瑪莎拉蒂Q(mào)uattroporte制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與維修

王鐘原

瑪莎拉蒂Q(mào)uattroporte制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理與維修

王鐘原

一、前言

作為標準配置，搭載V8發(fā)動機的Quattroporte裝備有與專業(yè)供應(yīng)商Brembo聯(lián)合開發(fā)而成的高性能制動系統(tǒng)，以配合雙渦輪V8發(fā)動機的高性能水平，如圖1所示。制動系統(tǒng)采用成對鑄造工藝，使用大型一體式制動鉗及位于前部的6個活塞和位于后部的4個活塞。該系統(tǒng)不僅具備高能制動功率， 還具有更佳的熱交換性，進而可實現(xiàn)運動目的下的高效冷卻性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)的聲學舒適性得到了特別關(guān)注。采用新一代ABS 和電子車輛穩(wěn)定系統(tǒng)（博世ESP9），此系統(tǒng)具有前一代博世ESP8 系統(tǒng)所經(jīng)過驗證和測試的特性，以及對輔助功能的部分全新改進。電子駐車制動器（EPB）是所有Quattroporte標準配置的組成部分。除功能性之外，制動鉗還具有瑪莎拉蒂Q(mào)uattroporte的經(jīng)典風格元素。制動鉗可選用以下配色：

◆經(jīng)典黑（標配）

◆運動紅（選配）

◆優(yōu)雅深藍（選配）

◆動感銀灰（選配）

◆獨特鏡面效應(yīng)拋光鋁（選配）

二、車輪制動器

前制動器結(jié)構(gòu)如圖2所示，規(guī)格如表1所示。后制動器結(jié)構(gòu)如圖3所示，規(guī)格如表2所示。

圖1 制動系統(tǒng)

圖2 前制動器

圖3 后制動器

制動系統(tǒng)由通風式交叉鉆孔環(huán)形制動盤和固定式Brembo前后制動鉗組成，制動系統(tǒng)參數(shù)如表3所示。前制動鉗共有6個活塞，即包括三對不等直徑的活塞，直徑380mm的前制動盤采用成對鑄造工藝：即鑄鐵摩擦環(huán)與制動盤的鋁制中央轂共同模壓而成。由于采用鋁材料，這種工藝可顯著地減小非懸掛質(zhì)量并改善熱耗散情況，同時還可維持鑄鐵在制動器的整個溫度范圍內(nèi)的出色摩擦特性。后制動鉗使用4個活塞，也具有兩對不等直徑的活塞，直徑350mm 的后制動盤由整體鑄鐵制成。后制動盤的中間部分用作駐車制動器摩擦片的制動鼓。前后制動盤在行駛輪和輪轂之間為夾層結(jié)構(gòu)，裝配時使用一個附加小螺釘固定制動盤。制動襯塊具有較大的有效表面面積，分別為110cm2（前）和65cm2（后）。它們使用為全新Quattroporte專門開發(fā)的特定復(fù)合材料制成，具有良好的退化和襯塊磨損特性，設(shè)計用于在高速行駛時提高制動性能。襯塊帶有集成式磨損傳感器，如果襯塊磨損情況到達臨界點，傳感器將觸發(fā)組合儀表上的警告燈。制動主缸為串聯(lián)式并具有X型分離式制動回路。一個半透明的制動液儲液罐安裝在主缸的頂部，帶有MIN和MAX液位指示。如果液位位于較低的危險水平，液位開關(guān)將此情況通過警告燈通知駕駛員。作用在主缸上的力通過真空制動助力器進行伺服輔助，如圖4所示。一個壓力傳感器安裝在真空助力器上，以便將來應(yīng)用Stop&Stop（停止和停止）技術(shù)。

表1 前制動器規(guī)格

表2 后制動器規(guī)格

表3 制動系統(tǒng)參數(shù)

