EBD的基础上运用了转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、方向盘油门刹车踏板传感器等和独立的ECU进行控制，传感器负责采集车身状态的数据。经过ESP电脑的计算当车身的指向出现偏差时马上控制介入到工作，尽量的修正车身的行驶状态能过满足驾驶员的要求。

所以带有ESP车身稳定系统的汽车在过弯道的时候车辆的指向更加精准，对于一般后驱车的转向过度和前驱车的转向不足还有抓地力不足都有者极大的改善。

侃弟总结

日益完善的制动系统，使刹车控制变得轻松简单，大家唯一控制好制动踏板就可以，剩下的事情交给机械和电脑，能够带来全方位保护。不过，侃弟认为再好的制动系统也只是冰冷的电子机械结构，真正的安全保障还包含良好的驾车习惯，让车辆始终处于可控状态。

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