瑪莎拉蒂Quattroporte制動系統結構原理與維修

王鐘原

瑪莎拉蒂Quattroporte制動系統結構原理與維修

王鐘原

一、前言

作為標準配置，搭載V8發動機的Quattroporte裝備有與專業供應商Brembo聯合開發而成的高性能制動系統，以配合雙渦輪V8發動機的高性能水平，如圖1所示。制動系統采用成對鑄造工藝，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，進而可實現運動目的下的高效冷卻性和穩定性。系統的聲學舒適性得到了特別關注。采用新一代ABS 和電子車輛穩定系統（博世ESP9），此系統具有前一代博世ESP8 系統所經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Quattroporte的經典風格元素。制動鉗可選用以下配色：

◆經典黑（標配）

◆運動紅（選配）

◆優雅深藍（選配）

◆動感銀灰（選配）

◆獨特鏡面效應拋光鋁（選配）

二、車輪制動器

前制動器結構如圖2所示，規格如表1所示。后制動器結構如圖3所示，規格如表2所示。

圖1 制動系統

圖2 前制動器

圖3 后制動器

制動系統由通風式交叉鉆孔環形制動盤和固定式Brembo前后制動鉗組成，制動系統參數如表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構，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專門開發的特定復合材料制成，具有良好的退化和襯塊磨損特性，設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，傳感器將觸發組合儀表上的警告燈。制動主缸為串聯式并具有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，以便將來應用Stop&Stop（停止和停止）技術。

表1 前制動器規格

表2 后制動器規格

表3 制動系統參數

圖4 真空制動助力器

三、電子車輛穩定控制系統

（一）系統概述

博世開發的新一代電子穩定控制（ESC）系統，稱為“增強型ESP 9”，應用在全Quattroporte上。ESP9與前一代ESP8 類似，但其提供大量系統改善以及附加功能。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）和更輕的質量（1.6kg，與ESP8 的2.3kg 比較）。ESC 采用優化微處理器設計和基于印刷電路技術的控制單元。它集成有前一代系統（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。集成的動態慣性傳感器和監測主缸壓力的專用傳感器可實現精確控制，即便在制動壓力最低的情況下。ESC 裝置連接至CAN-C總線，與其他系統進行數據交換并進行診斷。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，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

控制單元根據定義的數學程序（控制算法）處理從傳感器接收到的信息。計算結果形成發送到液壓調節器的控制信號的基礎。液壓調節器根據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網絡連接，用于與其他車輛系統進行數據交換以及用于診斷。

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

車輪轉速是控制系統一個重要的輸入變量。輪速傳感器檢測車輪轉速并將電氣信號傳送到控制單元。處理器根據轉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速脈沖輪。

4.轉向角度傳感器

轉向角度和轉向盤轉動速度作為確定駕駛員所選預期方向的重要輸入。在全新Quattroporte上，該傳感器集成在SCCM（轉向柱控制模塊）內并通過CAN-C 網絡與ESC單元進行通信。

5.制動踏板開關

制動踏板開關與ESC單元和BCM連接。所有3個制動燈都由BCM激活。

（二）車速和（VSO）

在車輛的電氣系統中，ESC 模塊為車速信息的主機。ESC 裝置根據來自各個輪速傳感器的輸入信號和作為車輛配置數據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 模塊的網關。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，例如速度自適應動力轉向模塊（CSG）和天窗模塊。

（三）系統功能

新的ESP9 系統提供與前一系統（ESP8）相同的經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（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定性。在制動期間，通過監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車輛轉向。

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干預的需求。

3.牽引力控制系統（TCS）

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

注釋：駕駛員可通過按下“TCS關閉”按鈕來關閉TCS。

4.發動機制動-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，在降擋時通過負發動機扭矩保證車輛的穩定性。降擋待定過程中，當后輪抱死時，MSR將命令發動機ECU（ECM）打開節氣門并降低發動機制動扭矩。

5.電子穩定控制系統（ESC）

本系統增強了車輛各種駕駛條件下的方向控制和穩定性。ESC功能在車輛行駛過程檢測到與預期值的偏差時激活。ESC功能檢測車輛的旋轉運動并對行駛偏差進行補償。這個功能可以通過自動結合合適車輪的制動器矯正車輛的過度轉向和不足轉向。發動機動力也會降低，幫助抵消不穩定情況并保持正確的方向。ESC模塊對轉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。除了行駛車速和節氣門位置等其他車輛動態參數，ESC模塊還對車輛的動態穩定性狀態持續進行評估。當要求的行駛軌跡與實際軌跡之間存在偏差時， ESC系統對合適車輪制動， 抵消過度轉向和不足轉向狀況。

◆轉向過度：車輛轉彎量大于轉向盤輸入，對前輪外側制動

◆轉向不足：車輛轉彎量小于轉向盤輸入，對后輪內側制動

6.坡道起步輔助系統（HSA）

HSA 系統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）內保持制動壓力水平。如果在這個短時間內駕駛員沒有踩下加速踏板， 該系統將釋放制動壓力，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，系統將按照車輛開始沿選定方向移動時施加的節氣門開度/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，必須滿足以下條件：