圖4 真空制動助力器

三、電子車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)概述

博世開發(fā)的新一代電子穩(wěn)定控制（ESC）系統(tǒng)，稱為“增強型ESP 9”，應(yīng)用在全Quattroporte上。ESP9與前一代ESP8 類似，但其提供大量系統(tǒng)改善以及附加功能。ESP9 裝置更加緊湊，使其具有更小的排量（1.340L，與ESP8 的1.620L 比較）和更輕的質(zhì)量（1.6kg，與ESP8 的2.3kg 比較）。ESC 采用優(yōu)化微處理器設(shè)計和基于印刷電路技術(shù)的控制單元。它集成有前一代系統(tǒng)（ESP8）的所有功能。新的稀土永磁直流電機工藝，使其功率-重量比得到顯著改善。集成的動態(tài)慣性傳感器和監(jiān)測主缸壓力的專用傳感器可實現(xiàn)精確控制，即便在制動壓力最低的情況下。ESC 裝置連接至CAN-C總線，與其他系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換并進行診斷。全新Quattroporte使用博世新一代“增強型ESP9 ”，其橫擺率和加速度傳感器集成在HU-ECU 內(nèi)，如圖5所示。

圖5 HU-ECU控制單元及位置

1.帶有附加ECU的液壓單元

控制單元根據(jù)定義的數(shù)學程序（控制算法）處理從傳感器接收到的信息。計算結(jié)果形成發(fā)送到液壓調(diào)節(jié)器的控制信號的基礎(chǔ)。液壓調(diào)節(jié)器根據(jù)功能要求增加或降低車輛制動器的壓力。本ESP9控制單元的一個新特點是集成在控制單元內(nèi)測量橫擺率和橫向及縱向加速度的傳感器。ESC單元與高速CAN-C網(wǎng)絡(luò)連接，用于與其他車輛系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換以及用于診斷。

2.橫擺率和加速度傳感器

橫擺率傳感器和加速度傳感器的信號用來計算車輛的實際運動。如果駕駛員選擇的目標方向與車輛的實際運動相差較大，ESC功能試圖通過選擇性的進行制動來更正車輛運動。

3.輪速傳感器

車輪轉(zhuǎn)速是控制系統(tǒng)一個重要的輸入變量。輪速傳感器檢測車輪轉(zhuǎn)速并將電氣信號傳送到控制單元。處理器根據(jù)轉(zhuǎn)速信號計算車輪與路面之間的滑度。傳感器為有源傳感器（帶有一體式微處理器），通過兩根線、電源和信號與ESC單元相連。每個傳感器采用一個集成到車輪軸承的磁圈作為轉(zhuǎn)速脈沖輪。

4.轉(zhuǎn)向角度傳感器

轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動速度作為確定駕駛員所選預(yù)期方向的重要輸入。在全新Quattroporte上，該傳感器集成在SCCM（轉(zhuǎn)向柱控制模塊）內(nèi)并通過CAN-C 網(wǎng)絡(luò)與ESC單元進行通信。

5.制動踏板開關(guān)

制動踏板開關(guān)與ESC單元和BCM連接。所有3個制動燈都由BCM激活。

（二）車速和（VSO）

在車輛的電氣系統(tǒng)中，ESC 模塊為車速信息的主機。ESC 裝置根據(jù)來自各個輪速傳感器的輸入信號和作為車輛配置數(shù)據(jù)組成部分的輪胎周長計算車速。使用兩個后輪的平均速度進行車速計算，而前輪的輪速傳感器則作為備用。車速信息由ESC 模塊置于CAN-C 線路上，而BCM 用作CAN-I 模塊的網(wǎng)關(guān)。除了將車速信息置于CAN 總線上， ESC 裝置還生成一個模擬信號，稱為車速里程表（VSO）。VSO是一個5V 方波信號，其可變頻率隨著行駛速度而增大。它用于某些無法訪問CAN 的模塊，例如速度自適應(yīng)動力轉(zhuǎn)向模塊（CSG）和天窗模塊。

