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「超硬核」F1赛车的制动竟然和民用车差距巨大?

2019-07-28 06:49:34 暂无 阅读:583 评论:0

「超硬核」F1赛车的制动竟然和民用车差距巨大?
「超硬核」F1赛车的制动竟然和民用车差距巨大?

F1和民用街车制动效能有素质区别!

F1赛车有很强的制动机能,能够在1.9秒钟内从200公里/小时减速到0,刹车距离为55米;使一辆赛车从315公里/小时减到185公里/小时所需要的能量,相当于让一头大象往上跳10米的能量;

民用街车的制动机能,需要破费3秒摆布钟才可从100公里/小时减速到0,刹车距离为35-40米;

除了轮胎抓地力和空气动力学(F1赛车的下压力外),还有什么影响了两种车型制动效能上的伟大不同?

我们从两者构造长进行剖析:1:先从主流民用汽车制动结构起头:

刹车踏板->真空助力器->主缸->滑移掌握系统(ESC)->轮缸(卡钳)

「超硬核」F1赛车的制动竟然和民用车差距巨大?

在驾驶员踩下最左边的 刹车踏板 在后,踏板力会鞭策真空助力器(蓝色) 内的 “入力杆”(多说下下,行使动员机进气端的文氏效应或电子真空泵,使真空助力器前后两腔发生必然的真空,踩下制动踏板后,踏板端的后腔打开一个小洞连通大气,那么大气就能放大驾驶员输入的踏板力,匡助竖立制动压力)。

经由真空助力器供应的助力后的 “推杆”,会去鞭策 制动主缸 (图示为单一管路,不考虑另一路)。主缸内的构造雷同打针的针筒,将 制动液壶(红色) 内的制动液,挤压进入了橙色的 制动管路 中。

在带着压力的制动液在 制动管路 里高歌大进,最终进入了粉色的轮缸(卡钳),在压力的感化下,制动片摩擦制动盘,车辆减速停下了。

刹车踏板->真空助力器->主缸(油壶的制动液)->滑移掌握系统(ESC)->轮缸

到这里,整个刹车过程就竣事了。

Part1:

真空助力器

马德堡半球的试验人人已经耳熟能详了, 1654年时,其时的马德堡市长奥托·冯·格里克于神圣罗马帝国的雷根斯堡(今德国雷根斯堡)进行的一项科学实验,目的是证实大气压的存在。在他和助手的协作下,做出了两个直径约37厘米的半球,格里克和助手当众把半球内抽成真空,4个马夫,8匹大马以相反偏向拉动半球,在一番起劲下半球纹丝未动。经由此次“大型实验”,人们都终于相信大气有压力而且很惊人。

大部门车型在正常情形下,真空助力器连结了600mBar-800mBar的真空度。由动员机的进气管周边的文氏管发生真空,或电子真空泵(EVP)发生真空。

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均衡状况的真空助力器如图所示,首要为由方才提到的前腔与后腔构成,中央的膜瓣(黑色)阻隔了前后腔。

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图为实施制动时的助力器状况,能够看见因为入立杆的推进,部门大气进入了后腔(注重是部门,由驾驶员踏板力即深度决意)。

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释放制动时,因为真空阀及空气阀的封闭,两侧趋于均衡。

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整体的助理比曲线如图所示,需要注重的是踩下制动与松开制动的助力比是纷歧样的。

Part2

主缸

今朝大部门乘用车主缸因为律例的要求,均采用了双主缸的设计,即为了包管一缸失效后,另一缸仍能为另一制动管路供应制动压力,包管根基减速度。

具体工作道理可简洁懂得为两个针筒,因为推杆的压力感化,挤压内部制动液进入制动管路,而缸体的截面积越大,建压能力也越强,反之亦然。

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中心阀式制动液举止路径

Part3:卡钳

卡钳

主流家用车今朝使用浮动式单活塞卡钳

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由钳体固定在转向节上,经由支架固定摩擦片。在制动压力的感化下鞭策活塞,鞭策内侧活塞至摩擦片进行碰盘。另一侧在反感化力的感化及导杆的定位下,由支架拉动另一侧摩擦片碰盘。

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制动卡钳固定在转向节上

多活塞定钳则简洁更多,双侧活塞受制动液压力影响,鞭策活塞碰盘制动。

卡钳的活塞缸径巨细及数量决意了:进入几多的制动液流量对应发生制动压力(注重这里是压力),而摩擦片与制动盘的摩擦系数,及有效摩擦半径决意了车辆的最终减速度(包罗车重)。2:F1赛车制动形式

我们以SF90赛车Brembo品牌的制动方案举例:

前轴(黄..域):刹车踏板(绿色)->主缸 ->轮缸(卡钳)

后轴(蓝..域):刹车踏板(绿色)->主缸->踏板脚感模拟器->蓄能腔->ERS-K能量收受系统

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相较于民用车而言,总体构造简化了助力器和ESC系统(也就是说F1赛车需要比民用车用更大的气力去踩下制动踏板,且没有ABS,极其轻易抱死)。

