汽车改型对行驶阻力影响分析

吕吉彻，金 平

（一汽轿车股份有限公司，吉林 长春 130000）

现在汽车已经成为人们生活中的重要交通工具，随着汽车数量的不断增加［1］，人们对汽车的燃油经济性和动力性要求也不断提高。对汽车的燃油经济性、动力性或污染物排放进行仿真计算或运用底盘测功机进行测试均要确定汽车的行驶阻力［2］。因此，行驶阻力的测量以及影响因子特性分析就成为优化行驶阻力的重要方法［3-4］。

汽车在道路上的行驶阻力对能耗排放等性能的研究具有重要意义。本文通过对试验车辆不加装任何零件、加装底护板、加装扰流板3种状态分别进行行驶阻力测试。通过行驶阻力试验数据处理，分别得出3种状态下的汽车行驶阻力，通过比较判别各影响因子对汽车行驶阻力的影响大小［5-6］，从而为提高汽车的动力性和燃油经济性提供合适的方法。

1 汽车道路行驶阻力的求解过程

先通过计算汽车滑行功率，然后再计算汽车的滑行阻力［7-8］。

1.1 计算功率

式中：P——功率，kW；U——试验车速，m/s；ΔU——速度偏差，5 m/s；M——基准质量，kg；T——时间，s。

1.2 校正功率

在道路上测定的功率P按公式（2）、（3）、（4）校正至基准状态下的功率。

式中：RR——速度U时的滚动阻力；R空气——速度U时的空气阻力；RT——总运行阻力=RR+R空气；KR——滚动阻力的温度修正系数，取8.64×10-3/℃，或者经型式核准主管部门批准的制造厂给定的修正系数；t——道路试验时大气温度，℃；t0—— 基准大气温度，为20 ℃；ρ——试验条件下空气密度；ρ0——基准状态（20 ℃， 100 kPa）下空气密度。

式中：M——车辆质量，kg；a、b——各种速度下的系数，由表1给出。

表1 各种速度值的系数a、b数值

1.3 计算汽车的滑行阻力

式中：F——汽车的滑行阻力，N。

2 试验条件

1） 气象条件 试验应在大气温度为0～40℃时进行，不应有雾、雨或雹，风速不大于3 m/s，大气压力不低于91 kPa，相对湿度不大于95%。

2） 实际气象条件 温度为22℃，湿度为64.7%，风速为0.6 m/s，气压为101.7 kPa。

3）道路条件 路面应是清洁、干燥、平直的混泥土或沥青（或相类似）路面，其纵向坡度不应大于0.1%。

4）试验设备 VBOX3i双天线是Racelogic公司的GPS数据记录系统，如图1所示。通过利用固定基线RTK装备中的2个GPS发动机配置，能以100 Hz信号更新率更新所有GPS/GLONASS参数（例如：速度、航向角和方位），具备很高的测量精度和测试一致性［9］。

图1 VBOX3i双天线

采集数据后，通过对GPS载波信号进行多普勒频移转换计算，然后将数据存储在Type I闪存卡中。数据以标准的电脑文件格式通过闪存读卡器连接电脑进行数据传输，原理如图2所示。

3 试验结果计算分析

本公司某试验车型的总质量为1 484 kg，4×2 前轮驱动，轮胎型号为205/55 R16 91V 。按照GB/T 12534—1990《汽车道路试验方法通则》和GB 18352.5—2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》规定，在中汽中心盐城汽车试验场长直线性能路进行数据采样。试验分为高速试验125～70 km/h 和低速试验80～0 km/h，在直线性能路上往返滑行。

图2 VBOX3i数据输入/输出原理

对汽车进行3种状态的试验，试验完成后按照计算公式进行数据处理。第1种是汽车不加装任何附属设备，如图3所示。第2种是汽车加装底护板，如图4所示。第3种是汽车加装扰流板，如图5所示。

图3 整车行驶阻力曲线

图4 整车安装底护板行驶阻力曲线

将不加装任何附属装备和加装底护板进行数据比较，如图6所示。将不加装任何附属装备和加装扰流板进行数据比较，如图7所示。将加装底护板和扰流板进行数据比较，如图8所示。

图5 整车安装扰流板行驶阻力曲线

图6 整车和安装底护板行驶阻力曲线

图7 整车和安装扰流板行驶阻力曲线

图8 整车安装扰流板和底护板行驶阻力曲线

可以看出，加装底护板和扰流板后汽车行驶阻力都小于不加装任何设备，其中加装底护板的效果好于加装扰流板，而只加装扰流板效果不是很明显。如果为了减少车辆行驶阻力，提高车辆的动力性和燃油经济性，加装底护板是一个比较好的措施。

4 结论

本方法的理论推导过程严密，选择的试验条件高于国家标准，数据处理方法符合要求。数据处理后得到的汽车行驶阻力试验结果的可信度和精度比较高。通过对数据的处理、分析，得到了安装不同零件后的汽车行驶阻力，为以后判别汽车改型和设计变更后对汽车行驶阻力的影响值提供了重要的依据和参考。

［1］ 韩宗奇，李亮.测定汽车滑行阻力系数的方法［J］. 汽车工程，2002，24（4）：364-366.

［2］ 余志生.汽车理论［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［3］ Rakha H， Lucicl. Vehicle Dynamics Model for Predicting Maximum Truck Acceleration Levels［J］.Journal of Transportation Engineering，2001，127（5）：418-425.

［4］ 严朝勇，谭拥军，刘越琪.基于底盘测功机的汽车油耗研究［J］.交通运输研究，2009（4）：65-68.

［5］ 张重文.汽车道路行驶阻力测量原理及测量方法［J］.广东公路交通，1998，52（1）：53-57.

［6］ 周锋，尹权，许爱民，等.功率平衡法测试汽车的滚动阻力系数［J］.华南理工大学学报（自然科学版），1999，27（7）：73-76.

［7］ GB 18352.3—2013，轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）［S］.

［8］ GB/T 12534—1990，汽车道路试验方法通则［S］.

［9］ Racelogic Co.， Ltd..VBOX3i 100Hz GPS Data Logger User Guide［Z］.2010.