（三）系統(tǒng)功能

新的ESP9 系統(tǒng)提供與前一系統(tǒng)（ESP8）相同的經(jīng)過試驗和證明的可靠功能，此外還具有某些增強功能。

1.防抱死制動系統(tǒng)（ABS）

ABS的主要作用是在緊急制動期間最大限度地限制輪胎與路面的附著力，不僅使車輛在最短距離停車，還會在整個操縱期間提高車輛的方向穩(wěn)定性。在制動期間，通過監(jiān)測輪速傳感器信號來檢測一個或多個車輪的抱死傾向，必要時系統(tǒng)會降低個別分路的制動壓力來防止車輪抱死，直至特定車輪與路面接觸區(qū)域之間的抓地力最大化。與完全喪失抓地力（打滑）的輪胎相比，滾動的輪胎可以實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。

2.電子制動力分配（EBD）

EBD通過綜合自學習過程不斷地自動調(diào)整前后橋之間的制動偏差。確保在不同的路面情況和不同車載情況下都能保持最佳的制動平衡。校準好的EBD可以使制動性能最大化，并減少ABS干預(yù)的需求。

3.牽引力控制系統(tǒng)（TCS）

車輛加速期間，在給定抓地力條件下輸出過大驅(qū)動扭矩時，TCS通過防止被動輪空轉(zhuǎn)來保持車輛穩(wěn)定。這是通過分別制動空轉(zhuǎn)車輪并減低發(fā)動機扭矩來實現(xiàn)的。車輛加速期間，通過監(jiān)測輪速傳感器信號來檢測一個或多個被動輪是否空轉(zhuǎn)。ESP單元通過CAN將發(fā)動機扭矩降低請求發(fā)送給ECM，此請求優(yōu)先于駕駛員的油門請求。

注釋：駕駛員可通過按下“TCS關(guān)閉”按鈕來關(guān)閉TCS。

4.發(fā)動機制動-扭矩控制（MSR）

M S R 來 自 德 國 M o t o r Schleppmomenten Regelung 或發(fā)動機制動-扭矩控制。該功能可以在抓地力低的情況下，在降擋時通過負發(fā)動機扭矩保證車輛的穩(wěn)定性。降擋待定過程中，當后輪抱死時，MSR將命令發(fā)動機ECU（ECM）打開節(jié)氣門并降低發(fā)動機制動扭矩。

5.電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）

本系統(tǒng)增強了車輛各種駕駛條件下的方向控制和穩(wěn)定性。ESC功能在車輛行駛過程檢測到與預(yù)期值的偏差時激活。ESC功能檢測車輛的旋轉(zhuǎn)運動并對行駛偏差進行補償。這個功能可以通過自動結(jié)合合適車輪的制動器矯正車輛的過度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向。發(fā)動機動力也會降低，幫助抵消不穩(wěn)定情況并保持正確的方向。ESC模塊對轉(zhuǎn)向角傳感器和集成式橫擺率和加速傳感器的信號進行對比。除了行駛車速和節(jié)氣門位置等其他車輛動態(tài)參數(shù)，ESC模塊還對車輛的動態(tài)穩(wěn)定性狀態(tài)持續(xù)進行評估。當要求的行駛軌跡與實際軌跡之間存在偏差時， ESC系統(tǒng)對合適車輪制動， 抵消過度轉(zhuǎn)向和不足轉(zhuǎn)向狀況。

◆轉(zhuǎn)向過度：車輛轉(zhuǎn)彎量大于轉(zhuǎn)向盤輸入，對前輪外側(cè)制動

◆轉(zhuǎn)向不足：車輛轉(zhuǎn)彎量小于轉(zhuǎn)向盤輸入，對后輪內(nèi)側(cè)制動

6.坡道起步輔助系統(tǒng)（HSA）

HSA 系統(tǒng)的功能是在車輛坡道起步過程為駕駛員提供輔助。HSA在制動踏板松開后的短時間（2s）內(nèi)保持制動壓力水平。如果在這個短時間內(nèi)駕駛員沒有踩下加速踏板， 該系統(tǒng)將釋放制動壓力，車輛也會在重力作用下開始溜坡。在施加制動壓力的時間段內(nèi)，系統(tǒng)將按照車輛開始沿選定方向移動時施加的節(jié)氣門開度/扭矩，以一定的比例釋放制動壓力。注：這一功能也稱作坡道保持功能。

