主动安全的前提汽车制动系的前世今生

本文关键词：汽车构造，由笔耕文化传播整理发布。

原标题：[原创]主动安全的前提 汽车制动系的前世今生

相信很多同学都有在课堂上睡觉的经历，我也一样。记得，那是在大学三年级的一个下午，我们的系主任左老师正拿着一本《汽车构造》在讲台上唾沫横飞，他的激情洋溢一如往常。当时的我对于那些枯燥乏味的机械原理丝毫提不起兴趣，于是在他讲到“汽车制动系统”的组成时，我就静静地睡着了。

我做了一个梦，梦到我开着奔驰1号，路上有很多车，为了躲开它们，我使出浑身解数闪转腾挪，每次都有惊无险。后来，我遇见一个红灯，刹车失灵，什么ABS、ESP、AEB，统统没用了……梦是假的，“汽车制动系统很重要”这一点却是真的，它是一切主动安全系统的前提。汽车没有了制动，谈何安全？

任何制动系统都具有以下4个基本组成部分：

(1)供能装置：包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质的各种部件。其中产生制动能量的部分称为制动能源。

(2)控制装置：包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。制动踏板机构就是最简单的一种控制装置。

(3)传动装置：包括把制动能量传输到制动器的各个部件，比如制动主缸（总泵）、制动轮缸（分泵）。

(4)制动器：产生阻碍车辆运动或运动趋势的力（制动力）的部件，也包括辅助制动系统中的缓速装置。现在较为完善的制动系统还包括制动力调节装置以及报警装置、压力保护装置等附加装置。

这段内容是否略显枯燥？我们还是轻松一些，从历史开始，拒绝乏味，马上进入“前世今生”模式。

●人力制动系统：机械式→液压式

在汽车工业的发展初期，制动能量完全是由驾驶员的肉体（说肌体是不是好听点？）来提供的，这种制动系统我们称之为人力制动系统。

一说“人力”，我们潜意识里就会觉得很落后，甚至还不如畜力来得先进，比如“马力”。当然，这不能一概而论，因为靠人力驱动的自行车还是比马车要先进一些的。

制动器应该是大家最熟悉的部分，分为盘式和鼓式两种，我在这里就不再赘述。根据传动装置的结构不同，人力制动系统又可以分为机械式和液压式两种，而最早的制动系统都是机械式的。

直到20世纪初，行车制动系统才开始采用液压传动装置，，但多数还只是用于前轮制动。在30年代末，美国汽车的人力行车制动系统已经全部改成了液压式，但就全世界范围而言，直到50年代初，机械式行车制动系统才全被淘汰。

●伺服制动系统

在液压式制动系统全面普及之前，有一部分汽车已不再单纯靠人力来提供制动能量，他们在人力制动系统的基础上加设了一套动力伺服系统，兼用人体和发动机作为制动能源。伺服系统采用气压能、真空能(负气压能)以及液压能作为伺服能量，形成了各种形式的助力器。

现代汽车所使用的真空助力器

纯电动车由于没有发动机，无法为真空助力器提供真空源，只能使用电子真空泵。不过，有些燃油车为了防止发动机突然熄火导致的真空助力器失效，也加入了电子真空泵，以便及时补充真空助力，使制动系统能够正常工作。

●动力制动系统

后来，人力制动系统被淘汰，汽车上开始广泛使用动力制动系统。这种系统的制动能量是由空气压缩机造成的气压能，或是由油泵造成的液压能，而空气压缩机和油泵均由发动机驱动。这种制动系统又可分为气压制动、气顶液制动和液压制动。

最早的动力制动系统采用的都是气压制动，而目前使用的基本上都是全液压动力制动系统，除了制动踏板机构外，它的功能、控制和传动装置全是液压式的。

●主动安全的重要突破：ABS制动防抱死系统

1936年，博世公司发明了一种电液控制的ABS装置，它的出现促进了制动防抱死系统在汽车上的应用。后来，福特在1969年又推出了使用真空助力的ABS制动器。1971年，克莱斯勒也采用了一种电子控制的ABS装置。这些早期的ABS装置成本很高，而且可靠性并不理想。

到了20世纪80年代后期，由数显微处理器、复合主缸、液压制动助力器、电磁阀及执行器组成的ABS系统问世。随着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，ABS技术也日趋成熟，并成为汽车的法定标准配置。

除了ABS之外，随着人们对汽车安全性的要求不断提高，牵引力控制、车辆稳定性控制（ESP）以及自动刹车（AEB）等新技术也逐渐融入到了制动系统当中。

在全球NCAP新车评价规程中，主动安全配置所占的分值比例越来越大。无论车辆的被动安全技术有多么出色，发生车祸后还是会给车主造成一定的损失。而主动避免碰撞无疑是安全的最高形式，目前很多汽车厂商已经在为了这一目标而努力。

随着人们对节能环保的重视程度越来越高，制动能量回收系统应运而生。目前的制动能量回收系统有飞轮储能式、液压储能式和电化学储能式等，它们通过各种能量转换形式将制动产生的热能储存起来，然后再转化为汽车行驶的动能。

●电控制动技术

对于传统的液压制动系统来说，越来越复杂的系统结构已经让它有些“不堪重负”。而使用电机作为制动能源的电子机械制动系统（EMB）显然拥有更强的适应性，这也是制动系统未来发展的趋势。它不需要液压油或压缩空气来传递能量，这不仅可省略许多管路和传感器，且信号传递更加迅速，更有利于各种电控技术在制动系统中的应用。

电子机械制动系统（EMB）最早是在飞机上运用的，从20世纪90年代起，博世、西门子等汽车电子零配件厂商开始了对EMB的研究。在2014年的巴黎车展上，大众推出一款Passat GTE插电式混合动力车型，这款车型所配备的就是电子机械式制动系统（EMB）。

在此之前，汽车上还出现了电子液压式制动系统（EHB），它又被称为电液复合制动系统，这种系统早在2001年的奔驰SL级上就已经开始量产，它可以说是液压制动向电子制动转变的一种过渡产品。

●新型材料的应用

各种高分子材料、纳米材料、复合材料等也在汽车制动系统中得到应用，有效延长了制动系统的使用寿命，改善制动性能，降低制动时产生的噪音。比如Brembo推出的Star Pillar制动盘采用高碳、低硅的特种铸铁制成，重量更轻，工作温度也更低。另有一种带有UV涂层的制动盘，拥有极高的耐腐蚀性。

编辑点评：随着汽车动力的不断提升，制动技术的发展也必须紧随其后。作为汽车主动安全的前提，我们需要的不仅仅是制动性能的提高，如何将汽车的制动系统变得更加智能化，将人为事故降到最低，是未来汽车及零配件制造商们努力的方向。（柳涛）

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