汽車行駛阻力系數(shù)測(cè)量方法

胡志龍 郭勇

（1.天津一汽夏利汽車股份有限公司產(chǎn)品開發(fā)中心；2.海洋石油工程股份有限公司）

汽車在行駛中有滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡道阻力及加速阻力，在車速較低時(shí)，空氣阻力較小，行駛阻力以滾動(dòng)阻力為主。隨車速升高，空氣阻力所占比例加大。由于汽車的滾動(dòng)阻力和空氣阻力是消耗性行駛阻力。故方便、快捷及準(zhǔn)確地測(cè)定汽車的這2項(xiàng)阻力對(duì)降低汽車油耗具有重要的意義。文章探討了在道路上測(cè)量汽車行駛阻力并對(duì)滑行試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以及在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行精確的模擬運(yùn)算的方法[1]。

1 汽車行駛阻力試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)要求

道路應(yīng)平直且具有足夠長度，坡度必須恒定在±0.1%范圍內(nèi)，且不得超過1.5%。試驗(yàn)時(shí)平均風(fēng)速必須小于3 m/s，最大風(fēng)速小于5 m/s。試驗(yàn)道路的側(cè)向風(fēng)速分量必須小于2 m/s，風(fēng)速應(yīng)在高出路面0.7 m處測(cè)量。此外，道路必須干燥，試驗(yàn)時(shí)空氣體積質(zhì)量與基準(zhǔn)狀態(tài)（P=100 kPa，T=293.2 K）相差不得超過±7.5%。

汽車應(yīng)處在正常運(yùn)行狀態(tài)，并在至少經(jīng)過3000km磨合后進(jìn)行調(diào)整；輪胎必須和汽車同時(shí)磨合，或其輪胎花紋深度為原始花紋深度的90%～50%；汽車裝載至其基準(zhǔn)質(zhì)量；汽車水平應(yīng)調(diào)整至載荷的重心位于前排外側(cè)座椅兩“R”點(diǎn)的中間，并位于通過這兩點(diǎn)的直線上；汽車必須干凈。試驗(yàn)開始前，采用適當(dāng)?shù)姆绞绞蛊囘_(dá)到正常運(yùn)行溫度。道路試驗(yàn)時(shí)，車窗應(yīng)關(guān)閉，空調(diào)系統(tǒng)及前照燈的罩蓋也都應(yīng)處于關(guān)閉位置。

1.2 試驗(yàn)方法

將汽車加速到比選定試驗(yàn)車速（V）高出10 km/h的車速后，將變速器置于“空擋”位置。利用五輪儀測(cè)量汽車從V+ΔV減速至V-ΔV所需時(shí)間（ΔV≤5 km/h），然后，在相反方向進(jìn)行同樣試驗(yàn)，設(shè)正反兩方向所需時(shí)間的平均值為Ti。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果

1.3.1 道路測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算與整理

p的定義為[1]：

式中：n——試驗(yàn)次數(shù)，n≥4；

s——標(biāo)準(zhǔn)偏差；

t——修正系數(shù)，如表1所示。

表1 統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度修正系數(shù)表

數(shù)據(jù)整理，選擇p均滿足要求的一組數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到速度與時(shí)間的關(guān)系表，如表2所示。

表2 汽車行駛阻力試驗(yàn)速度與時(shí)間關(guān)系表

1.3.2 在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行滑行模擬

利用最小二乘法進(jìn)行計(jì)算，得出目標(biāo)行駛阻力系數(shù)：a=76.95 N，b=0.719 8 N/（km/h），c=0.029 01 N/（km/h）2。故汽車行駛總阻力為：F=a+bV+cV2。使用同一輛汽車在測(cè)功機(jī)上進(jìn)行模擬滑行，計(jì)算出測(cè)功機(jī)需要進(jìn)行模擬的阻力曲線公式為：F=38.52-0.381 8V+0.029 83V2。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果分析（滑行法與標(biāo)準(zhǔn)法行駛阻力系數(shù)的區(qū)別）

GB18352.5—2005《輕型汽車污染物排放限值及測(cè)量方法（III、IV）》規(guī)定：在整車經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)中既可以采用標(biāo)準(zhǔn)給出的行駛阻力系數(shù)，也可以采用道路滑行測(cè)得的行駛阻力系數(shù)，分別稱為標(biāo)準(zhǔn)法和滑行法。

根據(jù)GB18352.5—2005中對(duì)汽車行駛阻力系數(shù)的規(guī)定，對(duì)于當(dāng)量慣量為1 020 kg的汽車，行駛阻力系數(shù)a=6.1 N，b=0 N/（km/h），c=0.041 2 N/（km/h）2[2]。可知：由于2種方法的行駛阻力系數(shù)不同，在測(cè)功機(jī)上模擬時(shí)對(duì)汽車產(chǎn)生的行駛阻力是有一定差別的，最終造成同一輛車，分別使用2種方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)所得到的結(jié)果亦不同。滑行法與標(biāo)準(zhǔn)法測(cè)得的行駛阻力曲線比較，如圖1所示。

通過圖1可以清楚的看出，標(biāo)準(zhǔn)法和滑行法2條行駛阻力曲線在速度為40 km/h左右時(shí)有交點(diǎn)；在速度＜40 km/h時(shí)滑行法阻力相對(duì)較大；在速度＞40 km/h時(shí)標(biāo)準(zhǔn)法阻力相對(duì)較大。這就是造成同一輛車分別使用2種方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)所得到結(jié)果不同的原因。

2 結(jié)論

無論使用標(biāo)準(zhǔn)法還是滑行法確定汽車行駛阻力，在整車經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)中都是符合法規(guī)要求的，但滑行法是經(jīng)過前期在道路上進(jìn)行精確測(cè)量的，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)法要更加準(zhǔn)確。隨著國內(nèi)各大汽車企業(yè)對(duì)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性能開發(fā)的日益重視，利用滑行法確定汽車行駛阻力的方法得到廣泛應(yīng)用。