功率平衡法測試汽車的滾動阻力系數*周鋒尹權許愛民姚凡周小舒摘要分析了用滑行試驗等方法測試汽車滾動阻力系數存在的問題；論述了功率平衡法測試汽車滾動阻力系數的原理， 并提供了用功率平衡法測試汽車行駛工況滾動阻力系數f值的實例.關鍵詞汽車； 滾動阻力系數； 測試； 功率平衡法中圖資料分類號U 461.1DETERMINATION OF ROLLING RESISTANCE COEFFICIENT OF AUTOMOBILES BY POWER BALANCE METHODZhou FengYin XiquanXu AiminYao XifanZhou Xiaoxu(College of Traffic and Communication, South China Univ. of Tech., Guangzhou510640)AbstractThis paper deals with the trouble and principle to determine, by power balancing method, the rolling resistance coefficients of running automobiles in sliding test, together with an illustrative determination of rolling resistance coefficient of running automobiles. Key wordsautomobile; rolling resistance coefficient; test; power balance method汽車滾動阻力系數f值的大小，標志著汽車行駛中滾動阻力的大小.汽車行駛中的滾動阻力，對汽車燃油消耗和輪胎使用壽命關系極大，甚至對汽車其他使用性能也有較大影響.汽車裝用充氣輪胎，其滾動阻力系數f值的大小受諸多因素影響.影響較大的因素有：輪胎結構與類型、胎內充氣壓力、車輪工況(從動工況或驅動工況)、汽車轉向系統、汽車行走系統以及路面材質、路面粗糙度和汽車行駛速度等.本文介紹一種測試汽車按要求車速(可任意設定汽車能達到的某一車速)行駛在給定路面上的滾動阻力系數f值的方法，即功率平衡法.此法可按研究要求路況和車速來測試車輛不同技術狀況時的滾動阻力系數f值.其測試在行駛工況下進行，影響因素可排除，測試結果真實，測試精度高，而且操作方便，測試費用少.一般汽車行業的工程技術人員均能采用功率平衡法對各地區選擇測試路段進行汽車滾動阻力系數f值的測定(該方法已向中華人民共和國專利局申報發明專利，申請號：98118255.0).1傳統方法測試汽車滾動阻力系數存在的問題對汽車滾動阻力系數的研究受到測試方法的制約.至今，使用的傳統汽車滾動阻力系數測試方法有牽引法和滑行法.這兩種方法均是在未能測試汽車真實行駛工況的滾動阻力系數時而采用的不準確的近似方法.(1)滑行法測試滑行法測試汽車的滾動阻力系數時，被測試車輛靠慣性從某一初速度開始滑行直至停止狀態，滑行時所有車輪均處于從動工況，這與車輛自行驅動行駛工況有著根本的區別.同時，車輛滑行過程中影響因素較多，且車速是從被認定的某一初速度至車速為零這一區間變化的.對于較高車速時的滾動阻力系數，用滑行法根本無法測定.顯然，滑行法測試汽車的滾動阻力系數是一種極不準確的方法.(2)牽引法測試牽引法測試汽車的滾動阻力系數時，因被測車輛處于被牽引工況，此時驅動車輪也處于從動工況，這與車輛自行驅動行駛的工況也有著根本的區別.同時，空氣阻力的影響無法消除，且不可能以任一要求的車速進行牽引測試.