滾動(dòng)阻力系數(shù)的計(jì)算方法及其在整車(chē)道路行駛阻力計(jì)算中的應(yīng)用

鄭炳杰　田川超　李輝

摘 要：滾動(dòng)阻力系數(shù)的計(jì)算方法主要有試驗(yàn)室臺(tái)架測(cè)量法及實(shí)際路試測(cè)量方法，本文分別介紹了兩種方法的計(jì)算原理。滾動(dòng)阻力系數(shù)是整車(chē)道路行駛阻力曲線的主要參數(shù)，多段滑行測(cè)量法可以有效解決滾動(dòng)阻力系數(shù)隨行駛速度變化給道路行駛阻力計(jì)算帶來(lái)的控制變量問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：滾動(dòng)阻力系數(shù) 整車(chē)道路行駛阻力 多段滑行測(cè)量法

中圖分類(lèi)號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（c）-0068-02

隨著2016年我國(guó)第四階段《乘用車(chē)燃料消耗量限值》的頒布實(shí)施，計(jì)劃2020年乘用車(chē)平均燃料消耗量達(dá)到5 L/100km左右[1]，對(duì)汽車(chē)行業(yè)的節(jié)能減排再次提出新的挑戰(zhàn)。對(duì)轎車(chē)而言，研究表明3.4%～6.6%的燃油消耗用于克服輪胎的滾動(dòng)阻力[2]，因此滾動(dòng)阻力計(jì)算的準(zhǔn)確度與乘用車(chē)燃料消耗量測(cè)試密切相關(guān)。

本文著重介紹滾動(dòng)阻力系數(shù)的計(jì)算方法，并提出其在整車(chē)道路行駛阻力計(jì)算中的應(yīng)用方法。

1 滾動(dòng)阻力系數(shù)計(jì)算方法

整車(chē)環(huán)境下，測(cè)試計(jì)算車(chē)輛的滾動(dòng)阻力系數(shù)的方法主要都是從車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā)，通過(guò)測(cè)量?jī)x器、設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)計(jì)算出車(chē)輛的滾動(dòng)阻力系數(shù)，從而避開(kāi)輪胎材料、結(jié)構(gòu)、變形等復(fù)雜參數(shù)。以下分別介紹試驗(yàn)室環(huán)境及實(shí)際道路環(huán)境下滾動(dòng)阻力系數(shù)的典型計(jì)算方法。

1.1 轉(zhuǎn)鼓測(cè)功率法

試驗(yàn)室中，用穩(wěn)態(tài)條件和自由滾動(dòng)方式在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上可測(cè)量并計(jì)算出車(chē)輛輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)。

2.2 整車(chē)道路行駛阻力中的滾動(dòng)阻力

上一節(jié)計(jì)算整車(chē)行駛阻力的時(shí)候，最終需要與滾動(dòng)阻力相關(guān)的校正系數(shù)進(jìn)行修正。GB/T 12545提供了相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式，同時(shí)也規(guī)定該數(shù)值可由制造廠提供。隨著試驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘?，目前?jīng)驗(yàn)公式的應(yīng)用逐步減少，多數(shù)車(chē)企使用自己的測(cè)試數(shù)據(jù)[6]，其中運(yùn)用最多的方法為上文提到的滑行測(cè)量法，因?yàn)樵摲椒ú粌H計(jì)算簡(jiǎn)單，同時(shí)測(cè)量的原始數(shù)據(jù)亦來(lái)源于道路行駛阻力測(cè)試，節(jié)省資源，同時(shí)提高效率。

然而，整車(chē)環(huán)境中輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)并非一個(gè)常數(shù)，而是隨著車(chē)輛速度變化而逐漸非線性增加的變量[7]?；袦y(cè)量法的一個(gè)假設(shè)前提就是兩個(gè)速度段的滾動(dòng)阻力相同。道路行駛阻力測(cè)試的結(jié)果要求輸出一個(gè)與車(chē)速相關(guān)的阻力函數(shù)。該方法若直接應(yīng)用于道路行駛阻力測(cè)試，僅計(jì)算出一個(gè)滾動(dòng)阻力系數(shù)運(yùn)用于整個(gè)函數(shù)曲線，顯然不盡合理。

根據(jù)中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心的研究結(jié)果，雖然在10～120km/h區(qū)間[8]，輪胎的滾動(dòng)阻力變化不能忽視，但10km/h的區(qū)間里面，滾動(dòng)阻力的變化量較小，可視為不變。因此，若針對(duì)間隔10km/h的速度區(qū)間分別計(jì)算滾動(dòng)阻力系數(shù)，相對(duì)滑行測(cè)量法的兩段法求解，多段法求解方式的準(zhǔn)確性更高，如下式所示：

2.3 整車(chē)道路行駛阻力計(jì)算實(shí)例

某在研車(chē)型試驗(yàn)樣車(chē)，在環(huán)境條件及車(chē)輛狀態(tài)滿(mǎn)足試驗(yàn)要求的情況下進(jìn)行8組試驗(yàn)，選取統(tǒng)計(jì)精度P≤3%的5組數(shù)據(jù)，如表1所示。

根據(jù)式（7）可計(jì)算不同速度下車(chē)輛的滾動(dòng)阻力系數(shù)，再代入式（5）（6）可求解對(duì)應(yīng)的行駛阻力，如表2所示。

經(jīng)擬合可獲取道路行駛阻力與車(chē)速的關(guān)系曲線：

F = 0.0424V2+1.3761V+154.74

3 結(jié)語(yǔ)

（1）滾動(dòng)阻力是整車(chē)行駛阻力的重要組成部分，且為跟隨車(chē)速變化的變量。

（2）傳統(tǒng)的滑行測(cè)量法經(jīng)過(guò)多段計(jì)算優(yōu)化，在整車(chē)行駛阻力測(cè)試中可以更準(zhǔn)確地計(jì)算滾動(dòng)阻力。

參考文獻(xiàn)

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