Porsche - 全力制动

全力制动

Cayenne Turbo S 前桥的 10 活塞制动卡钳是高性能制动系统开发过程中的另一个高峰,也已成为 Porsche 悠久传统的一部分。

尽管万分谨慎,但有时候还是得果断地踩下制动踏板。这一刻,在一辆 Porsche 里发生的变化,总让每一位驾驶者叹为观止。这种接近蛮横,却又有如超现实的制动体验绝对不是意外得来的结果,而是从 1962 年第一部搭载盘式制动器的量产 Porsche,也就是从 356 B Carrera 2 开始流传至今的理念。

“一辆纯正跑车的发动机和制动性能必须完美配合,就像阴和阳之间一样天衣无缝”,Porsche 制动、液压和促动系统负责人多纳图斯·诺德克(Donatus Neudeck)如此说道。“一套制动系统必要的尺寸是结合许多参数,例如车重、车桥负载分配、加速性能和最高车速等等所计算得出的。再将冷却效率和车轮规格纳入考量之后,便得出制动盘、制动卡钳和其余车轮制动元件的最优化设计。”

开发人员的目标是为所有车系提供同级中最优越的制动性能和车辆动态性能。对于 Cayenne Turbo S 来说,这代表的是:无论是制动盘尺寸还是材质的选择、制动冷却功能、轮胎和调节系统,在每一个步骤中,只有通过不断地考量所有元件,才能达到一个和谐、平衡且让人心服口服的完整产品。因此,Porsche 确信,SUV 也能发挥有如跑车般的制动能力,因为它的研发过程与跑车并无二异。

“制动系统的最终设计是从我们的衰减制动循环演算得出的,这可说是这个产业链中最严格之处”,陶瓷制动系统开发部负责人亚历山大·普拉斯特(Alexander Prahst)解释道。最极端的部分是在意大利纳尔多(Nardò)的高速环形赛道上的测试。首先,试车员必须将车速从 90 km/h 加速到 230 km/h,然后进行制动。这样的制动过程一共重复 20 次。“在进行 15 次之后,制动盘的温度可高达摄氏 750 度。为了检查冷却效率,我们在第 15 次和第 16 次制动之间让制动盘降温至 150 度。之后在最后五次制动过程中检查摩擦系数水准是否改变,或是制动器的性能是否依旧与测验刚开始时一样良好”,普拉斯特说道。

全新 Cayenne Turbo S 拥有 419 kW(570 hp)的强劲动力,满载时重量达 2,900 千克,对于制动系统的开发工作而言,是一项全新的极端挑战。这部高性能 SUV 前桥搭载 10 活塞制动卡钳,结合全新开发的标配 420 × 40 mm 陶瓷制动盘(配备铝制制动器盖),制动片面积增大为 165 cm²。“制动盘表面涂有同样是全新研制的摩擦涂料,使制动盘能够发挥极为均匀、稳定的高制动性能”,普拉斯特继续说道。制动盘的重量也因此从 9.8 kg 减轻至约 8.5 kg。“尺寸和重量一向是两个毫不相容的矛盾目标,因此,我们的高性能车型一贯搭配 Porsche 陶瓷复合制动系统(PCCB),借此减轻 30 kg 非簧载质量,也因此进一步提升操控性能”,普拉斯特这样解释道。

Porsche 工程师还另外针对空气动力学和车桥做出特别设计,内部通风型制动盘会依据行车方向有效地将热量经由内部冷却流道引导排出。“一部 Cayenne Turbo S 从最高车速制动到停止所产生的磨擦热能足以让两桶水在 5 秒钟内沸腾”,诺德克说道。

性能、噪音和舒适性之间的协调也同样是相当矛盾的目标。“制动盘本身会自振,因此就有如扬声器一般会散发出声响。在赛车运动中,客户能够接受这样的干扰噪音,但在一般道路驾驶他们可不会这么容忍。因此我们与制造商共同开发了能够兼顾制动性能和低噪音的制动片”,诺德克表示。

