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篇名: 陶瓷煞車系統
作者: judy	日期: 2016.10.06　　天氣: 　心情:

複合材料顧名思義是由兩種以上的材質所組合而成，一般來講，是由基材及補強材所構成。基材是材料組成裏連續的材質，而補強材則為其中不連續的材質。通常補強材的機械強度要比基材高，才能夠補強基材，使合成的複合材料得到較佳的機械強度。然而，複合材料的性質並不同於其構成的任一材料，而是呈現另一種新的材料性質。
早期的汽車煞車碟片有較重且易磨損之缺點，一般汽車的煞車片是由鑄鐵製造的，目前它的生產技術已經臻至完備，不過鑄鐵煞車片比較重、且有磨損的問題，所以現代飛機與世界級賽車所使用的煞車片，並不採用鑄鋼材料，而由純碳化合物製成，這種碳化合物煞車片的好處是耐高溫，缺點是壽命不長，在飛機或車子跑了數百公里之後，就必須換新。於是汽車製造廠又開始找尋其他的材料來研發新的煞車片最後他們把腦筋動到航太工業技術上。
陶瓷基複合材料是以陶瓷為基材與各種纖維為填充材料的一種產品，基材常用氧化鋁，也可利用碳化矽、氮化鋁等高溫結構陶瓷，填充材則為各種特殊陶瓷類的顆粒、晶鬚或纖維。
優點:耐高溫、高強度ヽ高剛度、重量輕、抗氧化性
弱點:具有脆性，處於應力狀態時，會產生裂紋，甚至斷裂，導致材料失效。
應用:刀具、墊片ヽ軸承ヽ滑動構件、發動機製件、汽車煞車片
研製一種經由碳纖維強化後的陶瓷為材料做成的煞車片模型。這種經碳纖維強化之陶瓷材料的生產步驟如下：
1.將短的碳纖維、碳粉末和樹脂混合在一起，形成一種可壓縮體。
2.在此可壓縮體上施壓，並在大約1000°C的溫度下烘烤。
3.在這樣高的溫度下，這個可壓縮體將會轉變成一種狀態穩定的新材料，這種材料基本上就是由碳纖維形成的碳網。

4.碳網放涼之後，再像木頭一樣磨光。在這個步驟中可以將這種新材料像一般的鑄鋼煞車片一樣加以鑽孔。

5.在烤箱中將1700°C高溫下融化的液態矽加在碳網上，碳網上的小孔會被液態矽灌滿，之後整個物體將在1000°C的烤箱中變成陶瓷。

6.隔夜放涼之後，用鑽石工具切平，光面、深灰色陶瓷煞車片就完成了。

PCCB陶瓷複合煞車系統解密
2000年大改款Porsche 911 Turbo（Type 996）發表之初，原廠在選購配備項目中，增列了一款可說是量產車首見的配備，那就是PCCB陶瓷複合煞車系統。

◎ TEXT / 陳慶峰

這套系統的全名為Porsche Ceramic Composite Brake(簡寫名稱即為PCCB)。PCCB陶瓷複合煞車系統與一般煞車系統最主要的不同之處，在於其煞車碟盤並非一般鑄鐵或鋼製材質的碟盤，而是經過了特殊模塑的陶瓷碟盤，其採用了一種特殊處理的碳纖化合物，在攝氏1700度的高度真空製程中經矽化處理，塗上矽的碳纖維複合物製成，所製成的材質不僅比金屬更為堅硬，耐熱性也更高，結果使得煞車碟盤本體強度不但遠比傳統的鋼製碟盤更硬，而且在高溫的承受上也遠遠超過傳統碟盤。
除了上述的優點之外，PCCB在高溫下仍能提供出色的煞車性能，不似傳統煞車碟盤易因高溫而急速衰退，而且在煞車噪音的抑制上，亦較傳統碟盤有著更為優秀的表現。PCCB 的另一項主要優勢，在於它的總重量比同類型的金屬煞車碟盤大約輕了50%，重量的減輕不但可直接的提升車輛性能表現和燃油經濟效率，更可讓非懸掛部分和旋轉質量重量的大幅減輕，並減輕簧下荷重的負擔，對於車輛的操控性能表現及反應亦有著正面的提升。