牽引法測汽車滾動阻力系數也是一種極不準確的方法.2功率平衡法測試汽車滾動阻力系數2.1功率平衡法的原理由汽車理論可知，汽車行駛時的功率平衡方程式為Pd=Pf+Pw+Pi+Pj(1)式中Pd汽車行駛時，驅動車輪的輸出功率，kW;Pf汽車行駛時，滾動阻力的消耗功率，kW；Pw汽車行駛時，空氣阻力的消耗功率，kW；Pi汽車行駛時，路面坡度阻力的消耗功率，kW；Pj汽車行駛時，加速阻力的消耗功率，kW.當汽車在試驗路段上穩定勻速行駛時，式(1)中的加速阻力的消耗功率為零，即Pj=0，代入式(1)得勻速穩定工況的功率平衡方程式Pd=Pf+Pw+Pi(2)式中Pf=Gacosfva/3600，(kW)(3)式中：Ga為汽車總重力，N；為試驗路段的路面坡度，()；va為汽車測試時的穩定勻速車速值，km/h.汽車行駛功率平衡法測試汽車滾動阻力系數f值，就是依據式(2)的原理進行的，即汽車勻速穩定行駛工況驅動車輪的輸出功率Pd是滾動阻力的消耗功率、空氣阻力的消耗功率與行駛路面坡度阻力的消耗功率之和.2.2功率平衡法測試汽車滾動阻力系數f值時的操作式(2)中Pd項可由采樣工況測得，為已知數.其余3項必須在測試操作過程中利用兩次工況測試得方程組后，在解方程組時將相同項從方程中消除而算得.具體做法是兩次改變汽車總重力Ga值，在同一試驗路面上以同一車速va同向行駛測試.改變Ga值即Ga值不同時，兩次測試均在同一試驗路段路面上同向行駛，是為了使每次的空氣阻力值受自然風的干擾較小，風向風力不變，va值相同，即兩次的Pw值相等.為簡化計算還應在選取試驗路段時，選取路面坡度為零即水平路面為好，此時Pi=0，有方程組(5)因為Pw1=Pw2=Pw，Pi1=Pi2=0，解方程組()有Pd1-Pd2=Pf1+Pf2(6)將式(3)代入式(6)得Pd1-Pd2=Ga1cosfva/3600-Ga2cosfva/3600有f=3600(Pd1-Pd2)/(Ga1-Ga2)cosva(7)式中Pd1、Pd2分別為兩測試工況驅動車輪的輸出功率值，kW；Ga1、Ga2分別為兩測試工況汽車的總重力，N；測試路段的坡度角，()；va兩測試工況車輛在同一路段同向行駛的穩定車速值，km/h.注：式(7)中=0，cos=1.3用功率平衡法測試汽車滾動阻力系數f值的實例(1)車況.金杯牌SY6480A面包車；前輪裝用185SR14子午線胎，后輪裝用185R14C輪胎；前輪胎內充氣壓力p左1=p右1=0.26MPa，后輪胎內充氣壓力p左1=p右2=0.31MPa；裝卸砂袋使兩測試工況汽車總重力改變，分別為Ga1=23740N，Ga2=18933N.(2)試驗日期.1998年9月(3)試驗路段.試驗路段選在廣東省江門市郊027省道，里程碑034039路段.采樣路段在036037里程碑1km路段上，該路段為平直良好水泥路面，坡度=0().(4)試驗時天晴，自然風，很微弱.(5) 測試兩工況勻速穩定車速va=81 km/h. (6) 測得兩工況驅動車輪輸出功率值分別為： Pd1=13.093 kW， Pd2=11.192 kW. (7) 將采樣試驗數據各值代入式(7)， 得該試驗車況在該試驗路面以81 km/h的車速行駛時的滾動阻力系數值為4結論對汽車滾動阻力系數的研究是人們一直關注的課題， 傳統的測試汽車滾動阻力系數的牽引法和滑行法均不能對車輛真實行駛工況進行測試. 功率平衡法可以很方便地根據研究工作的方案， 對各種工況下汽車滾動阻力系數f值進行測試. 測試實例表明， 功率平衡法測試汽車滾動阻力系數原理有據， 操作容易， 影響因素易排除， 測試精度高， 是一種實用、 方便的汽車滾動阻力系數測試方法. *中華人民共和國專利局專利申請號： 98118255.0作者簡介：周鋒， 男， 1945年生， 副教授； 主要研究方向： 汽車設計和車輛性能測試. 作者單位：周鋒(華南理工大學交通學院廣州510640)尹權許愛民 廣東省江門市