亮点在于后轴的区别,踏板脚感模拟器->蓄能腔->ERS-K能量收受系统,雷同于现今新能源车能量收受方案,将踏板竖立的制动压力收受,而真正的轮上制动力由电机反拖实现。

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图为Conti MK C1 one-box制动系统,量产于阿尔法罗密欧

Part1:

刹车踏板

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与民用车更大的杠杆助力(根基车型设计为1:10至1:15,即脚上10N制动力,转换为鞭策真空助力器为100N)比拟,F1赛车能的助力微乎其微,车手需要在脚上施加1600N约160kg的踏板力,才能够将车辆发生6G的减速度。

同比民用车律例最低要求:500N约50kg的踏板力,最低发生0.6G减速度。可见F1车手左脚的凶猛水平。

Part2:

主缸

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与民用车分歧的是,使用了两个油壶和两个主缸区分了前后轴,而民用车使用一个油壶,两个叠加主缸来涵盖了X型回路(实际民用车油壶在内部设计挡板,防止一路制动管路泄露后,造成所有制动液的泄露)。

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其区别就是F1赛车前轴使用传统液压制动,后轮使用了能量收受制动;而民用车考虑到整车构造结构和单轴失效的平安性,制动系统结构已很少见到传统”II”型结构,现今主流民用轿车均采用了”X”轴结构,在单轴失效时供应更高的制动不乱性。

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而内部构造与民用车型一致,雷同打针的针筒,将 制动液壶内的制动液,挤压进入了制动管路中。

Part3

轮缸(卡钳)

构造上的最大分歧在于:主流民用车使用了浮动式卡钳,F1赛车/高机能车采用了多活塞定钳。

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对置活塞定卡钳与浮动活塞卡钳比拟,优势:

▲▲▲

1. 与锻造铁材质浮动钳比拟,多活塞定卡钳采用铝合金或钛合金材料锻造,质量更小,减小簧下质量。

2. 与依靠反感化力感化另一侧制动片的浮动钳比拟,多活塞定卡钳双方均施加制动力,制动响应速度更快。

3. 浮动卡钳钳体支架感化于上方,而多活塞定卡钳支架在两侧,整体强度更高。

4. 多活塞定卡钳设定多活塞(F1为单侧3个一共6个)设定,感化于摩擦片背板受力更平均,制动效率更高。

5. 多活塞定卡钳设定多活塞(F1为单侧3个一共6个)设定,可将制动单方面积做大,增大摩擦片与制动盘制动面积。

而对置活塞定卡钳也不是万金油,劣势:

▲▲▲

1. 成本,对于民用车而言制造成本大大增加。

2. 散热效率不及浮动式卡钳,增大摩擦片与制动盘制动面积同时带来了更小的撞风面积。

所以F1赛车(其实高机能房车或其他赛车也可见)设计了专用的制动系统通风导管,增加了制动系统在高负荷下的散热效率。

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同时传统车的NAO摩擦片及铸铁制动盘,在高负荷工况下无法知足制动要求,F1赛车制动系统升级为碳碳成品,在上千摄氏度的情形下仍可包管充沛的摩擦力。

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碳陶瓷材料摩擦片

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陶瓷碳纤维制动盘

Part4

后轮能量收受系统

之前提到过,F1赛车的后轴能量收受制动系统,与新能源能量收受系统雷同。

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蓝色:制动踏板 踏板力模拟区

顾名思义,踩下的制动踏板,管路内的制动液会鞭策一个活塞发生阻力,用于模拟正常制动的脚感。

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红色:制动液接收区

蓄能腔(雷同水库)接收了车手竖立的制动压力,将原本高压的制动液“暂存”进了这个蓄能腔,削减甚至阻隔了进入后轮制动器的制动液。

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绿色:电机能量收受掌握区

此为能量收受的ECU,经由传感器获得车手在踏板竖立的制动压力和,较量车手的方针减速度,协调电机进行响应的后轮电机反拖能量收受。

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紫色:能量收受失效备份区

在赛车能量收受系统失效后,经由标注的电磁阀,封闭进入踏板力模拟器和制动液蓄能腔的管路,使制动液直接进入后轮卡钳,保障了制动减速度和车手平安。

「超硬核」F1赛车的制动竟然和民用车差距巨大?

写在最后:

赛车与民用车的最大区别在于,赛车更极致也更简洁,不需要考虑民用车的成本,经久。而为了速度,工程师已经不光从动员机变速箱动力总成自己出发,在能量收受/轮胎/空气动力学等多个部门锱铢必较。而尖端的赛车手艺最终也会慢慢下探至民用车级别,固然F1赛车的能量收受方案,已经很难判断是起原于民用车照样下探于民用车。

「超硬核」F1赛车的制动竟然和民用车差距巨大?

不管是赛车,照样民用车,这是一个内燃机最后疯狂的时代,也是新能源开天辟地的时代,进展在这个最好也最坏的时代,汽车的经典可以传承,新手艺的提拔可以升华。

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