改刹车：重点快速刹住，不是脚脚刹停
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2024-09-04 01:55
美国
某种程度上来说，改装刹车完全不是为了提升所谓的100到0的刹车效果，因为这个距离实际上很大程度上由那套ESP系统的算法和轮胎的配合决定，大部分情况下，改装什么刹车的差别都不会太大。
真正改装刹车的场景，是比如从时速160刹车到时速60的刹车力度、刹车时间、刹车脚感和车子的可控性等，长距离重负荷驾驶场景下刹车的稳定性，甚至日常驾驶时刹车的线性脚感、快速响应以及车辆在刹车时的车身姿态等。举例来说，有人从160刹到60，有人只要2秒，有人用了4秒，这是给人感觉刹车不靠谱也确实不安全的，主要主观感受和原因。
总之，100到0的那个测试基本是毫无意义，因为99%的时间都不可能是一脚剁死，然后触发ABS。国内流行一种说法：“提高了动力就要提高刹车，才能停的住。”虽然刹车非常重要，但这句话在逻辑层面存在误导。对于直线永远全油门，永远都在拼极限的赛道车来说这句话是正确的。更大的动力意味着更高的尾速，也就需要更好的刹车系统。对于不跑山的街道车来说，所需的刹车系统等级主要由车重决定。虽然动力提升了，但实用出来的动力并不永远都是所能提供的最大动力。再考虑到非簧载质量和转动惯量的作用，街道车未必需要很高规格的刹车系统，或者说未必需要很大尺寸的刹车系统。对于轮子上的部件来说，考虑到非簧载质量和转动惯量，能用尺寸小的就尽量用尺寸小的，能用质量轻的就尽量用质量轻的。具体到刹车，首先考虑的应该是原厂尺寸的高性能盘皮是否能满足需求，以及在新盘皮的组合下，原厂卡钳是否能提供够用的加紧力和不错的脚感。一般来说，赛用或改装盘皮的摩擦系数曲线整体上比原厂的更高，也就是说在卡钳同等加紧力的情况下能提供更大的制动力。因此，更换了盘皮后，实际上对卡钳、总泵等前端部件的要求是降低了的。但有一点要注意，很多追求耐高温性能的盘皮在低温时的摩擦系数并没有原厂盘皮高，冬季慎用。对于街车来说比较有性价比的升级方式是在夏季用高性能盘皮，在冬季用原厂盘皮，或冬夏通用一套温度特性适中些的盘皮。盘上的划线可以清理一部分摩擦产生的粉末，以提高刹车性能及减少盘皮磨损。通常来说卡钳上活塞数量越多，皮对盘的加紧力分布就越均匀。盘皮上的温度分布也就越均匀，越不容易出现中心区局部过热优先失效的问题。通常来说，加大尺寸盘皮的作用除了更大的制动力外，主要还有一点是更稳定的温度。如果原厂尺寸高性能盘皮无法满足需求或需要多活塞对向活塞卡钳的话，就可以顺便更换更大尺寸的盘皮了。钢喉可以让刹车液更加稳定的将压强由总泵传递到卡钳活塞上，是提升刹车稳定性的关键部件。选用时应特别注意其干、湿沸点，尽量选用沸点高一些的。刹车液怕水，所以开封后应尽快更换完毕并尽量不再打开刹车液壶盖。在某次刹车系统高温导致刹车液过热后，应该立即更换。即使没有出现过热情况，经常把刹车液使用到比较高的温度的话也应该缩减其维护寿命。在不同车型中，虽然铸铁盘和刹车片的尺寸和几何形状各不相同。但这些盘片系统都有一个共同的问题，就是重量。非簧载质量的大小对整车性能有着很大的影响。所以如何给刹车盘片减重这个问题是大家一直都在探讨的。与铸铁盘相比，相同尺寸的碳陶盘在非簧载质量上可减轻约30%至50%。碳陶刹车盘，全称为碳纤维增强陶瓷刹车盘（Carbon Ceramic Brakes），是一种高性能刹车盘，主要由碳纤维和陶瓷基复合材料构成。这种刹车盘最早用于航空航天工业，因其优异的性能，逐渐被引入高端汽车领域，特别是在赛车和超跑上广泛应用。