有了如此高科技的碟盤配置之後，相對的在與碟盤接觸的煞車來令片部份，亦需要擁有與碟盤相同出色的表現，否則當你一踩下煞車之後，傳統材質的來令片可能早已無法負荷碟盤的高溫而燃燒殆盡。為此，Porsche替PCCB陶瓷複合煞車系統配置了特殊的PCCB煞車來令片，本身亦經過特別處理，與碟盤相同在攝氏1700 度的高真空製程中塗上矽的碳纖維複合物製成，使得來令片本身擁有和碟盤相同的強度及耐高溫的優勢，兩者相互加乘之下，使得PCCB陶瓷複合煞車系統不但擁有極為強大的煞車制動力道，耐久性亦遠遠超越傳統材質的煞車碟盤，根據數據顯示，PCCB陶瓷複合煞車碟盤可使用300000km無須更換，幾乎已等同、甚至超過一輛跑車的使用壽命。
為了推廣這套擁有先進科技的PCCB陶瓷複合煞車系統，Porsche除了在2000年、首度列為911 Turbo（Type 996）的選購配備之外，並在2004推出的911 GT2車款上，將PCCB陶瓷複合煞車系統列為標準配備，911 GT2也是世界上、首部將陶瓷複合煞車系統列為標準配備的量產車款。而於2004年發表、身為Porsche當家旗艦的Carrera GT，也將PCCB陶瓷複合煞車系統列為標準配備。除此之外，現今911、Cayman及Boxster車系，亦提供PCCB陶瓷複合煞車的選配項目，只是原廠50餘萬的報價，加上原廠便已頗為強悍的煞車系統表現，會選購這項配備的消費者可說是少之又少。
除了Porsche之外，Ferrari亦將陶瓷複合煞車系統技術運用到市售車款上，首見於Ferrari F360 CS限量車款的選配清單上，而新一代Ferrari F430、599亦可選配陶瓷複合煞車系統，限量生產的FXX工廠賽車更將陶瓷複合煞車系統列為標準配備。此外，Audi A8 W12頂級車款也將陶瓷複合煞車系統列為選用配備，而S8則是直接列為標準配備。
由上述種種可見，陶瓷複合煞車系統在超級跑車或是高性能房車上的運用已越來越普遍，大幅超越傳統煞車系統的優秀表現相信是陶瓷複合煞車系統雀屏中選的主要原因，只是高昂的成本及售價，讓其終究只能專供這些身價嬌貴的天之驕子所獨享。

汽車的製動系統對我們的行車安全非常重要，行車中如出現制動失靈等故障，後果都將不堪設想。那麼汽車的製動系統是如何制動的？為什麼會失靈？ ABS、ESP系統又是什麼？對我們駕駛安全有什麼幫助？好吧，下面我們一起來了解一下。

汽車製動系統結構解析

● 制動系統的組成

　　作為製動系統，作用當然就是讓行駛中的汽車按我們的意願進行減速甚至停車。工作原理就是將汽車的動能通過摩擦轉換成熱能。汽車製動系統主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和製動器等部分組成，常見的製動器主要有鼓式製動器和盤式製動器。

汽車製動系統結構解析

● 鼓式製動器

　　鼓式製動器主要包括制動輪缸、制動蹄、制動鼓、摩擦片、回位彈簧等部分。主要是通過液壓裝置是摩擦片與歲車輪轉動的製動鼓內側面發生摩擦，從而起到製動的效果。

汽車製動系統結構解析

在踩下剎車踏板時，推動剎車總泵的活塞運動，進而在油路中產生壓力，制動液將壓力傳遞到車輪的製動分泵推動活塞，活塞推動制動蹄向外運動，進而使得摩擦片與剎車鼓發生摩擦，從而產生製動力。

汽車製動系統結構解析

　　從結構中可以看出，鼓式製動器是工作在一個相對封閉的環境，制動過程中產生的熱量不易散出，頻繁制動影響制動效果。不過鼓式製動器可提供很高的製動力，廣泛應用於重型車上。

● 盤式製動器

汽車製動系統結構解析

　　盤式製動器也叫碟式製動器，主要由制動盤、制動鉗、摩擦片、分泵、油管等部分構成。盤式製動器通過液壓系統把壓力施加到製動鉗上，使製動摩擦片與隨車輪轉動的製動盤發生摩擦，從而達到製動的目的。

汽車製動系統結構解析

　　與封閉式的鼓式製動器不同的是，盤式製動器是敞開式的。制動過程中產生的熱量可以很快散去，擁有很好的製動效能，現在已廣泛應用於轎車上。

● 通風制動盤

汽車製動系統結構解析

　　制動過程實際上是摩擦力將動能轉化為熱能的過程，如製動器的熱量不能及時散出，將會影響其製動效果。為了進一步提升制動效能，通風制動盤應運而生。通風剎車盤內部是中空的或在製動盤打很多小孔，冷空氣可以從中間穿過進行降溫。

