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锐志论坛 >  制动系统热管理大致描述

发表于 2017-05-17 13:42    IP属地:江苏

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制动系统热管理大致描述
一个常识就是:
把一台车从0加速到100一般只需4-10秒;
而把它从100制动到0,基本上只需3-4秒;
从能量转换角度,制动功率远大于加速功率;
也就是在3-4秒时间,制动系统产生的巨大热量,是不可能在随后的短时间就能散发到空气中,如果你愿意,可以做次100-0紧急制动,看看多长时间之后,制动盘才恢复和空气环境一样的温度?显然没有半小时甚至更长时间是不可能达到的,
然而,行驶中的汽车,是不可能等到制动盘温度下降才开始工作~
因此,连续的多次制动,由于能量输入的速度远远高于散发的速速,必然就会聚集起来,以高温的形式,体现在制动盘、卡钳、制动系管道等等,尤其以制动盘温度的急剧上升为表现

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发表于 2017-05-17 13:45    IP属地:江苏

制动盘的温度上升到何种程度是不可以接受的?
这个表就是欧洲汽车的制动系统温度管理边界条件,也为全球汽车制动器行业的通行标准


连续10次100-0之后制动盘温度小于600度
之所以要把制动盘温度控制在600度以下,是因为这个温度是大部分制动皮摩擦系数μ急剧下降的临界点,超过这个临界点,制动系统的效能是急剧下降到危及安全的程度,而且,高温会导致盘的强度下降,导致再次冷却之后表面各种形位公差完全偏离了原设计范围,必然出现各类抖动。
下面以制动盘温度控制为例,解释这个热管理是如何实现
1,最早最经济的办法,是随着车重的提高,当这个制动盘温度控制不下来的时候,最简单的办法是提高制动盘的热容量,(如同防止下游被淹,加大水库的容量一样)
提高热容量的措施就是加厚或者加大(这个加大受到车辆轮毂的限制),所以某些日本品牌在欧洲市场售卖的车型,配备的制动盘比在其他市场销售的同款车型的制动盘更大更厚就不知为奇了。
然而这个办法会遇到其他底盘工程师的反对,显而易见的是,提高热容量必然增大了簧下重量。
所以,原厂制动盘都规定了一个最小厚度,通常是全新状态下磨损2毫米,这个规定,也和热容量有直接关系,薄了热容量就不够了。
2,近二十年开始,工程师们开始利用空气流来冷却制动盘,这个办法基本上被广泛采用,只是需要在车头位置布置一个专用的制动冷却风管,为了提高空气流速,这个管通常被设计成前大后小的形状

部分车型,比如保时捷捷豹,更喜欢在摆臂下面设置一个兜风的板,也可以起到相同的作用,好处是不用和外形设计师抢地方
以我们熟悉的Lexus为例,GS/IS两个车型都配备了专用冷风管,尽管这些车配备的就是我们熟悉的GS430和GS350刹车
而实际上,Lexus的这些文件清晰表明,没有冷风管,GS430和GS350刹车是不可能满足热衰减要求的,所以一台IS装原厂刹车片可以跑完赛道,而安装同样制动系统的锐志和皇冠就不一定,原因在此


连续10次200-70公里急刹车,GS350的温度将达到400°(注意表中为华氏度);而GS430已经达到482度,制动减速度已经降到0.75G,而GS350还可以维持在1个G,这里对比的是两种不同冷风管设计和制动盘热容设计的效能。
可以想象没有安装冷风管的锐志皇冠去安装GS430和GS350,会是什么结果。
冷风管设计,再配合合适的热容量控制,一般而言,已经可以满足大部分现代轿车的制动冷却要求
然而,人的创造力是不会停滞的,一种新的热管理手段,出现了
[ 本帖最后由 奸商伪车迷 于 2017-5-17 14:13 编辑 ]
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发表于 2017-05-17 13:45    IP属地:江苏

先来看看宝马,普通的3系,从320到340,都可以看到这个制动冷风管,矩形,侧对着前刹车


在EPC上,清晰标注了刹车冷却风管,图中代码3的零件

然而,号称运动标杆的M3/M4,刹车冷风管消失了!!
在EPC上,代码2的零件用来冷却水箱,找不到原来普通3系、4系的那个刹车冷风管。

而在实车上,也确实不存在




下面两张实车拍摄图,由爱卡车友、E92车主OOPS提供,鸣谢


也就是从最近两代的M3/4开始,宝马已经取消了制动冷风管,取消了,重要事情说三遍!!
这并非偷工减料,而是宝马在M车型上,使用了新的制动盘热管理措施,就是标配一种新型结构的复合结构径向浮动钢柱盘
而选配的碳陶制动盘,也不需要制动冷却
因此,通过制动盘本身的结构改进,宝马M车型以及众多高端性能车,开始逐步取消专用的刹车冷风管。
刹车冷风管虽然不见得有多高成本,其负面是对整车风阻系数CD值产生负面影响,汽车空气动力学的最基本原则就是:尽可能少的让风穿过汽车身体以内,而制动冷风管恰恰和这个要求相悖
[ 本帖最后由 奸商伪车迷 于 2017-5-17 18:31 编辑 ]
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发表于 2017-05-17 13:45    IP属地:江苏

重新回到这个成为制动热管理措施的复合结构浮动盘本身上来看,之前的一体化结构和轻量化结构,一直都没有解决散热速率的问题,才被迫采用各种附加冷却和加大热容这种手段:
而全新的这种复合结构,盘的内外两侧,几乎完全贯通,如同我们熟悉的房屋通风原理:只有把南北窗户完全打开,才是最佳的通风换气,而不是只开一面窗户,这样哪怕再大的风,也不会形成对流,也不会有好的通风效果~
内外之间,只有15颗钢柱隔离,空气毫无阻力对流,同时,这样的点连接,有效将热量隔绝在铝合头和轴承之外。

不仅内外贯通,上下也充分贯通,从中央铝合头上设计的圆弧,可以让气流从下往上贯穿,

这样的全方位气流贯穿,使得这种结构成为最佳通风盘,没有之一
当制动盘在结构上的革命完成之后,附加的热管理措施成为了多余
这盘看起来很像JSPORT?
对,没错,和JSPORT从同一条生产线出来的
使用JSPORT制动盘的车主,可以随时和其他任何一种制动盘做温度对比,同样环境条件下,JSPORT盘温度肯定最低,没有之一,(测量时多取几个温度测量点,取平均值)
当温度被控制,胜利是理所当然了
把热管理的核心用大白话说简单点,就是:热是万恶之源,不热了,就赢了
[ 本帖最后由 奸商伪车迷 于 2017-5-17 23:55 编辑 ]
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