工作原理
碳陶刹车盘的工作原理与传统金属刹车盘类似，都通过摩擦生热来减速车辆。然而，碳陶刹车盘的材料特性使得其在高温环境下能够提供更稳定的刹车性能。其碳纤维成分在高温下能保持结构强度，而陶瓷材料则能有效散热和耐高温，不会像传统金属刹车盘那样在高温下变形或退化。因此，碳陶刹车盘在高强度刹车时可以保持更稳定的摩擦系数，确保刹车效果的一致性和安全性。
制作工艺
碳陶刹车盘的制作工艺相当复杂，通常包括以下几个主要步骤：原材料准备：首先，将碳纤维编织成预定的形状，这些碳纤维织物在后续的工艺中将作为增强材料。浸渍和热处理：碳纤维织物被浸渍到树脂或陶瓷基材料中，然后经过高温热处理，使树脂或陶瓷基材料与碳纤维牢固结合。这一步骤通常在惰性气体环境中进行，以避免碳纤维氧化。碳化过程：在惰性气体保护下，将材料加热到极高温度，使树脂转化为碳素，同时进一步增强碳纤维与陶瓷基体的结合。烧结：材料经过碳化后，会在高温下烧结。这一过程使得陶瓷基体致密化，进一步提高材料的硬度和耐高温性能。机械加工和检测：最后，对烧结后的碳陶刹车盘进行机械加工，如钻孔、打磨等，并通过一系列严格的检测以确保质量。高温性能优异：碳陶刹车盘在高温下性能稳定，不易变形，能够提供一致的制动力，这对于高性能车辆尤其重要。重量轻：碳陶刹车盘的密度比传统铸铁刹车盘低，因此重量更轻，有助于减少车轮的非簧载质量，提高车辆的操控性能和燃油经济性。耐腐蚀：陶瓷材料的耐腐蚀性能优异，不易受到环境影响，这在恶劣条件下尤其有用。使用寿命长：碳陶刹车盘的耐磨性好，在正常使用条件下，寿命可长达10万公里甚至更多，远超普通刹车盘，甚至对于一些日常代步的车辆来说，可能“永远”都不用更换最大的缺点，可能是成本贵、维护困难、以及可能低温效果部分情况下不如特定的钢盘。并且，建议搭配使用碳陶盘专用刹车片或者一些特别配方的刹车片，效果更好。刹车盘这个部件也是有着NVH、寿命和环保等诸多限制因素的。在常规的铸铁盘和陶瓷片的组合中，盘吸收的热量会更多些。通过微裂纹等吸能机制，可以避免一些整体的脆性断裂。因此，过于集中的应力也不容易导致灾难性的破坏，进而提高盘整体的强度水平。摩擦活性层或者说摩擦界面，对整个系统的性能起着至关重要的作用。与灰色铸铁盘片相比，热力学特性导致碳陶系统中盘片接触层的温度总体更高。接触层的尺寸取决于化学、压力、温度等因素，其厚度可能从几纳米到几微米不等。预处理的问题也可能会导致性能不足、磨损率增加、NVH恶化等问题。图中是铸铁盘(蓝色)和碳陶盘(红色)在600°C内的刹车测试结果对比。起始制动速度100kp/h，减速为0.4g。可以看出：碳陶盘比铸铁盘整体摩擦系数更高，摩擦系数随温度的变化更稳定。图中可以看出碳陶盘相比铸铁盘的一个缺点：随着刹车压力的升高，碳陶盘的摩擦系数会逐渐下降。1. 导热系数和蓄热能力不高、在高温下的摩擦稳定性较高、整体工作温度较高。