輪胎氣壓與滾動阻力、半徑的研究

夏良志

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

隨著全球能源危機的影響以及人們環(huán)保意識的加強，綠色環(huán)保和節(jié)能減排已成為各大汽車廠設(shè)計的主流方向。而影響對汽車綠色環(huán)保和節(jié)能減排貢獻量較大的為輪胎的滾動阻力。滾動阻力，指輪胎行駛單位距離所消耗的能量，也是汽車重要的性能指標之一（在汽車行駛過程中，輪胎滾動阻力約占汽車總阻力的 20%）。輪胎廠家針對每種輪胎，均標有標準充氣壓力，而隨著輪胎輪胎充氣壓力的變化，輪胎的滾動阻力也會隨之變化。本文重點研究利用底盤測功機，對輪胎滾動阻力與的充氣壓力之間的關(guān)系進行研究。

1 測試設(shè)備、評價指標及測試方法

1.1 測試設(shè)備

底盤測功機，是一種高精度的可以用于測量車輛運行輪胎的輪邊驅(qū)動力、輸出功率（或扭矩）和速度（或轉(zhuǎn)速）的專用計量設(shè)備。它可以以極高的精度記錄測試樣車的車速、輪邊力等重要信息。

1.2 評價指標

對于輪胎滾動阻力與充氣壓力之間的關(guān)系的評價，主要是通過在某一固定車速下，使充氣壓力產(chǎn)生一定的變化后對輪胎滾動阻力所產(chǎn)生的變化來實現(xiàn)的。因此，不同充氣壓力下的輪胎滾動阻力即作為本次測試的一個重要指標。

1.3 測試方法

1.3.1 輪胎滾動阻力臺架測試條件

為了保證測試的有效性，用來測試的底盤測功機系統(tǒng)需加裝溫控設(shè)備，使整個測試過程中的溫度維持在常溫的狀態(tài)。同時，為了避免傳動系統(tǒng)對整個測試過程的影響，需在測試準備時將整車的后橋半軸切換為非接觸式半軸（避免半軸與后橋主減接觸，同時避免因拆除后橋半軸而導致漏油）。同時，使用非接觸式點溫計對輪輞、胎面溫度進行監(jiān)控，避免測試時由于溫度不一致引起輪胎壓力的不可控變化。

1.3.2 輪胎滾動阻力臺架測試方法

輪胎滾動阻力臺架測試方法主要為底盤測功機反拖法。即先將輪胎氣壓調(diào)整至許可上/下限，并對輪胎進行預(yù)熱，記錄下預(yù)熱后的輪輞、胎面溫度。隨后，使用底盤測功機對該狀態(tài)下的輪胎滾動阻力進行測量，并對測試數(shù)據(jù)進行記錄。

在完成首輪測試后，使用氣泵通過胎壓計對輪胎進行充/放氣，同時在對輪胎進行再次預(yù)熱后，輪輞、胎面溫度進行測試，確保每次測試過程中輪輞、胎面溫度保持一致，并對多次測試數(shù)據(jù)進行記錄（即底盤測功機輪邊作用力Fdyno）。

2 測試舉例及分析

以某公司生產(chǎn)的某款后驅(qū)卡車為例，在車輛完成常規(guī)磨合后，對其進行測試前準備。在完成預(yù)熱后，對測試數(shù)據(jù)進行記錄，同時將積累的數(shù)據(jù)進行填表，以研究該種輪胎輪胎氣壓與滾動阻力之間的關(guān)系。

2.1 輪胎滾動阻力測試數(shù)據(jù)分析

對測得的輪胎滾動阻力數(shù)據(jù)按車速、輪胎氣壓進行記錄，結(jié)果見表1、表2。

2.1.1 不同輪胎氣壓、不同車速下滾動阻力值

表1 460～600kPa氣壓對應(yīng)滾動阻力值

將測試數(shù)據(jù)以點陣的形式形成圖表，并對這些數(shù)據(jù)進行二次項擬合，可以得出在不同輪胎氣壓下，車速與輪邊阻力的對應(yīng)關(guān)系見圖1。

對同一車速下測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并利用阻力與對應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)形成滾動阻力——氣壓關(guān)系曲線圖如下（以時速45km/h為例）：

表2 630～760kPa氣壓對應(yīng)滾動阻力值

圖1 不同輪胎氣壓下不同車速阻力對比圖

圖2 時速45km/h不同輪胎氣壓下滾動阻力圖

以 45km/h滾動阻力——氣壓曲線為例，對其進行線性擬合，可以得到 45km/h車速下輪胎氣壓與滾動阻力的關(guān)系式如下：

y = -0.1258x + 325.49（式中x和y的單位分別為kPa和N）。

3 結(jié)論

本文闡述了一種利用底盤測功機對不同輪胎氣壓下的滾動阻力進行測試、研究以及分析方法。該方法測試效率高，由于測試過程中整車負載恒定，可以更直觀的模擬輪胎在整車狀態(tài)下氣壓與滾動阻力的變化趨勢；測試重復(fù)性好，完全滿足對比測試的需要，且可以直觀的用測試數(shù)據(jù)對關(guān)鍵指標進行分析說明。

因此，在底盤測功機上進行輪胎氣壓與滾動阻力關(guān)系的測試證明是切實可行的，可在汽車制造商對車輛輪胎適用氣壓分析、標識進時使用。