若要啟用HSA系統(tǒng)，必須滿足以下條件：

◆車輛必須處于靜止狀態(tài)

◆坡度必須大于或等于6%

◆擋位的選擇與車輛上坡方向一致（即：車輛面朝上坡，應(yīng)掛入前進擋；車輛背朝上坡， 應(yīng)掛入倒擋)

當符合啟用條件時，HSA將在倒擋（R）或所有前進擋內(nèi)工作。如果車輛處于空擋（N）或駐車擋（P），系統(tǒng)不工作。

7.制動輔助系統(tǒng)（BAS）

該系統(tǒng)通過優(yōu)化緊急制動時的車輛制動性能完善ABS系統(tǒng)。系統(tǒng)通過感應(yīng)制動踏板施加的速度和力度來檢測緊急制動情況，然后在制動器上施加最佳的壓力以縮短制動距離。在緊急制動情況下，制動壓力會升高到ABS系統(tǒng)制動壓力，而不管駕駛員是否增大制動功率。一旦釋放制動踏板，BAS將不起作用。注：對于M139型Quattroporte而言，這個功能曾被稱作液壓制動輔助功能（HBA）。

8.預(yù)警式制動系統(tǒng)（RAB）

預(yù)警式制動系統(tǒng)可在緊急制動情況時縮短達到完全制動所需的時間。它通過監(jiān)測駕駛員松開加速踏板的快慢來預(yù)測緊急制動情況可能發(fā)生的時間。當加速踏板松開非?？?，RAB將少量的制動壓力施加到液壓回路，從而閉合制動襯塊與制動盤之間的間隙。從而可縮短制動系統(tǒng)的壓力建立時間并同時施加壓力到所有車輪上的制動器。駕駛員不會注意到這少許制動壓力。如果駕駛員隨后踩下制動踏板，制動系統(tǒng)則利用該制動壓力實施快速制動響應(yīng)。

9.液壓衰減補償（HFC）

若駕駛員施加最大制動力但仍然無法達到最大減速度時，HFC將提供附加的制動力支持。例如在制動盤處于高溫狀態(tài)時（熱衰減）。這是由于制動盤高溫（衰減）所導(dǎo)致的。

10.制動式動態(tài)車輪扭矩控制（DWT-B）

DWT-B或稱作“扭矩引導(dǎo)”功能通過調(diào)節(jié)各隨行車輪上施加的驅(qū)動扭矩減少轉(zhuǎn)向不足狀況，并提高駕駛靈活性。車輪扭矩的獨立變化會在轉(zhuǎn)向時影響車輛的性能。更為精確的是，在車輛曲線行駛時，如果出現(xiàn)未定的轉(zhuǎn)向不足狀況，后輪內(nèi)側(cè)將制動，而后輪外側(cè)的驅(qū)動力矩將增大。這將增大橫擺率和保證車輛的正常行駛狀態(tài)。結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

對用戶來說，DWT-B具有下面幾個優(yōu)點：

◆在出彎加速時增大牽引力

◆通過更好地利用所有隨行輪的附著能力，增大了轉(zhuǎn)向速度限制系數(shù)

◆通過有效減小慣性力矩，對轉(zhuǎn)向輸入的響應(yīng)情況更佳

通過表4所示可以更好地理解ESC和DWT-B之間的區(qū)別：

四、ESC工作模式

圖6 動態(tài)車輪扭矩控制

橫擺力矩

制動

表4 ESC和DWT-B區(qū)別

表5 ESC工作模式

ESC 系統(tǒng)具有3 種工作模式，取決于駕駛員選擇的駕駛模式，如表5所示。

1.ESC-正常

此模式在點火開關(guān)旋至開啟（ON）位置后默認為啟用。在此模式下，ESC 系統(tǒng)的全部功能均可用。根據(jù)美國FMVSS126-Sine-With-Dwell（正弦停滯方法）要求調(diào)整ESC。

