轮胎气压与滚动阻力、半径的研究

夏良志

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

引言

随着全球能源危机的影响以及人们环保意识的加强，绿色环保和节能减排已成为各大汽车厂设计的主流方向。而影响对汽车绿色环保和节能减排贡献量较大的为轮胎的滚动阻力。滚动阻力，指轮胎行驶单位距离所消耗的能量，也是汽车重要的性能指标之一（在汽车行驶过程中，轮胎滚动阻力约占汽车总阻力的 20%）。轮胎厂家针对每种轮胎，均标有标准充气压力，而随着轮胎轮胎充气压力的变化，轮胎的滚动阻力也会随之变化。本文重点研究利用底盘测功机，对轮胎滚动阻力与的充气压力之间的关系进行研究。

1 测试设备、评价指标及测试方法

1.1 测试设备

底盘测功机，是一种高精度的可以用于测量车辆运行轮胎的轮边驱动力、输出功率（或扭矩）和速度（或转速）的专用计量设备。它可以以极高的精度记录测试样车的车速、轮边力等重要信息。

1.2 评价指标

对于轮胎滚动阻力与充气压力之间的关系的评价，主要是通过在某一固定车速下，使充气压力产生一定的变化后对轮胎滚动阻力所产生的变化来实现的。因此，不同充气压力下的轮胎滚动阻力即作为本次测试的一个重要指标。

1.3 测试方法

1.3.1 轮胎滚动阻力台架测试条件

为了保证测试的有效性，用来测试的底盘测功机系统需加装温控设备，使整个测试过程中的温度维持在常温的状态。同时，为了避免传动系统对整个测试过程的影响，需在测试准备时将整车的后桥半轴切换为非接触式半轴（避免半轴与后桥主减接触，同时避免因拆除后桥半轴而导致漏油）。同时，使用非接触式点温计对轮辋、胎面温度进行监控，避免测试时由于温度不一致引起轮胎压力的不可控变化。

1.3.2 轮胎滚动阻力台架测试方法

轮胎滚动阻力台架测试方法主要为底盘测功机反拖法。即先将轮胎气压调整至许可上/下限，并对轮胎进行预热，记录下预热后的轮辋、胎面温度。随后，使用底盘测功机对该状态下的轮胎滚动阻力进行测量，并对测试数据进行记录。

在完成首轮测试后，使用气泵通过胎压计对轮胎进行充/放气，同时在对轮胎进行再次预热后，轮辋、胎面温度进行测试，确保每次测试过程中轮辋、胎面温度保持一致，并对多次测试数据进行记录（即底盘测功机轮边作用力Fdyno）。

2 测试举例及分析

以某公司生产的某款后驱卡车为例，在车辆完成常规磨合后，对其进行测试前准备。在完成预热后，对测试数据进行记录，同时将积累的数据进行填表，以研究该种轮胎轮胎气压与滚动阻力之间的关系。

2.1 轮胎滚动阻力测试数据分析

对测得的轮胎滚动阻力数据按车速、轮胎气压进行记录，结果见表1、表2。

2.1.1 不同轮胎气压、不同车速下滚动阻力值

表1 460～600kPa气压对应滚动阻力值

将测试数据以点阵的形式形成图表，并对这些数据进行二次项拟合，可以得出在不同轮胎气压下，车速与轮边阻力的对应关系见图1。

对同一车速下测试数据进行统计，并利用阻力与对应的气压数据形成滚动阻力——气压关系曲线图如下（以时速45km/h为例）：

表2 630～760kPa气压对应滚动阻力值

图1 不同轮胎气压下不同车速阻力对比图

图2 时速45km/h不同轮胎气压下滚动阻力图

以 45km/h滚动阻力——气压曲线为例，对其进行线性拟合，可以得到 45km/h车速下轮胎气压与滚动阻力的关系式如下：

y = -0.1258x + 325.49（式中x和y的单位分别为kPa和N）。

3 结论

本文阐述了一种利用底盘测功机对不同轮胎气压下的滚动阻力进行测试、研究以及分析方法。该方法测试效率高，由于测试过程中整车负载恒定，可以更直观的模拟轮胎在整车状态下气压与滚动阻力的变化趋势；测试重复性好，完全满足对比测试的需要，且可以直观的用测试数据对关键指标进行分析说明。

因此，在底盘测功机上进行轮胎气压与滚动阻力关系的测试证明是切实可行的，可在汽车制造商对车辆轮胎适用气压分析、标识进时使用。