◆車輛必須處于靜止狀態

◆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，應掛入前進擋；車輛背朝上坡， 應掛入倒擋)

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

7.制動輔助系統（BAS）

該系統通過優化緊急制動時的車輛制動性能完善ABS系統。系統通過感應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.預警式制動系統（RAB）

預警式制動系統可在緊急制動情況時縮短達到完全制動所需的時間。它通過監測駕駛員松開加速踏板的快慢來預測緊急制動情況可能發生的時間。當加速踏板松開非常快，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，制動系統則利用該制動壓力實施快速制動響應。

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時（熱衰減）。這是由于制動盤高溫（衰減）所導致的。

10.制動式動態車輪扭矩控制（DWT-B）

DWT-B或稱作“扭矩引導”功能通過調節各隨行車輪上施加的驅動扭矩減少轉向不足狀況，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，如果出現未定的轉向不足狀況，后輪內側將制動，而后輪外側的驅動力矩將增大。這將增大橫擺率和保證車輛的正常行駛狀態。結構圖如圖6所示。

對用戶來說，DWT-B具有下面幾個優點：

◆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，增大了轉向速度限制系數

◆通過有效減小慣性力矩，對轉向輸入的響應情況更佳

通過表4所示可以更好地理解ESC和DWT-B之間的區別：

四、ESC工作模式

圖6 動態車輪扭矩控制

橫擺力矩

制動

表4 ESC和DWT-B區別

表5 ESC工作模式

ESC 系統具有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

此模式在點火開關旋至開啟（ON）位置后默認為啟用。在此模式下，ESC 系統的全部功能均可用。根據美國FMVSS126-Sine-With-Dwell（正弦停滯方法）要求調整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、更高的啟用閾值和更高的牽引力控制系統目標滑移率。根據瑪莎拉蒂車輛動力學工程師的要求調整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）要求的狀態下，則ESC-關閉指示燈將啟用。

3.ESC-關閉

可通過按下靠近選擋桿的ESC-關閉按鈕進入ESC-關閉模式。ESC-關閉指示燈將啟用。ESC-關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-關閉模式期間，系統設置如下：

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

◆TCS 發動機扭矩干預停用

◆TCS 制動干預在ESC-運動模式臨界點時啟用

◆ESC-關閉模式不受發動機轉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整。

五、電子駐車制動器

（一）系統概述

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下移動。它取代傳統的機械駐車制動器（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的鼓式制動器(“盤中鼓式”結構）并通過拉線進行操縱。它們與EPB裝置相連，設計為帶集成式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 系統的另外一個區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點：

◆它提供增強的功能（自動施加、汽車起步、動態制動）

◆它可根據實際路況（道路坡度）始終施加適當數量的制動力

◆它監測駐車制動器的效率，即便是在點火鑰匙置于關閉位置后

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域內拆下，因此可提供更大空間并允許更加自由的內飾設計

◆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。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單元來實現手剎功能。如果EPB系統存在任何可疑故障，其還可以用于檢查ESC系統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激活開關車輛靜止時，可接合和斷開駐車制動器。為確保EPB系統激活，拉住換擋桿中控臺上的開關約2s。可通過踩住制動踏板并拉動開關來關閉系統。當駐車制動器應用時，組合儀表上的警告燈點亮，相關信息顯示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。

2.自動制動

車輛靜止且點火開關關閉（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置菜單取消。選擇的設置（自動制動開啟/自動制動關閉）在點火開關隨后關閉時存儲，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.預釋放

在發動機運行，駕駛員側車門關閉，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.動態制動

圖9 車輛設置

圖10 EPB手動釋放

憑借這一功能， 可以使用駐車制動開關進行緊急制動。如果開關按下，車速尚未到零，車輛將制動，直到開關松開，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，并通過預先設置的減速度（0.5g）使車輛減速。在動態制動過程，所有安全功能（ABS、EBD、ESC）將保持激活狀態，停車燈也將繼續工作。開關松開后，車輛立即停止制動。如果按下開關并持續到停車，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開關執行一個EPB手動接合/分離循環。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

在系統出現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。為了實現這一點，可使用車輛應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單元左側的釋放機構中并順時針方向轉動，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已關閉。手動釋放EPB后，必須使用瑪莎拉蒂診斷儀對系統進行校準，并檢查是否出現故障碼。

2.EPB執行器校準

當拆卸或更換駐車制動系統的制動盤、拉線或EPB單元等部件后，或者執行EPB手動釋放程序后，需要使用瑪莎拉蒂診斷儀執行EPB執行器校準。校準程序需要設置執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。如果系統未校準，EPB單元會存儲故障碼。務必在系統校準后或任何EPB維修操作后檢查EPB單元是否存在故障碼。