淺談煞車系統的運作原理與強化重點

記者:Arafat 2001-11-28

「一輛跑車最重要的不是它的引擎,而是它的煞車。」配備全球首部量產車陶瓷煞車系統的CL55 AMG,廣告中Mika Hakkinen如是說。

能夠體會到煞車不夠用的用車人,應該可以算是不把車當作純粹交通工具的人,對於車上的諸多機械結構也應該會有一定程度的挑剔。既然認為原廠制動力不敷使用,只能朝改裝的方向前進,然而,對於一般消費者而言,如何能在花費與效果之間取得最高的成本效益,應該是所有人最關心的事,也是因此各個改裝品牌在煞車系統上都會有不同等級的配件供消費者自己斟酌選購。


▲煞車的強化可以說應該是改裝的第一步,也是一般消費者比較容易DIY的地方

談到煞車系統,當然不僅僅是駕駛看到的那個踏板而已,整套機構演變到了今日,雖然每家車廠都不盡相同,冒出了一堆什麼ABS、BAS的名詞來,先撇開這些額外的輔助裝置,看看一套簡單的煞車系統是怎麼運作:當踏板被踩下時,會帶動底下的總泵的活塞壓縮,透過不可壓縮性的煞車液,把作用力傳遞到四個輪胎的分泵上(帕斯卡原理),再透過分泵的獨立管路去推動煞車來令片,使其摩擦碟片或煞車鼓,因為碟片和煞車鼓都是與輪胎固定並隨之同步運轉,因此當它們受到摩擦阻力時,再透過輪胎與地面的摩擦力幫忙,使得讓輪胎轉速降低甚至直到停止,最後看到的結果就是車輛達到了要減速的目的。


整個煞車過程描述起來好像很複雜,但其實就是幾個過程:踩下踏板→總泵→分泵→煞車碟(鼓),不過談到可以加強的地方,裡面就很有學問了。以下分幾個部份來講:

•真空輔助泵

為了增強對來令片的施壓力道,現在生產的汽車幾乎都會裝置所謂的真空輔助器,原理是利用引擎運轉時進氣歧管的真空來增強煞車的力道,這個效應可以在踩著煞車熄火時,踏板會突然下沉的現象上發覺(因為引擎沒運轉了嘛!也因此才有人說熄火狀態滑下山會煞停不下來就是這個原因)。不過有趣的是,最近似乎流行在進氣歧管上打洞插根管子,利用「二次進氣」調稀空燃比效應來“增強馬力”,有沒有增強馬力不知道,不過沒有處理好的話,煞車的真空輔助效果會大打折扣,萬一花了錢跑不快還停下來,那就糗大了。

,金屬油管

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負責傳遞壓力的油管顯然也是重點所在,從總泵繞車底的部分通常是以銅管製成,這方面沒問題,但為了配合輪胎與懸吊伸展有活動空間,在卡鉗前原廠都會都是用橡膠包覆的鐵弗龍管來搭配,這個時候問題來了,由於橡膠久了之後會有疲乏的現象,原本應該忠實地把壓力傳到卡鉗分泵的壓力,會因為管路的彈性膨脹而損失了部分壓力,實際傳到來令片上的壓力就會較小了,而採用金屬油管則可稍微解決這個問題。其實這裡所說的金屬油管,其實並不是「金屬的」油管,只是金屬網包覆著鐵弗龍油管而已,成本相當便宜,在煞車橡膠管已經顯出疲態的老舊車款上,確實可以獲得明顯的效果,至於狀態還很好的新車,拿回來的壓力就沒有那麼明顯了。

•煞車油

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也許稱為「煞車液」會比較適當一點,因為油在車輛機械上似乎不適用來潤滑就是用來散熱的,而Brake Liquid的作用則是負責傳遞壓力,不過既然約定成俗,我們還是把它稱為煞車油。前面提到的踏板施壓後,壓力必須傳達到最後的來令片上才能達到效果,而這之間的傳遞就全靠煞車油了,但由於它其實是一種水溶性的液體,「遇水則發」,也就是說,假如混合其中的水分達到一定的程度,很容易就會造成煞車油的劣化,而碟盤來令片的工作溫度經常高達數百度,溫度很快就會傳達到煞車油上,此時水分就會遭到沸騰的命運!氣泡於是生成。接下來就有趣了,液體巨觀來講是不可壓縮性的(所以才能夠傳遞壓力嘛),但氣體則很容易能夠壓縮,氣泡一被壓縮,就會造成壓力傳遞效率的損耗,因此最後分泵得到的力量就少了許多,而會造成煞車油沸騰的地步都是到了劇烈頻繁的踩煞車時才會發覺,通常都是高速奔馳需要減速的時候,這時候如果還失去部份壓力....這就不是很有趣了。

國際上對於煞車油的檢驗標準依循美國運輸部(Department Of Transportation)有分了幾個等級,也就是大家熟知的DOT#,不同的等級是不可混用的,尤其以含矽的DOT5為甚,要換用前請先「漏乾淨」。換用更高等級的煞車油只能擁有更高的極限,傳遞的效率是無法提升的,不要搞錯了!而且越高等級的煞車油水溶效果越迅速,也就是說,更換的週期必須縮短。就算沒有更換其他等級煞車油的打算,在台灣這種溼氣重的天候下最好也是一年換一次煞車油,就算是換原廠油,能感受的效果也要比要花十倍錢買了超高檔的引擎機油要明顯太多了。一般道路行駛的建議是一年換一次,除非是用DOT5,而競技比賽者通常是一場比賽就更換一次較為保險。