2.ESC-運動

ESC-運動模式的特點是它具有更加柔和的ESC 干預(yù)、更高的啟用閾值和更高的牽引力控制系統(tǒng)目標滑移率。根據(jù)瑪莎拉蒂車輛動力學工程師的要求調(diào)整ESC。如果行駛期間車輛處于無法滿足FMVSS126-Sine-With-Dwell（正弦停滯方法）要求的狀態(tài)下，則ESC-關(guān)閉指示燈將啟用。

3.ESC-關(guān)閉

可通過按下靠近選擋桿的ESC-關(guān)閉按鈕進入ESC-關(guān)閉模式。ESC-關(guān)閉指示燈將啟用。ESC-關(guān)閉模式用于獲得更加動感的駕乘體驗，但也適用于行駛在深雪、沙土或碎石路面上時。

ESC-關(guān)閉模式期間，系統(tǒng)設(shè)置如下：

◆ESC-關(guān)閉停用。例外：踩下制動踏板時允許進行臨時ESC 干預(yù)，為駕駛員提供協(xié)助。但是，這種干預(yù)不會通過儀表上的指示燈進行指示

◆TCS 發(fā)動機扭矩干預(yù)停用

◆TCS 制動干預(yù)在ESC-運動模式臨界點時啟用

◆ESC-關(guān)閉模式不受發(fā)動機轉(zhuǎn)速或車輛速度的限制

◆FMVSS126-Sine-With-Dwell（正弦停滯方法）要求無法滿足

注：ABS、EBD、MSR、HAS、BAS、RAB 和HFC 功能不受所選駕駛模式的影響，即對于ESC 所有三種工作模式，它們均可通過相同方式進行調(diào)整。

五、電子駐車制動器

（一）系統(tǒng)概述

作為標準裝備，所有車輛均裝備一個電子駐車制動器（EPB），如圖7所示。EPB 為電子機械裝置，可防止車輛在靜止狀態(tài)下移動。它取代傳統(tǒng)的機械駐車制動器（手動制動器）的功能并進一步延伸。駐車制動器包括集成在后輪制動盤內(nèi)的鼓式制動器(“盤中鼓式”結(jié)構(gòu)）并通過拉線進行操縱。它們與EPB裝置相連，設(shè)計為帶集成式ECU的電控拉線操作。EPB 裝置安裝在后副車架的頂部，后備箱地板下下方。駐車制動器啟用開關(guān)安裝在中控臺上。此EPB裝置與M139 和M145 車型上使用的裝置類型不同，但其操作類似。與前一代車型EPB 系統(tǒng)的另外一個區(qū)別是兩個鼓式制動器的拉線直接來自于EPB 裝置，所以無須使用拉線分線器。

與傳統(tǒng)的手動駐車制動器相比，電子駐車制動器可為用戶提供多個優(yōu)點：

◆它提供增強的功能（自動施加、汽車起步、動態(tài)制動）

◆它可根據(jù)實際路況（道路坡度）始終施加適當數(shù)量的制動力

◆它監(jiān)測駐車制動器的效率，即便是在點火鑰匙置于關(guān)閉位置后

圖7 電子駐車制動器

圖8 EPB單元及按鍵

◆它將手動駐車制動操縱桿從中央通道區(qū)域內(nèi)拆下，因此可提供更大空間并允許更加自由的內(nèi)飾設(shè)計

◆它提供更加高效和安全的緊急制動功能

EPB控制邏輯：

EPB單元與CAN-C線連接，用于與其他車輛模塊通信并用于診斷，如圖8所示。其工作特別與ESC單元密切相關(guān)。ESC單元的作用是評估是否滿足駐車制動器接合或斷開的正確條件，并通過EPB單元來實現(xiàn)手剎功能。如果EPB系統(tǒng)存在任何可疑故障，其還可以用于檢查ESC系統(tǒng)是否正確運行并檢查是否存在故障碼。