汽車製動系統結構解析

　　從外表看，它在圓周上有許多通向圓心的洞空，它利用汽車在行駛當中產生的離心力能使空氣對流，達到散熱的目的，因此比普通實心盤式散熱效果要好許多。

● 陶瓷製動盤

　　陶瓷製動盤相對於一般的剎車盤具有重量輕、耐高溫耐磨等特性。普通的剎車盤在全力製動下容易高熱而產生熱衰退，制動性能會大打折扣，而陶瓷剎車盤有很好的抗熱衰退性能，其耐熱性能要比普通制動盤高出許多倍。

汽車製動系統結構解析

　　陶瓷製動盤在製動最初階段就能產生最大的製動力，整體制動要比傳統制動系統更快，制動距離更短。當然，它的價格也是非常昂貴的，多用於高性能跑車上。

● 緊急制動輔助系統(EBA)

　　緊急制動輔助系統，其作用是當行車電腦ECU發現駕駛員進行緊急制動時，可在瞬間自動加大製動力，以防止因為司機制動力不足而發生險情。

汽車製動系統結構解析

當傳感器接受到的松油門踩制動的時間、踩制動的速率和力度都符合要求時，ECU會馬上啟動緊急制動措施，在短短幾毫秒之內把製動力全部發揮出來，這比駕駛員把製動踏板踩到底的時間要快得多，這樣可以縮短在緊急制動情況下的剎車距離。

● ABS

　　ABS（Anti-locked Braking System）即防抱死剎車系統。它是一種具有防滑、防鎖死等優點的汽車安全控制系統，已廣泛運用於汽車上。 ABS主要由ECU控制單元、車輪轉速傳感器、制動壓力調節裝置和製動控制電路等部分組成。

汽車製動系統結構解析

　　制動過程中，ABS控制單元不斷從車輪速度傳感器獲取車輪的速度信號，並加以處理，進而判斷車輪是否即將被抱死。 ABS剎車製動其特點是當車輪趨於抱死臨界點時，制動分泵壓力不隨制動主泵壓力增加而增高，壓力在抱死臨界點附近變化。

汽車製動系統結構解析

如判斷車輪沒有抱死，制動壓力調節裝置不參加工作，制動力將繼續增大；如判斷出某個車輪即將抱死，ECU向制動壓力調節裝置發出指令，關閉制動缸與製動輪缸的通道，使製動輪的壓力不再增大；如判斷出車輪出現抱死拖滑狀態，即向制動壓力調節裝置發出指令，使製動輪缸的油壓降低，減少制動力。

● 什麼是ESP?

　　車身電子穩定係統(Electronic Stability Program，簡稱ESP)，是博世(Bosch)公司的專利。其他公司也有研發出類似的系統，如寶馬的DSC、豐田的VSC等等。

汽車製動系統結構解析

　　ESP系統其實是ABS（防抱死系統）和ASR（驅動輪防滑轉系統）功能上的延伸，可以說是當前汽車防滑裝置的最高形式。主要由控制總成及轉向傳感器（監測方向盤的轉向角度）、車輪傳感器（監測各個車輪的速度轉動）、側滑傳感器（監測車體繞縱軸線轉動的狀態）、橫向加速度傳感器（監測汽車轉彎時的離心力）等組成。控制單元通過這些傳感器的信號對車輛的運行狀態進行判斷，進而發出控制指令。

● ESP是如何工作的?

　　當汽車快速行駛或者轉向時，產生的橫向作用力會使汽車不穩定，易發生事故，而ESP系統可以將這種情況防患於未然。那麼這套系統是如何做到的呢?

，駕駛員必須快速向左轉彎，此時轉向傳感器將此信號傳遞到ESP控制總成，側滑傳感器和橫向加速度傳感器發出汽車轉向不足的信號，這就意味著汽車將會直接沖向障礙物。那麼這時ESP系統將會瞬間將後輪緊急制動，這樣就能產生轉向需要的反作用力，使汽車按照轉向意圖行駛。

　　如果在汽車轉向後行駛的左車道上反向轉向時，汽車會有轉向過度的危險，向右的扭矩過大，以至於車尾甩向左側。這時ESP系統會將左前輪制動，扭矩就會減小，使得汽車順利轉向。

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