我国汽车滑行试验标准分析与改进建议

2012-07-03张富兴刘桂彬高海洋郝剑虹

北京汽车 2012年2期

张富兴，刘桂彬，高海洋，郝剑虹

Zhang Fuxing, Liu Guibin, Gao Haiyang, Hao Jianhong

（中国汽车技术研究中心，天津 300162）

汽车滑行是指汽车在水平路面且无风的条件下加速至某预定速度后，摘挡脱开发动机，利用汽车的动能继续行驶的减速运动[1]。

汽车底盘测功机试验、汽车性能仿真计算、汽车底盘故障检查均要进行道路滑行试验，以客观确定汽车行驶阻力或检查评价汽车传动系阻力状况。关于汽车滑行试验求解滚动阻力与空气阻力也有部分研究[2]，但如何简洁准确的用于工程化实际测试，还有待于相关机构的进一步研究与确认。

汽车产品检测中，汽车滑行试验是整车基本性能试验项目之一，也是底盘测功机试验中道路行驶阻力测量的常用方法[3]。目前我国关于汽车滑行试验方法的标准有GB/T 12536—1990《汽车滑行试验方法》[4]和GB 18352.3—2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》中附件CC[5]。前者是专门针对汽车道路滑行试验制定的标准，适用于各类汽车；后者中的滑行试验内容是为轻型汽车在底盘测功机上设定行驶阻力制订的，适用于轻型汽车。

1 现有滑行试验方法分析

1.1 GB/T 12536—1990

GB/T 12536—1990作为我国专门的汽车道路滑行试验方法标准，由清华大学起草。其规定的汽车滑行试验方法适用于各类汽车，要求变速器置空挡，以 50 km/h的初速度滑行，记录滑行初速度和滑行距离。试验至少往返各一次。

滑行试验是汽车产品定型试验项目之一，试验结果反映汽车的基本性能，最重要的试验结果即滑行距离。根据中机函[2010]145号文件，汽车新产品公告时，对滑行试验项目的检验依据仍然是GB/T 12536—1990。同时汽车整车大修标准也引用了滑行试验方法验证维修状况[6]，按照GB/T 12536—1990的方法进行检验。

由于GB/T 12536—1990是根据20世纪80年代的道路条件、汽车技术和测试技术编制的标准，其内容简短，滑行初速度设定为50 km/h，试验仪器主要述及第五轮仪，未对汽车的多种配置尤其是轮胎、上装形式等进行限定，试验方法略显陈旧。

同时道路试验受环境条件影响较大，不同温度及气压下汽车的行驶阻力亦不相同，测量的滑行距离也会不一样。GB/T 12536—1990未规定试验数据的环境校正，试验数据的处理有待完善。

1.2 GB 18352.3—2005滑行试验部分

GB 18352.3—2005是轻型汽车排放方面的标准法规，由中国汽车技术研究中心等单位起草。该标准的修改采用欧盟（EU）指令，涉及的滑行试验目的是测量汽车在道路上行驶时的阻力，以便设定底盘测功机进行污染物排放或燃料消耗量试验。

GB 18352.3—2005规定将汽车变速器置空挡，加速到比选定试验车速V高出10 km/h的车速，测量汽车从V2=V+ΔV减速至V1=V-ΔV所需要的时间t1，相反的方向进行同样试验测t2，取t1和t2平均值Ti，其中ΔV≤5 km/h。重复上述试验数次，直到数次平均值Ti的统计准确度不超过2%，作为试验结束的标志。

GB 18352.3—2005规定滑行试验是为了测量轻型汽车的行驶阻力，假设 2ΔV对应的时间内汽车做匀减速运动。最重要的试验结果是时间平均值Ti，据此计算测定功率，并规定了环境校正系数K，将测定功率校正到基准状态下，然后用于底盘测功机的设定。

因为底盘测功机阻力的设定直接影响到污染物排放和燃料消耗量的测试结果，所以标准对统计准确度要求较高，同时将测定功率校正到统一的基准状态。实际试验中，轻型汽车在充分热车的情况下，通常需要进行6～15次滑行试验才能满足统计准确度要求。

2 汽车滑行试验的改进建议

2.1 道路试验速度测试仪器的安装

目前汽车道路试验多采用光学非接触式速度传感器测速系统或全球卫星定位系统（GPS）。非接触式速度传感器安装稍显繁琐，但信号稳定，准确可靠；GPS安装方便，车外仅一个接收天线，置于车顶即可，但是在信号易受干扰的地方容易丢失信号。

我国的标准法规中并没有限定非接触式速度传感器的安装位置，可以根据试验车的结构选择合适的地方安装，如图 1传感器安装在汽车前部。

当汽车高速行驶时，安装的汽车前部或侧部的传感器构件会明显影响汽车的空气阻力，为减少测试仪器对试验的影响，速度传感器最好安装在试验车的后部。GPS的外置天线非常小，对试验的影响可以忽略不计，安装到容易接收信号的位置即可。

2.2 试验条件的合理设置

为得知汽车的基本性能而进行的滑行试验，最关心预定速度下的滑行距离。对试验结果的环境校正比追求良好的重复性更有意义，所以测试汽车基本性能的滑行试验重复次数不必太多，但要根据环境条件校正试验结果。试验道路应尽量选择试验场的直线性能路，某些不太关注滑行性能的车型（如专用作业车）限于试验条件，也可在合适的场外道路上试验。

