輪胎滾動阻力性能

張子鵬

隨著車輪每一次轉動，當輪胎與路面接觸時，輪胎由于承重的原因會產(chǎn)生變形。隨著輪胎結構的變形，其組成部件會變熱，并且一部分由發(fā)動機傳輸來的能量損耗了：這就是滾動阻力現(xiàn)象。

根據(jù)試驗測定，一輛轎車以100km/h速度行駛時，用于克服輪胎滾動阻力的燃油消耗約占汽車總油耗的20%；一輛載重汽車則可以達到30%或更高；輪胎滾動阻力每降低7%，便可使汽車燃油消耗降低1%，同時也可大幅降低CO2 排放量。綠色輪胎也在此背景下應運而生，綠色輪胎是指由于應用新材料和設計而導致滾動阻力小，因而耗油低、廢氣排放少的子午線輪胎。加強對輪胎滾動阻力的試驗研究，降低輪胎滾動阻力對于節(jié)能減排具有重要意義。

歐盟輪胎標簽法規(guī)從2012年11月1日起強制執(zhí)行。該法規(guī)規(guī)定，在歐盟銷售的轎車胎、輕卡胎、卡車胎及公共汽車輪胎必須加貼標簽，標示輪胎的燃油效率、滾動噪聲和濕滑路面抓著力的等級，目標是到2020年將歐洲能源消耗減少20%。要求產(chǎn)品出口到歐盟的輪胎和汽車制造商必須遵守歐盟的新輪胎標簽法規(guī)。歐洲經(jīng)濟委員會在新出臺的ECE R117法規(guī)當中對輪胎滾動阻力性能進行了明確要求，從2012年底開始歐洲進口的輪胎必須通過此項法規(guī)。

滾動阻力測試方法簡介

輪胎滾動阻力確定方法有數(shù)值計算法和試驗測試法，試驗測試法又分為室外測試法和室內測試法。由于室內測試方法重復性比較好，故現(xiàn)在世界上都采用轉鼓上進行測試的方法。鼓試驗測試方法又包含測力法、扭矩法、功率法和減速度法。關于轉鼓的直徑現(xiàn)在各種國際標準當中也不盡相同，主要有1.7m和2.0m兩種規(guī)格，不同直徑的轉鼓測量出的滾動阻力值也不相同，但是有的標準也給出了不同直徑之間的轉化公式。

為了能夠統(tǒng)一各方數(shù)值，歐洲選取了9臺滾動阻力設備作為基礎設備，將同一批不同規(guī)格的輪胎在9臺設備上分別進行測試，測試結果取平均值，形成基準值。9臺滾動阻力設備通過數(shù)學公式關聯(lián)到基準值，其他滾阻設備需要采用對標的方式與9臺基準設備當中的1臺建立關聯(lián)，最終也關聯(lián)到基準值上。

測試數(shù)據(jù)分析

輪胎工作組從2011年就陸續(xù)開始了輪胎滾動阻力測試方面的研究。對市場上現(xiàn)在銷售的1348款乘用車車型所用輪胎進行了統(tǒng)計，共計所用輪胎型號為245種，對其中最為常用的45，55，60，65，70系列的輪胎進行選擇，確定了對205/55 R16、185/60 R15、195/65 R15、175/70 R14、215/60 R16、225/45 R17共6種型號四季胎進行抽樣，選取6個型號的雪地輪胎，進行滾動阻力測試，輪胎型號分別為175/65 R14、195/65 R15、185/60 R15、215/60 R16、205/55 R16、225/45 R17，共計試驗輪胎數(shù)量為68套，其中四季胎40套，雪地胎28套，涉及14個品牌。

首先我們研究了輪胎滾動阻力與速度、載荷及充氣壓力之間的關系，通過控制變量法測量隨著速度、載荷及氣壓變化滾動阻力所發(fā)生的變化。

我們選擇了兩個規(guī)格的輪胎各兩條，分別進行變速度及變載荷試驗，試驗曲線如下圖所示。

從圖中可以看出1號及2號的輪胎滾動阻力隨著速度的增高而降低，但滾動阻力系數(shù)逐漸趨于平穩(wěn)；3號及4號輪胎的滾動阻力系數(shù)隨速度的增高變化不是很大。從該圖片可以看出，即使1號及2號隨著變化，最大比例也控制在5%左右。所以由此可以確定輪胎滾動阻力系數(shù)隨著試驗速度的變化不大。

從上圖當中可以看出輪胎的滾動阻力系數(shù)在60%～120%額定載荷之間，輪胎滾動阻力系數(shù)變化不是很大。

我們挑選了兩個規(guī)格的輪胎，進行變氣壓測試，尋找輪胎充氣壓力與滾動阻力之間的關系。結果如下圖所示：

從上圖可以看出輪胎滾動阻力系數(shù)隨著輪胎氣壓的增大，滾動阻力系數(shù)降低，變化率在10%左右。

我們將所有的輪胎測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，具體情況如下：

從上圖分析可以看出，按照歐洲標簽法進行劃分，抽樣的四季胎A級和B級輪胎數(shù)量為零，輪胎主要集中在E級，共計25條輪胎，所占比例高達65%，其次為C級17.5%，F(xiàn)級為12.5%，G級為5.0%，輪胎滾動阻力等級主要集中在后半段，說明目前國內輪胎市場中四季胎的滾動阻力值較大，遠遠達不到節(jié)能目的。從這方面來講，現(xiàn)在的輪胎企業(yè)需要加強產(chǎn)品滾動阻力方面的改善，多做摸底試驗，提高自身產(chǎn)品的質量水平。

從上圖分析可以看出，目前國內的雪地胎的滾動阻力的等級明顯分布要比四季胎高，大部分都集中在B、C、E這三個等級，分別占比14.29%、42.86%、39.29%。試驗用的雪地胎有一部分是廠家合作提供的，并且雪地胎都是經(jīng)過歐盟認證的，主要銷往北歐國家。由此可以看出，盡管雪地胎從理論上講滾動阻力值應較四季胎大，但是銷往歐洲的雪地胎的滾動阻力值比國內市場的四季胎的滾動阻力值還小。由此，需要我們著重注意監(jiān)管國內市場，加快國內相關輪胎標簽法規(guī)的盡快出臺。