这就需要将碳陶系统设计成较高的温度下工作的。2. 水敏感度和压力敏感度要求摩擦材料中有机成分的含量更低，结构强度更高。碳陶片的结构一般有：摩擦材料、衬层、锁止钉、粘合剂、背板、夹铁。其中的抗噪垫片、衬底和摩擦材料会对NVH产生较大的影响。随着整体工作温度的提高，摩擦材料、衬底的固有频率和阻尼特性就变得更重要了。1. 通过试验可以看出，碳陶片中的有机成分在温度在影响下已经出现了降解现象。这种降解产生的空隙会恶化NVH性能。2. 如果可以在性能、寿命、NVH都可接受的情况下，增加刹车片单位面积上的载荷，那么就可以将系统设计得更小，从而减重。改刹车套件的重大目标是之一，就是为了制动稳定性。说人话就是，驾驶者觉得刹车好用，比如人们常说的“一踩就有”、“脚感线性”、“车子不点头”等等。在制动稳定性方面，也是需要根据车速、地面、风等因素综合评价。在直线上，松开方向盘，以多种行程、脚速、力度踩下踏板。感受车子在减速过程中的最大横摆角、横摆响应的初始建立速度、轨迹偏移、车身晃动等情况。以一个你有信心的速度开始，先全力踩下并持续保持住刹车踏板，在保持刹车踏板不松开的情况下用方向盘做转向操作。试试变线过程是否易于控制。评价在方向盘一次、二次（甚至三次、四次）修正操作时所需的修正角度和速度如何，是否易于控车。评价在变线和修正控车过程中，车子前、后的侧倾如何，是否容易控车。保持在当时条件所能允许的最大侧向G值上，保持半径定圆匀速行驶。在此基础上以多种行程、脚速、力度踩下踏板。测试为了保持在定圆轨迹上，所需的方向盘修正角度和速度如何，是否易于控车。测试横摆响应的初始建立速度如何。测试在刹车过程中的最大横摆角大小、横摆衰减的快慢。在工程师的眼中，“制动舒适性”这个词描述的并不是制动时你能感受到的全部舒适性问题。所以不宜以生活中我们对“舒适性”的理解来想象“制动舒适性”这个概念。影响“制动舒适性”的部件基本上都不是制动部件。想要提升刹车减速度，又想要提升或保持现有“舒适性”的车友可以优先考虑从悬挂结构及部件上改变舒适性了。一套较好的避震，可以抵消很多刹车带来的“俯仰”，但是较好的刹车匹配，可以极大程度的减少车身的不良姿态。举例来说，如果车子前轮刹车太强，后轮刹车不行，那么前轮就会负载较大，会出现较为明显的点头感觉，后轮增强后，车子会整体更加平衡。但是较差的刹车改装，真的踩不住，所以请注意选择靠谱的刹车改装方案。多数情况下，对于个人玩家或车主来说，可能更换大牌的刹车片盘，再到大牌的刹车套件，是最省事的办法。以较高的车速（常为100kph以上）开始，以恒定脚力踩踏板，至车子停止。▶ 试试在减速初期，车子俯仰姿态的建立过程是否柔和平顺▶ 试试在随后的减速过程中，车子的俯仰随车速的变化是否舒适和谐▶ 试试在接近停止及停止后的一段时间内，车子的俯仰角大小是否合理▶ 试试在停止后的一段时间内，车子的俯仰角衰减是否舒适、快速以较高的车速（常为100kph以上）开始，瞬态制动（快速踩下踏板，极短的保持或不保持，快速松些或全松踏板）。试试在踏板每次变化（踩或松）的初期，车子俯仰角的建立是否柔和。评价在随后的一小段时间里，俯仰角的衰减特性。俯仰角的建立特性及随后的衰减会随车速的降低而变化，评价这种变化是否合理。