为设定底盘测功机而进行的滑行试验，最关心“选定试验车速V”时的减速时间平均值Ti。为了准确得到汽车的行驶阻力，必须选择理想的试验道路，通常在汽车试验场的直线性能路上进行，如图2是交通部公路交通试验场的长直线性能路。试验重复进行足够的次数，以满足重复性要求，GB 18352.3—2005中用统计准确度保证试验的重复性。

重型汽车暂时没有现行的相关规范，为配合国家推荐标准《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》的出台而进行的重型汽车滑行试验方法研究[7]，述及了重型汽车的滑行试验，并推荐了低于轻型汽车的重复性要求。

随着重型汽车技术的发展，重型底盘测功机装备数量逐渐上升，为重型汽车开展室内试验奠定了基础。底盘测功机模拟道路行驶状况，不可避免地需要道路行驶阻力参数，所以重型汽车底盘测功机试验也需要配套的滑行试验方法。

道路试验的困难在于找到合适的试验道路，使汽车处于正常的试验状态，在适宜的环境条件下完成试验。试验条件满足的情况下，GB/T 12536—1990可以向 GB 18352.3—2005所述的方法靠拢，且根据试验车的种类选定不同的滑行初速度，将试验次数增加到往返各2～3次，并对试验结果引入环境校正。重型汽车亦可修改采用GB 18352.3—2005所述的试验方法。

2.3 轻型汽车和重型汽车分述试验方法

由于轻型汽车和重型汽车最高车速差别较大，GB/T 12536—1990用于轻型汽车，显然规定50km/h的滑行初速度太低，不符合汽车的正常使用状态。建议将轻型汽车和重型汽车根据类型细分，按照汽车用途，规定不同的滑行初速度。

为得到汽车的道路行驶阻力，轻型汽车滑行试验方法可按 GB 18352.3—2005中附件 CC进行。限于道路长度，实际操作中一般采取高速段和低速段分段滑行的方法，进行数次试验满足统计准确度要求后结束试验。

道路行驶阻力测量方面，重型汽车目前没有现行的滑行试验规范。由于其种类繁多，用途广泛，外廓尺寸变化大，厂定最大总质量跨度大，最高车速分布范围广，根据汽车类型选定滑行初速度尤为重要，且试验风速的测量点要高于轻型汽车，离地 1.5 m较为合适。相对于轻型汽车，重型汽车准备周期长，热车慢，试验速度慢，滑行试验实施难度大。参照GB 18352.3—2005的试验方法时，其 2%统计准确度难以实现。综合考虑试验操作及工作量，重型汽车应根据关注的速度范围设定不同的统计准确度要求，且相对于轻型汽车要有所降低。

根据经验，中型客车滑行试验重复性好，容易达到较高的统计准确度，预计可以规定比货车严格的统计准确度要求。

GB 18352.3—2005中规定的试验结果的环境校正，经具体试验验证，校正系数计算式不能完全适用于重型汽车。由此，轻型汽车和重型汽车试验结果的校正需要区别对待。

2.4 试验数据的环境校正

2.4.1 环境校正的必要性

道路试验是反映汽车产品性能的重要途径，只要方法得当，其结果客观公正，具有更高的可信度。但限于试验道路所处的地理环境及试验时间的不同，汽车道路行驶阻力的测试结果会随着温度及气压等环境参数的变化而有较大的差异，势必影响到试验时得到的滑行距离或滑行时间。周围环境的温度提高10℃时，汽车列车总行驶阻力大约降低8%～10%[8]，但文献并没有给出环境校正方法。

无论从试验结果的客观性还是从同类车型性能的可比性来说，都需要对试验结果进行校正，统一到基准状态（20℃，100 kPa）。

2.4.2 轻型汽车校正系数的计算

GB 18352.3—2005引入了环境校正系数K，对测定功率P测定进行校正，得到P校正。

环境校正系数K综合考虑了试验时的温度、气压、空气密度，将试验结果校正到基准状态（20℃，100 kPa）。校正系数K的计算如公式（2），各参数意义参见GB 18352.3—2005。

GB 18352.3—2005已实施多年，轻型汽车道路行驶阻力的环境校正方法已得到行业认可。

2.4.3 重型汽车校正系数的计算

重型汽车可以参考轻型汽车的环境校正形式，但要修订计算式中不适用于重型汽车的参数。

GB 18352.3—2005中滚动阻力与总运行阻力的比值 RR/RT计算方法不适合重型汽车。如V=20km/h，汽车质量为 2 486kg情况下计算的RR/RT等于1；试验时如果汽车制造厂不能提供该比值，则推荐根据汽车理论中的经验公式分别计算滚动阻力和空气阻力，进而计算比值 RR/RT，且该方法用于工程测试是可行的[9]。

因轮胎差异较大，GB 18352.3—2005中滚动阻力的温度校正系数 KR不能确定适合重型汽车，经参阅相关国内外标准，推荐采用0.006/℃。

将密度比值根据理想气体状态方程推导为温度与气压的关系，进而可计算重型汽车道路行驶阻力的环境校正系数K。校正式如公式（3）

式中：P0为基准状态下大气压力；T0为基准状态下大气温度，K；P为试验时大气压力；T为试验时大气温度，K；其他参数意义参见 GB 18352.3—2005。

2.4.4 滑行距离的校正计算

GB/T 12536—1990规定的试验方法仅关心最终的滑行距离 S，依据该标准方法进行的滑行试验，可考虑直接引用环境校正系数K，来校正滑行距离，如公式（4）。

式中，S校正为基准状态下（20℃，100 kPa）滑行距离，m；S测定为试验时滑行距离，m；为测速范围内平均环境校正系数。

由此，整车基本性能滑行试验的滑行距离可以进行环境校正。