整車滑行阻力影響因素分析

吳 頌， 黃國海， 潘文軍， 黃 真， 黃偉鵬， 滕文文， 王 毅

（1. 東風柳州汽車有限公司，廣西 柳州 545000；2.廣西大學 機械工程學院，南寧 530004）

0 前言

近年來，隨著工業化和現代化高度飛速發展，生態環境及能源消耗面臨著嚴峻的挑戰。國六排放法規和第五階段油耗法規的實施，明確并加嚴了排放及油耗的試驗要求，其中WLTC排放循環中的整車轉轂阻力加載設置必須嚴格按照整車道路滑行阻力進行。由此可見，整車滑行阻力對車型開發及終端客戶的影響不言而喻。

整車行駛阻力主要由滾動阻力、空氣阻力、坡道阻力和加速阻力組成，各部分構成阻力的影響因素也不盡相同[1]。整車滑行阻力的測試可以參考國六法規中附件CC 道路載荷測量及測功機設定要求進行測試。本文主要對整車滑行阻力的計算及部分影響因素進行實車測試，從實測結果評估該類因素對后續開發提供指導。

1 整車滑行阻力理論計算

整車行駛阻力主要由滾動阻力、空氣阻力、坡道阻力和加速阻力組成[2]。對于車輛的滑行阻力計算，在計算處理時，某車速時的滑行阻力與整車牽引力按相等處理，即加速阻力為0，同時按法規對滑行阻力測試的路況要求，坡道阻力也為0，故整車滑行阻力的計算公式可以參考如下公式：

式中：Ft為汽車驅動力，此時也即為車輛所受的阻力；Ff為汽車行駛時的滾動阻力；Fw為汽車行駛時的空氣阻力。

其中：G為汽車總重力；a為坡度角度值，角度按0°處理；f為滾動阻力系數，為速度的函數。

其中，CD為空氣阻力系數，轎車一般取0.2～0.4左右，A為汽車迎風面積。

根據以上公式，在不考慮車輛內阻的情況下，滑行阻力計算公式可以按如下計算：

2 整車滑行阻力影響因素實測比對

從公式（4）可知，整車滑行阻力主要由滾動阻力和風阻組成。滾動阻力的影響因素主要是車重和輪胎滾阻系數；風阻影響因素主要是車輛迎風面積、風阻系數。本文主要對影響風阻系數的部分零件狀態進行對比測試，主要包含進氣格柵、雨刮、后視鏡、前輪馬蹄、底盤平整化等方面進行不同的排列組合，按不同的狀態進行測試，并對測試結果進行比對，擇出最優。

2.1 車輛信息

本次試驗的車輛為兩臺中大型MPV，基本參數如表1。

表1 試驗車輛參數

2.2 車輛試驗方案

表2 、表3展示了A、B車型的試驗方案，總共11種方案。其中車型A按5種不同方案進行試驗，車輛B由于與車型A狀態比較接近，只進行了2種方案的試驗，從輪胎壓力對滑行阻力的影響進行評估。

表2 A車型不同狀態的滑行阻力測試方案

表3 B車型不同胎壓下的滑行阻力測試方案

2.3 測試條件

（1）大氣溫度在5～40℃范圍，風速≤2 m/s。

（2）試驗道路平坦、清潔、干燥，縱向坡度不超過±1%。

（3）車輛開至130 km/h后滑行至車速低于10 km/h，多次往返測量。

3 實車滑行試驗結果

3.1 滑行結果

圖1 展示了車型A采取不同措施下的車輛道路滑行阻力曲線。從圖中可以看出，采取格柵封閉、前輪馬蹄以及底盤平整，相比原車狀態，均能有助于降低整車滑行阻力，120 kPa處阻力最大降低約50 N。不同措施之間，對降低阻力的貢獻差異不明顯。

圖1 不同措施下車輛的道路滑行阻力曲線

圖2 展示了B車型在不同胎壓下的滑行阻力曲線。從圖中可以看出，合理范圍的胎壓增大對滑行阻力的降低影響不明顯。

圖2 B車型在不同胎壓下的滑行阻力曲線車輛滑行

3.2 排放及油耗結果

根據A車型的滑行結果，選用采取前輪馬蹄以及底盤平整措施下滑行曲線作為排放和油耗測試的排放轉轂加載阻力曲線，同時與原車狀態的滑行曲線加載在相同試驗條件下進行排放及油耗對比。

圖3 展示了在相同ECU數據下，不同滑行曲線加載，WLTC排放循環中CO的實時排放對比情況。從圖中可以看出在WLTC中速、高速以及超高速階段，低的滑行曲線的CO排放生成少（圖4）。

圖3 WLTC循環中CO生成情況

圖4 WLTC中每階段CO排放情況

圖5 展示了WLTC循環中，每個階段的油耗情況。從圖中可以看出，在相同條件，低阻力的滑行曲線對油耗降低是有積極貢獻的。

圖5 WLTC中每階段油耗情況

4 結論

通過不同狀態的比對測試，粗略得出：

（1）從車型A的測試，認為底盤平整化、前輪馬蹄對降低滑行阻力貢獻較大，進氣格柵狀態對本車型阻力影響較小。

（2）從車型B的測試，合理范圍內的輪胎壓力大小對滑行阻力影響不明顯。

（3）低滑行阻力對整車排放及油耗的降低有積極貢獻。

同時，本次測試樣本有限，以上結論只是基于本次樣車的評估，對后續車型的降低滑行阻力有一定的參考作用。