在本次广州车展上,广汽丰田带来了最新一代的凯美瑞车型,除了全新的外观、内饰和2.0L混动系统外,还在车机中增加了一个通过付费才能解锁的刹车防点头功能,引发了激烈的讨论。虽然后来官方解释说展车是因为车机不完善,未来的市售车型不需要付费即可使用。但是大家难免还是会好奇“防刹车防点头”到底是什么东西?
在了解“防刹车防点头”功能之前,我们首先了解一下什么是车辆的刹车点头。当驾驶员踩下刹车后,车内乘员会不自觉地向前倾倒,想必这个大家应该都是有过亲身经历的。而车内乘员会倾倒的原因,主要还是跟惯性有关。当汽车刹车时,由于身体还在快速移动,但提供摩擦力的座椅,以及安全带的束缚,又让咱们不得不维持和车辆相同的时速,此时身体就会产生继续向前的惯性,发生倾倒。
而这种物理特性也会作用到车身上。当相对固定的刹车片与转动的刹车盘摩擦降低车辆行驶速度时,车身上的所有零件也会产生向前移动的惯性,进而发生赛车术语中经常出现的轴荷转移。此时,车身的大部分重量向前移动,便会增加前轮负责载重的弹簧负载,使其带着避震筒一同压缩,让车辆展现出头低尾高的俯冲姿态。这时再加上刹车时人体前倾的效果,最终呈现出来的就是被大部分人所说的刹车点头。
但这并不是“刹车点头”的全部,并且这种现象也不太难受,只要不是制动力度过大或者制动力矩释放不平滑都不会有太大的问题。而真正令乘客感到难受的,其实是当车辆减速到彻底停止时,“抖”的那一下。而至于为何车辆停稳后会“抖”那一下,还得从车辆悬架设定开始说起。
为了确保汽车足够舒适,车辆悬架各个摆臂之间并非真正意义上的硬连接,而是由具备一定形变能力的衬套相互连接。在车辆刹车时,刹车卡钳施加制动力使车轮转速降低,而车身由于惯性的作用还会保持刹车前的速度,此时作为车身与车轮之间桥梁的悬架摆臂必然就会产生应力,这些应力除了会集中在摆臂本身以外,更多地会聚集在明显更加柔软的衬套中,使衬套发生形变。
不过当车辆停稳的那一刻,由于车轮与车身之间相对前进速度差为零,二者之间不再有应力,刚才刹车时汇聚到衬套使其形变的能量也终于可以释放出来,回到最初始的状态。而就在衬套释放能量时,无论是普通衬套还是液压衬套,其所能提供的阻尼效果都无法彻底限制住衬套的能量。因此,当车辆彻底停稳的一刹那,释放能量回到初始状态的衬套会先带动车辆“向后晃”。随之力道不足的阻尼又让衬套过于舒展,进而再次拉动车辆继续“向前晃”。此时,汽车的重量又使衬套产生了一定压缩,积攒了能量后又再次“向后晃”。如此反复几次,制动时积压在衬套上的能量才会被彻底释放干净。此时再加上停车后,悬架弹簧堆积的能量,最终才形成了非常完整的刹车点头动作。
为了避免出现上述的这两种刹车点头现象,使车辆的驾乘体验更加舒适,不少驾驶经验丰富的老司机在非紧急刹车时,都会尽量平稳地控制刹车力度,让车辆的减速度尽可能保持不变,并且避免减速度超过-0.1G。此外,在车辆快要刹停时,也会慢慢抬开刹车踏板,减少制动力度,使衬套在车辆还没有停稳的情况下便已经开始释放应力,避免停稳的时候产生晃动,我平时也是这么操作的。但众所周知,把车开好并不是一件容易的事情,对于一些新手,或者是过度依赖辅助驾驶的人群来说,他们根本没有能力在刹车时细腻地控制踩下刹车踏板的力度,因此“刹车防点头”系统应运而生。
就像熟练的驾驶员一样,要想在不增加悬架、衬套硬度的情况下,使车辆达到防刹车点头的效果,最简单的办法就是降低刹车力度。得益于ABS防抱死刹车和EBD电子制动力分配系统的普及,这个对于车企来说只不过就是“一行代码的事情”,通过侦测轮速传感器数据,在时速低于5km/h甚至更低的情况下时,自动降低刹车总泵的制动压力,就可以让车辆自身达到“防点头的效果”。
老车迷应该都知道,ABS+EBD的普及已经是十几年前的事情了,那么为什么直到现在,各大车企才把原理如此简单的功能安装到车上呢?这就不得不提车辆刹车系统的进化了。早期车辆刹车都是通过真空助力泵的方式提供刹车助力的,并在2018年左右开始逐渐升级成电子助力泵的形式。虽然这两种助力泵的形式不同,但都属于非解耦式的助力泵,踏板行程与卡钳制动力完全绑定。所以当“防点头系统”工作,降低制动力时,刹车踏板必会向上“顶脚”,产生一种ABS介入的错觉。
不过在当今这个纯电车、插混车大行其道的今天,CRBS系统诞生,它会在刹车的初段优先使用电机反拖进行制动,并不需要助力泵工作,所以如今大部分新能源车、甚至混动车型都已经不再采用非解耦式的助力泵,反而使用了线控刹车或者支持解耦的博世iBooster 2.0刹车助力系统。所以当系统减少刹车力矩时,脚踩踏板的你并不会感觉到踏板的位置发生变化,进而是“防点头系统”的工作在悄无声息中完成。此外,还有一些车型会在快停车时,提高后刹车的使用比例,在一定程度上降低刹车时轴荷转移带来的悬架、衬套压缩问题。
除了自动降低刹车压力来缓解车辆制动时的点头情况下,还有一种更高级的办法,那就是利用CDC可变阻尼减震器。当系统侦测到车辆制动且马上就要停车时,系统会提升避震器的硬度,进而降低轴荷转移带来的车头下沉趋势。与此同时,更硬的阻尼也可以有效抑制弹簧在压缩过后的回弹动作。此时再结合上述的系统减少刹车力度的操作,最终营造出非常好的“刹车防点头”效果。
“刹车防点头”的出现虽然代表了汽车科技的进步,但也从侧面证明目前驾驶员的技术甚至不如十几年前,更有一些人为了流量对立,说出了类似“车是拿来坐的而不是开的”、“肉脚开50km就不行了”、“车辆的驾驶性毫无意义”这样的暴论。但对于老一辈的驾驶员来说,如何把车辆开得更加平顺,从第一天正式开车起就已经在自己琢磨了,并且早已形成了肌肉记忆。甚至可以说,只要汽车上还有方向盘和油门刹车,那么驾驶技术的好坏就有意义,那些叫嚷着驾驶无用论的人,无非是喘着明白装糊涂罢了......
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