轮胎滚动阻力性能

张子鹏

随着车轮每一次转动，当轮胎与路面接触时，轮胎由于承重的原因会产生变形。随着轮胎结构的变形，其组成部件会变热，并且一部分由发动机传输来的能量损耗了：这就是滚动阻力现象。

根据试验测定，一辆轿车以100km/h速度行驶时，用于克服轮胎滚动阻力的燃油消耗约占汽车总油耗的20%；一辆载重汽车则可以达到30%或更高；轮胎滚动阻力每降低7%，便可使汽车燃油消耗降低1%，同时也可大幅降低CO2 排放量。绿色轮胎也在此背景下应运而生，绿色轮胎是指由于应用新材料和设计而导致滚动阻力小，因而耗油低、废气排放少的子午线轮胎。加强对轮胎滚动阻力的试验研究，降低轮胎滚动阻力对于节能减排具有重要意义。

欧盟轮胎标签法规从2012年11月1日起强制执行。该法规规定，在欧盟销售的轿车胎、轻卡胎、卡车胎及公共汽车轮胎必须加贴标签，标示轮胎的燃油效率、滚动噪声和湿滑路面抓着力的等级，目标是到2020年将欧洲能源消耗减少20%。要求产品出口到欧盟的轮胎和汽车制造商必须遵守欧盟的新轮胎标签法规。欧洲经济委员会在新出台的ECE R117法规当中对轮胎滚动阻力性能进行了明确要求，从2012年底开始欧洲进口的轮胎必须通过此项法规。

滚动阻力测试方法简介

轮胎滚动阻力确定方法有数值计算法和试验测试法，试验测试法又分为室外测试法和室内测试法。由于室内测试方法重复性比较好，故现在世界上都采用转鼓上进行测试的方法。鼓试验测试方法又包含测力法、扭矩法、功率法和减速度法。关于转鼓的直径现在各种国际标准当中也不尽相同，主要有1.7m和2.0m两种规格，不同直径的转鼓测量出的滚动阻力值也不相同，但是有的标准也给出了不同直径之间的转化公式。

为了能够统一各方数值，欧洲选取了9台滚动阻力设备作为基础设备，将同一批不同规格的轮胎在9台设备上分别进行测试，测试结果取平均值，形成基准值。9台滚动阻力设备通过数学公式关联到基准值，其他滚阻设备需要采用对标的方式与9台基准设备当中的1台建立关联，最终也关联到基准值上。

测试数据分析

轮胎工作组从2011年就陆续开始了轮胎滚动阻力测试方面的研究。对市场上现在销售的1348款乘用车车型所用轮胎进行了统计，共计所用轮胎型号为245种，对其中最为常用的45，55，60，65，70系列的轮胎进行选择，确定了对205/55 R16、185/60 R15、195/65 R15、175/70 R14、215/60 R16、225/45 R17共6种型号四季胎进行抽样，选取6个型号的雪地轮胎，进行滚动阻力测试，轮胎型号分别为175/65 R14、195/65 R15、185/60 R15、215/60 R16、205/55 R16、225/45 R17，共计试验轮胎数量为68套，其中四季胎40套，雪地胎28套，涉及14个品牌。

首先我们研究了轮胎滚动阻力与速度、载荷及充气压力之间的关系，通过控制变量法测量随着速度、载荷及气压变化滚动阻力所发生的变化。

我们选择了两个规格的轮胎各两条，分别进行变速度及变载荷试验，试验曲线如下图所示。

从图中可以看出1号及2号的轮胎滚动阻力随着速度的增高而降低，但滚动阻力系数逐渐趋于平稳；3号及4号轮胎的滚动阻力系数随速度的增高变化不是很大。从该图片可以看出，即使1号及2号随着变化，最大比例也控制在5%左右。所以由此可以确定轮胎滚动阻力系数随着试验速度的变化不大。

从上图当中可以看出轮胎的滚动阻力系数在60%～120%额定载荷之间，轮胎滚动阻力系数变化不是很大。

我们挑选了两个规格的轮胎，进行变气压测试，寻找轮胎充气压力与滚动阻力之间的关系。结果如下图所示：

从上图可以看出轮胎滚动阻力系数随着轮胎气压的增大，滚动阻力系数降低，变化率在10%左右。

我们将所有的轮胎测试数据进行统计，具体情况如下：

从上图分析可以看出，按照欧洲标签法进行划分，抽样的四季胎A级和B级轮胎数量为零，轮胎主要集中在E级，共计25条轮胎，所占比例高达65%，其次为C级17.5%，F级为12.5%，G级为5.0%，轮胎滚动阻力等级主要集中在后半段，说明目前国内轮胎市场中四季胎的滚动阻力值较大，远远达不到节能目的。从这方面来讲，现在的轮胎企业需要加强产品滚动阻力方面的改善，多做摸底试验，提高自身产品的质量水平。

从上图分析可以看出，目前国内的雪地胎的滚动阻力的等级明显分布要比四季胎高，大部分都集中在B、C、E这三个等级，分别占比14.29%、42.86%、39.29%。试验用的雪地胎有一部分是厂家合作提供的，并且雪地胎都是经过欧盟认证的，主要销往北欧国家。由此可以看出，尽管雪地胎从理论上讲滚动阻力值应较四季胎大，但是销往欧洲的雪地胎的滚动阻力值比国内市场的四季胎的滚动阻力值还小。由此，需要我们着重注意监管国内市场，加快国内相关轮胎标签法规的尽快出台。