除了这些细节差异之外,赛车运动和 Porsche 量产车的制动工艺研发在过去数十年以来一直是齐头并进,正如文中稍早所提及的产自 1962 年的第一套标配盘式制动系统,便是源自于一级方程式赛车 Porsche 804。其它还有例如 1977 年 911 Turbo(930 型)几乎无修改地沿用了 1973 年耐力赛赛车 917/30 的制动系统(请见本期杂志第 88 页“走进制动器的世界”)。另一项提升制动性能的技术是轴向布置的螺栓固定铝制固定卡钳,这已成为 911 车型 964(自 1988 年起) 和 993(自 1993 年起)的标准。由于 964 配备了 17 寸轮圈,因此能够采用尺寸更大的制动片。这项技术也在赛车运动的推动下更加先进。1976 年,Porsche 便已经为第 5 批 Porsche 935 采用单体式制动卡钳,以及用销钉支撑的制动片。993 的前桥制动盘直径再次加大:入门车型为 304 mm,Turbo 车型则有 322 mm。在这个时期,制动系统的最大制动力已超过 1.2 g。现今 911 入门车款的制动盘前后桥均为 330 mm。

Porsche 几款不同的制动系统是以制动卡钳的颜色来作为区分:标准版本为黑色,S 型制动卡钳则视车型不同采用银色或红色烤漆,PCCB 制动系统的卡钳则为黄色烤漆。在规格方面,由于考虑到 20 寸冬季轮圈的雪链间隙,因此 20 寸轮圈无法搭配大于 420 mm 的制动盘,即使 Cayenne Turbo S 也不例外。那么,接下来还有哪些发展趋势呢?

Porsche 在未来也将维持对于制动策略的严格要求,绝对不会做出丝毫让步”,诺德克如此保证。“轻质汽车的发展趋势对我们来说可是正中下怀,动力混合为制动技术减轻的负荷也较外界所预期的更高。在 911 GT3 R Hybrid 出赛期间,我们发现,制动片和制动盘的磨损程度最多可降低 50%”。然而,眼前还有更多的全新挑战。美国将自 2021 年起开始禁止含有铜的制动片。由于铜具有高受热性和可均匀传热的特性,让它在高性能制动片中扮演着重要角色,因此现今制动片的含铜量还高达 35%。“这意味的是,我们的开发工作必须从头开始”,诺德克说道。“不过,我们目前已经找到了非常有潜力的替代方案,而且将早在法规生效之前便开发出合格的产品。”Porsche 的下一个制动技术高峰已在孕育中。

作者 Christoph Reifenrath
摄影 Rafael Krötz

走进制动器的世界

从 356 到 Cayenne——制动技术发展的里程碑


2015

10 活塞制动卡钳最早用在 Porsche Cayenne Turbo S 的前桥作为标准配置。结合同为标准配置、直径为 420 mm 的陶瓷制动盘,具有最顶尖的抗制动衰减稳定性,同时即便在高速时也能提供绝佳的响应特性。

2001

PCCBPorsche 陶瓷复合制动系统)首度应用于 911 Turbo 和 911 GT2。陶瓷制动系统的重量较具有同样性能的传统铸铁制动盘减轻 50%。因此降低了非簧载质量——乘驾舒适度和制动性能同时得到了提升。

1996

单体式铝制制动卡钳属于第一代 Boxster 的标准配置。4 活塞单体式固定卡钳的一体式结构有助于有效排热。

1983

防抱死制动系统(ABS)首次出现于 928 S 的选装配置中。该系统可防止车轮在全力制动的状况下发生锁死的情形,车辆仍有转向能力。

1977

4 活塞铝制制动卡钳为 911 Turbo 3.3 发动机进一步提升的性能提供了足够的制动力。其制动技术源自于赛车 917/30。

1974

钻孔结构制动盘为 911 Carrera 3.0 的特殊配置。钻孔设计可确保有效排出制动片磨屑和水,尤其可提高行经潮湿路段时的响应特性。

1966

内部通风结构制动盘为 911 S 的标准配置,也是 Porsche 第一款标准配此装置的车型。磨擦面之间的冷却孔可将制动时所产生的热量排出。

1962

内围结构盘式制动系统通常应用于 356 B Carrera 2。制动钳由内部抓住制动盘,因此可以可搭配较大直径的制动盘。

插图 Bernd Schifferdecker