滾動阻力系數的計算方法及其在整車道路行駛阻力計算中的應用

鄭炳杰　田川超　李輝

摘 要：滾動阻力系數的計算方法主要有試驗室臺架測量法及實際路試測量方法，本文分別介紹了兩種方法的計算原理。滾動阻力系數是整車道路行駛阻力曲線的主要參數，多段滑行測量法可以有效解決滾動阻力系數隨行駛速度變化給道路行駛阻力計算帶來的控制變量問題。

關鍵詞：滾動阻力系數 整車道路行駛阻力 多段滑行測量法

中圖分類號：U491 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（c）-0068-02

隨著2016年我國第四階段《乘用車燃料消耗量限值》的頒布實施，計劃2020年乘用車平均燃料消耗量達到5 L/100km左右[1]，對汽車行業的節能減排再次提出新的挑戰。對轎車而言，研究表明3.4%～6.6%的燃油消耗用于克服輪胎的滾動阻力[2]，因此滾動阻力計算的準確度與乘用車燃料消耗量測試密切相關。

本文著重介紹滾動阻力系數的計算方法，并提出其在整車道路行駛阻力計算中的應用方法。

1 滾動阻力系數計算方法

整車環境下，測試計算車輛的滾動阻力系數的方法主要都是從車輛的動力學的角度出發，通過測量儀器、設備獲取的數據計算出車輛的滾動阻力系數，從而避開輪胎材料、結構、變形等復雜參數。以下分別介紹試驗室環境及實際道路環境下滾動阻力系數的典型計算方法。

1.1 轉鼓測功率法

試驗室中，用穩態條件和自由滾動方式在轉鼓試驗臺上可測量并計算出車輛輪胎的滾動阻力系數。

2.2 整車道路行駛阻力中的滾動阻力

上一節計算整車行駛阻力的時候，最終需要與滾動阻力相關的校正系數進行修正。GB/T 12545提供了相關的經驗公式，同時也規定該數值可由制造廠提供。隨著試驗能力的提升，目前經驗公式的應用逐步減少，多數車企使用自己的測試數據[6]，其中運用最多的方法為上文提到的滑行測量法，因為該方法不僅計算簡單，同時測量的原始數據亦來源于道路行駛阻力測試，節省資源，同時提高效率。

然而，整車環境中輪胎的滾動阻力系數并非一個常數，而是隨著車輛速度變化而逐漸非線性增加的變量[7]。滑行測量法的一個假設前提就是兩個速度段的滾動阻力相同。道路行駛阻力測試的結果要求輸出一個與車速相關的阻力函數。該方法若直接應用于道路行駛阻力測試，僅計算出一個滾動阻力系數運用于整個函數曲線，顯然不盡合理。

根據中國汽車技術研究中心的研究結果，雖然在10～120km/h區間[8]，輪胎的滾動阻力變化不能忽視，但10km/h的區間里面，滾動阻力的變化量較小，可視為不變。因此，若針對間隔10km/h的速度區間分別計算滾動阻力系數，相對滑行測量法的兩段法求解，多段法求解方式的準確性更高，如下式所示：

2.3 整車道路行駛阻力計算實例

某在研車型試驗樣車，在環境條件及車輛狀態滿足試驗要求的情況下進行8組試驗，選取統計精度P≤3%的5組數據，如表1所示。

根據式（7）可計算不同速度下車輛的滾動阻力系數，再代入式（5）（6）可求解對應的行駛阻力，如表2所示。

經擬合可獲取道路行駛阻力與車速的關系曲線：

F = 0.0424V2+1.3761V+154.74

3 結語

（1）滾動阻力是整車行駛阻力的重要組成部分，且為跟隨車速變化的變量。

（2）傳統的滑行測量法經過多段計算優化，在整車行駛阻力測試中可以更準確地計算滾動阻力。

參考文獻

[1] GB 19578-2014，乘用車燃料消耗量限值[S].

[2] Schuring DJ， Futamura S.Rolling loss of pneumatic highway tire in the eighties[J].Rubber Chemistry and Technology，1990，63（3）：315-367.

[3] 何燕，張忠富.輪胎滾動阻力影響因素及測試方法[J].輪胎工業，2004（24）：238-241.

[4] 尹安東.汽車試驗學[M].合肥：合肥工業大學出版社，2015.

[5] GB/T 12545.1-2008，汽車燃料消耗量試驗方法第1部分：乘用車燃料消耗量試驗方法[S].

[6] 辛運，羅澤敏，黃鵬，等.基于輕型車國六標準的道路滑行阻力試驗[J].汽車仿真與測試，2018（3）：61-64.

[7] 余志生.汽車理論[M].4版.北京：機械工業出版社，2008.

[8] 張一塵，張新峰，魏曉辰.乘用車輪胎滾動阻力與行駛速度關系的研究[J].科技創新與應用，2017（32）：163-166.