•來令片

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改裝來令片是提升煞車系統效率最快速與最廉價的方法之一,主要是碟煞為主,不同的來令片會有立竿見影的效果,然而也不是單單換上一個高檔名牌的來令片就可以一勞永逸了,因為越高檔的來令片,越需要更「粗暴」的操駕方式才能顯現出它的優點,否則如果只是用來上下班代步用,卻誤用這種競技用高檔貨,往往會發現甚至比原廠貨還糟糕。這個原因是因為來令片的材質所致,目前市面上的來令片的成分幾乎都是以金屬、碳纖和石綿為主。由於材質配方各家都不盡相同,屬於商業機密,從產品外觀與包裝盒上也很難看出端倪,就算是標明耐溫幾度可能對大多數的人也是沒有任何意義,唯一的憑據似乎只剩下實際測試與口碑。

選用高性能的來令片倒有一個最需要考慮的,就是所謂「吃碟盤」的問題,為了提高摩擦係數,摻入金屬屑甚至是金剛沙,倒霉的就是煞車碟了,當厚度減弱到一定程度,強度不足以承受強大的摩擦力,碟片就會有罅裂或變形的危險。因此改裝來令片之前,考慮碟片有沒有能力承受,是相當重要的事。除此之外,競技用可以不考慮舒適性的問題,連導角都沒有,但一般道路用的則必須考慮,舉凡噪音、粉塵量、力道是否為漸進...都是消費者選購前必須注意的。

目前比較新的車型所配置的來令片,多會有磨耗指示器,說穿了就是在蹄片與鐵片基座之間夾一條軟質金屬,如此一來在蹄片完全磨光之後,由這條金屬接手,此時會發出粗糙的金屬噪音,或是導通電路利用儀表板燈號通知駕駛更換,不過如果真的到了這個地步的話就太遜了,身為車主應該時時關心自己愛車的煞車系統才對。

•碟盤

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與來令片相輔相成的煞車碟,之所以改裝後強調能夠提升煞車性能,鮮少強調材質有什麼特別(反正總不脫離鑄鐵、不鏽鋼、碳纖或是陶瓷),主要還是因為直徑的增大,通風碟的散熱,或是在上面畫線打洞的關係。不過這裡強調一點,表面積越大摩擦力就會越大,所謂的打洞只是為了散熱,熱源上面已經提過;而畫線除了排熱氣之外,為了不讓粉末累積有融著表面現象,造成打滑,溝槽主要目的還是排除粉末,因此不管畫線還是打洞都對於煞車力道沒有直接幫助,不過卻有提升極限的功用。至於加大直徑後,力矩加長,因此力量也會更大,這才是強化制動力的重點所在。考慮到制動力提升後,卡鉗座能否承受?轉接座能否承受?來令片能否承受?或是比較少人注意到的碟盤平衡問題(避免高速煞車會抖動),以及其他一些周邊配件的配合,都是改裝時必須考量的,不要只為了視覺效果去換大碟,會去改裝煞車系統的人,比只會改裝動力的人要為人尊重,不要把自己貶低了。(不過話說回來,就算注意到了又怎樣?沒有進行破壞性試驗還是不知道部品的極限,所以走上改裝這條路就有點像在走鋼索,走一步算一步...)

•卡鉗

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身為前線的卡鉗也是改裝重點之一,雖然還是有不少人純粹是為了給別人看到「我有改車」而改卡鉗(還要記得漆成紅色 ^_^),不是真的為了自己的需求,不過顯然卡鉗這個地方是相當吸引人的目光焦點,換個名牌就好像換了名車一樣輕飄飄地。話雖如此,煞車輕飄飄的可不太好,把房車搞到像F1一樣說停就停也不是好事,畢竟後保桿換起來也是很貴的...。以Impreza GT為例,98年進口車主(前雙活塞卡鉗)開了國產車(前四活塞卡鉗)的第一個感想,就是感覺到後者的煞車是較具線性,也就是說不像雙活塞一樣「輕輕踩下去,車車裝傻傻,熊熊踩下去,通通向前趴」,這是舒適性的問題,但重點是要達到相同煞停距離,則前者必須花較大的踩踏力,單單在煞車系統這樣微妙的改變對於操控一部車時就會有很大的改變了。


事實上一部車的煞車系統,還有ABS和TCS這些可以談,各車廠也各自有自己研發的新科技,甚至關連到輪胎的選用和輪圈的材質,不過這些與主題脫離太遠,再牽扯下去會沒完沒了。上面提到的已經是預算有限的人動得起的地方,至於比起改裝更重要的保養能不能得到車主們的重視,就看大家能不能認同本文開頭Mika Hakkinen的那句話了(什麼?Mika Hakkinen是誰?哈!不知道的話,就忘了上面的話吧...)。