（二）EPB運行邏輯

1.輔助駐車制動

當通過拉動中控臺上的EPB激活開關(guān)車輛靜止時，可接合和斷開駐車制動器。為確保EPB系統(tǒng)激活，拉住換擋桿中控臺上的開關(guān)約2s。可通過踩住制動踏板并拉動開關(guān)來關(guān)閉系統(tǒng)。當駐車制動器應(yīng)用時，組合儀表上的警告燈點亮，相關(guān)信息顯示5s。在接合和斷開程序期間，警告燈閃爍，直到達到所請求的狀態(tài)。

2.自動制動

車輛靜止且點火開關(guān)關(guān)閉（默認條件）時自動進行駐車制動；該功能可通過組合儀表上的車輛設(shè)置菜單取消。選擇的設(shè)置（自動制動開啟/自動制動關(guān)閉）在點火開關(guān)隨后關(guān)閉時存儲，如圖9所示。

3.起步

當起步（加速踏板位置傳感器檢測＞3%）時駐車制動器解除，此功能始終激活。

4.預(yù)釋放

在發(fā)動機運行，駕駛員側(cè)車門關(guān)閉，及同時踩下制動踏板并操作換擋桿時，駐車制動器自動斷開。

5.動態(tài)制動

圖9 車輛設(shè)置

圖10 EPB手動釋放

憑借這一功能， 可以使用駐車制動開關(guān)進行緊急制動。如果開關(guān)按下，車速尚未到零，車輛將制動，直到開關(guān)松開，或車輛停下。這個功能由ESC管理。ESC 單元可使用4個制動卡鉗，并通過預(yù)先設(shè)置的減速度（0.5g）使車輛減速。在動態(tài)制動過程，所有安全功能（ABS、EBD、ESC）將保持激活狀態(tài)，停車燈也將繼續(xù)工作。開關(guān)松開后，車輛立即停止制動。如果按下開關(guān)并持續(xù)到停車，EPB將在車速達到零后接合駐車制動器， 隨后，ESC單元將釋放制動卡鉗。這個功能可以讓駕駛員以安全、可控的方式降低車速和停車。分離車輛蓄電池后，需要使用EPB開關(guān)執(zhí)行一個EPB手動接合/分離循環(huán)。這樣可以讓EPB單元學習全部行程，對于自動運行是必要的。

（三）EPB 維修操作

1.EPB 手動釋放

在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或蓄電池沒電時，電動駐車制動器可以通過手動操作釋放。為了實現(xiàn)這一點，可使用車輛應(yīng)急工具箱中的專用工具。拆下行李艙地板保護罩即可對EPB單元進行操作。將專用工具的六方頭插入EPB單元左側(cè)的釋放機構(gòu)中并順時針方向轉(zhuǎn)動，直至完全釋放，如圖10所示。這樣即完成駐車制動器的釋放。注：進行這個操作前確認點火開關(guān)已關(guān)閉。手動釋放EPB后，必須使用瑪莎拉蒂診斷儀對系統(tǒng)進行校準，并檢查是否出現(xiàn)故障碼。

2.EPB執(zhí)行器校準

當拆卸或更換駐車制動系統(tǒng)的制動盤、拉線或EPB單元等部件后，或者執(zhí)行EPB手動釋放程序后，需要使用瑪莎拉蒂診斷儀執(zhí)行EPB執(zhí)行器校準。校準程序需要設(shè)置執(zhí)行器行程零位并將拉線行程校準到拉線張緊。EPB正確校準需要達到正確的拉線張緊量。如果系統(tǒng)未校準，EPB單元會存儲故障碼。務(wù)必在系統(tǒng)校準后或任何EPB維修操作后檢查EPB單元是否存在故障碼。